مادة رابطة مانعة للتسرب

تطبيق المواد اللاصقة / مواد منع التسرب / مواد الربط المقاومة للهب

مجال البناء:تركيب أبواب مقاومة للحريق، وجدران مقاومة للحريق، وألواح مقاومة للحريق

المجال الإلكتروني والكهربائي:لوحات الدوائر والمكونات الإلكترونية

صناعة السيارات:المقاعد، لوحات القيادة، ألواح الأبواب

مجال الطيران والفضاء:أدوات الطيران، وهياكل المركبات الفضائية

الأدوات المنزلية:الأثاث، الأرضيات، ورق الجدران

شريط لاصق مقاوم للهب:ممتاز للمعادن والرغوة والبلاستيك مثل البولي إيثيلين

آلية عمل مثبطات اللهب

تعمل مثبطات اللهب على منع أو تأخير انتشار الحريق عن طريق قمع التفاعلات الكيميائية في اللهب أو عن طريق تكوين طبقة واقية على سطح المادة.

قد تُخلط هذه المواد مع المادة الأساسية (مثبطات اللهب المضافة) أو ترتبط بها كيميائياً (مثبطات اللهب التفاعلية). عادةً ما تكون مثبطات اللهب المعدنية مضافة، بينما يمكن أن تكون المركبات العضوية تفاعلية أو مضافة.

تصميم مواد لاصقة مقاومة للحريق

تتكون الحرائق فعلياً من أربع مراحل:

البدء

نمو

حالة الاستقرار، و

فساد

مقارنة درجات حرارة تحلل مادة لاصقة حرارية نموذجية
مع أولئك الذين تم الوصول إليهم في مراحل مختلفة من الحريق

لكل حالة درجة حرارة تحلل مقابلة كما هو موضح في الشكل. عند تصميم مادة لاصقة مقاومة للحريق، يجب على المصممين تركيز جهودهم على توفير مقاومة للحرارة في مرحلة الحريق المناسبة للتطبيق.

● في صناعة الإلكترونيات، على سبيل المثال، يجب أن يمنع اللاصق أي ميل للمكون الإلكتروني للاشتعال - أو بدء - في حالة حدوث ارتفاع في درجة الحرارة بسبب عطل ما.

● بالنسبة لربط البلاط أو الألواح، يجب أن تقاوم المواد اللاصقة الانفصال في مراحل النمو والحالة المستقرة، حتى عند ملامستها المباشرة للهب.

● يجب عليهم أيضًا تقليل انبعاثات الغازات السامة والدخان. ومن المرجح أن تتعرض الهياكل الحاملة لجميع مراحل الحريق الأربع.

دورة الاحتراق المحددة

للحد من دورة الاحتراق، يجب إزالة عملية واحدة أو أكثر من العمليات التي تساهم في نشوب الحريق عن طريق:

● التخلص من الوقود المتطاير، كما هو الحال عن طريق التبريد

● إنتاج حاجز حراري، كما هو الحال في عملية التفحم، مما يؤدي إلى التخلص من الوقود عن طريق تقليل انتقال الحرارة، أو

● إخماد التفاعلات المتسلسلة في اللهب، كما هو الحال بإضافة مواد مناسبة لإزالة الجذور الحرة

تقوم المواد المضافة المقاومة للهب بذلك عن طريق العمل كيميائياً و/أو فيزيائياً في الحالة المكثفة (الصلبة) أو في الحالة الغازية من خلال توفير إحدى الوظائف التالية:

●هياكل الفحم:عادةً ما تكون مركبات الفوسفور هي المسؤولة عن إزالة مصدر الوقود الكربوني وتوفير طبقة عازلة ضد حرارة النار. وهناك آليتان لتكوين الفحم:
إعادة توجيه التفاعلات الكيميائية المشاركة في التحلل لصالح التفاعلات التي تنتج الكربون بدلاً من أول أكسيد الكربون أو ثاني أكسيد الكربون و
تكوين طبقة سطحية من الفحم الواقي

●ممتصات الحرارة:عادةً ما تكون هيدرات المعادن، مثل هيدرات الألومنيوم الثلاثية أو هيدروكسيد المغنيسيوم، والتي تزيل الحرارة عن طريق تبخر الماء من بنية مثبط اللهب.

●مطفآت اللهب:عادةً ما تكون أنظمة الهالوجين القائمة على البروم أو الكلور والتي تتداخل مع التفاعلات في اللهب.

● المتآزرون:عادةً ما تكون مركبات الأنتيمون، التي تعزز أداء جهاز إخماد اللهب.

أهمية مثبطات اللهب في الحماية من الحرائق

تُعدّ مثبطات اللهب جزءًا هامًا من أنظمة الحماية من الحرائق، فهي لا تقلل فقط من خطر اندلاع الحريق، بل تقلل أيضًا من خطر انتشاره. وهذا بدوره يزيد من وقت الهروب، وبالتالي يحمي الأفراد والممتلكات والبيئة.

توجد طرق عديدة لجعل المادة اللاصقة مقاومة للحريق. دعونا نفهم تصنيف مثبطات اللهب بالتفصيل.

يتزايد الطلب على المواد اللاصقة المقاومة للحريق ويتوسع استخدامها ليشمل عددًا من القطاعات الصناعية المختلفة، على سبيل المثال لا الحصر، صناعة الطيران والفضاء، والبناء، والإلكترونيات، والنقل العام (القطارات على وجه الخصوص).

1: لذلك، فإن أحد المعايير الرئيسية الواضحة هو أن يكون مقاومًا للهب / غير قابل للاحتراق أو، والأفضل من ذلك، أن يمنع اللهب - مثبطًا للحريق بشكل صحيح.

2: يجب ألا ينبعث من المادة اللاصقة دخان مفرط أو سام.

3: يجب أن يحافظ اللاصق على سلامته الهيكلية في درجات الحرارة العالية (أن يتمتع بأفضل مقاومة للحرارة ممكنة).

4: يجب ألا تحتوي المواد اللاصقة المتحللة على منتجات ثانوية سامة.

يبدو أن ابتكار مادة لاصقة تلبي هذه المتطلبات مهمة صعبة للغاية، وفي هذه المرحلة، لم تُؤخذ في الاعتبار حتى اللزوجة، واللون، وسرعة التصلب، وطريقة التصلب المُفضلة، وملء الفراغات، وقوة الأداء، والتوصيل الحراري، والتغليف. لكن كيميائيي التطوير يستمتعون بالتحديات، فلنبدأ!

تميل اللوائح البيئية إلى أن تكون خاصة بالصناعة والمنطقة.

وقد تبين أن مجموعة كبيرة من مثبطات اللهب التي دُرست تتمتع بخصائص بيئية وصحية جيدة. وهذه هي:

● متعدد فوسفات الأمونيوم

● ثنائي إيثيل فوسفينات الألومنيوم

● هيدروكسيد الألومنيوم

● هيدروكسيد المغنيسيوم

● بولي فوسفات الميلامين

● ثنائي هيدروأوكسافوسفافينانثرين

● ستانات الزنك

● هيدروكسيستانات الزنك

مقاومة اللهب

يمكن تطوير المواد اللاصقة لتتوافق مع نطاق متدرج من مقاومة الحريق - إليكم تفاصيل تصنيفات مختبرات أندررايترز للاختبارات. وبصفتنا مصنعين للمواد اللاصقة، فإننا نتلقى طلبات بشكل رئيسي على معيار UL94 V-0، وأحيانًا على معيار HB.

UL94

● HB: احتراق بطيء على عينة أفقية. معدل الاحتراق أقل من 76 مم/دقيقة للسمك أقل من 3 مم أو يتوقف الاحتراق قبل 100 مم
● V-2: (عمودي) يتوقف الاحتراق في أقل من 30 ثانية، وقد تكون أي قطرات مشتعلة
● V-1: (الاحتراق العمودي) يتوقف في أقل من 30 ثانية، ويُسمح بالتقطير (ولكن يجبلا(يحترق)
● يتوقف الاحتراق العمودي (V-0) في أقل من 10 ثوانٍ، ويُسمح بالتقطير (ولكن يجبلا(يحترق)
● 5VB (عينة اللويحة العمودية) يتوقف الاحتراق في أقل من 60 ثانية، ولا توجد قطرات؛ قد تتكون ثقب في العينة.
● 5VA كما هو مذكور أعلاه ولكن لا يُسمح بتكوين ثقب.

أما التصنيفان الأخيران فيتعلقان بلوحة ملصقة بدلاً من عينة من مادة لاصقة.

الاختبار بسيط للغاية ولا يتطلب معدات متطورة، إليك إعداد اختبار أساسي:

قد يكون إجراء هذا الاختبار على بعض المواد اللاصقة بمفردها أمرًا صعبًا، خاصةً تلك التي لا تجف تمامًا خارج وصلة مغلقة. في هذه الحالة، يمكنك الاختبار فقط بين الأسطح الملتصقة. مع ذلك، يمكن معالجة غراء الإيبوكسي والمواد اللاصقة المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية كعينة اختبار صلبة. بعد ذلك، أدخل عينة الاختبار في فكي حامل المشبك. احتفظ بدلو رمل بالقرب منك، وننصح بشدة بإجراء هذا الاختبار في مكان مزود بنظام شفط أو خزانة تهوية. تجنب تشغيل أي أجهزة إنذار دخان، وخاصة تلك المتصلة مباشرةً بخدمات الطوارئ. أشعل العينة وسجّل الوقت اللازم لانطفاء اللهب. تأكد من عدم وجود أي قطرات أسفلها (نأمل أن يكون لديك صينية قابلة للاستخدام لمرة واحدة؛ وإلا، فوداعًا لسطح العمل الجميل).

يقوم الكيميائيون المتخصصون في المواد اللاصقة بدمج عدد من المواد المضافة لصنع مواد لاصقة مقاومة للحريق - وأحيانًا حتى لإخماد اللهب (على الرغم من أن هذه الميزة أصبحت أصعب في الوقت الحاضر حيث يطلب العديد من مصنعي السلع الآن تركيبات خالية من الهالوجين).

تشمل الإضافات المستخدمة في المواد اللاصقة المقاومة للحريق ما يلي:

● مركبات عضوية مكونة للفحم تساعد على خفض الحرارة والدخان وحماية المادة الموجودة أسفلها من المزيد من الاحتراق.

● ممتصات الحرارة، وهي عبارة عن هيدرات معدنية عادية تساعد في إعطاء المادة اللاصقة خصائص حرارية رائعة (غالبًا ما يتم اختيار المواد اللاصقة المقاومة للحريق لتطبيقات ربط مشتتات الحرارة حيث تكون الموصلية الحرارية القصوى مطلوبة).

إنه توازن دقيق لأن هذه الإضافات ستسبب تداخلاً مع خصائص لاصقة أخرى مثل القوة، والريولوجيا، وسرعة المعالجة، والمرونة، وما إلى ذلك.

هل هناك فرق بين المواد اللاصقة المقاومة للحريق والمواد اللاصقة المثبطة للحريق؟

نعم! هذا صحيح. لقد تم استخدام كلا المصطلحين بشكل متكرر في المقال، ولكن من الأفضل على الأرجح توضيح الأمر.

مواد لاصقة مقاومة للحريق

غالباً ما تكون هذه المنتجات من مواد لاصقة غير عضوية ومواد مانعة للتسرب. وهي غير قابلة للاشتعال وتتحمل درجات حرارة عالية جداً. تشمل استخدامات هذه المنتجات أفران الصهر والأفران العادية وغيرها. لا تمنع هذه المنتجات احتراق الأجزاء، لكنها تُحسِن تثبيت الأجزاء المشتعلة معاً.

مواد لاصقة مقاومة للحريق

تساعد هذه الإجراءات على إخماد النيران وإبطاء انتشارها.

تسعى العديد من الصناعات إلى استخدام هذا النوع من المواد اللاصقة

● الإلكترونياتتُستخدم هذه المواد في تغليف وتغليف الإلكترونيات، وربط مشتتات الحرارة، ولوحات الدوائر الإلكترونية، وما إلى ذلك. يمكن أن يتسبب قصر الدائرة الإلكترونية بسهولة في نشوب حريق. لكن لوحات الدوائر المطبوعة تحتوي على مركبات مقاومة للحريق، وغالبًا ما يكون من المهم أن تتمتع المواد اللاصقة بهذه الخصائص أيضًا.

● البناء- غالبًا ما يجب أن تكون مواد التكسية والأرضيات (خاصة في الأماكن العامة) غير قابلة للاحتراق وأن يتم ربطها بمادة لاصقة مقاومة للحريق.

● وسائل النقل العامتُستخدم المواد اللاصقة المقاومة للهب في العديد من التطبيقات، منها عربات القطارات، وداخل الحافلات، والترام، وغيرها. وتشمل هذه التطبيقات ربط الألواح المركبة، والأرضيات، وغيرها من التجهيزات والتركيبات. ولا تقتصر فوائد هذه المواد اللاصقة على منع انتشار الحريق فحسب، بل إنها توفر أيضًا وصلة جمالية دون الحاجة إلى مثبتات ميكانيكية قبيحة (ومزعجة).

● الطائراتكما ذكرنا سابقاً، تخضع مواد المقصورة الداخلية لأنظمة صارمة. يجب أن تكون مقاومة للحريق وألا تملأ المقصورة بدخان أسود أثناء الحريق.

المعايير وطرق الاختبار الخاصة بمثبطات اللهب

تهدف المعايير المتعلقة باختبارات الحريق إلى تحديد أداء المواد فيما يتعلق بالهب والدخان والسمية. وقد استُخدمت العديد من الاختبارات على نطاق واسع لتحديد مقاومة المواد لهذه الظروف.

اختبارات مختارة لمثبطات اللهب

مقاومة الحرق
ASTM D635	"معدل احتراق البلاستيك"
ASTM E162	"قابلية اشتعال المواد البلاستيكية"
UL 94	"قابلية اشتعال المواد البلاستيكية"
ISO 5657	"قابلية اشتعال مواد البناء"
BS 6853	"انتشار اللهب"
FAR 25.853	"معيار صلاحية الطائرات للطيران - التصميمات الداخلية للمقصورات"
NF T 51-071	"مؤشر الأكسجين"
NF C 20-455	"اختبار السلك المتوهج"
DIN 53438	"انتشار اللهب"

مقاومة درجات الحرارة العالية
BS 476 الجزء رقم 7	"انتشار اللهب على السطح - مواد البناء"
DIN 4172	"سلوكيات مواد البناء عند تعرضها للحريق"
ASTM E648	"أغطية الأرضيات - الألواح المشعة"

سمية
SMP 800C	"اختبار السمية"
BS 6853	"انبعاث الدخان"
NF X 70-100	"اختبار السمية"
ATS 1000.01	"كثافة الدخان"

توليد الدخان
BS 6401	"الكثافة البصرية النوعية للدخان"
BS 6853	"انبعاث الدخان"
NES 711	"مؤشر الدخان لمنتجات الاحتراق"
ASTM D2843	"كثافة الدخان الناتج عن حرق البلاستيك"
ISO CD5659	"الكثافة البصرية النوعية - توليد الدخان"
ATS 1000.01	"كثافة الدخان"
DIN 54837	"جيل التدخين"

اختبار مقاومة الاحتراق

في معظم الاختبارات التي تقيس مقاومة الاحتراق، تُعتبر المواد اللاصقة المناسبة هي تلك التي لا تستمر في الاحتراق لفترة طويلة بعد إزالة مصدر الاشتعال. في هذه الاختبارات، يمكن تعريض عينة المادة اللاصقة المتصلبة للاشتعال بشكل مستقل عن أي مادة ملتصقة بها (يتم اختبار المادة اللاصقة كطبقة حرة).

على الرغم من أن هذا النهج لا يحاكي الواقع العملي، إلا أنه يوفر بيانات مفيدة حول المقاومة النسبية للمادة اللاصقة للاحتراق.

يمكن أيضًا اختبار نماذج هيكلية تحتوي على كل من المادة اللاصقة والمادة المراد لصقها. قد تكون هذه النتائج أكثر تمثيلًا لأداء المادة اللاصقة في حريق حقيقي، نظرًا لأن مساهمة المادة المراد لصقها قد تكون إيجابية أو سلبية.

اختبار الاحتراق العمودي UL-94

يقدم هذا التقرير تقييماً أولياً لقابلية الاشتعال النسبية وانتشار السوائل في البوليمرات المستخدمة في المعدات الكهربائية والأجهزة الإلكترونية والأجهزة المنزلية وغيرها من التطبيقات. ويتناول خصائص الاستخدام النهائي مثل الاشتعال، ومعدل الاحتراق، وانتشار اللهب، ومساهمة الوقود، وشدة الاحتراق، ونواتج الاحتراق.

طريقة العمل والإعداد - في هذا الاختبار، تُثبّت عينة من غشاء أو ركيزة مطلية عموديًا في مكان مغلق خالٍ من التيارات الهوائية. يُوضع موقد أسفل العينة لمدة 10 ثوانٍ، ويُقاس زمن اشتعال اللهب. تُسجّل أي قطرات تُشعل قطنًا جراحيًا موضوعًا على بُعد 30 سم أسفل العينة.

يحتوي الاختبار على عدة تصنيفات:

94 V-0: لا يوجد أي عينة تحترق بلهب لمدة تزيد عن 10 ثوانٍ بعد الإشعال. لا تحترق العينات حتى مشبك التثبيت، ولا يتساقط منها سائل ويشعل القطن، ولا يستمر الاحتراق المتوهج لمدة 30 ثانية بعد إزالة لهب الاختبار.

94 V-1: لا يجوز أن يستمر احتراق العينة بلهب لأكثر من 30 ثانية بعد كل إشعال. كما لا يجوز أن تحترق العينات حتى مشبك التثبيت، أو أن يتساقط منها سائل يشعل القطن، أو أن يستمر توهجها لأكثر من 60 ثانية.

94 V-2: يتضمن هذا نفس المعايير مثل V-1، باستثناء أنه يُسمح للعينات بالتقطير وإشعال القطن الموجود أسفل العينة.

استراتيجيات أخرى لقياس مقاومة الاحتراق

هناك طريقة أخرى لقياس مقاومة المادة للاحتراق، وهي قياس مؤشر الأكسجين المحدود (LOI). يُعرَّف مؤشر الأكسجين المحدود بأنه الحد الأدنى لتركيز الأكسجين، مُعبَّرًا عنه كنسبة مئوية حجمية من خليط الأكسجين والنيتروجين، والذي يكفي لدعم الاحتراق اللهبي للمادة في البداية عند درجة حرارة الغرفة.

تتطلب مقاومة المادة اللاصقة لدرجات الحرارة العالية في حالة الحريق عناية خاصة، إلى جانب تأثيرات اللهب والدخان والسمية. غالبًا ما تحمي الطبقة الأساسية المادة اللاصقة من الحريق. مع ذلك، إذا تَخَلَّصَت المادة اللاصقة أو تَفَكَّكَت بفعل حرارة الحريق، فقد ينهار المفصل، مما يؤدي إلى انفصال الطبقة الأساسية عن المادة اللاصقة. في هذه الحالة، تنكشف المادة اللاصقة نفسها مع الطبقة الأساسية الثانوية، مما قد يُساهم في انتشار الحريق.

تُستخدم غرفة قياس كثافة الدخان التابعة للمعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (ASTM D2843، BS 6401) على نطاق واسع في جميع القطاعات الصناعية لتحديد الدخان الناتج عن المواد الصلبة والتركيبات المثبتة في وضع رأسي داخل غرفة مغلقة. ويتم قياس كثافة الدخان بصريًا.

عندما يتم وضع مادة لاصقة بين مادتين أساسيتين، فإن مقاومة الحريق والتوصيل الحراري لهاتين المادتين يتحكمان في تحلل المادة اللاصقة وانبعاث الدخان منها.

في اختبارات كثافة الدخان، يمكن اختبار المواد اللاصقة بمفردها كطبقة طلاء حرة لفرض أسوأ حالة ممكنة.