Пропитка из огнестойкого стекловолокна

Пропитка из стекловолокна с антипожарным эффектом (B-5): двойная гарантия пожарной безопасности и структурной устойчивости в области железнодорожных перевозок

В таких областях, как железнодорожный транспорт и высокотехнологичное оборудование, где требуются строгие нормы огнестойкости и структурной надёжности, препреги B-5 на основе огнестойкого стекловолокна с ключевым сочетанием «специализированная огнезащитная смола + высокопрочное стекловолокно» стали важным материалом-решением. Продукт использует специальную огнезащитную смолу в качестве связующего и соединяется со стекловолокном посредством точной технологии предварительной пропитки. Его огнезащитные свойства соответствуют высшему классу V0 по стандарту UL94, эффективно препятствуя распространению пламени и снижая выделение токсичного дыма. Материал сохраняет такие преимущества стеклопластика, как высокая жёсткость и устойчивость к коррозии, а также отлично подходит для применения в конструкциях кузовов и внутренних компонентах железнодорожного транспорта благодаря превосходной огнестойкости, преодолевая ограничения традиционных препрегов из стекловолокна с низкой огнестойкостью и обеспечивая надёжный уровень безопасности при передвижении на общественном транспорте.

Основные преимущества: Многоуровневые прорывы в области высокого уровня огнестойкости, стабильной производительности и адаптации к условиям эксплуатации

1. Огнезащитные свойства на уровне UL94 V0, создание основной линии защиты от возгорания в железнодорожном транспорте

Ключевая конкурентоспособность препрега из стекловолокна B-5 с огнезащитными свойствами обусловлена его высоким уровнем огнестойкости по стандарту UL94 V0 — это ключевой показатель, характеризующий пожарную безопасность материалов. Согласно данному стандарту, материал должен прекратить горение в течение 10 секунд после двукратного воздействия пламени по 10 секунд в вертикальном испытании на сжигание, при этом не должны образовываться расплавленные капли, воспламеняющие обезжиренную вату, расположенную ниже. Достижение огнезащитного эффекта обеспечивается за счёт тройной технической конструкции специальной системы огнестойкой смолы:

• Эффективные огнезащитные компоненты: добавление галоген-свободных экологически чистых антипиренов (таких как композитные антипирены на основе фосфора и азота) в смолу для предотвращения выделения токсичного хлорида водорода при горении традиционных галогенсодержащих антипиренов, что соответствует основным требованиям безопасности перевозки пассажиров в железнодорожном транспорте; одновременно антипирены равномерно распределяются в смоле посредством наномасштабной дисперсионной технологии, обеспечивая одинаковую огнестойкость каждого участка препреги и отсутствие локальных участков повышенной пожароопасности.
• Механизм огнезащиты за счёт образования углеродистого слоя: Во время горения смола быстро образует плотный углеродизированный слой, который эффективно изолирует кислород и тепло, предотвращает дальнейшее разрушение стекловолоконной подложки пламенем и снижает выделение дыма. Согласно испытаниям, показатель плотности дыма (SDR) препрега B-5 при горении составляет всего 15 (у обычного стеклотканевого препрега около 60), а уровень токсичности дыма достигает класса SR2 (чрезвычайно низкая токсичность) по стандарту железнодорожного транспорта EN45545, что обеспечивает ценное время для эвакуации в случае пожара.
• Конструкция с защитой от каплеобразования: Путем добавления компонентов, предотвращающих образование капель, решена проблема, характерная для традиционных огнестойких материалов, — легкое образование расплавленных капель в процессе горения, что исключает возможность возгорания окружающих предметов от капель и распространения огня. Эта особенность значительно снижает риск распространения пожара и повышает общую пожарную безопасность внутренних элементов железнодорожного транспорта, таких как спинки сидений и перегородки между отсеками.

2. Высокая жесткость и коррозионная стойкость, обеспечивающие баланс между безопасностью и надежностью конструкции

Как стеклопластиковая преформа, B-5 обладает не только превосходными огнезащитными свойствами, но и не жертвует структурными преимуществами самого стекловолокна. Благодаря оптимизации процесса пропитки смолы и стекловолокна механические свойства и экологическая устойчивость композитного материала достигли лидирующего уровня в отрасли

• Основные механические свойства: После испытаний композитный материал из препрега огнестойкого стекловолокна марки B-5 имеет прочность на растяжение более 300 МПа, прочность на изгиб более 450 МПа и модуль упругости при изгибе 25 ГПа, что значительно превышает показатели обычных огнестойких пластиков (например, огнестойкий АБС-пластик с прочностью на растяжение около 50 МПа). В области железнодорожного транспорта при использовании для опор боковых панелей и багажных полок он способен выдерживать ежедневные нагрузки, такие как скопление пассажиров и размещение багажа, и не деформируется после длительного использования; при применении в каркасах сидений обеспечивает комфорт посадки за счёт высокой жёсткости, одновременно устойчив к структурным повреждениям от случайных ударов.
• Отличная коррозионная стойкость: Само стекловолокно обладает свойствами устойчивости к кислотам, щелочам и солевому туману. В сочетании со специальной огнестойкой смолой его коррозионная стойкость дополнительно повышается. В условиях повышенной влажности на железнодорожном транспорте, таких как подземные тоннели и прибрежные линии, компоненты из препреги B-5 способны противостоять эрозии водяным паром и имеют срок службы более 15 лет, что на 50 % дольше по сравнению с традиционными металлическими деталями, например, оцинкованными стальными листами, значительно снижая эксплуатационные расходы на обслуживание железнодорожного транспорта. Например, при использовании в качестве кабельных лотков в нижней части вагонов поездов материал предотвращает коррозию металла, вызванную дождевой водой и пылью, обеспечивая безопасную и стабильную работу электрической системы.
• Преимущество легкости: Плотность препрега B-5 составляет около 1,8 г/см³, что всего лишь 1/4 от стали и 2/3 от алюминиевого сплава. В условиях необходимости облегчения транспортных средств на рельсовом транспорте использование этого материала позволяет снизить вес транспортного средства на 15–20 %, непосредственно уменьшая энергопотребление при тяге поезда и снижая нагрузку на путь, что соответствует тенденции развития «энергосбережения и снижения расходов» в сфере рельсового транспорта. Например, в вагонах метро применение внутренних перегородок и каркасов сидений из препрега B-5 позволяет снизить вес одного вагона более чем на 300 кг, что обеспечивает экономию около 50 000 кВт·ч электроэнергии в год на один поезд.

3. Высокая технологическая гибкость, позволяющая удовлетворять потребности крупносерийного производства на рельсовом транспорте

В ответ на производственные особенности компонентов железнодорожного транспорта «множество спецификаций и большие объёмы», препрег из огнестойкого стекловолокна B-5 обладает высокой совместимостью с технологическими процессами и может использоваться в основных процессах производства композитных материалов, таких как формование горячим прессованием, компрессионное формование, формование в вакуумном пакете и других, без необходимости модификации производственного оборудования предприятия, что снижает порог внедрения:

• Сжатие формования: подходит для массового производства стандартизированных внутренних компонентов (например, спинок сидений, подлокотников и перегородок между вагонами), отличается высокой эффективностью формования, время производства одной партии можно контролировать в пределах 20–30 минут, точность размеров компонентов обеспечивается с высокой точностью (погрешность ±0,2 мм), что гарантирует согласованность сборки компонентов из разных партий и соответствует темпам крупносерийного производства в железнодорожном транспорте.
• Формование горячим прессованием: Подходит для конструктивных элементов кузова транспортного средства с очень высокими требованиями к внешнему виду и эксплуатационным характеристикам (например, декоративные панели крыши и внутренние панели дверей). Смола полностью пропитывает стекловолокно благодаря равномерному давлению (0,5–1,0 МПа) и контролю температуры (120–140 °C) при горячем прессовании. После формования поверхность деталей отличается высокой гладкостью, отсутствуют дефекты, такие как пузыри или непроклеи, и может использоваться непосредственно в качестве внешней поверхности, что позволяет сократить последующую покраску.
• Формование в вакуумном мешке: подходит для крупных деталей со сложной формой (например, боковые панели кузова, цельные каркасы багажника), подача смолы и удаление воздуха осуществляются за счёт вакуумного разрежения. Себестоимость изготовления снижается на 35 % по сравнению с процессом горячего прессования в автоклаве, при этом обеспечивается стабильность огнестойкости и механических свойств, что позволяет совмещать экономичность и высокое качество продукции.

Кроме того, удобство хранения и обработки препрега B-5 превосходно. Его можно хранить в течение 3 месяцев при комнатной температуре в затемнённой среде и более 6 месяцев при низкой температуре -18 °C. После извлечения его можно сразу пускать в производство без длительного повторного нагрева, что сокращает время ожидания производства и обеспечивает непрерывное и стабильное снабжение компонентами для железнодорожного транспорта.

4. Дифференцированный дизайн, создание барьеров рыночной конкуренции

• Технологическое отличие: Самостоятельно разработанная «технология модификации интерфейса огнестойкого смолистого стекловолокна» повышает прочность сцепления между смолой и волокном на 30 %, решает проблему отслаивания интерфейса, которая часто возникает в традиционных огнестойких препреги, и обеспечивает, что композитные материалы не будут терять свои свойства при длительном использовании из-за перепадов температуры и вибраций; одновременно за счёт оптимизации формулы смолы достигаются стандарты пожарной безопасности UL94 V0, вязкость смолы поддерживается в подходящем диапазоне, что гарантирует технологичность переработки и предотвращает дефекты формования, вызванные чрезмерной вязкостью смолы.
• Настройка характеристик и функций: Возможна настройка технических характеристик продукции в соответствии с потребностями заказчика, например, поверхностная плотность стекловолокна (100–600 г/м²), ширина препреги (0,5–2,0 м), чтобы удовлетворить производственные потребности для компонентов различных размеров; в то же время могут предоставляться услуги по индивидуальной функциональной адаптации, например, добавление антистатических компонентов для внутренней отделки салона (во избежание накопления статического электричества и прилипания пыли), добавление антимикробных компонентов для общественных сидений (снижение роста бактерий), что дополнительно расширяет сферы применения продукта и отличает его от обычных продуктов, обладающих только базовыми огнезащитными свойствами.
• Дифференциация по стоимости: Благодаря закупкам в больших объемах антипиренов и стекловолокна, оптимизации параметров процесса пропитки удалось снизить себестоимость препрега B-5 на 10% по сравнению со средним уровнем отрасли, при этом сохраняя огнестойкость класса UL94 V0. Это обеспечивает предприятия железнодорожного транспорта материалом, сочетающим «высокие эксплуатационные характеристики и высокую рентабельность», что особенно конкурентоспособно в чувствительных к стоимости проектах, таких как метро и междугородние поезда.