Introduktion
Det mest udbredte og økonomiske flammehæmmende middel (FR) til polymerer er aluminiumtrihydroxid (Al(OH)3 eller, forkortet, ATH). Det bruges i plast som f.eks. polyolefiner til kabelbeklædning, men også i akryl, hærdeplast og PVC-gulve, for at nævne nogle flere anvendelsesområder. Det er miljøvenligt, da det ikke indeholder halogener, og det er meget effektivt som røghæmmer.
Flammehæmningen* skyldes afkøling og dannelse af barrierelag samt fortynding. Køleevnen stammer fra dens evne til at frigive vand ved opvarmning. Den største frigivelse sker ved ca. 300 °C.
Den underliggende reaktion er EndotermEn prøveovergang eller en reaktion er endoterm, hvis der er brug for varme til omdannelsen.endoterm, hvilket betyder, at vandet bruger noget af den frigivne varme til FordampningFordampning af et grundstof eller en forbindelse er en faseovergang fra væskefase til damp. Der findes to typer fordampning: fordampning og kogning.fordampning.
Barrierefunktionen er et resultat af nedbrydningen af aluminiumtrihydroxid. Det nedbrudte lag bremser ilttilførslen til flammen og dermed dannelsen af gasser. Large mængder (40-60 vægt%) fyldstof skal bruges for at opnå flammehæmmende egenskaber (fortyndingsfaktor). Som med de fleste flammehæmmere (FR) påvirker tilsætningen af filler også plastens mekaniske og reologiske egenskaber. Da mængden af fyldstof skal være høj af hensyn til funktionaliteten, skal der tilsættes andre additiver for at modvirke deres effekt. De mekaniske egenskaber forbedres af morfologien og overfladebelægningen af Al(OH)3 for at øge grænsefladeadhæsionen. Belægningerne varierer afhængigt af den basispolymer, der skal bruges. Den øgede viskositet under behandlingen modvirkes af flowforbedrende additiver.
Målebetingelser
I denne undersøgelse blev effekten af aluminiumtrihydroxid (ATH) på brandadfærden for polyethylen (PE) undersøgt i TCC 918 (figur 1). Instrumentet gør det muligt at bestemme varmeafgivelse, massetab og TæthedMassefylden er defineret som forholdet mellem masse og volumen. tæthed og sammensætning af røggassen. Til dette formål blev prøver af ren PE samt PE med 50 vægt-% Al(OH)3 sprøjtestøbt til 100 x 100 x 4 mm3 plader.
Før testene blev påbegyndt, blev gasanalysesystemet (Siemens Oxymat/Ultramat) kalibreret med kalibreringsgasser, og C-faktoren blev kontrolleret ved hjælp af metanbrænderen med en defineret varmeafgivelse. Den anvendte gasanalysator var udstyret medO2 og enCO2-mulighed. Efter opvarmning af keglevarmeren blev lukkeren lukket, og den vandrette prøveholder med prøven blev monteret på jordpladen. Derefter fjernede systemet automatisk lukkeren, så målingen kunne begynde. De fordampede gasser blev antændt af det automatiske tændingssystem. Målebetingelserne er opsummeret i tabel 1.
Tabel 1: Målebetingelser
| Holder til prøver | Vandret |
| Varmefluxens TæthedMassefylden er defineret som forholdet mellem masse og volumen. tæthed | 50 kW/m² |
| Nominel dut-flowhastighed | 24.0 l/s |
Varmeafgivelsen er i god overensstemmelse med transmissionsmålingen; se figur 3. Den samlede mængde frigivet varme er mindre i prøven med FR. Men barrierefunktionen kan igen observeres gennem et konstant fald i den frigivne varme.
Massetabet, der ledsager kuldannelsen, er vist i figur 4. Massetabet sker langsommere og i mindre grad. Mens den rene PE-prøve mister næsten 35 g vægt ved testens afslutning, bruger prøven med flammehæmmeren mindre end 20 g; kun ca. halvdelen. Her skal det dog tages i betragtning, at prøven med fyldstof også kun indeholder halvdelen af PE.
Måling i keglekalorimeteret gør det muligt at undersøge effekten af en kontrolleret brandpåvirkning på et materiale; i dette tilfælde på en plast med og uden flammehæmmer. I dette eksempel er kun de vigtigste egenskaber afbildet: transmission (røgudvikling), varmeafgivelse og massetab. Det er dog muligt at analysere yderligere i samme test:
- Antændelsestidspunkt
- Massetabshastighed (MLR)
- Varmeafgivelseshastighed (ARHE, MARHE)
- Effektiv forbrændingsvarme (EHC)
- Samlet varmeafgivelse (THR)
- Samlet røgudvikling (TSP)
- Røgproduktion (SPR)
- Forbrændingsprodukter
Konklusioner
Denne undersøgelse bekræfter mekanismerne for røgundertrykkelse og dannelse af et barrierelag af fyldstoffet aluminiumtrihydroxid under en brand. Præstationen med hensyn til transmissionsegenskaber, varmeafgivelse og massetab blev sammenlignet med en prøve af PE uden flammehæmmeren. Det kan ses, at FR fungerer effektivt, når det blandes i PE.