Technologia, która ognia się nie boi

24-02-2017

W Politechnice Łódzkiej, we współpracy z AGH i Instytutem Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników, opracowano technologię wytwarzania osłonowych materiałów kompozytowych, które zapewnią integralność systemu przewodów elektrycznych w warunkach pożaru.

W trakcie pożaru, powszechnie przyjętą praktyką jest odcinanie dopływu prądu elektrycznego przed przystąpieniem do akcji gaśniczej. Dzięki temu możliwe jest prowadzenie gaszenia ognia wodą lub środkami zawierającymi wodę, bez zagrożenia porażeniem prądem oraz niebezpieczeństwa powstania kolejnych zwarć instalacji prowadzących do rozprzestrzeniania ognia. Jednakże funkcjonowanie pewnych urządzeń elektrycznych w trakcie pożaru może poprawić skuteczność jego gaszenia, a także zapewnić sprawniejszą ewakuację osób z zagrożonego obszaru. Na przykład funkcjonujący system monitoringu wewnątrz płonącego budynku może być źródłem wielu cennych informacji pozwalających zoptymalizować akcję gaśniczą, także zainstalowanie wind mogących pracować w warunkach pożaru znacząco usprawnia proces ewakuacji mieszkańców (szczególnie osób starszych bądź niepełnosprawnych) z wysokich budynków.

Możliwość zasilania kluczowych instalacji elektrycznych może znacznie zwiększyć bezpieczeństwo i zakres prowadzenia akcji gaśniczych.

Do zastosowania tego typu rozwiązań konieczne jest zapewnienie integralności systemu przewodów elektrycznych w warunkach pożaru. W Politechnice Łódzkiej rozpoczęto opracowywanie osłonowych materiałów kompozytowych, które w warunkach pokojowych wykazują właściwości elastyczne, natomiast poddane działaniu ognia oraz wysokiej temperatury tworzą ciągłą strukturę ceramiczną chroniącą miedzianą żyłę przewodu. Proces ten nazywamy ceramizacją. Istnieje co najmniej kilka mechanizmów ceramizacji, zarówno o charakterze chemicznym jak i fizycznym, które najczęściej występując równolegle prowadzą do wytworzenia ceramicznej struktury ochronnej. Takie kompozyty składają się z ciągłej fazy polimerowej, w której rozprowadzone są proszkowe napełniacze inicjujące proces ceramizacji. Tworząca się warstwa ochronna charakteryzuje się wysoką wytrzymałością mechaniczną oraz odpornością temperaturową rzędu 1100 stopni Celsjusza.

Opracowywanie polimerowych kompozytów ceramizujących rozpoczęto w Instytucie Technologii Polimerów i Barwników Politechniki Łódzkiej w 2007 roku. Zainicjowano wtedy wraz z konsorcjantami (Akademią Górniczo-Hutniczą i Instytutem Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników w Toruniu) realizację projektu PO Innowacyjna Gospodarka zatytułowanego Silikonowe kompozyty ceramizujące na osłony przewodów elektrycznych. Pomimo zakończenia projektu, współpraca badawcza w tym temacie trwa do dziś i zaowocowała opracowaniem wielu rozwiązań, które zostały opatentowane (w tym patent Europejski) bądź zgłoszone do opatentowania. Zostały one ponadto nagrodzone złotym medalem na wystawie Innovacities Latinoamérica w Foz do Iguacu (Brazylia) oraz wyróżnione statuetką Łódzkie Eureka za 2015 rok.

Obecnie pod kierunkiem prof. Dariusza Bielińskiego prowadzone są dalsze intensywne badania w obszarze polimerowych kompozytów ceramizujących. Szczególny nacisk położony jest na poprawę właściwości wytrzymałościowych kompozytów z kauczuku silikonowego oraz zastosowanie alternatywnych polimerów, które posiadają ugruntowaną pozycję w przemyśle kablowym, takich jak plastyfikowany PCW bądź kopolimer etylen-octan winylu (EVA). Temat niekonwencjonalnie uniepalnionych okładzin kablowych na bazie PCW wykorzystujących zjawisko ceramizacji jest aktualnie realizowany przez zespół prof. Bielińskiego. Prace prowadzone są wspólnie z Głównym Instytutem Górnictwa na rzecz firmy ANWIL S.A., w ramach PO Inteligentny Rozwój 2014-2020.