Introducción
El retardante de llama FR) para polímeros más utilizado y económico es el trihidróxido de aluminio (Al(OH)3 o, abreviado, ATH). Se utiliza en plásticos como las poliolefinas para el revestimiento de cables, pero también en acrílicos, resinas termoestables y suelos de PVC, por citar algunas aplicaciones más. Es respetuoso con el medio ambiente porque no contiene halógenos y es muy eficaz como supresor de humos.
Su capacidad ignífuga* se debe al enfriamiento y a la formación de una capa de barrera, así como a la dilución. La capacidad de enfriamiento se debe a su capacidad de liberar agua al calentarse. El pico de liberación se produce en torno a los 300°C.
La reacción subyacente es endotérmica, lo que significa que el agua consume parte del calor liberado para evaporarse.
La funcionalidad de barrera es el resultado de la descomposición del trihidróxido de aluminio. La capa descompuesta ralentiza el flujo de oxígeno a la llama y, por tanto, la formación de gases. Large cantidades (40-60 wt%) de relleno deben utilizarse para obtener propiedades retardantes de llama (factor de dilución). Como ocurre con la mayoría de los retardantes de llama (FR), la adición de la carga también afecta a las propiedades mecánicas y reológicas de los plásticos. Dado que las cantidades de carga tienen que ser elevadas para su funcionalidad, hay que añadir otros aditivos para contrarrestar su efecto. Las propiedades mecánicas mejoran con la morfología y el recubrimiento superficial del Al(OH)3 para aumentar la adhesión interfacial. Los recubrimientos difieren en función del polímero base que se vaya a utilizar. El aumento de la viscosidad durante el procesado se contrarresta con aditivos que mejoran la fluidez.
Condiciones de medición
En este estudio, se investigó el efecto del trihidróxido de aluminio (ATH) en el comportamiento al fuego del polietileno (PE) en el TCC 918 (figura 1). El instrumento permite determinar la liberación de calor, la pérdida de masa y la DensidadThe mass density is defined as the ratio between mass and volume. densidad y composición del gas de humo. Para ello, se moldearon por inyección muestras de PE puro, así como de PE con un 50% en peso de Al(OH)3, en placas de 100 x 100 x 4 mm3 .
Antes de iniciar los ensayos, se calibró el sistema de análisis de gases (Siemens Oxymat/Ultramat) con gases de calibración y se comprobó el factor C utilizando el quemador de metano con una liberación de calor definida. El analizador de gases utilizado estaba equipado con O2 y una opción deCO2. Después de calentar el calentador de cono, se cerró el obturador y se montó el portamuestras horizontal con la muestra en la placa de tierra. A continuación, el sistema retiraba automáticamente el obturador para iniciar la medición. Los gases evaporados se encendieron mediante el sistema de encendido automático. Las condiciones de medición se resumen en la tabla 1.
Cuadro 1: Condiciones de medición
| Portamuestras | Horizontal |
| DensidadThe mass density is defined as the ratio between mass and volume. Densidad de flujo térmico | 50 kW/m |
| Caudal nominal | 24.0 l/s |
La liberación de calor concuerda bien con la medición de la transmisión; véase la figura 3. La cantidad total de calor liberado es menor en la muestra con el FR. Sin embargo, la función de barrera se observa de nuevo a través de una disminución constante del calor liberado.
En la figura 4 se muestra la pérdida de masa que acompaña a la formación de carbón. La pérdida de masa se produce a un ritmo más lento y en menor grado. Mientras que la muestra de PE puro pierde cerca de 35 g de peso al final de la prueba, la muestra con el retardante de llama consume menos de 20 g; sólo la mitad aproximadamente. Sin embargo, hay que tener en cuenta aquí que la muestra con relleno también contiene sólo la mitad de PE.
La medición en el calorímetro de cono permite estudiar el efecto de una exposición controlada al fuego sobre un material; en este caso, sobre un plástico con y sin retardante de llama. En este ejemplo, sólo se representan las propiedades más importantes: transmisión (producción de humo), desprendimiento de calor y pérdida de masa. Sin embargo, en el mismo ensayo es posible realizar otros análisis:
- Tiempo de ignición
- Tasa de pérdida de masa (MLR)
- Índice de liberación de calor (ARHE, MARHE)
- Calor efectivo de combustión (EHC)
- Desprendimiento total de calor (THR)
- Liberación total de humo (TSP)
- Producción de humo (SPR)
- Productos de la combustión
Conclusiones
Este estudio confirma los mecanismos de supresión del humo y formación de una capa de barrera del trihidróxido de aluminio de relleno durante un incendio. El rendimiento en cuanto a propiedad de transmisión, liberación de calor y pérdida de masa se comparó con una muestra de PE sin el retardante de llama. Se observa que el FR funciona eficazmente cuando se mezcla con PE.