La dinamica di combustione della pelle | Ikem

13 Giugno 2018di Ikem0
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La pelle in sé è un materiale combustibile e deve ricevere dei trattamenti con adeguati prodotti ritardanti di fiamma per diventare uno strumento di protezione passiva nell’ambito della prevenzione antincendi.

L’utilizzo di pelli ignifughe offre l’evidente vantaggio di avere sempre a disposizione uno strumento che può ridurre la velocità di propagazione dell’incendio affinché il fronte fiamma non investa altri materiali combustibili. In questo modo aumenta il tempo di evacuazione prima che l’incendio sia generalizzato.

Rallentare la propagazione di un incendio significa avere una bassa partecipazione alla combustione ma anche un tempo di raffreddamento rapido in modo da non contribuire al surriscaldamento dell’ambiente. Il livello di sicurezza passiva può prevedere anche la bassa formazione di fumi densi e tossici per favorire la visibilità e la respirabilità.

 

Le normative e test di reazione al fuoco

Ogni Paese elabora dei test di reazione al fuoco che devono essere obbligatoriamente rispettati.

Affinché la pelle soddisfi i requisiti richiesti dalle normative occorre scegliere i ritardanti di fiamma idonei al modo di preparare la pelle al test e alla dinamica di combustione durante la prova.

Per fare un esempio, la normativa UNI EN 91/75 per la classificazione 1IM e la normativa BS 5852 source 1 sono molto simili nello svolgimento del test ma soltanto la prima prevede un lavaggio iniziale del provino che ha lo scopo di rimuovere eventuali trattamenti depositati e non fissati sul supporto. Ne consegue che l’utilizzo di ritardanti di fiamma dilavabili pregiudica il risultato della prova secondo la normativa italiana.

 

Il comportamento al fuoco della pelle

Cerchiamo ora di evidenziare gli aspetti che concorrono a determinare il comportamento al fuoco della pelle in modo da soddisfare i criteri di prestazione. In base ai settori applicativi e quindi al tipo di ambiente in cui si utilizzano le pelli, le tolleranze sui parametri misurati possono variare di molto (per esempio, sia negli aerei che nei treni, lo sviluppo di fumo può essere tenuto in considerazione; nel primo caso la tolleranza è però molto più ristretta).

Come premessa, frammentiamo il corso della combustione in quattro fasi:

Pelli ignifughe

Consideriamo ora quali sono i parametri da tenere sotto osservazione durante la combustione della pelle e i fattori che li influenzano (viene considerata una generica pelle rifinita):

Resistenza al fuoco

Ciò che offre la quantità maggiore di vapore combustibile sono gli ingrassi. In particolare quelli minerali. Perché il sistema “pelle ignifuga” funzioni deve essere bilanciato: i ritardanti di fiamma inseriti devono essere disponibili nelle vicinanze immediate della fiamma e devono degradarsi intorno alla temperatura in cui avviene la combustione stessa. Un esempio di sistema non bilanciato dove la fiamma è lontana dagli agenti ignifuganti si osserva dove c’è una contemporanea elevata presenza di oli minerali e una rifinizione molto spessa. Dal surriscaldamento si generano dei gas che sfiatano in modo violento dal lato carne, più permeabile rispetto al lato rifinizione. Nel caso di un test verticale condotto su sola pelle, la fiamma acquisisce un volume ampio che si mantiene distante dai ritardanti di fiamma dai quali, di conseguenza, proviene un contrasto limitato. In questo caso sono a rischio i criteri di ridotto tempo di post combustione e di ridotta distruzione del materiale: da un lato la fiamma si alimenta principalmente sul retro del provino con i gas espulsi, e dall’altro, essendo duratura e in leggero contatto con la pelle, riesce a carbonizzarla con la sola temperatura senza che si origini una vera e propria combustione che degradi i ritardanti di fiamma.

Un esempio di sistema non bilanciato in cui la temperatura di combustione è troppo bassa per degradare i ritardanti di fiamma si osserva quando una piccola fiamma che porta poca distruzione ma è molto persistente si alimenta sopra l’olio che trasuda dalla superficie della pelle. È l’effetto candela per cui lo stoppino brucia con lenta distruzione alimentato dai vapori della cera surriscaldata. In entrambi i casi i ritardanti di fiamma non riescono ad intervenire correttamente col rischio di non ottemperare alle richieste prestazionali delle norme.

Riportiamo un’altra esperienza in cui è necessario che la dinamica di combustione sia adeguata al metodo di prova. Nel caso di applicazioni per arredamento, per esempio secondo la UNI EN 91/75 e la BS 5852, è previsto l’uso di una imbottitura. Si aggiunge una variabile che complica le cose. La schiuma riempiente, seppure ignifuga, rilascia dei gas combustibili. Se la pelle ignifugata si distrugge molto poco contribuisce a tenere imprigionati i gas che mantengono una fiamma all’interno del cuscino. Quest’ultimo si consuma più in fretta e, esauritosi nel suo spessore, porta alla non soddisfazione di uno dei requisiti richiesti dalle norme. È necessario che la pelle possa distruggersi in misura da permettere la fuoriuscita e diluizione dei gas verso l’esterno per non consumare eccessivamente l’imbottitura.

Post incandescenza

Prodotti chimici per pelli ignifugheLa persistenza di brace nella pelle a seguito della combustione è un parametro che non viene considerato nel settore aeronautico ma è invece molto importante nel settore dell’arredamento di locali pubblici.

È risaputo che la brace è un problema da considerare se le pelli ignifughe sono prodotte a partire da conce minerali, mentre le conce organiche non presentano questo fenomeno. Ciò è dovuto all’assenza di metalli per cui la stabilizzazione del collagene è diversa come pure la chimica della combustione. In presenza di metalli, dalla combustione risulta più residuo solido il quale si compatta assorbendo più calore e offrendo più resistenza alla distruzione. In assenza di metalli le sostanze organiche hanno una migliore combustione e si distruggono più velocemente con il vantaggio di disperdere più in fretta il calore. Si deve tenere conto però che una pelle wet-white deve essere più lubrificata di una pelle wet-blue. Per ora ci limitiamo a dire che dove si depositano gli ingrassi nel derma e la loro tipologia sono fattori che contribuiscono a favorire la combustione.

Lavorare le pelli utilizzando cromo o alluminio senza limitazioni facilita nella preparazione di un articolo in pelle morbido con la possibilità di uniformare provenienze diverse di pellame grezzo. Diventa però più difficile l’eliminazione della brace. Riportiamo un curioso effetto sinergico deleterio osservato sperimentalmente che ha come elementi generanti una pelle conciata con metallo e l’utilizzo in ingrasso di oli idrorepellenti. Questi sono composti in genere da siliconi, paraffine, cere ed esteri fosforici. La presenza di esteri fosforici in elevate quantità può causare la totale distruzione di una pelle al cromo laddove, a seguito della combustione, sussista della brace. In genere la brace tende a raffreddarsi e spegnersi da sola entro un intervallo di tempo variabile ma limitato. Nel caso sopra osservato invece l’azione di distruzione in assenza di fiamma continua lentamente e imperterrita per tempi molto lunghi. Fino a, volte, al completo consumo della pelle.

 

Decidendo di affrontare un test per pelli ignifughe è sicuramente d’aiuto comprendere le dinamiche della combustione. Abbiamo riportato alcune esperienze che verranno implementate in seguito per avere una panoramica più completa per scegliere il tipo di lavorazione più agevole allo scopo.

 

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