2 INNHOLDSFORTEGNELSE Forkortelser...4 Standarder og institusjoner...4 Flammehemmere...4 Sammendrag...6 1 Innledning...7 1.1 Bakgrunn...7 1.2 Målsetting...7 1.3 Metode og begrensninger...8 2 Branntekniske egenskaper til tekstiler...9 2.1 Ulike typer tekstiler...9 2.2 Hvordan brenner tekstiler?...9 3 Hvordan bidrar tekstiler i brann?...12 3.1 Tekstiler i brannstatistikken...12 3.2 Brann i gardiner...13 3.3 Brann i gulvbelegg...13 3.4 Brann i stoppete møbler og madrasser...14 3.5 Noen utvalgte branner der tekstiler har hatt betydning...14 4 Aktuelle forskningsprosjekter og aktiviteter...16 5 Flammehemmende behandling av tekstiler og møbler...18 5.1 Hva er en flammehemmer?...18 5.2 Hvordan virker flammehemmere?...18 5.3 Forskjellige typer flammehemmere...20 5.3.1 Halogenholdige flammehemmere...20 5.3.2 Flammehemmere med organisk fosfor...21 5.3.3 Nitrogenholdige flammehemmere...21 5.3.4 Uorganiske flammehemmere...22 5.3.5 Flammesikre fibre...22 5.4 Bruken av flammehemmere...23 5.4.1 Valg av type flammehemmer...23 5.4.2 Økonomi og tilgjengelighet...23 5.4.3 Bestandighet...24 5.4.4 Flammehemmere i ulike produkter...24 5.4.5 Bruk av flammehemmere i tekstil- og møbelindustrien...26 5.4.6 Flammehemming av cellulosebaserte tekstiler...27 5.4.7 Flammehemmet ull og ullblandinger...27 5.4.8 Flammehemmete syntetiske fibre...28 5.4.9 Flammehemmete syntetiske fibre med høy varmemotstand (HR fibre)...28 5.4.10 Svellende brannhemmende tilsetninger til tekstiler...29 5.5 Effekter på helse og miljø...29 5.5.1 Effekten av brannhemmende tilsetningsstoffer på røykproduksjon i brann...29 5.5.2 Mulige effekter på helse...30 5.5.3 Hvordan kan man bli eksponert for flammehemmere i tekstiler?...30 5.6 Flammehemmere og miljøpåvirkning...31 5.6.1 Helse- og miljørisiko for forskjellige flammehemmere...31
3 5.7 Vurderinger i forbindelse med nye brannkrav til madrasser i USA...34 6 Brannteknisk prøving av tekstiler...35 6.1 Ulike prøvingsmetoder for tekstiler...35 6.2 Litt om betegnelser på standarder...36 6.3 Standarder for klassifisering av bygningsmaterialer...36 6.4 Prøvingsmetoder for stoppete møbler...36 6.5 Prøvingsmetoder for madrasser...40 6.6 Prøvingsmetoder for sengetøy og sengeutrustning...43 6.7 Prøvingsmetoder for gardiner, draperier og forheng...44 6.8 Prøvingsmetoder for gulvbelegg...46 6.9 Brannprøvingsmetoder for materialer generelt...47 6.10 Standarder for vasking av tekstiler før brannprøving...48 7 Branntekniske krav til tekstiler...48 7.1 Tekstiler i bygninger...48 7.2 Passasjerskip...50 7.3 Jernbane...50 7.4 Luftfart...50 7.5 Kjøretøy...51 8 Diskusjon...51 Referanser...52 Vedlegg A: EPAs kvalitative oversikt over flammehemmeres effekter på helse og miljø Vedlegg B: Alfabetisk oversikt over utvalgte standarder og prøvingsmetoder
4 Forkortelser Standarder og institusjoner BS BSI CEN CPSC DIN DS EN FAA FAR IMO ISO JAA JAR NFPA NIST NS SIS SS UIC British Standard British Standards Institution Comité Européen de Normalisation (European Committee for Standardization) Consumer Product Safety Commission (USA) Deutsche Industrienorm (tysk standard) Dansk standard European Norm Federal Aviation Administration Federal Aviation Regulation International Maritime Organization International Standardization Organization Joint Aviation Authorities Joint Aviation Regulation National Fire Protection Association (USA) National Institute of Standards and Technology (USA) Norsk standard Swedish Standards Institute Svensk standard Union Internationale des chemins de fer (International Union of Railways) Flammehemmere APP ammoniumpolyfosfat ATH aluminium trihydrat DBDPO dekabrom-difenyloksid DeBDE dekabrom-difenyl-eter DBNPG dibrom-neopentyl-glykol DEEP dietyletan-fosfonat FB (415, ZB) sinkborater HBCD heksabrom-syklododekan PBDE polybromert difenyleter PBB polybromert bifenyl PBBPA poly(pentabrom-bensylakrylat) PBDD polybromert dibensodioksin PBDF polybromert dibensofuran PBT polybutylen-tereftalat PCDD polyklorert dibensodioksin PCDF polyklorert dibensofuran RDP resorcinol bis-(difenyl fosfat)
5 TBBPA TBNPA TCDD TCEP TCPP TDCPP TEP TPP ZHS ZS tetrabromobisfenol A tribromneopentyl-alkohol 2,3,7,8-tetraklorert dibenso-p-dioksin tris-(kloretyl)fosfat tris-(klorpropyl)fosfat tris-(diklorpropyl)fosfat trietylfosfat trifenylfosfat sinkhydroksystannat sinkstannat
6 Sammendrag Tekstiler brukes i mange ulike produkter og til mange ulike formål offshore. De største bruksområdene er møbler madrasser sengetøy gardiner og forheng gulvtepper arbeidstøy fire jackets, thermal jackets (prosessutstyr) støygardiner (prosessutstyr) I denne rapporten har vi samlet og systematisert aktuell kunnskap på området brennbare tekstiler. Vi har konsentrert oss om tekstiler som brukes i innredning i boligkvarter, men tekstilprodukter til andre formål er også kort omtalt i enkelte sammenhenger. Informasjonen skal kunne brukes av Petroleumstilsynet i forhold til regelverk og til veiledning av næringen. Informasjonen omfatter branntekniske egenskaper for ulike tekstilprodukter, og en kort omtale av enkelte branner der tekstiler har hatt en avgjørende medvirkning. Tekstiler i arbeidstøy er ikke inkludert i dette arbeidet. Det er også gitt en kortfattet oversikt over noen aktuelle forskningsprosjekter og aktiviteter innenfor området tekstiler og brann. Ulike former for flammehemmende behandling er beskrevet. Dette omfatter alternative løsninger, ulike virkemåter, helse- og miljømessige effekter, økonomiske aspekter og tilgjengelighet. Rapporten gir en oversikt over ulike prøvingsmetoder for tekstiler med en vurdering av hvilket sikkerhetsnivå de ulike metodene representerer. I vedlegg B er de ulike metodene listet opp alfabetisk, slik at det ut fra standard- eller metodenummer skal være enkelt å finne frem til utgiver og hva slags produkter metoden er beregnet på.
7 1 Innledning 1.1 Bakgrunn Tekstiler brukes i mange ulike produkter og til mange ulike formål offshore. De største bruksområdene er møbler madrasser sengetøy gardiner og forheng gulvtepper arbeidstøy fire jackets, thermal jackets (prosessutstyr) støygardiner (prosessutstyr) Brannsikkerhet og tekstiler er et komplekst område. Bruksområdene for tekstiler er mange, og det finnes mange ulike tekstilkvaliteter (ulike materialer, tykkelse, struktur, tetthet), og mange ulike former for brannhemmende behandling av tekstiler (ulike kjemiske tilsetninger, ulike innebygde effekter). Brannteknisk dokumentasjon av tekstiler er heller ikke et oversiktlig område. Internasjonalt finnes det et utall testmetoder som anvendes for tekstiler til ulike bruksformål, og som gir resultater eller klassifiseringer som representerer ulike sikkerhetsnivåer. Resultatene fra ulike prøvingsmetoder kan ikke nødvendigvis sammenlignes. På bakgrunn av dette har Petroleumstilsynet (Ptil) henvendt seg til SINTEF NBL med et ønske om å få samlet og systematisert aktuell kunnskap på området brennbare tekstiler. Formålet er å kunne bruke denne informasjonen i forhold til regelverk og til veiledning av næringen. 1.2 Målsetting Hovedmålet med prosjektet har vært å fremskaffe og samle kunnskap om brannsikkerhet knyttet til tekstiler, og vurdere denne informasjonen i forhold til ulike bruksområder for tekstiler offshore. Prosjektrapporten skal være et hjelpemiddel som kan gi Ptil et trygt grunnlag for å anvise hensiktsmessige krav til dokumentasjon av branntekniske egenskaper for tekstiler til ulike formål, og slik at Ptil har et grunnlag for å kunne yte nødvendig veiledning til næringen. Prosjektet vil i hovedsak ta for seg tekstiler i innredning, og i liten grad omfatte tekniske tekstiler og tekstiler i bekledning. Målsettingen kan deles inn i følgende delmål: samle og systematisere informasjon om o branntekniske egenskaper for relevante produkter o sikkerhetsnivået og erfaringer fra andre land o branner der tekstiler har hatt en avgjørende medvirkning o ulike prøvingsmetoder for tekstiler og vurdering av hvilket sikkerhetsnivå de ulike metodene representerer o aktuelle prosjekter og aktiviteter knyttet til brennbarhet og tekstiler nasjonalt og internasjonalt
8 o ulike former for flammehemmende behandling: alternativer, virkemåter, helse- og miljømessige effekter, økonomiske aspekter, tilgjengelighet. vurdere sikkerhetsnivået for brannprøvingsmetoder som er brukt internasjonalt, og krav som stilles til tekstiler i ulike land og for ulike bruksområder. 1.3 Metode og begrensninger Informasjonen er innhentet gjennom et litteraturstudium. Studiet har omfattet bøker, vitenskapelige artikler og informasjon som er funnet via søk på internett. Vurdering av sikkerhetsnivået i forbindelse med ulike metoder for brannteknisk prøving av tekstiler er gjort på grunnlag av metodebeskrivelsene sammenholdt med SINTEF NBLs egen erfaring på dette området. Rapporten tar hovedsakelig for seg tekstilprodukter brukt i innredning i boligkvarter. Vi har ikke vurdert tekstiler til andre formål, slik som tekniske tekstiler i konstruksjon, tekstilprodukter i prosessområder og tekstiler i arbeidstøy. Gjennomgangen av flammehemmere og prøvingsmetoder er basert på et begrenset utvalg kilder. Arbeidet har vist at det er svært mye litteratur tilgjengelig på begge disse feltene, og vi har derfor konsentrert oss om et utvalg av kilder som vi mener er mest relevante for norske forhold.
9 2 Branntekniske egenskaper til tekstiler 2.1 Ulike typer tekstiler Det finnes et titalls generiske fabrikkfremstilte tekstilfibre, og minst et hundretalls merkevarenavn /1/. En oversikt over vanlige naturlige og fabrikkfremstilte fibre er vist i Tabell 2-1. Tabell 2-1 Noen vanlige naturlige og fabrikkfremstilte tekstilfibre /1/. Naturlige fibre Fabrikkfremstilte fibre Cellulosebaserte Ikke cellulosebaserte bomull acetat akryl nylon lin rayon anidex olefin silke triacetat aramid PBI ull azlon polyester glass gummi lastril saran lyocell spandex metall sulfar modakryl vinal novoloid vinyon 2.2 Hvordan brenner tekstiler? Egenskaper som er viktige for hvordan tekstiler bidrar i en brann er antennelighet, flammespredning, total og maksimal varmeavgivelse, krymping ved varmepåvirkning, røykproduksjon og produksjon av giftige gasser. Hvor lett en brann i tekstiler lar seg slokke kan variere avhengig av disse egenskapene. Branntekniske egenskaper til tekstiler avhenger av mange ulike faktorer /2/: type antennelseskilde hvor lenge tekstilet utsettes for antennelseskilden orientering av tekstilet (horisontalt eller vertikalt) hvor antennelseskilden påvirker prøven (kant, overflate, oppe eller nede) temperatur, luftfuktighet, ventilasjonsforhold flatedensitet (masse per areal) struktur (åpen eller tett veving, flosset, ruglet eller glatt overflate) om tekstilet anvendes i ett eller flere lag Det er lite publiserte data på hvordan geometri og struktur for garnet påvirker brennbarhet for det ferdigvevde tekstilet. Nesten alle branntester for tekstiler er hovedsakelig tester av antennelighet, til tross for at det ofte vil være hastigheten for varmeavgivelse som avgjør brannfaren knyttet til produkter.
10 Termiske egenskaper til noen vanlige tekstilfibre er vist i Tabell 2-2. Tabell 2-2 Termiske egenskaper for noen vanlige tekstilfibre /2/ Fiber Mykningstemperatur, T g [ o C] Smeltetemperatur, T m [ o C] Pyrolysetemperatur, T p [ o C] Antennelsestemperatur, T ign [ o C] Oksygenindeks 1 [%] Ull 245 600 25 27 Bomull 350 350 18,4 19 Viskose 350 420 18,9 19 Nylon 6 50 215 431 450 20-21,5 39 Nylon 6.6 50 265 403 530 20-21,5 32 Polyester 80-90 255 420-447 480 20-21 24 Akryl 100 > 220 290 > 250 18,2 32 Polypropylen 5 165 470 550 18,6 44 Modakryl < 80 > 240 273 690 29-30 - Polyvinylklorid < 80 > 180 > 180 450 37-39 21 Oksidert akryl - - 640-55 - n-aramid (f.eks. 275 375 410 > 500 29-30 30 Nomex) f-aramid (f.eks. 340 560 > 590 > 550 29 - Kevlar) Polybenzimidazole (PBI) - > 400 > 500 > 500 40-42 - Brennverdi, H c [MJ/kg] Tabellen viser at brennverdien varierer noe med type tekstil. Det er interessant å merke seg at en lett brennbar fiber av bomull har lavere brennverdi enn mindre brennbare fibre, som for eksempel n-aramid. Det som imidlertid er viktigere enn selve brennverdien, er hastigheten energien frigjøres med. Varmeenergien fra brann i bomull avgis langt hurtigere enn varmeenergien fra n-aramid. I dag stilles det bare krav for varmeavgivelse for tekstiler anvendt i noen få områder, som tekstiler i bygningsmaterialer, luftfart, og i enkelte områder av landtransport. Det finnes imidlertid lite publiserte data over hastigheten for varmeavgivelse for tekstiler. 1 Oksygenindeks (OI eller LOI) angir laveste oksygenkonsentrasjon som er nødvendig for at et produkt skal brenne i en bestemt prøvemetode. Se beskrivelse av NS-EN ISO 4589 i avsnitt 6.9.
11 En generell oversikt over hvordan et utvalg vanlige tekstilfibre oppfører seg i brann er vist i Tabell 2-3. Tabell 2-3 Oversikt over hvordan et utvalg vanlige tekstilfibre oppfører seg i brann /1/ Naturlige fibre Bruksområde Oppførsel ved brann cellulosebaserte: bomull, hamp, jute, lin, sisal, proteinbaserte: ull, mohair, cashmere, kamelhår etc. bekledning, sengetøy, møbler og inventar, tauverk,... bekledning, tepper, gulvtepper, møbeltrekk forkuller, brenner, gløder i enkelte tilfeller krymper, forkuller, sveller, brenner ikke så lett som de cellulosebaserte naturlige fibrene Fabrikkfremstilte fibre Bruksområde Oppførsel ved brann acetat akryl glass nylon modakryl bekledning, møbler og inventar bekledning, møbler og inventar, gulvtepper, tepper forheng, gardiner, brannbarriere i stoppete møbler bekledning, møbler og inventar, gulvtepper, tauverk, industrielle anvendelser gulvtepper, tepper, forheng krymper, smelter og brenner forkuller, sveller brenner og drypper krymper langsomt, smelter ved høye temperaturer krymper, smelter, brenner vanskelig å antenne, smelter og trekker seg bort fra flammen, anses som flammeresistent krymper, smelter, brenner 255-400 o C 570-600 o C Antennelsestemperatur Antennelsestemperatur 450 o C 460-565 o C - 450-570 o C 550 o C olefin (polypropylen) gulvtepper, tauverk, møbeltrekk, industrielle anvendelser 500-570 o C bekledning, gulvtepper, tepper, polyester møbelstopp, tauverk, krymper, smelter, møbeltrekk, industrielle brenner 450-560 o C anvendelser PVC møbler, forheng forkuller, krymper ved lave temperaturer 500 o C rayon (viskose) bekledning, møbler og inventar forkuller, brenner 420 o C
12 3 Hvordan bidrar tekstiler i brann? 3.1 Tekstiler i brannstatistikken Mange branner starter ved at tekstiler blir antent, og deretter raskt antenner andre brennbare materialer, for eksempel skumplast i stoppete møbler og madrasser, eller overflatematerialer på tak, vegger og gulv. Analyser av brannstatistikk fra perioden 1980-1998 i USA viser at tekstiler var blant de først antente materialene i nær 40 % av alle dødsbrannene i bygninger. Branner som startet i tekstiler utgjorde omlag 16 % av alle bygningsbrannene /1/. I følge den amerikanske statistikken var madrasser, sengetøy og puter det første antente materialet i 29 % av brannene som startet i tekstiler, mens bekledning utgjorde 20 %, og stoppete møbler 13 %. Antennelse av gulvbelegg og gardiner var årsaken til henholdsvis 4 og 5 % av disse brannene. Sigaretter og fyrstikker (såkalt smokers material ) var årsaken til 39 % av brannene som startet i stoppete møbler og madrasser i USA i perioden 1985-1996 /3/. I perioden 2000-2004 var det gjennomsnittlig 1650 boligbranner per år i Norge. Stue og soverom er områder med mange ulike tekstilprodukter. Stue var arnested i omlag 20 % av boligbrannene, mens soverom var arnested i omlag 10 % /4/. Det vil være rimelig å anta at tekstiler har spilt en vesentlig rolle i utviklingen av mange av disse brannene, enten som første antente materiale, eller ved videre utvikling og spredning av brannen. I henhold til britisk brannstatistikk var omtrent halvparten av alle dødsfall i boligbranner i perioden 1982 til 1998 relatert til antennelse av tekstiler /2/. Antallet omkomne har gått ned etter 1990, men fordelingen av brannårsaker er uforandret. Antennelse av stoppete møbler er den brannårsaken som fører til flest dødsfall, tett fulgt av antennelse av madrasser og bekledning, se Figur 3-1. 5 % 24 % 42 % Klær Seng Møbel Gulvteppe 29 % Figur 3-1 Oversikt over 2381 britiske dødsbranner i boliger i perioden 1990 1998 der første antente materiale var tekstiler. Disse brannene utgjorde 48 % av alle dødsbranner i samme tidsperiode. Figuren er basert på data i referanse /2/.
13 Dødsfall som skyldes antennelse av klær har holdt seg på omlag 10 % av alle dødsbranner i Storbritannia siden begynnelsen av 1980-tallet uten store variasjoner. Statistikk fra USA viser tilsvarende at antennelse av klær er årsak til 8-10 % av dødsfall i brann. Det er spesielt løstsittende klær som utgjør en brannrisiko. 3.2 Brann i gardiner Dersom gardiner, draperier eller andre former for opphengte tekstiler blir antent, kan brannen raskt spre seg videre til vegger og tak. På slutten av 1970-tallet utførte National Bureau of Standards i USA (nåværende NIST) storskala brannforsøk av 18 ulike tekstiler brukt i gardiner og forheng /5/. Hensikten med forsøkene var å undersøke hvilken risiko brennende opphengte tekstiler utgjør for personer med hensyn til eksponering for varme og røyk, og med hensyn til videre brannspredning. Tekstilene ble testet i et mindre rom der to prøvestykker på til sammen ca 4 m 2 ble montert med en avstand 10 cm fra veggen. Antennelseskilden var en fyrstikkflamme i nedkant av tekstilet. Konklusjonene fra testene var som følger: tyngre tekstiler antente materialer i vegg og tak, mens lettere tekstiler stort sett ikke gjorde det tyngre tekstiler produserte mer røyk en lettere tekstiler tekstiler som inneholdt større mengder polyester og akrylfibre avga mer røyk enn bomull, rayon og acetat tyngre tekstiler produserte mer røyk, ga høyere lufttemperaturer, og høyere konsentrasjoner av giftige gasser enn lettere tekstiler. Visuelle observasjoner sammen med målinger av temperaturer og produksjon av røyk og gass viste at de 18 tekstiltypene brant på svært forskjellige måter. Dette kan tolkes til at enkelte egenskaper ved tekstilene (densitet, kjemisk struktur) har betydning for varmeavgivelse og røykproduksjon, og at brannforløp i tekstiler er vanskelig å generalisere uten å spesifisere tekstilet nærmere. 3.3 Brann i gulvbelegg I denne rapporten har vi hovedsakelig valgt å omtale gulvbelegg generelt, og ikke skille på hvilke materialer gulvbelegget er laget av. Det som er beskrivende for alle typer gulvbelegg er at de er ment til bruk på gulv, og at gulvbelegg også brukes i trapper. Gulvbelegg som ikke har tekstil som hovedbestanddel kan likevel inneholde komponenter av tekstiler, for eksempel i sjikt på baksiden. Hvor lett et gulvteppe antennes og hvor lett flammene sprer seg i teppet, vil avhenge av faktorer som fibertype, masse per areal, antall knuter per areal, høyde på floss, mengde og type materiale på undersiden av teppet og type fargestoff /1/. Geometri kan også være avgjørende, og gulvbelegg i trapper vil spre flammer lettere enn når det er montert horisontalt på gulv. Prøvingsmetoder for gulvbelegg har vanligvis som formål å teste produkter som skal anvendes horisontalt på gulv, og tar ikke høyde for at produktene skal kunne brukes i trapper eller på vertikale flater. Erfaring tilsier at gulvbelegg sjelden medvirker noe særlig til brannspredning i tidlige stadier av en brann, og det er sjelden det første materialet som blir antent /6/. Inntrufne branner viser imidlertid at gulvbelegg kan spille en avgjørende rolle når det utsettes for tilstrekkelig stor branneksponering. Da kan både flammespredningen i gulvbelegget og røykproduksjonen være
14 betydelig. Brannegenskapene til et gulvbelegg vil kunne forandre seg over tid, både på grunn av aldring, slitasje og tilsmussing /7/. 3.4 Brann i stoppete møbler og madrasser Stoppete møbler og madrasser er produkter som er sammensatt av flere ulike typer materialer. Møbel- og madrasstrekk er som regel tekstiler, mens stoppingen kan være polymere materialer eller naturprodukter. I denne rapporten har vi valgt å inkludere stoppete møbler og madrasser, selv om de ikke er rene tekstilprodukter. Stoppete møbler og madrasser som ikke er behandlet eller designet for å ha gode brannegenskaper, vil normalt lett kunne antennes av mindre tennkilder, og kan avgi store mengder varme og røyk under forbrenningen /4/. Internasjonalt har det vært mye fokus på brennbarhet av stoppete møbler og madrasser i løpet av de siste 20-30 årene. I 1993 startet et større europeisk forskningsprosjekt med tittel CBUF Combustion Behaviour of Upholstered Furniture i regi av EU-kommisjonen, og rapporten ble utgitt i 1995 /8/. Produktene i CBUF-prosjektet omfattet både stoppete sofaer, lenestoler og madrasser. Ved brannprøving i full skala var det svært stor spredning i resultatene både når det gjaldt brannutvikling, varmeavgivelse og røykproduksjon. Noen produkter avga varmeeffekter i underkant av 30 kw, mens andre avga nærmere 2 MW. Til sammenligning vil en varmeavgivelse på omlag 1 MW føre til overtenning i et mindre rom. 3.5 Noen utvalgte branner der tekstiler har hatt betydning Det er rimelig å anta at tekstiler spiller en viktig rolle i branner generelt sett. Mange tekstilprodukter kan være lett antennelige, de kan spre flammer raskt, og kan avgi relativt mye varme og røyk i løpet av kort tid, og dermed føre til en rask brannspredning. Det er imidlertid lite informasjon om tekstilers betydning i branner, bortsett fra de tilfellene der man har registrert at tekstiler var første antente materiale. Rapporter fra etterforskning av større branner der tekstiler har spilt en avgjørende rolle, omfatter i stor grad branner i nattklubber og forsamlingslokaler. Felles for disse brannene er at det har vært mange (gjerne alt for mange) mennesker til stede, og at tekstiler har blitt antent og raskt spredt brannen videre. Noen av hendelsene som er omtalt nedenfor er nok ikke representative for brannscenarier på en offshoreinstallasjon, men kan likevel gi generell kunnskap om tekstiler som brannårsak og kilde til brannspredning. Brann på psykiatrisk sykehus i Växjö, Sverige 2003. I 2003 døde to pasienter i en psykiatrisk institusjon i Växjö i Sverige på grunn av påsatt brann i en madrass. Madrassen brant med høy varmeavgivelse, og brannen spredte seg raskt til gulvbelegget av PVC. Gjennom en rekonstruksjon av brannen, er det påvist at gulvbelegget hadde en avgjørende rolle for både den raske brannutviklingen og den svært kraftige røykproduksjonen /9/. Brannforsøk i forbindelse med rekonstruksjonen viste at PVC-gulvbelegget antente raskt når varmestrålingen ble høy, og at flammespredningen stoppet når varmestrålingen ble lav nok. Fordi PVC inneholder klor, blir det dannet HCl (saltsyre) når materialet brenner. I forsøkene etter växjöbrannen viste det seg at mengden HCl som ble avgitt, økte giftigheten til brannrøyken betydelig.
15 Brann i Station Nightclub, Rhode Island, USA 2003. I 2003 oppsto det en brann i Station Nightclub, Rhode Island, USA. Brannen startet på grunn av at fyrverkeri på scenen antente polyuretanskum som var montert som lydabsorbator på deler av sideveggene og scenetaket. Brannen spredte seg svært raskt langs taket over dansegulvet. Under rømningen oppsto det trengsel ved hovedinngangen. 100 mennesker mistet livet i brannen /10/. Etter brannen i Station Nightclub publiserte National Institute of Standards and Technology (NIST) flere anbefalinger om brannsikkerhet i nattklubber /11/. En av anbefalingene var at ikkeflammehemmet mykt polyuretanskum uten unntak må forbys som overflatematerialer på vegger og tak i nattklubber. En annen anbefaling var at det må lages klare regler for når det er påkrevd med storskala branntesting for å dokumentere at overflatematerialer på tak og vegger ikke representerer en urimelig brannrisiko. I tillegg ble det - ikke overraskende - anbefalt å stramme inn reglene for når fyrverkeri kan brukes innendørs. Brann i diskotek i Gøteborg, 1997. I oktober 1997 brøt det ut brann i et diskotek i Gøteborg. Brannen startet etter all sannsynlighet i stoler som var lagret i en trappegang, og spredte seg raskt i gulvbelegget av linoleum /9,10/. 63 unge mennesker omkom. Brannen utviklet seg svært raskt, rømningsveiene var utilstrekkelige, og det var alt for mange mennesker i bygningen i forhold til hva den var godkjent for. Brann i Windsor Castle, London, 1992. 20. november 1992 antente en halogenlampe en gardin i den britiske dronningens helgeresidens, Windsor Castle i London. Brannen ble meldt via det automatiske brannalarmsystemet, men spredte seg svært raskt. Mer enn 100 rom som omfattet et areal på 7000 m 2 ble ødelagt i brannen /12/. Det var ikke installert sprinkleranlegg i bygningen. Brannen ombord på passasjerskipet Scandinavian Star, 1990. En av de største brannkatastrofene i Skandinavia i nyere tid, skyldtes etter all sannsynlighet at en sekk med sengetøy og sengetepper i en korridor ombord på passasjerskipet Scandinavian Star ble antent av en ildspåsetter /13/. Brannen spredte seg raskt i overflatematerialene i korridoren, og det ble utviklet store mengder giftig røyk. 158 mennesker omkom i brannen.
16 4 Aktuelle forskningsprosjekter og aktiviteter Et raskt søk på internett og i nyere faglitteratur viser at det foregår mye forskning og utvikling innenfor feltet tekstiler og brennbarhet. Arbeidet omfatter både utvikling av nye produkter, som flammesikre tekstiler og flammehemmere, og utvikling av regelverk og branntekniske prøvingsmetoder. Svært mye av forskningen på brennbarhet av tekstiler er rettet mot anvendelsesområder som boliger og offentlig tilgjenglige bygninger (hoteller, forsamlingslokaler, institusjoner og lignende). Slike forskningsprosjekter har derfor ikke nødvendigvis direkte relevans sett i forhold til bruk av tekstiler på offshoreinstallasjoner, men det kan likevel være nyttig å kjenne til grunnlaget for nye brannkrav og nye tekstilprodukter. Det finnes helt sikkert mange flere interessante og relevante prosjekter på tekstiler og brennbarhet. Denne lille oversikten blir derfor kun en smakebit på hva som foregår i noen av forskningsmiljøene i verden. Brennbarhet av stoppete møbler og madrasser I Norge har det i løpet av de siste par årene vært fokus på brennbarhet av møbler og madrasser. SINTEF NBL har utført et forskningsoppdrag på vegne av DSB, og arbeidet er oppsummert i rapporten Hvor brannsikre er stoppete møbler og madrasser? /4/. Norsk brannvernforening har publisert flere artikler om emnet i sitt tidsskrift Brann og sikkerhet /14,15/. DSB vil etter planen revidere sine forskrifter om brennbarhet av tekstiler, og brennbarhet av stoppete møbler og madrasser /16,17/ i løpet av 2008. Det er ennå usikkert hvor store endringer det vil bli i forskriftskravene, men mer informasjon om brennbarhet til slike produkter vil uansett øke folks bevissthet om at det finnes stoppete møbler og madrasser med bedre branntekniske egenskaper. Det pågår også flere forskningsprosjekter ved NIST i USA som omhandler brennbarhet av materialer i madrasser og stoppete møbler /18,19/. Sigaretter er en av hovedårsakene til at det begynner å brenne i stoppete møbler og madrasser. I løpet av 1990-årene ble det utviklet en ny type sigaretter som med stor sannsynlighet vil slokne av seg selv dersom de blir liggende i ro. Det ble også utviklet en ny testmetode for å vurdere sigaretter som selvslokkende /20/. Per i dag har 14 stater i USA, samt Canada, krav om at alle sigaretter på markedet skal være selvslokkende. Det diskuteres nå om det skal innføres tilsvarende krav også innenfor EU/EØS-området. Brandforsk i Sverige har finansiert et prosjekt med tittelen Brandsäkerhet och lös inredning /21/. Prosjektet skal beskrive branntekniske egenskaper til løs innredning (slik som stoppete møbler, madrasser, gardiner, elektriske produkter osv.), foreslå branntekniske kriterier, og utvikle metoder for å konstruere dimensjonerende branntilfeller for løs innredning. Prosjektet ledes fra SP, og startet i januar 2007, og skal ferdigstilles i juni 2008. Interiør i motorkjøretøy Brannsikkerhet i forhold til interiør i motorkjøretøy er også diskutert /22/. Dagens krav er at materialene skal bestå en småskala-test (ISO 3795) der horisontal flammespredning bli målt på små prøvestykker. Kravet er basert på at den største brannrisikoen i et kjøretøy er at en glødende sigarett antenner materialer i interiøret. Analyser av amerikansk brannstatistikk har vist at bilbranner er blant de største årsakene til dødsfall i brann. Scenariet ved en bilbrann er ofte at personene sitter fastklemt inne i bilen etter en kollisjon, og at det oppstår brann i motorrommet som så sprer seg til kupéen i løpet av relativt kort tid. Brannpåkjenningen for materialene i interiøret er da langt større enn eksponering for en sigarettglo. Ett av forslagene som skal øke personsikkerheten ved bilbranner, er å innføre strengere brannkrav til materialene, noe som vil
17 føre til økt tilgjengelig tid til evakuering. Et mulig tiltak for å bedre de branntekniske egenskapene til seter er å bruke et egnet materiale som brannbarriere mellom trekk og stopping. Det pågår utvikling for å finne frem til løsninger som tilfredsstiller både brannkrav og krav til komfortegenskaper /23/. Utvikling av nye flammehemmere Den største utviklingen av kjemiske flammehemmere foregikk mellom 1950 og 1980, og inntil nå har det vært lite nyutvikling på dette feltet /24/. Et unntak har vært funksjonelle nanopartikler i leire (nanoleire) som nylig har blitt tatt i bruk som flammehemmere i polymere materialer /25/. En strategi er å øke forkulling på overflaten ved hjelp av svellende effekt kombinert med nanoleire. Det pågår også aktivitet der målsettingen er å erstatte antimon-brom-forbindelser med fosforbaserte stoffer. Det må forventes stor aktivitet for å utvikle nye flammehemmende tekstilprodukter fremover, både på grunn av økte brannkrav for en rekke produkter i USA og Europa, og av hensyn til miljøet. Det er flere konferanser der nyheter innenfor flammehemmere blir presentert, slik som konferansene Fire Resistance in Plastics /26/, og Flame Retardants /27/. Branntekniske prøvingsmetoder I det europeiske forskningsprogrammet CBUF på begynnelsen av 1990-tallet ble det utviklet prosedyrer for å teste tekstiler og kombinasjoner av tekstiler og skumplast i konkalorimeteret (ISO 5660) /8/. Disse prosedyrene ble ikke tatt i bruk i særlig grad etter at forskningsprogrammet var avsluttet. Hovedårsaken til det var nok at arbeidet med et direktiv for brannsikkerhet av møbler og madrasser stoppet opp. Konkalorimeteret som prøvingsmetode har etter hvert fått stor utbredelse, og brukes til brannteknisk vurdering av mange ulike typer produkter. Det er nylig publisert en artikkel med forslag til hvordan ulike flammehemmete produkter, også tekstiler, kan evalueres ved hjelp av konkalorimeteret /28/. Europeisk forskningsprogram om tekniske tekstiler Det pågår et større forskningsprogram innenfor EU som har som formål å gjøre tekstilindustrien kunnskapsbasert, bærekraftig og konkurransedyktig gjennom innovasjon innenfor området tekniske tekstiler i konstruksjoner. Programmet har fått navnet Contex-T, og har 30 partnere fra 10 ulike nasjoner /29/. Det forventes at prosjektet vil ha stor overføringsverdi til andre deler av tekstilindustrien også. Prosjektet tar for seg både nye materialer og ny og smart bruk av tekstiler i bygninger. SP i Sverige har bidratt med en rapport om brannkrav for tekniske tekstiler i bygninger /30/. Contex-T startet opp høsten 2006, og skal etter planen avsluttes høsten 2010.
18 5 Flammehemmende behandling av tekstiler og møbler 5.1 Hva er en flammehemmer? Flammehemmere er kjemikalier som tilsettes materialer og produkter for å redusere faren for antennelse, og for å hindre at en antennelse utvikler seg til en brann. I følge Statens forurensningstilsyn (SFT) er over 350 ulike flammehemmere beskrevet i litteraturen /31/. World Health Organization (WHO) definerer flammehemmere på følgende måte: Flame retardants are a diverse group of compounds used to improve the flame retardancy of polymers and other materials. A large variety of compounds, from inorganic to complex organic molecules, is used as flame retardants, synergists and smoke suppressants. /32/. Plastindustrien er den klart største forbrukeren av flammehemmere (95 % i 1992). I tekstilindustrien er bruken av flammehemmere vesentlig mer begrenset. Ofte kan man i forbindelse flammehemmere støte på misvisende betegnelser som for eksempel brannmotstandsdyktig, flammesikkert og ikke brennbart, for å angi at slike materialer ikke vil antenne eller brenne hvis de blir eksponert for brann. Det er viktig å understreke at flammehemmere ikke kan hindre at slike materialer blir antent eller brenner. De kan imidlertid nedsette antenneligheten og brannintensiteten for materialer som ellers lett lar seg antenne og brenner raskt. Som regel er effekten av flammehemmere god ved eksponering for små og moderate tennkilder. Ved intens brannpåkjenning, som for eksempel etter overtenning i et rom, er effekten av flammehemmere ofte relativt liten. Det har også vist seg at enkelte tilsetningsstoffer som virker effektivt mot flammebrann, har liten eller ingen virkning ved forbrenning uten flamme (ulme- og glødebrann) /33/. 5.2 Hvordan virker flammehemmere? Hensikten med å tilsette flammehemmere til brennbare materialer er /33/: å redusere antenneligheten å redusere flammespredingshastigheten, og dermed forsinke brannutviklingen Resultatet kan være at man unngår at brann oppstår, eller at tilgjengelig tid til evakuering blir forlenget dersom det likevel blir brann. Brannutviklingen i de produktene som er flammehemmet vil sinkes, og dermed kan det bli bedre tid til varsling, rømning og slokking. Sannsynligheten for at brannvesenet klarer å slokke brannen på et tidlig tidspunkt vil dermed øke. Brannstatistikken viser at minst 80 % av dødsfallene i branner skyldes røykforgiftning. Når brennbarheten til materialer reduseres ved hjelp av flammehemmere, medfører det at røykutviklingen også blir redusert. Dermed oppnås kritiske tilstander med hensyn til nedsatt sikt, giftighet og varmepåkjenning på et senere tidspunkt. Mulighetene for vellykket rømning fra brannen blir dermed større. Storskala brannforsøk har vist at tiden fram til kritiske tilstander med
19 hensyn til sikt, giftige gasser og varmepåkjenning oppnås på et mye senere tidspunkt, noe som kan være avgjørende for om man overlever en brann eller ikke /33/. Flammehemmere kan virke fysisk eller kjemisk ved at de virker i visse trinn av forbrenningsprosessen. Det er prinsipielt to forskjellige virkemåter: 1. Fysisk: a. Ved avkjøling. Varmekrevende prosesser utløst av flammehemmeren kan avkjøle overflaten, slik at produksjonen av pyrolysegasser bli for lav, og antennelse blir forhindret. b. Ved å danne et beskyttende sjikt. Varmeoverføringen blir hindret og produksjonen av pyrolysegasser avtar, samtidig som oksygen blir utestengt. Dette hindrer forbrenning. c. Ved uttynning. Stoffer som utvikler inerte gasser 2 ved dekomponering, vil tynne ut pyrolysegassene. Konsentrasjonen av pyrolysegasser kan dermed bli for lav til at antennelse kan finne sted. 2. Kjemisk: a. Reaksjoner i gassfasen. Frie radikaler i flammehemmeren kan innvirke på forbrenningsmekanismene i gassfasen på en slik måte at forbrenningen opphører. b. Reaksjoner i fast fase. En mekanisme gir redusert viskositet i materialet (plasten), slik at det trekker seg vekk fra flammen. En annen mekanisme fører til at det dannes et isolerende karbonsjikt på overflaten av materialet (forkulling). Avhengig av naturen til forskjellige flammehemmere, kan de altså virke kjemisk eller fysisk, i fast fase eller i gassfase. Flammehemmeren griper inn i forbrenningen i løpet av spesielle stadier, for eksempel i løpet av oppvarming, dekomponering, antennelse eller flammespredning. Dersom man erstatter en type flammehemmer med en annen, kan det medføre at mekanismene for flammehemming forandres fullstendig /34/. Det er for eksempel påvist at flammehemmere som motvirker antennelse av ulmende sigarett ikke nødvendigvis motvirker antennelse ved eksponering for flammer og motsatt /35/. Flammehemmere kan være additive eller reaktive. En reaktiv flammehemmer reagerer med det materialet som skal brannhemmes, og er dermed fast bundet i materialet. Faren for at flammehemmeren lekker ut eller vaskes ut av materialet i løpet av brukstiden er svært liten. Bestandigheten til reaktive flammehemmere er generelt meget god. En additiv flammehemmer tilsettes materialet uten at den bindes kjemisk eller reagerer med materialet. Flammehemmeren kan dermed migrere eller vaskes ut i løpet av brukstiden. På grunn av at reaktive flammehemmere er bundet kjemisk til materialet som skal beskyttes, vil de i mye større grad påvirke egenskapene til materialet enn additive flammehemmere. 2 inert stoff, stoff som ikke reagerer med andre stoffer i omgivelsene (kilde www.caplex.no)
20 5.3 Forskjellige typer flammehemmere Kjemiske flammehemmere klassifiseres vanligvis i henhold til kjemisk struktur på følgende måte /36/: 1. Halogenholdige forbindelser: Bromerte og klorerte forbindelser brukes som flammehemmere, og står for ca. 25 % av produksjonen. De viktigste er tetrabrombisfenol A (TBBPA), polybromerte difenyletere (PBDE) og heksabromsyklododekan (HBCD). Klorerte parafiner er et viktig eksempel på klorerte produkter. 2. Forbindelser som inneholder organisk fosfor: Fosfatestere som f.eks. trifenyl-fosfat danner den viktigste undergruppen blant disse. Flammehemmere som inneholder fosfater, halogener og nitrogen er også viktige. Disse utgjør ca. 20 % av produksjonen av flammehemmere. 3. Uorganiske forbindelser (Aluminium trihydroksid, ammonium polyfosfat; antimontrioksid). Denne gruppen står for den største produksjonen målt i volum (ca. 50 %). 4. Nitrogenbaserte forbindelser. Forbindelser av melamin-sammensetninger er viktige eksempler på slike flammehemmere, og utgjør omlag 5 % av produksjonen av kjemiske flammehemmere. Redusert brennbarhet kan også oppnås ved å benytte sterkt krysskoplete polymerer i tekstilfiberen, uten å tilsette kjemisk flammehemmer. Dette kalles gjerne flammesikre fibre. Kjemiske flammehemmere er ofte betydelig billigere i innkjøp, og foretrekkes derfor gjerne fremfor flammesikre fibre. 5.3.1 Halogenholdige flammehemmere Effektiviteten til halogenholdige flammehemmere avtar i følgende rekkefølge: Fluor < Klor < Brom < Jod Fluor- og jodbaserte flammehemmere blir ikke benyttet i praksis, fordi de ikke griper inn i forbrenningsprosessene ved det rette tidspunktet. Klorerte flammehemmere er i hovedsak brukt som klorerte hydrokarboner eller klorinerte sykloalifater. Det er nødvendig med høye mengder av disse for å oppnå tilstrekkelig flammehemming /31/. Dette skyldes at HCl frigjøres over et stort temperaturområde, er dermed tilgjengelig i lavere konsentrasjoner, og blir mindre effektiv /36/. Bromerte flammehemmere er mest effektive av alle flammehemmere. Dette skyldes at den svakere bindingen mellom brom og karbon gjør at flammehemmeren griper inn i forbrenningsprosessene på et mer fordelaktig tidspunkt. Det blir dessuten antatt at det meget effektive middelet HBr (hydrogenbromid) blir frigjort over et snevert temperaturområde, slik at det er tilgjengelig i høye konsentrasjoner i flammesonen. Bromerte flammehemmere er tilgjengelige både som additive og reaktive komponenter.
21 Det finnes ca. 70 ulike bromerte organiske forbindelser som kan brukes som flammehemmere. De som brukes i størst mengde er: tetrabrombisfenol A (TBBPA) polybromerte difenyletere (PBDE) (hovedsakelig som penta-, okta-, dekabromdifenyleter) heksabromcyklododekan (HBCD) TBBPA brukes i hovedsak som reaktiv flammehemmer, mens PBDE og HBCD er additive. TBBPA er den bromerte flammehemmeren som er mest benyttet i Norge. Størstedelen av de bromerte flammehemmerne finnes i importerte ferdigprodukter. Omlag 2/3 av den totale mengden bromerte flammehemmere brukes i plastkomponenter i elektriske og elektroniske produkter, for eksempel i kretskort, PC-eksteriør, kontakter, brytere osv. I en undersøkelse utført av SFT ble det i 2002 ikke registrert bruk av bromerte flammehemmere i norskproduserte tekstiler /31/. 5.3.2 Flammehemmere med organisk fosfor Mens halogenholdige flammehemmere virker i gassfasen, virker flammehemmere som inneholder organisk fosfor i kondensfasen. De er spesielt effektive i materialer med høyt oksygeninnhold, slik som cellulose og oksygenholdige plaster. Flammehemmeren blir ved termisk dekomponering konvertert til fosforsyre. I kondensfasen skiller fosforsyre ut vann fra det pyrolyserte materialet, noe som forårsaker at det forkuller. Fosforholdige flammehemmere har god effektivitet og blir brukt mye i standard plastmaterialer og i konstruksjonsplast, samt i herdeplaster og i tekstiler. Fosforholdige flammehemmere benyttes for å oppnå en bestandig behandling av cellulosebaserte tekstiler. Fosfatestere, som for eksempel trifenylfosfat, utgjør hovedgruppen av denne gruppen flammehemmere. Flammehemmere som inneholder både fosfor og halogener eller nitrogen, er også viktige /31/. 5.3.3 Nitrogenholdige flammehemmere Sammenlignet med halogen- og fosforholdige flammehemmere, har nitrogenholdige flammehemmere lavere effektivitet. Nitrogenholdige flammehemmere blir brukt som additive og reaktive blandinger i materialer. Den mest vanlige flammehemmeren i denne gruppen er melamin, som blant annet benyttes mye i polyuretanskum, nylon og polypropylen. Virkemåten til nitrogenholdige flammehemmere er fortsatt ikke skikkelig beskrevet. Man antar at en mekanisme virker i kondensfasen: melamin blir omdannet til tverr- eller kryssbundete strukturer ved kondensasjonsreaksjoner og tap av ammoniakk. I forbindelse med fosfor vil nitrogenet virke i kondensfasen, ved å styrke fosforets forbindelse til materialet. En mekanisme som virker i gassfasen kan være avgivelsen av molekylært nitrogen, noe som tynner ut de flyktige pyrolysegassene.
22 Nitrogenbaserte flammehemmere, slik som melamin og melaminavledninger, er volumøkende. De brukes som regel i kombinasjon med andre flammehemmere. Gasser som blir avgitt får materialet til å svelle, og det dannes et isolerende sjikt på overflaten av materialet /31/. 5.3.4 Uorganiske flammehemmere De fleste uorganiske flammehemmere er metallhydroksider, slik som aluminium trihydroksid (ATH), antimon trioksid og magnesium hydroksid (MDH). Både ATH og MDH blir brukt som erstatning for bromerte flammehemmere. Uorganiske fosforforbindelser, rødt fosfor og aluminium polyfosfat blir også mye brukt i flammehemmere. Av sinkforbindelsene blir sinkborat brukt i noen forbindelser, mens andre sinkforbindelser som sinkstannat (ZS) og sinkhydroksystannat (ZHS) også kan brukes, eventuelt som synergistiske stoffer sammen med andre flammehemmere. Det er et voksende marked for sinkstannat og sinkhydrostannat som erstatning for antimon trioksid. Uorganiske flammehemmere blir ofte brukt som fyllstoffer i plast. I motsetning til organiske fyllstoffer har de høy bestandighet i forbindelse med plast /39/. 5.3.5 Flammesikre fibre Materialer med flammesikker oppbygging er et alternativ til kjemiske flammehemmere. Et tekstil kan produseres ved hjelp av flammesikre fibre, slik som modifisert akrylfiber eller polyamid. Redusert brennbarhet kan også oppnås ved å benytte sterkt krysskoplete polymerer, slik som polyamider, aramidfibre (Kevlar 3 ) eller modifisert akrylfiber, uten bruk av flammehemmer. Arbeidsklær lages i blant av såkalte flammesikre fibre, slik som modifisert akrylfiber eller polyamid med varenavn som Nomex, Aramid, Penta, Varmex og Trevira CS. Bomullsklær til brannmenn, politi og militæret blir behandlet med Proban, som er en organisk fosfornitrogenforbindelse, som danner en tverrbundet polymer fast bundet til bomullsfibrene. Klær til vanlig forbruk blir så å si aldri flammehemmet i Norge. Bomull er et tekstil med høy brennbarhet, og i visse tilfeller kan det være nødvendig å beskytte bomull mot gnister og flammer. Dette kan spesielt være aktuelt når det gjelder arbeidsklær for utsatte yrkeskategorier. Arbeidsklær av flammesikre fibre gir som regel en mer effektiv flammesikring enn tekstiler tilsatt kjemiske flammehemmere. En ulempe kan være at brukerne ofte opplever klærne som stive og syntetiske. 3 Kevlar, handelsnavn på aramidfiber fra det amerikanske kjemiselskapet Du Pont. Fibrene er meget sterke og anvendes særlig der stor styrke kombinert med lav vekt er vesentlig. Eksempler er eksklusive bil- og sykkeldekk, drivremmer, skuddsikre vester, og annen beskyttelse som kapsling av høyt belastede kabler osv (Store norske leksikon).
23 5.4 Bruken av flammehemmere 5.4.1 Valg av type flammehemmer Valg av type flammehemmer avhenger av flere faktorer. Blant de viktigste er: krav til brannsikkerhet helsemessige og miljømessige konsekvenser pris kjemiske og tekniske egenskaper i forhold til materialet som skal flammehemmes Flammehemmere kan forringe egenskapene til materialet i betydelig grad. Problemet er å finne et kompromiss mellom nedsatt funksjon og ønsket brannteknisk forbedring av materialet. En ideell flammehemmer bør være lett å tilsette materialet som skal beskyttes, ikke skilles ut og ikke endre materialets mekaniske egenskaper. Den bør være fargeløs, ha god stabilitet for UV-stråling og lys, og være motstandsdyktig mot aldring og hydrolyse 4. Flammehemmerens dekomponeringstemperatur bør tilpasses materialet. Det betyr at flammehemmeren må begynne å dekomponere ved samme temperatur som materialet, og den må dekomponeres over det samme temperaturområdet som materialet som skal beskyttes. Den må ikke forårsake korrosjon, være temperaturbestandig, være effektiv i små mengder, luktfri, miljøvennlig og ikke ha fysiologiske effekter. Den må avgi lite røyk og giftige gasser, og sist men ikke minst, den må ikke være for dyr i innkjøp /36/. 5.4.2 Økonomi og tilgjengelighet Troitzsch laget i 2006 en prisoversikt for flammehemmere generelt /37/. Prisene kan variere avhengig av mengde og opprinnelsesland. Prisene varierer fra ca 6 kr/kg for klorparafiner, til ca 110 kr/kg for de organiske fosforholdige forbindelsene DOP og DOPO. Bromerte forbindelser ligger på et gjennomsnittlig prisnivå på 33 kr/kg. Kostnadene for å flammehemme et produkt vil naturlig nok avhenge av hvor mye av den aktuelle flammehemmeren det er nødvendig å tilsette. Dette vil variere både med type tekstilprodukt og type flammehemmer. Kina spiller i følge Troitzsch en stadig viktigere rolle når det gjelder produksjon av flammehemmere. Det eksisterer fortsatt mange produsenter av flammehemmere i USA, Japan, Tyskland, England, Frankrike og Italia, men stadig flere flytter produksjonen til Kina. Ettersom det i Europa, USA og Japan har vært en økende bevissthet rundt de negative sidene i forbindelse med halogenholdige flammehemmere, har det ført til at produksjonen av halogenfrie flammehemmere har økt kraftig i de senere årene. Den største økningen har skjedd i Kina, med en årlig økning på mer enn 13 %. Veksten har vært noe lavere i Europa og USA, med ca 9-11 % økning. Den generelle økningen i produksjonen av flammehemmere har vært på 5 % /7/. 4 hydrolyse (av gr. hydor, vann, og lysis, løsning), kjem. prosesser hvor forbindelser ved å reagere med vann, spaltes i to eller flere nye forbindelser (kilde www.caplex.no)
24 5.4.3 Bestandighet Med bestandighet menes evnen en flammehemmer har til å tåle rengjøring, rensing, bleking, og eksponering for vær, vind og sol. Flammehemmende behandling av tekstiler kan inndeles på følgende måte /36/: 1. Bestandig flammehemming. 2. Semi-bestandig flammehemming: behandlingen tåler vann, men ikke tørrensing eller gjentatt (mer enn 50 ganger) vasking. 3. Ikke-bestandig flammehemming: flammehemmeren vaskes lett ut av tekstilet, benyttes oftest for produkter som ikke skal vaskes. Reaktive flammehemmere er generelt vesentlig mer bestandige enn additive flammehemmere. 5.4.4 Flammehemmere i ulike produkter SFT undersøkte forbruket av bromerte flammehemmere i Norge i 2002 /31/. Alt som forbrukes av bromerte flammehemmere i Norge importeres, enten som kjemikalier, i plastråvarer og halvfabrikata, eller i ferdige produkter. Det desidert største bruksområdet for bromerte flammehemmere var kretskort, med 153 tonn TBBPA årlig. Møbelstoff var et mer begrenset anvendelsesområde, med et forbruk på til sammen 0,9 tonn av ulike bromerte flammehemmere. Det globale forbruket av kjemiske flammehemmere ble estimert til 600 000 tonn i 1992 /32/. Dette forbruket inkluderer over hundre forskjellige produkter, som klassifiseres i henhold til det kjemiske innholdet, som vist i Tabell 5-1. Tabell 5-1 Etterspørsel etter flammehemmere i 1994 i henhold til det kjemiske innholdet /32/. Flammehemmeren er basert på Etterspørsel (i tonn) Brom 150 000 Klor 60 000 Fosfor 100 000 Antimon 50 000 Nitrogen 30 000 Aluminium 170 000 Andre 50 000 Det er grunn til å anta at etterspørselen er en god del større i dag. På grunn av den stadig økende skepsisen til bruk av halogenholdige flammehemmere, er det grunn til å anta at det relative forholdet til fordel for ikke halogenholdige flammehemmere har økt.
25 Tabell 5-2 viser produkter hvor flammehemmere benyttes. Tabell 5-2 Bruken av flammehemmere i forskjellige produkter /38/. Produkt Flammehemmer Eksempler Beskyttelsesklær (politi, Fosfor-nitrogenforbindelser, Proban brannmenn, militæret) flammesikre fibre Uniformer (forsvaret) Nomex Møbler (off. bygg) Fosfor-nitrogenforbindelser, nitrogenforbindelser, flammesikre fibre Pyrovatex, Pyrovatin, melamin, Trevira CS, ull Madrasser (PUR) klorerte og bromerte fosforforbindelser TCEP og HBCD Rullegardiner (off. bygg) fosfor-nitrogenforbindelser Byggplast (tak/utendørs) klorerte fosforforbindelser Byggisolering (celleplast) bromerte flammehemmere HBCD El.kabel Uorganiske forbindelser Aluminiumhydroksid, antimontrioksid IT-kabel magnesiumhydoksid Kabel (høyspent) Aluminiumhydroksid, antimontrioksid Stikkontakter, støpsler bromerte flammehemmere TBBP-A Lampeholdere TBBP-A Datamaskiner bromerte flammehemmere, fosforforbindelser TBBP-A, TPP Mønsterkort bromerte flammehemmere TBBP-A TV bromerte flammehemmere, halogenfrie forbindelser TBBP-A Hi-FI, CD- og DVDspillere fosforforbindelser, bromerte flammehemmere. Motorvarmere Mobiltelefoner Uorganiske og fosforforbindelser Bromerte flammehemmere (kretskort), fosfor- og uorganiske forbindelser (lader, batteri) Antimontrioksid, rødt fosfor TBBP-A, TPP, antimontrioksid Julepynt (mose) Uorganiske og fosforforbindelser Magnesiumklorid Sceneutrustning Ammoniumfosfat Ull Uorganiske fosforforbindelser Kaliumhexafluorzirkonat