PergolyZpomalovače hoření tepelných izolací: Klíč k požární bezpečnosti
Zpomalovače hoření jsou nedílnou součástí moderních tepelných izolací, které hrají klíčovou roli v požární bezpečnosti budov. Tyto látky se přidávají do polymerních materiálů, aby se snížila jejich hořlavost a zpomalilo šíření plamene v případě požáru.
Plasty a jejich hořlavost
Plasty jsou materiály hořlavé a mohou přispívat ke vzniku a šíření požáru, podobně jako drtivá většina organických látek. Je proto zapotřebí se systematicky zabývat požární bezpečností plastů při jejich používání a přijímat účinná preventivní opatření. Prostředkem pro posuzování požárního nebezpečí plastu jsou požárně technické charakteristiky, které vystihují chování plastů při vzniku a průběhu hoření. Jednou z metod posouzení hořlavosti je stanovení kyslíkového čísla. Toto číslo odpovídá minimální koncentraci kyslíku v objemových procentech ve směsi kyslíku s dusíkem při teplotě 23 ±2 °C, která je právě schopna udržovat hoření za předepsaných podmínek zkoušky.
Hořlavost plastů lze omezit například přidáním speciálních chemikálií - zpomalovačů hoření (ZH). Jejich struktura obsahuje atomy prvků, jako je chlor, brom, fosfor, dusík, bor nebo hliník, které zlepšují požární vlastnosti materiálu. Směsi látek nebo kombinace materiálů upravené do formy schopné vytvořit ochrannou vrstvu na povrchu výrobků z plastů se označují jako povrchové retardéry. Příkladem ze stavebnictví je vnější kontaktní zateplovací systém ETICS.
Typy zpomalovačů hoření
Mezi hlavní aditiva pro plasty se řadí: antioxidanty, stabilizátory, změkčovadla, modifikátory houževnatosti a retardéry hoření. Látky, které se přidávají spolu s jinými přísadami do polymerů za účelem úpravy jejich vlastností, se nazývají aditivní retardéry. Látky, které jsou součástí reakční směsi při syntéze polymeru (polymeraci), vstupují do makromolekulárního řetězce polymeru a zůstávají v něm trvale chemicky vázány, jsou reaktivní retardéry.
Účinek konkrétního retardéru hoření závisí na jeho chemické struktuře. Vliv činidel snižujících hořlavost na mechanismus hoření může být chemické a/nebo fyzikální povahy a může probíhat v plynné a/nebo pevné fázi. Chemický účinek zahrnuje deaktivaci reaktivních radikálů, které podporují proces hoření (plynná fáze), a vytvoření zuhelnatělé vrstvy na povrchu materiálu (pevná fáze).
Čtěte také: Vlastnosti dřeva pro topení
Mezi primární faktory, které určují použití konkrétního zpomalovače hoření, patří podmínky zpracování materiálu, do kterého se chemikálie přidává. V závislosti na typu plastu může být zpomalovač hoření pevný nebo kapalný. Například zpracování polyethylenu zahrnuje primárně práškové zpomalovače hoření (sloučeniny bromu, minerální přísady), zatímco polyuretanový průmysl upřednostňuje především kapalné formy (sloučeniny fosforu, sloučeniny chloru). Dalším faktorem nesmírného významu je kompatibilita zpomalovače hoření s materiálem (například minerální plniva nelze použít pro transparentní aplikace). Účinnost zpomalovače hoření je nicméně základním argumentem pro jeho použití. Halogenové sloučeniny a sloučeniny fosforu jsou považovány za dvě nejúčinnější skupiny zpomalovačů hoření.
Dalším významným kritériem výběru jsou ekonomické aspekty. Minerální sloučeniny jsou nejběžnější (asi 40 % materiálů se zpomalovači hoření) kvůli jejich nízké ceně. Tyto zpomalovače hoření bohužel nejsou příliš účinné - pro dosažení předpokládaného účinku zpomalovače hoření je nutné je používat ve velkém množství. To zase negativně ovlivňuje funkční vlastnosti materiálu.
Nejpoužívanějším a nejekonomičtějším prostředkem proti hoření (FR) pro polymery je trihydroxid hlinitý (Al(OH)3 nebo zkráceně ATH). Používá se v plastech, jako jsou polyolefiny pro opláštění kabelů, ale také v akrylátech, termosetových pryskyřicích a PVC podlahovinách, abychom jmenovali alespoň některé další aplikace. Je šetrný k životnímu prostředí, protože neobsahuje halogeny a je vysoce účinný jako potlačovač kouře. Jeho nehořlavost je způsobena ochlazováním a tvorbou bariérové vrstvy a také ředěním. Schopnost ochlazování vyplývá z jeho schopnosti uvolňovat při zahřívání vodu. K maximálnímu uvolňování dochází při teplotě kolem 300 °C. Základní reakce je endotermická, což znamená, že voda spotřebuje část uvolněného tepla na odpaření. Bariérová funkce je výsledkem rozkladu trihydroxidu hlinitého. Rozložená vrstva zpomaluje přívod kyslíku do plamene, a tím i tvorbu plynů. Velké množství (40-60 % hmot.) plniva musí být použito k dosažení vlastností zpomalujících plamen (faktor ředění). Stejně jako u většiny retardérů hoření (FR) má přídavek plniva vliv také na mechanické a reologické vlastnosti plastů. Vzhledem k tomu, že množství plniva musí být pro jeho funkčnost vysoké, je třeba přidávat další přísady, které jejich účinek neutralizují. Mechanické vlastnosti se zlepšují morfologií a povrchovou úpravou Al(OH)3, aby se zvýšila mezifázová adheze. Povlaky se liší v závislosti na použitém základním polymeru.
Použití retardérů hoření
Kromě toho je stále důležitější zajistit, aby sloučeniny přidávané do materiálu neměly negativní dopad na životní prostředí. Použití aditiv je omezeno předpisy pro aplikace v segmentech jako je potravinářství, lékařství, stavebnictví, kde se musí podrobit procesům schválení z hlediska jejich uvolňování a toxicity.
Produkty Roflam se nacházejí v montážních pěnách a v lepidlech na polystyrenovou pěnu a sádrokarton. Izolační materiály jsou také nedílnou součástí chladicích zařízení, jako jsou chladicí boxy, ledničky a mrazničky, a proto výrobci z chladicího průmyslu a průmyslu domácích spotřebičů sahají také po zpomalovačích hoření. Jednou z nejdůležitějších oblastí použití zpomalovačů hoření je doprava, kde je obzvláště důležitá vysoká odolnost materiálů vůči hoření. V důsledku toho se zpomalovače hoření široce používají v materiálech, z nichž se vyrábějí součásti automobilů, vlaků a letadel, jako jsou křesla, loketní opěrky, opěrky hlavy, palubní desky, výplně nárazníků a stropní obložení. Nábytkářský průmysl je dalším důležitým trhem pro fosforové zpomalovače hoření, které se používají při výrobě křesel, pohovek, matrací a umělé kůže.
Čtěte také: Požární odolnost lamina: Důležité informace
EPS izolace a samozhášivé provedení
Desky EPS mají již 50 let nezastupitelnou roli při izolacích budov. Jejich specifickou vlastností je, že obsahují 98 % vzduchu a pouze 2 % polystyrenu. Polystyrenové výrobky určené k izolaci staveb se vyrábí pouze z EPS ve samozhášecím provedení, které obsahuje zpomalovače hoření. Samozhášivé typy EPS je obtížnější zapálit a podstatně se snižuje rychlost šíření plamene při požáru. Pomocí zpomalovače hoření dosahuje EPS snížení rizika vznícení a nízkou pravděpodobnost šíření požáru. Nicméně nejlepším způsobem, jak zabránit šíření požáru, je použít vhodnou ochranu jakékoliv izolace před jakýmkoli zdrojem vznícení.
Výrobci suroviny - zpěňovatelného PS - používají k retardaci bromovaná zhášedla v koncentraci do 0,7 % a produkt nazývají jako samozhášivý, tj. po odstranění plamene dojde k ukončení hoření. Takovýto materiál je rezistentní proti malým zdrojům hoření (do 25 KW/m2). Při zdroji hoření nad 50 KW/m2 není rozdíl v chování EPS s retardérem a bez retardéru. EPS bez retardéru hoření má dle výše uvedené normy třídu reakce na oheň F. Retardační účinek je založen především na reakci bromovodíku s aktivními radikály -OH a -H vznikajícími hořením v plynné fázi.
Když je EPS vystaven teplotě nad 100 °C, začíná měknout, sublimovat a nakonec se taví. Při vyšších teplotách se vytvářejí plynné hořlavé produkty rozkladem taveniny. Teplota zapálení EPS je 360 °C, u typů s retardéry hoření je to 370 °C. Teplota samovznícení roztaveného EPS bez retardéru hoření je 450 °C.
Styrotrade, a.s. jakožto přední výrobce EPS izolací v České republice deklaruje, že ve svých závodech zpracovává pouze vstupní surovinu, která neobsahuje retardér hoření HBCD (Hexabromocyklododekan), ale jiné typy retardéru hoření splňující veškeré legislativní nároky EU. Výrobní surovina je nakupována pouze od předních evropských výrobců splňující kvalitativní a legislativní nároky na zdravotní nezávadnost.
Náhrada novým ekologicky přijatelným typem retardéru Polymeric FR je technicky zvládnutá a čeká se pouze na plné najetí výrobních kapacit pro umožnění plné náhrady HBCD. V současné době již na českém trhu je k dispozici více než polovina EPS desek s novým retardérem hoření.
Čtěte také: Jak je to s požární odolností dřeva doopravdy?
Minerální izolace jako nehořlavá alternativa
Pokud je fasáda zhotovená z hořlavých materiálů (obkladů a tepelných izolací), požár se může po fasádě budovy šířit velmi rychle. Minerální izolace je přirozeně nehořlavá. Šíření požáru po fasádě bývá nevídaně rychlé, přenos do vyšších pater může být během několika vteřin. Minerální izolace má třídu reakce na oheň A1, což znamená, že jde o nejlepší a nejbezpečnější typ izolace, která nehoří. Lidé mohou při volbě stavebních materiálů kromě užitných vlastností brát v potaz i třídu reakce na oheň a vybírat jen ty nehořlavé, tedy třídu A1 a A2. Tyto materiály nepřispívají k růstu požáru a vývoji kouře. Pokud je obložení budovy nehořlavé, oheň se šíří budovou mnohem pomaleji. U staveb, na kterých se kombinují hořlavé a nehořlavé materiály, může být problematické dodržení všech normových projektových požadavků. Dodržet všechny protipožární předpisy při střídání hořlavých a nehořlavých materiálů (typicky polystyrenu a minerální vaty) je technicky velmi náročné.
Výškové budovy (obvykle osmipatrové a vyšší budovy) se musí zateplovat celoplošně nehořlavou minerální izolací a tento způsob zateplení se čím dál častěji využívá i u nižších bytových budov. Pro stavební konstrukce je vhodné volit třídu reakce na oheň A. Do této třídy patří všechny minerální izolace. Po střeše zateplené izolacemi z minerální vlny se plameny šíří jen v minimální míře a hustý dým se z izolace téměř neuvolňuje. Velmi žádoucí je aplikace minerálních izolací ve výškových budovách, a to i v případě dodatečného zateplování panelových domů. I u nižších budov je však podle normy nutné bránit šíření požáru. Pokud je zvolena hořlavá izolace, například polystyren (EPS), děje se tak formou protipožárních pásů izolace z minerální vlny. Pozor ale, neexistuje nic takového jako protipožární polystyren. Polystyren (EPS) je ze své podstaty hořlavý materiál, který obsahuje takzvané retardéry hoření. Ty zpomalují postup hoření.
Polyuretanové pěny a jejich hořlavost
Polyuretanové pěny (PUR pěny) jsou jedním z nejpopulárnějších izolačních materiálů, díky své vynikající schopnosti izolovat teplo, zvuk a vlhkost. Vzhledem k jejich vysoké účinnosti v oblasti tepelné izolace se však často objevují otázky ohledně jejich hořlavosti. Moderní PUR pěny obsahují zpomalovače hoření (retardéry), dle platných legislativních norem, nejsou tedy výrazně hořlavější než jiné izolační materiály.
Toxicita kouřových plynů
Kouř a kouřové emise jsou významným faktorem při likvidaci požárů. Již v 80. letech minulého století bylo vědecky zdokumentováno, že, i když při hoření EPS vzniká více tmavého kouře, toxicita uvolněných kouřových plynů je podstatně menší než toxicita jiných běžně používaných materiálů. Je skutečností, že při požáru vytváří EPS izolace více kouře než jiné materiály. Z toho důvodu se často mylně předpokládá, že kouř pochází z EPS, i když tyto výrobky v místě požáru nejsou přítomny. Při teplotách v rozmezí 400-800 °C nebyl prokázán z EPS s HBCD výskyt furanů a dioxinů.
Následující tabulka ukazuje konvenční index toxicity (CIT) pro různé izolační materiály.
Tabulka I: Konvenční index toxicity (CIT) pro hoření produktů v trvání 480 vteřin
| Materiál | CIT (480 s) |
|---|---|
| EPS | ~0.2 - 0.5 |
| PUR pěny | ~0.3 - 0.7 |
| Kamenná vlna | 0.01 - 0.13 |
| Dřevo | ~1.0 - 2.0 |
CIT u izolací z kamenné vlny se pohybují mezi 0,01 až 0,13. Byly analyzovány produkty jako CO2, CO, HCN, NOX, SO2, HCL, HF, HBr.
Legislativní rámec a prevence
Světové úsilí o postupné snižování spotřeby energií a exhalací CO2 bude motorem pro výstavbu nových budov se spotřebou energií blízké nule a revitalizace, včetně zateplování stávajících budov. V tomto procesu budou hrát významnou roli EPS izolace. Ke snížení jejich hořlavosti, zejména v procesu realizace na stavbách, budou vyžadovány typy EPS s retardéry hoření. Zabudování EPS do staveb je záležitostí národních předpisů. Základní požární norma ČSN EN 73 0810 platí od dubna 2009, změna Z1 od května 2012.
Preventivní opatření při výstavbě a rekonstrukci budov z hlediska požárního nebezpečí jsou tedy účinná, i když podíl plastových aplikací v izolacích budov trvale roste. Z odpovědi Německé spolkové vlády na 35 otázek poslanců z frakce Zelených ze dne 26. 2. 2015 vyplývá, že podíl požárů v přítomnosti EPS činí 0,0038%. V ČR se požáry s EPS neevidují.
V březnu 2015 zpracovalo Sdružení WDVS odborné Sdružení pro tepelně izolační kompozitní systémy nové přepracované vydání kapitoly „Protipožární ochrana“. Obecně platí, že dokonale provedený vnější tepelně izolační kompozitního systém (ETICS) je z hlediska požáru bezpečný. Příkladem je událost z roku 2013 s výbuchem plynu a následným požárem v bytovém domě ve Frenštátě pod Radhoštěm. Z výsledků šetření je patrné, že dokonalé provedení zateplení pomocí EPS nezpůsobilo rozšíření požáru a zabránilo tím zvýšení počtu obětí.
Vzniku požáru nelze ani při největší opatrnosti zamezit. Co lze ovlivnit, je používání nehořlavých stavebních materiálů, které nedovolí šíření požáru. V oblasti stavebnictví a průmyslu je jedním z nejdůležitějších faktorů při výběru izolačních materiálů jejich žáruvzdornost. Správně zvolená žáruvzdorná izolace může výrazně ovlivnit bezpečnost budov, a to nejen během stavby, ale i v dlouhodobém užívání. Žáruvzdornost izolace označuje její schopnost odolávat vysokým teplotám a zabránit šíření požáru. V závislosti na materiálu mohou různé izolační produkty vykazovat různé úrovně žáruvzdornosti. Žáruvzdorné izolační materiály jsou navrženy tak, aby odolávaly extrémnímu teplu a zároveň minimalizovaly šíření ohně.
tags: #zpomalovace #horeni #tepelnych #izolaci
