Inledning
Det mest använda och ekonomiska flamskyddsmedlet FR) för polymerer är aluminiumtrihydroxid (Al(OH)3 eller, förkortat, ATH). Det används i plast, t.ex. polyolefiner för kabelmantling, men även i akryl, härdplaster och PVC-golv, för att nämna några fler användningsområden. Det är miljövänligt eftersom det inte innehåller några halogener och är mycket effektivt som rökdämpande medel.
Dess flamskydd* beror på kylning och bildning av barriärskikt samt utspädning. Kylförmågan beror på dess förmåga att avge vatten vid uppvärmning. Den maximala avgivningen sker vid ca 300°C.
Den underliggande reaktionen är EndotermEn provövergång eller en reaktion är endoterm om det behövs värme för omvandlingen.endoterm, vilket innebär att vattnet förbrukar en del av den frigjorda värmen för avdunstning.
Barriärfunktionen är ett resultat av nedbrytningen av aluminiumtrihydroxid. Det sönderdelade skiktet bromsar syretillförseln till flamman och därmed gasbildningen. Large mängder (40-60 vikt%) fyllmedel måste användas för att uppnå flamskyddsegenskaper (utspädningsfaktor). Som med de flesta flamskyddsmedel (FR) påverkar tillsatsen av fyllmedel också plastens mekaniska och reologiska egenskaper. Eftersom mängden fyllmedel måste vara hög för att det ska fungera, måste andra tillsatser tillsättas för att motverka deras effekt. De mekaniska egenskaperna förbättras genom morfologin och ytbeläggningen av Al(OH)3 för att öka vidhäftningen mellan ytorna. Ytbeläggningarna skiljer sig åt beroende på vilken baspolymer som ska användas. Den ökade viskositeten under bearbetningen motverkas av flödesförbättrande tillsatser.
Mätförhållanden
I denna studie undersöktes effekten av aluminiumtrihydroxid (ATH) på brandbeteendet hos polyeten (PE) i TCC 918 (figur 1). Instrumentet gör det möjligt att bestämma värmeavgivning, massförlust samt rökgasens TäthetMassdensiteten definieras som förhållandet mellan massa och volym. densitet och sammansättning. För detta ändamål formsprutades prover av ren PE samt PE med 50 vikt% Al(OH)3 till 100 x 100 x 4-mm3 plattor.
Innan testerna påbörjades kalibrerades gasanalyssystemet (Siemens Oxymat/Ultramat) med kalibreringsgaser och C-faktorn kontrollerades genom att använda metanbrännaren med en definierad värmeavgivning. Gasanalysatorn som användes var utrustad medO2 och ettCO2-alternativ. Efter uppvärmning av konvärmaren stängdes slutaren och den horisontella provhållaren med provet monterades på bottenplattan. Därefter tog systemet automatiskt bort slutaren för att påbörja mätningen. De förångade gaserna antändes av det automatiska tändsystemet. Mätförhållandena sammanfattas i tabell 1.
Tabell 1: Mätförhållanden
| Provhållare | Horisontell |
| Värmeflödestäthet | 50 kW/m² |
| Nominellt dut-flöde | 24.0 l/s |
Värmeavgivningen stämmer väl överens med transmissionsmätningen, se figur 3. Den totala mängden värme som frigörs är mindre i provet med FR. Barriärfunktionen är dock återigen observerbar genom en stadig minskning av den frigjorda värmen.
Massaförlusten som följer med kolbildningen visas i figur 4. Massförlusten sker i långsammare takt och i lägre grad. Medan det rena PE-provet förlorar nära 35 g vikt i slutet av testet, använder provet med flamskyddsmedlet mindre än 20 g; bara ungefär hälften av det. Här måste man dock ta hänsyn till att provet med fyllmedel också bara innehåller hälften PE.
Mätning i konkalorimetern gör det möjligt att studera effekten av en kontrollerad brandexponering på ett material; i detta fall på en plast med och utan flamskyddsmedel. I det här exemplet visas endast de viktigaste egenskaperna: transmission (rökutveckling), värmeavgivning och massförlust. Det är dock möjligt att i samma test göra ytterligare analyser:
- Tid för antändning
- Massförlusthastighet (MLR)
- Värmeavgivningshastighet (ARHE, MARHE)
- Effektiv förbränningsvärme (EHC)
- Total värmeavgivning (THR)
- Total rökutveckling (TSP)
- Rökproduktion (SPR)
- Förbränningsprodukter
Slutsatser
Denna studie bekräftar mekanismerna för rökdämpning och bildandet av ett barriärskikt av fyllmedlet aluminiumtrihydroxid under en brand. Prestandan med avseende på transmissionsegenskaper, värmeavgivning och massförlust jämfördes med ett prov av PE utan flamskyddsmedel. Det kan konstateras att flamskyddsmedlet fungerar effektivt när det blandas i PE.