火災は常に人間社会にとって最も深刻な脅威の 1 つです。建物、輸送システム、繊維製品、電気製品、ポリマー材料の普及が進むにつれて、防火性能の向上に対する需要が高まり続けています。
難燃性の材料と完全に不燃性の材料を区別することが重要です。{0}難燃技術の目的は、発火の可能性を減らし、炎の広がりを遅らせ、熱放出を制限し、避難や消火のための時間を増やすことです。-
古代の建物で使用されていた粘土の保護層から、現代の発泡システム、ナノ複合材料、低煙、低毒性の技術に至るまで、耐火性材料の開発は、継続的な探求の長いプロセスでした。{0}{0}{1}{1}
1. 古代中国の耐火材料と建築保護
中国は非常に早い段階から防火方法の検討を開始した。
約5,000年から8,000年前に遡る甘粛省秦安市の大迪湾遺跡では、古代の建設者が大きな公共建物の木の柱の周りに土の層を置き、木造構造物の表面に保護用のセメント質材料を塗布した。これらの実践は建築防火の初期の形態とみなされるかもしれません。
春と秋の時代には、小さな建物を撤去し、大きな建物をコーティングし、分離帯を設けることが火災の延焼を遅らせるのに役立つ可能性があることを人々はすでに認識していました。
春秋戦国時代、中国の哲学者墨子は数々の防火・消火対策を提案しました。これには、城門や建物を泥で覆うこと、水を運ぶ道具を麻布で作ること、水を入れるために革製の容器を使用すること、防御塔に貯水施設を設置することが含まれます。-
これらの対策は、耐火表面処理、建物設計、消防設備を組み合わせた初期の統合アプローチを反映しています。{0}
元の時代までに、農業学者の王震は、その著作の中で防火建築について比較的体系的に議論を行っていました。ノンシュ、 または農業の本。彼はこう書きました。
火は木と出会うと大きくなり、水によって消え、土に達すると終わります。
Wang Zhen はまた、砕いたレンガ、粘土、桐油、木炭粉末、石灰などの材料をもち米ペーストと混ぜて作られた耐火材料についても文書化しました。{0}この材料は表面被覆、断熱、保護を提供し、初期の中国の複合防火コーティングとみなされる可能性があります。-
これらの歴史的な慣行はまだ現代の難燃化学システムを構成していませんでしたが、可燃性物質を空気から隔離すること、熱伝達を低減すること、可燃性の基材を覆うこと、直接炎にさらされることを防ぐことなど、いくつかの重要な原則はすでに実証されています。{0}
2. 西洋における難燃処理の初期の探求-
西洋における難燃剤処理の記録は古代にまで遡ることができます。-
古代ギリシャの歴史的記述によると、可燃性を抑えるために紀元前 450 年頃、木材はミョウバンベースの溶液で処理されました。{0}}その後、ローマ人は処理溶液に酢などの物質を加えてプロセスを改良し、その耐久性と有効性を向上させました。
紀元前 1 世紀までに、難燃技術はすでに軍事防衛に応用されていました。{0}伝えられるところによると、ミョウバン-ベースの溶液は木製の要塞の処理に使用され、粘土と繊維強化材料から作られたコーティングは木製の攻城兵器を火災から保護するために塗布されました。-
1638 年、イタリアの舞台デザイナーで建築家のニコラ・サバティーニは、火災の危険性を減らすために劇場のカーテンに使用されるコーティングに粘土と石膏を加えることを提案しました。このアプリケーションは、公共の建物における火災の危険がどのようにして難燃技術の初期開発を促進したかを示しています。-
1735 年に、ミョウバン、ホウ砂、硫酸第一鉄を使用した木材と繊維製品の処理に関する英国特許が発行されました。 18 世紀後半までに、硫酸アンモニウムなどの化合物も難燃剤配合物の成分として研究されるようになりました。-
3. 現代の難燃性科学の形成-
19 世紀は、経験に基づいた耐火工法から科学的研究への重要な移行期でした。{0}
1821 年、フランスの化学者 JL ゲイ-リュサックは、劇場のカーテンの可燃性を軽減する方法を研究するよう依頼されました。彼は、硫酸、塩酸、リン酸のアンモニウム塩が麻と亜麻の耐炎性を向上させる可能性があることを発見しました。
彼はまた、塩化アンモニウム、リン酸、ホウ砂を組み合わせると難燃性能がさらに向上する可能性があることにも気づきました。{0}}
この研究は、難燃性繊維と配合物の科学的研究における重要な出発点として広く認められています。{0}その基本原理は、-脱水と炭化を促進するためにリンと窒素を含む化合物を使用する--というものであり、-今日でも難燃技術に関連しています。-
1859 年頃、リン酸アンモニウム、塩化アンモニウム、ホウ砂、硫酸アンモニウム、スズ酸塩などの化合物が繊維の難燃処理にさらに適用されました。-
含浸、コーティング、および繊維表面への無機保護層の形成を通じて、布地の燃焼挙動を改善することができます。
この期間中、難燃性の研究は、個々の物質の使用から複合配合物、化学反応、表面処理技術へと徐々に移行していきました。-
4. 20世紀の産業発展
20 世紀におけるプラスチック、合成ゴム、合成繊維の急速な成長に伴い、難燃技術は材料産業においてますます重要な部分を占めるようになりました。{0}
多くのポリマー材料は発火しやすく、急速に燃焼し、大量の熱を放出します。その結果、防火性能を向上させることが大きな技術的課題となりました。
20 世紀初頭、塩素化ゴムは研究と工業化の段階に入りました。 1913 年頃までに、スズ酸塩とアンモニウム塩が繊維の難燃処理に使用されるようになりました。-
1930 年代に、塩素化パラフィンと酸化アンチモンをベースとした相乗システムが難燃性材料に使用され始めました。-ハロゲン化化合物は炎内でのフリーラジカル反応を抑制するのに役立ち、酸化アンチモンはその効果を高めました。-
これらのシステムは、プラスチック、ゴム、コーティング、繊維分野で長年にわたって広く使用されてきました。
同じ時期に、水ガラス結合剤と鉱物充填剤をベースにした無機防火コーティングが登場し始めました。{0}研究者はその後、熱により膨張して炭化保護層を形成するコーティングを開発し、現代の発泡性防火コーティングの基礎を築きました。-
第二次世界大戦中、難燃性と耐水性の両方を備えた軍用テントやキャンバス素材の需要により、塩素化パラフィン、酸化アンチモン、バインダーをベースとした難燃性コーティング システムの開発がさらに加速しました。{0}
5. 膨張性難燃システムの開発-
1940 年代後半、研究者たちは、特定の難燃性ポリマーが熱や火にさらされたときに発生する膨張や発泡を表すために「膨張」という用語を使い始めました。-
1948 年から 1950 年頃にかけて、膨張性難燃剤システムの基本構造がより明確になり、酸源、炭素源、発泡源という概念が生まれました。-
・酸源脱水と炭化を促進します。
・炭素源保護炭層の枠組みを形成します。
・吹き出し源ガスを放出してチャーを膨張させて多孔質構造にします。
材料が炎や高温にさらされると、膨張層が基材を覆い、熱、酸素、可燃性分解生成物の移動を制限します。これにより、下にある材料の加熱と燃焼が遅くなります。
1970 年代には、研究者らはポリマーの燃焼中に安定した炭層が形成されると難燃性能が大幅に向上する可能性があることをさらに実証しました。-
したがって、チャーの保護効果は凝縮相難燃理論の重要な部分となりました。{0}{1}{0}
1989 年に、G. Camino と他の研究者は、膨張性難燃剤システムの体系的な研究を発表し、その理論的理解と実用化の両方を前進させるのに役立ちました。-
6. 高性能複合システムへの移行-
1950 年代以降、反応性難燃性モノマー-や難燃性樹脂-が登場し始めました。
添加型難燃剤とは異なり、反応型難燃剤はポリマーの分子構造に化学的に組み込むことができます。これにより耐久性が向上し、使用中の難燃性成分の移行や損失が軽減されます。-
1960 年代以降、さまざまな芳香族ハロゲン系難燃剤が商業利用されるようになり、難燃材料は徐々に大規模な工業生産に移行してきました。-
1980 年代、ナノ複合材料の開発により、難燃性研究に新たな方向性が開かれました。-
一部のナノマテリアルは、熱安定性を向上させ、保護層の形成を促進し、比較的低い負荷レベルでの熱放出率と質量損失率を低減します。{0}{0}{1}{1}
現在の難燃性材料は一般に、単一の添加剤に依存しなくなりました。-代わりに、次のような複数のメカニズムを組み合わせます。
・気相における燃焼連鎖反応を抑制する。
・凝縮相における炭化の形成を促進する。
・断熱層を通る熱伝達を低減する。
・無機バリアで酸素と可燃性ガスの移動を制限する。
· 煙抑制システムによる煙の削減-。
· ナノマテリアルによるチャー構造と熱安定性の改善。
7. 規制と基準により火災安全性の向上が促進される
20 世紀後半には、プラスチック、合成ゴム、合成繊維が建物、交通機関、家具、電気製品、消費財に広く使用されるようになりました。
同時に、ポリマー材料に関連する火災の危険性に対する注目が高まっています。
1960 年代以降、米国、ヨーロッパ、その他の地域では、材料の可燃性に関する業界要件、製品規格、安全規制が徐々に導入されました。
したがって、難燃性の向上は、メーカーによる自主的な取り組みから、特定の製品に対する強制的な市場アクセス要件へと進化しました。-
現在、難燃性と耐火性の要件は、次のような幅広い業界に適用されています。{0}
· 建築および建設資材。
・繊維製品。
· 家具とマットレス。
· 自動車および鉄道輸送。
· 航空宇宙;
· ワイヤーとケーブル。
· 電気および電子機器。
· 新しいエネルギー電池システム。-
用途に応じて、異なるレベルと種類の防火性能が必要になります。
発火に対する耐性に加えて、材料は火炎伝播、熱放出、発煙、毒性、発火性飛沫、回路の完全性、耐火性、長期耐久性についても評価する必要がある場合があります。-
8. 難燃性材料の実用的価値-
難燃技術の目的は、材料がいかなる条件下でも決して燃えないことを保証することではありません。-
その価値は、燃焼挙動を制御し、火災の発生、延焼、またはさらに深刻化する可能性を減らすことにあります。
効果的な難燃設計により、発火と火炎の広がりを遅らせ、熱の放出率を低下させ、材料の損失を制限し、避難、消火、財産保護のための時間を増やすことができます。-
火災安全性の要件が進化し続ける中、最新の難燃技術では、防火性能と煙の抑制、低毒性、環境適合性、耐久性、機械的特性のバランスを重視するようになってきています。{0}
したがって、難燃性能は、材料名、化学組成、サプライヤーの宣言だけで判断するのではなく、標準化された試験を通じて検証する必要があります。-
