Aplicación de adhesivos/selladores/retardantes de llama para unión
Sector de la construcción:Instalación de puertas cortafuegos, muros cortafuegos y paneles cortafuegos.
Campo electrónico y eléctrico:Placas de circuitos, componentes electrónicos
Industria automotriz:Asientos, salpicaderos, paneles de las puertas
Campo aeroespacial:Instrumentos de aviación, estructuras de naves espaciales
Artículos del hogar:Muebles, suelos, papeles pintados
Cinta adhesiva de transferencia ignífuga:Excelente para metales, espumas y plásticos como el polietileno.
Funcionamiento de los retardantes de llama
Los retardantes de llama inhiben o retrasan la propagación del fuego al suprimir las reacciones químicas en la llama o mediante la formación de una capa protectora en la superficie del material.
Pueden mezclarse con el material base (retardantes de llama aditivos) o unirse químicamente a él (retardantes de llama reactivos). Los retardantes de llama minerales suelen ser aditivos, mientras que los compuestos orgánicos pueden ser reactivos o aditivos.
Diseño de adhesivos ignífugos
Un incendio tiene, en efecto, cuatro etapas:
Iniciación
Crecimiento
Estado estacionario y
Decadencia
Comparación de las temperaturas de degradación de un adhesivo termoestable típico
Con aquellos alcanzados en diversas etapas de un incendio
Cada estado tiene una temperatura de degradación correspondiente, como se muestra en la figura. Al diseñar un adhesivo ignífugo, los formuladores deben centrar sus esfuerzos en proporcionar resistencia a la temperatura en la etapa de incendio adecuada para la aplicación:
● En la fabricación de productos electrónicos, por ejemplo, un adhesivo debe suprimir cualquier tendencia del componente electrónico a incendiarse, o a iniciar un incendio, si se produce un aumento de temperatura provocado por un fallo.
● Para pegar baldosas o paneles, los adhesivos deben resistir el desprendimiento en las etapas de crecimiento y estado estacionario, incluso cuando están en contacto directo con la llama.
● También deben minimizar la emisión de gases tóxicos y humo. Es probable que las estructuras portantes experimenten las cuatro etapas del incendio.
Ciclo de combustión limitante
Para limitar el ciclo de combustión, uno o varios de los procesos que contribuyen al incendio deben eliminarse mediante:
● Eliminación del combustible volátil, por ejemplo, mediante enfriamiento.
● Producción de una barrera térmica, como por ejemplo mediante carbonización, eliminando así el combustible al reducir la transferencia de calor, o
● Suprimir las reacciones en cadena en la llama, por ejemplo, añadiendo captadores de radicales adecuados.
Los aditivos ignífugos lo hacen actuando química y/o físicamente en la fase condensada (sólida) o en la fase gaseosa, proporcionando una de las siguientes funciones:
●Formadores de carbón:Generalmente, los compuestos de fósforo eliminan la fuente de combustible de carbono y proporcionan una capa aislante contra el calor del fuego. Existen dos mecanismos de formación de carbón:
Redirección de las reacciones químicas involucradas en la descomposición a favor de reacciones que produzcan carbono en lugar de CO o CO2 y
Formación de una capa superficial de carbón protector
●Absorbedores de calor:Generalmente se utilizan hidratos metálicos, como el trihidrato de aluminio o el hidróxido de magnesio, que eliminan el calor mediante la evaporación del agua de la estructura del retardante de llama.
●Extintores de llama:Generalmente se trata de sistemas halogenados a base de bromo o cloro que interfieren con las reacciones en una llama.
● Sinergistas:Generalmente se utilizan compuestos de antimonio, que mejoran el rendimiento del extintor de llama.
Importancia de los retardantes de llama en la protección contra incendios.
Los retardantes de llama son fundamentales para la protección contra incendios, ya que no solo reducen el riesgo de que se inicie un incendio, sino también el de su propagación. Esto aumenta el tiempo de evacuación y, por lo tanto, protege a las personas, los bienes y el medio ambiente.
Existen diversas maneras de lograr que un adhesivo sea ignífugo. Analicemos en detalle la clasificación de los retardantes de llama.
La demanda de adhesivos ignífugos está aumentando y su uso se extiende a diversos sectores industriales, como el aeroespacial, la construcción, la electrónica y el transporte público (en particular, los trenes).
1: Por lo tanto, uno de los criterios clave obvios es ser resistente a las llamas/no combustible o, mejor aún, inhibir las llamas, es decir, ser ignífugo de verdad.
2: El adhesivo no debe desprender humo excesivo ni tóxico.
3: El adhesivo debe mantener su integridad estructural a altas temperaturas (tener la mejor resistencia a la temperatura posible).
4: El material adhesivo descompuesto no debe contener subproductos tóxicos.
Parece una tarea titánica desarrollar un adhesivo que cumpla con estos requisitos; y, en esta etapa, ni siquiera se han considerado la viscosidad, el color, la velocidad de curado, el método de curado preferido, el relleno de huecos, el rendimiento de resistencia, la conductividad térmica ni el embalaje. Pero a los químicos de desarrollo les encantan los buenos retos, ¡así que adelante!
Las normativas medioambientales suelen ser específicas de cada sector y región.
Se ha descubierto que un amplio grupo de los retardantes de llama estudiados tienen un buen perfil medioambiental y de salud. Estos son:
● Polifosfato de amonio
● Dietilfosfinato de aluminio
● Hidróxido de aluminio
● Hidróxido de magnesio
● Polifosfato de melamina
● Dihidrooxafosfafenantreno
● Estannato de zinc
● Hidroxstannato de zinc
Retardancia de llama
Los adhesivos pueden desarrollarse para cumplir con una escala gradual de resistencia al fuego; aquí encontrará detalles sobre las clasificaciones de Underwriters Laboratory Testing. Como fabricantes de adhesivos, recibimos solicitudes principalmente para el UL94 V-0 y, ocasionalmente, para el HB.
UL94
● HB: combustión lenta en una muestra horizontal. Velocidad de combustión <76 mm/min para espesores <3 mm o la combustión se detiene antes de los 100 mm.
● V-2: (vertical) la combustión se detiene en <30 segundos y cualquier goteo puede estar en llamas.
● V-1: (vertical) la combustión se detiene en <30 segundos y se permiten goteos (pero debenoestar ardiendo)
● La combustión V-0 (vertical) se detiene en <10 segundos y se permiten goteos (pero debenoestar ardiendo)
● 5VB (muestra de placa vertical): la combustión se detiene en <60 segundos, sin goteos; la muestra puede desarrollar un orificio.
● 5VA como se indicó anteriormente, pero sin permitir que se forme un agujero.
Las dos últimas clasificaciones se referirían a un panel adherido en lugar de a una muestra de adhesivo.
Las pruebas son bastante sencillas y no requieren equipos sofisticados; aquí tienes una configuración básica para la prueba:
Puede resultar bastante complicado realizar esta prueba solo con algunos adhesivos. Sobre todo con aquellos que no curan correctamente fuera de una junta cerrada. En este caso, solo se puede probar entre sustratos unidos. Sin embargo, el pegamento epoxi y los adhesivos UV se pueden curar como una muestra sólida. A continuación, inserte la muestra en las mordazas del soporte de sujeción. Tenga un cubo de arena cerca y le recomendamos encarecidamente que realice esta prueba con extracción de humos o en una campana extractora. ¡No active ninguna alarma de humo! Especialmente las que están conectadas directamente a los servicios de emergencia. Encienda la muestra y cronometre cuánto tarda en extinguirse la llama. Compruebe si hay goteos debajo (con suerte, tendrá una bandeja desechable a mano; de lo contrario, adiós a su bonita encimera).
Los químicos especializados en adhesivos combinan diversos aditivos para fabricar adhesivos ignífugos, e incluso, en ocasiones, para extinguir las llamas (aunque esta característica es más difícil de lograr hoy en día, ya que muchos fabricantes de productos solicitan formulaciones libres de halógenos).
Los aditivos para adhesivos resistentes al fuego incluyen:
● Compuestos orgánicos formadores de carbón que ayudan a reducir el calor y el humo, y protegen el material subyacente de una mayor combustión.
● Absorbentes de calor: se trata de hidratos de metales normales que ayudan a dotar al adhesivo de excelentes propiedades térmicas (a menudo, los adhesivos ignífugos se seleccionan para aplicaciones de unión de disipadores de calor donde se requiere la máxima conductividad térmica).
Se trata de un equilibrio delicado, ya que estos aditivos pueden interferir con otras propiedades adhesivas como la resistencia, la reología, la velocidad de curado, la flexibilidad, etc.
¿Existe alguna diferencia entre los adhesivos resistentes al fuego y los adhesivos ignífugos?
¡Sí! Existe. Ambos términos se han mencionado en el artículo, pero probablemente sea mejor aclarar las cosas.
Adhesivos resistentes al fuego
Suelen ser productos como adhesivos y selladores inorgánicos. No arden y resisten temperaturas extremas. Se utilizan en altos hornos, hornos industriales, etc. No impiden que un conjunto se queme, pero sí mantienen unidas las piezas en combustión.
Adhesivos ignífugos
Estos elementos ayudan a extinguir las llamas y a frenar la propagación del fuego.
Muchas industrias buscan este tipo de adhesivos.
● Electrónica– Para el encapsulado y sellado de componentes electrónicos, la fijación de disipadores de calor, placas de circuitos impresos, etc. Un cortocircuito electrónico puede provocar fácilmente un incendio. Sin embargo, las placas de circuitos impresos contienen compuestos ignífugos; por lo tanto, es importante que los adhesivos también posean estas propiedades.
● Construcción– Los revestimientos y pavimentos (sobre todo en zonas públicas) a menudo deben ser ignífugos y estar adheridos con un adhesivo resistente al fuego.
● Transporte público– vagones de tren, interiores de autobuses, tranvías, etc. Las aplicaciones de los adhesivos ignífugos incluyen la unión de paneles compuestos, suelos y otros elementos fijos y accesorios. Estos adhesivos no solo ayudan a detener la propagación del fuego, sino que también proporcionan una unión estética sin necesidad de fijaciones mecánicas antiestéticas (y ruidosas).
● AeronavesComo se mencionó anteriormente, los materiales del interior de la cabina están sujetos a estrictas regulaciones. Deben ser ignífugos y no llenar la cabina de humo negro durante un incendio.
Normas y métodos de ensayo para retardantes de llama
Las normas relativas a las pruebas de resistencia al fuego tienen como objetivo determinar el comportamiento de un material en relación con la llama, el humo y la toxicidad (FST). Se han utilizado ampliamente diversas pruebas para determinar la resistencia de los materiales a estas condiciones.
Pruebas seleccionadas para retardantes de llama
| Resistencia a la combustión | |
| ASTM D635 | “Tasa de combustión de plásticos” |
| ASTM E162 | “Inflamabilidad de los materiales plásticos” |
| UL 94 | “Inflamabilidad de los materiales plásticos” |
| ISO 5657 | “Inflamabilidad de los productos de construcción” |
| BS 6853 | “Propagación de la llama” |
| FAR 25.853 | “Norma de aeronavegabilidad – Interiores de los compartimentos” |
| NF T 51-071 | “Índice de oxígeno” |
| NF C 20-455 | “Prueba del hilo incandescente” |
| DIN 53438 | “Propagación de la llama” |
| Resistencia a altas temperaturas | |
| BS 476 Parte n.° 7 | “Propagación superficial de la llama: materiales de construcción” |
| DIN 4172 | “Comportamiento ante el fuego de los materiales de construcción” |
| ASTM E648 | “Revestimientos de suelo – Panel radiante” |
| Toxicidad | |
| SMP 800C | “Pruebas de toxicidad” |
| BS 6853 | “Emisión de humo” |
| NF X 70-100 | “Pruebas de toxicidad” |
| ATS 1000.01 | “Densidad de humo” |
| Generación de humo | |
| BS 6401 | “Densidad óptica específica del humo” |
| BS 6853 | “Emisión de humo” |
| NES 711 | “Índice de emisión de humo de los productos de la combustión” |
| ASTM D2843 | “Densidad del humo producido por la quema de plásticos” |
| ISO CD5659 | “Densidad óptica específica – Generación de humo” |
| ATS 1000.01 | “Densidad de humo” |
| DIN 54837 | “Generación del humo” |
Prueba de resistencia a la combustión
En la mayoría de las pruebas que miden la resistencia a la combustión, los adhesivos adecuados son aquellos que no continúan ardiendo durante un período significativo después de retirar la fuente de ignición. En estas pruebas, la muestra de adhesivo curado puede someterse a ignición independientemente del material adherido (el adhesivo se prueba como una película libre).
Si bien este método no simula la realidad práctica, sí proporciona datos útiles sobre la resistencia relativa del adhesivo a la combustión.
También se pueden probar estructuras de muestra con adhesivo y sustrato. Estos resultados pueden ser más representativos del comportamiento del adhesivo en un incendio real, ya que la contribución del sustrato puede ser positiva o negativa.
Prueba de combustión vertical UL-94
Este documento ofrece una evaluación preliminar de la inflamabilidad relativa y el goteo de polímeros utilizados en equipos eléctricos, dispositivos electrónicos, electrodomésticos y otras aplicaciones. Analiza características de uso final como la ignición, la velocidad de combustión, la propagación de la llama, la contribución del combustible, la intensidad de la combustión y los productos de la misma.
Procedimiento y configuración: En esta prueba, se monta una muestra de película o sustrato recubierto verticalmente en un recinto sin corrientes de aire. Se coloca un quemador debajo de la muestra durante 10 segundos y se cronometra la duración de la llama. Se registra cualquier goteo que encienda algodón quirúrgico colocado a 30 cm (12 pulgadas) debajo de la muestra.
La prueba tiene varias clasificaciones:
94 V-0: Ninguna muestra presenta combustión con llama durante más de 10 segundos después de la ignición. Las muestras no se queman hasta la pinza de sujeción, no gotean ni prenden fuego al algodón, ni presentan combustión incandescente que persista durante 30 segundos después de retirar la llama de prueba.
94 V-1: Ninguna muestra deberá presentar combustión con llama durante más de 30 segundos después de cada ignición. Las muestras no deberán quemarse hasta la pinza de sujeción, gotear e incendiar el algodón, ni presentar un resplandor residual de más de 60 segundos.
94 V-2: Esto implica los mismos criterios que V-1, excepto que se permite que las muestras goteen e incendien el algodón debajo de la muestra.
Otras estrategias para medir la resistencia a la combustión
Otro método para medir la resistencia a la combustión de un material es medir el índice límite de oxígeno (ILO). El ILO es la concentración mínima de oxígeno, expresada como porcentaje en volumen de una mezcla de oxígeno y nitrógeno, que permite la combustión con llama de un material inicialmente a temperatura ambiente.
La resistencia de un adhesivo a altas temperaturas en caso de incendio requiere una consideración especial, además de los efectos de la llama, el humo y la toxicidad. Generalmente, el sustrato protege el adhesivo del fuego. Sin embargo, si el adhesivo se afloja o se degrada debido a la temperatura, la unión puede fallar, provocando la separación del sustrato y el adhesivo. En tal caso, el adhesivo queda expuesto junto con el sustrato secundario. Estas superficies expuestas pueden contribuir a la propagación del fuego.
La cámara de densidad de humo del NIST (ASTM D2843, BS 6401) se utiliza ampliamente en todos los sectores industriales para determinar el humo generado por materiales sólidos y conjuntos montados en posición vertical dentro de una cámara cerrada. La densidad del humo se mide ópticamente.
Cuando un adhesivo se coloca entre dos sustratos, la resistencia al fuego y la conductividad térmica de los sustratos controlan la descomposición y la emisión de humo del adhesivo.
En las pruebas de densidad de humo, los adhesivos pueden probarse solos, como un recubrimiento libre, para simular la peor condición posible.
Encuentre el grado ignífugo adecuado
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TF-101, TF-201, TF-AMP
