CC BY
27
С. Л. БАРБОТЬКО, канд. техн. наук, начальник лаборатории "Исследование неметаллических материалов на климатическую, микробиологическую стойкость и пожаробезопасность", ФГУП "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" ГНЦ РФ (Россия, 105005, г. Москва, ул. Радио, 17; e-mail: slbarbotko@yandex.ru)
Н. И. ШВЕЦ, канд. техн. наук, начальник сектора лаборатории "Полимерные связующие для неметаллических материалов и специальные жидкости", ФГУП "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" ГНЦ РФ (Россия, 105005, г. Москва, ул. Радио, 17; e-mail: shvecni@viam.ru) О. Б. ЗАСТРОГИНА, канд. техн. наук, заместитель начальника лаборатории "Полимерные связующие для неметаллических материалов и специальные жидкости", ФГУП "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" ГНЦ РФ (Россия, 105005, г. Москва, ул. Радио, 17; e-mail: zastroginaob@viam.ru) Т. Ф. ИЗОТОВА, ведущий инженер лаборатории "Декоративные, акустические, технические текстильные и термопластичные конструкционные материалы", ФГУП "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" ГНЦ РФ (Россия, 105005, г. Москва, ул. Радио, 17)
УДК 614.841.41:629.7.042.2
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТОЛЩИНЫ СТЕКЛОПЛАСТИКОВ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЯ ПРИ ГОРЕНИИ
Проведено исследование влияния толщины образцов стеклопластиков на характеристики выделения тепла при горении. Показано, что эти зависимости имеют экстремальный характер с максимумом при толщине стеклопластика 1...3 мм. Для аналитического описания зависимости характеристик тепловыделения от толщины предложено аналитическое уравнение. Рассчитаны коэффициенты уравнений для трех типов полимерной матрицы — полисульфона, поликарбоната, фенольного связующего. Показано, что предложенное аналитическое уравнение позволяет описать экспериментальные результаты по максимальной интенсивности выделения тепла и общему количеству тепла, выделившегося в течение первых 1 или 2 мин, с удовлетворительной точностью.
Ключевые слова: пожарная безопасность; тепловыделение; стеклопластик.
В авиационной технике для отделки пассажирских кабин широко применяются трехслойные сотовые панели, микросферотекстолиты и стеклопластики. Трехслойные панели используют для изготовления перегородок толщиной более 5 мм. Для изготовления более тонких элементов конструкций применяют стеклопластики (0,3.. .5 мм) и микросферотекстолиты (1,5.. .6 мм).
Все неметаллические материалы, предназначенные для применения в интерьере пассажирских самолетов, должны соответствовать предъявляемым к ним требованиям по пожарной безопасности. Одними из наиболее важных составляющих пожарной безопасности, наряду с показателями горючести и дымообразующей способности, являются критерии, ограничивающие максимально допустимые значения тепловыделения при горении. Поэтому изучение изменения характеристик тепловыделения является одной из актуальных задач, которая позволяет решить проблему выбора и создания материалов, наиболее безопасных с точки зрения авиационных норм [1].
Ранее [2] было показано, что с увеличением толщины от 0,2 до 1 мм для большинства монолитных полимерных материалов, таких как стекло-, угле-или органопластики, нормируемые показатели тепловыделения (максимальная скорость тепловыделения и общее количество выделившегося тепла в течение первых 2 мин) монотонно возрастают, а при дальнейшем увеличении толщины материалов происходит снижение скорости прироста показателей и их стабилизация (выход на постоянное плато). Впоследствии было обнаружено, что максимальная скорость выделения тепла и общее количество выделившегося тепла в течение первых 2 мин испытания, определенные для образцов некоторых материалов толщиной свыше 4 мм, были ниже, чем для образцов толщиной 1.2 мм [3]. Так как эти данные не вписывались в привычную картину изменения характеристик материалов, то было решено провести дополнительные исследования влияния толщины стеклопластиков, имеющих различную химическую природу, на регистрируемые показатели тепловыделения.
© Барботько С. Л., Швец Н. И., Застрогина О. Б., Изотова Т. Ф., 2013
В предлагаемой работе приведены результаты исследования влияния толщины для трех видов стеклопластиков на тепловыделение при горении. В процессе эксперимента определяли следующие параметры: максимальную интенсивность выделения тепла и время наступления максимума, общее количество выделившегося тепла за различные интервалы времени (1,2, 3,4 и 5 мин), продолжительность периода индукции до начала положительного тепловыделения.
В качестве объектов исследования были выбраны стеклопластики с различной химической природой полимерной матрицы:
• термопластичная матрица с умеренной коксо-образующей способностью — полисульфон;
• термопластичная матрица с низкой коксообра-зующей способностью и с использованием гало-генсодержащих антипиренов — огнезащищен-ный поликарбонат;
• термореактивная полимерная матрица с высокой коксообразующей способностью — фенолфор-мальдегидное связующее, не содержащее анти-пиренов.
Так как тип используемого наполнителя (толщина, поверхностная масса, вид волокна) и содержание связующего могут оказывать влияние на характеристики тепловыделения при горении [4],
сравнительные испытания необходимо проводить на одинаковых по структуре материалах. Наиболее распространенным типом стеклоткани при изготовлении панелей перегородок и интерьера в авиационной технике является стеклоткань на основе полых стекловолокон, обеспечивающая более выгодные весовые характеристики. Поэтому при изготовлении образцов в данной работе в качестве наполнителя была использована полая стеклоткань марки Т-15(П)-76 (по ТУ 6-48-107-94). Обычно содержание полимерной матрицы в конструкционных стеклопластиках составляет 30...40 %. Поскольку в данном случае использовали стеклоткань на основе полых стекловолокон, то образцы были изготовлены с содержанием полимерной матрицы около 40 %.
Испытания по оценке тепловыделения проводили в соответствии с требованиями, подробно изложенными в Части IV Приложения Б Авиационных норм АП-25 [5] и ЕЛЯ-25. Для испытаний материалов использовали проточный калориметр типа ОБи (ЛБТМ Е906). В соответствии с этими требованиями образцы подвергали воздействию теплового потока мощностью 35 кВт/м2 в течение 5 мин (ограничение на продолжительность испытаний связано с нормативом по выполнению эвакуации из потерпевшего аварию воздушного судна). Нормируемыми показателями являются максимальная интенсивность
Таблица 1. Характеристики тепловыделения образцов стеклопластиков
Толщина, мм Содержание стеклоткани/ связующего, % Масса исходная средняя, г/м2 Период индукции, с Время максимума, с Максимальная скорость тепловыделения, кВт/м2 Общее количество тепла, кВт-мин/м2*, выделившегося в течение первых
1 мин 2 мин 3 мин 4 мин 5 мин
Стеклопластик на поликарбонате
0,33 60/40 540 20 60 38,4+3,8 12,6+2,7 26,1+2,7 34,1+4,6 42,4+7,5 50,6+11,9
0,98 60/40 1620 34 138 49,9+4,7 6,7+3,0 46,4+5,3 86,9+6,6 106,6+6,2 123,7+6,8
1,90 63/37 3070 45 163 45,3+7,5 -0,9+2,1 32,2+4,7 69,9+12,2 108,1+21,5 142,4+25,9
4,30 59/41 7150 85 288 42,4+3,3 -6,6+1,2 1,4+2,3 33,4+5,0 68,6+7,4 107,6+11,8
Стеклопластик на полисульфоне
0,28 66/34 490 8 34 30,5+1,1 15,2+1,2 24,9+0,2 33,6+0,7 41,2+3,5 48,7+8,3
1,00 60/40 1610 20 118 51,2+4,3 12,7±2,0 54,0+3,6 90,2+1,3 110,1+0,6 125,1+1,9
1,45 61/39 2380 24 185 51,3+1,8 13,2+2,3 48,4+6,4 94,2+6,8 135,4+8,2 159,7+10,5
1,90 62/38 3100 34 220 56,3+8,2 8,4+2,5 47,1+7,0 94,1+16,7 146,8+25,0 186,8+23,0
3,10 62/38 4930 45 264 54,8+8,3 1,6+2,1 38,1+5,6 80,6+11,1 129,1+15,5 181,2+22,7
4,50 61/39 7350 58 294 48,8+5,6 -4,3+0,7 19,8+2,4 56,5+3,6 97,8+6,2 143,0+11,5
Стеклопластик на фенольном связующем
0,32 62/38 520 10 31 15,9+6,5 4,1+3,4 8,5+5,2 16,3+6,2 25,7+7,5 36,3+9,8
0,94 63/37 1530 30 77 41,1+18,1 1,4+0,9 28,6+8,6 44,3+10,0 60,7+11,2 76,2+14,8
2,23 60/40 3500 90 217 53,7+2,8 -4,3+2,9 -1,6+7,2 29,7+5,7 78,4+6,9 114,7+12,7
4,88 62/38 7780 170 298 24,4+3,1 -6,0+0,5 -9,2+0,1 -7,2+0,3 -4,4+1,8 8,6+4,0
* 1 кВт-мин/м2 = 0,06 МДж/м2.
50 40
g я
S ™ 30
20 10 g о -10
— 0,33 мм —1,9 мм - — 0,98 мм — 4,3 мм
о
60
120 180 Время, с
240
300
120 180 Время, с
300
Рис. 1. Кинетика интенсивности выделения тепла при горении образцов стеклопластиков различной толщины (средние значения из трех параллельных испытаний) на основе полимерной матрицы из полисульфона (а) и поликарбоната (б)
тепловыделения (пик) и общее количество тепла, выделившегося в течение первых 2 мин испытания. Все испытания по определению характеристик тепловыделения при горении были проведены в ФГУП ВИАМ, для испытаний использовали проточный калориметр марки HRR-3 (изготовитель Atlas Electric Devices, США).
Для каждого типа (толщины) образца проводили по три параллельных испытания. Средние значения характеристик образцов и результаты испытаний представлены в табл. 1. На рис. 1 приведены графики изменения интенсивности тепловыделения для образцов различной толщины. Для всех испытанных материалов у образцов, имеющих толщину более 2 мм,
зарегистрировано снижение регламентируемых характеристик тепловыделения (максимальной интенсивности выделения тепла и общего количества тепла, выделившегося в течение первых 2 мин).
Из табл. 2 видно, что с ростом толщины от 0,33 до 4,3 мм доля массы оставшегося после испытания образца возрастает с 74 до 94 %, а доля оставшейся полимерной составляющей (вместе с коксом) — с 35 % (образец толщиной 0,33 мм) до 86 % (образец толщиной 4,3 мм). При визуальном осмотре поперечных срезов испытанных образцов выявлено, что с увеличением толщины образца возрастает доля полимера, не успевшего подвергнуться термодеструкции за время проведения испытания. Так, у испытанных образцов толщиной до 2 мм практически не наблюдается необуглившейся полимерной составляющей, в то время как образец толщиной 4,3 мм почти на половину толщины имеет недеструктиро-вавшую полимерную составляющую (при визуальном контроле не отмечено изменения исходного цвета полимерной матрицы).
Повышение доли несгоревшей полимерной составляющей в процессе испытаний может быть объяснено следующими факторами. С увеличением количества слоев стеклоткани возрастает сопротивление выходу образующихся газообразных продуктов на поверхность и затрудняется диффузия газообразного кислорода внутрь образца, вследствие чего повышается коксовое число полимера. Кроме того, увеличение количества слоев стеклоткани по мере выгорания полимера приводит к уменьшению проникающего внутрь теплового потока, вызывающего термодеструкцию полимера. Увеличение толщины образца также приводит и к росту затрат тепла на прогрев материала, а поскольку продолжительность эксперимента ограничена 5 мин, то нижележащие слои более толстого образца не успевают прогреться и подвергнуться термодеструкции. Вследствие этого время наступления максимума интенсивности тепловыделения с ростом толщины сдвигается на более поздний срок, т. е. реальный максимум интенсивности тепловыделения за назначенное время эксперимента может быть не достигнут при выполнении стандартных по продолжительности испытаний. В совокупности эти причины и приводят к сни-
Таблица 2. Характеристики образцов стеклопластика на поликарбонате до и после испытаний по оценке тепловыделения при горении
Толщина образца, мм Содержание связующего в исходном образце, % Масса образца до испытания, г/м2 Потеря массы, г/м2 Несгоревший остаток образца, % Остаток полимерной составляющей в образце после испытания (от исходного), %
0,33 40,0 540 140 74 35
0,98 40,0 1620 350 78 46
1,90 36,7 3070 550 82 51
4,30 41,1 7150 400 94 86
жению максимальной интенсивности выделения тепла при испытаниях образцов толщиной свыше 2.3 мм.
Наличие экстремума для общего количества тепла, выделившегося за определенный промежуток времени, вызвано тем, что с увеличением толщины за счет повышения массы образца возрастает количество поглощаемого образцом тепла на начальном этапе испытания, вследствие чего материал позже воспламеняется и начало положительного тепловыделения сдвигается на более позднее время. Поэтому на определенном этапе с увеличением толщины образца количество тепла, выделившегося за заданный промежуток времени, начинает снижаться.
В результате исследования установлено, что с увеличением толщины происходит изменение всех регистрируемых показателей тепловыделения: как максимальная интенсивность выделения тепла, так и общее количество выделившегося тепла изменяются неаддитивно с увеличением толщины материала. Для исследованных материалов у зависимостей изменения характеристик тепловыделения от толщины зарегистрировано появление экстремума, и при увеличении толщины образцов стеклопластиков свыше 2.3 мм происходит снижение нормируемых показателей тепловыделения (максимальной интенсивности и общего количества тепла, выделившегося в течение первых 2 мин).
Для оценки влияния различных факторов на показатели тепловыделения представляет интерес получение функций изменения характеристик тепловыделения от толщины в аналитическом виде. В работе [6] приведены расчеты, позволяющие математически описать кинетику выделения тепла с учетом изменения толщины образца, однако предложенные формулы не давали возможность получить непосредственную зависимость изменения нормируемых характеристик тепловыделения от толщины.
Для описания изменения характеристик с математической точки зрения может быть применен полином —разложение практически любой непрерывной на заданном интервале функции в ряд Фурье или Тейлора. Для корректного (достаточно точного) описания с погрешностью до 10 %, как правило, достаточно 3-5 членов ряда. Однако использование полинома скрывает истинный смысл описываемых физических процессов, поэтому предпочтительнее использовать другие виды функций.
Исходя из физического смысла, характеристики тепловыделения (максимальная интенсивность, общее количество тепла, выделившегося за определенный промежуток времени) в зависимости от толщины (массы) материала могут быть описаны совокупностью элементарных функций: произведением линейной функции (пропорциональное увеличение
количества горючей составляющей на единицу площади образца с увеличением толщины) на ниспадающую ветвь экспоненты (изменение доли тепла, выделившегося с единицы площади поверхности образца, по отношению к затратам на прогрев объема материала). По мере увеличения толщины образца должна происходить стабилизация регистрируемой характеристики на одном уровне — достижение условия термически толстого образца (для выбранных условий может быть принято, что в процессе испытания происходит горение полубесконечного по толщине образца, т. е. за заданный интервал времени не происходит изменения температуры тыльной стороны образца). Так как эта асимптота в общем случае не совпадает с осью абсцисс, то в предлагаемое уравнение необходимо ввести дополнительный член.
Тогда общий вид экспериментальной кривой может быть описан уравнением вида:
у = ЛхеБх + С (1 - в-Вх) = (Ах - С) еВх + С,
где у—одна из характеристик тепловыделения (максимальная интенсивность, общее количество тепла, выделившегося за заданный интервал времени);
х — толщина (или поверхностная плотность) материала;
Л, В и С — коэффициенты, зависящие от химической природы и структуры материала (теплоты сгорания, коксового числа, теплоты деструкции, теплофизических характеристик и др.). Используя метод наименьших квадратов (МНК) для всего массива данных (по три параллельных испытания для каждой толщины испытуемого материала), рассчитали коэффициенты к уравнениям зависимости максимальной интенсивности выделения тепла и общее количество тепла, выделившегося за заданный промежуток времени, от толщины материала.
В случае описания максимальной интенсивности выделения тепла и общего количества тепла, выделившегося в течение первых 1 или 2 мин испытания, образцы стеклопластиков толщиной свыше 4 мм в заданных условиях эксперимента оказались близкими к термически толстому материалу (кривая близка к асимптоте).
Исходя из физического смысла коэффициента С (в соответствии с которым он не может принимать большие отрицательные значения), был произведен уточненный перерасчет коэффициентов Л и В при заданных значениях коэффициента С. Коррекция потребовалась для описания изменения общего количества тепла, выделившегося в течение первых 5 мин испытания, так как в этом случае максимальная испытанная толщина образца материала (около 4,5 мм)
— Стеклопластик на поликарбонате
— Стеклопластик на полисульфоне
— Стеклопластик на фенольном связующем
I I I I
О 1 2 3 4 5
Толщина, мм
Рис. 2. Изменение максимальной интенсивности выделения тепла в зависимости от толщины испытываемого образца материала
Стеклопластик на поликарбонате Стеклопластик на полисульфоне Стеклопластик на фенольном связующем
2 3
Толщина, мм
Рис. 5. Изменение общего количества тепла, выделившегося при горении в течение первых 5 мин испытания, в зависимости от толщины образца материала
— Стеклопластик на поликарбонате
— Стеклопластик на полисульфоне
— Стеклопластик на фенольном связующем
2 3
Толщина, мм
Рис. 3. Изменение общего количества тепла, выделившегося при горении в течение первой минуты испытания, в зависимости от толщины образца материала
н в
° .Й ез
Н -Г
я з 16
70 60 50 40 30 20 10 0 -10 -20
— Стеклопластик на поликарбонате
— Стеклопластик на полисульфоне
— Стеклопластик на фенольном связующем
^—?■
/ -
т *
/ "
р
___
2 3
Толщина, мм
Рис. 4. Изменение общего количества тепла, выделившегося при горении в течение первых 2 мин испытания, в зависимости от толщины образца материала
оказывается далекой от термически толстого материала и расчет коэффициента С может сопровождаться большой ошибкой. Коррекция не привела к существенному изменению коэффициента корреляции.
Все полученные расчетные графики приведены на рис. 2-5. На них отмечены экспериментальные значения (минимальное, максимальное и среднее) для каждой толщины испытуемого материала. Из рисунков видно, что получено удовлетворительное описание экспериментальных точек предложенной формулой. Значения рассчитанных коэффициентов А, В и С приведены в табл. 3, из которой видно, что с увеличением задаваемого периода (1,2 или 5 мин) практически пропорционально возрастает коэффициент А и снижается коэффициент В. В зависимости от химической природы и термостойкости полимерной матрицы коэффициенты А и В для одного и того же уравнения изменяются в 1,5.. .2 раза. Величина коэффициента С остается практически постоянной независимо от типа полимерной матрицы для уравнений, описывающих общее количество тепла, выделившегося в течение первых 1 или 2 мин, но существенно варьирует для уравнения, описывающего максимальную интенсивность тепловыделения. В дальнейшем с увеличением количества испытанных типов образцов планируется провести работы по установлению корреляции коэффициентов уравнений с химическими и теплофизическими свойствами, а также структурой композиционных материалов.
Таким образом, по результатам данной работы показано, что зависимость характеристик выделения тепла от толщины материала носит экстремальный характер. Характеристики тепловыделения (максимальная интенсивность выделения тепла, общее количество тепла, выделившегося в течение первых 2 мин) имеют максимум для материалов толщиной
Таблица 3. Значения коэффициентов уравнений вида у = (Ах - С)е вх + С, описывающих изменение характеристик тепловыделения с увеличением толщины стеклопластиков
Характеристика тепловыделения Полимерная матрица
Поликарбонат Полисульфон Фенолформальдегидное связующее
A B C A B C A B C
Максимальная интенсивность выделения тепла, кВт/м2 51 1,9 52 104 2,1 42 74 0,46 -12
Общее количество тепла, кВт-мин/м2, выделившегося в течение:
первой минуты 71 1,3 -5 88 2,0 -6 37 1,8 -6
первых 2 мин 100 0,63 -9 128 0,91 -10 85 1,2 -10
первых 5 мин 208 0,38 -30* 200 0,44 -30* 149 0,41 -30*
* Принятые значения коэффициента.
1,5.3 мм. Следовательно, для стеклопластиков эти толщины являются наиболее опасными с точки зрения существующих норм по тепловыделению при горении.
Предложено кривую изменения характеристик тепловыделения стеклопластика в зависимости от
толщины описывать уравнением вида у = (Ах - С)х х е~Вх + С. Получено удовлетворительное описание экспериментальных данных. Значения коэффициентов уравнений существенно меняются в зависимости от вида регистрируемой характеристики и химического состава материала.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Барботько С. Л., Кириллов В. Н., Шуркова Е. Н. Оценка пожарной безопасности полимерных композиционных материалов авиационного назначения // Авиационные материалы и технологии. — 2012. — № 3. — С. 56-63.
2. Барботько С. Л., Воробьёв В. Н., Кириллов В. Н. Использование метода определения скорости выделения тепла для оценки пожарной опасности полимерных материалов авиационного назначения // Авиационные материалы и технологии. — 2001. — Вып.: Методы испытаний и контроля качества металлических и неметаллических материалов. — С. 74-81.
3. Барботько С. Л., Воробьёв В. Н., Кавун Н. С., Ракитина В. П. Исследование влияния толщины микросферотекстолитов на показатели тепловыделения // Авиационные материалы и технологии. — 2008. — № 2. — С. 24-26.
4. Шуркова Е. Н., Вольный О. С., Изотова Т. Ф., Барботько С. Л. Исследование возможности снижения тепловыделения при горении композиционного материала путем изменения его структуры // Авиационные материалы и технологии. — 2012. — № 1. — С. 27-30.
5. Авиационные правила. Глава 25. Нормы летной годности самолетов транспортной категории // Межгосударственный авиационный комитет. — Изд. 3-е с попр. 1-6. — М. : ОАО "Авиаиздат", 2009.—274 с.
6. Барботько С. Л., Вольный О. С., Изотова Т. Ф. Математическое моделирование тепловыделения при горении для полимерных композиционных материалов различной толщины // Пожаро-взрывобезопасность. — 2007. — Т. 16, № 4. — С. 16-20.
Материал поступил в редакцию 25 февраля 2013 г.
= English
THE INFLUENCE OF FIBREGLASSES THICKNESS ON HEAT RELEASE CHARACTERISTICS AT BURNING
BARBOTKO S. L., Candidate of Technical Sciences, Head of Laboratory "Research of Nonmetallic Materials on Climatic, Microbiological Resistance and Fire Safety", Federal State Unitary Enterprise "All-Russian Scientific Research Institute of Aviation Materials", State Research Center of the Russian Federation (Radio St., 17, Moscow, 105005, Russian Federation; e-mail address: slbarbotko@yandex.ru) SHVETS N. I., Candidate of Technical Sciences, Head of Sector of Laboratory"Polymeric Binders for Nonmetallic Materials and Special Liquids", Federal State Unitary Enterprise "All-Russian Scientific Research Institute of Aviation Materials", State Research Center of the Russian Federation (Radio St., 17, Moscow, 105005, Russian Federation; e-mail address: shvecni@viam.ru)
n0^AP0B3PNB00nACH0CTb BE^ECTB M MATEPMAA0B_
ZASTROGINA O. B., Candidate of Technical Sciences, Deputy Head of Laboratory "Polymeric Binders for Nonmetallic Materials and Special Liquids", Federal State Unitary Enterprise "All-Russian Scientific Research Institute of Aviation Materials", State Research Center of the Russian Federation (Radio St., 17, Moscow, 105005, Russian Federation; e-mail address: zastroginaob@viam.ru)
IZOTOVA T. F., Leading Engineer of Laboratory "Decorative, Acoustic, Technical Textile and Thermoplastic Constructional Materials", Federal State Unitary Enterprise "All-Russian Scientific Research Institute of Aviation Materials", State Research Center of the Russian Federation (Radio St., 17, Moscow, 105005, Russian Federation)
ABSTRACT
All the materials intended for manufacturing of aviation technics, should correspond to requirements of aviation rules, including the fire safety. As characteristics of fire danger depend on sample thickness, therefore the analytical dependences of change of the defined fire characteristic with growth of thickness of a material is desirable. In this work are carried out researches of influence of fiberglass sample thickness on characteristics of heat released at burning (the maximal heat release rate, total heat release at 1; 2 or 5 minutes). Tests of samples of fibreglasses with thickness from 0,2 up to 4,5 mm have been implemented for polymeric binders the various chemical nature: thermoplastic with low coke formation (polycarbonate), thermoplastic with an middle coke formation (polysulphone), thermosetting plastic with high cokes number (phenolic binder). For exception of influence of filler type, all experiments are executed on the same type of fiber glass fabric — T-15(P)-76. Tests on heat release rate were carried out on OSU-type calorimeter according to requirements of aviation norms (heat flux 35 kW/m2). It is shown, that heat released lines have extreme character with a maximum at thickness 1.3 mm. For the analytical description of dependence of characteristics of a thermal emission from thickness the analytical equation of a kind y = (Ax - C)x x e~Bx + C is offered. Factors of the equation depend from both as a kind of the characteristic of a heat release, and nature polymeric matrix. Factors of the equations for three types of a polymeric matrix — polysulphone, polycarbonate, phenolic binder are calculated. It is shown, that the offered analytical equation allows describing experimental results on the maximal intensity of a heat release rate (peak) and total heat releases at first two minutes with satisfactory accuracy.
Keywords: fire safety; heat release; fiberglass.
REFERENCES
1. Barbotko S. L., Kirillov V. N., Shurkova E. N. Otsenka pozharnoy bezopasnosti polimernykh kompo-zitsionnykh materialov aviatsionnogo naznacheniya [Estimation of fire safety for polymeric composite materials of aviation purpose]. Aviatsionnyye materialy i tekhnologii —Aviation Materials and Technologies, 2012, no. 3, pp. 56-63.
2. Barbotko S. L., Vorobyev V. N., KirillovV. N. Ispolzovaniye metoda opredeleniya skorosti vydeleniya tepla dlya otsenki pozharnoy opasnosti polimernykh materialov aviatsionnogo naznacheniya [The use of a method of heat release rate for an estimation of fire danger of polymeric materials of aviation purpose]. Aviatsionnyye materialy i tekhnologii. Vypusk "Metody ispytaniy i kontrolya kachestva metallicheskikh i nemetallicheskikh materialov " — Aviation materials and technologies. Issue "Test methods and quality assurance of metal and nonmetallic materials", 2001, pp. 74-81.
3. Barbotko S. L., Vorobyev V. N., KavunN. S, Rakitina V. P. Issledovaniye vliyaniya tolshchiny mikro-sferotekstolitov na pokazateli teplovydeleniya [The research of the influence of thickness microsphere-textolites on a heat release rate parameters]. Aviatsionnyye materialy i tekhnologii — Aviation Materials and Technologies, 2008, no. 2, pp. 24-26.
4. Shurkova E. N., Volnyy O. S., Izotova T. F., Barbotko S. L. Issledovaniye vozmozhnosti snizheniya teplovydeleniya pri gorenii kompozitsionnogo materiala putem izmeneniya ego struktury [Research of an opportunity to reduction the heat release at burning for polymer composite material due to a changing of its structure]. Aviatsionnyye materialy i tekhnologii — Aviation Materials and Technologies, 2012, no. 1, pp. 27-30.
5. Aviation rules. Chapter 25. Airworthiness norms of a transport category airplanes. Interstate Aviation Committee. Ed. 3 with amendments 1-6. Moscow, Aviaizdat, 2009, 274 p. (in Russian).
6. Barbotko S. L., VolnyyO. S., Izotova T. F. Matematicheskoye modelirovaniye teplovydeleniya pri go-renii dlya polimernykh kompozitsionnykh materialov razlichnoy tolshchiny [Mathematical modelling of a heat release rate at burning for polymeric composite materials of various thickness]. Pozharo-vzryvobezopasnost — Fire and Explosion Safety, 2007, vol. 16, no. 4, pp. 16-20.
