Systems. Methods. Technologies 4 (40) 2018

Systems Methods Technologies. A.S. Ustinov et al. Development of effective …2018 № 4 (40) p. 69-75 70 Development of effective fire-protective coatings for specialized forest machines A.S. Ustinov a , E.A. Pitukhin b Petrozavodsk State University; 33, Lenin Per., Petrozavodsk, Russia a anton-ustinov@psu.karelia.ru, b Eugene@petrsu.ru a https://orcid.org/0000-0002-5254-0549, b https://orcid.org/0000-0002-7021-2995 Received 19.10.2018, accepted 7.11.2018 The article is devoted to the creation of effective fire-retardant coatings for specialized forest machines that operate in emergency situations, exposed to heat in extinguishing forest fires. One of the ways to solve this issue is the development of technology for the preparation and use of composites which protect surface from heating. The difference between most composite materials (CM) from traditional is that the process of their manufacture can be combined with the process of manufacturing the product. Liquid sodium glass as a binder has valuable properties such as environmental friendliness of production and use, incombustibility and non-resistance, as well as the low cost and availability of the raw material. Possessing high adhesive properties, water glass glues a variety of materials properly. The use of graphite as a filler is due to its high thermal and chemical resistance. Samples of liquid-glass composite material with filler particles (graphite) of 1-10 µm size are obtained. The ratio of components at which the samples retain their adhesive proper- ties and are not destroyed by heating to a temperature of 718 ° C is selected. It is found that the samples of the composite material have high temperature resistance and are able to maintain the same chemical structure when heated to 718 °C, which is confirmed by ther- mogravimetry, x-ray diffraction analysis and electron microscopy. The fire resistance limit of the proposed fire-retardant composite material on the loss of thermal insulation ability at the level of I15 is determined, its composition in the initial state, at the intermediate stages of the heating process and the composition of the residue is established. As a result of the study of the adhesive, thermal insula- tion and fire-resistant properties of the new composite, it is shown that the proposed fire-retardant material with the obtained characte- ristics can be used as a protective coating for forest fire engines. Keywords: composite material; thermal effect; thermal protection; forest fire engines. Введение Ежегодно на территории Российской Федерации возникают лесные пожары, которые наносят значи- тельные убытки, связанные с уничтожением сотен ты- сяч гектаров леса. В связи с этим встает острая про- блема борьбы с огненной стихией. Для тушения огня на больших очагах возгорания целесообразно исполь- зовать специализированные пожарные машины. При проектировании кабины транспортного средст- ва возникают задачи регулирования систем кондицио- нирования при различных режимах работы в зависимо- сти от технологической направленности машины. Об- щей чертой кабин следует считать их замкнутость, от- носительно малый объем. Комфортные микроклимати- ческие условия для работы человека в кабине обеспе- чиваются рациональным выбором значений парамет- ров воздушной среды. Заданные условия в кабине ма- шины должны выдерживаться при любых возможных в районе эксплуатации погодных условиях. Работа оператора при управлении трактором харак- теризуется небольшими физическими усилиями, однако требует значительного напряжения внимания. При дис- комфортных тепловых условиях возникает перенапря- женность систем терморегуляции организма человека. Защитные устройства операторов и другие элемен- ты конструкций лесопожарных машин во время туше- ния огня воспринимают повышенные тепловые нагруз- ки. Традиционные материалы, из которых изготовлено ограждение кабины, быстро нагреваются и недостаточ- но эффективно противостоят таким экстремальным режимам. При этом повышается пожарная опасность, что может привести к воспламенению шумо - и тепло- изоляционного материала, которым изнутри облицова- но металлическое ограждение кабины. Оператору трудно находиться в таких условиях из-за дискомфорт- ных тепловых условий, ухудшается производитель- ность труда. Возникает большая перенапряженность системы терморегуляции организма, снижаются эрго- номические показатели и безопасность условий труда. Естественно, что встает задача создания материалов и покрытий, устойчивых к воздействию высоких тем- ператур, обладающих значительным пределом огне- стойкости конструкций, а также технических устройств пожарной безопасности. Вследствие этого предполага- ется замена традиционных лакокрасочных покрытий защитных устройств новыми материалами, существен- но улучшающими эргономические показатели кабин во время борьбы с огнем. Решение данной задачи позво- лит существенно повысить эффективность борьбы с лесными пожарами и улучшить защитные свойства техники, применяемой в чрезвычайных ситуациях. С целью решения этой проблемы необходимо раз- работать огнезащитный материал, который обеспечит хорошую огнестойкость и теплозащитные свойства поверхностей ограждения, существенно улучшит эрго- номические показатели кабин во время борьбы с огнем, не потребует значительных затрат на изготовление и применение и будет соответствовать нормам экологи- ческой безопасности [1–8]. Разработка и создание огнезащитного материа- ла. Одним из путей решения данного вопроса является разработка технологии приготовления и применения композитных материалов (КМ). Существуют разработки огнеупорных материалов на основе углерода, содержащих графито-шахтную массу [9], которую приготавливают в растворомешалке принудительного действия и укладывают методом