Úvod
Nejpoužívanějším a nejekonomičtějším prostředkem proti hoření FR) pro polymery je trihydroxid hlinitý (Al(OH)3 nebo zkráceně ATH). Používá se v plastech, jako jsou polyolefiny pro opláštění kabelů, ale také v akrylátech, termosetových pryskyřicích a PVC podlahovinách, abychom jmenovali alespoň některé další aplikace. Je šetrný k životnímu prostředí, protože neobsahuje halogeny a je vysoce účinný jako potlačovač kouře.
Jeho nehořlavost* je způsobena ochlazováním a tvorbou bariérové vrstvy a také ředěním. Schopnost ochlazování vyplývá z jeho schopnosti uvolňovat při zahřívání vodu. K maximálnímu uvolňování dochází při teplotě kolem 300 °C.
Základní reakce je endotermická, což znamená, že voda spotřebuje část uvolněného tepla na odpaření.
Bariérová funkce je výsledkem rozkladu trihydroxidu hlinitého. Rozložená vrstva zpomaluje přívod kyslíku do plamene, a tím i tvorbu plynů. Large množství (40-60 % hmot.) plniva musí být použito k dosažení vlastností zpomalujících plamen (faktor ředění). Stejně jako u většiny retardérů hoření (FR) má přídavek plniva vliv také na mechanické a reologické vlastnosti plastů. Vzhledem k tomu, že množství plniva musí být pro jeho funkčnost vysoké, je třeba přidávat další přísady, které jejich účinek neutralizují. Mechanické vlastnosti se zlepšují morfologií a povrchovou úpravou Al(OH)3, aby se zvýšila mezifázová adheze. Povlaky se liší v závislosti na použitém základním polymeru. Zvýšená viskozita během zpracování se vyrovnává přísadami zvyšujícími tekutost.
Podmínky měření
V této studii byl zkoumán vliv trihydroxidu hlinitého (ATH) na chování polyethylenu (PE) při požáru na TCC 918 (obr. 1). Přístroj umožňuje stanovit uvolňování tepla, hmotnostní ztráty a hustotu a složení kouřového plynu. Za tímto účelem byly vzorky čistého PE i PE s 50 % hmot. Al(OH)3 vstřikovány do desek o rozměrech 100 x 100 x 4 mm3.
Před zahájením zkoušek byl systém pro analýzu plynů (Siemens Oxymat/Ultramat) kalibrován kalibračními plyny a pomocí metanového hořáku s definovaným uvolňováním tepla byl zkontrolován C-faktor. Použitý analyzátor plynů byl vybaven volitelnou funkcí O2 aCO2. Po zahřátí kuželového ohřívače se zavřela klapka a horizontální držák vzorku se vzorkem se připevnil na základovou desku. Poté systém automaticky odstranil závěrku pro zahájení měření. Odpařené plyny byly zapáleny automatickým zapalovacím systémem. Podmínky měření jsou shrnuty v tabulce 1.
Tabulka 1: Podmínky měření
| Držák vzorku | Horizontální |
| HustotaHmotnostní hustota je definována jako poměr mezi hmotností a objemem. Hustota tepelného toku | 50 kW/m² |
| Jmenovitý průtok | 24.0 l/s |
Uvolněné teplo je v dobré shodě s měřením přenosu; viz obrázek 3. Celkové množství uvolněného tepla je menší u vzorku s FR. Bariérová funkce je však opět pozorovatelná prostřednictvím stálého poklesu uvolněného tepla.
Hmotnostní úbytek provázející tvorbu uhlíku je znázorněn na obrázku 4. K úbytku hmotnosti dochází pomaleji a v menší míře. Zatímco čistý vzorek PE ztrácí na konci zkoušky téměř 35 g hmotnosti, vzorek se zpomalovačem hoření spotřebuje méně než 20 g; jen asi polovinu. Zde je však třeba vzít v úvahu, že vzorek s plnivem také obsahuje pouze polovinu PE.
Měření v kuželovém kalorimetru umožňuje studovat vliv řízeného působení ohně na materiál; v tomto případě na plast se zpomalovačem hoření a bez něj. V tomto příkladu jsou zobrazeny pouze nejdůležitější vlastnosti: transmisivita (produkce kouře), uvolňování tepla a hmotnostní ztráty. Ve stejné zkoušce je však možné provést další analýzy:
- Doba vznícení
- Rychlost úbytku hmotnosti (MLR)
- Rychlost uvolňování tepla (ARHE, MARHE)
- Efektivní spalné teplo (EHC)
- Celkové uvolněné teplo (THR)
- Celkové uvolňování kouře (TSP)
- Produkce kouře (SPR)
- Produkty spalování
Závěry
Tato studie potvrzuje mechanismy potlačování kouře a vytváření bariérové vrstvy z plniva trihydroxidu hlinitého během požáru. Výkonnost s ohledem na přenosové vlastnosti, uvolňování tepla a hmotnostní ztráty byla porovnána se vzorkem PE bez retardéru hoření. Je patrné, že FR účinně funguje, když je zakomponován do PE.