Патент №176176
Авторы изобретения: Н. М. Варёных, А. В. Усилин

ТАРА ДЛЯ УПАКОВКИ ПИРОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ ГРАЖДАНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ 

Полезная модель относится к таре для упаковки, хранения и транспортирования штучных изделий, в частности, к коробкам, изготовленным из пропитанного антипиреном картона, и может быть использована для упаковки пиротехнических фейерверков, салютов, свечей и т.п.

Уровень данной области техники характеризует коробка для упаковки пиротехнических изделий, выполненная из картонного листа, пропитанного антипиреном в количестве 0,1-0,3 по массе относительно картона, описанная в патенте RU 67555 U1, B65D 65/42/ 2007 г.

Особенностью этой тарной коробки является то, что она разделена пересекающимися и взаимосвязанными картонными перегородками, образуя ячейки для автономного хранения пиротехнических изделий, чем увеличивается пожарозащищенность изделия в целом.

Недостатком описанной конструкции является субъективный технический показатель относительной массы антипиренового покрытия, который напрямую не отражает пожарозащищенности коробки, выполненной из картона разной толщины или многослойного картона, что определяет формирование возможно недостаточной огнезащитной пленки.

Более совершенной является тара для упаковки пиротехнических изделий по патенту RU 72680 U1, B65D 65/42, 2007 г., включающая коробку из картона, пропитанного антипиреном, в каждом отсеке которой на перегородках закреплен газопроницаемый пакет с порошком органического пламегасителя из ряда: дициандиамид, тиомочевина, карбамид и оксамид, которая по технической сущности и числу совпадающих признаков является наиболее близким аналогом предложенной таре.

При термическом разложении порошкового пламегасителя в пропитке картона коробки, когда температура внутри нее поднимается до уровня 180-210°C, образуются газообразные продукты - ингибиторы горения, такие как углекислый газ, азот, пары воды, аммиак, проникающие под давлением через поры материала пакета, или разрывая его, в защищаемый объем, где подавляют очаг возгорания.

Преимуществом органических пламегасителей перед неорганическими (карбонаты, бикарбонаты, аммиачные соли) является значительно большее количество генерируемых газообразных ингибиторов горения, что определяет практическое их использование в относительно малых количествах, размещаемых в стесненных объемах тары.

Генерируемые газообразные ингибиторы горения заполняют весь объем коробки, вытесняя воздух, при этом происходит обрыв цепного механизма воспроизводства активных радикалов и пожар прекращается.

В качестве генератора ингибирующих горение газов служат материалы с температурой разложения значительно ниже температуры воспламенения картона, который к тому же обработан антипиреном, что заметно увеличивает время задержки воспламенения путем функционального газифицирования охраняемого объема.

Применение пламегасителей, генерирующих при нагреве газообразные ингибирующие горение вещества, в форме порошка обусловлено созданием развитой поверхности для интенсификации процесса термического разложения материала и динамичного образования газообразных ингибиторов горения.

Крепление пакетов с пламегасящим порошком на перегородках каждой ячейки коробки упорядочивает распределение функционального материала в объеме тары и направлено на повышение чувствительности к повышению температуры внутри всего защищаемого объема тары для адекватной физико-химической защитной реакции ингибиторов горения с примыкающей к очагу возгорания стороны. Это повышает уровень противопожарной безопасности при хранении и перевозках автономно укупоренных пиротехнических изделий гражданского назначения.

Использование газопроницаемого материала оболочки пакетов под пламегасящий порошок позволяет интенсифицировать процесс целевой газификации объема тары без разрушения пакетов, по мере прохождения реакции термического разложения пламегасящего порошка.

Продолжением отмеченных достоинств известной тары является присущий недостаток - неэффективная пожарозащищенность, потому что количественно не регламентировано оптимальное содержание антипирена в пропитке картона коробки и пламегасителя в секциях тары для гарантированного подавления локальных очагов возгорания, предотвращающих передачу огня на укупоренные пиротехнические изделия и весь объем упаковки.

При этом использование в качестве пламегасителя дициандиамида имеет ограничение по причине образования при его термическом разложении вредных цианистых соединений, а применение тиомочевины характеризуется неудовлетворительным ингибированием пожара из-за относительно малого объема генерируемых газов.

Технической задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является гарантированная пожарозащищенность картонной тары, обработанной согласно оптимизированному технологическому регламенту.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известной таре для упаковки пиротехнических изделий гражданского назначения, включающей коробку из картона, пропитанного антипиреном, в каждой секции которой помещены пакеты с порошком пламегасителя - дициандиамида, тиомочевины, отличающаяся тем, что в качестве антипирена для пропитки картона из расчета 100 г/м2 использована водная суспензия аммония фосфорнокислого двузамещенного и аммония сернокислого, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

вода - остальное, которую наносят в два слоя с промежуточной сушкой в нормальных условиях до окончательной влажности 6-8 мас. %, а порошок пламегасителя, выполненный в виде смеси в равных долях дициандиамида и тиомочевины, распределен в защищаемом объеме из расчета 50 г/м3, при этом в каждом полиэтиленовом пакете помещено пламегасителя не менее 5 г.

Отличительные признаки предложенного технического решения обеспечили технологическую конкретику параметров, определяющих сущность нового качества картонной тары в пожарозащищенном исполнении для сохранения упакованных в ней пиротехнических изделий.

Выбранный расход материала антипиреновой пропитки картона коробки 100 г на 1 м² ее поверхности выбран экспериментально из условия максимального времени задержки до воспламенения картона от прямого действия открытого огня.

Использование в качестве антипирена водной суспензии порошков аммония фосфорнокислого двузамещенного и аммония сернокислого, суммарным количеством 17 мас. %, обеспечивает синергический эффект огнезащиты и позволяет наносить ее посредством автоматической пульверизации ровным слоем на защищаемую поверхность картонной коробки.

Оба антипирена разлагаются при низкой температуре с образованием аммиака и паров воды, которые препятствуют проникновению воздуха в зону горения, окислов фосфора и серного ангидрида, препятствующих горению картона (целлюлозы), не поддерживая фазу горения, обеспечив тем самым огнезащитный эффект для упакованных пиротехнических изделий.

Отработанная в пиротехническом производстве технология пропитки пористых материалов функциональными жидкими смесями включает нанесение предложенной водной суспензии в два приема с промежуточной сушкой при температуре цеха 16-35°C; возможна принудительная подача сухого воздуха на обрабатываемую поверхность коробки.

Сушку проводят в течение примерно 20 минут до окончательного содержания в картоне влаги 6-8 мас. %. при этом гарантированно обеспечивается равномерное диспергирование порошков антипиренов в структуру картона с прочной адгезионной связью по определению.

В качестве пламегасителя используется равновесная смесь порошков дициандиамида и тиомочевины в соответствии с ГОСТ Р 51270-99. Изд. «Пиротехника». Общие требования безопасности. Госстандарт России, М, с. 38, п. 6.13 с Изменениями, утвержденными 01.07.10, которые помещаются в полиэтиленовые пакеты, распределенные в секциях коробки.

Дициандиамид снижает пиролиз, положительно влияя на условия тепло- и массопереноса между твердой и газовой фазами при горении, а тиомочевина, которая является газообразователем, дополнительно выполняет функции огнегасителя, предотвращая тем самым образование открытого пламени и развитие пожара, снижая горючесть картона тарной коробки.

При этом обеспечивается достаточное большое количество генерируемых газообразных ингибиторов горения, при минимизированном содержании вредных веществ, при этом отсутствует открытый огонь, в результате чего пожарозащищенность тары заметно увеличена.

Количество пламегасителя, помещаемого в картонную коробку, установлено из расчета 50 г/см³, что обеспечивает требуемую огнетушащую концентрацию ингибиторов горения внутри защищаемого замкнутого объема, для гарантированного подавления в нем очага возгорания.

Использование полиэтилена в качестве материала пакетов габаритами 150±10×90±10 мм для хранения порошкового пламегасителя продиктовано его доступностью и дешевизной, с учетом того, что температура плавления полиэтилена составляет 105-135°C, что вдвое ниже температуры термического разложения дициандиамида и тиомочевины и значительно ниже температуры воспламенения картона (300-350°C), когда защищаемый объем тары уже заполнен генерируемыми газообразными ингибиторами горения. Поэтому после расплавления полиэтиленовых пакетов порошок пламегасителей получает свободный выход в защищаемый объем, где происходит его термическое разложение с образованием газов-ингибиторов горения.

Для крепления пакетов с порошковым пламегасителем к обработанной картонной поверхности коробки и перегородок используется самоклеящийся скотч.

Минимальное содержание в распределенных по объему тары в полиэтиленовых пакетах пламегасителей составляет не менее 5 г, что обеспечивает высокую динамику газогенерирования для локального предотвращения горения картона с открытым пламенем, при максимально возможным его распределением по объему тары, чтобы обеспечить пожарозащищенность картона тарной коробки и активное подавление несанкционированного возникновения очага возгорания.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность является достаточной для достижения новизны качества, неприсущего признакам в разобщенности, то есть поставленная в полезной модели техническая задача решена не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.

Сравнение предложенного технического решения с ближайшими аналогами уровня техники не выявило идентичного совпадения совокупности существенных признаков изобретения.

Предложенные отличия тары для упаковки пиротехнических изделий, которые прямо не следуют из постановки технической задачи, не являются очевидными для специалиста по средствам упаковки и укупорки для хранения и перевозки легко воспламеняемых изделий.

Изготовление тары по полезной модели возможно на действующем производстве серийно.

Из вышесказанного можно сделать вывод о соответствии полезной модели условиям патентоспособности.

Сущность предложенной полезной модели поясняется чертежом, который имеет чисто иллюстративную цель и не ограничивает объема притязаний совокупности признаков формулы, где схематично изображена секционная картонная коробка для упаковки пиротехнических изделий гражданского назначения.

Коробка 1, сложенная из развертки листового картона 2, снабжена пересекающимися в геометрическом замыкании сопряженных пазов перегородками 3, образующими секции 4 для укладывания штучных пиротехнических изделий (условно не показаны).

Внутренняя поверхность коробки 1 и перегородок 3 пропитана водной суспензией, содержащей 9,5±1,5 мас. % аммония фосфорнокислого двузамещенного и 7,5±1,5 мас. % аммония сернокислого, которую наносят распылением из пульверизатора в количестве 50 г на 1 м2 поверхности, после чего проводят сушку в нормальных условиях. Затем распыляют оставшуюся часть суспензии из расчета суммарного объема 100 г/м2 и окончательно сушат до влажности пропитки 6-8 мас. %.

Далее посредством скотча 5 приклеивают на стенки коробки 1 и перегородок 3 приготовленные полиэтиленовые пакеты 6, внутри которых помещено не менее 5 г порошкового пламегасителя 7, выполненного в виде равновесной смеси дициандиамида по ГОСТ 6388 и тиомочевины по ГОСТ 3772. Всего порошкового пламегасителя размещают из расчета 50 г на 1 м3 объема секции 4 коробки 1.

Огневые испытания опытных образцов тары по настоящей полезной модели подтвердили ее функциональную надежность подавления локальных очагов возгорания в секциях коробчатой тары, полностью предотвращая передачу воспламенительного импульса в примыкающие ее секции, что позволяет рекомендовать конструкцию упаковки пиротехнических изделий гражданского назначения для поставок заказчикам.