소개
폴리머에 가장 널리 사용되고 경제적인 난연제 FR)는 알루미늄 삼수산화물(Al(OH)3 또는 약칭 ATH)입니다. 케이블 피복용 폴리올레핀과 같은 플라스틱뿐만 아니라 아크릴, 열경화성 수지, PVC 바닥재 등 다양한 용도로 사용됩니다. 할로겐을 함유하지 않아 환경 친화적이며 연기 억제제로서 효율이 높습니다.
난연성*은 냉각 및 장벽층 형성, 희석에 의한 것입니다. 냉각 기능은 가열 시 물을 방출하는 능력에서 비롯됩니다. 최대 방출은 약 300°C에서 발생합니다.
기본 반응은 흡열 반응으로, 물이 증발을 위해 방출된 열의 일부를 소비한다는 의미입니다.
차단 기능은 삼산화알루미늄의 분해로 인한 결과입니다. 분해된 층은 화염에 대한 산소의 흐름을 늦추어 가스 형성을 늦춥니다. Large 난연성(희석 계수)을 얻으려면 필러의 양(40-60 wt%)을 사용해야 합니다. 대부분의 난연제(FR)와 마찬가지로, 필러의 첨가는 플라스틱의 기계적 및 유변학적 특성에도 영향을 미칩니다. 기능성을 위해 필러의 양이 많아야 하므로 그 효과를 상쇄하기 위해 다른 첨가제를 첨가해야 합니다. 기계적 특성은 계면 접착력을 높이기 위해 Al(OH)3의 형태와 표면 코팅에 의해 개선됩니다. 코팅은 사용되는 기본 폴리머에 따라 다릅니다. 가공 중 점도가 증가하면 흐름 개선 첨가제를 사용하여 이를 상쇄합니다.
측정 조건
이 연구에서는 폴리에틸렌(PE)의 화재 거동에 대한 알루미늄 삼수산화물(ATH)의 영향을 TCC 918에서 조사했습니다(그림 1). 이 기기를 통해 열 방출, 질량 손실, 연기 가스의 밀도 및 조성을 측정할 수 있습니다. 이를 위해 깔끔한 PE와 50 wt% Al(OH)3가 함유된 PE 샘플을 100 x 100 x 4-mm3 플레이트에 사출 성형했습니다.
테스트를 시작하기 전에 가스 분석 시스템(지멘스 옥시매트/울트라매트)을 보정 가스로 보정하고 열 방출이 정해진 메탄 버너를 사용하여 C-인자를 확인했습니다. 사용된 가스 분석기에는 O2와CO2 옵션이 장착되어 있었습니다. 콘 히터를 가열한 후 셔터를 닫고 시료가 담긴 수평 시료 홀더를 바닥 판에 장착했습니다. 그런 다음 측정 시작을 위해 시스템이 자동으로 셔터를 제거했습니다. 증발된 가스는 자동 점화 시스템에 의해 점화되었습니다. 측정 조건은 표 1에 요약되어 있습니다.
표 1: 측정 조건
| 샘플 홀더 | 수평 |
| 열유속 밀도 | 50 kW/m² |
| 공칭 듀트 유량 | 24.0 l/s |
열 방출은 투과 측정과 잘 일치합니다(그림 3 참조). FR을 사용한 샘플에서 전체 방출 열의 양이 더 적습니다. 그러나 방출 열의 꾸준한 감소를 통해 장벽 기능을 다시 관찰할 수 있습니다.
숯 형성에 수반되는 질량 손실은 그림 4에 나와 있습니다. 질량 손실은 더 느린 속도로 더 낮은 수준으로 발생합니다. 깔끔한 PE 시료는 시험이 끝날 때까지 35g에 가까운 무게가 손실되지만 난연제가 사용된 시료는 그 절반 정도인 20g 미만이 손실됩니다. 그러나 여기서 필러가 포함된 시료도 PE가 절반만 포함되어 있다는 점을 고려해야 합니다.
콘 열량계로 측정하면 재료에 대한 통제된 화재 노출의 영향을 연구할 수 있으며, 이 경우 난연제가 있는 플라스틱과 없는 플라스틱에 대해 연구할 수 있습니다. 이 예에서는 가장 중요한 특성인 투과(연기 생성), 열 방출 및 질량 손실만 표시되어 있습니다. 그러나 동일한 테스트에서 추가 분석이 가능합니다:
- 점화 시간
- 질량 손실률(MLR)
- 열 방출률(ARHE, MARHE)
- 유효 연소열(EHC)
- 총 열 방출량(THR)
- 총 연기 방출량(TSP)
- 연기 생성량(SPR)
- 연소 생성물
결론
이 연구는 화재 시 충전제인 알루미늄 삼수산화물의 연기 억제 및 차단층 형성 메커니즘을 확인했습니다. 투과성, 열 방출 및 질량 손실에 관한 성능을 난연제가 없는 PE 샘플과 비교했습니다. FR이 PE에 배합되었을 때 효과적으로 작동한다는 것을 알 수 있습니다.