Kuitulujitteisten muovien paloturvallisuus laivoissa / Fire safety of fibre-reinforced polymers in ships

Abstract

Eurooppalaisen FIBRESHIP-tutkimusprojektin tavoitteena on kehittää suunnittelu- ja tuotantomenetelmäkokonaisuus, joka mahdollistaa yli 50 metrin pituisen laivan rungon ja kansirakenteen valmistamisen kuitulujitteisista muovikomposiiteista. Projektissa suoritettiin laaja kaksivaiheinen koeohjelma, jossa tutkittiin kuitulujitemuovimateriaalien ja -rakenteiden mekaanisia, väsymis- ja palo-ominaisuuksia. Tässä artikkelissa esitellään kuitulujitteisten muovikomposiittien pienen mittakaavan palokokeiden ja pyrolyysimallinnuksen tuloksia.

Kuitulujitteisten muovien palo-ominaisuuksia voidaan parantaa merkittävästi paisuvilla pinnoitteilla. Pinnoitteet voivat muuttaa olennaisesti lämmön- ja savuntuottokäyrien muotoa, alentaa niiden maksimiarvoja ja pidentää syttymisaikaa.

Vaikka palo-ominaisuudet ovat merkittävä tekijä kuitulujitteisten muovien käytössä laivateollisuudessa, myös muita näkökohtia kuten mekaaniset ja valmistustekniset ominaisuudet on otettava huomioon. Osa projektissa alustavasti tutkituista tuotteista ei päässyt jatkotarkasteluihin tästä syystä.

Kokeissa tehdyt havainnot korostavat toistettavan ja hallitun valmistusprosessin tärkeyttä. Prosessi on ohjeistettava, valvottava ja raportoitava perusteellisesti. Laminaattien ja pinnoitteiden tulee olla tasalaatuisia, jotta kokeiden perusteella määritetyt palo-ominaisuudet voidaan varmistaa. Tarkat määrittelyt ja laadunvalvonta ovat keskeisessä roolissa, kun halutaan varmistaa materiaalien ja tuotteiden paloturvallisuus.

Kovettujen hartsien massahäviö alkaa tyypillisesti vähän yli 300 °C:n lämpötilassa. Tällöin lujitemuovista tehty rakenne alkaa tuottaa palavia kaasuja ja myötävaikuttaa paloon. Lujitemuovien lasisiirtymälämpötilat ovat tyypillisesti 100 °C:n suuruusluokkaa. Tässä lämpötilassa materiaali pehmenee ja alkaa menettää kuormankantokykyään. Lujitemuoveista valmistetuilla rakenteilla on taipumus lämmetä paikallisesti, koska niiden lämmönjohtavuus on suhteellisen alhainen. Paikallisen palon tapauksessa keskeiset paloturvallisuusriskit ovat palavien kaasujen muodostuminen ja lämmöntuotto. Jos palo uhkaa suurta rakennetta, kuten osastopalon tapauksessa, pääongelma on materiaalin pehmeneminen ja kantokyvyn menetys.

Full document