کاربرد چسب/درزگیر/چسبندگی مقاوم در برابر شعله
حوزه ساخت و ساز:نصب درب‌های ضد حریق، دیوار آتش، تابلوهای آتش نشانی
رشته الکترونیک و برق:بردهای مدار چاپی، قطعات الکترونیکی
صنعت خودرو:صندلی‌ها، داشبورد، پنل‌های درب
رشته هوافضا:ابزارهای هوانوردی، سازه‌های فضاپیما
وسایل خانه:مبلمان، کفپوش، کاغذ دیواری
نوار چسب انتقالی مقاوم در برابر شعله:عالی برای فلزات، فوم‌ها و پلاستیک‌هایی مانند پلی‌اتیلن
عملکرد بازدارنده‌های شعله
مواد ضد حریق با جلوگیری از واکنش‌های شیمیایی در شعله یا تشکیل یک لایه محافظ روی سطح ماده، گسترش آتش را مهار یا به تأخیر می‌اندازند.
آنها ممکن است با ماده پایه مخلوط شوند (مقاوم کننده‌های شعله افزودنی) یا به صورت شیمیایی به آن پیوند داده شوند (مقاوم کننده‌های شعله واکنشی). مقاوم کننده‌های شعله معدنی معمولاً افزودنی هستند در حالی که ترکیبات آلی می‌توانند واکنشی یا افزودنی باشند.
طراحی چسب ضد آتش
آتش‌سوزی به طور مؤثر چهار مرحله دارد:
آغاز
رشد
حالت پایدار، و
پوسیدگی
مقایسه دمای تخریب یک چسب ترموست معمولی
با کسانی که در مراحل مختلف آتش‌سوزی به آنها رسیدگی شده است
هر ایالت دمای تخریب متناظری دارد، همانطور که در شکل نشان داده شده است. در طراحی یک چسب ضد حریق، فرمول‌نویسان باید تمام تلاش خود را برای ارائه مقاومت دمایی در مرحله آتش‌سوزی مناسب برای کاربرد مورد نظر صرف کنند:
● برای مثال، در تولید قطعات الکترونیکی، یک چسب باید هرگونه تمایل قطعه الکترونیکی به آتش گرفتن - یا شروع آتش‌سوزی - را در صورت افزایش دما ناشی از نقص، سرکوب کند.
● برای چسباندن کاشی‌ها یا پنل‌ها، چسب‌ها لازم است در مراحل رشد و حالت پایدار، حتی در تماس مستقیم با شعله، در برابر جدا شدن مقاومت کنند.
● آنها همچنین باید گازهای سمی و دود منتشر شده را به حداقل برسانند. سازه‌های باربر احتمالاً هر چهار مرحله آتش‌سوزی را تجربه می‌کنند.
محدود کردن چرخه احتراق
برای محدود کردن چرخه احتراق، یک یا چند مورد از فرآیندهای مؤثر در آتش‌سوزی باید از طریق یکی از روش‌های زیر حذف شوند:
● حذف سوخت فرار، مثلاً از طریق خنک‌سازی
● تولید یک مانع حرارتی، مثلاً از طریق زغال کردن، که در نتیجه با کاهش انتقال حرارت، سوخت را از بین می‌برد، یا
● خاموش کردن واکنش‌های زنجیره‌ای در شعله، مثلاً با افزودن رادیکال‌گیرهای مناسب
افزودنی‌های ضد حریق این کار را با عمل شیمیایی و/یا فیزیکی در فاز متراکم (جامد) یا در فاز گاز با ارائه یکی از عملکردهای زیر انجام می‌دهند:
●تشکیل دهنده های کاراکتر:معمولاً ترکیبات فسفر، که منبع سوخت کربن را حذف کرده و یک لایه عایق در برابر حرارت آتش ایجاد می‌کنند. دو مکانیسم تشکیل زغال وجود دارد:
تغییر مسیر واکنش‌های شیمیایی دخیل در تجزیه به نفع واکنش‌هایی که به جای CO یا CO2، کربن تولید می‌کنند.
تشکیل یک لایه سطحی از زغال محافظ
●جاذب‌های حرارتی:معمولاً هیدرات‌های فلزی، مانند تری‌هیدرات آلومینیوم یا هیدروکسید منیزیم، که با تبخیر آب از ساختار بازدارنده شعله، گرما را از بین می‌برند.
●خاموش کننده های شعله:معمولاً سیستم‌های هالوژن مبتنی بر برم یا کلر که در واکنش‌های شعله اختلال ایجاد می‌کنند.
● سینرژیست‌ها:معمولاً ترکیبات آنتیموان، که عملکرد خاموش‌کننده شعله را افزایش می‌دهند.
اهمیت بازدارنده‌های شعله در حفاظت در برابر آتش
مواد ضد حریق بخش مهمی از حفاظت در برابر آتش هستند، زیرا نه تنها خطر شروع آتش‌سوزی، بلکه خطر گسترش آن را نیز کاهش می‌دهند. این امر زمان فرار را افزایش می‌دهد و در نتیجه از انسان‌ها، اموال و محیط زیست محافظت می‌کند.
روش‌های زیادی برای ایجاد یک چسب به عنوان یک ماده ضد حریق وجود دارد. بیایید طبقه‌بندی مواد ضد حریق را با جزئیات بررسی کنیم.
نیاز به چسب‌های ضد حریق رو به افزایش است و استفاده از آنها در بخش‌های مختلف صنعتی از جمله هوافضا، ساخت و ساز، الکترونیک و حمل و نقل عمومی (به ویژه قطارها) گسترش می‌یابد.
۱: بنابراین، یکی از معیارهای کلیدی و بدیهی، مقاوم بودن در برابر شعله/ نسوز بودن یا بهتر از آن، مهار شعله‌ها - به طور صحیح ضد حریق بودن - است.
۲: چسب نباید دود بیش از حد یا سمی تولید کند.
۳: چسب باید در دماهای بالا، یکپارچگی ساختاری خود را حفظ کند (تا حد امکان مقاومت دمایی خوبی داشته باشد).
۴: ماده چسب تجزیه شده نباید حاوی فرآورده‌های جانبی سمی باشد.
به نظر می‌رسد ساخت چسبی که بتواند این الزامات را برآورده کند، کار دشواری است - و در این مرحله، ویسکوزیته، رنگ، سرعت پخت و روش پخت ترجیحی، پر کردن شکاف، عملکرد مقاومتی، رسانایی حرارتی و بسته‌بندی حتی در نظر گرفته نشده‌اند. اما شیمیدان‌های توسعه از چالش خوبی لذت می‌برند، پس شروع کنید!
مقررات زیست‌محیطی معمولاً مختص صنعت و منطقه هستند
مشخص شده است که گروه بزرگی از مواد ضد حریق مورد مطالعه، از نظر زیست‌محیطی و بهداشتی، مشخصات خوبی دارند. این مواد عبارتند از:
● پلی فسفات آمونیوم
● دی اتیل فسفینات آلومینیوم
● هیدروکسید آلومینیوم
● هیدروکسید منیزیم
● پلی فسفات ملامین
● دی هیدرواکسا فسفا فنانترن
● استانات روی
● هیدروکسی استانات روی
بازدارندگی شعله
چسب‌ها را می‌توان طوری توسعه داد که با مقیاس متغیری از بازدارندگی در برابر آتش مطابقت داشته باشند - در اینجا جزئیات طبقه‌بندی‌های آزمایش آزمایشگاه Underwriters آمده است. به عنوان تولیدکنندگان چسب، ما شاهد درخواست‌هایی عمدتاً برای UL94 V-0 و گاهی اوقات برای HB هستیم.
UL94
● HB: سوختن آهسته روی نمونه افقی. سرعت سوختن کمتر از 76 میلی‌متر در دقیقه برای ضخامت کمتر از 3 میلی‌متر یا توقف سوختن قبل از 100 میلی‌متر
● V-2: سوختن (عمودی) در کمتر از 30 ثانیه متوقف می‌شود و هرگونه چکه‌ای ممکن است شعله‌ور باشد
● V-1: سوزش (عمودی) در کمتر از 30 ثانیه متوقف می‌شود و چکه کردن مجاز است (اما باید)نهدر حال سوختن باشد)
● سوزش V-0 (عمودی) در کمتر از 10 ثانیه متوقف می‌شود و چکه کردن مجاز است (اما باید)نهدر حال سوختن باشد)
● سوزش 5VB (نمونه پلاک عمودی) در کمتر از 60 ثانیه متوقف می‌شود، بدون چکه؛ نمونه ممکن است سوراخ شود.
● 5VA مانند بالا اما اجازه ایجاد سوراخ را ندارد.
دو طبقه‌بندی اخیر مربوط به یک پنل چسبانده شده است، نه یک نمونه چسب.
این آزمایش بسیار ساده است و به تجهیزات پیچیده‌ای نیاز ندارد، در اینجا یک چیدمان اولیه آزمایش آمده است:
انجام این آزمایش روی بعضی از چسب‌ها به تنهایی می‌تواند بسیار مشکل باشد. به خصوص برای چسب‌هایی که در خارج از یک اتصال بسته به درستی خشک نمی‌شوند. در این حالت، فقط می‌توانید بین زیرلایه‌های چسبیده آزمایش کنید. با این حال، چسب اپوکسی و چسب‌های UV را می‌توان به عنوان یک نمونه آزمایشی جامد خشک کرد. سپس، نمونه آزمایشی را در فک‌های پایه گیره قرار دهید. یک سطل شن در نزدیکی خود نگه دارید و اکیداً توصیه می‌کنیم این کار را زیر هود یا در یک کابینت بخار انجام دهید. هیچ آژیر دودی را روشن نکنید! به خصوص آنهایی که مستقیماً به خدمات اورژانسی متصل هستند. نمونه را در حال آتش گرفتن بگیرید و مدت زمان خاموش شدن شعله را اندازه بگیرید. هرگونه چکه را در زیر آن بررسی کنید (امیدوارم یک سینی یکبار مصرف در محل داشته باشید؛ در غیر این صورت، خداحافظ میز کار خوب).
شیمیدانان چسب تعدادی از افزودنی‌ها را برای ساخت چسب‌های ضد آتش - و گاهی حتی برای خاموش کردن شعله‌های آتش - ترکیب می‌کنند (اگرچه امروزه با توجه به درخواست بسیاری از تولیدکنندگان کالا برای فرمولاسیون‌های بدون هالوژن، دستیابی به این ویژگی دشوارتر است).
افزودنی‌های چسب‌های مقاوم در برابر آتش عبارتند از:
● ترکیبات آلی زغال‌ساز که به کاهش گرما و دود کمک می‌کنند و از سوختن بیشتر مواد زیرین جلوگیری می‌کنند.
● جاذب‌های گرما، اینها هیدرات‌های فلزی معمولی هستند که به چسب خواص حرارتی عالی می‌دهند (اغلب، چسب‌های مقاوم در برابر آتش برای کاربردهای اتصال سینک حرارتی انتخاب می‌شوند که در آنها حداکثر رسانایی حرارتی مورد نیاز است).
این یک تعادل دقیق است زیرا این افزودنی‌ها باعث ایجاد تداخل با سایر خواص چسب مانند استحکام، رئولوژی، سرعت پخت، انعطاف‌پذیری و غیره می‌شوند.
آیا تفاوتی بین چسب‌های مقاوم در برابر آتش و چسب‌های کندسوز وجود دارد؟
بله! وجود دارد. در مقاله در مورد هر دو اصطلاح بحث شده است، اما احتمالاً بهتر است داستان را سرراست کنیم.
چسب‌های مقاوم در برابر آتش
اینها اغلب محصولاتی مانند سیمان‌های چسبنده معدنی و درزگیرها هستند. آنها نمی‌سوزند و در برابر دماهای شدید مقاومت می‌کنند. کاربردهای این نوع محصولات شامل کوره‌های بلند، اجاق‌ها و غیره است. آنها هیچ کاری برای جلوگیری از سوختن یک مجموعه انجام نمی‌دهند. اما کار بسیار خوبی در کنار هم نگه داشتن تمام قطعات در حال سوختن انجام می‌دهند.
چسب‌های ضد حریق
این مواد به خاموش کردن شعله‌های آتش و کند کردن گسترش آتش کمک می‌کنند.
بسیاری از صنایع به دنبال این نوع چسب‌ها هستند
● الکترونیک– برای پوشش‌دهی و کپسوله کردن قطعات الکترونیکی، اتصال هیت سینک‌ها، بردهای مدار و غیره. یک اتصال کوتاه الکترونیکی می‌تواند به راحتی باعث آتش‌سوزی شود. اما PCBها حاوی ترکیبات ضد آتش هستند – اغلب مهم است که چسب‌ها نیز این خواص را داشته باشند.
● ساخت و ساز– روکش و کفپوش (به‌ویژه در اماکن عمومی) اغلب باید نسوز باشند و با چسب ضد حریق چسبانده شوند.
● حمل و نقل عمومی– واگن‌های قطار، فضای داخلی اتوبوس، تراموا و غیره. کاربردهای چسب‌های مقاوم در برابر شعله شامل چسباندن پنل‌های کامپوزیتی، کفپوش‌ها و سایر وسایل و اتصالات است. این چسب‌ها نه تنها به جلوگیری از گسترش آتش کمک می‌کنند، بلکه بدون نیاز به بست‌های مکانیکی زشت (و زنگ‌دار)، اتصالی زیبا ایجاد می‌کنند.
● هواپیما– همانطور که قبلاً ذکر شد، مواد داخلی کابین تحت مقررات سختگیرانه‌ای هستند. آنها باید ضد حریق باشند و در هنگام آتش‌سوزی کابین را با دود سیاه پر نکنند.
استانداردها و روش‌های آزمایش برای مواد ضد حریق
استانداردهای مربوط به آزمایش آتش‌سوزی با هدف تعیین عملکرد یک ماده در رابطه با شعله، دود و سمیت (FST) انجام می‌شوند. آزمایش‌های متعددی به طور گسترده برای تعیین مقاومت مواد در برابر این شرایط مورد استفاده قرار گرفته‌اند.
آزمایش‌های منتخب برای مواد ضد حریق
| مقاومت در برابر سوختن | |
| ASTM D635 | «میزان سوختن پلاستیک‌ها» |
| ASTM E162 | «قابلیت اشتعال مواد پلاستیکی» |
| استاندارد UL 94 | «قابلیت اشتعال مواد پلاستیکی» |
| ایزو ۵۶۵۷ | «قابلیت اشتعال محصولات ساختمانی» |
| کارشناسی ۶۸۵۳ | «انتشار شعله» |
| فار ۲۵.۸۵۳ | «استاندارد صلاحیت پرواز - فضای داخلی محفظه» |
| ان اف تی ۵۱-۰۷۱ | شاخص اکسیژن |
| ان اف سی ۲۰-۴۵۵ | «آزمایش سیم براق» |
| دین ۵۳۴۳۸ | «انتشار شعله» |
| مقاومت در برابر دمای بالا | |
| بخش شماره ۷ استاندارد BS 476 | «گسترش سطحی شعله - مصالح ساختمانی» |
| دین ۴۱۷۲ | «رفتار مصالح ساختمانی در برابر آتش» |
| ASTM E648 | «پوشش کف - پنل تابشی» |
| سمیت | |
| SMP 800C | «آزمایش سمیت» |
| کارشناسی ۶۸۵۳ | «انتشار دود» |
| ان اف ایکس ۷۰-۱۰۰ | «آزمایش سمیت» |
| ATS 1000.01 | «تراکم دود» |
| تولید دود | |
| کارشناسی ۶۴۰۱ | چگالی نوری ویژه دود |
| کارشناسی ۶۸۵۳ | «انتشار دود» |
| ان ای اس ۷۱۱ | شاخص دود محصولات احتراق |
| ASTM D2843 | «تراکم دود ناشی از سوختن پلاستیک‌ها» |
| ایزو CD5659 | «چگالی نوری ویژه - تولید دود» |
| ATS 1000.01 | «تراکم دود» |
| دین ۵۴۸۳۷ | «تولید دود» |
آزمایش مقاومت در برابر سوختن
در بیشتر آزمایش‌هایی که مقاومت در برابر سوختن را اندازه‌گیری می‌کنند، چسب‌های مناسب چسب‌هایی هستند که پس از حذف منبع احتراق، برای مدت قابل توجهی به سوختن ادامه نمی‌دهند. در این آزمایش‌ها، نمونه چسب پخت‌شده می‌تواند مستقل از هرگونه چسبندگی در معرض احتراق قرار گیرد (چسب به عنوان یک فیلم آزاد آزمایش می‌شود).
اگرچه این رویکرد واقعیت عملی را شبیه‌سازی نمی‌کند، اما داده‌های مفیدی در مورد مقاومت نسبی چسب در برابر سوختن ارائه می‌دهد.
همچنین می‌توان ساختارهای نمونه با چسب و سطح زیرین را آزمایش کرد. این نتایج ممکن است بیشتر نمایانگر عملکرد چسب در یک آتش‌سوزی واقعی باشند، زیرا سهم ارائه شده توسط سطح زیرین می‌تواند مثبت یا منفی باشد.
آزمایش سوختن عمودی UL-94
این استاندارد، ارزیابی اولیه‌ای از اشتعال‌پذیری نسبی و میزان چکه کردن پلیمرهای مورد استفاده در تجهیزات الکتریکی، دستگاه‌های الکترونیکی، لوازم خانگی و سایر کاربردها ارائه می‌دهد. این استاندارد به ویژگی‌های نهایی احتراق، سرعت سوختن، گسترش شعله، سهم سوخت، شدت سوختن و محصولات احتراق می‌پردازد.
کار و راه‌اندازی - در این آزمایش، یک نمونه فیلم یا زیرلایه پوشش داده شده به صورت عمودی در محفظه‌ای بدون جریان هوا نصب می‌شود. یک مشعل به مدت 10 ثانیه در زیر نمونه قرار می‌گیرد و مدت زمان شعله‌ور شدن اندازه‌گیری می‌شود. هرگونه چکه‌ای که پنبه جراحی قرار داده شده در 12 اینچ زیر نمونه را مشتعل کند، ثبت می‌شود.
این آزمون دارای چندین طبقه بندی است:
۹۴ V-0: هیچ نمونه‌ای بیش از ۱۰ ثانیه پس از احتراق، شعله‌ور نمی‌ماند. نمونه‌ها تا گیره نگهدارنده نمی‌سوزند، چکه نمی‌کنند و پنبه را آتش نمی‌زنند، یا پس از برداشتن شعله آزمایش، شعله‌ور شدن به مدت ۳۰ ثانیه ادامه نمی‌یابد.
۹۴ V-1: هیچ نمونه‌ای نباید پس از هر بار احتراق، بیش از ۳۰ ثانیه شعله‌ور بماند. نمونه‌ها نباید تا گیره نگهدارنده بسوزند، چکه نکنند و پنبه را آتش نزنند، یا پس‌درخشش آنها بیش از ۶۰ ثانیه نباشد.
۹۴ V-۲: این شامل همان معیارهای V-۱ است، با این تفاوت که به نمونه‌ها اجازه داده می‌شود که پنبه زیر نمونه چکه کند و آتش بگیرد.
استراتژی‌های دیگر برای اندازه‌گیری مقاومت در برابر سوزش
روش دیگر برای اندازه‌گیری مقاومت در برابر سوختن یک ماده، اندازه‌گیری شاخص محدودکننده اکسیژن (LOI) است. LOI حداقل غلظت اکسیژن است که به صورت درصد حجمی از مخلوط اکسیژن و نیتروژن بیان می‌شود و فقط از احتراق شعله‌ور یک ماده در ابتدا در دمای اتاق پشتیبانی می‌کند.
مقاومت چسب در برابر دماهای بالا در صورت آتش‌سوزی، جدا از اثرات شعله، دود و سمیت، نیاز به توجه ویژه دارد. اغلب، زیرلایه، چسب را در برابر آتش محافظت می‌کند. با این حال، اگر چسب به دلیل دمای آتش شل یا تخریب شود، اتصال می‌تواند از بین برود و باعث جدایی زیرلایه و چسب شود. اگر این اتفاق بیفتد، خود چسب به همراه زیرلایه ثانویه در معرض دید قرار می‌گیرد. این سطوح تازه می‌توانند به آتش‌سوزی بیشتر کمک کنند.
محفظه سنجش تراکم دود NIST (ASTM D2843، BS 6401) به طور گسترده در تمام بخش‌های صنعتی برای تعیین دود تولید شده توسط مواد جامد و مجموعه‌هایی که در موقعیت عمودی درون یک محفظه بسته نصب شده‌اند، استفاده می‌شود. تراکم دود به صورت نوری اندازه‌گیری می‌شود.
وقتی یک چسب بین دو زیرلایه قرار می‌گیرد، مقاومت در برابر آتش و رسانایی حرارتی زیرلایه‌ها، تجزیه و انتشار دود چسب را کنترل می‌کند.
در آزمایش‌های چگالی دود، چسب‌ها می‌توانند به تنهایی به عنوان یک پوشش آزاد آزمایش شوند تا بدترین حالت ممکن را اعمال کنند.
درجه بازدارنده شعله مناسب را پیدا کنید
طیف گسترده‌ای از گریدهای مقاوم در برابر شعله موجود در بازار امروز را مشاهده کنید، داده‌های فنی هر محصول را تجزیه و تحلیل کنید، کمک فنی دریافت کنید یا درخواست نمونه دهید.
TF-101، TF-201، TF-AMP
