Wprowadzenie
Najszerzej stosowanym i najbardziej ekonomicznym środkiem zmniejszającym palność FR) dla polimerów jest trójtlenek glinu (Al(OH)3 lub, w skrócie, ATH). Jest on stosowany w tworzywach sztucznych, takich jak poliolefiny do powlekania kabli, ale także w akrylu, żywicach termoutwardzalnych i wykładzinach podłogowych z PVC. Jest przyjazny dla środowiska, ponieważ nie zawiera halogenów i jest bardzo skuteczny jako środek tłumiący dym.
Jego ognioodporność* wynika z chłodzenia i tworzenia warstwy barierowej, a także rozcieńczania. Zdolność chłodzenia wynika z jego zdolności do uwalniania wody po podgrzaniu. Szczytowe uwalnianie następuje w temperaturze około 300°C.
Podstawowa reakcja jest endotermiczna, co oznacza, że woda zużywa część uwolnionego ciepła na OdparowanieOdparowanie pierwiastka lub związku jest przejściem fazowym z fazy ciekłej do pary. Istnieją dwa rodzaje parowania: parowanie i wrzenie.odparowanie.
Funkcjonalność bariery jest wynikiem rozkładu trójwodorotlenku glinu. Rozłożona warstwa spowalnia przepływ tlenu do płomienia, a tym samym tworzenie się gazów. Large ilości (40-60% wag.) wypełniacza muszą być użyte w celu uzyskania właściwości zmniejszających palność (współczynnik rozcieńczenia). Podobnie jak w przypadku większości środków zmniejszających palność (FR), dodanie wypełniacza wpływa również na właściwości mechaniczne i reologiczne tworzyw sztucznych. Ponieważ ilość wypełniacza musi być wysoka ze względu na jego funkcjonalność, należy dodać inne dodatki, aby zniwelować jego działanie. Właściwości mechaniczne są poprawiane przez morfologię i pokrycie powierzchni Al(OH)3 w celu zwiększenia przyczepności międzyfazowej. Powłoki różnią się w zależności od stosowanego polimeru bazowego. Zwiększonej lepkości podczas przetwarzania przeciwdziałają dodatki zwiększające płynność.
Warunki pomiaru
W niniejszym badaniu zbadano wpływ trójwodorotlenku glinu (ATH) na zachowanie polietylenu (PE) podczas pożaru w urządzeniu TCC 918 (rysunek 1). Urządzenie pozwala na określenie wydzielania ciepła, utraty masy oraz gęstości i składu dymu. W tym celu próbki czystego PE, jak również PE z 50% wag. Al(OH)3 zostały uformowane wtryskowo w płytki o wymiarach 100 x 100 x 4 mm3.
libralibraPrzed rozpoczęciem testów system analizy gazu (Siemens Oxymat/Ultramat) został napełniony gazami spalinowymi, a współczynnik C został sprawdzony przy użyciu palnika metanowego z określonym wydzielaniem ciepła. Zastosowany analizator gazu był wyposażony w opcję O2 iCO2. Po podgrzaniu grzałki stożkowej zamknięto przesłonę, a poziomy uchwyt próbki z próbką zamontowano na płycie szlifierskiej. Następnie system automatycznie usuwał przesłonę w celu rozpoczęcia pomiaru. Odparowane gazy zostały zapalone przez automatyczny układ zapłonowy. Warunki pomiaru podsumowano w tabeli 1.
Tabela 1: Warunki pomiaru
| Uchwyt na próbki | Poziomy |
| Gęstość strumienia ciepła | 50 kW/m² |
| Nominalne natężenie przepływu | 24.0 l/s |
Uwalnianie ciepła jest w dobrej zgodności z pomiarem transmisji; patrz rysunek 3. Ogólna ilość uwalnianego ciepła jest smallwiększa w próbce z FR. Jednak funkcja bariery jest ponownie obserwowalna poprzez stały spadek uwalnianego ciepła.
Utrata masy towarzysząca tworzeniu się węgla drzewnego jest pokazana na rysunku 4. Utrata masy następuje wolniej i w mniejszym stopniu. Podczas gdy próbka czystego PE traci blisko 35 g masy pod koniec testu, próbka ze środkiem zmniejszającym palność zużywa mniej niż 20 g; tylko około połowy. Należy jednak wziąć pod uwagę, że próbka z wypełniaczem również zawiera tylko połowę PE.
Pomiar w kalorymetrze stożkowym pozwala na badanie wpływu kontrolowanej ekspozycji na ogień na materiał; w tym przypadku na tworzywo sztuczne ze środkiem zmniejszającym palność i bez niego. W tym przykładzie przedstawiono tylko najważniejsze właściwości: transmisję (wytwarzanie dymu), uwalnianie ciepła i utratę masy. W tym samym teście możliwa jest jednak dalsza analiza:
- Czas zapłonu
- Szybkość utraty masy (MLR)
- Szybkość uwalniania ciepła (ARHE, MARHE)
- Efektywne ciepło spalania (EHC)
- Całkowite wydzielanie ciepła (THR)
- Całkowite wydzielanie dymu (TSP)
- Produkcja dymu (SPR)
- Produkty spalania
Wnioski
Badanie to potwierdza mechanizmy tłumienia dymu i tworzenia warstwy barierowej wypełniacza trójwodorotlenku glinu podczas pożaru. Wydajność w odniesieniu do właściwości transmisyjnych, uwalniania ciepła i utraty masy porównano z próbką PE bez środka zmniejszającego palność. Można zauważyć, że FR działa skutecznie po dodaniu do PE.