Požar je že od nekdaj ena najresnejših groženj človeški družbi. Ko so zgradbe, transportni sistemi, tekstil, električni izdelki in polimerni materiali vse bolj razširjeni, je povpraševanje po izboljšani požarni učinkovitosti še naprej naraščalo.
Pomembno je razlikovati-ognjevarne materiale od popolnoma-negorljivih materialov. Namen tehnologije za-zaviranja gorenja je zmanjšati verjetnost vžiga, upočasniti širjenje plamenov, omejiti sproščanje toplote in zagotoviti več časa za evakuacijo in gašenje.
Od glinenih zaščitnih plasti, ki so se uporabljale v starodavnih stavbah, do sodobnih intumescentnih sistemov, nanokompozitov in tehnologij z nizko-dimnostjo in nizko{1}}toksičnostjo, je bil razvoj ognjeodpornih-materialov dolg proces nenehnega raziskovanja.
1. Starodavni kitajski ognjevarni materiali in zaščita zgradb
Kitajska je začela raziskovati metode požarne zaščite že zelo zgodaj.
Na arheološkem najdišču Dadiwan v Qin'anu v provinci Gansu, staro približno 5000 do 8000 let, so starodavni gradbeniki okoli lesenih stebrov v velikih javnih zgradbah položili plasti zemlje in na površino lesenih konstrukcij nanesli zaščitne cementne materiale. Te prakse lahko štejemo za zgodnje oblike arhitekturne požarne zaščite.
V spomladanskem in jesenskem obdobju so ljudje že ugotovili, da lahko odstranitev manjših struktur, prekrivanje večjih zgradb in ustvarjanje ločevalnih območij pomaga upočasniti širjenje požara.
V obdobju pomladi in jeseni ter obdobjih vojskujočih držav je kitajski filozof Mozi predlagal številne ukrepe za preprečevanje in gašenje požarov. To je vključevalo premazovanje mestnih vrat in zgradb z blatom, izdelavo-orodij za prenašanje vode iz blaga iz konoplje, uporabo usnjenih posod za zadrževanje vode in namestitev objektov za shranjevanje vode na obrambnih stolpih.
Ti ukrepi so odražali zgodnji celostni pristop, ki je združeval ognje{0}}odporno površinsko obdelavo, zasnovo zgradbe in opremo za gašenje požarov.
V času dinastije Yuan je kmetijski znanstvenik Wang Zhen v svojem delu relativno sistematično razpravljal o zaščiti pred požarom v stavbah.Nong Shu, ozKnjiga o kmetijstvu. Napisal je:
Ogenj raste, ko se sreča z lesom, ugasne ga voda in ugasne, ko doseže zemljo.
Wang Zhen je dokumentiral tudi ognjeodporen-material, izdelan iz sestavin, kot so zdrobljena opeka, glina, tungovo olje, oglje v prahu in apno, pomešanih z lepljivo riževo pasto. Material je zagotavljal površinsko pokritost, toplotno izolacijo in zaščito ter ga je mogoče obravnavati kot zgodnji kitajski kompozitni -zaščitni premaz.
Čeprav te zgodovinske prakse še niso sestavljale sodobnega kemičnega-sistema za zaviranje gorenja, so že pokazale več pomembnih načel: izolacijo gorljivih materialov od zraka, zmanjšanje prenosa toplote, pokrivanje vnetljivih substratov in preprečevanje neposredne izpostavljenosti ognju.
2. Zgodnje zahodnjaško raziskovanje-zaviralcev ognja
Zapise o obdelavi z zaviralci gorenja-na Zahodu je mogoče izslediti tudi v starih časih.
Glede na zgodovinska poročila iz stare Grčije je bil les okoli leta 450 pred našim štetjem obdelan z raztopinami-na osnovi galuna, da bi zmanjšali njegovo vnetljivost. Rimljani so pozneje izboljšali postopek z dodajanjem snovi, kot je kis, v raztopino za zdravljenje, kar je pomagalo povečati njeno obstojnost in učinkovitost.
V prvem stoletju pred našim štetjem so se v vojaški obrambi že-uporabljale metode za zaviranje gorenja. Raztopine na osnovi-galuna naj bi bile uporabljene za obdelavo lesenih utrdb, medtem ko so bili premazi iz gline in materialov,-ojačenih z vlakni, uporabljeni za zaščito lesene opreme za obleganje pred ognjem.
Leta 1638 je italijanski scenograf in arhitekt Nicola Sabbatini predlagal dodajanje gline in sadre v premaze, ki se uporabljajo za gledališke zavese, da bi zmanjšali nevarnost požara. Ta aplikacija prikazuje, kako so požarne nevarnosti v javnih zgradbah pripomogle k zgodnjemu razvoju ognje{2}}tehnologij.
Leta 1735 je bil izdan britanski patent za obdelavo lesa in tekstila z uporabo galuna, boraksa in železovega sulfata. V poznem osemnajstem stoletju so spojine, kot je amonijev sulfat, prav tako raziskovali kot sestavine formulacij, ki zavirajo{2}}gorenje.
3. Nastanek sodobne-znanosti o zaviralcih gorenja
Devetnajsto stoletje je zaznamovalo pomemben prehod od-izkustvenih praks protipožarne zaščite k znanstvenim raziskavam.
Leta 1821 je bil francoski kemik JL Gay-Lussac naročen za raziskovanje metod za zmanjšanje vnetljivosti gledaliških zaves. Ugotovil je, da lahko amonijeve soli žveplove, klorovodikove in fosforne kisline izboljšajo ognjevarnost konoplje in platna.
Opazil je tudi, da bi lahko kombinacije amonijevega klorida, fosforne kisline in boraksa dodatno izboljšale-zaviralko gorenja.
To delo na splošno velja za pomembno izhodišče v znanstvenem preučevanju ognje{0}}odpornih vlaken in formulacij. Njegovo osnovno načelo-uporaba fosfor- in dušik-vsebujočih spojin za spodbujanje dehidracije in nastajanja zoglenelosti-je še danes pomembno za-tehnologijo zaviranja gorenja.
Okoli leta 1859 so bile spojine, vključno z amonijevim fosfatom, amonijevim kloridom, boraksom, amonijevim sulfatom in solmi stanata, nadalje uporabljene za negor-tektilno obdelavo.
Z impregnacijo, premazovanjem in tvorbo anorganskih zaščitnih plasti na površinah vlaken bi lahko izboljšali obnašanje tkanin pri gorenju.
V tem obdobju so se raziskave-zaviralcev gorenja postopoma preusmerile od uporabe posameznih snovi k sestavljenim formulacijam, kemičnim reakcijam in tehnologijam-površinske obdelave.
4. Industrijski razvoj v 20. stoletju
S hitro rastjo plastike, sintetičnega kavčuka in sintetičnih vlaken v dvajsetem stoletju je postala ognjevarna-tehnologija vse pomembnejši del industrije materialov.
Veliko polimernih materialov je enostavno vžgati, hitro gorijo in sproščajo velike količine toplote. Posledično je izboljšanje njihove požarne učinkovitosti postalo velik tehnični izziv.
V začetku dvajsetega stoletja je klorirani kavčuk vstopil v fazo raziskav in industrializacije. Približno leta 1913 so se soli stanata in amonijeve soli uporabljale za negor-tekstilno obdelavo.
V tridesetih letih 20. stoletja so se sinergistični sistemi na osnovi kloriranega parafina in antimonovega oksida začeli uporabljati v-ognjevarnih materialih. Halogenirane spojine so pomagale zavirati reakcije prostih-radikalov v plamenu, medtem ko je antimonov oksid povečal njihovo učinkovitost.
Ti sistemi so se mnogo let pogosto uporabljali v plastiki, gumi, premazih in tekstilu.
V istem obdobju so se začeli pojavljati anorganski -zaščitni premazi na osnovi veziv vodnega stekla in mineralnih polnil. Raziskovalci so pozneje razvili premaze, ki so se pod vročino razširili in oblikovali zaščitno zoglenelo plast, s čimer so postavili temelj za sodobne intumescentne -zaščitne premaze.
Med drugo svetovno vojno je povpraševanje po vojaških šotorih in platnenih materialih, ki so odporni proti ognju in vodi, dodatno pospešilo razvoj sistemov-prevlek, ki zavirajo gorenje, na osnovi kloriranega parafina, antimonovega oksida in veziv.
5. Razvoj intumescentnih-sistemov za zaviranje ognja
V poznih štiridesetih letih 20. stoletja so raziskovalci začeli uporabljati izraz "intumescenca" za opis ekspanzije in penjenja, do katerih pride, ko so določeni-ognjevarni polimeri izpostavljeni vročini ali ognju.
Med približno 1948 in 1950 je osnovna struktura intumescentnih-sistemov za zaviranje gorenja postala jasnejša, kar je vodilo do konceptov vira kisline, vira ogljika in vira pihanja.
· Thevir kislinespodbuja dehidracijo in karbonizacijo.
· Thevir ogljikatvori okvir zaščitne plasti zoglenca.
· Thevir pihanjasprošča pline, ki zoglenilo razširijo v porozno strukturo.
Ko je material izpostavljen plamenu ali visoki temperaturi, intumescentna plast prekrije substrat in omejuje prenos toplote, kisika in gorljivih produktov razgradnje. To upočasni segrevanje in gorenje osnovnega materiala.
V sedemdesetih letih 20. stoletja so raziskovalci dodatno dokazali, da bi lahko tvorba stabilne plasti zoglenca med zgorevanjem polimera znatno izboljšala -zaviralko gorenja.
Zaščitni učinek zoglenca je zato postal pomemben del teorije o zaviralcih gorenja-faze kondenzirane{1}}faze.
Leta 1989 so G. Camino in drugi raziskovalci objavili sistematične študije intumescentnih sistemov za-zaviranje gorenja, kar je pripomoglo k napredku njihovega teoretičnega razumevanja in praktične uporabe.
6. Premik k visoko-zmogljivim kompozitnim sistemom
Po petdesetih letih prejšnjega stoletja so se začeli pojavljati reaktivni-ognjevarni monomeri in-ognjevarne smole.
Za razliko od aditivnih zaviralcev gorenja je mogoče reaktivne zaviralce gorenja kemično vključiti v molekularno strukturo polimera. To lahko izboljša vzdržljivost in zmanjša migracijo ali izgubo ognje{1}}komponent med uporabo.
Od šestdesetih let 20. stoletja naprej so se v komercialne namene uporabljali različni aromatski halogenirani zaviralci gorenja,-materiali, ki zavirajo gorenje, pa so postopoma prešli v-industrijsko proizvodnjo velikega obsega.
V osemdesetih letih prejšnjega stoletja je razvoj nanokompozitnih materialov odprl novo smer za raziskave-zaviralcev gorenja.
Nekateri nanomateriali lahko izboljšajo toplotno stabilnost, spodbujajo nastanek zaščitnih plasti in zmanjšajo sproščanje-toplote in stopnje-izgube mase pri relativno nizkih stopnjah obremenitve.
Sodobni{0}}materiali, ki zavirajo gorenje, na splošno niso več odvisni od enega samega dodatka. Namesto tega združujejo več mehanizmov, vključno z:
· zaviranje verižnih reakcij gorenja v plinski fazi;
· pospeševanje nastajanja zoglencev v kondenzirani fazi;
· zmanjšanje prenosa toplote skozi izolacijske plasti;
· omejevanje gibanja kisika in gorljivih plinov z anorganskimi pregradami;
· zmanjšanje dima s-sistemi za dušenje dima;
· izboljšanje strukture zoglenca in toplotne stabilnosti z nanomateriali.
7. Regulations and Standards Drive Improvements in Fire Safety
V drugi polovici dvajsetega stoletja so se plastika, sintetični kavčuk in sintetična vlakna široko uporabljali v zgradbah, transportu, pohištvu, električnih izdelkih in potrošnem blagu.
Hkrati je bila vse večja pozornost deležna požarna nevarnost, povezana s polimernimi materiali.
Od leta 1960 dalje so Združene države, Evropa in druge regije postopoma uvajale industrijske zahteve, standarde izdelkov in varnostne predpise v zvezi z vnetljivostjo materiala.
Izboljšanje odpornosti proti ognju se je zato iz prostovoljnega ukrepa proizvajalcev razvilo v obvezno zahtevo za-dostop na trg za nekatere izdelke.
Danes zahteve glede-ognjevarnosti in odpornosti-na ogenj veljajo za številne industrije, vključno z:
· gradbeni in gradbeni materiali;
· tekstil;
· pohištvo in vzmetnice;
· avtomobilski in železniški promet;
· vesoljski;
· žice in kabli;
· električna in elektronska oprema;
· novi-energijski sistemi baterij.
Različne aplikacije zahtevajo različne ravni in vrste požarne učinkovitosti.
Poleg odpornosti proti vžigu bo morda treba oceniti materiale glede širjenja plamena, sproščanja toplote, proizvodnje dima, strupenosti, gorečih kapljic, celovitosti tokokroga, požarne odpornosti in dolgoročne-trajnosti.
8. Praktična vrednost ognje-materialov
Namen tehnologije za{0}}zaviranja gorenja ni zagotoviti, da material ne bo nikoli zagorel pod kakršnimi koli pogoji.
Njegova vrednost je v nadzorovanju gorenja in zmanjšanju verjetnosti, da se bo požar začel, razširil ali postal hujši.
Učinkovita ognjevarna zasnova-lahko upočasni vžig in širjenje plamena, zmanjša-stopnjo sproščanja toplote, omeji izgubo materiala in zagotovi več časa za evakuacijo, gašenje požara in zaščito lastnine.
Ker se zahteve glede požarne-varnosti še naprej razvijajo, dajejo sodobne-ognjevarne tehnologije večji poudarek na uravnoteženju požarne učinkovitosti z dušenjem dima, nizko strupenostjo, okoljsko združljivostjo, vzdržljivostjo in mehanskimi lastnostmi.
Ognjevarnost-je zato treba preveriti s standardiziranim testiranjem, ne pa presojati samo po imenu materiala, kemični sestavi ali izjavi dobavitelja.
