دیرسوز ی در برابر شعله در کامپوزیت های شیشه / پلی استر ؛ « با کامپوزیت شیشه / پلی استر بیشتر آشنا شوید » قسمت هشتم

دیرسوز ی در برابر شعله در کامپوزیت های شیشه / پلی استر ؛ « با کامپوزیت شیشه / پلی استر بیشتر آشنا شوید » قسمت هفتم

دیرسوز ی در برابر شعله در کامپوزیت های شیشه / پلی استر ؛ « با کامپوزیت شیشه / پلی استر بیشتر آشنا شوید » قسمت هفتم

ی یا مقاومت در برابر شعله با اتفاقاتی که برای ساختمان پلاسکو افتاد بحث روز جلسات ایمنی است. این موضوع مخصوصاً در مواد که ذاتاً موادی اشتعال‌پذیر هستند بسیار مهم است. در مطلب امروز این مسئله را بررسی کرده‌ایم. در ادامه با انجینیک همراه باشید.

تمامی مواد آلی ازجمله ها در برابر مقدار مشخصی شعله می‌سوزند. در بسیاری از کاربردها به‌نوعی نیاز به مقاومت به سوختن و دیرسوز ی احساس می‌شود. اقتصادی‌ترین راه برای دیرسوز نمودن پلی استر ها اضافه کردن فیلر هایی مخصوص در این رزین است. هرچند اضافه کردن فیلر در رزین وزن را بالا برده و خواص کششی را در حد قابل قبولی کاهش می‌دهد.

اضافه کردن هالوژن‌ها در رزین یکی دیگر از روش‌های بهبود خاصیت آتش گریزی و دیرسوزی پلی استر ها است. شما می‌توانید به عنوان افزودنی از اسیدهای دی­بیسیک هالوژنی (halogenated dibasic acid) مثل کلرندیک آنیدرید یا تترا برومو فتالیک آنیدرید (chlorendic anhydride or tetrabromophthalic anhydride) استفاده کنید. همچنین افزودن الکل‌های دی­هیدریک هالوژنی (halogenated dihydric alcohol) مانند دی­برومو نئو فنتیل گلایکول یا تترا برومو موبیسفنول آ (dibromoneopentyl glycol or tetrabromobisphenol A) نیز همین تأثیر را دارند. در غلظت‌های برابر ترکیبات بروم دار بهتر از ترکیبات کلردار عمل دیرسوز کردن پلیمرها را انجام می‌دهند. افزودنی‌هایی نظیر اکسید آنتیمانی و اکسید فریوس (antimony oxides and ferrous oxide) نیز رفتاری مشابه با پلی استر های هالوژنی دارند و خاصیت دیرسوزی را بهبود می‌بخشند.

نرخ سوختن و میزان تولید دود طبق استاندارد ASTM E 84 با استفاده از آزمون تونل استینر (Steiner Tunnel Test) اندازه‌گیری می‌شود. در این تست یک منبع سوخت گازی در انتهای یک تونل به قطر ۵۳ سانتیمتر با طول ۶/۷ متر قرار می‌گیرد و طول شعله و مقدار دودی که ایجاد می‌شود با تاریک ساز اشعه فتو الکتریک اندازه‌گیری می‌شود. این آزمون با دو استاندارد اندازه‌گیری می‌شود: تخته بلوط قرمز که نرخ آن برای گسترش شعله و تولید دود ۱۰۰ است و سیمان با پنبه نسوز که عدد آن صفر است. نرخ تولید دود مطابق استاندارد ASTM E 162 از طریق محفظه دود NBS  که مجهز به یک واحد اندازه‌گیری فتوالکتریک دود تولید شده در محفظه بسته است نیز اندازه‌گیری می‌شود. در این محفظه نمونه مورد آزمایش هم با شعله مستقیم و هم با شعله غیرمستقیم سوزانده می‌شود.

جدول زیر مقادیر مختلف نرخ دود تولیدشده با سوختن رزین‌های مختلف را نشان می‌دهد. در هرکدام از آزمودن‌های زیر رزین هیدروژنه شده به‌وضوح بهتر از رزین اورتوتروپیک بوده است. اکسید فریوس نیز باعث تولید دود کمتری نسبت به اکسید آنتیمانی می‌شود.

رزین استفاده‌شده Orthophthalic resin HET acid resin A, 26% Cl HET acid resin B, 26% Cl
مقادیر ماده تشکیل‌دهنده
رزین ۱۰۰ ۱۰۰ ۱۰۰
آلومینا تری هیدرات ۱۰۰ ۱۰۰ ۱۰۰
آنتیمونی اکسید ۵۷
اکسید فریوس ۵
نتایج و روش تست ASTM E 162
نرخ رشت شعله ۷۵ ۷ ۷
نتایج و روش تست ASTM E 84
نرخ رشت شعله ۱۲۰ ۲۳ ۲۵
نرخ تولید دود ۶۰۸ ۲۷۰ ۲۶۸
محفظه دود NBS : شعله مستقیم
بیشترین غلظت دود ۲۰۳ ۴۳۳ ۲۶۸
غلظت در ۹۰ ثانیه ۵/۲ ۱۸ ۱۱
غلظت در ۲۴۰ ثانیه ۱۶۲ ۲۴۵ ۱۲۸
محفظه دود NBS : بدون شعله مستقیم
بیشترین غلظت دود ۴۸۱ ۴۰۰ ۳۵۰
غلظت در ۹۰ ثانیه ۱ ۱ ۵
غلظت در ۲۴۰ ثانیه ۱۶ ۴۵ ۵۰

در جدول زیر نتایج آزمون‌هایی را روی کامپوزیت های ساخته‌شده با رزین های با افزودنی و بدون افزودنی آورده شده است. بهبود رزین های پلی استر اورتوتروپیک با افزودن آلومینا تری هیدرات (ATH) چشمگیر بوده است و نرخ رشت شعله را از ۳۵۰ به ۶۴ رسانده است. افزودن ATH مقدار دودزایی را بیشتر از رشت شعله کاهش می‌دهد. در مورد رزین های بروم دار و کلر دار ، ۲۶% کلر یا ۱۸% برم در رزین نتایج خوبی را در تولید دود یا گسترش شعله نشان می‌دهند.

رزین استفاده‌شده ۱ ۲ ۳ ۴ ۵ ۶ ۷ ۸ ۹ ۱۰
ترکیبات بدون افزودنی
اکسید انتی مانی ۵ ۵ ۵ ۵
رشد شعله ۳۵۰ ۶۰ ۲۵ ۶۰ ۱۵ ۶۷ ۲۰ ۶۹ ۱۸
تولید دود ۱۱۰۰ ۷۸۰ ۴۵۰ ۷۴۷ ۷۳۱ ۹۸۰ ۱۰۴۳ ۸۳۷ ۸۳۸
ترکیبات با افزودنی
آلومینا تری هیدرات ۱۰۰ ۱۰۰ ۱۰۰ ۱۰۰ ۱۰۰ ۱۰۰ ۱۰۰ ۱۰۰ ۱۰۰ ۱۰۰
اکسید انتی مانی ۵ ۵ ۵ ۵
اکسید فریوس ۵ ۵ ۵ ۵ ۵
رشد شعله ۱۲۰ ۲۳ ۲۰ ۲۵ ۱۰ ۲۵ ۱۸ ۱۰ ۱۰ ۱۲
تولید دود ۶۰۸ ۲۷۰ ۲۴۲ ۱۶۸ ۳۶۴ ۲۶۰ ۴۵۰ ۴۰۰ ۷۶۱ ۶۲۰
  1. Orthophthalic resin
  2. HET acid resin A, 26% Cl
  3. HET acid resin A, 26% Cl
  4. HET acid resin B, 26% Cl
  5. Dibromotetrahydrophthalic resin, 18% Br
  6. Dibromotetrahydrophthalic resin, 18% Br
  7. Dibromotetrahydrophthalic glycol resin, 18% Br
  8. Dibromotetrahydrophthalic glycol resin, 18% Br
  9. Tetrabromophthalic resin, 18% Br
  10. Tetrabromophthalic resin, 18% Br

در زیر میتوانید ویدئو ای را مشاهده کنید که اشتعال پذیری یک نوع پلاستیک را نشان میدهد که یک نمونه از آن دارای افزودنی دیرسوزی است و دیگری فاقد آن.

منبع :

Dorfman, W.T. Schwartz, Jr., and R.R. Hindersinn, “Fire-Retardant Unsaturated Polyesters,” U.S. Patent 4,013,815, 1977

J.E. Selley and P.W. Vaccarella, Controlling Flammability and Smoke Emissions in Reinforced Polyesters, Plast. Eng., Vol 35, 1979, p 43


قسمت اول : پلی استر چیست؟


قسمت دوم : خواص مکانیکی رزین پلی استر


قسمت سوم : الیاف شیشه در خواص مکانیکی کامپوزیت های پلی استر ی چه تأثیری دارد؟


قسمت چهارم : کامپوزیت شیشه / پلی استر یا فلز؟ ، مقایسه از منظر خواص مکانیکی و فیزیکی


قسمت پنجم : الیاف شیشه و کدام نوع از پلی استر؟ ، مقایسه از منظر خواص مکانیکی و فیزیکی


قسمت ششم : افت خواص مکانیکی با گذشت زمان و طول عمر کامپوزیت های شیشه / پلی استر


قسمت هفتم : اشعه UV یا ماوراء بنفش بر کامپوزیت های شیشه / پلی استر چه تأثیری دارد؟


قسمت هشتم : دیرسوز ی در برابر شعله در کامپوزیت های شیشه / پلی استر

حمید هاشمی
حمید هاشمی
با مدرک کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک گرایش ساخت و تولید از دانشگاه آزاد اسلامی نجف آباد در زمینه کامپوزیت های پلیمری فعال هستم و در کنار همکاران خوبم در انجینیک به انتشار محتوای مفید در حوزه‌ی مهندسی مکانیک و شاخه‌های وابسته آن مشغول هستم.

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *