T.termoutwardzalne.W warunkach środ.poż. zwęglają się, co ozn., że maja one zmienną szybkość spalania. Podczas rozkładu tworzy się duża ilość węgla i mała ilość fazy lotnej. Maja tę właściwość, że w środ.poż. nie miękną lecz sztywnieją, niezależnie od tego czy są to tworzywa sieciowane czy liniowe.Aby żywica stała się tw.szt.termoutwardzalnym wprowadza się do niej różne dodatki o działaniu fiz.lub modyfikujących ją na drodze reakcji chem. (antypireny): wypełniacze mineralne-zmieniają strukturę ciekłą polimeru w strukturę twardą, np.: piasek, krzemionka SiO₂, CaCO₃; mączka drzewna-jako produkt bardzo rozdrobniony technologicznie jest korzystna ze względu na dobrą homogenizację żywicy; włókna organiczne-wzmocnienie wytrzym. mech. Stosuje się włókna poliestrowe lub nieorganiczne szklane;laminaty-materiały wielowarstwowe, które wykorzystują maty szklane. Tw.termoutw. są b.niebezp.poż. gdyż:utrudniają ewakuację, ponieważ dają bardzo dużo dymu i prod.toksycznych.;mają wys.c.spalania, stąd wys.Tpożaru.;tworzenie się warstwy węgla powoduje zmniejszenie emisji fazy lotnej i tym samym wys. płomienia. Jednocześnie na powierzchni spalania następuje reakcja redukcji CO₂ na CO, która jest reakcją silnie egzotermiczną, co powoduje tworzenie się dużej powierzchni świecącej i wzrost mocy strumienia ciepła promieniowania. BAKELIT-kopolimer fenolu i aldehydu mrówkowego. Podczas rozkładu bakelitu otrzymuje się różne substancje lotne (NH₃, formaldehyd, ketony, alkohole itd.). Tworzywo trudno zapalne ze względu na usieciowaną strukturę. Jest bardziej twarda i sztywna, dlatego ulega rozkładowi w znacznie wyższych temp.niż tworzywa termoplast.. Podczas spalania daje płomień jasny i ma małą zdolność dymotwórczą. W środ.poż. spala się płomieniowo tylko wtedy, gdy jest całkowicie rozłożona. Natomiast najczęściej spala się krótkim płomieniem, a w zasadzie tli się, stąd też czas spalania bakelitu jest bardzo krótki. Do T450⁰C wydziela się max.15% substancji lotnych. Natomiast podstawowa masa substancji lotnych (ok. 50%) tworzy się w T ponad 1200⁰C-wtedy spala się płomieniowo. ŻYWICA EPOKSYDOWA-Jest łatwo zapalna, jej zapalność jest największa ze wszystkich żywic, ponieważ mają niską tendencję do zwęglania. Najbardziej niebezp. tworzywo termoutw., ulega rozkładowi już w T 140⁰C, największy rozkład w 240 - 350⁰C. Daje czarny dym o największej gęstości optycznej i bardzo toksyczna fazę lotną. Ponieważ ma bardzo niskie T zapłonu i samozapłonu, uniemożliwiające jej bezpieczny przerób, dodaje się do nich nieorganiczne wypełniacze, które zmniejszają palność.

Omówić mechanizm tlenia. Spal.bezpłomieniowe-przebiega tylko wtedy, gdy materiał stały ulega rozkładowi term.w wyniku czego powstaje tzw. węgiel pirolityczny. Oznacza to, że tleniu mogą ulec tylko te materiały, które zawierają w sobie węgiel i podczas rozkładu nie topią się:wszystkie celulozowe;porowate zwęglające się;tworzywa termoutwardzalne (żywice).Wszystkie materiały zwęglające się, a więc mające zdolność do tlenia, maja zmienną szybkość zwęglania co oznacza, że mają zmienną szybkość spalania.Jakościowy model tlenia Mouss'a umożliwia oszacowanie szybk. tlenia tzn. szybk.przesuwania się spal.bezpłom. Model ten wyróżnia 3 strefy podczas tlenia:1)pirolizy,w której następuje wzrost temp.i tworzą się produkty lotne opuszczające materiał palny.2)zwęglania,w której ustaje całkowicie wydzielanie się produktów lotnych, temp.osiąga maksimum i zaczyna się, w skutek utleniania węgla, proces świecenia węgla czyli tlenie.3)strefa obejmująca, powstały w wyniku świecenia, porowaty węgiel lub popiół, który nie tli się, ponieważ nie ma zdolności do utleniania. Max temp. która może powstać podczas tlenia, osiąga wartość 700⁰C. Dla materiałów celulozo pochodnych tworzące się ciepło jest odprowadzane ze strefy o max. temp. do materiału nie rozłożonego term. na drodze przewodnictwa i to właśnie ciepło powoduje rozkład term.materiału, w wyniku czego wydziela się ciepło.W materiale, który ulega tleniu, zmienia się kolorystyka powierzchni. Najbardziej świeci ta część materiału, która ma najwyższą temp. Fala tląca jest to ta część węgla pirolitycznego, która powoduje, w wyniku wysokiej temp, świecenie tego węgla. Od niej zależy szybk. rozprzestrz.się tlenia. Zdolność do rozprzestrz. się tlenia ma tylko ten materiał, którego temp. jest wyższa niż 250-300⁰C.W czasie tlenia tworzący się dym jest bardziej gęsty i bardziej niebezp. od dymu ze spalania płomieniowego. Wynika to z tego, że w dymie tworzącym się podczas tlenia znajdują się produkty rozkładu termicznego, będące smołami. Te smoły mają bardzo złożoną budowę związków aromatycznych, które zawieszone w powietrzu w postaci aerozoli tworzą mieszaninę często wybuchającą w warunkach poż. w chwili zassania z zewnątrz powietrza do środowiska poż.

Ilościowy model tlenia Mouss'a.Model ten umożliwia obliczenie szybkości rozprzestrzeniania się tlenia w danym materiale palnym. Szybkość rozprzestrzeniania się warstwy tlącej v można opisać następującym wzorem:1)v=q/ρh ,gdzie:q-str.ciepła przesuwający się w kier.rozprz.się fali tlącej [W/m²],ρ-gęstość materiału [kg/m³],h-entalpia (zawartość ciepła w materiale) wymagana do tego, aby nastąpił wzrost od T_o doT tlenia T_SM [J/kg]wtedy:2)h=c_P(T_SM-T₀),gdzie:c_P-ciepło właściwe materiału palnego przy stałym ciśn..Jeśli założyć, że ciepło przenoszone jest na drodze przewod.wtedy przewodzony str. ciepła określić można z uproszczonej postaci równ. Fouriera:3)q=λ(T_SM-T₀)x,gdzie:λ-wsp.przewod. cieplnego;x-odcinek dł. rozprz. się fali czyli strefy tlącej się.Po podstawieniu 1) i 2) do 3) otrzym:4)v=λ / ρc_Px = α/x;gdzie:α-dyfuzyjność cieplna [m²/s].Z równ. 4) wynika, że szybk.rozprz. się tlenia jest wprost prop. do dyfuzyjności cieplnej. Szybk.rozprz.się tlenia zależy od:grubości materiału:v =g²;temp.którą ma strefa tląca;kierunku tlenia. Inicjacja spalania bezpłomieniowego;powstaje jako:wynik spalania płom;oddziaływanie żaru (świecącej, ogrzanej, nierozłożonej powierzchni);„pilot flame” (małe płomyki).Tlenie powstaje tylko wtedy, kiedy na materiał palny nie oddziałuje zbyt silne źródło ciepła, ponieważ w wysokich temp.dużo węgla spala się do CO₂. O tym, jak zachowuje się materiał w wys.temp,decyduje struktura molekularna danego materiału. Natomiast zupełnie nie wpływa na tlenie początkowa postać wyrobu, np.: pianka poliuretanowa w wyniku ogrzewania, daje dużą ilość tzw. sztywnego węgla, który ma wielką zdolność do spalania bezpłomieniowego. Natomiast celuloza ma niewielką podatność do tlenia, gdyż powstały węgiel ma za dużą strukturę do zaistnienia tlenia.Na to, czy powstaje węgiel miękki, czy sztywny wpływają różne zanieczyszczenia katalityczne, czyli tzw. promotory i inhibitory spalania bezpłomieniowego. Promotory tlenia-związki chemiczne, które przyspieszają proces tlenia, tworzenie się sztywnego węgla oraz wydzielanie aktywnych, zdolnych do utleniania ośrodków:LiCl, RbCl, LiOH, CsCl, NaCl, NaBr, NaI, NaOH, NaNO₃, Na₂CO₃, NaSO₄, AgNO₃, FeCl₃. Inhibitory tlenia-związki chemiczne, które opóźniają proces tlenia, działanie polega na blokowaniu tzn. nie dopuszczanie do tworzenia się aktywnych ośrodków, silnie utleniających się:S, AlCl₃, SbCl₃, CaCl₃, CrCl₃, CuCl, HgCl₂*6H₂O, NiCl₃.

Samozapalenie-proces samorzutnego nagrzewania się materiałów palnych, zachodzący w wyniku egzotermicznej reakcji pomiędzy materiałem palnym i utleniaczem. Ciepło powstałe w wyniku samonagrzewania materiału jest wytwarzane w wyniku zmian zachodzących pod wpływem utleniacza. Zmiany te mogą powstać jako wynik przebiegających w materiale egzotermicznych proc. biolog, zj. fiz. lub r.chem.Aby materiał samozapalający uległ samozapaleniu musi się sam nagrzać do Tsamozapłonu. Warunkiem zaliczenia danego materiału do związków samozapalających się jest to, aby ich Tsamozapłonu była niższa niż 100⁰C.Okres indukcji-czas od chwili, kiedy materiał zaczyna się samonagrzewać do chwili pojawienia się płomienia lub oznak spalania bezpłomieniowego.Czynniki wpływające na proces samonagrzewania: podstawowe własności fizykochemiczne, jak: przewodnictwo cieplne, ciepło molowe, energia aktywacji reakcji chem.; własności fizyczne materiału palnego: gęstość, pow.właściwa oraz jego porowatość; masa materiału palnego; bud.chem. substancji, jej skład, obecność katalizatorów, inhibitorów; stężenie tlenu w otoczeniu; czas trwania sorpcji tlenu na materiale palnym;ciśn, wsp.dyfuzji, temp. Samonagrzewanie pod wpływem procesów biologicznych.Procesy biolog. dotyczą produktów roślinnych, np.: siana, koniczyny. Rośliny mogą ulec samonagrzewaniu w określonych warunkach: gdy zostaną nagromadzone większe ilości materiału, np.: stóg-bardzo mała powierzchnia strat ciepła w stosunku do powierzchni właściwej utleniania;gdy wegetacja komórek jeszcze się nie zakończyła i pod wpływem bakterii zaczynają się procesy fermentacyjne i gnilne, dając początek miejscowemu samonagrzewaniu.Proces samonagrzewania produktów roślinnych można podzielić na 4 etapy:1)Pod wpływem wilgoci zaczynają się procesy wegetacyjne (oddychanie i rozmnażanie), w związku z tym wydziela się ciepło, gdyż procesy wegetacyjne są procesami egzotermicznymi. T produktu podnosi się do 70⁰C.2)Pod wpływem T(70⁰C) giną mikroorganizmy, nie są więc dalej źródłem ciepła, w wyniku którego może nastąpić samonagrzewanie, jednakże niektóre substancje roślinne (białkowe pektyny) rozpadają się w 70⁰C, tworząc tzw. żółty węgiel porowaty, charakteryzujący się silnymi własnościami adsorpcyjnymi.3)W wyniku adsorpcji utleniacza przez węgiel temp. wzrasta do ok. 130⁰C. Zaczynają się rozkładać różne elementy roślin, a w temp.200⁰C rozkładają się wszystkie komórki roślinne. Tworzący się węgiel w wyniku rozpadu komórek roślinnych ze względu na duże „rozwinięcie” powierzchni ulega intensywnemu utlenianiu co powoduje wzrosty T do 280 - 300⁰C.4)Roślina ulega samozapaleniu.

Samonagrzewanie pod wpływem zjawisk fizycznych- następuje przede wszystkim w wyniku adsorpcji gazów przez materiał palny, a następnie reakcji chem.(utleniania). Adsorpcja gazów daje efekty cieplne tylko wtedy, gdy materiałem palnym są zwykle węgle kamienne, tzn. takie, które mają w swym składzie ok. 60% węgla pierwiastkowego, a resztę stanowią domieszki typu rudy żelaza (nie utleniające się w normalnych warunkach), siarczki żelaza, siarczany żelazowe. Najbardziej podatnym składnikiem węgla na adsorpcję i utlenianie jest piryt FeS₂ (FeS•S), który ma wyjątkową zdolność do utleniania i samonagrzewania w niskich temperaturach. Siarka występująca w pirycie jest tzw. siarką koloidalną tzn. siarką o dużej powierzchni właściwej i w konsekwencji dużej zdolności adsorpcyjnej. Siarka ta jak gdyby „oblepia” FeS i na skutek ciepła adsorpcji i ciepła utleniania może się samonagrzewać, aż do wystąpienia żarzenia tzn. tworzy się T ok. 600 - 800⁰C. Szybkość utleniania węgla, a następnie szybkość samozapalenia, zależy m.in. od: T pocz.;stężenia tlenu w otoczeniu;stopnia rozdrobnienia węgla Samonagrzewanie pod wpływem reakcji chemicznych.Wszystkie materiały, które ulegają samonagrzewaniu pod wpływem reakcji chemicznych można podzielić na:1)materiały, które ulegają samonagrzewaniu pod wpływem powietrza. Te związki mają Tsamozapłonu poniżej 100⁰C, oznacza to, że zapalają się na ogół w T 40, 80⁰C. Do tej grupy należą: fosfor biały (żółty), PH₃­, P₂H₄, pyły Zn, Al., Mg, CaC₂, Rb, Cs. Wszystkie one pod wpływem O₂ natychmiast zapalają się.np.:4P+5O₂→2P₂O₅+N₂; 2Al+3/2O₂→Al₂O₃+N₂; CaC₂ +H₂O→ Ca(OH)₂+ C₂H₂+N₂ ;2) materiały, które ulegają samonagrzewaniu pod wpływem wody. Są to: Na, K, Rb, Cs, CaC₂, NaC₂, Na₂O, K₂O, NaHS, Ca₃P₂. Np.: Na+2H₂O→2NaOH+H₂ ;NaHS+H₂O→NaOH+S(koloidalna);Ca₃P₂+6H₂O→3Ca(OH)₂+2PH₃; 3)mieszaniny samozapalajace się, które powstają po zmieszaniu utleniacza z materiałem palnym. Np.:C₂H₄(etylen)+2Cl₂→4HCl+2C; C₃H­_­5(OH)₃ (gliceryna)+KMnO₄→MnO₂+K₂O+CO₂+H₂O ;2Sb( pył antymonu)+3Cl₂→2SbCl₃. Materiał wybuchowy-związek lub mieszanina różnych związków chem., która pod wpływem bodźców energet. zdolna jest do chem. reakcji wybuchowej, postępującej samorzutnie z dużą prędk. i z wydzieleniem się dużej ilości ciepła i produktów gazowych. Samorzutną reakcję zainicjowania wybuchu m.wyb. wywołać można następującymi bodźcami:cieplnymi (płomień, ogrzewanie);mechan. (tarcie, uderzenie);elektr. (wyładowanie elektr.);wybuchowymi (wybuch innego mat. wyb.)Wrażliwość mat. wyb.-min. ilość energii danego bodźca energet. zdolna do wywołania wybuchu mat.wyb. Ciepło spalania mat. wyb. jest niskie i wynosi kilka tysięcy kJ/kg, jest kilkakrotnie niższe od ciepła spalania paliw. Jednak mat.wyb. nie wymaga do samorzutnej przemiany powietrza, ponieważ wykorzystuje tlen zawarty w sobie, co powoduje że spala się kinetycznie, podczas gdy paliwa spalają się dyfuzyjnie.

Mechanizm wybuchu mat.wyb. może mieć postać detonacji, deflagracji lub eksplozji (wybuch rozprzestrzenia się z nie ustaloną prędkością). Po zainicjowaniu wybuchu następuje błyskawiczny rozkład materiału, tworzy się bardzo duża objętość produktów lotnych ogrzanych do temp.kilku tysięcy stopni ⁰C, które posiadają bardzo małą gęstość i skupione w bardzo małej objętości ulegają natychmiastowemu rozprężeniu w atmosferę, wywierając parcie na otaczające materiał wybuchowy powietrze. W wyniku takich przemian tworzy się fala uderzeniowa, a następnie fala detonacyjna, która w pewnej odległości, w wyniku utraty części energii, przechodzi w falę akustyczną.Klasyfikacja mat.wyb:kruszące-duża szybkość detonacji (8-9 km/s), kruszą otoczenie, najczęściej stosowane: TATB (trójaminotrójnitrobenzen)-duża gęstość, a więc duża energia przypadająca na jednostkę objętości; HEKSOGEN (trimetylenotrinitroamina)-zakres stosowania od -50 ÷ 50⁰C; OKTOGEN (cyklotetrametylenotetranitroamina); PLASTYK (80% heksogenu, flegmatyzator)-nie twardnieje w -50⁰C. Działają w bezpośrednim styku z obiektem, wobec tego w momencie inicjacji natychmiast tworzy się fala detonacyjna, która niszczy bezpośrednie otoczenie. Ze względu na dużą wrażliwość dodaje się do nich związków, które stabilizują rozkład. Są nimi najczęściej materiały stałe (mączka drzewna, torf) lub stosuje się flegmatyzatory (np.: MgCO₃), które opóźniają rozkład i zmniejszają jego wrażliwość na uderzenia. Im większa gęstość, tym skutki detonacji większe.;burzące-duża energia podczas rozkładu oraz duża objętość tworzących się produktów lotnych. Działają w dalszych odległ.w stosunku do miejsca, gdzie został podłożony. Moc zależy od skoku ciśn. na czole fali uderzeniowej oraz czasu trwania fazy nadciśnienia; aby zwiększyć działanie burzące materiału, należy przedłużyć czas trwania fazy nadciśnienia dodając różne pyły metaliczne (najczęściej pył aluminiowy), które spalają się dając dużo ciepła.;miotające-wszystkie typy prochów, są to mat. wyb., które podczas rozkładu ulegają bardzo szybkiemu spalaniu kinetycznemu. Są to najczęściej mieszaniny zw.chem. zmieszane w sposób mechaniczny, przy czym ok. 50% składu prochów stanowią utleniacze (NH₄NO₃, KClO₃). Powodują one, że przy jakimkolwiek inicjatorze ulegają natychmiast spalaniu kinet. .;inicjujące-detonatory, spłonki; związki lub mieszaniny, które są zdolne do wybuchu pod wpływem b. słabych bodźców energet., np.: płomień zapałki, uderzenie, tarcie. Zaczynają się bardzo szybko spalać i natychmiast przechodzą do detonacji. (piorunian rtęci Hg(NOC)₂; azydek ołowiu Pb(N₃)₂; masy pirotechniczne-pikrynian ołowiu).Bilans tlenowy-analityczna forma, która pokazuje, czy dana substancja wybuchowa ma za mało, czy za dużo tlenu w stosunku do reakcji jej całkowitego spalania.:C_xH_yO_zN_n → xCO₂ + y/z H₂O + n/z N₂; BO= {1600 [z-2x - (y/z)]}/masa cząsteczkowa substancji wybuchowej Nitrogliceryna ma najniższy bilans tlenowy +3,5 (największe prawdo podobieństwo wybuchu).

Fazy spalania drewna.1)do T=180⁰C wydziela się para wodna, nie ma spalania, proces endotermiczny wysychania drewna.;od 200-330⁰C drewno zaczyna się intensywnie rozkładać (ulega pirolizie) co powoduje, że w fazie gazowej tworzy się mieszanina gazowych produktów palnych, w których stężenia są wyższe niż ich DGW.;w T=400⁰C kończy się pierwsza faza dyfuzyjnego spalania drewna.Z chwilą rozpoczęcia się 1 fazy spalania drewna, szybk. tworzenia się gazowych produktów palnych jest równa szybk.dyfuzyjnego spalania drewna.2)Polega na współistnieniu spalania płom.i tlącego się węgla pirolitycznego. Ponieważ węgiel pirolityczny, powstały z rozkładu drewna, jest trudno zapalny (nie ma zdolności do utleniania), efekt cieplny drugiej fazy spalania drewna jest niewielki i wynosi ok. 20% całk. spalania;3)Faza bezpłomieniowego spalania drewna, czyli tlenie, w której wydziela się ok. 20% ciepła spalania.Spalanie kinet.drewna litego:Jeśli w czasie pożaru na powierzchni drewna wytworzy się gruba warstwa węgla pirolitycznego, a pod nią znajduje się drewno nie rozłożone term., wtedy po kilkunastu godz. dyfuzyjne spalanie drewna, zależne od dyfuzji powietrza do jego pow., zmienia się w s.kinetyczne, zależne od szybk.spalania powstałej mieszaniny produktów palnych i tlenu z drewna pod warstwą węgla pirolitycznego. Inicjacja reakcji spalania drewna:Zapłon drewna zachodzi, kiedy pow. drewna ogrzewa się punkt.bodźcem energet. W takich warunkach ogrzewa się tylko pow.drewna i ona ulega zwęgleniu.Rozkład term.drewna nie jest procesem odwracalnym, jak w przypadku parowania cieczy, stąd też zapł. drewna nie dotyczy całej masy drewna, ale jedynie tylko tej powierzchni ,na którą działa punkt. bodziec energet. Dlatego też, w przypadku materiałów palnych, które w czasie spalania ulegają zwęglaniu, przez Tzapłonu rozumie się temp.powierzchni materiału, przy której powstałe produkty lotne zapalą się od płomienia (punkt. bodźca energet).T zapłonu nie jest wielkością stałą i zależy przede wszystkim od gęstości drewna, która wpływa zasadniczo na tzw. pojemność cieplną drewna tzn. iloczyn gęstości , ciepła właśc. i wsp. przewod. cieplnego. Palność mat.celulozo pochodnych. Płyty pilśniowe pod względem gęstości dzielimy na:płyty miękkie (porowate)-najbardziej niebezp.materiał celulozo pochodny ;płyty twarde (gładkie lub półporowate). Spilśnienie-polega na wzajemnym przesuwaniu w kier. poprzecznym, jak i podłużnym, poszczególnych włókien wątku i osnowy, aby je szczepić i splątać w celu zwiększenia ich wytrzym. mechanicznej, ciepłochłonności i gęstości. Taka płyta spilśniona nie ma odpowiedniej wytrzym, żeby ją zastosować jako element budowlany, dlatego poddaje się ją dalszej obróbce technolog. tzn. dodaje się subst.klejących np.: palną żywicę fenolowoformalinową, śr.impregnujące (kalafonia) oraz śr. odwadniający w postaci kwasu siarkowego. Tą całą masę wiórów, zrzynek drewnianych odwadnia się, a następnie pod ciśnieniem formuje się tzw. wstęgę, z której otrzymuje się po podcięciu płytę.

Mechanizmy rozprzestrz.się płomienia:cieplny-polega na przekazywaniu ciepła z frontu płom.,do świeżej, nie spalonej mieszanki na drodze promieniowania i od ścianek rury na drodze przewod.ciepła. Warunk.rozprzestrzeniania się płom. jest dostarczenie takiej ilości ciepła, aby świeża mieszanka nagrzała się do jej Tsamozapł.. Proces ten nie jest szybki, ponieważ dużo ciepła idzie na rozkład term.substancji, jej utlenianie itd. Prędkości rozprz. się płom. w takich warunkach nie przekraczają 30m/s. Taki typ nazywa się deflagracją; przejściowy-w przypadku długiej rury, w momencie zapłonu od otwartego końca rury, tworzy się płom.dyfuzyjny. Przy laminarnym przepływie fazy lotnej w tych warunkach prędk. rozprz. się płom. zależy od zjawisk cieplnych.W miarę, kiedy płom. przesuwa się na dalsze odległości, przepływ laminarny ulega zakłóceniu i zaczynają się pierwsze zawirowania. Powoduje to wciąganie coraz większych objętości powietrza do płom, wzrost szybk. spalania i przejście przepływu z laminarnego w turbulentny nie obejmujący jeszcze całego przekroju rury. Powstanie fali wybuchowej. Ma miejsce, kiedy mieszanina znajdująca się w długiej rurze, od samego początku spala się przy przepł. turbulentnym. Powoduje to, że szybk. spalania jest ogromna i w konsekwencji na dłuższej odległości następuje takie przyspieszenie płom., że zaczyna rozprzestrzeniać się bez udziału wymiany ciepła, a jedynie w wyniku zachodzących zjawisk hydrodynamicznych. Taki typ nazywa się detonacją. Własność palna-jest to taka własność materiału, która wyznaczana jest w warunkach laboratoryjnych, warunkach niskoenergetycznych. Zalicza się tutaj Tzapłonu, samozapłonu.Cecha pożarowa-jest to własność układu, w którym dany materiał się znajduje, przy czym warunki cieplne odpowiadają bądź pierwszej fazie pożaru, bądź też strumieniowi ciepła, który tworzy się przy przejściu I fazy w II, a więc wynosi ok. 100 kW/m² materiału.Zasadnicza różnica pomiędzy własnością palną, a cechą pożarową polega na tym, że cechę pożarową wyznacza się:w dużej skali;w warunkach wysoko energetycznych;w warunkach dynamicznych, które odtwarzają przepływ powietrza w środowisku pożarowym.Aktualnie do cech pożarowych poza kinetyką generacji ciepła, toksycznością i dymotwórczością produktów rozkładu termicznego i spalania, szybkością rozprzestrzeniania się płomienia, zapalnością zalicza się także korozyjność produktów rozkładu termicznego.

Iskra elektr.-zjonizowany gaz, ogrzany do temperatury 6000-20000K. Promień mieszaniny decyduje o transmisji ciepła z iskry do mieszaniny i o jego rozprzestrzenianiu się. Im jest mniejszy, tym szybciej się ona ogrzewa, gdyż czas trwania wyładowania iskrowego jest bardzo krótki. Mechanizm zapł. od iskry elektr.-polega na wytworzeniu się w mieszaninie odpowiedniego bilansu cieplnego. Po stronie dochodów ciepła jest ciepło, które dostarcza iskra oraz ciepło utleniania się tej mieszaniny, zwane ciepłem reakcji. Po stronie strat jest ciepło wypromieniowywane z mieszaniny do otoczenia. Jeśli straty ciepła przewyższą akumulację ciepła, wtedy iskra nie ma wystarczającej zdolności zapłonowej aby zapalić mieszaninę.W chwili kiedy mieszanina palna osiągnie Tsamozapł., wtedy straty ciepła są równoważone ciepłem reakcji, taka temp. odpowiada krytycznej wartości promienia mieszaniny palnej zapalonej przez iskrę. Jeżeli R _kr ≥ 2 2f to cala mieszanina ulega samozapłonowi od iskry elektrycznej.Jeżeli R _kr ≥ 10f to płomień rozprzestrzeni się na całą objętość palną.W T₁ mieszaniny promień kryt. R _kr jest mały, ale temp. wysoka, oznacza to, że bilans cieplny przesunięty jest w kierunku akumulacji ciepła i mieszanina ulega zapłonowi. W kolejnych temp., coraz wyższych, zakłada się, że bilans cieplny zaczyna być przesuwany w kierunku strat ciepła, co oznacza, że przy pewnej temp. tej mieszaniny zapłon nie nastąpi tzn. warunkiem zapłonu mieszaniny od iskry elektr.jest, aby mieszanina ta, podczas wyładowania iskrowego otrzymała taką ilość ciepła, która ogrzewa ją do temperatury samozapłonu! Iskra mechaniczna-rozżarzona cząstka, oderwana od podłoża, ogrzana do takiej temp., w której zachodzą zjawiska świetlne, przemieszczająca się w środowisku z określoną prędkością.Iskrzenie-występowanie krótkotrwałych zjawisk świetlnych i cieplnych, zachodzących w środowisku cząstek oderwanych od podłoża, na skutek oddziaływania mechanicznego (tarcia lub uderzenia), ogrzanych do wysokiej temperatury. Iskrowność-zdolność materiału do wytwarzania iskier mech., zdolnych do inicjacji zapłonu mieszaniny palnej.Podział iskier mechanicznych ze względu na sposób wytwarzania: tarciowe-powstają przy tarciu dwóch powierzchni metalicznych;udarowe-powstają podczas zderzania dwóch ciał metalicznych lub powierzchni metalu z niemetalem. Powstają najczęściej w układach dynamicznych tzn. obie powierzchnie są w ruchu. Mechanizm zapł.od iskry mechanicznej.W trakcie uderzania powstała energia kinet.zostaje zmieniona na energię odkształcenia sprężystego, plastycznego i ciepła. W miejscu uderzenia w warstwie powierzchniowej w czasie 0,001s powstaje wys.temp.rzędu 1000^oC.

Podział iskier ze względu na właściwości chem.:aktywne-reagują z otoczeniem. Mechanizm zapł.od odprysku spawalniczego;bierne- nie reagują z otoczeniem. Powstaje w wyniku tarcia lub uderzania metali, które mają małą zdolność do utleniania w warunkach normalnych. Nie mają zdolności do zapł.w wyniku pasywności, która polega na tym, że na powierzchni metalu tworzy się tlenek tego metalu, który nie ma zdolności do iskrzenia. Odprysk spawalniczy jest to kawałek elektrody ogrzanej do odpowiedniej temp., który w czasie lotu ogrzewa się, w wyniku łączenia się materiału elektrody z tlenem z powietrza, co powoduje powstanie tlenku żelazowego Fe₂O₃. W wyniku utleniania powstaje ciepło reakcji, co powoduje wzrost temp.odprysku w miarę oddalania się od stanowiska spawania. Proces trwa do wyczerpania się materiału odprysku. Mechanizm zapł.od iskry spawalniczej polega na tym, że w ogrzaniu cząstki odprysku spawalniczego bierze udział żelazo ze stali i węgiel zawarty w stali węglowej. W chwili oderwania się kawałka elektrody zaczyna ona, na skutek sił grawitacyjnych, opadać w dół i utleniać się (wydziela się ciepło i podnosi się temperatura metalu). Na skutek wzrostu temp. zaczyna zmieniać się przepływ z laminarnego na turbulentny, co zwiększa intensyfikację utleniania. W wyniku utleniania powstaje otoczka złożona z Fe₂O₃, która w wyniku prężności CO pęka, powodując powstanie rozprysków Fe₂O₃. Te rozpryski powodują, że materiał elektrody utlenia się, aż do całkowitego zużycia materiału elektrody, powodując dalszy wzrost temp. i rozpryskiwanie się cząstek na różne odległości.Spalanie materiałów stałych. Drewno i materiały drewnopochodne.Drewno-jest węglowodanem, polikondensat. Materiał niehomogeniczny, nieizotropowy tzn., że właściwości drewna, w tym wszystkie cechy palności zmieniają się w zależności od kierunku ułożenia włókien, w których pomiar był wykonywany. Składa się z: celulozy;ligniny;hemicelulozy. Każdy składnik podczas spalania zachowuje się indywidualnie. Te gatunki, które mają dużą zawartość ligniny, spalają się trudniej. Średnia zawartość ligniny: 26-32%-gatunki miękkie, 20-28%-gatunki twarde.Pomimo, że w gat. miękkich jest więcej ligniny niż w gat.twardych, hemiceluloza rozkłada się szybciej w miękkich, ponieważ ok. 20% hemicelulozy to cukier mannam, który rozkłada się bardzo szybko, dając palne produkty lotne. Podczas, gdy gat. twarde zawierają w sobie około 25-30% cukru zwanego ksylanem, który rozkłada się bardzo trudno.Reakcja spalania drewna zachodzi w układzie heterogenicznym tzn., że obok spalania gazowych produktów rozkładu równolegle przebiega spalanie węgla.

Mech.spalania pyłów nieorg. Nie polega na ich rozkładzie term., ponieważ jako pierwiastki nie ulegają rozkładowi w czasie spalania.Zależy od:wys.c.spalania tych pyłów; zawartości domieszek palnych w danym pyle, która decyd . o podatności do zainicj.r.spalania (dot.pyłów nieorg. niemetali np.: pył siarki, pył w.kamiennego, te pyły mają Tzapłonu, samozapłonu i tlenia).Pyły nieorg. metali mają tylko Tsamozapłonu, ponieważ topią się. Mech.spalania pyłów org. Pyły org.rozkładają się podczas ogrzewania. Mają mały wsp. przewod.cieplnego λ tzn. dużą akumulację ciepła, małe Tsamozapłonu. Wielkość Tzapłonu zależy od struktury cząsteczki. Im więcej tlenu w budowie cząsteczkowej, tym T jest niższa, zależy ona także od dodatku innych pierwiastków (Cl, F). W ocenie zagrożenia pożarowego warstw pyłu najistotniejsza jest grubość warstwy pyłu osadzona na pow., która decyduje o szybk. gazyfikacji pyłu tzn. o szybk. powstania palnej fazy gazowej. Szybk. gazyfikacji wpływa na wielkość T tlenia i samozapłonu warstwy pyłu o tej samej grubości. Szybk. gazyfikacji jest funkcją masy pyłu (im masa jest większa na niewielkiej dł., tym szybk.gazyfikacji jest większa, ponieważ lepsza jest akumulacja ciepła w warstwie pyłu). Większość T tlenia i samozapłonu mieści się w granicach 200-300⁰C. W warstwie pyłu, która leży przez dłuższy okres czasu, początkowo pojawiają się ogniska tlące. Powoduje to powstanie zróżnicowanych pól temp. w warstwie pyłu, tworzących prądy konwekcyjne, które unoszą mieszaninę wysuszonego pyłu z produktami gazyfikacji. Jeśli taka uniesiona część pyłu ulegnie spaleniu, takie zjawisko nazywamy wyfuknięciem.(jest to typ spal. kinet., powstały nad warstwą pyłu, w którym obserwuje się prędk.rozprz. się płom. równą kilka m/s, natomiast nie obserwuje się wzrostu ciśn. Jest to typ przejściowy między s.dyf., a kinet., tylko że ma charakter lokalny. Największą podatność do wyfuknięcia mają warstwy pyłu wymagające niewielkiej prędk. przepływu powietrza nad warstwą pyłu. Wybuchowość pyłów zależy od: st.dyspersji; st. reaktywności (wpływa na siłę wybuchu); st.utleniania pow.(w wyniku utleniania zmniejsza się reaktywność); obecności palnych par lub gazów w powietrzu; ilości tworzących się prod.lotnych (im większy %, tym większa wybuchowość); obecności palnych substancji w samym pyle; wilgotności i T powietrza (im większa wilgotność i niższa T, tym większy % zaadsorbowanej wody na powierzchni ziaren pyłu); zawartości stałych materiałów obojętnych w pyle.Mech. wybuchów pyłów.Warstwa pyłu może przejść w chmurę w wyniku zmiany sposobu przepł. pow. w pomieszczeniu, w którym pył się znajduje, tzn. z konwekcji swobodnej w konwekcje wymuszoną.

Przejście ze stanu stat. w dyn. i zapłon chmury pyłu jest najczęstszą przyczyną wybuchów. Aby chmura pyłu była zdolna do wybuchu musi być zawieszona trwale w powietrzu, ze względu na naturalną tendencję do opadania ziaren pyłu na skutek sił grawitacji. Im większe ziarno pyłu, tym większa szybkość opadania. Stabilność obłoku zależy od sedymentacji, zdolności pyłu do elektryzacji i aglomeracji. Sedymentacja-naturalne osiadanie ziaren pyłu, w wyniku czego następuje zmiana rozkładu masy pyłu w danej objętości oraz zmiana prędk.opadania ziaren pyłu, co prowadzi do zmniej.stabilności ukł. Ziarno przepływa w ukł. turbulentnego powietrza , co powoduje występowanie sedymentacji skrępowanej (ziarna pyłu oddziaływają na siebie elektrostatycznie). Ozn.to, że ziarna mogą być naładowane różnoimiennie (ziarno, które ma większą stałą dielektryczną ładuje się dodatnio). Sedym. skrępowana i aglomeracja (sklejanie ziaren pyłu) znacznie przyspieszają przejście stabilnego ukł. pyłowo-powietrznego w niestabilny.W celu określenia prędk.opadania ziaren pyłu wykorzystuje się wzór:V_S = τg; gdzie: τ - czas relaksacji (czas niezbędny do tego, aby ziarno pyłu przystosowało się do przyłożonej siły);g-siła grawitacji. Czas relaksacji jest podstawową wielkością i określa czas opadania każdego ziarna w danym ośrodku gazowym. Dla wszystkich ziaren, które stosują się do prawa Stokes'a, ten czas można wyrazić:τ = 2 d² δ / g η;gdzie: d-średnica ziarna;δ-gęstość ziarna;η-lepk. powietrza. Ze względu na bardzo małe czasy relaksacji oraz zdolność pyłu do pochłaniania wilgoci trwałe zawieszenie pyłów pochodz. celulozowego jest praktycznie mało prawdopodobne. W danym ułamku sekundy mieszanina pyłowo-powietrzna może powstać jedynie dla bardzo lekkich pyłów, mających własności hydrofobowe. Mech.wyb. pyłów org: R.spalania pyłu dekstryny: C₁₂H₂₂O₁₁+12O₂+45N₂→ 12CO₂+11H₂O+45N₂. Pomijając obj.c.stałego, która jest bardzo mała w stos. do obj. gazów można zauważyć, że podczas takiej przemiany obj.produktów jest o 10 obj. większa w stosunku do obj. substratów tzn. wsp. zmiany obj.substratów jest tak duży i ]reakcja jest tak egzotermiczna, że następuje wzrost ciśn. Mech.wyb.pyłów nieorg:Pyły węglowe, które dają 15% obj. fazy lotnej w stosunku do masy są najbardziej niebezp.(max. wartości przy 25% fazy lotnej). Węgle wysokokaloryczne (90% węgla pierwiastkowego np.: antracyt, grafit) podczas ogrzewania nie rozkładają się lub dają bardzo małą fazę lotną, która nie wybucha. Siarka wybucha tylko w postaci dużego rozdrobnienia, wybuchowość wynika z dużej powierzchni właściwej, chłonie tlen, nagrzewa się i wybucha. Pyły metali lekkich, zdolnych do wybuchu, mają wys.c.spalania i dlatego są najbardziej niebezp. wybuchami przemysłowymi. Sód, potas i rtęć nie wybuchają jako pyły (trudno otrzymać z nich pył).

Tzapłonu;T.samozapłonu: Aceton:-19;540 ,Acetylen: -,305,(zanieczyszczony:140), Alk.etylowy:11-13;460 ,Alk.metylowy 11;470 ,Amoniak: -;630 ,Benzyna zwykła: -45;300 ,Benzyna ekstr: -6;480 ,Benzen: -11;540 ,Butan: -;430 ,Chlorek etyl:13,450, Chlorek winyl: -43;550 ,Cyjanowodór: -;540 ,Dwusiarczek węgla: -30;112 ,Ester etylowy: -30÷-40;140, Etylen: -;455 ,Fosfowodór: -;100 ,Gaz miejski: -;560 ,Gliceryna: 160;390 ,Glikol etylowy:40;240 ,Metan: -;700 ,Olej napędowy: >37;- ,Olej opałowy: >38;250 ,Siarkowodór: -;240 ,Styren: 31;490 ,Toluen: 4;570 Wodór: -;620 Akacja 300;480 ,Balsa 110;120 ,Brzoza 260;380 ,Buk 250;450 ,Dąb 290;450 ,Grab 280;470 ,Grusza 260;440 ,Jesion 260;450 ,Lipa 240;360 Mahoń 270;430 ,Modrzew 240;440 ,Olcha 245;360 ,Sosna 260;360 ,Świerk 255;360 ,Topola 210;350 ,Wiąz 230;455 ,Prędkości det. Azotan amonu 1100- 2700,Heksogen7150,Kw.pikrynowy7350, Nitroceluloza 6300,Nitrogliceryna 8200,Petryt 8400,Trotyl 6850,PorunianHg 5400;Plastyk 8100; Oktogen 9000,Trójaminotrójnitrobenzen>9000,Sorgyl 9250.PE 340,350,PP 330,350,sztywny PCW 530,580,PA 420,450,Teflon 440,480,PW 520,-,PS 410,490,PMMA ?,430, Piana PU ?,415 Termostabilność PE 405,PS 365,PMMA 280,Teflon 500,PP 385.PCW wyst. w 2 odmianach:elastycznej (winiplast);sztywnej (winidur).Aby poprawić cechy pożarowe PCW dodaje się różnego typu związków, które modyfikują własności palne PCW, są to:plastyfikatory-opóźniają r.spalania, są pochodnymi kw. talowych; trudno zapalne;supresanty-subst.chem. powodujące zmniej. się szybk.wydzielania dymu oraz jego ilości. Do każdego tworzywa dobiera się odp.supresant,np.: Al₂O₃, Mg₂O₃, ZnO, Sb₂O₃; modyfikatory r.spalania-powodują zmniej.kinetyki generacji ciepła,np.:MoO₃ oraz Fe₂O₃.PCW szybko się rozkłada, już w T180⁰C z 1 kg winiplastu otrzymuje się 220 l HCl, który w wilgotnej atmosferze daje żrący kwas solny. Natomiast obecność HCl w fazie gazowej, w tak dużych ilościach, powoduje, że środ.poż., w którym spala się PCW jest b.niebezp. toksycznie i korozyjnie, ponieważ zawartość chloru w PCW wynosi średnio 56%. Jeszcze bardziej niebezp.środ. tworzy się, kiedy zawartość chloru przekracza 70%, otrzymuje się wtedy tworzywa winilidenu. Proces zwęglania PCW-W wyniku ogrzewania chlorku winylu tworzy się struktura C=C-H, dalsze ogrzewanie powoduje dehydrytację, w wyniku której następuje tzw. cyklizacja, czyli przemiana węglowodoru alifatycznego łańcuchowego w aromatyczny o wzorze C₆H₅, taki rodnik fenolowy jest nietrwały, w wyniku czego natychmiast się rozkłada i powstaje węgiel.

T płomienia funkcją c.spal.(decyd. o własnościach środ.poż.)od:c.spalania,wsp.nadmiaru pow. α,wys.płom,charakt. spektralnej,wsp.emisji ciepła prom. z płom. do otoczenia,miejsca występ. spalania,krytyczny str. Obj. prod.spal. od: budowy chem. paliwa,wsp.nadmiaru pow. α,szybk.rozkładu term.,występowania w produktach spal. c.stałych,temp spalania, ciśn.,stężenia tlenu w atmosferze,ilości materiału i jego podatności do przechodzenia w stan lotny(c. gazyfikacji).Szybk. sp gazu: wprost proporcjonalna do przewodnictwa cieplnego mieszaniny;tym większa, im większa jest różnica pomiędzy temp płomienia, a temp samozapłonu;tym większa, im większa jest różnica pomiędzy t. samozapłonu, a t.otoczenia;tym większa, im mniejsze jest c.właściwe i strefa reakcji;zależna od stęż. mieszaniny. Samozapłonu w wybuch od:ilości energii cieplnej wydzielonej w czasie przebiegu reakcji chem, szybkości wydzielania się tej energii;czynników, które wpływają na szybkość transportu masy, energii i momentu;Siła wybuchu od: składu mieszaniny; c.spalania; wsp.zmiany obj.; zawartości części niepalnych(obniżenie szybk.wybuchu);typu otoczenia (zamknięty, otwarty) Granice wyb: od:ciepła tworzenia substancji;zawartości grup reaktywnych; ciepła gazyfikacji T zapłonu od:struktury cieczy (prężności par cieczy w danej temp);sposobu inicjowania zapłonu;szybk. grzania cieczy w danej metodzie badania;metody badania temp zapłonu (tygiel o lub z); lepkości; ciężaru cząsteczk; budowy łańcuchowej T zapłonu mieszanin od:własności fizykochem. składników; rozpuszczalnika Szybk.spalania cieczy od:ilości ciepła, które dochodzi do powierzchni cieczy;t i obciążenia cieplnego;c. parowania cieczy i jej entalpii;składu cieczy;średnicy zbiornika;ilości cieczy w zbiorniku;szybkości reakcji Szybk.sp w dużych zbiornikach decyduje: struktura chem;wielkość c. spalania;zawartości tlenu Szybkość sp materiałów celulozopochodnych od: budowy anatomicznej drewna,powierzch właściwej;gęstości drewna;szybk. zwęglania;sposobu grzania drewna Szybk. sp tworzywa od:typu płomienia;energii zwróconej;odwrotnie prop. od c.gazyfikacji L_V Termostabilność polimerów:brak rozgałęzienia łańc. powoduje zmniej. i szybszy rozkład;podwójne wiązanie w łańcuchu głównym osłabia; pierścień aromatyczny wzmacnia;wysoki ciężar cząsteczkowy wzmacnia;sieciowanie wzmacnia;obecność tlenu w cząsteczce obniża;obecność zanieczyszczeń obniża. Szybk.rozprz. się tlenia od:grubości mat. : v = g²;temp, którą ma strefa tląca; kierunku tlenia. Czynniki wpływ. na proces samonagrzewania: podst. własn. fizykochem., jak: przewodn. cieplne, c.molowe, energia aktywacji reakcji chem;własności fiz.materiału palnego: gęstość, pow. właściwa oraz jego porowatość; masa materiału palnego;budowa chem.subst., jej skład, obecność katalizatorów, inhibitorów;stężenie tlenu w otoczeniu;czas trwania sorpcji tlenu na materiale palnym;ciśnienie, wsp. dyfuzji, temp T samozapłonu pyłu od: wilgotności;stopnia dyspersji;typu pyłu (orga lub nieorg)

Mech. samozapł.cieczy wg Siemienowa. HRR- szybkość wydzielania ciepłaHRL- szybkość strat ciepła. Wykres przedst. tą samą ciecz w różnych warunkach grzania. W niskich temp. T₁, mimo zrównania ilości ciepła wydzielonego i traconego, samozapł. nie ma miejsca tzn. ciecz pozostaje w stanie równowagi. Załóżmy, że podgrzewamy ciecz do T₂, w tych warunkach straty ciepła są znacznie większe od szybk.wydzielania ciepła, co ozn., że subst.palna nie ulega samozapł.. W temp.wys. T₃, w chwili zrównoważenia obu strumieni ciepła Q_LHRR=Q_LHRL, istnieją warunki do samonagrzewania cieczy i w konsekwencji do samozapł. Schemat samozapłonu cieczy od gorącej powierzchni. W T₀ powierzchni praktycznie nic się nie dzieje z cieczą palną, gdyż jest zbyt niska temp.do zaistnienia szybkich reakcji utleniania.W T₁ = np.40⁰C , część ciepła z gorącej pow. jest oddawana do warstwy przypowierzchniowej cieczy, w wyniku czego ta ciecz ogrzewa się wydzielając ciepło utleniania. Ciepło to jest jednak niewielkie, co powoduje, że w miarę wzrostu odległ.od gorącej pow., temp. cieczy spada do wartości T₀. W T₂ = np.80⁰C , przebieg ogrzewania cieczy jest identyczny, jak w T₁, ale ciepło utleniania jest większe, wobec tego ogrzewaniu ulega ciecz znajdująca się w nieco większej odległ. od gorącej pow. Jednak po jakimś czasie znowu następuje spadek do T₀. Załóżmy, że powierzchnia ogrzewana jest do temperatury T₃ = np.220⁰C, wtedy ciecz łatwo zapalna ma b.wys.ciepło utleniania, w związku z tym, ciecz ta grzana jest nie tylko ciepłem od gorącej pow., ale również ciepłem reakcji utleniania. W tych warunkach może zaistnieć taki przypadek, że gradient temp.w stosunku do normalnej (n) jest równy zero przy n=0, tzn. dT/dn=0 wynika stąd, że nie ma różnicy temp. cieczy w funkcji odległ. od gorącej pow. Iskra-krótkotrwałe zjaw. cieplne i świetlne, zachodzące w b. małej przestrzeni,sporadycznie z częstotliwością statystycznie nieuporządkowaną.Samozapłonem cieczy nazywamy zjawisko polegające na tym, że materiał palny zapala się płomieniem bez udziału tzw. zewnętrznych, punktowych bodźców płomieniowych.Miernikiem podatności do samozapłonu jest temperatura samozapłonu, oznacza ona najniższą temperaturę cieczy, w której ogrzewana ciecz, strumieniem ciepła, samorzutnie nagrzewa się, co prowadzi do samorzutnego pojawienia się płomienia.

---