|
| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |
Miljø- og sundhedsforhold for plastmaterialer
26 Brandegenskaber for udvalgte plasttyper
Se også:
Emissioner ved forarbejdning af termoplast
Emissioner ved forarbejdning af hærdeplast
Kemiske belastninger i arbejdsmiljøet
Miljø- og sundhedsvurderinger
Referencer
Indholdsfortegnelse
Oversigtsfigur
26.1 Introduktion
Dette kapitel om brandegenskaber er i al væsentlighed baseret på Hilado (1998). Hvor andre kilder er anvendt, er dette nævnt. Kapitlets fokus er på, hvilke stoffer, der dannes når en given plasttype brænder, og deres sundhedsmæssige egenskaber.
Som udgangspunkt er det den grundlæggende kemiske sammensætning af en polymer, der er bestemmende for, hvilke stoffer, der dannes, når den nedbrydes med eller uden tilstedeværelse af ilt. Temperaturen – og hastigheden af temperaturændringer - spiller også en rolle, men vil ikke blive diskuteret nærmere her.
26.2 Væsentligste nedbrydningsprodukter ved brand i plast
Den følgende tabel giver et overblik over de almindeligst forekommende gasformige nedbrydningsprodukter ved brand i plast, der er bygget omkring forskellige grundstoffer:
| Grundstof |
Eksempel på plasttype |
Nedbrydningsprodukter |
| Carbon (C) |
Alle plasttyper indeholder kulstof |
Carbon dioxid (CO2)
Carbon monoxid (CO) |
| Hydrogen (H) |
Alle plasttyper indeholder brint |
Vanddamp (H2O) |
| Chlor (Cl) |
PVC, PVDC, chloreret PE |
Hydrogenchlorid (HCl)
Phosgen (COCl2)
(Dioxin) |
| Svovl (S) |
PPS, PSU, visse gummityper |
Svovldioxid (SO2)
Hydrogensulfid (H2S) |
| Nitrogen (N) |
PA6, PA6.6, PUR |
Ammoniak (NH3)
Nitrogenoxider (NO, NO2) |
| Fluor |
PTFE, FEP |
Hydrogenfluorid (HF) |
Tabel 1. Almindeligt forekommende nedbrydningsprodukter ved brand i plast.
Foruden de stoffer, der er nævnt i Tabel 1, dannes der en lang række andre stoffer, om end i mindre mængder. En indikation af, hvilke stoffer, der er tale om, kan fås ved at kigge på nedbrydningsprodukterne ved forarbejdning af plast (se kapitlerne om emissioner/arbejdsmiljø ved forarbejdning af termo- og hærdeplast).
26.3 Nedbrydningsprodukternes effekter på mennesker
Nedbrydningsprodukternes effekter på mennesker er velkendte. I de følgende tabeller opsummeres kort sammenhængen mellem koncentrationen af et stof og de symptomer og effekter, det har på mennesker.
26.3.1 Carbondioxid
| Koncentration |
Symptom |
| 250-300 ppm |
Normal koncentration i atmosfærisk luft |
| 900-1500 ppm |
Ingen effekt |
| 18.000 ppm |
Åndedrættet øges med 50% |
| 25.000 ppm |
Åndedrættet øges med 100% |
| 30.000 ppm |
Svag narkotisk virkning. Øgning af puls og blodtryk, manglende skarphed i hørelsen |
| 50.000 ppm |
Forgiftningssymptomer efter 30 minutter. Hovedpine, svimmelhed. |
| 80.000 ppm |
Svimmelhed, sløvhed, bevistløshed |
| 120.000 ppm |
Øjeblikkelig bevidstløshed. Døden indtræffer i løbet af minutter. |
| 200.000 ppm |
Øjeblikkelig bevidstløshed, død ved kvælning |
Tabel 2. Symptomer og effekter ved udsættelse for carbondioxid.
26.3.2 Carbonmonoxid (kulilte)
| Koncentration (ppm) |
Symptom |
| 100 |
Ingen symptomer, heller ved længerevarende udsættelse |
| 200 |
Hovedpine efter 2-3 timer, kollaps efter 4-5 timer |
| 300 |
Hovedpine efter 1,5 time, udtalt forgiftning efter 2-3 timer, Kollaps efter 3 timer |
| 400 |
Udtalt forgiftning, frontal hovedpine og kvalme efter 1-2 timer, kollaps efter 2 timer, døden indtræffer efter 3-4 timer |
| 500 |
Hallucinationer efter 30-120 minutter |
| 800 |
Kollaps efter 1 time, døden indtræffer efter 2 timer |
| 1500 |
Døden indtræffer efter 1 time |
| 3000 |
Døden indtræffer efter 30 minutter |
| >8000 |
Øjeblikkelig kvælningsdød |
Tabel 3. Symptomer og effekter ved udsættelse for carbonmonoxid.
26.3.3 Hydrogenchlorid
| Koncentration (ppm) |
Symptom |
| 1-5 |
Lugtgrænse |
| 5-10 |
Mild irritation af slimhinder |
| 35 |
Irritation af halsen ved kort eksponering |
| 50-100 |
Knap udholdeligt |
| 1000 |
Risiko for lungeødemer efter kort tids eksponering |
Tabel 4. Symptomer og effekter ved udsættelse for hydrogenchlorid.
26.3.4 Svovldioxid
| Koncentration (ppm) |
Symptom |
| 3-5 |
Lugtgrænse |
| 8-12 |
Let irritation af øjne og hals, øget luftvejsmodstand |
| 20 |
Hoste og øjenirritation |
| 30 |
Øjeblikkelig og stærk irritation, vedblivende ubehageligt |
| 100-250 |
Livstruende |
| 600-800 |
Døden indtræffer i løbet af få minutter |
Tabel 5. Symptomer og effekter ved udsættelse for svovldioxid.
26.3.5 Hydrogensulfid
| Koncentration (ppm) |
Symptom |
| 20-30 |
Øjenbetændelse |
| 50 |
Øget lysfølsomhed, tåredannelse |
| 50-500 |
Irritation af luftvejene |
| 200-400 |
Lette forgiftningssymptomer efter flere timers udsættelse |
| 250-600 |
Lungeødemer og lungebetændelse efter længere tids udsættelse |
| 1000 |
Akut forgiftning |
| >2000 |
Akut, dødelig forgiftning |
Tabel 6. Symptomer og effekter ved udsættelse for hydrogensulfid.
26.3.6 Ammoniak
| Koncentration (ppm) |
Symptom |
| 1-50 |
Genkendelig lugt |
| 100 |
Let irritation af næse, hals og øjne |
| 200 |
Irritation af slimhinderne |
| 500-1000 |
Stærk irritation af de øvre luftveje |
| >1000 |
Dødelig |
Tabel 7. Symptomer og effekter ved udsættelse for ammoniak.
26.3.7 Hydrogencyanid
| Koncentration (ppm) |
Symptom |
| 0,5-5,1 |
Lugtgrænse |
| 18-36 |
Lette symptomer, hovedpine efter flere timers udsættelse |
| 45-54 |
Kan udholdes 0,5-1 time uden besvær |
| 100 |
Dødelig i løbet af en time |
| 135 |
Dødelig efter 30 minutter |
| 181 |
Dødelig efter 10 minutter |
| 280 |
Øjeblikkelig dødelig |
Tabel 8. Symptomer og effekter ved udsættelse for hydrogencyanid.
26.3.8 Hydrogenfluorid
| Koncentration (ppm) |
Symptom |
| 3-5 |
Irritation af næse og øjne efter en uges udsættelse, rødme af huden |
| 32 |
Irritation af øjne og næse |
| 60 |
Hudkløen, irritation af luftvejene efter 1 minuts udsættelse |
| 120 |
Irritation af luftvejene kan lige udholdes i 1 minut |
| 50-100 |
Livstruende efter få minutters udsættelse |
Tabel 9. Symptomer og effekter ved udsættelse for hydrogenfluorid.
26.3.9 Dioxin
Dannelse af dioxin er et potentielt problem ved brand i chlorholdig plast. Schleicher og Jensen (2004) har i en rapport til Miljøstyrelsen analyseret effekterne af en række ukontrollerede brande, hvor man ved eller har mistanke om, at større mængder PVC er brændt.
Ved to brande i plastforarbejdende virksomheder blev der efterfølgende fundet dioxin i omgivelserne i koncentrationer, der ikke overstiger Miljøstyrelsens grænseværdi for dioxin i jord. Det samme var tilfældet ved analysen af en lossepladsbrand.
Schleicher og Jensen (2004) vurderer, at selvom der i særlige tilfælde kan være meget høje koncentrationer af dioxin i røgen fra en brand, vil det være umuligt direkte at indånde så store mængder røg, som der skal til for at give akutte virkninger af dioxiner, uden først at pådrage sig svære skader forårsaget af andre stoffer i røgen.
Indånding af fortyndet røg og luft fra røgfanens influensområde vil medføre indtagelse af en forøget mængde dioxin, men mængden vil alligevel være lille i forhold til den normale daglige indtagelse af dioxin via føden.
Det anses derfor kun at være relevant at vurdere langtidsvirkningen af eventuelle udledte dioxiner og andre miljøskadelige stoffer, som f.eks. bromerede dioxiner, PCB, PAH og tungmetaller fra brande.
Schleicher og Jensen (2004) nævner også, at det fra udlandet vides, at både legal og illegal afbrænding af kabelskrot kan være en meget væsentlig kilde til dioxinforurening. Herhjemme har vi ingen legal afbrænding af kabelskrot. En mindre, ikke publiceret, undersøgelse af jord fra en illegal afbrænding af kabelskrot viste et indhold af hepta- og octa- PCDD+F congenere på 25.700 ng/kg tør jord, hvilket var 50 gange baggrundsniveauet1. Undersøgelsen viser tydeligt, at der alene på grund af indholdet af kabler i en bygningsbrand kan dannes dioxiner.
26.4 Røgens giftighed
Neviaser og Gann (2004) har lavet et review af den eksisterende litteratur om giftigheden af brandrøg under forskellige betingelser. De deler brandbetingelserne op i følgende hovedgrupper:
- Oxidativ pyrolyse, hvor materialerne ophedes uden selv at bryde i flammer
- Velventileret forbrænding med flammedannelse
- Forbrænding med begrænset ventilation
- Ulmende ild
Til at vurdere toksiciteten af røgen anvender de LC50-værdier, der angiver hvor stor en koncentration af røgen, der medfører at 50 % af de eksponerede dyr omkommer. Da de sammenstiller data fra mange forsøgsserier, har de også beregnet et konfidensinterval, der blandt andet tager usikkerheden som følge af forskellige eksponeringstider i betragtning.
Neviaser og Gann’s beregninger er sammenfattet i Tabel 10.
| Materiale |
Vel-ventileret forbrænding |
Forbrænding med begrænset ventilation |
Oxidativ pyrolyse |
| Polyethylen |
36,8 (30,1-43,0) |
|
5,8 (3,5-8,9) |
| Polystyrenskum |
35,6 (33,4-37,9) |
|
43,5 (41,1-45,6) |
| PVC |
20,0 (16,8-23,2) |
|
16,1 (13,2-19,3) |
| PVC (blødgjort) |
26,2 (20,1-33,2) |
16,0 (13,7-17,5) |
22,9 (11,8-34,4) |
| PUR (stift) |
13,0 (11,6-14,5) |
14,0 (13,4-14,5) |
29,5 (25,2-33,9) |
| PUR (fleksibel) |
35,4 (31,8-38,9) |
20,4 (16,0-24,9) |
29,9 (26,5-33,0) |
Tabel 10. Estimerede LC50-værdier (g/m³) med tilhørende konfidensintervaller, Efter Nevasier og Gann (2004).
26.5 Andre brandegenskaber
Foruden de giftige gasser er der en række andre faktorer, der spiller ind ved en vurdering af, hvor farlig en brand er for mennesker. Hilado (1998) peger på følgende:
- Nedsat iltkoncentration. Forbrændingsprocessen bruger ilt, og samtidig kan anstrengelse og ophidselse medføre et øget behov for ilt hos mennesker, der oplever en brand. Resultatet er i visse tilfælde kvælning – et iltindhold på 10 % regnes for minimumsgrænsen for overlevelse.
- Flammer. Mennesker får brandsår, hvis hudtemperaturen er over 66 °C i et sekund. Meget høje flammetemperaturer eller strålevarme kan være øjeblikkelig dødelig.
- Varme. Varme påvirker ikke bare mennesker, der er direkte udsat for brand, men eventuelt også mennesker, der opholder sig i nærheden. Varm luft kan medføre brandsår, dehydrering og eventuelt ødemer, der blokerer luftvejene.
- Røg. Den største risiko ved røgudvikling er, at den hindrer beboeres flugt og samtidigt forhindrer brandfolk i at trænge ind i en brændende bygning og slukke ilden. Røg medvirker også til at skabe panik på grund af dens synsnedsættende og irritative effekter.
- Nedsættelse af strukturers styrke. Brand og varme kan nedsætte styrken af bygningsstrukturen (gulve, vægge, lofter), hvilket bevirker sammenstyrtninger.
Det ligger udenfor denne rapports rammer at give en nærmere vurdering af, hvordan de enkelte plasttyper opfører sig under en brand. Det er dog muligt at give et overblik over nogle af de (risiko)faktorer, man analyser ved de enkelte materialer
Plasttype
Faktor |
PE |
PP |
PVC |
PS |
UP |
PUR |
| Nedbrydningstemperatur (°C) |
335-450 |
328-410 |
200-300 |
285-440 |
- |
- |
| Selvantændelsestemperatur (flammeeksponering)(°C) |
341-357 |
- |
391 |
345-360 |
346-399 |
310 |
| Selvantændelsestemperatur (varmeeksponering)(°C) |
349 |
570 |
454 |
488-496 |
483-488 |
416 |
| Oxygen Index (%) |
17,3-30,2 |
17,0-29,2 |
20,6-80,7 |
17,0-23,5 |
20-60 |
- |
| ”Tid til døden indtræffer” i minutter (v. Dome Chamber Toxicity Test) |
17,3±3,7 |
20,9±0,8 |
16,6±0,3 |
23,1±4,3 |
- |
15,5±4,1 |
| LC50 (mg/l)(v. Dome Chamber Toxicity Test) |
11,8-14,9 |
- |
- |
- |
- |
13,2-16,6 |
| Minimum antændelsestemperatur for støvlag (°C) |
380 |
- |
290-400 |
470-500 |
- |
390-400 |
| Minimum antændelsestemperatur for støvskyer (°C) |
410-450 |
420-460 |
660-730 |
490-500 |
- |
510-550 |
| Minimum koncentration for støveksplosioner (g/m³) |
20-25 |
20-55 |
>200 |
15-25 |
- |
25-30 |
Tabel 11. Faktorer, der kan være vigtige i en vurdering af materialers brandegenskaber.
Det skal bemærkes, at Tabel 11 er en simplificering og sammenstilling af en lang række tabeller i Hilado (1998). Som for produktion, forarbejdning, brug og bortskaffelse er der store variationer mellem de enkelte egenskaber alt efter mængde og type af de additiver, der er tilsat. Værdierne i tabellen afspejler den spredning, som Hilado (1998) har fundet ved forskellige forsøg, men det ligger udenfor rapportens rammer at give mere præcise oplysninger om, hvilke modifikationer, der er foretaget på de materialeprøver, der ligger til grund for analyserne. Det ligger også udenfor rapportens rammer at beskrive de (standard)betingelser og –procedurer, der anvendes ved de enkelte tests, men deres betydning beskrives kort i de følgende afsnit.
26.5.1 Nedbrydningstemperatur
Nedbrydningstemperaturen er vigtig i en vurdering af, om en de bærende egenskaber kan være ændret. Det skal bemærkes, at plasttyperne ved de givne temperaturer er flydende, idet temperaturerne er over den normale forarbejdningstemperatur.
26.5.2 Selvantændelsestemperatur
Selvantændelsestemperaturen, både hvis materialet er udsat for direkte flammer eller hvis det alene er udsat for varme, er et udtryk for, hvor let et materiale bliver antændt.
26.5.3 Oxygen Index
Oxygen Index angiver, hvor stor en koncentration af ilt, der skal være til stede for at et materiale vedbliver at brænde under veldefinerede testbetingelser.
26.5.4 ”Tid til døden indtræffer”
”Tid til døden indtræffer” er et mål for, hvor giftige, der gasser, der dannes ved en brand i et materiale, er. Som for de andre parametre i tabellen findes værdierne under standardiserede testbetingelser, og de er derfor mest egnede til at vurdere forskellige materialer i forhold til hinanden.
26.5.5 LC50
LD50 er et andet mål for forbrændingsprodukternes giftighed. Det angiver, hvor høj en koncentration af røgen fra en standardiseret forbrændingsproces, der skal til for at halvdelen af en gruppe forsøgsdyr omkommer. En sammenligning mellem Tabel 10 og Tabel 11 viser, at der er signifikante forskelle mellem de to kilder, der citeres. Der er ikke gjort forsøg på at finde eller forklare disse forskelle.
26.5.6 Minimum antændelsestemperatur for støvlag og støvskyer
Den mindste antændelsestemperatur for støvlag og støvskyer giver en indikation af risikoen for støveksplosioner. Med i dette billede hører også ”støvkoncentrationer”, der er et udtryk for hvor stor en koncentration af materialet, der skal til før det udgør en risiko.
| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste | | Top |
Version 1.0 Juli 2006, © Miljøstyrelsen.
|