Nanos lepila / tesnilne mase / zaviralcev gorenja
Gradbeništvo:Montaža protipožarnih vrat, požarnih sten, protipožarnih desk
Elektronsko in električno področje:Tiskane plošče, elektronske komponente
Avtomobilska industrija:Sedeži, armaturne plošče, obloge vrat
Letalsko-vesoljsko področje:Letalski instrumenti, strukture vesoljskih plovil
Gospodinjski predmeti:Pohištvo, tla, tapete
Negorljiv lepilni prenosni trak:Odlično za kovine, pene in plastiko, kot je polietilen
Delovanje zaviralcev gorenja
Zaviralna sredstva za gorenje zavirajo ali upočasnjujejo širjenje ognja tako, da zavirajo kemične reakcije v plamenu ali pa na površini materiala tvorijo zaščitno plast.
Lahko so zmešani z osnovnim materialom (aditivni zaviralci gorenja) ali kemično vezani nanj (reaktivni zaviralci gorenja). Mineralni zaviralci gorenja so običajno aditivni, medtem ko so organske spojine lahko reaktivne ali aditivne.
Oblikovanje ognjevarnega lepila
Požar dejansko poteka v štirih fazah:
Iniciacija
Rast
Stacionarno stanje in
Razpad
Primerjava temperatur razgradnje tipičnega termoreaktivnega lepila
S tistimi, ki so bili doseženi v različnih fazah požara
Vsako stanje ima ustrezno temperaturo razgradnje, kot je prikazano na sliki. Pri načrtovanju ognjevarnega lepila si morajo formulatorji prizadevati za zagotavljanje temperaturne odpornosti na pravi stopnji požara za uporabo:
● V elektronski proizvodnji mora na primer lepilo preprečiti vsako nagnjenost elektronske komponente k vžigu – ali iniciaciji – če pride do dviga temperature zaradi napake.
● Za lepljenje ploščic ali plošč morajo biti lepila odporna proti odstopanju v fazi rasti in ustaljenem stanju, tudi če so v neposrednem stiku s plamenom.
● Prav tako morajo čim bolj zmanjšati izpuste strupenih plinov in dima. Nosilne konstrukcije bodo verjetno izpostavljene vsem štirim fazam požara.
Omejitev cikla zgorevanja
Za omejitev cikla zgorevanja je treba odstraniti enega ali več procesov, ki prispevajo k požaru, in sicer:
● Odstranjevanje hlapnega goriva, na primer s hlajenjem
● Izdelava toplotne pregrade, na primer z zoglenenjem, s čimer se zmanjša poraba goriva zaradi zmanjšanja prenosa toplote, ali
● Gašenje verižnih reakcij v plamenu, na primer z dodajanjem ustreznih lovilcev radikalov
Dodatki, ki zavirajo gorenje, to dosežejo s kemičnim in/ali fizikalnim delovanjem v kondenzirani (trdni) fazi ali v plinski fazi, tako da opravljajo eno od naslednjih funkcij:
●Oblikovalci oglja:Običajno gre za fosforjeve spojine, ki odstranijo vir ogljika kot goriva in zagotovijo izolacijsko plast pred vročino ognja. Obstajata dva mehanizma nastajanja oglja:
Preusmeritev kemijskih reakcij, ki sodelujejo pri razgradnji, v korist reakcij, ki dajejo ogljik namesto CO ali CO2 in
Nastanek površinske plasti zaščitnega oglja
●Absorberji toplote:Običajno kovinski hidrati, kot sta aluminijev trihidrat ali magnezijev hidroksid, ki odvajajo toploto z izhlapevanjem vode iz strukture zaviralca gorenja.
●Gasilci plamena:Običajno halogenski sistemi na osnovi broma ali klora, ki motijo reakcije v plamenu.
● Sinergisti:Običajno antimonove spojine, ki izboljšajo delovanje gasilca plamena.
Pomen zaviralcev gorenja pri požarni zaščiti
Zaviralci gorenja so pomemben del protipožarne zaščite, saj ne zmanjšujejo le tveganja za nastanek požara, temveč tudi tveganje za njegovo širjenje. To podaljša čas pobega in s tem zaščiti ljudi, premoženje in okolje.
Obstaja veliko načinov za uveljavitev lepila kot zaviralca gorenja. Oglejmo si podrobneje klasifikacijo zaviralcev gorenja.
Potreba po lepilih, ki zavirajo gorenje, narašča in njihova uporaba se širi na številne različne industrijske sektorje, vključno z vesoljsko industrijo, gradbeništvom, elektroniko in javnim prevozom (zlasti vlaki).
1: Torej, eno očitnih ključnih meril je, da je negorljivo / negorljivo ali, še bolje, da zavira plamene – pravilno ognjevarno.
2: Lepilo ne sme oddajati prekomernega ali strupenega dima.
3: Lepilo mora ohraniti svojo strukturno celovitost pri visokih temperaturah (imeti čim boljšo temperaturno odpornost).
4: Razpadli lepilni material ne sme vsebovati strupenih stranskih produktov.
Zdi se, da je težko najti lepilo, ki bi ustrezalo tem zahtevam – in na tej stopnji viskoznost, barva, hitrost strjevanja in prednostna metoda strjevanja, zapolnjevanje vrzeli, trdnost, toplotna prevodnost in embalaža sploh niso bili upoštevani. Toda razvojni kemiki imajo dober izziv, zato NAPREJ!
Okoljski predpisi so običajno specifični za panogo in regijo
Ugotovljeno je bilo, da ima velika skupina preučevanih zaviralcev gorenja dober okoljski in zdravstveni profil. To so:
● Amonijev polifosfat
● Aluminijev dietilfosfinat
● Aluminijev hidroksid
● Magnezijev hidroksid
● Melamin polifosfat
● Dihidrooksafosfafenantren
● Cinkov stanat
● Cinkov hidroksistanat
Zaviralec gorenja
Lepila je mogoče razviti tako, da ustrezajo drsni lestvici ognjevarnosti – tukaj so podrobnosti o klasifikacijah Underwriters Laboratory Testing. Kot proizvajalci lepil opažamo zahteve predvsem za UL94 V-0 in občasno za HB.
UL94
● HB: počasno gorenje na vodoravnem vzorcu. Hitrost gorenja <76 mm/min za debelino <3 mm ali gorenje preneha pred 100 mm
● V-2: (navpično) gorenje se ustavi v manj kot 30 sekundah in morebitne kapljice lahko gorijo
● V-1: (navpično) gorenje se ustavi v <30 sekundah, kapljanje pa je dovoljeno (vendar moranegori)
● Gorenje V-0 (navpično) se ustavi v <10 sekundah, dovoljene pa so tudi kapljajoče kapljice (vendar morajo bitinegori)
● 5VB (vzorec z navpičnim plakom) gorenje preneha v <60 sekundah, brez kapljanja; vzorec lahko povzroči luknjo.
● 5VA kot zgoraj, vendar ni dovoljeno nastanek luknje.
Zadnji dve klasifikaciji bi se nanašali na lepljeno ploščo in ne na vzorec lepila.
Testiranje je precej preprosto in ne zahteva zapletene opreme, tukaj je osnovna testna nastavitev:
Izvedba tega preizkusa samo na nekaterih lepilih je lahko precej zapletena. Še posebej pri lepilih, ki se ne bodo pravilno strdila zunaj zaprtega spoja. V tem primeru lahko preizkusite le med lepljenimi substrati. Vendar pa se lahko epoksi lepilo in UV lepila strdijo kot trdni preskusni vzorec. Nato vstavite preskusni vzorec v čeljusti stojala za vpenjanje. V bližini imejte vedro s peskom in toplo priporočamo, da to storite pod odsesovalnikom ali v digestoriju. Ne sprožite nobenih detektorjev dima! Še posebej tistih, ki so neposredno povezani z reševalnimi službami. Ujemite vzorec na ognju in izmerite, koliko časa traja, da plamen ugasne. Preverite, ali spodaj kapljajo kakšne kapljice (upajmo, da imate na voljo pladenj za enkratno uporabo; sicer pa se poslovite od lepe delovne površine).
Kemiki, ki se ukvarjajo z lepili, kombinirajo številne dodatke za izdelavo lepil, ki zavirajo gorenje – včasih pa celo za gašenje plamenov (čeprav je to lastnost danes težje doseči, saj mnogi proizvajalci blaga zahtevajo formulacije brez halogenov).
Dodatki za ognjeodporna lepila vključujejo
● Organske spojine, ki tvorijo oglje, pomagajo znižati toploto in dim ter ščitijo material pod njimi pred nadaljnjim gorenjem.
● Absorberji toplote, to so običajni kovinski hidrati, ki lepilu dajejo odlične toplotne lastnosti (pogosto se za lepljenje hladilnih teles, kjer je potrebna maksimalna toplotna prevodnost, izberejo negorljiva lepila).
Gre za skrbno ravnovesje, saj bodo ti dodatki vplivali na druge lastnosti lepila, kot so trdnost, reologija, hitrost strjevanja, fleksibilnost itd.
Ali obstaja razlika med ognjeodpornimi lepili in ognjeodpornimi lepili?
Da! Obstaja. Oba izraza sta bila v članku že omenjena, vendar je verjetno najbolje, da zgodbo razjasnimo.
Ognjevarna lepila
To so pogosto izdelki, kot so anorganski lepilni cementi in tesnilne mase. Ne gorijo in prenesejo ekstremne temperature. Uporaba teh vrst izdelkov vključuje visoke peči, pečice itd. Ne preprečijo gorenja sklopa. Vendar odlično držijo vse goreče dele skupaj.
Ognjevarna lepila
Ta sredstva pomagajo pogasiti plamene in upočasniti širjenje ognja.
Številne industrije iščejo tovrstna lepila
● Elektronika– za zalivanje in enkapsulacijo elektronike, lepljenje hladilnih teles, tiskanih vezij itd. Kratek stik v elektroniki lahko zlahka povzroči požar. Vendar tiskana vezja vsebujejo spojine, ki zavirajo gorenje – pogosto je pomembno, da imajo te lastnosti tudi lepila.
● Gradbeništvo– obloge in talne obloge (zlasti v javnih prostorih) morajo biti pogosto negorljive in lepljene z ognjevarnim lepilom.
● Javni prevoz– vagoni vlakov, notranjost avtobusov, tramvaji itd. Uporaba lepil, ki zavirajo gorenje, vključuje lepljenje kompozitnih plošč, talnih oblog in drugih elementov ter opreme. Lepila ne le pomagajo ustaviti širjenje ognja, temveč zagotavljajo tudi estetski spoj brez potrebe po neprivlačnih (in ropotujočih) mehanskih pritrdilnih elementih.
● Letalo– kot smo že omenili, so materiali za notranjost kabine pod strogimi predpisi. Biti morajo ognjevarni in med požarom ne smejo napolniti kabine s črnim dimom.
Standardi in preskusne metode za zaviralce gorenja
Standardi, povezani s testiranjem požarne odpornosti, so namenjeni določanju delovanja materiala glede na plamen, dim in strupenost (FST). Za določanje odpornosti materialov na te pogoje se pogosto uporablja več testov.
Izbrani testi za zaviralce gorenja
| Odpornost proti gorenju | |
| ASTM D635 | "Stopnja gorenja plastike" |
| ASTM E162 | "Vnetljivost plastičnih materialov" |
| UL 94 | "Vnetljivost plastičnih materialov" |
| ISO 5657 | "Vnetljivost gradbenih materialov" |
| BS 6853 | "Širjenje plamena" |
| DALEČ 25.853 | „Standard plovnosti – Notranjost kabine“ |
| NF T 51-071 | "Kisični indeks" |
| NF C 20-455 | "Preizkus z žarilno žico" |
| DIN 53438 | "Širjenje plamena" |
| Odpornost na visoke temperature | |
| BS 476, del št. 7 | "Površinsko širjenje plamena – gradbeni materiali" |
| DIN 4172 | "Obnašanje gradbenih materialov v požarni situaciji" |
| ASTM E648 | „Talne obloge – sevalna plošča“ |
| Toksičnost | |
| SMP 800C | "Testiranje toksičnosti" |
| BS 6853 | "Emisija dima" |
| NF X 70-100 | "Testiranje toksičnosti" |
| 1000,01 ATS | "Gostota dima" |
| Nastajanje dima | |
| BS 6401 | "Specifična optična gostota dima" |
| BS 6853 | "Emisija dima" |
| NES 711 | "Indeks dima produktov zgorevanja" |
| ASTM D2843 | "Gostota dima zaradi gorenja plastike" |
| ISO CD5659 | „Specifična optična gostota – nastanek dima“ |
| 1000,01 ATS | "Gostota dima" |
| DIN 54837 | "Generacija dima" |
Testiranje odpornosti proti gorenju
V večini testov, ki merijo odpornost proti gorenju, so primerna lepila tista, ki po odstranitvi vira vžiga ne gorijo dlje časa. V teh testih se lahko strjeni vzorec lepila vžge neodvisno od katerega koli oprijema (lepilo se testira kot prosti film).
Čeprav ta pristop ne simulira praktične realnosti, pa zagotavlja koristne podatke o relativni odpornosti lepila na gorenje.
Preizkusiti je mogoče tudi vzorčne strukture z lepilom in adhezivno snovjo. Ti rezultati so morda bolj reprezentativni za delovanje lepila v dejanskem požaru, saj je lahko prispevek adhezivne snovi pozitiven ali negativen.
Preskus navpičnega gorenja UL-94
Zagotavlja predhodno oceno relativne vnetljivosti in kapljanja za polimere, ki se uporabljajo v električni opremi, elektronskih napravah, aparatih in drugih aplikacijah. Obravnava značilnosti končne uporabe, kot so vžig, hitrost gorenja, širjenje plamena, prispevek goriva, intenzivnost gorenja in produkti zgorevanja.
Delo in priprava – Pri tem preskusu se vzorec filma ali prevlečenega substrata navpično namesti v ohišje brez prepiha. Pod vzorec se za 10 sekund namesti gorilnik, čas gorenja pa se meri. Zabeleži se vsako kapljanje, ki vžge kirurško vato, nameščeno 30 cm pod vzorcem.
Test ima več klasifikacij:
94 V-0: Noben vzorec ne goreče več kot 10 sekund po vžigu. Vzorci ne gorijo do držalne sponke, ne kapljajo in ne vnamejo bombaža, niti ne goreče 30 sekund po odstranitvi preskusnega plamena.
94 V-1: Noben vzorec ne sme goreti več kot 30 sekund po vsakem vžigu. Vzorci ne smejo zgoreti do držalne sponke, kapljati in vžgati bombaža ali imeti naknadnega gorenja več kot 60 sekund.
94 V-2: Ta metoda vključuje enaka merila kot V-1, le da se z vzorcev pusti kapljati in vžge bombaž pod vzorcem.
Druge strategije za merjenje odpornosti proti gorenju
Druga metoda za merjenje odpornosti materiala proti gorenju je merjenje mejnega kisikovega indeksa (LOI). LOI je minimalna koncentracija kisika, izražena kot prostorninski odstotek mešanice kisika in dušika, ki ravno podpira plamensko gorenje materiala na začetku pri sobni temperaturi.
Odpornost lepila na visoke temperature v primeru požara zahteva posebno pozornost, poleg učinkov plamena, dima in toksičnosti. Pogosto substrat zaščiti lepilo pred ognjem. Če pa se lepilo zaradi temperature ognja zrahlja ali razgradi, lahko spoj odpove, kar povzroči ločitev substrata in lepila. Če se to zgodi, se skupaj s sekundarnim substratom razkrije tudi samo lepilo. Te sveže površine lahko nato dodatno prispevajo k požaru.
Komora za merjenje gostote dima NIST (ASTM D2843, BS 6401) se pogosto uporablja v vseh industrijskih sektorjih za določanje dima, ki ga ustvarjajo trdni materiali in sklopi, nameščeni v navpičnem položaju znotraj zaprte komore. Gostota dima se meri optično.
Ko je lepilo vstavljeno med dve podlagi, požarna odpornost in toplotna prevodnost podlag nadzorujeta razgradnjo in emisijo dima lepila.
Pri preskusih gostote dima se lahko lepila preizkušajo sama kot prosti premaz, da se določi najslabši možen pogoj.
Poiščite primerno stopnjo zaviralca gorenja
Oglejte si široko paleto vrst zaviralcev gorenja, ki so danes na voljo na trgu, analizirajte tehnične podatke vsakega izdelka, pridobite tehnično pomoč ali zahtevajte vzorce.
TF-101, TF-201, TF-AMP
