Porque é que a espuma fenólica carboniza e que benefícios proporciona ao comportamento ao fogo?

3 dezembro 2020 Kingspan Isolamento

Se está a ler este texto, então certamente já viu a nossa demonstração do comportamento de um isolamento Kingspan Kooltherm quando sujeito à acção de uma tocha. Se não o fez, pode vê-lo aqui (Link para o vídeo Kingspan Kooltherm Charring Demonstration)ou abaixo.

Em resumo, o vídeo mostra a carbonização que se forma no isolamento de Kooltherm quando este arde. Aqui, aprofundaremos como a carbonização tem impacto no desempenho do fogo, porque a carbonização faz com que o isolamento Kooltherm se autoextinga quando a fonte de calor é removida, e que só porque é combustível por definição não significa que seja inflamável.


O vídeo

Em resumo, a demonstração consiste em expor um painel de isolamento a uma chama de um maçarico durante oito minutos. O calor da chama faz com que o isolamento seja submetido à pirólise. Esta pirólise resulta na formação de uma camada de carbonização na superfície do painel. Esta pirólise resulta na formação de uma camada de carbonização sobre a superfície da amostra. Esta pirólise também liberta gases combustíveis, que não podem ser vistos, mas como resultado de sua combustão posterior, serão observadas chamas adicionais que ocorrem 30 segundos após a aplicação da chama, enquanto a carbonização inicial está a formar-se. Após este ponto, as chamas na superfície da amostra são extintas enquanto a camada de carbonização aumenta gradualmente.

Após 8 minutos, a tocha é removida e pode ver-se que a amostra de isolamento em si não espalha as chamas pela sua superfície sem a chama da tocha, e portanto o painel auto extingue-se.

Então, o que se passa exactamente com o isolamento de Kooltherm para dar este resultado? Vamos explorá-lo.


A ciência por detrás do vídeo

Primeiro, a pirólise é o processo de decomposição térmica de um material combustível. Ocorre quando o material, que neste caso é uma amostra de isolamento de Kooltherm, é submetido a energia térmica. Neste caso, a pirólise resulta em dois produtos: gases combustíveis quentes (gases pirolíticos) e carvão. A pirólise é uma reacção endotérmica, o que significa que absorve calor.

As chamas subsequentes que vê durante o vídeo são o resultado da reacção exotérmica (combustão) entre os gases combustíveis quentes e o oxigénio. As chamas extinguem-se após os primeiros 30 segundos do vídeo, devido à formação da camada de carbonização. Esta camada protege o isolamento não carbonizado abaixo da sua superfície da fonte de calor (e o calor da combustão dos gases da pirólise) e, portanto, retarda a sua pirólise. Enquanto a camada de carbonização está em pirólise, a taxa de emissão de gases de pirólise diminui, e a natureza dos gases de pirólise muda, quanto mais a carbonização é pirolizada. O efeito é que a taxa de produção de gases de pirólise, e a intensidade da chama produzida pela sua combustão, é reduzida após a formação da camada de carbonização inicial até se atingir o equilíbrio.

A energia libertada pela combustão dos gases da pirólise fornece parte da energia necessária para produzir mais pirólise. No entanto, quando a fonte de calor é removida, a energia da combustão dos gases de pirólise por si só é insuficiente para resistir a mais pirólise, e o isolamento torna-se auto extinguível.

Isto mostra que os materiais classificados como "combustíveis" não queimarão necessariamente ou serão queimados em todos os casos. Portanto, "combustível" não significa automaticamente "inflamável". A "inflamabilidade" é específica do cenário, enquanto a "combustibilidade" é uma propriedade intrínseca baseada unicamente no conteúdo térmico de um material.