Gỗ và các vật liệu từ Xenluloza
Gỗ là vật liệu được sử dụng phổ biến trong các hộ gia đình. Gỗ là hỗn hợp của nhiều chất, có cấu trúc và tính chất khác nhau. Hợp phần cơ bản của nó là bán xenluloza, xenluloza và lignin. Tính trung bình thì thành phần của gỗ bao gồm bán xenluloza (~ 25%), xenluloza (~ 50%) và lignin (~ 25%). Về thành phần nguyên tố, gỗ chứa ~ 50% C, ~ 6% H và ~ 40% O. Độ rỗng của các chất chiếm khoảng 50 – 70% thể tích của nó. Những chất có trong thành phần của gỗ có cấu trúc, độ bền nhiệt khác nhau. Kết quả phân tích nhiệt lượng của gỗ và các hợp phần của nó, bán xenluloza bị phân hủy nhiệt ở nhiệt độ 200 – 260oC, xenluloza bị phân hủy nhiệt ở 240 – 350 oC, trong khi lignin bị phân hủy ở nhiệt độ 280 – 500 oC. Độ bền nhiệt của lignin là do cấu trúc của nó có vòng thơm nên bền nhiệt hơn so với cấu trúc vòng, nhánh của bán xenluloza và xenluloza. Do đó, gỗ tự nhiên có hàm lượng bán xenluloza cao hơn thì có khả năng bốc cháy dễ hơn.
Sự phân huỷ nhiệt của gỗ bao gồm một số giai đoạn đặc trưng như sau:
– Khi nung nóng đến 120 – 150 oC kết thúc quá trình làm khô gỗ, nghĩa là kết thúc quá trình tách nước vật lý.
– Khi tiếp tục nung nóng đến nhiệt độ 150 – 180 oC xảy ra sự tách ẩm nội và ẩm liên kết hoá học cùng với sự phân huỷ thành phần kém bền nhiệt nhất của gỗ (axit liminic) chủ yếu làm thoát ra cacbonđioxit và nước.
– Khi tiếp tục nung nóng gỗ đến nhiệt độ 250 oC xảy ra sự phân huỷ của gỗ chủ yếu là bán xenluloza, làm thoát ra các chất khí như: CO, CH4, H2, CO2, H2O,. . . Hỗn hợp khí tạo thành này có khả năng bốc cháy bởi nguồn bốc cháy. Ở nhiệt độ đó có thể coi là nhiệt độ bốc cháy của gỗ. Ở nhiệt độ 280 – 300 oC bắt đầu tăng cường phân huỷ nhiệt của gỗ.
– Ở nhiệt độ 350 – 450 oC xảy ra sự phân huỷ mạnh của gỗ làm thoát ra chủ yếu khối lượng khí cháy 40% số lượng lớn nhất có thể có. Trong vùng phân huỷ đó số khí thoát ra bao gồm 25% H2 và 40% hydro cacbon không no. Đặc trưng cơ bản nhất trong vùng nhiệt độ này là sự tỏa nhiệt do các phản ứng hoá học thứ cấp xảy ra giữa các sản phẩm phân huỷ nhiệt mới sinh ra với nhau như axit hữu cơ, andehit,. . . Trong các tài liệu nghiên cứu cho thấy, lượng nhiệt tỏa ra chiếm khoảng 5 – 6% nhiệt lượng cháy thấp của gỗ. Đối với gỗ, nhiệt lượng cháy thấp trung bình bằng 15000 kJ/kg. Như vậy, hiệu ứng nhiệt của phản ứng phân hủy nhiệt bằng 750 – 900 kJ/kg.
– Ở nhiệt độ 500 – 550 oC tốc độ phân huỷ nhiệt của gỗ giảm mạnh. Sự thoát chất bốc thực tế coi như dừng lại, bởi vậy sự phân huỷ nhiệt đã được coi là kết thúc trong khoảng nhiệt độ này.
– Ở nhiệt độ 600 oC sự phân huỷ nhiệt của gỗ thành sản phẩm khí và tro (cặn rắn) được kết thúc.
Như vậy, để đảm bảo gỗ không thể bốc cháy được thì nhiệt độ của gỗ phải thấp hơn giá trị khoảng 250 oC.
Giấy và các vật liệu chứa xenluloza
Giấy được sản xuất từ bột gỗ như tre, nứa, bông, đay… và ngay cả nguồn giấy vụn thu hồi (còn gọi là sợi tái sinh, hay thứ cấp). Đó chính là nguồn sợi xenlulo trong thực vật, hay tất cả nguyên liệu có chứa xenlulo. Ngoài bột giấy (xenlulo), trong giấy còn có các phụ gia nhằm tăng độ trắng, độ mịn, nhẵn, độ phản quang…
Nhiệt độ tự cháy của giấy là 184 oC, vận tốc cháy khối lượng là 27,8 kg/m2.h, vận tốc cháy lan từ 0,3-0,4 m/phút. Khi cháy 1 kg giấy sinh ra 3,12 m3 N2; 0,833 m3 CO2; 0,73 m3 SO2 và 0,69 m3 H2O. Nhiệt lượng cháy thấp của giấy là 13408 kJ/kg. Khả năng tự bốc cháy của giấy cũng phụ thuộc vào thời gian nguồn nhiệt tác động. Với nhiệt lượng 53400 W/m2 tác động giấy sẽ tự bốc cháy sau thời gian 3 giây, nhiệt lượng 49100 W/ m2 tác động giấy sẽ tự bốc cháy trong khoảng thời gian 5 giây, nhiệt lượng 35500 W/m2 tác động giấy sẽ tự bốc cháy sau thời gian 7 giây. So với quá trình cháy của gỗ, quá trình cháy của giấy có điểm khác đó là:
– Giấy có khả năng hấp thụ nhiệt tốt hơn gỗ. Vì thế dưới tác động nhiệt của đám cháy, giấy nhanh chóng tích tụ nhiệt tới nhiệt độ bốc cháy.
– Trong các tập giấy, sách, vở luôn luôn tồn tại các kẽ hở, khoảng không khá lớn, đó là nơi tập trung một lượng không khí trước khi xảy ra sự cháy, do vậy nó dễ cháy hơn gỗ.
– Khi cháy giấy tạo ra sản phẩm là tro không có tính bám dính trên bề mặt giấy do đó quá trình cháy diễn ra càng thuận lợi, dưới quá trình đốt tàn tro của chúng có thể bay đến nơi có chất cháy khác gây cháy lan sang các khu vực khác.
– Giấy tồn tại dưới dạng chồng khi cháy có thể cháy âm ỉ.
Giải pháp Chống cháy cho Gỗ, Giấy và Các vật liệu từ Xenluoza
Quá trình cháy bùng thành ngọn lửa và cháy lan của các vật liệu như Gỗ, Giấy và Các vật liệu từ Xenluloza rất thường gặp trong các vụ hỏa hoạn, là nguyên nhân chính gây thiện hại lớn về tài sản và tính mạng con người. Với mong muốn hạn chế tối đa quá trình cháy bùng và cháy lan đối với Gỗ, Giấy và các Vật liệu từ Xenluloza khi xảy ra hỏa hoạn, nhóm nghiên cứu về Sơn chống cháy tại Đại học Bách khoa Hà Nội đã nhiều năm nghiên cứu và cho ra đời sản phẩm SƠN VÔ CƠ CHỐNG CHÁY. Một số hình ảnh thử nghiệm Sơn trên Gỗ và Giấy trong trang web của chúng tôi đã cho thấy tác dụng của sản phẩm. Hãy liên hệ để được tư vấn và sử dụng: Điện thoại 0912540041 (zalo).