Jak funguje retardér hoření?

Zpomalovače hoření jsou chemické látky nebo sloučeniny, které inhibují spalovací reakce. Zabraňují vznícení a hoření, zabraňují šíření plamene a podporují samouhašení ohně.

Zpomalovač hoření je podle oficiální definice látka nebo směs, která by měla snižovat hořlavost materiálů organického původu. Patří mezi ně: dřevo, polymerní sloučeniny, přírodní a syntetické tkaniny, kompozitní materiály na bázi dřevěných třísek, laminovaný papír a mnohé další, na které plamen působí velmi rychle.

Například u suchého dřeva, které nebylo ošetřeno speciální barvou nebo impregnací, je teplota, při které začíná pyrolytická reakce, jen asi 450 stupňů. Za takových okolností bude oheň prchavý a naprosto ničivý.

Existují nějaké pochybnosti o tom, že provoz konstrukcí vyrobených z takových hořlavých materiálů představuje nebezpečí nejen pro jejich vlastníky, ale také pro všechny okolní přírodní a hospodářské objekty, a tedy i pro lidi.

Včasné použití retardérů hoření v kritickém okamžiku zpomalí šíření požáru v počáteční fázi, umožní provedení záchranných prací a vydrží až do příjezdu profesionálního hasičského sboru.

Jak funguje retardér hoření?

Všechny existující retardéry hoření sledují stejný cíl – co nejúčinněji potlačit proces vznícení a šíření požáru. V závislosti na chemickém složení konkrétního retardéru hoření má různé účinky na materiály, když hoří:

1. Zpomalovače hoření při hoření absorbují teplo a rozkládají se na nehořlavé látky.
2. Ovlivňují způsob rozkladu materiálu působením plamene, např. koksují pevnou hmotu a tvoří nehořlavé plyny.
3. V kondenzované a plynné fázi má zapalování zpomalující účinek.
4. Vytváří tepelně ochrannou vrstvu pěnového koksu na povrchu předmětu.
5. Podporuje tvorbu produktů spalování, jako jsou saze.

Zpomalovače hoření jsou látky, které mohou působit aktivně nebo pasivně. První reagují s ohněm a teplotami, druhé se chovají inertně vůči hoření.

Zpomalovač hoření může být anorganického, organického nebo smíšeného původu. Může to být sůl kovu, hydroxid, speciálně upravený parafín nebo grafit a další. Kvůli ekologickým konfliktům přestává být mnoho retardérů hoření relevantních, když se hodnotí nejen jejich účinek, ale i jeho důsledky.

Mezi bezpečné patří tradiční retardéry hoření – hydroxidy hořčíku a hliníku. Při vystavení vysokým teplotám uvolňují vodní páru, která se v důsledku endotermické reakce ochladí pod teplotu potřebnou pro podporu hoření. Proces pyrolýzy samozřejmě není podporován, ale je katalyzována tvorba pevné ochranné vrstvy.

Ekologické zpomalovače hoření nové generace jsou stále populárnější: tavné sklo, organické ekologické zpomalovače hoření.

Zvláštní pozornost je věnována tzv. intumescentním zpomalovačům hoření, u kterých s rostoucí teplotou dochází k objemové změně – mnohonásobné tepelné roztažnosti. Nátěry s obsahem těchto látek úspěšně nahrazují staré silné tepelně izolační a pro kyslík nepropustné azbestové omítky, minerální vatu a expandovaný vermikulit.

To vše bylo efektivní, ale dost drahé, a hlavně to konstrukci výrazně ztížilo, což negativně ovlivnilo její pevnost. Mechanismus účinku intumescentního retardéru hoření je jednoduchý a účinný: při zahřátí se uvnitř tenkého, přibližně 2 mm, povlaku vytvoří bublinky plynu, díky nimž se povlak roztáhne 10-40 a někdy 100krát a tvoří tzv. tzv. pěnový koks, který je tepelně izolační a nehořlavý.

Charakteristika retardérů hoření

Nejdůležitější vlastnosti retardérů hoření jsou základní parametry, které pro ně stanoví pravidla GOST. A to:

1. Účinnost ochrany, tedy schopnost potlačit reakce hoření a doutnání. Například: aby se prokázalo, že složení odpovídá 2. skupině požární ochrany, musí jím chráněné dřevěné materiály vydržet minimálně 15 minut bez vznícení v rozmezí teplot +650 – +700 stupňů.
2. Tepelně izolační vlastnosti. Retardéry hoření absorbují teplo aktivně a hodně, v důsledku čehož se materiál zahřívá mnohem pomaleji.
3. Žádná interakce s materiály chráněných povrchů a jejich nátěry.
4. Schopnost chránit kovy před korozí.
5. Nulová toxicita retardéru hoření za normálních podmínek a produktů jeho rozkladu v ohni, stejně jako bezpečnost životního prostředí.
6. Dlouhá životnost při zachování všech užitných vlastností. Nejkratší životnost je dosaženo s retardéry hoření solí aplikovanými na vnější povrchy, protože jejich trvanlivost je vysoce závislá na srážkách. Maximální životnost protipožární ochrany po aplikaci takových řešení na vnější povrchy není delší než 5 let. I když častěji je nutné přeléčení po 2 letech.

V závislosti na složení retardéru hoření může být prodáván ve formě prášku, lisovaných tablet, aerosolů, suspenzí a kapalin.

Více než polovina vyrobených léků jsou anorganické látky vytvořené na základě:

1. Kyselina boritá.
2. Polyfosfát.
3. Síran amonný.
4. Búrové.
5. Hydroxidy hliníku a hořčíku.
6. červený fosfor atd.

Uvedené látky se vyznačují dobrou přilnavostí, vysokými teplotami rozkladu a tvorbou nehořlavých látek při rozkladu. Například hydroxid hlinitý produkuje žáruvzdorný oxid a vodu. Obě tyto složky snižují teplotu spalovacího prostoru a voda navíc tvoří oblak páry, který brání přísunu nových porcí vzduchu. Některé látky mohou vykazovat antiseptické účinky.

Kde se používá retardér hoření?

Vraťme se k oficiální definici retardéru hoření. Vyplývá z něj, že právě konstrukce, které byly vytvořeny s použitím organických materiálů, vyžadují použití nátěrů obsahujících retardéry hoření. Dřevo a jeho deriváty dobře hoří a polymery bez speciálních přísad jsou ještě lepší, proto by pro ně měly být maximálně použity retardéry hoření: pro dřevo ihned po primárním zpracování jsou žádoucí impregnace zpomalující hoření a pro polymery dokonce během procesu při jejich výrobě jsou žádoucí přísady zpomalující hoření. Jsou to opatření správná, ale ne zcela dostatečná. Aby byla požární bezpečnost na vysoké úrovni, jsou nutné i následné protipožární nátěry.

Minerální povrchy, jako jsou povrchy vyrobené z cihel, betonu nebo pěnových bloků, se pravděpodobně nevznítí, ale jejich pohlcení ohněm může vést ke vzniku trhlin, které ovlivňují celistvost konstrukce a zvyšují riziko zhroucení. To znamená, že pro minerální povrch je také nezbytný zpomalovač hoření. Požární ochrana kovových konstrukcí (nosné, komunikační) je také důležitá, zejména pokud se jedná o velké průmyslové objekty nebo vícepodlažní veřejné budovy.

Hydroxid hlinitý a hydroxid hořečnatý zaujímají první místo na světě z hlediska objemu použití jako retardér hoření. Jsou levné, bezpečné na provoz, při hoření nevylučují nebezpečné látky a snadno se používají. Princip jejich činnosti je založen na výrobě vody v důsledku pyrolýzy. To produkuje velmi málo kouře.

Spotřeba hydroxidu hořčíku a hlinitého jako přísad zpomalujících hoření se každým rokem zvyšuje. Na tom trvají zejména ekologické organizace, protože hydroxidy nemají téměř žádný negativní dopad na životní prostředí.

Zpomalovače hoření na bázi hydroxidu hliníku a hořečnatého se používají k výrobě termo- a termosetových plastů, elastomerů, polyolefinů, PVC, polypropylenů; polymery používané při výrobě linolea a koberců, hadic, střešních materiálů, protipožární izolace kabelů, technických plastů a mnoho dalšího.

Hydroxid hořečnatý je dražší než hydroxid hlinitý, ale má podstatnou výhodu – vysokou tepelnou odolnost.

Jako plniva zpomalující hoření se používají sloučeniny obsahující halogeny, mezi které patří chlor nebo brom. Sloučeniny s jódem jsou příliš drahé a ty s fluorem přispívají ke zničení materiálů a zařízení. Při spalování se tyto látky rozkládají a aktivně reagují s plynnými produkty pyrolýzy polymeru, vážou je a zbavují plamen paliva. Tím se snižuje tvorba kouře a toxických plynů.

Zpomalovače hoření s obsahem bromu jsou lepší a bezpečnější, zpomalovače hoření s obsahem chlóru jsou levnější. Pro zvýšení účinnosti zpomalovačů hoření obsahujících halogen se obvykle používá oxid antimonitý, který se rozkládá za uvolňování nehořlavých plynů.

Velmi oblíbené jsou retardéry hoření na bázi fosforu a jeho derivátů. Používá se červený fosfor, fosforečnany amonné, anorganické a organické fosforečnany, polyfosforečnany, fosfonáty atd.

Ochranným účinkem retardérů hoření obsahujících fosfor je tvorba pěnové koksovité krusty na povrchu. Pokud zpomalovač hoření navíc obsahuje halogen, pak se jeho účinnost zvyšuje v důsledku odstraňování hořlavých plynů z reakce. Přísady s obsahem fosforu se používají při výrobě polyuretanových pěn, polyesterů, polyamidů, PVC, polystyrenů a polyethylenů.

Kyselina boritá, borax, retardéry hoření, síran amonný a chlorid amonný, melamin a jeho deriváty, křemičitany sodné (tekuté sklo), boritan a chlorid zinečnatý, organokřemičité sloučeniny, expandující grafit, soli molybdenu a vanadu a mnoho dalších se také používají jako retardéry hoření .

Melamin a jeho deriváty se používají především při výrobě polyuretanových a polyamidových pěn a termoplastů. Při hoření se rozkládají s velkou absorpcí tepla a uvolňováním nehořlavých plynů. Mezi výhody tohoto typu přísad patří nízká cena, bezpečnost pro životní prostředí a absence korozivního účinku na zařízení.

Boritan zinečnatý se přidává do PVC, polyolefinů, polyamidů, epoxidových pryskyřic a elastomerů. Obvykle se používá ve směsi s oxidem antimonu, červeným fosforem nebo hydroxidem hlinitým.

Organokřemičité sloučeniny a expandující grafit tvoří při spalování na povrchu hustou ochrannou vrstvu. Organosilikonové zpomalovače hoření se obvykle přidávají do polyuretanů a grafit se přidává do termo- a termosetových plastů.

Kyselina boritá, borax a křemičitany sodné se používají jako přísada do stavebních směsí a k impregnaci tkanin a dřeva.

Podle GOST 12.1.033-81, který stanoví terminologii v oblasti požární bezpečnosti, zpomalovač hoření – jedná se o látky nebo směsi přidávané do materiálu (látky) organického původu za účelem snížení jeho hořlavosti.

Zpomalovače hoření jsou potřebné jako přísady, které mohou změnit charakteristiky hořlavosti dřeva, tkaných materiálů, polymerů, jejichž nadcházející použití je spojeno s možným rizikem kontaktu se zdroji otevřeného ohně, zdrojem ohně; nebo vystavení vysokoteplotnímu tepelnému toku, které může vést k pyrolýze, vznícení těchto organických látek.

Dřevo napuštěné retardérem hoření nepodporuje hoření

Mechanismus účinku

Mechanismus účinku retardérů hoření je založen na následujících principech:

• Při tepelném chemickém rozkladu retardéry hoření pod vlivem otevřeného ohně, vysoká teplota ohřevu, ke které dochází při absorpci velkého množství tepelné energie, doprovázené uvolňováním nehořlavých plynů, které ředí směs hořícího vzduchu.
• Změna procesu pyrolýzy organických materiálů směrem ke vzniku jak nehořlavých plynů, tak ohnivzdorných zbytků koksu, včetně desetinásobného tepelného nabobtnání a vytvoření tepelně izolační vrstvy na chráněném povrchu.
• Inhibice – prudká inhibice oxidačního procesu organických materiálů.
• Změna směru procesu pyrolýzy směrem ke zvýšení tvorby těkavých uhlíkatých látek, které se neúčastní procesu spalování, při současném snížení objemu vznikajících hořlavých plynů.

Aplikace

Hlavní oblast použití retardérů hoření je protipožární ochrana kabelů a kabelových vedení, dřeva, kovových konstrukcí; organické tkaniny, kdy retardéry hoření jsou složky protipožárních barev, omítek, past (tmelů), laků, impregnací, ohnivzdorných tmelů.

Společnosti často pro reklamní účely nazývají komerční sloučeniny nebo směsi zpomalující hoření pomocí zvučného cizího slova – zpomalovač hoření, ačkoli je to pouze součást takových výrobků.

Kromě toho se do tepelně odolných, málo hořlavých polymerů a plastů přidávají zpomalovače hoření, aby propůjčily tyto prospěšné vlastnosti při použití jako součásti domácnosti, průmyslové elektroniky, rádiových zařízení, izolace kabelů a dílů vozidel; kde jsou na vlastnosti použitých materiálů kladeny vysoké požadavky na požární bezpečnost.

Hlavním úkolem použití retardérů hoření – jedná se o účinnou prevenci vznícení a hoření organických látek; zpomalení šíření požáru až po samovolné uhašení plamene na površích materiálů potažených nebo impregnovaných retardéry hoření.

Přečtěte si více o požární ochraně a ohnivzdorných materiálech v sekci

“Požární ochrana”

Zpomalovače hoření lze rozdělit do typů podle zamýšleného účelu:

• Jako složky protipožárních řešení, laky pro zpracování dřevěných stavebních konstrukcí a interiérové ​​dokončovací prvky.
• Jako aktivní složky požárně odolných tepelně intumescentních nátěrů nosných konstrukcí stavebních projektů z kovu.
• Jako hlavní složka roztoků zpomalujících hoření pro impregnaci tkanin.
• Jako přísady do polymerů a plastů vyrobených metodami organické syntézy, které se zavádějí jak ve fázi výroby, tak do tavenin surovin a hotových výrobků.

Kromě toho se retardéry hoření dělí na inertní a aktivníkteré vstupují do chemických reakcí s chráněnými materiály.

Vlastnosti

Hlavní vlastnosti, které musí retardéry hoření splňovat:

• Zabránit vznícení, doutnání, hoření a šíření otevřeného ohně po površích materiálů a konstrukcí, které prošly vnější úpravou zpomalující hoření, hloubkovou objemovou impregnací; včetně vytvoření tepelně intumescentní tepelně izolační vrstvy.
• Při vystavení teplu nebo ohni se nerozkládejte s výskytem toxických produktů pyrolýzy a procesu spalování.
• Měl by pomoci snížit tvorbu kouře při povrchovém spalování organických materiálů podrobených úpravě zpomalující hoření.
• Neměňte nosnost, hlavní charakteristiky chráněných konstrukcí, dílů, prvků elektronických a rádiových zařízení, vozidel – tvrdost, hustota, tuhost, dielektrické vlastnosti.
• Nezpůsobujte chemickou korozi chráněných konstrukcí z kovových slitin.
• Po ošetření retardérem hoření neměňte hygroskopické vlastnosti dřeva.
• Nedostatek toxických vlastností pro lidi a zvířata.
• Nevstupujte do chemických reakcí s konečnými nátěry barev a laků na dřevo a kov; neměňte texturu, vzhled, barvu látek.

• Zajistit odolnost dřevěných konstrukcí a látkových materiálů proti biologické destrukci, čehož je ve většině případů dosaženo použitím vlastních fyzikálních a chemických parametrů retardérů hoření, případně přidáním antiseptik do obecného složení.
• Nepřispívejte k obtížím při provádění prací na mechanickém protipožárním ošetření stavebních konstrukcí a materiálů, které je ve většině situací dosaženo jemně rozptýleným rozpuštěným stavem retardérů hoření.
• Být chemicky stabilní látky a sloučeniny, zajišťující trvanlivost použití protipožárních roztoků, nátěrů, přísad, které je obsahují jako hlavní složky zajišťující odolnost proti ohni.

Další vlastnosti retardérů hoření zahrnují schopnost zvýšit odolnost chráněných materiálů vůči atmosférickým vlivům, ultrafialovému záření a dielektrické vlastnosti.

Struktura

Na základě chemického složení lze retardéry hoření rozdělit do několika hlavních skupin:

• Anorganické sloučeniny – hydroxidy hliníku a hořčíku; fosfáty, polyfosfáty amonné; soli molybdenu, vanadu, germania. Stejně jako sloučeniny boru; například tetraboritan sodný, často běžně nazývaný borax; uhličitany, sírany amonné.
• Sloučeniny obsahující halogen, především chlor, brom.
• Organické sloučeniny obsahující fosfor, nejčastěji esterové deriváty. Organofosforové zpomalovače hoření často obsahují atomy chloru a bromu.
• Organické retardéry hoření obsahující dusík, používané pouze jako přísady do tepelně odolných, těžko hořlavých syntetických polymerů.

Kromě toho se používají následující látky a chemické sloučeniny:

• Tepelně rozpínavý oxidovaný grafit.
• Vysoce chlorované parafíny.
• Směsi solí anorganických kyselin s močovinou, formaldehydové pryskyřice,

Stejně jako mnoho dalších směsí, vybraných především specialisty z firem vyrábějících experimentálně ohnivzdorné výrobky pro konkrétní chráněné konstrukce, pak certifikované jako součást ohnivzdorných materiálů podle technických specifikací.

V průmyslu a stavebnictví se retardéry hoření obvykle nepoužívají ve volné formě, ale jako hlavní složky roztoků a nátěrů zpomalujících hoření, včetně použití směsí několika retardérů hoření; přidání chemických sloučenin, které zvyšují účinek retardérů hoření, snižují spotřebu, zvyšují přilnavost a propůjčují další užitečné vlastnosti, například odolnost vůči ultrafialovému záření.

Jak vybrat dřevo

Výběr závisí zcela na způsobu zpracování dřeva, z nichž jsou pouze dva – hloubková protipožární impregnace v autoklávových lázních, nebo povrchová aplikace pomocí průmyslových rozprašovačů (stříkacích pistolí) a štětců, kdy protipožární roztok proniká pouze do vnějšího vrstvy.

Vzhledem k tomu, že dřevo není příliš odolný materiál, pokud se s ním nepracuje správně a používá se nesprávně, dřevěné konstrukce jsou náchylné k hnilobě a ničení různými mikroorganismy a hmyzem, snaží se na dřevo používat takové retardéry hoření, které fungují i ​​jako antiseptikum, které si úspěšně poradí. s takovými biologickými hrozbami. Takové univerzální materiály dostaly své vlastní jméno – biopyren.

Důležitým dokladem při výběru protipožárního materiálu na dřevo je certifikát požární bezpečnosti, který osvědčuje, do jaké skupiny protipožární účinnosti patří – I nebo II, což výrazně ovlivňuje nejen přenos dřeva do obtížně zpracovatelného. spálený nebo obtížně hořlavý stav, ale také načasování přepracování.

Zdroj: GOST 12.1.033-81 Systém norem bezpečnosti práce. Požární bezpečnost. Termíny a definice.