I. Cel ćwiczenia i metody pomiarowe

Celem przeprowadzonego przez nas ćwiczenia było zbadanie niektórych cech wybranych przez nas proszków gaśniczych: niezwilżalności wodą, zawartości wilgoci i składu ziarnowego oraz ich identyfikacja. Do badań wykorzystaliśmy trzy proszki gaśnicze: proszek BC Karate, proszek ABC Kamelmag oraz proszek BC Jet.

Niezwilżalność badaliśmy nanosząc krople wody destylowanej na powierzchnię proszku znajdującego się na szalce Petriego, a następnie umieszczając próbki w eksykatorze.

Badanie zawartości wilgoci polegało na umieszczeniu próbki proszku gaśniczego w wagosuszarce i pomiarze masy przed i po suszeniu proszku.

Skład ziarnowy proszku gaśniczego badaliśmy za pomocą elektronicznego analizatora wielkości cząsteczek IPS.

Identyfikacji proszków dokonaliśmy za pomocą zestawu odczynników chemicznych: kwasu cytrynowego, sody oczyszczonej orz wodorotlenku potasu.

II. Tabele wynikowe

Badanie zawartości wilgoci

Rodzaj proszku gaśniczego	Masa przed suszeniem [g]	Masa po suszeniu [g]	Zawartość wilgoci [%]
BC Karate	5,074	5,069	0,099
ABC Kamelmag	4,986	4,966	0,401
BC Jet	5,024	5,017	0,139

Identyfikacja proszków gaśniczych

	Wyniki reakcji
Dodany odczynnik	Kwas cytrynowy
BC Karate	brak reakcji
ABC Kamelmag	brak reakcji
BC Jet	wydzielanie się gazu

III. Analiza przeprowadzonych badań

1. Badanie niezwilżalności proszków gaśniczych

Badanie niezwilżalności wodą proszków gaśniczych zostało wykonane zgodnie z załącznikiem D normy PN-EN 615. Zbadaliśmy wszystkie trzy proszki wymienione w części I sprawozdania.

Próbki znajdowały się w eksykatorze 52 minuty. Temperatura w jego wnętrzu wynosiła 22°C, wilgotność wahała się od 63 do 65% (w chwili wkładania i wyjmowania próbek wilgotność wynosiła 64%). Po wyjęciu próbek z eksykatora i dokładnych oględzinach stwierdziliśmy, że:

• na próbce proszku BC Karate krople były najbardziej spłaszczone; po przesunięciu kropel okazało się jednak, że proszek pod kroplami jest suchy - nie zaszła absorbcja wody;

• na próbce proszku ABC Kamelmag krople były średnio spłaszczone; po przesunięciu kropel stwierdziliśmy, że powierzchnia proszku pod kroplami jest wyraźnie zwilżona; widoczne były też pory, przez które woda wniknęła w głąb proszku;

• na próbce proszku BC Jet krople były najmniej spłaszczone; powierzchnia proszku pod kroplami była lekko zwilżona, zdecydowanie mniej niż w przypadku proszku Kamelmag.

Zgodnie z normą w czasie badania nie może nastąpić całkowite wchłonięcie kropel wody. W naszym badaniu wszystkie krople uległy odkształceniom, jednak w przypadku proszków Karate i Jet były one wynikiem rozpłynięcia się kropel po powierzchni proszków, a nie wchłaniania wody. Natomiast proszek Kamelmag był wyraźnie zwilżony, co oznacza, że zaabsorbował wodę. Może to wskazywać na zbyt małą zawartość hydrofobizatorów lub przechowywanie proszku w nieodpowiednich warunkach. Żaden z proszków nie zaabsorbował kropel całkowicie, jednak czas badania był ponad dwukrotnie krótszy niż przewiduje norma (120 ± 5 minut).

Proszek BC Karate Proszek ABC Kamelmag

Proszek BC Jet

1. Badanie zawartości wilgoci w proszkach gaśniczych

Wg normy PN-EN 615 badanie zawartości wilgoci w proszku gaśniczym prowadzi się zgodnie z załącznikiem E. Próbkę proszku o masie 20 ± 0,001 g, która znajduje się na szalce Petriego, umieszcza się w eksykatorze ze stężonym kwasem siarkowym na 48 ± 2 godziny w temperaturze 20 ± 3 °C, po czym się ją waży i oblicza ubytek masy. Ze względu na długi czas badania normatywnego badanie przeprowadziliśmy za pomocą wagosuszarki, co znacznie skróciło czas badania.

Odważyliśmy odpowiednią ilość każdego proszku i umieszczaliśmy próbki w wagosuszarce na 5 minut w temperaturze 65°C. Po zakończonym suszeniu odczytywaliśmy masę i procentowy ubytek masy, który jest równy zawartości wilgoci.

Zgodnie z normą zawartość wilgoci w proszku nie powinna przekraczać 0,25 % wagowych. Z otrzymanych przez nas wyników można stwierdzić, że proszki Karate i Jet spełniają wymagania (zawierają odpowiednio 0,099% i 0,139% wilgoci). Proszek Kamelmag nie spełnia wymagań normy, ponieważ zawartość wilgoci wynosi 0,401%. Może to ponownie wynikać ze zbyt małej zawartości hydrofobizatorów lub przechowywania w nieodpowiednich warunkach.

1. Identyfikacja proszków

Identyfikację proszków przeprowadziliśmy wg instrukcji do ćwiczenia substancjami chemicznymi o różnych odczynach. W normie PN-EN 615 nie jest zawarta metoda identyfikacji proszków.

Przygotowaliśmy 9 próbek (po trzy każdego z proszków) roztworów proszku z wodą destylowaną i rozpuszczalnikiem alkoholowym. Następnie każdy zestaw trzech różnych próbek poddawaliśmy działaniu różnych odczynników. Wyniki badania przedstawiają się następująco:

• po dodaniu kwasu cytrynowego próbka proszku Jet zaczęła się pienić w wyniku wydzielania się gazu - dwutlenku węgla; w próbkach z proszkami Karate oraz Kamelmag nie zauważyliśmy żadnych oznak reakcji;

• po dodaniu sody oczyszczonej (wodorowęglanu sodu) próbka z proszkiem Kamelmag zaczęła się intensywnie pienić, było to wywołane wydzielającym się gazem - również dwutlenkiem węgla; w próbkach z proszkami Karate oraz Jet nie nastąpiła żadna reakcja;

• po dodaniu wodorotlenku potasu próbka proszku Kamelmag zaczęła wydzielać amoniak, co rozpoznaliśmy po charakterystycznym zapachu; w próbkach z proszkami Karate oraz Jet nie nastąpiła żadna reakcja.

Na podstawie przeprowadzonych badań możemy stwierdzić co następuje:

• proszek Karate należy do grupy proszków BC i produkowany jest na bazie siarczanu potasu; wynika to z tego, że nie zareagował z żadnym z odczynników;

• proszek Kamelmag należy do grupy proszków ABC, ponieważ zareagował z odczynnikiem zasadowym - wodorowęglanem sodu (sodą oczyszczoną); sądząc po intensywności pienienia proszek ma wysoką zawartość fosforanu monoamonowego; dodatkowo przeprowadziliśmy badanie na obecność grup amonowych dodając do próbki proszku wodorotlenek potasu

• proszek Jet należy do grupy proszków BC, a w jego skład wchodzą węglany; wynika to z reakcji z kwasem cytrynowym.

1. Wyznaczanie składu ziarnowego proszków gaśniczych

Analizę składu ziarnowego proszku BC Jet przeprowadziliśmy zgodnie z instrukcją do ćwiczenia. Badanie wykonaliśmy za pomocą elektronicznego analizatora wielkości cząsteczek IPS.

Po analizie danych możemy stwierdzić, że

• frakcje od 21 μm do 84 μm stanowią 75,6 % ilościowych proszku; ze względu na narzucone nam przez program przedziały, frakcje te przyjęliśmy jako odpowiadające za skuteczność gaszenia (wg literatury frakcja odpowiadająca za skuteczność gaszenia obejmuje średnice ziaren 20 - 60 μm);

• procent ilościowy frakcji odpowiadających za zasięg rzutu (84 - 209 μm) mieści się w granicach podanych w literaturze i wynosi 13 % ;

• nie stwierdziliśmy obecności ziaren o średnicy powyżej 425 μm, co oznacza, że w badanym proszku nie wystąpiły zbrylenia;

• frakcje o średnicy 6 - 21 μm stanowią 11,4 %, natomiast frakcje powyżej 209 μm stanowią 0,1 % ilościowych proszku. Niepożądane frakcje obejmują ziarna o mniejszej niż 10 μm oraz większej niż 200 μm. Trudno jest określić jaką część z przedziału 6 - 21 μm stanowią ziarna o średnicy mniejszej niż 10 μm, jednak wykres ma kształt rozkładu normalnego Gaussa, co oznacza, że zbyt małe ziarna proszku stanowią mniejszą część przedziału 6 - 21 μm. Oznacza to że niepożądane frakcje stanowią co najwyżej kilka procent ilościowych składu ziarnowego;

• frakcje odpowiadające za skuteczność gaśniczą proszku (21 - 84 μm) zajmują 40,7 % objętości proszku, natomiast frakcje odpowiadające za zasięg rzutu (84 - 209 μm) 56,8 % objętości. Niepożądane frakcje stanowią 2,5 % objętości proszku (ziarna o średnicy 10 μm stanowią bardzo znikomy ułamek procenta).

Badana przez nas próbka proszku BC Jet spełnia wszystkie wymogi co do składu ziarnowego. Ilość ziaren proszku odpowiedzialnych za skuteczność gaśniczą oraz za zasięg rzutu i płynność przepływu jest zgodna z zaleceniami znajdującymi się w literaturze. Frakcje niepożądane stanowią naszym zdaniem na tyle mały procent, że nie wpływają negatywnie na właściwości użytkowe proszku. Nie stwierdziliśmy również występowania ziaren o średnicy większej niż 425 μm, co oznacza, że nie nastąpiło zbrylanie.

IV. Charakterystyki badanych proszków

Parametr/proszek	BC - Karate	BC - Jet	Pulvex ABC Standard
Główny składnik aktywny	siarczan potasowy	wodorowęglan sodowy	fosforan monoamonowy (30 %)
Środek hydrofobizujący	silikon	stearynian	-
Gęstość właściwa [g/cm^3]	2,6	2,2	-
Gęstość nasypowa [g/cm^3]	0,85 - 1,0	1,0 - 1,2	0,85 - 0,99
Powierzchnia właściwa [cm^2/g]	5000 - 6000	2000 - 3000	-
Sypkość [g/s]	75 - 100	70 - 100	-
Maks. wielkość ziarna [mm]	0,25	0,16	-
Udział fazy < 40 μm [%]	Min. 85	Min. 75	42 - 58
Udział fazy < 63 μm [%]	85 - 99,5	90 - 99,9	50 - 66
Odporność na temperatury [°C]	-80 - +120	-80 - +60	-60 - +80

Nie udało nam się znaleźć karty charakterystyki proszku ABC Kamelmag, jednak na polecenie prowadzącego zastąpiliśmy ją kartą charakterystyki proszku Pulvex ABC Standard.

V. Porównanie otrzymanych wyników z danymi producenta

Porównanie wyników badań dla proszku BC Karate z danymi producenta:

• głównym składnikiem aktywnym jest siarczan potasu, co jest zgodne z przeprowadzoną przez nas identyfikacją;

• producent nie podał żadnych informacji odnośnie zawartości wilgoci oraz niezwilżalności wodą; jedyną daną związaną z tymi parametrami jest zastosowany środek hydrofobizujący - silikon - co nie stanowi jednak żadnej konkretnej informacji odnośnie tych parametrów;

• nie możemy porównać pozostałych parametrów podanych przez producenta, ponieważ nie wykonaliśmy odpowiednich badań mających na celu wyznaczenie tych parametrów dla badanej próbki proszku.

Porównanie wyników badań dla proszku BC Jet z danymi producenta:

• głównym składnikiem aktywnym jest wodorowęglan sodowy, co jest zgodne z przeprowadzoną przez nas identyfikacją;

• wg danych producenta maksymalna wielkość ziaren wynosi 160 μm. Z przeprowadzonej analizy składu ziarnowego wynika, że w próbce znajdują się ziarna o średnicy powyżej 160 μm;

• ze względu na przedziały frakcji ziaren, które otrzymaliśmy w badaniu, trudno jest nam określić dokładny udział faz < 40 μm i < 63 μm. Możemy jednak stwierdzić, bez żadnych wątpliwości, że odbiega on znacznie od danych producenta;

• producent nie podał żadnych informacji odnośnie zawartości wilgoci oraz niezwilżalności wodą; jedyną daną związaną z tymi parametrami jest zastosowany środek hydrofobizujący - stearynian - co nie stanowi jednak żadnej konkretnej informacji odnośnie tych parametrów;

• nie możemy porównać pozostałych parametrów podanych przez producenta, ponieważ nie wykonaliśmy odpowiednich badań mających na celu wyznaczenie tych parametrów dla badanej próbki proszku.

Porównanie wyników badań dla proszku ABC Kamelmag z danymi producenta proszku Pulvex ABC Standard:

• głównym składnikiem aktywnym jest fosforan monoamonowy, co jest zgodne z przeprowadzoną przez nas identyfikacją;

• producent nie podał żadnych informacji odnośnie zawartości wilgoci oraz niezwilżalności wodą;

• nie możemy porównać pozostałych parametrów podanych przez producenta, ponieważ nie wykonaliśmy odpowiednich badań mających na celu wyznaczenie tych parametrów dla badanej próbki proszku.

VI. Wnioski końcowe

Badanie niezwilżalności wykazało, że proszek Kamelmag nie spełnia wymogów normatywnych. Również badanie zawartości wilgoci wypadło dla tego proszku negatywnie. Może to być spowodowane niewłaściwymi warunkami przechowywania lub brakiem odpowiedniej ilości hydrofobizatorów (który mogł być spowodowany ich rozkładem pod wpływem różnych czynników). Proszek ten, w obecnym stanie, nie może być używany jako środek gaśniczy (zgodnie z wymaganiami normatywnymi).

Identyfikacja proszków wypadła pomyślnie i potwierdziła przynależność badanych proszków do danej grupy. Badanie to można przeprowadzić w warunkach właściwie każdej JRG ze względu na swoją prostotę i ogólnodostępność używanych do identyfikacji odczynników. Może to być pomocne w razie wątpliwości co do rodzaju przechowywanego proszku.

Analiza składu ziarnowego wykazała, że badany proszek BC Jet spełnia zalecenia zawarte w literaturze, ale nie jest zgodny z kartą charakterystyki proszku podaną przez producenta. Może być to wynikiem wczesnej fazy zbrylania lub faktem, że podczas przesypywania proszku do mniejszych pojemników część mniejszych ziaren pod postacią pyłu pozostaje w otoczeniu i zostaje utracona.

Literatura:

1. "Środki gaśnicze. Ćwiczenia laboratoryjne", Mizerski Andrzej, Sobolewski Mirosław, Warszawa, 1997

2. Norma PN - EN 615 "Środki gaśnicze. Wymagania techniczne dotyczące proszków (innych niż do gaszenia pożarów grupy D)"

3. "Badanie właściwości proszków gaśniczych", instrukcja do ćwiczeń, Sala Dominika, Jakubiec Jakub, Sobolewski Mirosław