Applicazione di adesivi/sigillanti/incollaggi ritardanti di fiamma
Settore edile:Installazione di porte tagliafuoco, firewall, pannelli tagliafuoco
Campo elettronico ed elettrico:Circuiti stampati, componenti elettronici
Industria automobilistica:Sedili, cruscotti, pannelli porta
Settore aerospaziale:Strumenti aeronautici, strutture di veicoli spaziali
Articoli casalinghi:Mobili, pavimenti, carte da parati
Nastro adesivo di trasferimento adesivo ignifugo:Ottimo per metalli, schiume e plastiche come il polietilene
Funzionamento dei ritardanti di fiamma
I ritardanti di fiamma inibiscono o ritardano la propagazione del fuoco sopprimendo le reazioni chimiche nella fiamma o mediante la formazione di uno strato protettivo sulla superficie di un materiale.
Possono essere miscelati con il materiale di base (additivi ritardanti di fiamma) o legati chimicamente ad esso (ritardanti di fiamma reattivi).I ritardanti di fiamma minerali sono tipicamente additivi mentre i composti organici possono essere reattivi o additivi.
Progettazione di adesivi ignifughi
Un incendio ha effettivamente quattro fasi:
Iniziazione
Crescita
Stato stazionario e
Decadimento
Confronto delle temperature di degradazione di un tipico adesivo termoindurente
Con quelli raggiunti nelle varie fasi di un incendio
Ogni stato ha una temperatura di degradazione corrispondente come mostrato in Figura.Nella progettazione di un adesivo ignifugo, i formulatori devono impegnarsi a garantire la resistenza alla temperatura nella fase di incendio corretta per l'applicazione:
● Nella produzione elettronica, ad esempio, un adesivo deve sopprimere qualsiasi tendenza del componente elettronico a prendere fuoco - o innescarsi - in caso di aumento della temperatura indotto da un guasto.
● Per l'incollaggio di piastrelle o pannelli è necessario che gli adesivi resistano al distacco sia nella fase di crescita che in quella stazionaria, anche a diretto contatto con la fiamma.
● Devono inoltre ridurre al minimo i gas tossici e i fumi emessi.È probabile che le strutture portanti siano esposte a tutte e quattro le fasi dell'incendio.
Limitazione del ciclo di combustione
Per limitare il ciclo di combustione, uno o più processi che contribuiscono all’incendio devono essere rimossi:
● Eliminazione del combustibile volatile, ad esempio mediante raffreddamento
● Produzione di una barriera termica, ad esempio mediante carbonizzazione, eliminando così il combustibile riducendo il trasferimento di calore, oppure
● Estinguere le reazioni a catena nella fiamma, ad esempio aggiungendo opportuni spazzini di radicali
Gli additivi ritardanti di fiamma agiscono chimicamente e/o fisicamente nella fase condensata (solida) o nella fase gassosa fornendo una delle seguenti funzioni:
●Formatori di caratteri:Solitamente composti di fosforo, che rimuovono la fonte di combustibile carbonioso e forniscono uno strato isolante contro il calore del fuoco.Esistono due meccanismi di formazione del carbone:
Reindirizzamento delle reazioni chimiche coinvolte nella decomposizione a favore di reazioni che producono carbonio anziché CO o CO2 e
Formazione di uno strato superficiale di carbone protettivo
●Assorbitori di calore:Solitamente idrati metallici, come il triidrato di alluminio o l'idrossido di magnesio, che rimuovono il calore mediante l'evaporazione dell'acqua dalla struttura del ritardante di fiamma.
●Spegnifiamma:Solitamente sistemi alogeni a base di bromo o cloro che interferiscono con le reazioni in fiamma.
● Sinergisti:Solitamente composti di antimonio, che migliorano le prestazioni dello spegnifiamma.
Importanza dei ritardanti di fiamma nella protezione antincendio
I ritardanti di fiamma sono una parte importante della protezione antincendio poiché non solo riducono il rischio di incendio, ma anche quello della sua propagazione.Ciò aumenta il tempo di fuga e, quindi, protegge gli esseri umani, le proprietà e l’ambiente.
Esistono molti modi per definire un adesivo come ritardante di fiamma.Comprendiamo nel dettaglio la classificazione dei ritardanti di fiamma.
La richiesta di adesivi ignifughi è in aumento e il loro utilizzo si estende a diversi settori industriali, tra cui l'aerospaziale, l'edilizia, l'elettronica e i trasporti pubblici (treni in particolare).
1: Quindi, uno degli ovvi criteri chiave è essere resistente alla fiamma/non bruciante o, meglio ancora, inibire la fiamma – adeguatamente ignifugo.
2: L'adesivo non deve emettere fumo eccessivo o tossico.
3: L'adesivo deve mantenere la sua integrità strutturale alle alte temperature (avere la migliore resistenza possibile alla temperatura).
4: Il materiale adesivo decomposto non deve contenere sottoprodotti tossici.
Sembra un compito arduo trovare un adesivo che possa soddisfare questi requisiti – e in questa fase, viscosità, colore, velocità di polimerizzazione e metodo di polimerizzazione preferito, riempimento degli spazi, prestazioni di resistenza, conduttività termica e imballaggio non sono nemmeno stati studiati. considerato.Ma i chimici dello sviluppo apprezzano le sfide, quindi PROVATELO!
Le normative ambientali tendono ad essere specifiche del settore e della regione
È stato riscontrato che un ampio gruppo di ritardanti di fiamma studiati possiede un buon profilo ambientale e sanitario.Questi sono:
● Polifosfato di ammonio
● Dietilfosfinato di alluminio
● Idrossido di alluminio
● Idrossido di magnesio
● Polifosfato di melammina
● Diidroossafosfafenantrene
● Stannato di zinco
● Idrossistannato di zinco
Ritardante di fiamma
Gli adesivi possono essere sviluppati per corrispondere a una scala mobile di resistenza al fuoco: ecco i dettagli delle classificazioni Underwriters Laboratory Testing.Come produttori di adesivi, riceviamo richieste principalmente per l'UL94 V-0 e occasionalmente per l'HB.
UL94
● HB: combustione lenta su un campione orizzontale.Velocità di combustione <76 mm/min per spessori <3 mm o la combustione si arresta prima di 100 mm
● V-2: (verticale) la combustione si arresta in <30 secondi ed eventuali gocce potrebbero infiammarsi
● V-1: la combustione (verticale) si interrompe in <30 secondi e sono consentiti i gocciolamenti (ma obbligatorinonessere in fiamme)
● La combustione V-0 (verticale) si interrompe in <10 secondi e sono consentiti i gocciolamenti (ma obbligatorinonessere in fiamme)
● La combustione del 5VB (campione di placca verticale) si interrompe in <60 secondi, senza gocciolamenti;il campione può sviluppare un foro.
● 5VA come sopra ma non è consentito lo sviluppo di un foro.
Le ultime due classificazioni riguarderebbero un pannello incollato piuttosto che un campione di adesivo.
Il test è piuttosto semplice e non richiede apparecchiature sofisticate, ecco una configurazione di test di base:
Può essere piuttosto complicato eseguire questo test solo su alcuni adesivi.In particolare per gli adesivi che non polimerizzano correttamente al di fuori di un giunto chiuso.In questo caso, è possibile eseguire il test solo tra substrati incollati.Tuttavia, la colla epossidica e gli adesivi UV possono essere polimerizzati come un campione di prova solido.Quindi, inserire il campione di prova nelle ganasce del supporto della pinza.Tieni un secchio per la sabbia nelle vicinanze e ti consigliamo vivamente di farlo durante l'estrazione o in una cappa chimica.Non attivare gli allarmi antifumo!Soprattutto quelli legati direttamente ai servizi di emergenza.Cattura il campione in fiamme e cronometra il tempo necessario affinché la fiamma si estingua.Controlla eventuali gocce sotto (se tutto va bene, hai un vassoio usa e getta in situ; altrimenti, ciao ciao bel piano di lavoro).
I chimici degli adesivi combinano una serie di additivi per produrre adesivi ignifughi – e talvolta anche per spegnere le fiamme (sebbene questa caratteristica sia più difficile da ottenere al giorno d’oggi poiché molti produttori di beni ora richiedono formulazioni prive di alogeni).
Gli additivi per adesivi resistenti al fuoco includono
● Composti organici che formano carbone che aiutano a ridurre il calore e il fumo e proteggono il materiale sottostante da ulteriore combustione.
● Assorbitori di calore, si tratta di normali idrati metallici che contribuiscono a conferire all'adesivo ottime proprietà termiche (spesso gli adesivi ignifughi vengono selezionati per applicazioni di incollaggio di dissipatori di calore dove è richiesta la massima conduttività termica).
Si tratta di un equilibrio attento poiché questi additivi causeranno interferenze con altre proprietà adesive come forza, reologia, velocità di polimerizzazione, flessibilità ecc.
C'è differenza tra adesivi resistenti al fuoco e adesivi ignifughi?
SÌ!C'è.Entrambi i termini sono stati sbandierati nell'articolo, ma probabilmente è meglio mettere le cose in chiaro.
Adesivi resistenti al fuoco
si tratta spesso di prodotti come cementi adesivi inorganici e sigillanti.Non bruciano e resistono a temperature estreme.Le applicazioni per questi tipi di prodotti includono altiforni, forni, ecc. Non fanno nulla per fermare l'incendio di un assieme.Ma fanno un ottimo lavoro nel tenere insieme tutti i pezzi in fiamme.
Adesivi ignifughi
Questi aiutano a estinguere le fiamme e a rallentare la propagazione del fuoco.
Molte industrie cercano questi tipi di adesivi
● Elettronica– per sigillare e incapsulare componenti elettronici, incollare dissipatori di calore, circuiti stampati, ecc. Un cortocircuito elettronico può facilmente innescare un incendio.Ma i PCB contengono composti ignifughi: spesso è importante che anche gli adesivi abbiano queste proprietà.
● Costruzione– i rivestimenti e le pavimentazioni (in particolare nelle aree pubbliche) spesso devono essere non infiammabili e incollati con un adesivo ignifugo.
● Trasporto pubblico– carrozze ferroviarie, interni di autobus, tram, ecc. Le applicazioni per gli adesivi ritardanti di fiamma includono l'incollaggio di pannelli compositi, pavimentazioni e altri impianti e accessori.Gli adesivi non solo aiutano a fermare la propagazione del fuoco.Ma forniscono un giunto estetico senza la necessità di dispositivi di fissaggio meccanici antiestetici (e rumorosi).
● Aerei– come accennato in precedenza, i materiali interni della cabina sono soggetti a normative rigorose.Devono essere ignifughi e non riempire la cabina di fumo nero durante un incendio.
Standard e metodi di prova per ritardanti di fiamma
Gli standard relativi alle prove antincendio hanno lo scopo di determinare le prestazioni di un materiale rispetto a fiamma, fumo e tossicità (FST).Numerosi test sono stati ampiamente utilizzati per determinare la resistenza dei materiali a queste condizioni.
Test selezionati per ritardanti di fiamma
Resistenza alla combustione | |
ASTM D635 | “Velocità di combustione della plastica” |
ASTM E162 | “Infiammabilità delle materie plastiche” |
UL94 | “Infiammabilità delle materie plastiche” |
ISO 5657 | “Ignibilità dei prodotti da costruzione” |
BS6853 | “Propagazione della fiamma” |
LONTANO 25.853 | “Standard di aeronavigabilità – Interni dei compartimenti” |
NF T 51-071 | “Indice di ossigeno” |
NF C 20-455 | “Prova del filo incandescente” |
DIN 53438 | “Propagazione della fiamma” |
Resistenza alle alte temperature | |
BS 476 Parte n. 7 | “Diffusione superficiale della fiamma – Materiali da costruzione” |
DIN 4172 | “Comportamento al fuoco dei materiali da costruzione” |
ASTM E648 | “Rivestimenti per Pavimenti – Pannello Radiante” |
Tossicità | |
SMP800C | “Test di tossicità” |
BS6853 | “Emissione di fumo” |
NFX70-100 | “Test di tossicità” |
ATS 1000.01 | “Densità del fumo” |
Generazione di fumo | |
BS6401 | “Densità ottica specifica del fumo” |
BS6853 | “Emissione di fumo” |
NES 711 | “Indice di fumo dei prodotti della combustione” |
ASTM D2843 | “Densità del fumo derivante dalla combustione della plastica” |
ISOCD5659 | “Densità ottica specifica – Generazione di fumo” |
ATS 1000.01 | “Densità del fumo” |
DIN 54837 | “Generazione di fumo” |
Test di resistenza alla combustione
Nella maggior parte dei test che misurano la resistenza alla combustione, gli adesivi idonei sono quelli che non continuano a bruciare per un periodo significativo dopo la rimozione della fonte di ignizione.In questi test il campione di adesivo indurito può essere sottoposto ad accensione indipendentemente da qualsiasi adesione (l'adesivo viene testato come pellicola libera).
Sebbene questo approccio non simuli la realtà pratica, fornisce dati utili sulla resistenza relativa dell'adesivo alla combustione.
È inoltre possibile testare strutture campione sia adesive che aderenti.Questi risultati potrebbero essere più rappresentativi della prestazione dell'adesivo in un incendio reale poiché il contributo fornito dall'aderente potrebbe essere positivo o negativo.
Test di combustione verticale UL-94
Fornisce una valutazione preliminare dell'infiammabilità relativa e del gocciolamento dei polimeri utilizzati in apparecchiature elettriche, dispositivi elettronici, elettrodomestici e altre applicazioni.Affronta le caratteristiche di utilizzo finale di accensione, velocità di combustione, propagazione della fiamma, contributo di carburante, intensità di combustione e prodotti della combustione.
Funzionamento e configurazione: in questo test un campione di pellicola o substrato rivestito viene montato verticalmente in un involucro privo di correnti d'aria.Un bruciatore viene posizionato sotto il campione per 10 secondi e la durata della fiamma viene cronometrata.Viene annotato qualsiasi gocciolamento che incendia il cotone chirurgico posizionato 12 pollici sotto il campione.
Il test ha diverse classificazioni:
94 V-0: Nessun esemplare ha combustione ardente per più di 10 secondi dopo l'accensione.I campioni non bruciano fino al morsetto di supporto, non gocciolano e non incendiano il cotone, né presentano una combustione brillante che persiste per 30 secondi dopo la rimozione della fiamma di prova.
94 V-1: Nessun esemplare deve avere combustione con fiamma per più di 30 secondi dopo ogni accensione.I campioni non bruciano fino al morsetto di supporto, non gocciolano e non incendiano il cotone, né presentano un bagliore residuo superiore a 60 secondi.
94 V-2: Implica gli stessi criteri di V-1, tranne per il fatto che i campioni possono gocciolare e accendere il cotone sotto il campione.
Altre strategie per misurare la resistenza alla combustione
Un altro metodo per misurare la resistenza alla combustione di un materiale è misurare l'indice limite di ossigeno (LOI).Il LOI è la concentrazione minima di ossigeno espressa come percentuale in volume di miscela di ossigeno e azoto che supporta solo la combustione con fiamma di un materiale inizialmente a temperatura ambiente.
La resistenza di un adesivo alle alte temperature in caso di incendio richiede una considerazione speciale oltre agli effetti della fiamma, del fumo e della tossicità.Spesso il substrato protegge l'adesivo dal fuoco.Tuttavia, se l'adesivo si allenta o si deteriora a causa della temperatura del fuoco, il giunto può cedere causando la separazione del substrato e dell'adesivo.Se ciò accade, l'adesivo stesso viene esposto insieme al substrato secondario.Queste superfici fresche possono quindi contribuire ulteriormente all'incendio.
La camera per la densità dei fumi NIST (ASTM D2843, BS 6401) è ampiamente utilizzata in tutti i settori industriali per la determinazione del fumo generato da materiali solidi e assemblaggi montati in posizione verticale all'interno di una camera chiusa.La densità del fumo viene misurata otticamente.
Quando un adesivo viene inserito tra due substrati, la resistenza al fuoco e la conduttività termica dei substrati controllano la decomposizione e l'emissione di fumo dell'adesivo
Nei test sulla densità del fumo, gli adesivi possono essere testati da soli come rivestimento libero per imporre la condizione peggiore.
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