Tulekahju on inimühiskonnale alati olnud üks tõsisemaid ohte. Kuna hooned, transpordisüsteemid, tekstiilid, elektritooted ja polümeermaterjalid on üha laiemalt levinud, on nõudlus parema tulekindluse järele jätkuvalt kasvanud.
Oluline on eristada leegiaeglustavaid materjale- täiesti mittesüttivatest materjalidest. Leegiaeglustava-tehnoloogia eesmärk on vähendada süttimise tõenäosust, aeglustada leekide levikut, piirata soojuse vabanemist ning anda rohkem aega evakueerimiseks ja kustutamiseks.
Alates iidsetes hoonetes kasutatud savist kaitsekihtidest kuni moodsate paisuvate süsteemide, nanokomposiitide ja madala-suitsu ja madala-toksilisuse tehnoloogiateni on tulekindlate-materjalide väljatöötamine olnud pikk pidev uurimistöö.
1. Vana-Hiina tulekindlad materjalid ja hoonete kaitse
Hiina alustas tuletõrjemeetodite uurimist väga varajases staadiumis.
Gansu provintsis Qin'anis asuvas Dadiwani arheoloogilises leiukohas, mis pärineb umbes 5000–8000 aastat tagasi, asetasid iidsed ehitajad suurte avalike hoonete puitsammaste ümber mullakihid ja kandsid puitkonstruktsioonide pinnale kaitsvaid tsemendimaterjale. Neid tavasid võib pidada arhitektuurse tulekaitse varajasteks vormideks.
Kevad- ja sügisperioodil olid inimesed juba aru saanud, et väiksemate konstruktsioonide eemaldamine, suuremate hoonete katmine ja eraldustsoonide loomine võib aidata tule levikut aeglustada.
Kevade ja sügise ning sõdivate riikide perioodil pakkus Hiina filosoof Mozi välja mitmeid tulekahjude ennetamise ja kustutamise meetmeid. Nende hulka kuulusid linnaväravate ja hoonete katmine mudaga, kanepiriidest vee-kandmise tööriistade valmistamine, nahast anumate kasutamine vee hoidmiseks ja veehoidlate paigaldamine kaitsetornidele.
Need meetmed peegeldasid varakult integreeritud lähenemisviisi, mis ühendas tulekindla pinnatöötluse{0}}, hoone disaini ja tulekustutusvarustuse.
Yuani dünastia ajal oli põllumajandusteadlane Wang Zhen oma töös suhteliselt süstemaatiliselt käsitlenud hoonete tulekaitset.Nong Shu, võiPõllumajanduse raamat. Ta kirjutas:
Tuli kasvab, kui see puutub kokku puiduga, kustub vesi ja lõpeb, kui see jõuab maapinnale.
Wang Zhen dokumenteeris ka tulekindla-materjali, mis on valmistatud sellistest koostisosadest nagu purustatud tellis, savi, tungõli, puusöepulber ja lubi, mis on segatud kleepuva riisipastaga. Materjal pakkus pinnakatte, soojusisolatsiooni ja kaitset ning seda võib pidada Hiina varajaseks tulekaitse{2}}komposiitkatteks.
Kuigi need ajaloolised tavad ei kujutanud endast veel kaasaegset leegiaeglustavat keemilist{0}}süsteemi, näitasid nad juba mitut olulist põhimõtet: põlevate materjalide õhust eraldamine, soojusülekande vähendamine, tuleohtlike aluspindade katmine ja otsese leegiga kokkupuute vältimine.
2. Varajane Lääne-Lääne leegi-aeglustusravi
Leegiaeglusti{0}}töötlemise ülestähendusi läänes võib leida ka iidsetest aegadest.
Vana-Kreeka ajalooliste aruannete kohaselt töödeldi puitu umbes 450 eKr maarja{0}}põhiste lahustega, et vähendada selle süttivust. Roomlased täiustasid protsessi hiljem, lisades ravilahusele aineid, nagu äädikas, aidates parandada selle vastupidavust ja tõhusust.
Esimesel sajandil e.m.a kasutati{0}}leegiaeglustavaid meetodeid juba sõjalises kaitses. Väidetavalt kasutati puidust kindlustuste töötlemiseks maarja{2}}põhiseid lahuseid, samas kui savist ja kiud{3}}tugevdatud materjalidest valmistatud katteid kasutati puidust piiramisseadmete tule eest kaitsmiseks.
1638. aastal tegi Itaalia lavakujundaja ja arhitekt Nicola Sabbatini ettepaneku lisada teatrikardinatel kasutatavatele katetele savi ja kipsi, et vähendada nende tuleohtu. See rakendus näitab, kuidas avalike hoonete tuleoht aitasid kaasa leegiaeglustustehnoloogiate varajasele väljatöötamisele{2}.
1735. aastal anti välja Suurbritannia patent puidu ja tekstiili töötlemiseks maarja, booraksi ja raudsulfaadi abil. Kaheksateistkümnenda sajandi lõpuks hakati leegiaeglustavate preparaatide komponentidena uurima ka selliseid ühendeid nagu ammooniumsulfaat.
3. Moodsa leegi-aeglustusteaduse teke
19. sajand tähistas olulist üleminekut kogemustel{0}}põhinevatelt tuletõkkemeetoditelt teadusuuringutele.
1821. aastal tehti prantsuse keemikule JL Gay-Lussacile ülesandeks uurida meetodeid teatrikardinate süttivuse vähendamiseks. Ta leidis, et väävel-, vesinikkloriid- ja fosforhappe ammooniumisoolad võivad parandada kanepi ja lina leegikindlust.
Ta täheldas ka, et ammooniumkloriidi, fosforhappe ja booraksi kombinatsioonid võivad veelgi parandada leegiaeglustus{0}}.
Seda tööd peetakse laialdaselt oluliseks lähtepunktiks leegiaeglustavate kiudude ja koostiste uurimisel{0}}. Selle aluseks olev põhimõte -fosforit- ja lämmastikku-sisaldavate ühendite kasutamine dehüdratsiooni ja söe moodustumise soodustamiseks- on ka tänapäeval leegiaeglustustehnoloogias- oluline.
1859. aasta paiku kasutati tekstiilide leegiaeglustamiseks veel ühendeid, sealhulgas ammooniumfosfaati, ammooniumkloriidi, booraksi, ammooniumsulfaati ja stannaatsooli.
Impregneerimise, katmise ja kiudpindadele anorgaaniliste kaitsekihtide moodustamise abil saab parandada kangaste põlemiskäitumist.
Selle aja jooksul liikusid leegiaeglustajate uuringud järk-järgult üksikute ainete kasutamiselt liitpreparaatide, keemiliste reaktsioonide ja pinnatöötlustehnoloogiate{1}} poole.
4. Tööstuse areng kahekümnendal sajandil
Kahekümnendal sajandil plastiku, sünteetilise kautšuki ja sünteetiliste kiudude kiire kasvuga sai leegiaeglustaja tehnoloogia materjalitööstuse üha olulisemaks osaks.
Paljud polümeermaterjalid on kergesti süttivad, põlevad kiiresti ja eraldavad suures koguses soojust. Selle tulemusena sai nende tulekindluse parandamine suureks tehniliseks väljakutseks.
Kahekümnenda sajandi alguses jõudis klooritud kautšuk uurimise ja industrialiseerimise etappi. Umbes 1913. aastaks kasutati stannaat- ja ammooniumsoolasid tekstiilide leegiaeglustamiseks.
1930. aastatel hakati leegiaeglustavates materjalides kasutama klooritud parafiinil ja antimonoksiidil põhinevaid sünergistlikke süsteeme. Halogeenitud ühendid aitasid pärssida vabade-radikaalide reaktsioone leegis, samas kui antimonoksiid suurendas nende tõhusust.
Neid süsteeme kasutati aastaid laialdaselt plasti, kummi, pinnakatete ja tekstiili tootmisel.
Samal perioodil hakkasid ilmuma veeklaasi sideainetel ja mineraalsetel täiteainetel põhinevad anorgaanilised{0}}tulekaitsekatted. Hiljem töötasid teadlased välja katted, mis paisusid ja moodustasid kuumuse mõjul kaitsva söekihi, pannes aluse kaasaegsetele paisuvatele tulekaitse{2}-katetele.
Teise maailmasõja ajal kiirendas nõudlus nii leegi- kui ka veekindlate sõjaliste telkide ja lõuendimaterjalide järele klooritud parafiinil, antimonoksiidil ja sideainetel põhinevate leegi{0}}aeglustavate kattesüsteemide väljatöötamist.
5. Paisuvate leegi-aeglustisüsteemide väljatöötamine
1940. aastate lõpus hakkasid teadlased kasutama terminit "intumescence", et kirjeldada paisumist ja vahutamist, mis tekib siis, kui teatud leegiaeglustavad polümeerid puutuvad kokku kuumuse või tulega.
Aastatel 1948–1950 sai paisuvate leegiaeglustisüsteemide põhistruktuur selgemaks, mis viis happeallika, süsinikuallika ja puhumisallika mõisteni.
· Thehappe allikassoodustab dehüdratsiooni ja karboniseerumist.
· Thesüsinikuallikasmoodustab kaitsva söekihi karkassi.
· Thepuhuv allikasvabastab gaase, mis laiendavad söe poorseks struktuuriks.
Kui materjal puutub kokku leegiga või kõrge temperatuuriga, katab paisuv kiht aluspinna ja piirab soojuse, hapniku ja põlevate lagunemissaaduste ülekannet. See aeglustab alusmaterjali kuumenemist ja põlemist.
1970. aastatel näitasid teadlased veel, et stabiilse söekihi moodustumine polümeeri põlemisel võib märkimisväärselt parandada leegiaeglustust.
Seetõttu sai söe kaitsvast toimest kondenseeritud-faasi leegiaeglusti-teooria oluline osa.
1989. aastal avaldasid G. Camino ja teised teadlased süstemaatilisi uuringuid paisuvate leegiaeglustajate süsteemide kohta, mis aitasid edendada nii nende teoreetilist mõistmist kui ka praktilist rakendamist.
6. Üleminek suure jõudlusega-komposiitsüsteemide poole
Pärast 1950. aastaid hakkasid tekkima reaktiivsed leegiaeglustajad-monomeerid ja leegiaeglustavad{2}vaigud.
Erinevalt lisanditest leegiaeglustitest saab reaktiivseid leegiaeglustajaid keemiliselt lisada polümeeri molekulaarstruktuuri. See võib parandada vastupidavust ja vähendada leegiaeglustavate komponentide{1}}migratsiooni või kadumist kasutamise ajal.
Alates 1960. aastatest hakati kommertskasutusse andma mitmesuguseid aromaatseid halogeenitud leegiaeglustajaid ja leegiaeglusti{1}}materjale liikus järk-järgult-mahukas tööstuslik tootmine.
1980. aastatel avas nanokomposiitmaterjalide arendamine uue suuna leegiaeglustajate uurimisele.
Mõned nanomaterjalid võivad suhteliselt madalal koormusel parandada termilist stabiilsust, soodustada kaitsekihtide moodustumist ning vähendada soojuse{0}}eraldumise ja massi{1}}kadu.
Kaasaegsed leegiaeglustajad{0}}ei tugine üldiselt enam ühele lisandile. Selle asemel ühendavad nad mitut mehhanismi, sealhulgas:
· põlemisahelreaktsioonide pärssimine gaasifaasis;
· soodustab söe teket kondenseerunud faasis;
· soojusülekande vähendamine läbi isolatsioonikihtide;
· hapniku ja põlevate gaaside liikumise piiramine anorgaaniliste tõketega;
· suitsu vähendamine suitsu{0}}summutussüsteemide kaudu;
· söestruktuuri ja termilise stabiilsuse parandamine nanomaterjalidega.
7. Eeskirjad ja standardid parandavad tuleohutust
Kahekümnenda sajandi teisel poolel hakati plastikut, sünteetilist kummi ja sünteetilisi kiude laialdaselt kasutama hoonetes, transpordis, mööblis, elektritoodetes ja tarbekaupades.
Samal ajal pälvisid järjest suuremat tähelepanu polümeermaterjalidega seotud tuleriskid.
Alates 1960. aastatest kehtestasid Ameerika Ühendriigid, Euroopa ja teised piirkonnad järk-järgult materjalide süttivusega seotud tööstusnõuded, tootestandardid ja ohutusnõuded.
Seetõttu arenes leegikindluse parandamine tootjate vabatahtlikust tegevusest teatud toodete kohustuslikuks turule{0}}juurdepääsunõudeks.
Tänapäeval kehtivad leegi{0}}aeglustaja ja tulekindluse-nõuded paljudes tööstusharudes, sealhulgas:
· ehitus- ja ehitusmaterjalid;
· tekstiil;
· mööbel ja madratsid;
· auto- ja raudteetransport;
· kosmoselennundus;
· juhtmed ja kaablid;
· elektri- ja elektroonikaseadmed;
· uued{0}}energiaakusüsteemid.
Erinevad rakendused nõuavad erinevat taset ja tüüpi tulekindlust.
Lisaks süttimiskindlusele tuleb võib-olla hinnata materjale leegi leviku, soojuse eraldumise, suitsu tekke, toksilisuse, leegitsevate tilkade, vooluringi terviklikkuse, tulekindluse ja pikaajalise -kestvuse suhtes.
8. Leegiaeglustavate materjalide praktiline väärtus{1}}
Leegiaeglustava{0}}tehnoloogia eesmärk ei ole tagada, et materjal ei põle kunagi mingil tingimusel.
Selle väärtus seisneb põlemiskäitumise kontrollimises ja tulekahju puhkemise, levimise või tõsisemaks muutumise tõenäosuse vähendamises.
Tõhus{0}}leegiaeglustav konstruktsioon võib süttimist ja leegi levikut aeglustada, vähendada soojuse-eraldumise kiirust, piirata materjalikadu ning pakkuda rohkem aega evakueerimiseks, tulekustutustöödeks ja vara kaitsmiseks.
Kuna tuleohutusnõuded- arenevad edasi, asetavad kaasaegsed leegiaeglustajad{1}} suuremat rõhku tulekindluse tasakaalustamisele suitsu summutamise, madala toksilisuse, keskkonnaga ühilduvuse, vastupidavuse ja mehaaniliste omadustega.
Leegiaeglustaja toimivust tuleb seetõttu kontrollida standardiseeritud testimise teel, mitte ainult materjali nimetuse, keemilise koostise või tarnija deklaratsiooni alusel.
