Styreenibutadieenidispersion palonestoaineet?

SB-dispersioista on tietenkin saatavilla lisäaineita, joiden avulla niistä voidaan tehdä palonestäviä. Vinyyliasetaatti-etyleeni-kopolymeeristä aloittaminen on kuitenkin usein järkevämpää, koska siinä on vähemmän lisäaineita, parempi suorituskyky ja kustannussäästöt. Varsinkin kun FR-lisäaineet muuttuvat monimutkaisemmiksi ja kalliimmiksi.

Tavallinen tapa lisätä FR-lisäaineita

Styreenibutadieenin (SBR) dispersioista voidaan tehdä palonestoaineita sisällyttämällä niihin seuraavia aineita erityiset palonestoaineet nestemäiseen lateksiseokseen. Tähän prosessiin kuuluu yleensä palonsuoja-aineen lisääminen hienojakoisena liuoksena. dispersio tai jauhe sekoitusvaiheessa.

Tärkeimpiin lähestymistapoihin kuuluu erityyppisten palonestoaineiden käyttö, usein synergistisinä yhdistelminä:

1. Halogeenipitoiset järjestelmät (perinteiset)

Nämä järjestelmät ovat erittäin tehokkaita tukahduttamaan liekkejä kaasufaasissa, mutta niiden käyttöä rajoitetaan yhä enemmän ympäristöhuolien ja poltettaessa syntyvän tiheän savun ja myrkyllisten/ syövyttävien kaasujen vuoksi.

• Halogeenin luovuttajat: Yhdisteet, jotka sisältävät Kloori (Cl) tai Bromi (Br), kuten klooratut parafiinit tai bromatut orgaaniset yhdisteet (esim. bromattu fosfaatti, aromaattiset bromidit tai tietyt bromatut polyolit).
• Synergistit: Usein yhdistettynä Antimonitrioksidi (Sb2O3) tai Sinkkiboraatti. Synergisti tehostaa merkittävästi halogeeniyhdisteen palonestovaikutusta.

2. Halogeenivapaat järjestelmät (suositeltavat / vihreät vaihtoehdot)

Niitä suositaan savun ja myrkyllisyyden vähentämisen vuoksi, ja ne toimivat ensisijaisesti kondenssivaiheessa (muodostaen suojaavan hiilen) tai jäähdyttämällä ja laimentamalla palamiskaasuja.

A. Epäorgaaniset palonestoaineet

Ne perustuvat fysikaaliseen mekanismiin, kuten endotermiseen hajoamiseen (lämmön absorboimiseen) ja palamattomien kaasujen (kuten vesihöyryn) vapautumiseen polttoaineen laimentamiseksi.

• Alumiinihydroksidi (ATH): Hyvin yleinen, myrkytön ja vähäsavuinen vaihtoehto. Se hajoaa kuumennettaessa, jolloin vapautuu vesihöyryä ja absorboi suuren määrän lämpöä.
• Magnesiumhydroksidi (MDH): Samanlainen kuin ATH, mutta korkeampi hajoamislämpötila, joten se soveltuu korkeampiin käsittelylämpötiloihin.
• Nanojauheet: Materiaalit, kuten nano-loess-jauheet (usein sekoitettuna ATH:n tai MDH:n kanssa) voidaan käyttää kustannustehokkaina, myrkyttöminä ja ympäristöystävällisinä lisäaineina, joilla on hyvä paloa hidastava vaikutus.

B. Paloa hidastavat palonestojärjestelmät (IFR)

IFR:t paisuvat kuumentuessaan muodostaen materiaalin pinnalle tilavuutta lisäävän, eristävän hiilen (vaahtoavan hiilikerroksen). Tämä hiilikerros toimii fyysinen este vähentämään lämmönsiirtoa ja estämään palavien kaasujen pääsyn ulos.

Tyypillinen SBR-dispersion IFR-järjestelmä koostuu kolmesta pääkomponentista:

• Happolähde: Yleensä Ammoniumpolyfosfaatti (APP). Tämä hajoaa ja tuottaa polyfosforihappoa, joka katalysoi hiilen muodostumista.
• Hiililähde (hiillostusaine): Usein polyoli kuten pentaerytritoli (PER) tai tärkkelysjohdannaisia. Tämä reagoi hapon kanssa muodostaen hiilipitoisen hiilen.
• Puhallusaine (Spumific): Tyypillisesti Melamiini tai sen johdannainen. Tämä vapauttaa palamattomia kaasuja (kuten typpeä) vaahdottamaan hiilikerroksen.

Huom: IFR:t saattavat joskus joutua mikrokapseloitu parantaa niiden vesiliukoisuus ja yhteensopivuus vesipohjaisen SBR-lateksidispersion kanssa. Synergistiset aineet kuten sinkkiboraattia tai tiettyjä metallioksideja voidaan myös lisätä IFR:n suorituskyvyn ja hiilen stabiilisuuden parantamiseksi.

UAE-dispersiot ovat vaikeammin syttyviä.

VAE-dispersioita (vinyyliasetaatti-etyleeni) pidetään usein parempana ja nykyaikaisempana ratkaisuna kuin SBR-dispersioita (styreenibutadieenikumi), kun paloturvallisuus on kriittinen vaatimus.

Tässä on erittely siitä, miksi VAE-dispersioilla on luontaisia etuja SBR:ään verrattuna paloneston ja yleisen turvallisuuden kannalta:

1. Sisäinen syttyvyys ja hiilen muodostuminen

• VAE (vinyyliasetaatti-etyleeni): UAE-kopolymeereillä on alhaisempi luontainen syttyvyys verrattuna SBR:ään. Kun VAE palaa, vinyyliasetaattikomponentilla (joka on samanlainen kuin EVA eli etyleenivinyyliasetaatti) on erilainen hajoamisreitti kuin SBR:llä. VAE:n terminen hajoaminen voi johtaa siihen, että muodostuu hiilipitoinen hiilikerros ja vapautuu etikkahappoa, joka auttaa hidastamaan palamisprosessia.
  • Tulos: VAE-pohjaiset kalvot palavat usein heikosti, tuottavat vähemmän tiheää ja vaaleampaa (valkoista) savua, tai ne voivat olla itsestään sammuva joissakin testeissä.
• SBR (styreenibutadieenikumi): SBR perustuu korkean polttoarvon omaaviin monomeereihin (styreeni ja butadieeni). Kun SBR palaa, se pyrkii hajoamaan aggressiivisemmin, mikä johtaa suureen lämmön vapautumisnopeuteen ja seuraavien aineiden syntymiseen tiheä, musta savu.

2. Vähentynyt lisäaineiden tarve

VAE:n alhaisemman luontaisen syttyvyyden vuoksi ulkoisten palonestoaineiden (FR) määrä, joka tarvitaan tietyn palonestostandardin (kuten DIN ISO 9239 tai LOI) täyttämiseksi, on usein seuraava merkittävästi vähentynyt verrattuna SBR-valmisteisiin.

• Tämä on merkittävä etu kustannukset, prosessin vakaus ja lopputuotteen laatu, sillä suuri täyteainepitoisuus voi joskus heikentää tuotteen fysikaalisia ominaisuuksia (esim. joustavuus, tarttuvuus).

3. Ympäristö- ja terveyshyödyt

Paremman paloteknisen suorituskyvyn lisäksi VAE ratkaisee useita perinteiseen SBR-polttoaineeseen liittyviä keskeisiä ympäristö- ja terveysongelmia:⁶