Εισαγωγή
Το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο και οικονομικό αντιφλεγμονώδες FR) για πολυμερή είναι το τριυδροξείδιο του αργιλίου (Al(OH)3 ή, συντομογραφικά, ATH). Χρησιμοποιείται σε πλαστικά όπως οι πολυολεφίνες για περιβλήματα καλωδίων, αλλά και σε ακρυλικά, θερμοσκληρυνόμενες ρητίνες και δάπεδα από PVC, για να αναφέρουμε μερικές ακόμη εφαρμογές. Είναι φιλικό προς το περιβάλλον, καθώς δεν περιέχει αλογόνα και είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικό ως κατασταλτικό καπνού.
Η επιβράδυνση φλόγας* του οφείλεται στην ψύξη και στο σχηματισμό στρώματος φραγμού καθώς και στην αραίωση. Η ικανότητα ψύξης προέρχεται από την ικανότητά του να απελευθερώνει νερό κατά τη θέρμανση. Η μέγιστη απελευθέρωση λαμβάνει χώρα στους 300°C περίπου.
Η υποκείμενη αντίδραση είναι ενδόθερμη, πράγμα που σημαίνει ότι το νερό καταναλώνει μέρος της απελευθερούμενης θερμότητας για εξάτμιση.
Η λειτουργικότητα φραγμού είναι αποτέλεσμα της διάσπασης του τριϋδροξειδίου του αργιλίου. Το αποσυντιθέμενο στρώμα επιβραδύνει τη ροή του οξυγόνου προς τη φλόγα και συνεπώς τον σχηματισμό αερίων. Large πρέπει να χρησιμοποιηθούν ποσότητες (40-60 % κ.β.) πληρωτικού υλικού για να επιτευχθούν ιδιότητες φλογοεπιβράδυνσης (συντελεστής αραίωσης). Όπως συμβαίνει με τα περισσότερα επιβραδυντικά φλόγας (FR), η προσθήκη του πληρωτικού υλικού επηρεάζει επίσης τις μηχανικές και ρεολογικές ιδιότητες των πλαστικών. Δεδομένου ότι οι ποσότητες του πληρωτικού υλικού πρέπει να είναι υψηλές για τη λειτουργικότητά του, πρέπει να προστεθούν άλλα πρόσθετα για να εξουδετερωθεί η επίδρασή τους. Οι μηχανικές ιδιότητες βελτιώνονται από τη μορφολογία και την επιφανειακή επικάλυψη του Al(OH) 3 για την αύξηση της διεπιφανειακής πρόσφυσης. Οι επιστρώσεις διαφέρουν ανάλογα με το βασικό πολυμερές που θα χρησιμοποιηθεί. Το αυξημένο ιξώδες κατά την επεξεργασία εξουδετερώνεται με πρόσθετα που ενισχύουν τη ροή.
Συνθήκες μέτρησης
Στην παρούσα μελέτη, διερευνήθηκε η επίδραση του τριυδροξειδίου του αργιλίου (ATH) στη συμπεριφορά του πολυαιθυλενίου (PE) στη φωτιά στο TCC 918 (σχήμα 1). Το όργανο επιτρέπει τον προσδιορισμό της έκλυσης θερμότητας, της απώλειας μάζας και της πυκνότητας και της σύνθεσης του αερίου καπνού. Για το σκοπό αυτό, δείγματα καθαρού PE καθώς και PE με 50 % κ.β. Al(OH) 3 μορφοποιήθηκαν με έγχυση σε πλάκες 100 x 100 x 4 mm3.
libralibraΠριν από την έναρξη των δοκιμών, το σύστημα ανάλυσης αερίων (Siemens Oxymat/Ultramat) εφοδιάστηκε με αέρια καπνού και ελέγχθηκε ο συντελεστής C χρησιμοποιώντας τον καυστήρα μεθανίου με καθορισμένη έκλυση θερμότητας. Ο αναλυτής αερίων που χρησιμοποιήθηκε ήταν εξοπλισμένος με επιλογή O2 καιCO2. Αφού θερμάνθηκε ο κωνικός θερμαντήρας, έκλεισε το κλείστρο και η οριζόντια υποδοχή δείγματος με το δείγμα τοποθετήθηκε στην πλάκα εδάφους. Στη συνέχεια, το σύστημα αφαίρεσε αυτόματα το κλείστρο για την έναρξη της μέτρησης. Τα εξατμιζόμενα αέρια αναφλέγονταν από το σύστημα αυτόματης ανάφλεξης. Οι συνθήκες μέτρησης συνοψίζονται στον πίνακα 1.
Πίνακας 1: Συνθήκες μέτρησης
| Κάτοχος δείγματος | Οριζόντια |
| Πυκνότητα ροής θερμότητας | 50 kW/m² |
| Ονομαστικός ρυθμός ροής dut | 24.0 l/s |
Η έκλυση θερμότητας βρίσκεται σε καλή συμφωνία με τη μέτρηση μετάδοσης- βλέπε σχήμα 3. Η συνολική ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται είναι smaller στο δείγμα με το FR. Ωστόσο, η λειτουργία φραγμού είναι και πάλι παρατηρήσιμη μέσω μιας σταθερής μείωσης της εκλυόμενης θερμότητας.
Η απώλεια μάζας που συνοδεύει το σχηματισμό άνθρακα φαίνεται στο σχήμα 4. Η απώλεια μάζας εμφανίζεται με βραδύτερο ρυθμό και σε μικρότερο βαθμό. Ενώ το καθαρό δείγμα PE χάνει σχεδόν 35 g βάρους μέχρι το τέλος της δοκιμής, το δείγμα με το επιβραδυντικό φλόγας χρησιμοποιεί λιγότερο από 20 g- μόνο τα μισά περίπου. Ωστόσο, εδώ πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι το δείγμα με το πληρωτικό υλικό περιέχει επίσης μόνο το μισό PE.
Η μέτρηση στο κωνικό θερμιδόμετρο επιτρέπει τη μελέτη της επίδρασης μιας ελεγχόμενης έκθεσης σε φωτιά σε ένα υλικό- στην προκειμένη περίπτωση, σε ένα πλαστικό με και χωρίς επιβραδυντή φλόγας. Σε αυτό το παράδειγμα, απεικονίζονται μόνο οι πιο σημαντικές ιδιότητες: μετάδοση (παραγωγή καπνού), έκλυση θερμότητας και απώλεια μάζας. Ωστόσο, είναι δυνατή στην ίδια δοκιμή η περαιτέρω ανάλυση:
- Χρόνος ανάφλεξης
- Ρυθμός απώλειας μάζας (MLR)
- Ρυθμός έκλυσης θερμότητας (ARHE, MARHE)
- Αποτελεσματική θερμότητα καύσης (EHC)
- Συνολική έκλυση θερμότητας (THR)
- Συνολική έκλυση καπνού (TSP)
- Παραγωγή καπνού (SPR)
- Προϊόντα καύσης
Συμπεράσματα
Η μελέτη αυτή επιβεβαιώνει τους μηχανισμούς καταστολής του καπνού και του σχηματισμού ενός στρώματος φραγμού από το πληρωτικό τριυδροξείδιο του αργιλίου κατά τη διάρκεια μιας πυρκαγιάς. Οι επιδόσεις όσον αφορά την ιδιότητα μετάδοσης, την έκλυση θερμότητας και την απώλεια μάζας συγκρίθηκαν με ένα δείγμα PE χωρίς το επιβραδυντικό φλόγας. Μπορεί να διαπιστωθεί ότι το FR λειτουργεί αποτελεσματικά όταν αναμιγνύεται σε PE.