Tworzywa sztuczne stanowią obecnie jedne z najpowszechniej wykorzystywanych materiałów do produkcji większości przedmiotów i urządzeń, z którymi stykamy się na co dzień. Zapewnienie odpowiedniego poziomu bezpieczeństwa użytkowników wymaga stosowania się do surowych wymagań, między innymi w zakresie odporności polimerów na działanie ognia. Jest to szczególnie istotne w takich branżach jak transport, budownictwo oraz elektronika. Wysoki poziom ognioodporności materiałów konstrukcyjnych pozwala zminimalizować ryzyko pożaru, a w przypadku jego wystąpienia - ogranicza rozprzestrzenianie ognia i wydłuża czas potrzebny na ewakuację. Stopień odporności danego materiału na palenie oceniany jest w testach palności, w których badana jest między innymi prędkość rozprzestrzeniania ognia, ilość wydzielanej energii cieplnej, czy też ilość oraz toksyczność produkowanych gazów. Określenie, który z tych parametrów jest najbardziej istotny, zależy w głównej mierze od aplikacji danego materiału.
Czym są uniepalniacze?
Dodatki uniepalniające nazywane są również antypirenami. Wykorzystywane są podczas produkcji tworzyw sztucznych w celu ograniczenia ich palności. Takie związki chemiczne zawierają w swojej budowie atomy niektórych pierwiastków (m.in. fosforu, azotu, chloru, bromu, a także boru i glinu), które odpowiadają bezpośrednio za wzrost ognioodporności końcowego produktu. Wzmocnienie tego efektu można osiągnąć poprzez łączenie różnych typów uniepalniaczy, które działają ze sobą w sposób synergiczny.
W jaki sposób działają dodatki uniepalniające?
Mechanizm, w jaki działa dany środek uniepalniający, wynika bezpośrednio z jego budowy. Antypireny mogą więc działać na zasadzie mechanizmu chemicznego lub fizycznego. Ponadto cały proces może odbywać się w fazie gazowej oraz w fazie stałej.
Jeżeli chodzi o mechanizm chemiczny, to w fazie gazowej zachodzi dezaktywacja rodników, które ze względu na swoją reaktywność podtrzymują palenie. Jednocześnie na powierzchni palącego się tworzywa powstaje zwęglona warstwa - ten etap zachodzi w fazie stałej.
Z kolei fizyczny mechanizm działania antypirenów to rozcieńczanie mieszaniny reakcyjnej oraz pochłanianie energii cieplnej wydzielającej się podczas spalania, zachodzące w fazie gazowej. W fazie stałej ograniczany jest dostęp tlenu oraz ciepła do materiału.
Rodzaje uniepalniaczy stosowanych w produkcji tworzyw sztucznych
Rodzaj użytego dodatku uniepalniającego zależy przede wszystkim od końcowej aplikacji materiału polimerowego. Istotne są również warunki przetwarzania tworzywa, które determinują postać uniepalniacza - płynną lub stałą. Przykładowo, w procesach przetwórstwa polietylenu dominują dodatki proszkowe, zawierające głównie związki bromu, podczas gdy w poliuretanach stosowana jest postać ciekła (związki fosforu oraz chloru). Należy również upewnić się, że wybrany antypiren jest kompatybilny z danym materiałem - wypełniacze mineralne nie nadają się do zastosowań transparentnych.
Jednak najważniejszym czynnikiem, który decyduje o rodzaju uniepalniacza, jest jego skuteczność działania. Za najbardziej efektywne uważane są dodatki halogenowe oraz fosforowe. Nie należy również zapominać o względach ekonomicznych czy też środowiskowych, które powodują stopniowe odchodzenie od stosowania związków halogenowych.
Uniepalniacze fosforowe i ich zastosowania
Jedną z ważniejszych grup dodatków zwiększających odporność na palenie są uniepalniacze fosforowe. Wykorzystywane są przede wszystkim w przemyśle budowlanym jako dodatki podczas produkcji materiałów konstrukcyjnych. Stosowane są również przy wytwarzaniu płyt izolacyjnych, którymi pokrywane są ściany budynków mieszkalnych oraz zabudowań przemysłowych, ale także w izolacjach natryskowych przeznaczonych do ocieplania fundamentów, podłóg, dachów oraz poddaszy. Fosforowe dodatki uniepalniające znajdują również zastosowanie w pianach montażowych oraz klejach do styropianu oraz gipsokartonu. Kolejną aplikacją tego typu uniepalniaczy jest branża urządzeń chłodniczych – znajdują się one w materiałach izolacyjnych wykorzystywanych w lodówkach, zamrażarkach i ladach chłodniczych.
Największe wymagania dotyczące odporności materiałów konstrukcyjnych na działanie ognia dotyczą branży transportowej. Z tego powodu, uniepalniacze fosforowe wchodzą w skład tworzyw, z których wykonane są elementy wyposażenia pojazdów, takie jak siedzenia, zagłówki, deski rozdzielcze, podsufitki, a także wypełnienia zderzaków.
Dodatki uniepalniające na bazie fosforanów znajdują zastosowanie również w sektorze meblarskim do produkcji materacy i pianek wypełniających fotele oraz sofy. Znajdziemy je także w bardziej specjalistycznych aplikacjach, jak górnictwo.
Źródło: PCC Rokita S.A.
