Oheň bol vždy jednou z najvážnejších hrozieb pre ľudskú spoločnosť. Ako sa budovy, dopravné systémy, textílie, elektrické výrobky a polymérne materiály čoraz viac rozširujú, dopyt po lepšom požiarnom výkone neustále rastie.
Je dôležité rozlíšiť-nehorľavé materiály od úplne nehorľavých-materiálov. Účelom technológie spomaľujúcej horenie-je znížiť pravdepodobnosť vznietenia, spomaliť šírenie plameňov, obmedziť uvoľňovanie tepla a poskytnúť viac času na evakuáciu a hasenie.
From clay protective layers used in ancient buildings to modern intumescent systems, nanocomposites, and low-smoke, low-toxicity technologies, the development of fire-resistant materials has been a long process of continuous exploration.
1. Ancient Chinese Fireproofing Materials and Building Protection
Čína začala skúmať metódy požiarnej ochrany vo veľmi skorom štádiu.
Na archeologickom nálezisku Dadiwan v Qin'an, provincia Gansu, z obdobia približne 5 000 až 8 000 rokov, starovekí stavitelia umiestňovali vrstvy zeminy okolo drevených stĺpov vo veľkých verejných budovách a na povrch drevených konštrukcií nanášali ochranné cementové materiály. Tieto postupy možno považovať za skoré formy architektonickej protipožiarnej ochrany.
Počas jarného a jesenného obdobia už ľudia rozpoznali, že odstraňovanie menších štruktúr, nátery väčších budov a vytváranie separačných zón môže pomôcť spomaliť šírenie požiaru.
Počas obdobia jari a jesene a bojujúcich štátov čínsky filozof Mozi navrhol množstvo protipožiarnych a protipožiarnych opatrení. Tie zahŕňali natieranie mestských brán a budov hlinou, výrobu nástrojov na prepravu vody-z konopnej látky, používanie kožených nádob na zadržiavanie vody a inštaláciu zariadení na skladovanie vody na obranné veže.
Tieto opatrenia odzrkadľovali skorý integrovaný prístup, ktorý kombinoval protipožiarnu-úpravu povrchu, dizajn budovy a protipožiarne vybavenie.
Za dynastie Yuan poskytol poľnohospodársky vedec Wang Zhen vo svojej práci pomerne systematickú diskusiu o požiarnej ochrane budov.Nong Shu, aleboKniha poľnohospodárstva. Napísal:
Oheň rastie, keď sa stretne s drevom, je uhasený vodou a končí, keď dosiahne zem.
Wang Zhen tiež zdokumentoval ohňovzdorný-materiál vyrobený z prísad, ako sú drvené tehly, hlina, tungový olej, drevené uhlie a vápno, zmiešané s lepkavou ryžovou pastou. Materiál poskytoval povrchové pokrytie, tepelnú izoláciu a ochranu a možno ho považovať za raný čínsky kompozitný protipožiarny-ochranný náter.
Hoci tieto historické postupy ešte nepredstavovali moderný chemický systém spomaľujúci horenie-, už preukázali niekoľko dôležitých princípov: izoláciu horľavých materiálov od vzduchu, zníženie prenosu tepla, zakrytie horľavých substrátov a zabránenie priamemu vystaveniu plameňu.
2. Rané západné skúmanie-spomaľovania plameňa
Záznamy o zaobchádzaní so spomaľovačom horenia-na Západe možno vysledovať až do staroveku.
Podľa historických záznamov zo starovekého Grécka bolo drevo ošetrené roztokmi na báze kamenca{0}} okolo roku 450 pred Kristom, aby sa znížila jeho horľavosť. Rimania neskôr tento proces vylepšili pridaním látok, ako je ocot, do ošetrovacieho roztoku, čím pomohli zvýšiť jeho odolnosť a účinnosť.
V prvom storočí pred Kristom sa už vo vojenskej obrane používali-metódy spomaľujúce horenie. Riešenia na báze kamenca{2}} sa údajne používali na ošetrenie drevených opevnení, zatiaľ čo na ochranu dreveného obliehacieho zariadenia pred požiarom sa nanášali nátery vyrobené z hliny a materiálov vystužených vláknami-.
V roku 1638 taliansky scénický výtvarník a architekt Nicola Sabbatini navrhol pridanie hliny a sadry do náterov používaných na divadelné opony, aby sa znížilo riziko požiaru. Táto aplikácia ukazuje, ako nebezpečenstvá požiaru vo verejných budovách pomohli podporiť skorý vývoj technológií spomaľujúcich horenie-.
V roku 1735 bol vydaný britský patent na úpravu dreva a textílií pomocou kamenca, bóraxu a síranu železnatého. Koncom osemnásteho storočia boli zlúčeniny ako síran amónny tiež skúmané ako zložky formulácií spomaľujúcich horenie-.
3. Vznik modernej vedy spomaľujúcej plameň-
Devätnáste storočie znamenalo dôležitý prechod od skúseností-protipožiarnych postupov k vedeckému výskumu.
V roku 1821 bol francúzsky chemik JL Gay-Lussac poverený skúmaním metód na zníženie horľavosti divadelných opon. Zistil, že amónne soli kyseliny sírovej, chlorovodíkovej a fosforečnej môžu zlepšiť horľavosť konope a ľanu.
Všimol si tiež, že kombinácie chloridu amónneho, kyseliny fosforečnej a bóraxu by mohli ďalej zlepšiť -spomalenie horenia.
Táto práca je všeobecne považovaná za dôležitý východiskový bod vo vedeckom štúdiu vlákien a prípravkov spomaľujúcich horenie-. Jeho základný princíp-používanie zlúčenín obsahujúcich fosfor- a dusík-na podporu dehydratácie a tvorby uhlíka-je aj dnes relevantný pre-technológiu spomaľujúcu horenie.
Okolo roku 1859 sa zlúčeniny vrátane fosforečnanu amónneho, chloridu amónneho, bóraxu, síranu amónneho a cíničitých solí ďalej aplikovali na úpravu textílií proti horeniu-.
Prostredníctvom impregnácie, poťahovania a vytvárania anorganických ochranných vrstiev na povrchoch vlákien by sa mohlo zlepšiť správanie tkanín pri spaľovaní.
Počas tohto obdobia sa výskum spomaľujúci horenie{0}} postupne presunul z používania jednotlivých látok na kompozitné formulácie, chemické reakcie a technológie povrchovej{1}}úpravy.
4. Priemyselný rozvoj v 20. storočí
S rýchlym rastom plastov, syntetického kaučuku a syntetických vlákien v 20. storočí sa technológia spomaľujúca horenie- stala čoraz dôležitejšou súčasťou materiálového priemyslu.
Mnohé polymérové materiály sa ľahko vznietia, rýchlo horia a uvoľňujú veľké množstvo tepla. V dôsledku toho sa zlepšenie ich požiarneho výkonu stalo hlavnou technickou výzvou.
Začiatkom dvadsiateho storočia vstúpil chlórovaný kaučuk do štádia výskumu a industrializácie. Okolo roku 1913 sa cíničité soli a amónne soli používali na úpravu textílií proti horeniu-.
V tridsiatych rokoch minulého storočia sa v materiáloch spomaľujúcich horenie-začali používať synergické systémy na báze chlórovaného parafínu a oxidu antimónu. Halogénované zlúčeniny pomáhali inhibovať reakcie voľných-radikálov v plameni, zatiaľ čo oxid antimonitý zvýšil ich účinnosť.
Tieto systémy boli po mnoho rokov široko používané v plastoch, gume, náteroch a textíliách.
V tom istom období sa začali objavovať anorganické protipožiarne-nátery na báze spojiva vodného skla a minerálnych plnív. Vedci neskôr vyvinuli nátery, ktoré sa pod teplom roztiahli a vytvorili ochrannú zuhoľnatenú vrstvu, čím položili základ pre moderné napučiavajúce protipožiarne-nátery.
Počas druhej svetovej vojny dopyt po vojenských stanoch a plátenných materiáloch odolných voči ohňu aj vode ešte viac urýchlil vývoj-poťahových systémov spomaľujúcich horenie na báze chlórovaného parafínu, oxidu antimónu a spojív.
5. Vývoj intumescentných{1}}systémov spomaľujúcich plameň
Koncom štyridsiatych rokov minulého storočia začali výskumníci používať výraz „intumescencia“ na opis expanzie a penenia, ku ktorým dochádza, keď sú určité polyméry spomaľujúce horenie-vystavené teplu alebo ohňu.
Približne medzi rokmi 1948 a 1950 sa základná štruktúra intumescentných-systémov spomaľujúcich horenie stala jasnejšou, čo viedlo ku koncepciám zdroja kyseliny, zdroja uhlíka a zdroja fúkania.
· Thezdroj kyselinypodporuje dehydratáciu a karbonizáciu.
· Thezdroj uhlíkatvorí kostru ochrannej zuhoľnatenej vrstvy.
· Thezdroj fúkaniauvoľňuje plyny, ktoré rozširujú zuhoľnatenie do poréznej štruktúry.
Keď je materiál vystavený plameňu alebo vysokej teplote, intumescentná vrstva pokrýva substrát a obmedzuje prenos tepla, kyslíka a horľavých produktov rozkladu. To spomaľuje zahrievanie a horenie podkladového materiálu.
V 70. rokoch 20. storočia výskumníci ďalej preukázali, že vytvorenie stabilnej zuhoľnatenej vrstvy počas spaľovania polyméru by mohlo výrazne zlepšiť -spomalenie horenia.
Ochranný účinok uhlia sa preto stal dôležitou súčasťou teórie kondenzovanej -fázy- spomaľujúcej horenie.
V roku 1989 G. Camino a ďalší výskumníci publikovali systematické štúdie intumescentných-systémov spomaľujúcich horenie, ktoré pomohli posunúť ich teoretické chápanie aj praktickú aplikáciu.
6. Posun smerom k vysokovýkonným-kompozitným systémom
Po 50. rokoch 20. storočia sa začali objavovať reaktívne-monoméry spomaľujúce horenie a-živice spomaľujúce horenie.
Na rozdiel od aditívnych retardérov horenia môžu byť reaktívne retardéry horenia chemicky začlenené do molekulárnej štruktúry polyméru. Môže to zlepšiť životnosť a znížiť migráciu alebo stratu komponentov spomaľujúcich horenie- počas používania.
Od 60. rokov 20. storočia sa začali komerčne využívať rôzne aromatické halogénované spomaľovače horenia a materiály-spomaľujúce horenie sa postupne presúvali do-veľkej priemyselnej výroby.
V 80. rokoch 20. storočia otvoril vývoj nanokompozitných materiálov nový smer výskumu spomaľujúcich horenie-.
Niektoré nanomateriály môžu zlepšiť tepelnú stabilitu, podporiť tvorbu ochranných vrstiev a znížiť rýchlosť{0}}uvoľňovania tepla a straty hmoty-pri relatívne nízkych úrovniach zaťaženia.
Moderné materiály spomaľujúce horenie-vo všeobecnosti už nie sú závislé od jedinej prísady. Namiesto toho kombinujú viacero mechanizmov vrátane:
· inhibícia reťazových reakcií spaľovania v plynnej fáze;
· podpora tvorby uhlíka v kondenzovanej fáze;
· zníženie prestupu tepla cez izolačné vrstvy;
· obmedzenie pohybu kyslíka a horľavých plynov s anorganickými bariérami;
· znižovanie dymu pomocou{0}}systémov na potláčanie dymu;
· zlepšenie štruktúry uhlíka a tepelnej stability pomocou nanomateriálov.
7. Predpisy a normy vedú k zlepšeniu požiarnej bezpečnosti
V druhej polovici dvadsiateho storočia sa plasty, syntetický kaučuk a syntetické vlákna začali široko používať v budovách, doprave, nábytku, elektrických výrobkoch a spotrebnom tovare.
Zároveň sa čoraz väčšia pozornosť venuje požiarnym rizikám spojeným s polymérnymi materiálmi.
Od 60. rokov 20. storočia Spojené štáty, Európa a ďalšie regióny postupne zaviedli priemyselné požiadavky, normy výrobkov a bezpečnostné predpisy týkajúce sa horľavosti materiálov.
Zlepšenie odolnosti voči ohňu sa preto vyvinulo z dobrovoľného opatrenia výrobcov na povinnú požiadavku prístupu na trh- pre určité produkty.
Požiadavky na-spomalenie horenia a{1}}odolnosť voči ohňu sa dnes vzťahujú na širokú škálu priemyselných odvetví vrátane:
· stavebné a stavebné materiály;
· textílie;
· nábytok a matrace;
· automobilová a železničná doprava;
· letectvo;
· drôty a káble;
· elektrické a elektronické zariadenia;
· nové-systémy energetických batérií.
Rôzne aplikácie vyžadujú rôzne úrovne a typy požiarneho výkonu.
Okrem odolnosti voči vznieteniu môže byť potrebné ohodnotiť materiály z hľadiska šírenia plameňa, uvoľňovania tepla, tvorby dymu, toxicity, horiacich kvapiek, integrity obvodu, požiarnej odolnosti a-dlhodobej trvanlivosti.
8. Praktická hodnota-materiálov spomaľujúcich horenie
Účelom technológie spomaľujúcej horenie-nie je zaručiť, že materiál nikdy za žiadnych podmienok nezhorí.
Jeho hodnota spočíva v riadení správania pri spaľovaní a znižovaní pravdepodobnosti, že požiar začne, šíri sa alebo sa zhorší.
Účinná konštrukcia spomaľujúca horenie-môže oddialiť zapálenie a šírenie plameňa, znížiť rýchlosť-uvoľňovania tepla, obmedziť straty materiálu a poskytnúť viac času na evakuáciu, hasenie a ochranu majetku.
Keďže požiadavky na požiarnu-bezpečnosť sa neustále vyvíjajú, moderné technológie spomaľujúce horenie- kladú väčší dôraz na vyváženie požiarneho výkonu s potláčaním dymu, nízkou toxicitou, environmentálnou kompatibilitou, odolnosťou a mechanickými vlastnosťami.
Nehorľavosť- preto musí byť overená štandardizovaným testovaním a nie posudzovaním iba podľa názvu materiálu, chemického zloženia alebo vyhlásenia dodávateľa.
