title: Thermisches Zersetzungsverhalten und Brandfolgeprodukte stickstoffhaltiger Brandgüter
title: Thermal Decomposition Behavior and Decomposition Products of Nitrogen-Containing Combustibles
titleType: AlternativeTitle
Creators: name: Schaberg, Alexander
Publisher: name: Bergische Universität Wuppertal
Year: 2024

description: Diese Arbeit leistet einen Beitrag zum Verständnis des Brandverhaltens natürlicher und künstlicher stickstoffhaltiger Materialien wie Polyamiden, Polyurethanen, acrylnitrilbasierten Kunststoffen sowie Wolle, Leder, Seide und Federn. Im Fokus steht das Verhalten des gebundenen Stickstoffs im Brandfall sowie das Entstehen von Brandfolgeprodukten. Hierzu werden Laborversuche durchgeführt, die reale Brandbedingungen simulieren, um die Freisetzungsraten von toxischen Verbindungen wie HCN, NH3 und CO zu ermitteln und brandgutspezifische Produkte zu identifizieren. Besonders im unterventilierten Vollbrand sind toxische Brandprodukte vorherrschend, während im Entstehungsbrand und Feuersprung oxidierte Verbindungen dominieren. Einige organische Produkte sind brandgutspezifisch. Diese Ergebnisse ermöglichen eine differenzierte sicherheitstechnische Beurteilung von Brandgütern und widerlegen die Annahme einer generell höheren toxischen Gefahr durch Kunststoffe. Es wird gezeigt, dass das Brandverhalten stickstoffhaltiger Stoffe von verschiedenen Faktoren abhängt, hierzu zählen mögliche Additive, die Bindungssituation und die Umgebungsbedingungen. Pyrolytische Zersetzungsprozesse können teils präzise vorhergesagt werden, während die Thermooxidation nur eingeschränkt generalisiert werden kann. Eine direkte Übertragbarkeit der Pyrolyseprodukte auf die tatsächlichen Brandfolgeprodukte ist nicht gegeben.Es bestehen signifikante Unterschiede zwischen kleinen Molekülen und Polymeren, während Peptide den Übergang zwischen den Verhaltensweisen verdeutlichen Trotz ähnlicher Materialien können unterschiedliche Brandverhalten auftreten, wodurch allgemeine Aussagen zu Zersetzungspfaden und Freisetzungsraten in Frage gestellt werden. Es existieren keine universellen Regeln für alle Brandszenarien, jedoch können durch Laborversuche realitätsnahe Wertebereiche für das Brandverhalten in Raumbränden bestimmt werden.
description: This work contributes to the understanding of the combustion behavior of natural and synthetic nitrogen-containing materials, such as polyamides, polyurethanes, acrylonitrile-based plastics, as well as wool, leather, silk, and feathers. The focus is on the behavior of bound nitrogen in the event of a fire and the formation of fire by-products. Laboratory experiments are conducted to simulate real fire conditions in order to determine the release rates of toxic compounds such as HCN, NH3, and CO, and to identify combustible-specific products.In particular, in the under-ventilated full combustion phase, toxic products are predominant, while in the stages of initial fires and flashover, oxidized compounds dominate. Some organic products are specific to the material being burned. These results enable a differentiated safety assessment of fire loads and refute the assumption of a generally higher toxic risk associated with plastics.It is shown that the fire behavior of nitrogen-containing substances depends on various factors, including possible additives, bonding situation, and environmental conditions. Pyrolytic decomposition processes can be predicted with a certain degree of precision, whereas thermo-oxidation can only be generalized to a limited extent. Direct transferability of pyrolysis products to actual fire by-products is not given.There are significant differences between small molecules and polymers, while peptides illustrate the transition between these behaviors. Despite similar materials, different fire behaviors can occur, calling into question general statements about decomposition pathways and release rates. There are no universal rules for all fire scenarios, but laboratory experiments can determine realistic ranges for fire behavior in room fires.