Feuer und Verbrennung wurden auf verschiedene Weise definiert. Die für unsere Zwecke wichtigsten Aussagen im Zusammenhang mit der Verbrennung als Phänomen lauten wie folgt:

• Die Verbrennung stellt einen sich selbst erhaltenden Reaktionsablauf dar, der aus physikalischen und chemischen Umwandlungen besteht.

• Die beteiligten Materialien reagieren mit dem Oxidationsmittel ihrer Umgebung, in den meisten Fällen mit dem Sauerstoff der Luft.

• Die Zündung erfordert günstige Startbedingungen, die im Allgemeinen eine ausreichende Erwärmung des Systems sind, die den anfänglichen Energiebedarf der Kettenreaktion der Verbrennung deckt.

• Die Folge der Reaktionen ist oft exotherm, was bedeutet, dass während des Brennens Wärme freigesetzt wird und dieses Phänomen oft von einer sichtbar beobachtbaren Flammenbildung begleitet wird.

Zündung kann als erster Schritt des selbsterhaltenden Verbrennungsprozesses angesehen werden. Es kann vorkommen, wie vorgesteuerte Zündung (oder Zwangszündung) wenn das Phänomen durch eine äußere Zündquelle verursacht wird oder als auftreten kann automatische Zündung (oder Selbstzündung), wenn das Phänomen das Ergebnis von Reaktionen ist, die im brennbaren Material selbst stattfinden und mit einer Wärmefreisetzung verbunden sind.

Die Neigung zur Zündung wird durch einen empirischen Parameter charakterisiert, den Zündungstemperatur (dh die durch Versuch zu ermittelnde niedrigste Temperatur, auf die das Material zum Entzünden erhitzt werden muss). Je nachdem, ob dieser Parameter – mit speziellen Prüfverfahren – durch den Einsatz beliebiger Zündquellen ermittelt wird oder nicht, unterscheidet man die vorgesteuerte Zündtemperatur und dem Selbstentzündungstemperatur.

Bei der Pilotzündung wird die zur Aktivierung der an der Verbrennungsreaktion beteiligten Stoffe benötigte Energie durch Zündquellen zugeführt. Es besteht jedoch kein direkter Zusammenhang zwischen der zur Zündung benötigten Wärmemenge und der Zündtemperatur, denn die chemische Zusammensetzung der Bestandteile des brennbaren Systems ist zwar ein wesentlicher Parameter der Zündtemperatur, wird aber maßgeblich von der Größe und Form der Materialien beeinflusst B. Umgebungsdruck, Luftströmungsverhältnisse, Parameter der Zündquelle, geometrische Merkmale der Prüfvorrichtung usw. Aus diesem Grund können die in der Literatur veröffentlichten Daten für Selbstentzündungstemperatur und Pilotzündtemperatur erheblich voneinander abweichen.

Der Zündmechanismus von Stoffen in unterschiedlichen Zuständen lässt sich einfach veranschaulichen. Dabei werden Materialien als Feststoffe, Flüssigkeiten oder Gase untersucht.

brauchen feste Materialien entweder durch Leitung, Konvektion oder Strahlung (meist durch deren Kombination) Energie aus einer beliebigen äußeren Zündquelle aufnehmen oder durch die im Inneren ablaufenden wärmeerzeugenden Prozesse erhitzt werden, die eine Zersetzung an ihren Oberflächen auslösen.

Damit die Zündung mit erfolgt Flüssigkeiten, müssen diese über ihrer Oberfläche einen brennbaren Dampfraum bilden. Die freigesetzten Dämpfe und die gasförmigen Zersetzungsprodukte vermischen sich mit der Luft über der Oberfläche von flüssigen oder festen Stoffen.

Die in der Mischung und/oder der Diffusion entstehenden turbulenten Strömungen helfen dem Sauerstoff, die bereits reaktionsfähigen Moleküle, Atome und freien Radikale auf und über der Oberfläche zu erreichen. Die induzierten Teilchen treten in Wechselwirkung, wodurch Wärme freigesetzt wird. Der Prozess beschleunigt sich stetig, und als die Kettenreaktion beginnt, kommt das Material zur Entzündung und brennt.

Die Verbrennung in der Schicht unter der Oberfläche fester brennbarer Stoffe wird genannt schwelend, und die Verbrennungsreaktion, die an der Grenzfläche von festen Stoffen und Gas stattfindet, wird genannt glühend. Brennen mit Flammen (bzw lodernd) ist der Prozess, bei dem die exotherme Verbrennungsreaktion in der Gasphase abläuft. Dies ist typisch für die Verbrennung von sowohl flüssigen als auch festen Stoffen.

Brennbare Gase verbrennen natürlich in der Gasphase. Es ist eine wichtige empirische Aussage, dass Gas-Luft-Gemische nur in einem bestimmten Konzentrationsbereich zündfähig sind. Dies gilt auch für die Dämpfe von Flüssigkeiten. Die unteren und oberen Zündgrenzen von Gasen und Dämpfen hängen von der Temperatur und dem Druck des Gemisches, der Zündquelle und der Konzentration der Inertgase im Gemisch ab.

Zündquellen

Die Wärmeenergie liefernden Phänomene lassen sich hinsichtlich ihres Ursprungs in vier grundlegende Kategorien einteilen (Sax 1979):

1. bei chemischen Reaktionen entstehende Wärmeenergie (Oxidationswärme, Verbrennungswärme, Lösungswärme, Selbsterhitzung, Zersetzungswärme etc.)

2. elektrische Wärmeenergie (Widerstandsheizung, Induktionsheizung, Lichtbogenwärme, elektrische Funken, elektrostatische Entladungen, Blitzschlagwärme usw.)

3. mechanische Wärmeenergie (Reibungswärme, Reibungsfunken)

4. Wärme, die durch nukleare Zersetzung erzeugt wird.

Die folgende Diskussion befasst sich mit den am häufigsten anzutreffenden Zündquellen.

Offene Flammen

Offene Flammen können die einfachste und am häufigsten verwendete Zündquelle sein. Eine Vielzahl von allgemein gebräuchlichen Werkzeugen und technischen Geräten verschiedener Art arbeiten mit offenen Flammen oder ermöglichen die Bildung von offenen Flammen. Brenner, Streichhölzer, Öfen, Heizgeräte, Flammen von Schweißbrennern, gebrochene Gas- und Ölleitungen usw. können praktisch als potenzielle Zündquellen betrachtet werden. Da bei einer offenen Flamme die primäre Zündquelle selbst eine bestehende, sich selbst erhaltende Verbrennung darstellt, bedeutet der Zündmechanismus im Wesentlichen die Ausbreitung der Verbrennung auf ein anderes System. Sofern die Zündquelle mit offener Flamme genügend Energie besitzt, um eine Zündung einzuleiten, beginnt die Verbrennung.

Spontane Zündung

Die spontan Wärme erzeugenden chemischen Reaktionen bergen als „innere Zündquellen“ die Gefahr der Entzündung und Verbrennung. Die zur Selbsterhitzung und Selbstentzündung neigenden Materialien können jedoch zu sekundären Zündquellen werden und zur Entzündung der brennbaren Materialien in der Umgebung führen.

Obwohl einige Gase (z. B. Phosphorwasserstoff, Borhydrid, Siliziumhydrid) und Flüssigkeiten (z. B. Metallcarbonyle, organometallische Zusammensetzungen) zur Selbstentzündung neigen, treten die meisten Selbstentzündungen als Oberflächenreaktionen fester Materialien auf. Die Selbstentzündung hängt wie alle Entzündungen von der chemischen Struktur des Materials ab, ihr Auftreten wird jedoch durch den Grad der Dispersion bestimmt. Die große spezifische Oberfläche ermöglicht die lokale Akkumulation von Reaktionswärme und trägt zur Erhöhung der Materialtemperatur über die Selbstentzündungstemperatur bei.

Die Selbstentzündung von Flüssigkeiten wird auch gefördert, wenn sie mit Luft auf festen Stoffen mit großer spezifischer Oberfläche in Kontakt kommen. Doppelbindungen enthaltende Fette und insbesondere ungesättigte Öle neigen bei Aufnahme durch Faserstoffe und deren Produkte sowie bei Imprägnierung in Textilien pflanzlichen oder tierischen Ursprungs unter normalen atmosphärischen Bedingungen zur Selbstentzündung. Die Selbstentzündung von Glaswolle- und Mineralwollprodukten, die aus nicht brennbaren Fasern oder anorganischen Materialien hergestellt sind, große spezifische Oberflächen bedecken und durch Öl kontaminiert sind, hat zu sehr schweren Brandunfällen geführt.

Selbstentzündung wurde hauptsächlich bei Feststoffstäuben beobachtet. Bei Metallen mit guter Wärmeleitfähigkeit erfordert der für die Zündung erforderliche lokale Wärmestau eine sehr feine Zerkleinerung des Metalls. Mit abnehmender Partikelgröße steigt die Wahrscheinlichkeit einer Selbstentzündung, und bei einigen Metallstäuben (z. B. Eisen) tritt Pyrophorosität auf. Bei der Lagerung und Handhabung von Kohlenstaub, fein verteiltem Ruß, Lack- und Kunstharzstäuben sowie bei den damit durchgeführten technologischen Vorgängen ist den Brandschutzmaßnahmen zur Verringerung der Selbstentzündungsgefahr besondere Aufmerksamkeit zu widmen.

Materialien, die zu spontaner Zersetzung neigen, zeigen eine besondere Fähigkeit, sich spontan zu entzünden. Hydrazin geht sofort in Flammen auf, wenn es auf ein Material mit großer Oberfläche aufgebracht wird. Die von der Kunststoffindustrie weit verbreiteten Peroxide zersetzen sich leicht spontan und werden als Folge der Zersetzung zu gefährlichen Zündquellen, die gelegentlich ein explosionsartiges Brennen auslösen.

Als Sonderfall der Selbstentzündung kann die heftig exotherme Reaktion angesehen werden, die auftritt, wenn bestimmte Chemikalien miteinander in Kontakt kommen. Beispiele für solche Fälle sind der Kontakt von konzentrierter Schwefelsäure mit allen organischen brennbaren Materialien, Chloraten mit Schwefel- oder Ammoniumsalzen oder -säuren, den organischen Halogenverbindungen mit Alkalimetallen usw. Die Eigenschaft dieser Materialien, „nicht in der Lage zu sein, sich gegenseitig zu ertragen“ (Inkompatible Materialien) erfordert besondere Aufmerksamkeit insbesondere bei deren Lagerung und Mitlagerung sowie bei der Ausarbeitung der Brandbekämpfungsvorschriften.

Erwähnenswert ist, dass eine solch gefährlich hohe Selbsterwärmung in manchen Fällen durch falsche technologische Rahmenbedingungen (ungenügende Belüftung, geringe Kühlleistung, mangelnde Wartung und Reinigung, Reaktionsüberhitzung etc.) bedingt oder durch diese begünstigt werden kann.

Bestimmte landwirtschaftliche Produkte, wie faserige Futtermittel, Ölsaaten, keimendes Getreide, Endprodukte der verarbeitenden Industrie (getrocknete Rote-Bete-Scheiben, Düngemittel etc.) zeigen eine Neigung zur Selbstentzündung. Die spontane Erwärmung dieser Materialien weist eine Besonderheit auf: Die gefährlichen Temperaturverhältnisse der Systeme werden durch teilweise nicht ohne weiteres kontrollierbare exotherme biologische Prozesse noch verstärkt.

Elektrische Zündquellen

Mit elektrischer Energie betriebene Kraftmaschinen, Instrumente und Heizgeräte sowie die Einrichtungen zur Energieumwandlung und Beleuchtung stellen normalerweise keine Brandgefahr für ihre Umgebung dar, sofern sie in Übereinstimmung mit den einschlägigen Sicherheitsvorschriften und Anforderungen installiert wurden der Normen und dass bei deren Betrieb die zugehörigen technologischen Vorschriften eingehalten wurden. Regelmäßige Wartung und regelmäßige Überwachung verringern die Wahrscheinlichkeit von Bränden und Explosionen erheblich. Die häufigsten Ursachen für Brände in elektrischen Geräten und Leitungen sind Überlastung, Kurzschlüsse, elektrische Funken und hohe Übergangswiderstände.

Eine Überlastung liegt vor, wenn die Verkabelung und die elektrischen Geräte einem höheren Strom ausgesetzt sind, als dem, für den sie ausgelegt sind. Der durch die Verkabelung, Geräte und Ausrüstung fließende Überstrom kann zu einer solchen Überhitzung führen, dass die überhitzten Komponenten des elektrischen Systems beschädigt oder kaputt gehen, altern oder verkohlen, was zum Schmelzen von Kabel- und Kabelbeschichtungen, zum Glühen von Metallteilen und zum brennbaren Bau führt Einheiten zur Entzündung kommen und je nach den Bedingungen auch Feuer auf die Umgebung ausbreiten. Die häufigste Ursache für eine Überlastung ist, dass die Anzahl der angeschlossenen Verbraucher höher als zulässig ist oder deren Leistung den vorgeschriebenen Wert überschreitet.

Die Arbeitssicherheit elektrischer Anlagen wird am häufigsten durch Kurzschlüsse gefährdet. Sie sind immer Folge von Schäden und treten auf, wenn Teile der elektrischen Leitung oder der Betriebsmittel auf gleicher Potentialebene oder auf verschiedenen Potentialebenen, voneinander und gegen Erde isoliert, miteinander oder mit Erde in Berührung kommen. Dieser Kontakt kann direkt als Metall-Metall-Kontakt oder indirekt über einen Lichtbogen entstehen. In Fällen von Kurzschlüssen, wenn einige Einheiten des elektrischen Systems miteinander in Kontakt kommen, ist der Widerstand erheblich geringer, und als Folge davon ist die Stromstärke extrem hoch, möglicherweise um mehrere Größenordnungen niedriger. Die bei Überströmen mit großen Kurzschlüssen freigesetzte Wärmeenergie kann zu einem Brand in dem vom Kurzschluss betroffenen Gerät führen, wobei sich die Materialien und Geräte in der Umgebung entzünden und das Feuer auf das Gebäude übergreifen kann.

Elektrische Funken sind kleine Wärmeenergiequellen, wirken aber erfahrungsgemäß häufig als Zündquellen. Unter normalen Arbeitsbedingungen setzen die meisten Elektrogeräte keine Funken frei, aber der Betrieb bestimmter Geräte wird normalerweise von Funken begleitet.

Funkenbildung stellt vor allem dort eine Gefahr dar, wo im Bereich ihrer Entstehung explosionsfähige Konzentrationen von Gasen, Dämpfen oder Stäuben auftreten können. Daher dürfen Betriebsmittel, die im Betrieb normalerweise Funken freisetzen, nur an Stellen aufgestellt werden, an denen die Funken keinen Brand verursachen können. Der Energieinhalt von Funken allein reicht nicht aus, um die Materialien in der Umgebung zu entzünden oder eine Explosion auszulösen.

Besitzt ein elektrisches System zwischen den stromdurchflossenen Baueinheiten keinen perfekten metallischen Kontakt, treten an dieser Stelle hohe Übergangswiderstände auf. Dieses Phänomen ist in den meisten Fällen auf die fehlerhafte Konstruktion von Fugen oder auf unsachgemäße Installationen zurückzuführen. Auch das Lösen von Gelenken während des Betriebs und natürlicher Verschleiß können Ursache für hohe Übergangswiderstände sein. Ein großer Teil des Stroms, der durch Stellen mit erhöhtem Widerstand fließt, wird in Wärmeenergie umgewandelt. Wenn diese Energie nicht ausreichend abgeführt werden kann (und die Ursache nicht beseitigt werden kann), kann die extrem große Temperaturerhöhung zu einem Brandzustand führen, der die Umgebung gefährdet.

Wenn die Geräte nach dem Induktionskonzept arbeiten (Motoren, Dynamos, Trafos, Relais etc.) und nicht richtig berechnet sind, können im Betrieb Wirbelströme entstehen. Durch die Wirbelströme können sich die Baueinheiten (Spulen und deren Eisenkerne) erwärmen, was zur Entzündung von Isoliermaterialien und zum Verbrennen der Betriebsmittel führen kann. Wirbelströme können – mit diesen schädlichen Folgen – auch in den Metallbauteilen um Hochspannungsgeräte herum entstehen.

Elektrostatische Funken

Elektrostatische Aufladung ist ein Vorgang, bei dem jedes ursprünglich elektrisch neutrale (und von jedem Stromkreis unabhängige) Material positiv oder negativ aufgeladen wird. Dies kann auf drei Arten geschehen:

1.      Laden mit Trennung, so dass sich auf zwei Körpern gleichzeitig Ladungen subtraktiver Polarität ansammeln

2.      Aufladen mit Passieren, so dass die abgehenden Ladungen Ladungen mit entgegengesetzten Polaritätszeichen zurücklassen

3.      Aufladen durch Aufnehmen, so dass der Körper Ladungen von außen erhält.

Diese drei Arten der Aufladung können aus verschiedenen physikalischen Prozessen entstehen, einschließlich Trennung nach Kontakt, Spalten, Schneiden, Pulverisieren, Bewegen, Reiben, Fließen von Pulvern und Flüssigkeiten in Rohren, Schlagen, Druckänderung, Zustandsänderung, Photoionisation, Wärmeionisation, elektrostatische Verteilung oder Hochspannungsentladung.

Elektrostatische Aufladung kann sowohl auf leitenden Körpern als auch auf isolierenden Körpern als Ergebnis eines der oben erwähnten Prozesse auftreten, aber in den meisten Fällen sind die mechanischen Prozesse für die Akkumulation der unerwünschten Ladungen verantwortlich.

Aus der Vielzahl der schädlichen Wirkungen und Risiken durch elektrostatische Aufladung und der daraus resultierenden Funkenentladung sind zwei Risiken besonders zu nennen: Gefährdung elektronischer Geräte (z. B. Computer zur Prozesssteuerung) und Brand- und Explosionsgefahr .

Elektronische Geräte sind vor allem dann gefährdet, wenn die Entladungsenergie beim Laden hoch genug ist, um den Eingang eines halbleitenden Teils zu zerstören. Der Entwicklung elektronischer Geräte im letzten Jahrzehnt folgte eine rasante Zunahme dieses Risikos.

Die Entstehung einer Brand- oder Explosionsgefahr setzt das räumliche und zeitliche Zusammentreffen zweier Bedingungen voraus: das Vorhandensein eines brennbaren Mediums und die zündfähige Entladung. Diese Gefahr tritt hauptsächlich in der chemischen Industrie auf. Es kann auf der Grundlage der sog. geschätzt werden Funkenempfindlichkeit gefährlicher Materialien (minimale Zündenergie) und ist abhängig vom Ladeumfang.

Es ist eine wesentliche Aufgabe, diese Risiken zu reduzieren, nämlich die vielfältigen Folgen, die von technischen Störungen bis hin zu Katastrophen mit tödlichen Unfällen reichen. Es gibt zwei Möglichkeiten, sich vor den Folgen elektrostatischer Aufladung zu schützen:

1. Verhinderung der Einleitung des Ladevorgangs (ist offensichtlich, aber meist sehr schwer zu realisieren)

2. Begrenzung der Akkumulation von Ladungen, um das Auftreten gefährlicher Entladungen (oder jedes anderen Risikos) zu verhindern.

Blitze sind ein atmosphärisches elektrisches Phänomen in der Natur und können als Zündquelle betrachtet werden. Die in den Wolken erzeugte statische Aufladung wird zur Erde hin ausgeglichen (Blitzschlag) und wird von einer hochenergetischen Entladung begleitet. Die brennbaren Materialien am Ort des Blitzeinschlags und seiner Umgebung können sich entzünden und abbrennen. Bei einigen Blitzschlägen werden sehr starke Impulse erzeugt und die Energie in mehreren Schritten ausgeglichen. In anderen Fällen beginnen lang anhaltende Ströme zu fließen, die teilweise die Größenordnung von 10 A erreichen.

Mechanische Wärmeenergie

Technische Praxis ist ständig mit Reibung gekoppelt. Bei mechanischem Betrieb entsteht Reibungswärme, und wenn die Wärmeabgabe so begrenzt wird, dass sich im System Wärme staut, kann dessen Temperatur auf einen umweltgefährdenden Wert ansteigen und es kann zu einem Brand kommen.

Reibfunken entstehen in der Regel bei metalltechnischen Betrieben durch starke Reibung (Schleifen, Spanen, Schneiden, Schlagen) oder durch Herunterfallen oder Fallen von Metallgegenständen oder Werkzeugen auf einen harten Boden oder bei Schleifarbeiten durch Metallverunreinigungen im schleifenden Material . Die Temperatur des entstehenden Funkens ist normalerweise höher als die Zündtemperatur der herkömmlichen brennbaren Materialien (z. B. für Funken aus Stahl 1,400–1,500 °C; Funken aus Kupfer-Nickel-Legierungen 300–400 °C); die Zündfähigkeit hängt jedoch vom Gesamtwärmeinhalt bzw. der niedrigsten Zündenergie des zu entzündenden Stoffes bzw. Stoffes ab. In der Praxis hat sich gezeigt, dass Reibungsfunken in Lufträumen, in denen brennbare Gase, Dämpfe und Stäube in gefährlicher Konzentration vorhanden sind, ein echtes Brandrisiko bedeuten. Daher sollten unter diesen Umständen der Einsatz von Materialien, die leicht Funken erzeugen, sowie Prozesse mit mechanischer Funkenbildung vermieden werden. Sicherheit bieten in diesen Fällen funkenfreie Werkzeuge aus Holz, Leder oder Kunststoff oder Werkzeuge aus Kupfer- und Bronzelegierungen, die energiearme Funken erzeugen.

Heiße Oberflächen

In der Praxis können sich die Oberflächen von Geräten und Geräten entweder normal oder aufgrund von Fehlfunktionen gefährlich erwärmen. Öfen, Brennöfen, Trocknungseinrichtungen, Abgasauslässe, Brüdenrohre usw. verursachen häufig Brände in explosionsgefährdeten Lufträumen. Darüber hinaus können ihre heißen Oberflächen brennbare Materialien entzünden, die ihnen nahe kommen oder in Kontakt kommen. Zur Vorbeugung sollten Sicherheitsabstände eingehalten werden, und regelmäßige Überwachung und Wartung verringern die Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer gefährlichen Überhitzung.

Brandgefahren von Materialien und Produkten

Das Vorhandensein von brennbarem Material in brennbaren Systemen stellt einen offensichtlichen Brandzustand dar. Brennphänomene und die Phasen des Brennvorgangs hängen grundsätzlich von den physikalischen und chemischen Eigenschaften des jeweiligen Materials ab. Daher erscheint es sinnvoll, eine Übersicht über die Brennbarkeit der verschiedenen Materialien und Produkte hinsichtlich ihrer Beschaffenheit und Eigenschaften zu erstellen. Für diesen Abschnitt wird das Ordnungsprinzip für die Gruppierung von Materialien eher von technischen Aspekten als von theoretischen Vorstellungen bestimmt (NFPA 1991).

Holz und Holzwerkstoffe

Holz ist eines der am weitesten verbreiteten Materialien im menschlichen Milieu. Aus Holz werden Häuser, Bauwerke, Möbel und Konsumgüter hergestellt, aber auch für Produkte wie Papier oder in der chemischen Industrie findet es eine breite Verwendung.

Holz und Holzprodukte sind brennbar und verkohlen, glühen, entzünden oder brennen, wenn sie mit Hochtemperaturoberflächen in Berührung kommen und Wärmestrahlung, offenen Flammen oder anderen Zündquellen ausgesetzt werden, je nach Verbrennungszustand. Um das Gebiet ihrer Anwendung zu erweitern, ist die Verbesserung ihrer Verbrennungseigenschaften erforderlich. Um aus Holz hergestellte Bauteile schwer brennbar zu machen, werden sie typischerweise mit Brandschutzmitteln behandelt (z. B. imprägniert, imprägniert, mit Oberflächenbeschichtung versehen).

Die wichtigste Eigenschaft der Brennbarkeit der verschiedenen Holzarten ist die Zündtemperatur. Sein Wert hängt stark von einigen Eigenschaften des Holzes und den Testbedingungen der Bestimmung ab, nämlich der Dichte, Feuchtigkeit, Größe und Form der Holzprobe sowie der Zündquelle, der Expositionszeit, der Expositionsintensität und der Atmosphäre während der Prüfung . Interessant ist, dass sich die Zündtemperatur nach verschiedenen Prüfmethoden unterscheidet. Erfahrungsgemäß ist die Entzündungsneigung sauberer und trockener Holzprodukte äußerst gering, jedoch sind mehrere Brandfälle durch Selbstentzündung bei der Lagerung von staubigem und öligem Altholz in Räumen mit unzureichender Belüftung bekannt geworden. Es ist empirisch erwiesen, dass ein höherer Feuchtigkeitsgehalt die Zündtemperatur erhöht und die Brenngeschwindigkeit von Holz verringert. Die thermische Zersetzung von Holz ist ein komplizierter Prozess, dessen Phasen sich jedoch deutlich wie folgt beobachten lassen:

• Die thermische Zersetzung mit Masseverlust beginnt bereits im Bereich 120-200 °C; Feuchtigkeitsgehalt wird freigesetzt und die nicht brennbaren Abbauprodukte entstehen im Verbrennungsraum.

• Bei 200-280 °C finden hauptsächlich endotherme Reaktionen statt, während die Wärmeenergie der Zündquelle aufgenommen wird.

• Bei 280-500 °C beschleunigen sich die exothermen Reaktionen von Zersetzungsprodukten als primärer Prozess stetig, während Verkokungserscheinungen beobachtet werden können. In diesem Temperaturbereich hat sich bereits eine nachhaltige Verbrennung entwickelt. Nach der Zündung ist der Abbrand aufgrund der guten Wärmedämmfähigkeit seiner verkohlten Schichten zeitlich nicht stabil. Folglich ist das Aufwärmen der tieferen Schichten begrenzt und zeitaufwändig. Wenn das Auftauchen der brennbaren Zersetzungsprodukte beschleunigt wird, ist die Verbrennung vollständig.

• Bei Temperaturen über 500 °C bildet die Holzkohle Rückstände. Während des weiteren Glühens entsteht Asche, die feste, anorganische Stoffe enthält, und der Prozess ist beendet.

Fasern und Textilien

Der überwiegende Teil der aus Faserstoffen hergestellten Textilien, die in der näheren Umgebung von Menschen zu finden sind, ist brennbar. Kleidung, Möbel und die gebaute Umwelt bestehen ganz oder teilweise aus Textilien. Die Gefahren, die von ihnen ausgehen, bestehen während ihrer Herstellung, Verarbeitung und Lagerung sowie während ihres Tragens.

Die Grundmaterialien von Textilien sind sowohl natürlich als auch künstlich; synthetische Fasern werden entweder allein oder gemischt mit Naturfasern verwendet. Die Naturfasern pflanzlichen Ursprungs (Baumwolle, Hanf, Jute, Flachs) sind chemisch brennbar und haben eine relativ hohe Zündtemperatur (<<400°C). Es ist ein vorteilhaftes Merkmal ihrer Verbrennung, dass sie verkohlen, aber nicht schmelzen, wenn sie auf eine hohe Temperatur gebracht werden. Dies ist besonders vorteilhaft für die medizinische Behandlung von Brandverletzten.

Die feuergefährlichen Eigenschaften von Fasern auf Proteinbasis tierischen Ursprungs (Wolle, Seide, Haare) sind noch günstiger als die von Fasern pflanzlichen Ursprungs, da zu ihrer Entzündung eine höhere Temperatur (500–600 °C) und darunter erforderlich ist Unter gleichen Bedingungen ist ihre Verbrennung weniger intensiv.

Die Kunststoffindustrie, die mehrere extrem gute mechanische Eigenschaften von Polymerprodukten nutzt, hat auch in der Textilindustrie an Bedeutung gewonnen. Unter den Eigenschaften von Acryl, Polyester und den thermoplastischen Kunstfasern (Nylon, Polypropylen, Polyethylen) sind die mit dem Brand verbundenen am wenigsten vorteilhaft. Die meisten von ihnen schmelzen trotz ihrer hohen Zündtemperatur (<<400-600 °C) bei Hitzeeinwirkung, entzünden sich leicht, brennen intensiv, tropfen oder schmelzen beim Brennen und setzen beträchtliche Mengen an Rauch und giftigen Gasen frei. Diese Brenneigenschaften können durch Zugabe von Naturfasern verbessert werden, wodurch sogenannte Textilien mit Mischfasern. Die weitere Behandlung erfolgt mit Flammschutzmitteln. Für die Herstellung von Industrietextilien und Hitzeschutzkleidung werden bereits in großen Mengen anorganische, nicht brennbare Faserprodukte (ua Glas- und Metallfasern) eingesetzt.

Die wichtigsten brandgefährlichen Eigenschaften von Textilien sind die Eigenschaften im Zusammenhang mit Entzündlichkeit, Flammenausbreitung, Wärmeentwicklung und den toxischen Verbrennungsprodukten. Zu ihrer Bestimmung wurden spezielle Prüfverfahren entwickelt. Die gewonnenen Prüfergebnisse beeinflussen die Einsatzgebiete dieser Produkte (Zelte und Wohnungen, Möbel, Fahrzeugpolster, Kleider, Teppiche, Gardinen, spezielle Schutzkleidung gegen Hitze und Wetter) sowie die Vorgaben zur Risikobegrenzung bei deren Einsatz. Eine wesentliche Aufgabe der Industrieforscher besteht darin, Textilien zu entwickeln, die hohen Temperaturen standhalten, mit feuerhemmenden Mitteln behandelt sind (schwer brennbar, mit langer Zündzeit, geringer Flammenausbreitungsrate, geringer Wärmefreisetzungsgeschwindigkeit) und geringe Mengen toxischer Verbrennungsprodukte erzeugen , sowie die nachteilige Wirkung von Brandunfällen durch das Verbrennen solcher Materialien zu verbessern.

Brennbare und brennbare Flüssigkeiten

In der Nähe von Zündquellen sind brennbare und brennbare Flüssigkeiten potentielle Gefahrenquellen. Erstens stellt der geschlossene oder offene Dampfraum über solchen Flüssigkeiten eine Feuer- und Explosionsgefahr dar. Eine Verbrennung und häufiger eine Explosion kann eintreten, wenn der Stoff in geeigneter Konzentration im Dampf-Luft-Gemisch vorhanden ist. Daraus folgt, dass Brände und Explosionen im Bereich brennbarer und entzündbarer Flüssigkeiten verhindert werden können, wenn:

• die Zündquellen Luft und Sauerstoff sind ausgeschlossen; oder

• statt Sauerstoff ist in der Umgebung Inertgas vorhanden; oder

• die Flüssigkeit wird in einem geschlossenen Gefäß oder System gelagert (siehe Abbildung 1); oder

• durch richtiges lüften wird die entwicklung der gefährlichen dampfkonzentration verhindert.

Abbildung 1. Gängige Arten von Tanks für die Lagerung von entzündlichen und brennbaren Flüssigkeiten.

In der Praxis sind im Zusammenhang mit der Gefährlichkeit brennbarer und brennbarer Flüssigkeiten eine Vielzahl von Stoffeigenschaften bekannt. Dies sind Flammpunkte im geschlossenen und im offenen Tiegel, Siedepunkt, Zündtemperatur, Verdampfungsgeschwindigkeit, obere und untere Grenzen der Konzentration für die Brennbarkeit (Entzündungs- oder Explosionsgrenzen), die relative Dichte von Dämpfen im Vergleich zu Luft und die dafür erforderliche Energie die Entzündung von Dämpfen. Diese Faktoren liefern vollständige Informationen über die Entzündungsempfindlichkeit verschiedener Flüssigkeiten.

Fast überall auf der Welt wird der Flammpunkt, ein Parameter, der durch Standardtests unter atmosphärischen Bedingungen bestimmt wird, als Grundlage verwendet, um die Flüssigkeiten (und Materialien, die sich bei relativ niedrigen Temperaturen wie Flüssigkeiten verhalten) in Risikokategorien einzuteilen. Die sicherheitstechnischen Anforderungen an die Lagerung von Flüssigkeiten, deren Handhabung, die technologischen Prozesse und die in ihrer Zone zu errichtenden elektrischen Betriebsmittel sind für jede Kategorie der Entzündbarkeit und Brennbarkeit zu erarbeiten. Auch die Gefahrenzonen rund um die technische Ausstattung sollten für jede Kategorie identifiziert werden. Erfahrungsgemäß kann es – je nach Temperatur und Druck der Anlage – im Konzentrationsbereich zwischen den beiden Zündgrenzen zu Brand und Explosion kommen.

Gase

Obwohl alle Materialien – unter einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Druck – zu Gasen werden können, gelten in der Praxis Materialien als gasförmig, die sich bei normaler Temperatur (~20 °C) und normalem atmosphärischem Druck (~100 kPa) im gasförmigen Zustand befinden.

In Bezug auf Brand- und Explosionsgefahren können Gase in zwei Hauptgruppen eingeteilt werden: Kraftstoff und nicht brennbare Gase. Nach der in der Praxis akzeptierten Definition sind brennbare Gase solche, die in Luft mit normaler Sauerstoffkonzentration verbrennen, sofern die zum Verbrennen erforderlichen Bedingungen gegeben sind. Die Zündung erfolgt erst oberhalb einer bestimmten Temperatur, bei der notwendigen Zündtemperatur und innerhalb eines bestimmten Konzentrationsbereichs.

Nicht brennbare Gase sind solche, die weder in Sauerstoff noch in Luft mit beliebiger Luftkonzentration brennen. Ein Teil dieser Gase unterstützt die Verbrennung (z. B. Sauerstoff), während der andere Teil die Verbrennung hemmt. Es heißen die nicht brennbaren Gase, die das Brennen nicht unterstützen Inertgase (Stickstoff, Edelgase, Kohlendioxid etc.).

Die in Behältern oder Transportbehältern gelagerten und transportierten Gase liegen zur Erzielung einer wirtschaftlichen Effizienz typischerweise in komprimiertem, verflüssigtem oder gekühlt-kondensiertem (kryogenem) Zustand vor. Grundsätzlich gibt es im Zusammenhang mit Gasen zwei Gefahrensituationen: wenn sie sich in Behältern befinden und wenn sie aus ihren Behältern freigesetzt werden.

Bei komprimierten Gasen in Lagerbehältern kann externe Wärme den Druck im Behälter erheblich erhöhen und der extreme Überdruck zur Explosion führen. Gasförmige Lagerbehälter umfassen typischerweise eine Dampfphase und eine flüssige Phase. Aufgrund von Druck- und Temperaturänderungen führt die Ausdehnung der flüssigen Phase zu einer weiteren Kompression des Dampfraums, während der Dampfdruck der Flüssigkeit proportional zur Temperaturerhöhung zunimmt. Als Ergebnis dieser Prozesse kann kritisch gefährlicher Druck erzeugt werden. Lagerbehälter müssen im Allgemeinen die Anwendung von Überdruckentlastungsvorrichtungen enthalten. Diese sind in der Lage, eine Gefahrensituation durch höhere Temperaturen abzumildern.

Bei unzureichend abgedichteten oder beschädigten Lagerbehältern strömt das Gas in den freien Luftraum aus, vermischt sich mit Luft und kann je nach Menge und Strömungsart zur Bildung eines großen explosionsfähigen Luftraumes führen. Die Luft in der Umgebung eines undichten Lagerbehälters kann zum Atmen ungeeignet und für Personen in der Nähe gefährlich sein, teilweise aufgrund der toxischen Wirkung einiger Gase und teilweise aufgrund der verdünnten Sauerstoffkonzentration.

Unter Berücksichtigung der potenziellen Brandgefahr durch Gase und der Notwendigkeit eines sicheren Betriebs muss man sich insbesondere für industrielle Verbraucher detaillierte Kenntnisse über die folgenden Eigenschaften von gelagerten oder verwendeten Gasen aneignen: die chemischen und physikalischen Eigenschaften von Gasen, die Zündtemperatur, die untere und obere Konzentrationsgrenzen für die Entzündbarkeit, die gefährlichen Parameter des Gases im Behälter, die Risikofaktoren der gefährlichen Situation, die durch die ins Freie freigesetzten Gase verursacht werden, den Umfang der erforderlichen Sicherheitszonen und die zu treffenden besonderen Maßnahmen im Falle einer möglichen Notsituation im Zusammenhang mit der Brandbekämpfung.

Chemikalien

Die Kenntnis der gefährlichen Parameter von Chemikalien ist eine der Grundvoraussetzungen für sicheres Arbeiten. Die vorbeugenden Maßnahmen und Anforderungen zum Brandschutz dürfen nur ausgearbeitet werden, wenn die mit der Brandgefahr verbundenen physikalischen und chemischen Eigenschaften berücksichtigt werden. Von diesen Eigenschaften sind die wichtigsten die folgenden: Brennbarkeit; Zündfähigkeit; Fähigkeit, mit anderen Materialien, Wasser oder Luft zu reagieren; Neigung zu Korrosion; Toxizität; und Radioaktivität.

Informationen zu den Eigenschaften von Chemikalien können den technischen Datenblättern der Hersteller und den Handbüchern und Handbüchern entnommen werden, die die Daten gefährlicher Chemikalien enthalten. Diese geben dem Anwender nicht nur Auskunft über die allgemeinen technischen Eigenschaften von Stoffen, sondern auch über die tatsächlichen Werte von Gefahrenparametern (Zersetzungstemperatur, Zündtemperatur, Grenzkonzentrationen der Verbrennung usw.), ihr spezielles Verhalten, Anforderungen an die Lagerung und Brand- Bekämpfung sowie Empfehlungen zur Ersten Hilfe und medizinischen Therapie.

Die Toxizität von Chemikalien als potenzielle Brandgefahr kann auf zwei Arten wirken. Erstens kann die hohe Toxizität bestimmter Chemikalien selbst bei einem Brand gefährlich sein. Zweitens kann ihre Anwesenheit innerhalb der Brandzone die Brandbekämpfungsmaßnahmen effektiv einschränken.

Die Oxidationsmittel (Nitrate, Chlorate, anorganische Peroxide, Permanganate usw.) tragen, auch wenn sie selbst nicht brennbar sind, maßgeblich zur Entzündung brennbarer Stoffe und zu deren intensiver, gelegentlich explosionsartiger Verbrennung bei.

Zur Gruppe der instabilen Stoffe gehören die Chemikalien (Acetaldehyd, Ethylenoxid, organische Peroxide, Blausäure, Vinylchlorid), die spontan oder sehr leicht in heftigen exothermen Reaktionen polymerisieren oder sich zersetzen.

Die wasser- und luftempfindlichen Materialien sind äußerst gefährlich. Diese Materialien (Oxide, Hydroxide, Hydride, Anhydride, Alkalimetalle, Phosphor usw.) interagieren mit dem Wasser und der Luft, die in der normalen Atmosphäre immer vorhanden sind, und starten Reaktionen, die von einer sehr hohen Wärmeentwicklung begleitet werden. Handelt es sich um brennbare Stoffe, kommt es zur Selbstentzündung. Die brennbaren Bestandteile, die den Brand auslösen, können jedoch möglicherweise explodieren und sich auf die brennbaren Materialien in der Umgebung ausbreiten.

Die meisten korrosiven Stoffe (anorganische Säuren – Schwefelsäure, Salpetersäure, Perchlorsäure usw. – und Halogene – Fluor, Chlor, Brom, Jod) sind starke Oxidationsmittel, aber gleichzeitig haben sie sehr starke zerstörerische Wirkungen auf das Leben Gewebe, weshalb besondere Maßnahmen zur Brandbekämpfung getroffen werden müssen.

Die gefährliche Eigenschaft radioaktiver Elemente und Verbindungen wird durch die Tatsache verstärkt, dass die von ihnen emittierte Strahlung in mehrfacher Hinsicht schädlich sein kann, außerdem können solche Materialien selbst Brandgefahren darstellen. Wenn bei einem Brand der bauliche Einschluss der beteiligten radioaktiven Objekte beschädigt wird, können λ-strahlende Stoffe freigesetzt werden. Sie können eine sehr starke ionisierende Wirkung haben und lebende Organismen tödlich zerstören. Atomunfälle können von Bränden begleitet sein, deren Zersetzungsprodukte radioaktive (α- und β-strahlende) Schadstoffe durch Adsorption binden. Diese können bei den an Rettungsmaßnahmen beteiligten Personen bleibende Verletzungen verursachen, wenn sie in deren Körper eindringen. Solche Materialien sind äußerst gefährlich, da die Betroffenen keine Strahlung über ihre Sinnesorgane wahrnehmen und ihr allgemeiner Gesundheitszustand sich nicht zu verschlechtern scheint. Es versteht sich von selbst, dass beim Brand von radioaktiven Stoffen die Radioaktivität des Standorts, der Zersetzungsprodukte und des Löschwassers durch radioaktive Signalgeräte ständig überwacht werden sollten. Die Kenntnis dieser Faktoren muss bei der Interventionsstrategie und allen weiteren Operationen berücksichtigt werden. Die Gebäude für den Umgang und die Lagerung radioaktiver Stoffe sowie für ihre technologische Nutzung müssen aus nicht brennbaren Materialien mit hoher Feuerbeständigkeit gebaut werden. Gleichzeitig sollten hochwertige, automatische Einrichtungen zum Erkennen, Melden und Löschen eines Brandes bereitgestellt werden.

Spreng- und Sprengstoffe

Explosive Materialien werden für viele militärische und industrielle Zwecke verwendet. Dies sind Chemikalien und Gemische, die sich bei Einwirkung starker mechanischer Einwirkung (Schlag, Stoß, Reibung) oder beginnender Zündung durch eine extrem schnelle Oxidationsreaktion (z. B. 1,000-10,000 m/s) schlagartig in großvolumige Gase umwandeln. Das Volumen dieser Gase ist ein Vielfaches des Volumens des bereits explodierten Explosivstoffs und sie üben einen sehr hohen Druck auf die Umgebung aus. Bei einer Explosion können hohe Temperaturen entstehen (2,500-4,000 °C), die die Entzündung der brennbaren Materialien im Explosionsbereich begünstigen.

An Herstellung, Transport und Lagerung der verschiedenen Explosivstoffe gelten strenge Auflagen. Ein Beispiel ist NFPA 495, Explosive Materials Code.

Neben den für militärische und industrielle Zwecke verwendeten explosiven Stoffen werden auch die induktiven Sprengstoffe und pyrotechnischen Produkte als Gefahren behandelt. Im Allgemeinen werden häufig Mischungen von explosiven Stoffen verwendet (Pikrinsäure, Nitroglycerin, Hexogen usw.), aber auch Mischungen von explosionsfähigen Stoffen (Schwarzpulver, Dynamit, Ammoniumnitrat usw.). Im Zuge von Terroranschlägen sind Kunststoffe bekannt geworden, die im Wesentlichen Mischungen aus brisierenden und weichmachenden Materialien (verschiedene Wachse, Vaseline etc.) sind.

Bei explosiven Stoffen ist der wirksamste Brandschutz der Ausschluss von Zündquellen aus der Umgebung. Mehrere explosive Materialien sind empfindlich gegenüber Wasser oder verschiedenen organischen Materialien mit einer Fähigkeit zur Oxidation. Für diese Materialien sollten die Anforderungen an die Lagerbedingungen und die Regeln für die Lagerung am selben Ort zusammen mit anderen Materialien sorgfältig geprüft werden.

Metallindustrie

Aus der Praxis ist bekannt, dass nahezu alle Metalle unter bestimmten Bedingungen in der Lage sind, an atmosphärischer Luft zu brennen. Stahl und Aluminium in großer Baudicke sind aufgrund ihres Brandverhaltens eindeutig als nicht brennbar zu bewerten. Die Stäube von Aluminium, Eisen in feiner Verteilung und Metallwatte aus dünnen Metallfasern lassen sich jedoch leicht entzünden und brennen dadurch intensiv. Die Alkalimetalle (Lithium, Natrium, Kalium), die Erdalkalimetalle (Kalzium, Magnesium, Zink), Zirkonium, Hafnium, Titan usw. entzünden sich in Form von Pulver, Spänen oder dünnen Bändern äußerst leicht. Manche Metalle sind so empfindlich, dass sie getrennt von der Luft, in Inertgasatmosphären oder unter einer für die Metalle neutralen Flüssigkeit gelagert werden.

Die brennbaren Metalle und diejenigen, die zum Verbrennen konditioniert sind, erzeugen extrem heftige Verbrennungsreaktionen, die Hochgeschwindigkeits-Oxidationsprozesse sind, die erheblich höhere Wärmemengen freisetzen, als beim Verbrennen von brennbaren und entzündlichen Flüssigkeiten beobachtet werden. Das Abbrennen von Metallstaub bei abgesetztem Pulver kann nach der Vorphase der Glühzündung zu einem schnellen Abbrand führen. Durch eventuell entstehende aufgewirbelte Stäube und Staubwolken kann es zu schweren Explosionen kommen. Die Brennaktivität und Sauerstoffaffinität einiger Metalle (zB Magnesium) ist so hoch, dass sie nach dem Entzünden in bestimmten Medien (zB Stickstoff, Kohlendioxid, Dampfatmosphäre) weiterbrennen, die zum Löschen von Bränden aus brennbaren Stoffen verwendet werden feste Stoffe und Flüssigkeiten.

Das Löschen von Metallbränden stellt eine besondere Aufgabe für die Feuerwehr dar. Die Wahl des richtigen Löschmittels und das Verfahren, in dem es angewendet wird, sind von großer Bedeutung.

Metallbrände können durch sehr frühzeitiges Erkennen, schnelles und angemessenes Eingreifen der Feuerwehrleute unter Verwendung der wirksamsten Methode und, wenn möglich, Entfernen von Metallen und anderen brennbaren Materialien aus der Brandzone oder zumindest durch eine Verringerung ihrer Brandzone bekämpft werden Mengen.

Beim Verbrennen radioaktiver Metalle (Plutonium, Uran) ist dem Strahlenschutz besondere Aufmerksamkeit zu widmen. Es sind vorbeugende Maßnahmen zu treffen, um das Eindringen toxischer Zersetzungsprodukte in lebende Organismen zu vermeiden. Beispielsweise dürfen Alkalimetalle wegen ihrer heftigen Reaktion mit Wasser nur mit trockenen Löschpulvern gelöscht werden. Das Verbrennen von Magnesium kann nicht mit gutem Erfolg mit Wasser, Kohlendioxid, Halone oder Stickstoff gelöscht werden, und was noch wichtiger ist, wenn diese Mittel zur Brandbekämpfung verwendet werden, wird die Gefahrensituation noch schlimmer. Die einzigen Wirkstoffe, die erfolgreich angewendet werden können, sind die Edelgase oder in einigen Fällen Bortrifluorid.

Kunststoffe und Gummi

Kunststoffe sind makromolekulare organische Verbindungen, die synthetisch oder durch Modifikation von Naturstoffen hergestellt werden. Die Struktur und Form dieser makromolekularen Materialien, die durch Polymerisations-, Polyadditions- oder Polykondensationsreaktionen hergestellt werden, werden ihre Eigenschaften stark beeinflussen. Die Kettenmoleküle von Thermoplasten (Polyamide, Polycarbonate, Polyester, Polystyrol, Polyvinylchlorid, Polymethylmethacrylat usw.) sind linear oder verzweigt, die Elastomere (Neopren, Polysulfide, Isopren usw.) sind schwach vernetzt, während duroplastische Kunststoffe (Duroplaste: Polyalkyde, Epoxidharze, Polyurethane etc.) sind dicht vernetzt.

Naturkautschuk wird von der Gummiindustrie als Rohstoff verwendet und nach dem Vulkanisieren wird Gummi hergestellt. Die künstlichen Kautschuke, die in ihrer Struktur dem natürlichen Kautschuk ähnlich sind, sind Polymere und Copolymere des Butadiens.

Die Palette der Produkte aus Kunststoff und Kautschuk, die in nahezu allen Bereichen des täglichen Lebens Verwendung finden, erweitert sich stetig. Die Verwendung der großen Vielfalt und der hervorragenden technischen Eigenschaften dieser Materialgruppe führt zu Gegenständen wie verschiedenen Baukonstruktionen, Möbeln, Kleidung, Gebrauchsgegenständen, Teilen für Fahrzeuge und Maschinen.

Typischerweise gelten als organische Materialien auch Kunststoffe und Gummi als brennbare Materialien. Zur Beschreibung ihres Brandverhaltens werden eine Reihe von Parametern herangezogen, die mit speziellen Methoden geprüft werden können. Mit der Kenntnis dieser Parameter lassen sich deren Einsatzgebiete zuordnen (ermitteln, aufzeigen, festlegen) und die Brandschutzbestimmungen ausarbeiten. Diese Parameter sind Brennbarkeit, Entzündlichkeit, Fähigkeit zur Rauchentwicklung, Neigung zur Bildung giftiger Gase und brennendes Abtropfen.

In vielen Fällen ist die Zündtemperatur von Kunststoffen höher als die von Holz oder anderen Materialien, aber in den meisten Fällen entzünden sie sich leichter und ihre Verbrennung erfolgt schneller und mit höherer Intensität. Brände von Kunststoffen werden oft von unangenehmen Phänomenen der Freisetzung großer Mengen von dichtem Rauch begleitet, der die Sicht stark einschränken und verschiedene giftige Gase (Salzsäure, Phosgen, Kohlenmonoxid, Blausäure, nitrose Gase usw.) entwickeln kann. Thermoplastische Materialien schmelzen beim Brennen, fließen dann und erzeugen je nach Lage (bei Montage in oder an einer Decke) Tropfen, die im Brandbereich verbleiben und die darunter liegenden brennbaren Materialien entzünden können.

Die Verbesserung der Brenneigenschaften stellt ein komplexes Problem und eine „Kernfrage“ der Kunststoffchemie dar. Flammschutzmittel hemmen die Brennbarkeit, die Zündung wird langsamer, die Verbrennungsgeschwindigkeit sinkt und die Flammenausbreitung wird verlangsamt. Gleichzeitig wird die Menge und optische Dichte des Rauchs höher und das entstehende Gasgemisch giftiger.

Stäube

Stäube gehören vom Aggregatzustand zu den festen Stoffen, unterscheiden sich aber in ihren physikalischen und chemischen Eigenschaften von denen derselben Stoffe in kompakter Form. Es ist bekannt, dass Industrieunfälle und Katastrophen durch Staubexplosionen verursacht werden. Materialien, die in ihrer üblichen Form nicht brennbar sind, wie z. B. Metalle, können eine Explosion in Form von mit Luft vermischtem Staub auslösen, wenn sie von einer Zündquelle, selbst von geringer Energie, beeinflusst werden. Explosionsgefahr besteht auch bei Stäuben brennbarer Stoffe.

Staub kann nicht nur beim Schweben in der Luft, sondern auch beim Absetzen eine Explosionsgefahr darstellen. In Staubschichten kann sich durch die erhöhte Reaktionsfähigkeit der Partikel und ihre geringere Wärmeleitfähigkeit Hitze ansammeln und im Inneren ein langsames Brennen entwickeln. Dann kann der Staub durch Blitze aufgewirbelt werden, und die Möglichkeit einer Staubexplosion wächst.

Schwebende Partikel in feiner Verteilung stellen eine größere Gefahr dar. Ähnlich wie die Explosionseigenschaften brennbarer Gase und Dämpfe haben auch Stäube einen speziellen Luft-Staub-Konzentrationsbereich, in dem es zu einer Explosion kommen kann. Die unteren und oberen Grenzwerte der Explosionskonzentration und die Breite des Konzentrationsbereichs hängen von der Größe und Verteilung der Partikel ab. Wenn die Staubkonzentration die höchste Konzentration überschreitet, die zu einer Explosion führt, wird ein Teil des Staubs nicht durch Feuer zerstört und absorbiert Wärme, und als Folge davon bleibt der entwickelte Explosionsdruck unter dem Maximum. Auch der Feuchtigkeitsgehalt der Luft beeinflusst das Auftreten einer Explosion. Bei höherer Luftfeuchtigkeit erhöht sich die Zündtemperatur der Staubwolke proportional zur zur Verdunstung der Luftfeuchtigkeit notwendigen Wärmemenge. Mischt man in eine Staubwolke einen inerten Fremdstaub, so wird die Explosionsfähigkeit des Staub-Luft-Gemisches herabgesetzt. Der Effekt ist derselbe, wenn Inertgase in das Luft-Staub-Gemisch gemischt werden, da die zum Verbrennen erforderliche Sauerstoffkonzentration geringer ist.

Die Erfahrung hat gezeigt, dass alle Zündquellen selbst mit minimaler Zündenergie in der Lage sind, Staubwolken zu entzünden (offene Flammen, Lichtbögen, mechanische oder elektrostatische Funken, heiße Oberflächen usw.). Nach Laborversuchen ist der Energiebedarf für die Zündung von Staubwolken 20- bis 40-mal höher als bei Gemischen aus brennbaren Dämpfen und Luft.

Die Faktoren, die die Explosionsgefahr für abgesetzte Stäube beeinflussen, sind die physikalischen und wärmetechnischen Eigenschaften der Staubschicht, die Glühtemperatur des Staubs und die Zündeigenschaften der von der Staubschicht freigesetzten Zersetzungsprodukte.

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