برتری تاخیر انداز شعله

استفاده از راه های متداول مثل استفاده از آب، کف، کپسول‌های اطفا حریق گازی و پودری باید در محل آتش سوزی انجام بگیرد و مستلزم حضور و علمکرد به موقع میباشد . به دفعات آتش به‌صورت غیر محسوس اتفاق افتاده است . برای مثال یکی از شایع‌ترین علل شروع آتش‌سوزی در خانه‌ها و مکانهای عمومی اتصال کوتاه دستگاه‌های الکتریکی میباشد. در صورت عدم حضور افراد در آن مکان و موقعیت یک جرقه ی ساده می‌تواند باعثِ به بار آمدنِ نتایج تاسف باری شود. یک مثال دیگر انتقال آتش بین طبقات ساختمان است.
آتش از طریق دیوار پوش، سقف و یا لوله‌هایی که بین طبقات قرار دارند به آسانی منتقل می شود. در این شرایط سرعت پخش شدن شعله کمتر میشود و زمان کافی را به نیروهای آتش نشانی میدهد که برای اقدامات بعدی آماده شوند یا خودشان را زودتر به محل حادثه برسانند . از این رو جلوگیری از وقوع آتش، خاموش شدن در همان ابتدای حریق و یا کم شدن سرعت آتش سوزی باعث میشود که بسیاری از خسارات ناشی از این حادثه کم شود. به وجود آمدن تاخیرانداز شعله در کاهش خسارات کمک بسیاری کرده است

پیدایش

پیدایش آتش و همینطور ادامه و مقاومت آن به حضور ماده سوختنی، گرما و اکسیژن کافی بستگی دارد. ترکیب این سه جزء با یکدیگر منجر به واکنش شدید اکسیداسیون میشود. این واکنش را که به آزاد شدن مقدار زیادی گرما و نور همراه است اشتعال یا آتش مینامند. تأخیرانداز شعله افزودنی است که با مواد آتش گیر همچون پلیمر مخلوط میشود و با تخریب کارکرد سه عامل نام برده و یا مختل کردن واکنش شیمیایی، از بروز آتش جلوگیری میکند و مانع گسترش آن میشود و یا حداقل سرعت گسترش آتش را کم میکند . در بعضی از موارد تأخیرانداز به صورت پوشش روی سطح قطعه مورد نظر اعمال میگردد. یکی دیگر از وظایف مهم تاخیر انداز شعله دود تولید شده از آتش و حرارت را کاهش میدهد .
استفاده از تأخیرانداز شعله در پلیمر به معنای دست یاقتن به فرآورده ای نسوز و غیرقابل ذوب نیست؛ هدف از به کار گیری تاخیر انداز شعله کم کردن خطرات آتش سوزی میباشد . حدود ۸۰ درصد از تلفات در وقایع آتش‌سوزی به دلیل استنشاق گازهای سمی است. علاوه بر شیوع گازهای سمی، چکه کردن قطرات و جدا شدن تکه‌هایی از پلیمر مذاب و آتش‌گرفته می‌تواند باعث انتشار و تکثیر آتش به سایر وسایل شود .
ضروری بودن رعایت استانداردهای «واکنش در برابر آتش» و «مقاومت در برابر آتش» در زمینه مصالح ساختمانی، لوازم خانگی، خودرو و … استفاده از این افزودنی در پلاستیکها را غیر ممکن کرده است. در حال حاضر بزرگترین سهم بازار جهانی افزودنیهای پلیمر در اختیار تأخیرانداز شعله است.

چگونگی عملکرد تاخیر انداز شعله

در مرحله ی سوختن پلیمر، ابتدا، پلیمر(فاز جامد) در حضور گرمای مورد نیاز تخریب میشود، گازهای فرار قابل اشتعال تولید میشود (فاز گازی) و گازهای تولیدشده که در صورت وجود اکسیژن و گرمای کافی اکسید میشود، می‌سوزند. بر این مبنا، تأخیرانداز شعله با دخالت شیمیایی و یا فیزیکی در فاز گازی ویا جامد عمل می‌کند. تئوری‌های اصلی مبتنی بر عملکرد انواع تأخیراندازها شامل موارد زیر میشود:
۱) تئوری گازی: کم شدن غلظت اکسیژن و مواد دیگری که اکسید میشوند در سطح پلیمر با تولید گازهای خنثی مثل آب، دی‌اکسید کربن و آمونیاک
۲) تئوری گرمایی: تخریب شدن تاخیرانداز در خلال واکنش گرماگیر و خنکسازی محیط درگیر آتش
۳) تئوری شیمیایی: تبدیل شدن تأخیرانداز به اجزا جذب رادیکالهای آزاد و اخلال در واکنش‌های اکسیداسیون (تله رادیکال)
۴) تئوری پوششی: تشکیل لایه زغال، یک پوشش مایع یا شیشه ای که باعث کاهش نفوذ اکسیژن و حرارت به سطح پلیمر میشود.

از همین روی ، تابه حال پنج دسته تأخیرانداز شعله معرفی شده است:
۱) تأخیرانداز شعله هالوژنی
۲) تأخیرانداز معدنی
۳) ترکیبات حاوی فسفر
۴) ترکیبات حاوی نیتروژن (ملامین)
۵) تأخیرانداز پف کننده

تشخیص و انتخاب تاخیر انداز شعله مناسب

الف) ساختار شیمیایی

واکنش پلیمرها در برابر آتش به ساختار شیمیایی آنها بستگی دارد . برای مثال، پلی‌الفین‌ها تنها از اتم های کربن و هیدروژن تشکیل شده اند و مواد فرّار تولیدشده از تخریب شان به خوبی می سوزد و زغالی روی سطح پلیمر تشکیل نمیشود . این خصوصیت باعث آسان تر شدن عمل سوختن میشود .  برای بالا بردن مقاومت آنها در برابر سوختن و رسیدن به استانداردهای مناسب، به مقدار زیاد افزودنی تأخیرانداز هالوژنه  یا معدنی احتیاج است که ممکن است منجر به کاهش خواص مکانیکی شود. ترکیبات بر پایه فسفر متداول قابلیت استفاده در پلی الفین ها را ندارد. در بعضی از پلیمرهای دیگر مثل  پلی کربنات و رزین‌های فنولی، اضافه کردن مقدار کمی تأخیرانداز دسترسی به استانداردهای بالا را ممکن می کند. این مسئله ناشی از توانایی ذاتی این پلیمرها در تولید لایه زغال در سطح آتش گرفته است که با افزودن تأخیرانداز بیشتر میشود.

ب) شکل فیزیکی قطعه

کم شدن اشتعال پذیری ورق ، فیلم، پوشش، الیاف و قطعاتی که لبه ی تیز دارند به دلیل سطح تماس زیاد با آتش سخت میباشد و به ترکیبات و مقادیر ویژه تاخیرانداز نیاز است. مقاومت اشتعال پذیری در قطعاتی که آتش به سطح آنها اعمال می شود بیشتر از لبه است و مقدار کمتری از تاخیرانداز باعث به دست آمدن استانداردهایی که به آن نیاز است میشود.

ج) محیط پیرامون پلیمر

میزان تولید گرما، دود، سمی بودن دود ، وقوع چکه از پلیمر آتش گرفته و آتش زا بودن یا نبودن چکه ها باید متناسب با محیط پیرامون  باشد.رعایت مقررات وضع شده در این مسائل مستلزم انتخاب نوع و مقدار مناسب تاخیرانداز است. این محیط میتواند اتاق خواب، آشپزخانه، حیاط و یا انباری پر از مواد قابل آتش گرفتن باشد. از ویژگیهایی مورد توجه در اکثر استانداردها چکه کردن قطرات پلیمر است. چکه کردن قطرات آتش گرفته از پلیمر باعث دور شدن حرارت از ناحیه آتش گرفته میشود و همینطور باعث میشود عملکرد خود خاموش شوندگی سرعت بگیرد . تاخیراندازهایی که تولید شده اند به این فرآیند سرعت بیشتری میدهند . این اتفاق برای پلیمرهایی که لایه زغال تشکیل نمیدهند نیز بسیار مفید خواهد بود. زیرا چکه کردن از چنین قطعه که در انبار مواد قابل اشتعال قرار دارد منجر به سرایت آتش به مواد دیگر میشود.

فرآیند تهیه پلیمر دیرسوز شده

عموماً تأخیراندازها به‌صورت کامپاند دیرسوز شده و یا مستربچ تأخیرانداز توسط قطعه ساز مصرف می‌شود. انتخاب روش و تجهیزات اختلاط  مناسب برای دستیابی به محصولی یکنواخت ضروری است. اهمیت این مسئله در اختلاط تأخیراندازی که در دمای فرآیند اختلاط جامد می‌ماند دوبرابر است. برای مثال اکثر تأخیراندازهای  هالوژنی مورد استفاده در پلی‌الفین‌ها در دمای فرآیندی جامد هستند. درعین‌حال پلی‌الفین‌ها پارامتر حلالیت پایینی داشته و با اکثر تأخیراندازها سازگاری خوبی ندارد. چالش فرآیندی دیگر افزودن مقدار زیادی مواد معدنی یا هالوژنه به زمینه است. علاوه بر مشکلات فرآیندی، مقدار زیاد افزودنی منجر به تغییر خواص مکانیکی و ظاهری آن‌ها می‌گردد. این مسئله در پلیمرهای کریستالی همچون پلی‌پروپیلن و پلی‌اتیلن بارز تر  است. اضافه شدن افزودنی به فاز آمورف باعث شکنندگی هرچه بیشتر پلیمرهای کریستالی می‌شود. خوشه‌ای شدن ذرات پخش‌شده به علت ناسازگاری با بستر پلیمر و اختلاط موادی که دمای پایداری حرارتی شان نزدیک به دمای فرآیندی است از دیگر چالش ها است.

شرکت البرز نایلون لاله