Du ser etiketten «flammehemmende» på alt fra barnepysjamas til hotellgardiner, og de fleste tar det bare som en selvfølge. Men det foregår faktisk litt interessant kjemi bak kulissene. Disse stoffene blir ikke brannsikre-ingenting er egentlig-men de er designet for å gjøre det mye vanskeligere for en flamme å ta tak og fortsette å brenne.
I store trekk faller flammehemmende stoffer i to leire. Det er iboende fibre, der flammemotstanden er bygget rett inn i den molekylære strukturen til selve materialet-tenk aramider som Nomex®. Deretter er det behandlede stoffer, hvor flammemotstanden tilføres senere gjennom kjemiske belegg eller finish . Begge tilnærmingene bruker lignende strategier for å bremse eller stoppe brannen, men de kommer dit via forskjellige ruter.
Hvordan iboende flammebestandige stoffer fungerer
Iboende flammebestandige fibre er konstruert på et molekylært nivå. De har kjemiske ryggrader, ofte inneholdende aromatiske ringer og nitrogenatomer, som naturlig motstår å brytes ned ved høye temperaturer. Når de utsettes for ekstrem varme, smelter eller drypper de ikke som vanlige syntetiske stoffer. I stedet danner de et stabilt, beskyttende røyelag på overflaten. Denne røya fungerer som en fysisk barriere, og skjermer materialet under mot varmen og flammen.
Det fine med denne tilnærmingen er at beskyttelsen er permanent. Du kan vaske disse stoffene hundrevis av ganger, og flammemotstanden vaskes ikke ut fordi den er en del av selve fiberen. Ulempen er kostnadene-disse spesialiserte materialene er dyre å produsere.
Hvordan behandlede stoffer fungerer
Behandlede stoffer har en annen tilnærming. Grunnmaterialet-ofte bomull, som er notorisk brannfarlig,-er belagt med kjemiske forbindelser som reagerer når de utsettes for varme. Mange av de mest effektive moderne behandlingene er fosfor-baserte. Jobben deres er å sparke til før selve stoffet tar fyr.
Når temperaturen stiger, brytes disse kjemikaliene ned foran bomullen. De fremmer det kjemikere kaller lav-temperaturdehydrering, noe som betyr at stoffet forkuller og danner en karbonbarriere ved en lavere temperatur enn det normalt ville gjort. Dette reduserer mengden brennbare gasser stoffet slipper ut når det brenner. Noen behandlinger frigjør til og med ikke-brennbare gasser som ammoniakk eller vanndamp som fortynner de brennbare gassene rundt flammen, noe som gjør det vanskeligere for brannen å opprettholde seg selv.
Intumescent Coatings: Et ekstra lag med beskyttelse
En spesielt smart strategi kalles intumescence. Et svellende belegg er utformet for å svelle og blåse opp når det utsettes for høy varme eller direkte flamme. Dette skaper et tykt, isolerende, porøst kulllag som fungerer som et termisk skjold. Tanken er å lukke hullene i stoffet, slik at varme og flammer ikke kan trenge gjennom til den andre siden. Intumescent finish er spesielt nyttig i barriereapplikasjoner der det er like viktig å stoppe varmeoverføringen som å stoppe selve flammen.
Vitenskapen om å stoppe brannen
Mekanismene som spiller er ofte en kombinasjon av handlinger, som arbeider sammen i det kjemikere kaller den kondenserte fasen og gassfasen. I den kondenserte fasen er målet å bygge den beskyttende røyebarrieren. I gassfasen er målet å forstyrre de kjemiske reaksjonene som skjer i selve flammen.
Til syvende og sist er ikke målet å lage et materiale som aldri brenner. Det er for å kjøpe tid. Et flammehemmende stoff er designet for å -slukke selv når flammekilden er fjernet. Det kritiske vinduet-sekundene det tar før flammen slukker-kan være nok til at noen kommer seg vekk fra en brann eller at en liten ulykke ikke blir til en tragedie. Å forstå denne forskjellen er nøkkelen til å forstå hva disse stoffene kan og ikke kan gjøre.