Yangın her zaman insan toplumu için en ciddi tehditlerden biri olmuştur. Binalar, ulaşım sistemleri, tekstil ürünleri, elektrikli ürünler ve polimer malzemeler giderek yaygınlaştıkça, gelişmiş yangın performansına yönelik talep de artmaya devam etti.
Alev-geciktirici malzemeleri, tamamen yanıcı olmayan malzemelerden- ayırmak önemlidir. Alev geciktirici teknolojinin amacı-tutuşma olasılığını azaltmak, alevlerin yayılmasını yavaşlatmak, ısı salınımını sınırlamak ve tahliye ve yangınla mücadele için daha fazla zaman sağlamaktır.
Eski binalarda kullanılan kil koruyucu katmanlardan modern şişen sistemlere, nanokompozitlere ve düşük-duman, düşük-toksisite teknolojilerine kadar, yangına-dayanıklı malzemelerin geliştirilmesi uzun ve sürekli bir araştırma süreci olmuştur.
1. Eski Çin Ateşe Dayanıklı Malzemeler ve Bina Koruması
Çin, yangından korunma yöntemlerini çok erken bir aşamada keşfetmeye başladı.
Gansu Eyaleti, Qin'an'daki tarihi yaklaşık 5.000 ila 8.000 yıl öncesine dayanan Dadiwan arkeolojik alanında, antik inşaatçılar büyük kamu binalarındaki ahşap sütunların etrafına toprak katmanları yerleştirdiler ve ahşap yapıların yüzeyine koruyucu çimentolu malzemeler uyguladılar. Bu uygulamalar mimari yangından korunmanın ilk biçimleri olarak kabul edilebilir.
İlkbahar ve Sonbahar döneminde insanlar daha küçük yapıların kaldırılmasının, daha büyük binaların kaplanmasının ve ayırma bölgeleri oluşturulmasının yangının yayılmasını yavaşlatmaya yardımcı olabileceğini zaten fark etmişlerdi.
İlkbahar ve Sonbahar ile Savaşan Devletler dönemlerinde Çinli filozof Mozi bir dizi yangın önleme ve yangınla mücadele önlemi önerdi. Bunlar arasında şehir kapılarını ve binaları çamurla kaplamak, kenevir kumaştan-su taşıma aletleri yapmak, suyu tutmak için deri kaplar kullanmak ve savunma kulelerine su depolama tesisleri kurmak yer alıyordu.
Bu önlemler, yangına dayanıklı yüzey işlemini-, bina tasarımını ve yangınla mücadele ekipmanını birleştiren ilk entegre yaklaşımı yansıtıyordu.
Yuan Hanedanlığı döneminde tarım bilimcisi Wang Zhen, çalışmasında yangından korunmanın inşası konusunda nispeten sistematik bir tartışma sunmuştu.Nong Shu, veyaTarım Kitabı. Şöyle yazdı:
Ateş, ağaçla buluştuğunda büyür, suyla söner ve toprağa ulaştığında sona erer.
Wang Zhen ayrıca, yapışkan pirinç ezmesiyle karıştırılmış ezilmiş tuğla, kil, tung yağı, odun kömürü tozu ve kireç gibi malzemelerden yapılmış-ateşe dayanıklı bir malzemeyi de belgeledi. Malzeme yüzey kaplaması, ısı yalıtımı ve koruma sağlıyordu ve erken Çin kompozit yangından-koruyucu kaplama olarak kabul edilebilir.
Bu tarihsel uygulamalar henüz modern bir alev geciktirici kimyasal sistem oluşturmasa da{0}birkaç önemli prensibi zaten ortaya koymuşlardır: yanıcı malzemeleri havadan izole etmek, ısı transferini azaltmak, yanıcı alt tabakaları kaplamak ve doğrudan aleve maruz kalmayı önlemek.
2. Alev-Geciktirici Tedavinin Erken Batı Araştırmaları
Batı'da alev geciktirici-tedavisine ilişkin kayıtların izi de eski zamanlara kadar uzanabilir.
Antik Yunan'daki tarihi kayıtlara göre, ahşap, yanıcılığını azaltmak için M.Ö. 450 civarında şap-bazlı solüsyonlarla işleniyordu. Romalılar daha sonra arıtma solüsyonuna sirke gibi maddeler ekleyerek prosesi iyileştirerek dayanıklılığını ve etkinliğini artırmaya yardımcı oldular.
MÖ birinci yüzyılda alevi{0}geciktirme yöntemleri askeri savunmada zaten uygulanıyordu. Ahşap tahkimatları tedavi etmek için şap-bazlı çözeltilerin kullanıldığı, ahşap kuşatma ekipmanını yangına karşı korumak için kil ve elyaf- takviyeli malzemelerden yapılan kaplamaların uygulandığı bildirildi.
1638'de İtalyan sahne tasarımcısı ve mimar Nicola Sabbatini, yangın riskini azaltmak için tiyatro perdelerinde kullanılan kaplamalara kil ve alçıtaşı eklenmesini önerdi. Bu uygulama, kamu binalarındaki yangın tehlikelerinin, alev geciktirici teknolojilerin erken dönemde geliştirilmesine nasıl yardımcı olduğunu göstermektedir.
1735 yılında ahşap ve tekstil ürünlerinin şap, boraks ve demir sülfat kullanılarak işlenmesi için bir İngiliz patenti yayınlandı. On sekizinci yüzyılın sonlarında amonyum sülfat gibi bileşikler de alev geciktirici formülasyonların bileşenleri olarak araştırılıyordu.
3. Modern Alev-Geciktirici Bilimin Oluşumu
On dokuzuncu yüzyıl, deneyime dayalı ateşe dayanıklılık uygulamalarından-bilimsel araştırmaya önemli bir geçişe işaret ediyordu.
1821'de Fransız kimyager JL Gay-Lussac, tiyatro perdelerinin yanıcılığını azaltmaya yönelik yöntemleri araştırmak üzere görevlendirildi. Sülfürik, hidroklorik ve fosforik asitlerin amonyum tuzlarının kenevir ve ketenin alev direncini artırabildiğini buldu.
Ayrıca amonyum klorür, fosforik asit ve boraks kombinasyonlarının alev geciktirici performansını daha da iyileştirebileceğini- gözlemledi.
Bu çalışma, alev geciktirici elyaflar ve formülasyonlara ilişkin bilimsel çalışmalarda önemli bir başlangıç noktası olarak kabul edilmektedir-. Temel prensibi-dehidrasyonu ve kömür oluşumunu teşvik etmek için fosfor- ve nitrojen- içeren bileşiklerin kullanılması-günümüzde alev geciktirici teknolojiyle- alakalı olmaya devam etmektedir.
1859 civarında, amonyum fosfat, amonyum klorür, boraks, amonyum sülfat ve stanat tuzlarını içeren bileşikler, tekstil alevini-geciktirme işlemine daha da uygulandı.
Emdirme, kaplama ve elyaf yüzeyleri üzerinde inorganik koruyucu tabakaların oluşturulması yoluyla kumaşların yanma davranışı iyileştirilebilir.
Bu dönemde, alev-geciktirme araştırmaları yavaş yavaş tek tek maddelerin kullanımından kompozit formülasyonlara, kimyasal reaksiyonlara ve yüzey-işleme teknolojilerine doğru kaydı.
4. Yirminci Yüzyılda Endüstriyel Gelişme
Yirminci yüzyılda plastiklerin, sentetik kauçuğun ve sentetik elyafların hızla büyümesiyle birlikte alev geciktirici teknolojisi{0}malzeme endüstrisinin giderek daha önemli bir parçası haline geldi.
Birçok polimer malzemenin tutuşması kolaydır, hızla yanar ve büyük miktarda ısı açığa çıkarır. Sonuç olarak, yangın performanslarını iyileştirmek büyük bir teknik zorluk haline geldi.
Yirminci yüzyılın başlarında klorlu kauçuk araştırma ve sanayileşme aşamasına girdi. 1913 civarında, tekstil alevini-geciktirme işleminde stanat tuzları ve amonyum tuzları kullanılıyordu.
1930'larda alev geciktirici malzemelerde klorlu parafin ve antimon oksit bazlı sinerjistik sistemler kullanılmaya başlandı. Halojenli bileşikler alevdeki serbest-radikal reaksiyonların engellenmesine yardımcı olurken, antimon oksit bunların etkinliğini arttırdı.
Bu sistemler plastik, kauçuk, kaplama ve tekstil alanlarında uzun yıllardan beri yaygın olarak kullanılmaktadır.
Aynı dönemde, su camı bağlayıcıları ve mineral dolgu maddelerini esas alan inorganik-yangın koruyucu kaplamalar ortaya çıkmaya başladı. Araştırmacılar daha sonra ısı altında genişleyen ve koruyucu bir kömür tabakası oluşturan kaplamalar geliştirdiler ve modern şişen yangından-koruyucu kaplamaların temelini attılar.
İkinci Dünya Savaşı sırasında, hem aleve hem de suya dayanıklı askeri çadırlara ve kanvas malzemelere olan talep, klorlu parafin, antimon oksit ve bağlayıcılara dayalı alevi-geciktiren kaplama sistemlerinin gelişimini daha da hızlandırdı.
5. Şişen Alev-Geciktirici Sistemlerin Geliştirilmesi
1940'ların sonlarında araştırmacılar, belirli alev-geciktirici polimerler ısıya veya ateşe maruz kaldığında meydana gelen genleşmeyi ve köpürmeyi tanımlamak için "şişirme" terimini kullanmaya başladılar.
Yaklaşık 1948 ile 1950 yılları arasında şişen alev-geciktirici sistemlerin temel yapısı daha net hale geldi ve bu da asit kaynağı, karbon kaynağı ve üfleme kaynağı kavramlarının ortaya çıkmasına yol açtı.
·asit kaynağıdehidrasyonu ve karbonizasyonu teşvik eder.
·karbon kaynağıkoruyucu kömür tabakasının çerçevesini oluşturur.
·üfleme kaynağıkömürü gözenekli bir yapıya dönüştüren gazları serbest bırakır.
Malzeme aleve veya yüksek sıcaklığa maruz kaldığında şişen katman alt tabakayı kaplar ve ısı, oksijen ve yanıcı bozunma ürünlerinin transferini sınırlar. Bu, alttaki malzemenin ısınmasını ve yanmasını yavaşlatır.
1970'lerde araştırmacılar ayrıca polimerin yanması sırasında stabil bir kömür tabakası oluşumunun alev geciktirici performansını önemli ölçüde artırabildiğini gösterdiler.
Bu nedenle kömürün koruyucu etkisi, yoğunlaştırılmış-faz alevi-geciktirme teorisinin önemli bir parçası haline geldi.
1989'da, G. Camino ve diğer araştırmacılar, şişen alev-geciktirici sistemlere ilişkin sistematik çalışmalar yayınladılar; bu, hem teorik anlayışların hem de pratik uygulamaların ilerlemesine yardımcı oldu.
6. Yüksek-Performanslı Kompozit Sistemlere Doğru Geçiş
1950'lerden sonra reaktif alev-geciktirici monomerler ve alevi-geciktirici reçineler ortaya çıkmaya başladı.
Katkı maddesi alev geciktiricilerden farklı olarak reaktif alev geciktiriciler, bir polimerin moleküler yapısına kimyasal olarak dahil edilebilir. Bu, dayanıklılığı artırabilir ve kullanım sırasında alev-geciktirici bileşenlerin taşınmasını veya kaybını azaltabilir.
1960'lardan itibaren çeşitli aromatik halojenli alev geciktiriciler ticari kullanıma girdi ve alev-geciktirici malzemeler yavaş yavaş büyük-ölçekli endüstriyel üretime geçti.
1980'lerde nanokompozit malzemelerin geliştirilmesi alevi-geciktirme araştırmalarına yeni bir yön açtı.
Bazı nanomalzemeler termal stabiliteyi iyileştirebilir, koruyucu katmanların oluşumunu teşvik edebilir ve nispeten düşük yükleme seviyelerinde ısı-salınımını ve kütle-kayıp oranlarını azaltabilir.
Modern alev geciktirici-malzemeler genellikle artık tek bir katkı maddesine ihtiyaç duymamaktadır. Bunun yerine birden fazla mekanizmayı birleştirirler:
· gaz fazında yanma zinciri reaksiyonlarının engellenmesi;
· yoğunlaştırılmış fazda kömür oluşumunun teşvik edilmesi;
· yalıtım katmanları aracılığıyla ısı transferinin azaltılması;
· oksijen ve yanıcı gazların hareketinin inorganik bariyerlerle sınırlandırılması;
· dumanı-bastırıcı sistemler aracılığıyla dumanın azaltılması;
· nanomalzemelerle kömür yapısının ve termal stabilitenin iyileştirilmesi.
7. Düzenlemeler ve Standartlar Yangın Güvenliğinde İyileştirmelere Yön Veriyor
Yirminci yüzyılın ikinci yarısında plastikler, sentetik kauçuk ve sentetik elyaflar binalarda, ulaşımda, mobilyalarda, elektrikli ürünlerde ve tüketim mallarında yaygın olarak kullanılmaya başlandı.
Aynı zamanda polimer malzemelerle ilişkili yangın riskleri de giderek artan bir ilgi görmeye başladı.
1960'lardan itibaren Amerika Birleşik Devletleri, Avrupa ve diğer bölgeler yavaş yavaş malzemelerin yanıcılığıyla ilgili endüstri gerekliliklerini, ürün standartlarını ve güvenlik düzenlemelerini uygulamaya koydu.
Bu nedenle aleve dayanıklılığın iyileştirilmesi, üreticilerin gönüllü bir eylemi olmaktan çıkıp, belirli ürünler için zorunlu bir pazara-erişim şartı haline geldi.
Günümüzde aleve-geciktirme ve yangına-dayanıklılık gereklilikleri aşağıdakiler de dahil olmak üzere çok çeşitli endüstriler için geçerlidir:
· inşaat ve inşaat malzemeleri;
· tekstil;
· mobilya ve şilteler;
· otomobiller ve demiryolu taşımacılığı;
· havacılık;
· teller ve kablolar;
· elektrikli ve elektronik ekipmanlar;
· yeni-enerji pil sistemleri.
Farklı uygulamalar, farklı düzeylerde ve türde yangın performansı gerektirir.
Tutuşmaya karşı direncin yanı sıra malzemelerin alev yayılması, ısı salınımı, duman üretimi, toksisite, yanan damlacıklar, devre bütünlüğü, yangına dayanıklılık ve uzun-dönem dayanıklılık açısından da değerlendirilmesi gerekebilir.
8. Alev-Geciktirici Malzemelerin Pratik Değeri
Alev geciktirici-teknolojinin amacı, bir malzemenin hiçbir koşulda asla yanmayacağını garanti etmek değildir.
Değeri, yanma davranışını kontrol etmede ve bir yangının başlama, yayılma veya daha şiddetli hale gelme olasılığını azaltmada yatmaktadır.
Etkili bir alev{0}geciktirici tasarım, tutuşmayı ve alevin yayılmasını geciktirebilir, ısıyı-yayma hızını azaltabilir, malzeme kaybını sınırlandırabilir ve tahliye, yangınla mücadele ve mülk koruması için daha fazla zaman sağlayabilir.
Yangın-güvenliği gereksinimleri gelişmeye devam ettikçe, modern alev-geciktirme teknolojileri, yangın performansını duman bastırma, düşük toksisite, çevresel uyumluluk, dayanıklılık ve mekanik özelliklerle dengelemeye daha fazla önem vermektedir.
Bu nedenle alev geciktirici performansı-yalnızca malzeme adı, kimyasal bileşim veya tedarikçi beyanına göre değerlendirilmek yerine standart testlerle doğrulanmalıdır.
