Aplikácia lepidiel / tmelov / spomaľovačov horenia
Oblasť stavebníctva:Montáž protipožiarnych dverí, protipožiarnych stien, protipožiarnych dosiek
Elektronické a elektrické pole:Dosky plošných spojov, elektronické súčiastky
Automobilový priemysel:Sedadlá, palubné dosky, panely dverí
Letectvo a kozmonautika:Letecké prístroje, konštrukcie kozmických lodí
Domáce potreby:Nábytok, podlahy, tapety
Lepiaca prenosová páska s ohňovzdornou úpravou:Vynikajúce pre kovy, peny a plasty, ako je polyetylén
Fungovanie spomaľovačov horenia
Spomaľovače horenia bránia alebo spomaľujú šírenie ohňa potlačením chemických reakcií v plameni alebo vytvorením ochrannej vrstvy na povrchu materiálu.
Môžu byť zmiešané so základným materiálom (aditívne spomaľovače horenia) alebo s ním chemicky viazané (reaktívne spomaľovače horenia). Minerálne spomaľovače horenia sú zvyčajne aditívne, zatiaľ čo organické zlúčeniny môžu byť buď reaktívne, alebo aditívne.
Navrhovanie lepidla spomaľujúceho horenie
Požiar má v podstate štyri fázy:
Iniciácia
Rast
Ustálený stav a
Rozpad
Porovnanie degradačných teplôt typického termosetového lepidla
S tými, ktorých požiar zasiahol v rôznych štádiách
Každý stav má zodpovedajúcu teplotu degradácie, ako je znázornené na obrázku. Pri navrhovaní lepidla s ochranou proti ohňu musia výrobcovia látok vynaložiť úsilie na dosiahnutie teplotnej odolnosti v správnom štádiu požiaru pre danú aplikáciu:
● Napríklad v elektronickej výrobe musí lepidlo potlačiť akúkoľvek tendenciu elektronickej súčiastky vznietiť sa – alebo iniciovať – v prípade zvýšenia teploty spôsobeného poruchou.
● Na lepenie dlaždíc alebo panelov musia byť lepidlá odolné voči oddeľovaniu v rastovej a ustálenej fáze, a to aj pri priamom kontakte s plameňom.
● Musia tiež minimalizovať uvoľňovanie toxických plynov a dymu. Nosné konštrukcie pravdepodobne zažijú všetky štyri fázy požiaru.
Obmedzenie spaľovacieho cyklu
Na obmedzenie cyklu spaľovania je potrebné odstrániť jeden alebo viacero procesov prispievajúcich k požiaru, a to buď:
● Eliminácia prchavého paliva, napríklad chladením
● Vytvorenie tepelnej bariéry, napríklad zuhoľnatením, čím sa eliminuje spotreba paliva znížením prenosu tepla, alebo
● Zhášanie reťazových reakcií v plameni, napríklad pridaním vhodných lapačov radikálov
Prísady spomaľujúce horenie to robia chemickým a/alebo fyzikálnym pôsobením v kondenzovanej (tuhej) fáze alebo v plynnej fáze poskytovaním jednej z nasledujúcich funkcií:
●Formovače uhlia:Zvyčajne zlúčeniny fosforu, ktoré odstraňujú zdroj uhlíka ako paliva a poskytujú izolačnú vrstvu proti teplu ohňa. Existujú dva mechanizmy tvorby zuhoľnatenia:
Presmerovanie chemických reakcií zapojených do rozkladu v prospech reakcií, ktoré produkujú uhlík namiesto CO alebo CO2 a
Tvorba povrchovej vrstvy ochrannej uhlíkovej hmoty
●Absorbéry tepla:Zvyčajne ide o hydráty kovov, ako je trihydrát hlinitý alebo hydroxid horečnatý, ktoré odvádzajú teplo odparovaním vody zo štruktúry spomaľovača horenia.
●Zhášače plameňa:Zvyčajne halogénové systémy na báze brómu alebo chlóru, ktoré interferujú s reakciami v plameni.
● Synergisti:Zvyčajne zlúčeniny antimónu, ktoré zlepšujú výkon hasiča plameňa.
Význam spomaľovačov horenia v protipožiarnej ochrane
Spomaľovače horenia sú dôležitou súčasťou protipožiarnej ochrany, pretože nielen znižujú riziko vzniku požiaru, ale aj jeho šírenia. To zvyšuje čas úniku a tým chráni ľudí, majetok a životné prostredie.
Existuje mnoho spôsobov, ako etablovať lepidlo ako retardér horenia. Pozrime sa podrobnejšie na klasifikáciu spomaľovačov horenia.
Dopyt po lepidlách spomaľujúcich horenie rastie a ich použitie sa rozširuje do mnohých rôznych priemyselných odvetví, napríklad do leteckého priemyslu, stavebníctva, elektroniky a verejnej dopravy (najmä vlakov).
1: Jedným z kľúčových kritérií je teda odolnosť voči ohňu / nehorenie, alebo ešte lepšie, potláčanie plameňov – správne spomaľovanie horenia.
2: Lepidlo by nemalo uvoľňovať nadmerné množstvo alebo toxický dym.
3: Lepidlo si musí zachovať svoju štrukturálnu integritu aj pri vysokých teplotách (mať čo najlepšiu teplotnú odolnosť).
4: Rozložený lepiaci materiál by nemal obsahovať toxické vedľajšie produkty.
Vyzerá to ako ťažká úloha prísť s lepidlom, ktoré by spĺňalo tieto požiadavky – a v tejto fáze sa ešte ani nezohľadnila viskozita, farba, rýchlosť vytvrdzovania a preferovaná metóda vytvrdzovania, vyplnenie medzier, pevnosť, tepelná vodivosť a balenie. Vývojoví chemici však majú pred sebou dobrú výzvu, tak DO TOHO!
Environmentálne predpisy bývajú špecifické pre dané odvetvie a región
Zistilo sa, že veľká skupina študovaných spomaľovačov horenia má dobrý environmentálny a zdravotný profil. Sú to:
● Polyfosforečnan amónny
● Dietylfosfát hlinitý
● Hydroxid hlinitý
● Hydroxid horečnatý
● Melamínpolyfosfát
● Dihydrooxafosfafenantrén
● Cíničitan zinočnatý
● Hydroxastanát zinočnatý
Spomaľovanie horenia
Lepidlá je možné vyvinúť tak, aby zodpovedali posuvnej stupnici samozhášavosti – tu sú podrobnosti o klasifikáciách Underwriters Laboratory Testing. Ako výrobcovia lepidiel vidíme požiadavky najmä na UL94 V-0 a občas aj na HB.
UL94
● HB: pomalé horenie na horizontálnej vzorke. Rýchlosť horenia <76 mm/min pre hrúbku <3 mm alebo horenie sa zastaví pred 100 mm
● V-2: (vertikálne) horenie sa zastaví za menej ako 30 sekúnd a všetky kvapky môžu horieť
● V-1: (vertikálne) horenie sa zastaví za menej ako 30 sekúnd a kvapkanie je povolené (ale musíniehorieť)
● Horenie V-0 (vertikálne) sa zastaví za menej ako 10 sekúnd a kvapkanie je povolené (ale musíniehorieť)
● 5VB (vzorka s vertikálnym plakom) horenie sa zastaví za <60 sekúnd, žiadne kvapkanie; vzorka môže vytvoriť dieru.
● 5VA ako vyššie, ale nie je povolené vytvorenie diery.
Dve posledné klasifikácie by sa týkali skôr lepeného panelu než vzorky lepidla.
Testovanie je pomerne jednoduché a nevyžaduje sofistikované vybavenie, tu je základné nastavenie testu:
Vykonanie tohto testu len na niektorých lepidlách môže byť dosť zložité. Najmä pri lepidlách, ktoré nevytvrdnú správne mimo uzavretého spoja. V tomto prípade môžete testovať iba medzi lepenými substrátmi. Epoxidové lepidlo a UV lepidlá sa však dajú vytvrdnúť ako pevná testovacia vzorka. Potom vložte testovaciu vzorku do čeľustí upínacieho stojana. Majte po ruke vedro s pieskom a dôrazne odporúčame vykonať tento test pod odsávaním alebo v digestore. Nespúšťajte žiadne detektory dymu! Najmä tie, ktoré sú priamo prepojené so záchrannými zložkami. Chyťte vzorku v ohni a merajte čas, kým plameň zhasne. Skontrolujte, či pod ňou nekvapká (dúfajme, že máte k dispozícii jednorazovú misku; inak sa rozlúčte s peknou pracovnou doskou).
Chemici zaoberajúci sa lepidlami kombinujú množstvo prísad na výrobu lepidiel spomaľujúcich horenie – a niekedy dokonca na hasenie plameňov (hoci je táto vlastnosť v súčasnosti ťažšie dosiahnuť, keďže mnohí výrobcovia tovaru požadujú bezhalogénové zloženia).
Medzi prísady do ohňovzdorných lepidiel patria
● Organické zlúčeniny tvoriace uhoľ, ktoré pomáhajú znižovať teplo a dym a chránia materiál pod nimi pred ďalším horením.
● Absorbéry tepla, čo sú bežné kovové hydráty, ktoré pomáhajú lepidlu dosiahnuť vynikajúce tepelné vlastnosti (často sa lepidlá spomaľujúce horenie vyberajú na aplikácie spájania chladičov, kde sa vyžaduje maximálna tepelná vodivosť).
Je potrebné starostlivo zvážiť tieto prísady, pretože môžu ovplyvniť iné vlastnosti lepidla, ako je pevnosť, reológia, rýchlosť vytvrdzovania, flexibilita atď.
Existuje rozdiel medzi ohňovzdornými lepidlami a ohňovzdornými lepidlami?
Áno! Existuje. Oba pojmy sa v článku spomínali, ale asi bude najlepšie uviesť veci na pravú mieru.
Ohňovzdorné lepidlá
Často ide o produkty ako anorganické lepiace cementy a tmely. Nehoria a odolávajú extrémnym teplotám. Medzi aplikácie týchto typov produktov patria vysoké pece, rúry atď. Nerobia nič pre to, aby zabránili horeniu zostavy. Ale skvele držia všetky horiace časti pohromade.
Lepidlá spomaľujúce horenie
Tieto pomáhajú uhasiť plamene a spomaliť šírenie ohňa.
Mnoho priemyselných odvetví vyhľadáva tieto typy lepidiel
● Elektronika– na zalievanie a zapuzdrovanie elektroniky, spájanie chladičov, dosiek plošných spojov atď. Skrat v elektronike môže ľahko spôsobiť požiar. Dosky plošných spojov však obsahujú zlúčeniny spomaľujúce horenie – často je dôležité, aby aj lepidlá mali tieto vlastnosti.
● Stavebníctvo– obklady a podlahy (najmä vo verejných priestoroch) musia byť často nehorľavé a spojené lepidlom spomaľujúcim horenie.
● Verejná doprava– vagóny vlakov, interiéry autobusov, električky atď. Medzi aplikácie samozhášacích lepidiel patrí lepenie kompozitných panelov, podláh a iných armatúr a zariadení. Lepidlá nielen pomáhajú zastaviť šírenie ohňa, ale poskytujú aj estetický spoj bez potreby nevzhľadných (a hrkotavých) mechanických spojovacích prvkov.
● Lietadlo– ako už bolo spomenuté, materiály interiéru kabíny podliehajú prísnym predpisom. Musia byť ohňovzdorné a počas požiaru nesmú kabínu naplniť čiernym dymom.
Normy a skúšobné metódy pre spomaľovače horenia
Normy týkajúce sa požiarnych skúšok sú zamerané na určenie vlastností materiálu vzhľadom na plameň, dym a toxicitu (FST). Na určenie odolnosti materiálov voči týmto podmienkam sa široko používa niekoľko testov.
Vybrané testy spomaľovačov horenia
| Odolnosť voči horeniu | |
| ASTM D635 | „Rýchlosť horenia plastov“ |
| ASTM E162 | „Horľavosť plastových materiálov“ |
| UL 94 | „Horľavosť plastových materiálov“ |
| ISO 5657 | „Horľavosť stavebných výrobkov“ |
| BS 6853 | „Šírenie plameňa“ |
| ĎALEJ 25.853 | „Norma letovej spôsobilosti – Interiéry priestorov“ |
| NF T 51-071 | „Kyslíkový index“ |
| NF C 20-455 | „Test žeravým drôtom“ |
| DIN 53438 | „Šírenie plameňa“ |
| Odolnosť voči vysokým teplotám | |
| BS 476, časť č. 7 | „Povrchové šírenie plameňa – stavebné materiály“ |
| DIN 4172 | „Správanie stavebných materiálov pri požiari“ |
| ASTM E648 | „Podlahové krytiny – sálavý panel“ |
| Toxicita | |
| SMP 800C | „Testovanie toxicity“ |
| BS 6853 | „Emisia dymu“ |
| NF X 70-100 | „Testovanie toxicity“ |
| 1000,01 ATS | „Hustota dymu“ |
| Tvorba dymu | |
| BS 6401 | „Špecifická optická hustota dymu“ |
| BS 6853 | „Emisia dymu“ |
| NES 711 | „Index dymu produktov spaľovania“ |
| ASTM D2843 | „Hustota dymu z horiacich plastov“ |
| ISO CD5659 | „Špecifická optická hustota – tvorba dymu“ |
| 1000,01 ATS | „Hustota dymu“ |
| DIN 54837 | „Tvorba dymu“ |
Testovanie odolnosti voči horeniu
Vo väčšine testov, ktoré merajú odolnosť voči horeniu, sú vhodné lepidlá tie, ktoré po odstránení zdroja zapálenia ďalej nehoria dlhší čas. V týchto testoch môže byť vytvrdená vzorka lepidla vystavená zapáleniu nezávisle od akejkoľvek priľnavej látky (lepidlo sa testuje ako voľný film).
Hoci tento prístup nesimuluje praktickú realitu, poskytuje užitočné údaje o relatívnej odolnosti lepidla voči horeniu.
Možno testovať aj vzorové štruktúry s lepidlom aj adhéznou zložkou. Tieto výsledky môžu byť reprezentatívnejšie pre správanie lepidla v skutočnom požiari, pretože príspevok adhéznej látky môže byť buď pozitívny, alebo negatívny.
Skúška vertikálneho horenia UL-94
Poskytuje predbežné posúdenie relatívnej horľavosti a odkvapkávania polymérov používaných v elektrických zariadeniach, elektronických zariadeniach, spotrebičoch a iných aplikáciách. Zaoberá sa takými charakteristikami konečného použitia, ako sú vznietenie, rýchlosť horenia, šírenie plameňa, príspevok paliva, intenzita horenia a produkty spaľovania.
Práca a nastavenie – V tomto teste sa vzorka filmu alebo potiahnutého substrátu umiestni vertikálne do krytu bez prievanu. Pod vzorku sa na 10 sekúnd umiestni horák a meria sa čas trvania horenia. Zaznamená sa akékoľvek kvapkanie, ktoré zapáli chirurgickú vatu umiestnenú 30 cm pod vzorkou.
Test má niekoľko klasifikácií:
94 V-0: Žiadna vzorka po zapálení nehoří plameňom dlhšie ako 10 sekúnd. Vzorky nehoria až po upínaciu svorku, nekvapkajú a nezapaľujú vatu, ani ich žeravé horenie nepretrváva 30 sekúnd po odstránení testovaného plameňa.
94 V-1: Žiadna vzorka nesmie po každom zapálení horieť plameňom dlhšie ako 30 sekúnd. Vzorky nesmú horieť až po upínaciu svorku, kvapkať a zapáliť vatu, ani mať dosvit dlhší ako 60 sekúnd.
94 V-2: Toto zahŕňa rovnaké kritériá ako V-1, s výnimkou toho, že vzorky sa nechajú kvapkať a zapáliť vatu pod vzorkou.
Iné stratégie na meranie odolnosti voči horeniu
Ďalšou metódou merania odolnosti materiálu voči horeniu je meranie limitného kyslíkového indexu (LOI). LOI je minimálna koncentrácia kyslíka vyjadrená ako objemové percento zmesi kyslíka a dusíka, ktorá práve podporuje plameňové horenie materiálu spočiatku pri izbovej teplote.
Odolnosť lepidla voči vysokým teplotám v prípade požiaru si vyžaduje osobitnú pozornosť okrem účinkov plameňa, dymu a toxicity. Podklad často chráni lepidlo pred ohňom. Ak sa však lepidlo uvoľní alebo degraduje v dôsledku teploty ohňa, spoj môže zlyhať, čo spôsobí oddelenie podkladu a lepidla. Ak sa tak stane, samotné lepidlo sa spolu so sekundárnym podkladom odkryje. Tieto nové povrchy potom môžu ďalej prispieť k vzniku požiaru.
Komora na meranie hustoty dymu NIST (ASTM D2843, BS 6401) sa široko používa vo všetkých priemyselných odvetviach na stanovenie dymu generovaného pevnými materiálmi a zostavami namontovanými vo vertikálnej polohe v uzavretej komore. Hustota dymu sa meria opticky.
Keď je lepidlo vložené medzi dva substráty, ohňovzdornosť a tepelná vodivosť substrátov riadia rozklad a emisie dymu z lepidla.
Pri testoch hustoty dymu sa lepidlá môžu testovať samostatne ako voľný náter, aby sa stanovil najhorší možný scenár.
Nájdite vhodnú triedu spomaľovača horenia
Prezrite si širokú škálu druhov spomaľovačov horenia dostupných na dnešnom trhu, analyzujte technické údaje každého produktu, získajte technickú pomoc alebo si vyžiadajte vzorky.
TF-101, TF-201, TF-AMP
