Hybrydowy kompozyt epoksydowy o zmniejszonej palności i dymotwórczości
ZESPÓŁ AUTORSKI
Centralny Instytut Ochrony Pracy - Państwowy Instytut Badawczy
- dr inż. Kamila Mizera
- dr hab. Kamila Sałasińska
CO MOŻNA OSIĄGNĄĆ DZIĘKI WYNALAZKOWI?
Materiały kompozytowe mają bardzo wiele zastosowań. Dzięki nim możliwy był dynamiczny rozwój wielu istotnych branż m.in. przemysłu motoryzacyjnego. Hybrydowy kompozyt epoksydowy posiada innowacyjny układ tkanin oraz układ uniepalniający, przez co wyróżnia się zredukowaną palnością i emisją dymu w trakcie spalania. Dodatkowo charakteryzuje się lepszą odpornością na uderzenie lub przecięcie nożem, w porównaniu z kompozytem z włókna szklanego. To rozwiązanie materiałowe znajdzie zastosowanie w transporcie oraz budownictwie, jak również w obszarach wymagających ograniczenia palności przy zachowaniu dużej wytrzymałości, co znacząco zwiększa bezpieczeństwo ich użytkowania.
Konkretnym przykładem zastosowania kompozytu jest transport publiczny. Pożar pojazdu komunikacji zbiorowej jest zjawiskiem niezwykle groźnym dla pasażerów i członków obsługi pojazdów, którzy odpowiadają za ich ewakuację. Wypadki z udziałem pojazdów komunikacji miejskiej nie są rzadkością, a najwięcej z nich dotyczy tramwajów.
Problemem takich zdarzeń jest zarówno palność, ale i znaczna emisja dymów wydzielających się podczas palenia się materiałów polimerowych, które masowo stosowane są w pojazdach.
Dzięki rozwiązaniu materiałowemu opracowanemu w CIOP-PIB możliwe jest wydłużenie czasu bezpiecznej ewakuacji, jak również ograniczenie rozprzestrzeniania się pożaru oraz emisji dymu.
ISTOTA WYNALAZKU
Przedmiotem wynalazku jest innowacyjny hybrydowy kompozyt epoksydowy, który został zaprojektowany z myślą o zastosowaniach w środkach komunikacji zbiorowej. Kompozyt ten zawiera starannie dobrany układ tkanin oraz antypiren, co skutkuje znacznym obniżeniem palności oraz emisji dymu podczas spalania. Ważną cechą tego materiału jest fakt, że pomimo redukcji palności, zachowuje on wymagane właściwości mechaniczne i wytrzymałościowe, co czyni go idealnym do wykorzystania na przykład w pojazdach transportu publicznego. Redukcja palności i dymotwórczości hybrydowego kompozytu epoksydowego została osiągnięta dzięki zastosowaniu dostępnych na rynku tkanin wykonanych z różnych włókien oraz autorskiego unikalnego układu uniepalniającego. Składa się on z materiałów węglowych oraz antypirenu bezhalogenowego, co prowadzi do synergicznego efektu uniepalniania między komponentami. W wyniku tego procesu zwiększa się ognioodporność kompozytu, co jest szczególnie istotne w kontekście bezpieczeństwa w transporcie publicznym. Zwiększenie odporności na ogień uzyskano poprzez tworzenie się bogatej w węgiel powłoki puchnącej pomiędzy warstwami tkanin oraz na ich powierzchni. Ta powłoka skutecznie ogranicza dostęp wysokiej temperatury do głębszych warstw materiału, a także hamuje szybkość wydzielania się palnych substancji małocząsteczkowych. Badania wykazały, że hybrydowy kompozyt epoksydowy z wybranym układem tkanin, modyfikowany grafitem ekspandowanym i antypirenem bezhalogenowym, charakteryzuje się wyższą odpornością ogniową i mniejszą emisją dymu w porównaniu do tradycyjnych żywic epoksydowych oraz innych kompozytów stosowanych powszechnie na rynku. Ważnym elementem procesu produkcji tego kompozytu jest zastosowanie metody worka próżniowego, która jest powszechnie stosowana w tworzeniu kompozytów z tkaninami. Dzięki tej metodzie możliwe jest uzyskanie materiałów o wysokiej jakości i jednorodności, co przekłada się na ich lepsze właściwości mechaniczne. Dodatkowo hybrydowe kompozyty epoksydowe o ograniczonej palności i dymotwórczości wykazują zbliżoną lub lepszą odporność na akty wandalizmu, takie jak uderzenia czy przecięcia nożem, w porównaniu do tradycyjnych kompozytów szklanych. To sprawia, że są one nie tylko bezpieczniejsze w kontekście pożarowym, ale również bardziej odporne na uszkodzenia mechaniczne. Hybrydowy kompozyt epoksydowy o zmniejszonej palności i dymotwórczości zdobył uznanie na międzynarodowej scenie innowacji. Otrzymał prestiżową nagrodę Grand Prix na targach INTARG 2024 oraz Złoty Laur Innowacyjności 2022/2023. Opracowany przez Centralny Instytut Ochrony Pracy-PIB, ten nowoczesny materiał ma na celu zwiększenie bezpieczeństwa w różnych zastosowaniach przemysłowych, gdzie ryzyko pożaru oraz emisji toksycznego dymu stanowi istotne zagrożenie dla użytkowników. W kontekście rosnących wymagań dotyczących bezpieczeństwa w transporcie publicznym oraz coraz większej popularności materiałów kompozytowych jako budulca pojazdów, hybrydowy kompozyt epoksydowy staje się kluczowym rozwiązaniem. Jego właściwości sprawiają, że może być wykorzystywany nie tylko w transporcie zbiorowym, ale także w przemyśle motoryzacyjnym i lotniczym. W procesie transformacji branży transportowej w kierunku rozwiązań bardziej ekologicznych i bezpiecznych, innowacyjne materiały będą odgrywać coraz większą rolę w przyszłości transportu publicznego.
POTENCJAŁ KOMERCJALIZACYJNY WYNALAZKU
Materiały użyte w wynalazku to komercyjnie dostępne środki, które zwiększają efektywność redukcji palności i emisji dymu, jednocześnie poprawiając właściwości wytrzymałościowe hybrydowych kompozytów epoksydowych. Efekt ten osiągnięto dzięki zastosowaniu 20% mieszaniny środków uniepalniających w stosunku do masy polimerowej. Metoda zastosowana do wytworzenia wynalazku jest powszechnie znana i nie wymaga wdrażania nowych, drogich linii technologicznych. Kompozyt może być wykorzystywany w materiałach budowlanych, gdzie bezpieczeństwo przeciwpożarowe jest kluczowe. Jego właściwości zmniejszające palność czynią go idealnym do zastosowań w konstrukcjach budowlanych oraz wykończeniowych. Z kolei w przemyśle motoryzacyjnym i lotniczym, kompozyt może znaleźć zastosowanie w elementach konstrukcyjnych pojazdów oraz w obudowach samolotów. Dzięki niskiej dymotwórczości, materiał ten może być stosowany w obudowach urządzeń elektronicznych, co zwiększa ich bezpieczeństwo podczas użytkowania.