In che modo i TPE ritardanti di fiamma contribuiscono a ridurre la tossicità del fumo in spazi confinati come aerei e treni?

Gli elastomeri termoplastici ritardanti di fiamma (TPE) svolgono un ruolo cruciale nel ridurre la tossicità del fumo in spazi confinati come aerei e treni, dove i rischi di incendio comportano rischi significativi per la sicurezza umana. La riduzione della tossicità del fumo si ottiene attraverso diversi meccanismi legati alla composizione del materiale, agli additivi ritardanti di fiamma e al comportamento di combustione dei TPE. Ecco come contribuiscono i TPE ritardanti di fiamma:

1. Ritardanti di fiamma senza alogeni
Molti TPE ritardanti di fiamma , soprattutto in settori come quello aerospaziale e dei trasporti, utilizzano ritardanti di fiamma privi di alogeni. I tradizionali ritardanti di fiamma alogenati (come quelli contenenti bromo o cloro) sono molto efficaci nel rallentare la combustione ma tendono a rilasciare gas tossici, come acido cloridrico (HCl) o acido bromidrico (HBr), quando bruciati. Questi gas sono nocivi se inalati e possono causare gravi problemi di salute, compresi danni respiratori.

Riduzione dei gas tossici: utilizzando ritardanti di fiamma privi di alogeni, i TPE rilasciano significativamente meno fumi tossici quando esposti a calore elevato o fiamme. I sistemi privi di alogeni, come quelli basati su fosforo, azoto o additivi a base minerale, producono sottoprodotti meno dannosi durante la combustione.

2. Minore produzione di fumo
I TPE ritardanti di fiamma sono progettati per produrre meno fumo in generale quando esposti al fuoco. Negli spazi confinati come aerei e treni, l’inalazione di fumo è una delle principali cause di mortalità negli incendi. Il fumo può ostacolare la visibilità, provocando panico, e i componenti tossici presenti nel fumo possono danneggiare gravemente il sistema respiratorio.

Meccanismo: gli additivi ritardanti di fiamma nei TPE possono ridurre la quantità di composti organici volatili (COV) rilasciati durante la combustione, responsabili del fumo denso e nero. Alcuni sistemi ritardanti di fiamma promuovono la formazione di carbone, creando uno strato protettivo che riduce la decomposizione del polimero, limitando sia il rilascio di calore che la produzione di fumo.

3. Gas inerti e abbattimento dei fumi
Alcuni additivi ritardanti di fiamma nei TPE, come i sistemi intumescenti, rilasciano gas inerti come azoto o vapore acqueo se esposti a temperature elevate. Questi gas aiutano a diluire la concentrazione di ossigeno vicino al materiale in combustione, riducendo la velocità di combustione e sopprimendo la formazione di fumo.

Meccanismo: creando una barriera fisica (come uno strato di carbone) o rilasciando gas inerti, questi ritardanti di fiamma prevengono la formazione di gas infiammabili che contribuiscono sia alla propagazione del fuoco che al fumo tossico.

4. Riduzione al minimo dei sottoprodotti tossici
Oltre alle soluzioni prive di alogeni, i TPE ritardanti di fiamma sono formulati per limitare il rilascio di altri sottoprodotti tossici come monossido di carbonio (CO) e acido cianidrico (HCN), che sono particolarmente pericolosi negli spazi chiusi. Questi gas tossici possono essere letali anche in piccole quantità e rappresentano un problema significativo nelle applicazioni di trasporto.

Formulazione: per combattere questo problema, i ritardanti di fiamma nei TPE possono includere additivi che agiscono come estinguenti e riducono anche la formazione di questi gas nocivi durante la combustione.

5. Formazione di carboncini e protezione della barriera
Molti sistemi ritardanti di fiamma utilizzati nei TPE funzionano promuovendo la formazione di uno strato di carbone sulla superficie del materiale quando esposto al fuoco. Questo carbone funge da barriera isolante che rallenta la propagazione delle fiamme e limita il rilascio di gas infiammabili, il che a sua volta riduce sia l'intensità dell'incendio che il fumo prodotto.

Funzione barriera: lo strato carbonizzato non solo previene l'ulteriore decomposizione del materiale sottostante, ma inibisce anche l'emissione di composti volatili che contribuiscono alla tossicità del fumo. Ciò aiuta a limitare la quantità di particelle nocive rilasciate nell'aria durante un incendio.

6. Bassi tassi di rilascio del calore
I TPE ritardanti di fiamma sono progettati per avere tassi di rilascio di calore (HRR) inferiori rispetto ai materiali non ritardanti di fiamma. Un HRR inferiore significa che il materiale assorbe e rilascia meno calore durante la combustione, riducendo l’intensità complessiva dell’incendio.

Impatto sulla tossicità del fumo: riducendo al minimo l'intensità dell'incendio, i TPE ritardanti di fiamma riducono anche la quantità di materiale bruciato, il che si traduce in minori quantità di gas tossici e particolato nel fumo. Negli spazi ristretti come aerei e treni, dove la ventilazione è limitata, la riduzione del rilascio di calore aiuta a controllare la diffusione del fuoco e limita la quantità di fumo nocivo.

7. Conformità ai severi standard di sicurezza antincendio
In settori come quello aerospaziale e del trasporto ferroviario, i materiali devono soddisfare severi standard FST (fuoco, fumo e tossicità), come EN 45545-2 per i treni e FAR 25.853 per gli aerei. I TPE ritardanti di fiamma sono formulati per conformarsi a questi standard, garantendo non solo la resistenza all'accensione ma anche la produzione minima di fumo ed emissioni tossiche in caso di incendio.

Influenza degli standard: questi standard guidano lo sviluppo di composti TPE ritardanti di fiamma che si concentrano sulla riduzione della quantità di fumi tossici e sul mantenimento della sicurezza dei passeggeri in ambienti chiusi. Per soddisfare queste norme di sicurezza vengono spesso utilizzate formulazioni prive di alogeni e ritardanti di fiamma intumescenti.

I TPE ritardanti di fiamma contribuiscono in modo significativo a ridurre la tossicità del fumo in spazi confinati come aerei e treni attraverso l'uso di additivi privi di alogeni, formazione di carbone e meccanismi che riducono i tassi di rilascio del calore. Questi materiali sono progettati per limitare l'emissione di gas tossici e ridurre al minimo la generazione di fumo, rendendoli essenziali per migliorare la sicurezza antincendio e proteggere i passeggeri dagli effetti dannosi del fumo in caso di incendio.