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末から泡まで：難燃剤の多様性の背後にある驚くべき科学とは
難燃剤は、火災の広がりを遅らせたり止めたり、あるいは炎の強さを弱めるために使用される物質です。これは通常、燃料の可燃性を低下させたり、燃焼を遅らせたりする化学反応によって実現されます。難燃剤は、物理的作用や吸熱化学反応を通じて燃料を冷却することもできます。これらの製品は、水と混合する必要がある粉末の形で入手でき、消火泡や難燃性接着剤としても入手でき、コーティングやスプレーとして物体に塗布することもできます。難燃剤は、空中でも地上でも消火作業に広く使用されています。
仕組み
一般に、難燃剤は物理的に炎を遮断したり化学反応を引き起こしたりすることにより、材料の可燃性を低下させます。
物理的影響
このプロセスは、物理学の影響により、次のような燃焼プロセスを遅らせる可能性があります。
冷却: 特定の化学反応により、実際に材料が冷却されることがあります。
保護層を形成する: 下の材料が発火するのを防ぎます。
希釈: 一部の遅延剤は燃焼中に水や二酸化炭素を放出します。
一般的に使用される難燃剤には、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、およびいくつかの特定の混合物が含まれます。加熱すると、水酸化アルミニウムが脱水して酸化アルミニウムを形成し、その過程で水蒸気を放出します。この反応により多量の熱が吸収され、添加された材料の温度が低下し、酸化アルミニウムの残留物が材料の表面に保護層を形成します。
化学的影響
反応は気相と固相の両方で発生します。
気相反応: 炎中の化学反応は、難燃剤によって中断されることがあります。このタイプの遅延剤は通常、Halon や PhostrEx などの有機ハロゲン化剤です。
固相反応: 特定の遅延剤はポリマーを分解し、ポリマーを溶融させて炎から遠ざけます。これにより、特定の材料が特定の可燃性テストに合格することが可能になりますが、可燃性プラスチックの液滴の生成によって火災安全性が向上するかどうかは不明です。
炭素ベースの燃料の場合、固相難燃剤は燃料の表面に炭素質の炭層を形成します。これにより、燃焼がより困難になり、さらなる燃焼プロセスが妨げられます。さらに、膨張遅延剤が保護カーボン層の背後で膨張を引き起こし、より優れた断熱性を提供します。これらの製品は、プラスチック添加剤として、また木造または鉄骨構造物を保護するためのコーティングに使用されます。
目的
消火設備
クラス A 泡は、2.5 ガロン APW および CAFS 消火器の火災遅延剤として使用され、防火帯を形成することで初期の藪火災や草火災を制御します。他の化学難燃剤は、クラス A およびクラス B 燃料を不燃化し、クラス A、クラス B、および一部のクラス D 火災を消火します。航空機から投下される防火スラリーは、発火を防ぐために山火事の前に投下されることが多く、一方、裸火を消すために消火剤が使用されます。
表面コーティング
物体を難燃剤でコーティングすることができます。たとえば、クリスマスツリーには遅延剤が噴霧されており、木が乾燥して非常に可燃性になると火災の危険が生じます。鉄骨構造物は、火災時に構造物が脆くなるのを防ぐために、柱や縦梁の周囲に難燃性の塗料が塗布されています。米国では、寮の規定によりこれらの製品の使用が義務付けられています。多くの寮や古い校舎では、特に防火スプリンクラー システムのない歴史的建造物では発泡塗料が使用されています。
森林消火活動
初期の難燃剤は水と増粘剤の混合物でしたが、後にホウ酸塩やリン酸アンモニウムが添加されました。通常、火災遅延剤は航空機から投下されるか、地上チームによって山火事の周囲で散布され、火災の拡大を阻止し、地上チームに消火する時間を与えます。
空中消火: 空中消火は、固定翼機やヘリコプターなどの航空機を使用して山火事と戦う方法です。
スモーク ジャンパー チームやラペル チームとして知られる空中消火チームは、水、増水剤、または特別に配合された火災遅延剤などの化学薬品を使用して、さまざまな航空機からパラシュートまたは懸垂下降で出動します。
テキスト教材の適用
原野火災で使用される難燃剤は、通常、地域を湿らせ、植物への火の広がりを化学的に遅らせるように設計された水と化学物質の混合物です。このような製品は、塗布領域を上空から見やすくするために着色されていることがよくあります。米国連邦所有地の野原火災での使用を防ぐ、無毒で生分解性の難燃剤をベースにした製品は、米国森林局の適格製品リストに含める必要があります。
環境および健康リスク
使用されている森林火災遅延剤は無毒であると考えられていますが、たとえ低毒性の化合物であっても高レベルの暴露ではリスクを引き起こす可能性があります。使用されている難燃剤の多くは、燃焼するとダイオキシンやフランを放出し、これらは魚や野生動物に有毒な化学物質です。米国森林局は、米国の野生システムに対する火災遅延装置の影響を監視および研究する機関です。
これらの化学物質に長期的にさらされると、がんや皮膚疾患を引き起こす可能性があり、環境汚染の可能性も安全性の問題になります。
空中消火活動がより一般的になるにつれ、これらの有毒化学物質は土壌や水系を汚染し、人体に侵入する可能性があり、呼吸器疾患やその他の健康リスクなどの長期的な健康問題を引き起こす可能性が高まります。これらの疑問は、科学と技術の発展に伴って環境の安全と人間の健康をどのように守るかについて人々が考えるきっかけになったでしょうか。
