احتراق الخشب (تعطيل -)

احتراق الخشب (تعطيل -)

يقصد من «تعطيل احتراق الخشب أو المواد المصنوعة منه» تشريبه بمركبات كيمياوية تمنع انتشار النار فيه أو تخفف انتشارها نتيجة تحلل تلك المركبات بفعل الحرارة.يتعرض الخشب بمرور الزمن إلى تدهور خواصه الفيزيائية والكيمياوية، ويتوقف مدى هذا التدهور وسرعته على عوامل عدة منها: درجة الحرارة والزمن والنداوة، وإن زيادة درجات الحرارة التي يتعرض لها الخشب تؤدي إلى تحلل طبقاته السطحية، وتغلغل هذا التحلل إلى طبقاته الداخلية كلما طال أمد تعرضه للحرارة. كما يؤدي تسخين الخشب مدة طويلة عند درجات حرارة لا تتجاوز 95سْ إلى تفحم طبقاته السطحية. أما إذا سخن الخشب تسخيناً سريعاً عند الدرجة 200سْ فإنه يتفكك إلى بخار ماء مع آثار من ثنائي أكسيد الكربون وحمض النمل وحمض الخل والغليوكسال، ولا تكون الغازات المنطلقة قابلة للاشتعال عادة. وتحدث تفاعلات الأكسدة الناشرة للحرارة عند درجات الحرارة القريبة من 200سْ، وقد يحصل اشتعال ذاتي selfignition في الشروط التي ترتفع فيها الحرارة، لذلك توصي سلطات الحماية من الحرائق بألا تزيد درجة الحرارة التي تتعرض لها الأخشاب الموجودة لمدة طويلة بالقرب من مصادر الحرارة عن 77سْ.

درجة الحرارة المرجعية (مئوية)
التحليل التفاضلي الحراري لاحتراق الخشب ومكوناته وتفككه الحراري عند ارتفاع درجة حرارة التسخين بمعدل 12/دقيقة بسرعة تدفق غازي مقدارها 30مل/دقيقة لكتل العينات التالية الخشب 40مغ، سليلوز 20مغ، الليغنين 10مغ، فحم الخشب 12مغ،

المفتاح:

	خشب غير معالج في،

	فحم خشب غير معالج.

	خشب غير معالج في

	كبريتات اللينغين غير معالج في،

	خشب معالج بمعيق للحرارة (بنسبة 9 من الكتلة)]

ولدى تحلل الخشب عند درجات الحرارة المرتفعة يحدث نقصان الوزن. ولا يتغير هذا النقص بتغير درجة الحرارة فحسب بل بتغير مدد التسخين أيضاً. ويظهر التحليل الوزني الحراري thermogravimetric للخشب وسلولوز ألفا والليغنين lignine برفع درجة الحرارة رفعاً منتظماً بمقدار 6سْ/دقيقة أن النقص الأولي البطيء في الوزن يبدأ في الليغنين والخشب من الدرجة 220سْ.

ويشير التحليل التفاضلي الحراري differential thermal analysis للخشب إلى أن تفاعلات التَدَرُّك الحراري thermaldegradation في جو خامل تُحرّر أقل من 5٪ من الحرارة المنطلقة من الاحتراق في الهواء. وتشير معطيات التحليل التفاضلي الحراري للخشب والسلولوز والليغنين في جو من الأكسجين إلى وجود قمتين رئيسيتين لنشر الحرارة في الخشب أولاهما قرب الدرجة 320سْ، وهي تمثل تفاعل التأجج، ويبدو ذلك واضحاً في الشكل البياني. وتقع قمة نشر الحرارة الرئيسية في سلولوز ألفا قرب قمة الالتهاب، أما القمة الرئيسية في الليغنين فتقع قرب قمة التأجج.

يمتاز الخشب غير المعالج بمقاومة جيدة لاختراق النار له عندما يستعمل بثخانات كبيرة في الجدران والأبواب والأرضيات والأعمدة والسقوف. وتعزى خاصة مقاومته هذه إلى ناقليته الحرارية thermal conductivity الرديئة التي تحد من سرعة تغلغل الحرارة إلى الطبقات الداخلية منه. لقد ثبت عند بلوغ درجة الحرارة على سطح الخشب 780ْ-980ْم أن درجة حرارة منطقة التفحم الداخلية تصل إلى الدرجة 300سْ تقريباً في حين لا تتجاوز الدرجة 175سْ في نقطة أعمق من منطقة التفحم بمقدار 0.65سم، ويتوقف ذلك على الفراغات الموجودة في الخشب وكثافته ومحتواه من النداوة. وهكذا يحتفظ قسم كبير من جسم الخشب بالقسم الأعظم من طاقته على التحمل مدة لا بأس بها عند تعرضه للحريق نتيجة لبطء تغلغل الحرارة في منطقة التفحم وانخفاض ناقليته الحرارية.

ويمكن الحد من مخاطر احتراق الخشب ومشتقاته بزيادة مقاومته للاشتعال، وذلك بإخضاع الخشب إلى معالجات خاصة، ولا يعني ذلك جعل الأخشاب غير قابلة للاشتعال تماماً بل العمل على إنقاص قابليتها للاشتعال والحد من انتشار اللهب. وتتم معالجة الخشب بمعيقات الحريق fire retardants بالتشريب الكيمياوي chemical impregnation أو بالطلي coating.

ومن أهم الكيمياويات المعطِّلة للحريق فوسفات الأمونيوم وكبريتات الأمونيوم وكلوريد الزنك وثنائي سيان ثنائي أميد حمض الفوسفور والبورق وحمض البور، وهي تستعمل غالباً على هيئة تراكيب combination للحصول على نتائج أفضل مما لو استعمل كل منها على حدة.

ففوسفات الأمونيوم مثلاً تعد معيقاً فعالاً للهب والتأجج ولكنها تسهم في التفحم المبْتسَرَ الحادث قبل الأوان Prematurecharring والانتشار السريع للدخان والائتكال corrosion أما كبريتات الأمونيوم فتحد من انتشار الدخان، كما أنها أرخص ثمناً. ولمزيح البورق وحمض البور فعالية متوسطة في إنقاص انتشار اللهب ومدة ما بعد التأجج من دون حدوث تفحم مُبْتَسْر أثناء التجفيف.ويعد كلوريد الزنك معيقاً فعالاً للهب. ويضاف إليه حمض البور غالباً لإعاقة التأجج يُشَرَّب الخشب بمحاليل هذه الكيمياويات المعيقة للحريق في ضغط يعادل الضغط الخلوي وذلك للحصول على تشربات كيمياوية جافة بمعدل 0.07-0.1غ/سم³ وبذلك ينقص انتشار اللهب والتأجج إلى حد كبير. وقد اقترحت نظريات عدة تناولت إعاقة اشتعال الخشب، وتنص أهمها على أن الكيمياويات الفعالة المعيقة للحريق تتفكك في درجات حرارة أخفض من درجة حرارة التفكك المبدئي الطبيعي للخشب مطلقة مواد قادرة على تحويل السلوز بسرعة إلى فحم الخشب والماء، وهذا يمنع تفككه، في درجات حرارة أعلى، إلى غلوكوزان - ل l-glucosan ومنتجات متطايرة قابلة للاشتعال، منقصاً بذلك خواص الالتهاب في الخشب. واستعملت كيمياويات أخرى في تحضير طلاءات واقية كالمطاط المكلور والبارافين المكلور وثلاثي أكسيد الأنتيموان وكربونات الكلسيوم وبنتا أريتريتول pentaerythrithol وتتميز هذه الطلاءات بتضخم طبقتها عند تعرضها للنار عازلة بذلك سطح الخشب.

ويحد من استعمال الكيمياويات المعيقة للحريق كلفتها ورداءة مقاومتها لتقلبات الجو إضافة إلى انخفاض تأثيراتها في خواص الخشب إلى الحد الأدنى.

ويتصدى الخشب المعالج لفعل مصادر النار الصغيرة، وقد يعيق انتشار هذا الفعل إلا أنه ينهار عند حدوث حرائق كبيرة. وهكذا يعالج الخشب المستخدم في الأطر الخشبية ودعامات السقوف وهياكل السفن والطائرات، وفي تغطية جدران الممرات وأماكن التجمعات في الأبنية العامة.

فاروق قنديل