Toepassing van lijm/kit/hechtmiddel met vlamvertragende eigenschappen
Bouwsector:Installatie van brandwerende deuren, brandmuren en brandwerende panelen.
Elektronica en elektrotechniek:Printplaten, elektronische componenten
Automobielindustrie:Stoelen, dashboards, deurpanelen
Lucht- en ruimtevaartsector:Luchtvaartinstrumenten, ruimtevaartuigstructuren
Huishoudelijke artikelen:Meubels, vloeren, behang
Vlamvertragende zelfklevende transfertape:Uitstekend geschikt voor metalen, schuim en kunststoffen zoals polyethyleen.
Werking van vlamvertragers
Brandvertragers remmen of vertragen de verspreiding van brand door de chemische reacties in de vlam te onderdrukken of door de vorming van een beschermende laag op het oppervlak van een materiaal.
Ze kunnen met het basismateriaal worden gemengd (additieve vlamvertragers) of er chemisch aan gebonden zijn (reactieve vlamvertragers). Minerale vlamvertragers zijn doorgaans additief, terwijl organische verbindingen zowel reactief als additief kunnen zijn.
Het ontwerpen van brandvertragende lijm
Een brand doorloopt in feite vier fasen:
Initiatie
Groei
Stationaire toestand, en
Verval
Vergelijking van de degradatietemperaturen van een typische thermohardende lijm
Met degenen die in verschillende stadia van een brand bereikt zijn.
Elke fase heeft een overeenkomstige degradatietemperatuur, zoals weergegeven in de afbeelding. Bij het ontwerpen van een brandvertragende lijm moeten ontwikkelaars zich richten op het leveren van temperatuurbestendigheid in de juiste brandfase voor de toepassing:
● Bij de productie van elektronica moet een lijm bijvoorbeeld voorkomen dat een elektronisch onderdeel vlam vat of brandt als gevolg van een temperatuurstijging door een storing.
● Voor het verlijmen van tegels of panelen moeten lijmen bestand zijn tegen loslaten tijdens de groei- en stabiele fase, zelfs bij direct contact met de vlam.
● Ook moeten ze de uitstoot van giftige gassen en rook minimaliseren. Dragende constructies zullen waarschijnlijk alle vier de fasen van de brand doorlopen.
Beperking van de verbrandingscyclus
Om de verbrandingscyclus te beperken, moet een of meerdere processen die bijdragen aan de brand worden geëlimineerd door:
● Verwijdering van de vluchtige brandstof, bijvoorbeeld door koeling
● Het creëren van een thermische barrière, bijvoorbeeld door verkooling, waardoor brandstof wordt geëlimineerd door de warmteoverdracht te verminderen, of
● Het doven van de kettingreacties in de vlam, bijvoorbeeld door het toevoegen van geschikte radicalenvangers.
Vlamvertragende additieven doen dit door chemisch en/of fysisch in te werken in de gecondenseerde (vaste) fase of in de gasfase en daarbij een van de volgende functies te vervullen:
●Char-vormers:Meestal gaat het om fosforverbindingen, die de koolstofbrandstofbron verwijderen en een isolerende laag vormen tegen de hitte van het vuur. Er zijn twee mechanismen voor de vorming van verkoolde resten:
Omleiding van de chemische reacties die betrokken zijn bij de ontbinding, ten gunste van reacties die koolstof opleveren in plaats van CO of CO2.
Vorming van een beschermende oppervlaktelaag van verkoolde koolstof
●Warmteabsorbers:Meestal gaat het om metaalhydraten, zoals aluminiumtrihydraat of magnesiumhydroxide, die warmte afvoeren door de verdamping van water uit de structuur van het vlamvertragende middel.
●Vlamdovers:Meestal gaat het om halogeensystemen op basis van broom of chloor die de reacties in een vlam verstoren.
● Synergisten:Meestal gaat het om antimoonverbindingen, die de prestaties van de vlamdover verbeteren.
Het belang van brandvertragers bij brandbeveiliging.
Brandvertragende middelen zijn een belangrijk onderdeel van brandbeveiliging, omdat ze niet alleen het risico op het ontstaan van een brand verminderen, maar ook de kans op snelle verspreiding ervan. Dit verlengt de vluchttijd en beschermt zo mensen, eigendommen en het milieu.
Er zijn veel manieren om een lijm brandvertragend te maken. Laten we de classificatie van brandvertragers eens nader bekijken.
De vraag naar brandvertragende lijmen neemt toe en het gebruik ervan breidt zich uit naar een aantal verschillende industriële sectoren, zoals de lucht- en ruimtevaart, de bouw, de elektronica en het openbaar vervoer (met name treinen).
1: Een van de belangrijkste criteria is dus dat het vlamvertragend/niet-brandbaar moet zijn, of beter nog, vlammen moet remmen – oftewel brandvertragend.
2: De lijm mag geen overmatige of giftige rook afgeven.
3: De lijm moet zijn structurele integriteit behouden bij hoge temperaturen (een zo goed mogelijke temperatuurbestendigheid hebben).
4: Ontbonden kleefmateriaal mag geen giftige bijproducten bevatten.
Het lijkt een hele opgave om een lijm te ontwikkelen die aan al deze eisen voldoet – en in dit stadium is er nog niet eens nagedacht over viscositeit, kleur, uithardingssnelheid, gewenste uithardingsmethode, vulling van kieren, sterkte, thermische geleidbaarheid en verpakking. Maar de ontwikkelingschemici houden wel van een uitdaging, dus laat het maar komen!
Milieuregelgeving is doorgaans sector- en regiospecifiek.
Een grote groep van de onderzochte vlamvertragers blijkt een goed milieu- en gezondheidsprofiel te hebben. Dit zijn:
● Ammoniumpolyfosfaat
● Aluminiumdiethylfosfinaat
● Aluminiumhydroxide
● Magnesiumhydroxide
● Melaminepolyfosfaat
● Dihydrooxafosfafenanthreen
● Zinkstannaat
● Zinkhydroxystannaat
Vlamvertragendheid
Lijmen kunnen worden ontwikkeld om te voldoen aan een glijdende schaal van brandvertragendheid – hier vindt u details over de classificaties van Underwriters Laboratory Testing. Als lijmfabrikanten zien we vooral aanvragen voor de UL94 V-0 en af en toe voor de HB.
UL94
● HB: langzame verbranding op een horizontaal preparaat. Verbrandingssnelheid <76 mm/min voor een dikte <3 mm of de verbranding stopt vóór 100 mm.
● V-2: (verticaal) branden stopt binnen <30 seconden en eventuele druppels kunnen vlam vatten
● V-1: (verticaal) branden stopt binnen <30 seconden, en druppels zijn toegestaan (maar moetennietbranden)
● Bij een verticale (V-0) brand stopt het branden binnen <10 seconden, en druppels zijn toegestaan (maar moetennietbranden)
● Bij 5VB (verticaal plaque-monster) stopt de verbranding binnen <60 seconden, zonder druppels; er kan een gaatje in het monster ontstaan.
● 5VA zoals hierboven, maar er mag geen gat ontstaan.
De twee laatstgenoemde classificaties hebben betrekking op een verlijmd paneel en niet op een lijmmonster.
De test is vrij eenvoudig en vereist geen geavanceerde apparatuur. Hier is een basisopstelling:
Het kan behoorlijk lastig zijn om deze test alleen met bepaalde lijmsoorten uit te voeren. Vooral bij lijmsoorten die niet goed uitharden buiten een gesloten voeg. In dat geval kunt u alleen testen tussen verlijmde ondergronden. Epoxylijm en UV-lijmen kunnen echter wel als vast teststuk worden uitgehard. Plaats het teststuk vervolgens in de klemmen van de lijmstandaard. Houd een zandbak bij de hand en we raden ten zeerste aan om dit onder afzuiging of in een zuurkast te doen. Activeer geen rookmelders! Vooral niet die direct zijn aangesloten op de hulpdiensten. Steek het teststuk in brand en meet hoe lang het duurt voordat de vlam dooft. Controleer op druppels aan de onderkant (hopelijk heeft u een wegwerpbakje bij de hand; anders kunt u uw mooie werkblad wel vaarwel zeggen).
Lijmchemici combineren een aantal additieven om brandvertragende lijmen te maken – en soms zelfs om vlammen te doven (hoewel dit tegenwoordig moeilijker te bereiken is, omdat veel fabrikanten nu halogeenvrije formuleringen eisen).
Additieven voor brandwerende lijmen zijn onder andere:
● Organische koolstofvormende verbindingen die helpen de hitte en rook te verminderen en het onderliggende materiaal te beschermen tegen verdere verbranding.
● Warmteabsorbers, dit zijn gewone metaalhydraten die de lijm uitstekende thermische eigenschappen geven (vaak worden brandvertragende lijmen gekozen voor verlijmingstoepassingen met koelribben, waar maximale warmtegeleiding vereist is).
Het is een delicate balans, aangezien deze additieven andere eigenschappen van de lijm kunnen beïnvloeden, zoals sterkte, reologie, uithardingssnelheid, flexibiliteit, enz.
Is er een verschil tussen brandwerende lijmen en brandvertragende lijmen?
Jazeker! Beide termen zijn in het artikel voorbijgekomen, maar het is waarschijnlijk het beste om de zaken recht te zetten.
Brandwerende kleefstoffen
Dit zijn vaak producten zoals anorganische lijmcementen en afdichtingsmiddelen. Ze zijn onbrandbaar en bestand tegen extreme temperaturen. Toepassingen voor dit soort producten zijn onder andere hoogovens en andere ovens. Ze voorkomen niet dat een constructie doorbrandt, maar ze zorgen er wel voor dat de brandende onderdelen goed bij elkaar blijven.
Brandvertragende lijmen
Deze middelen helpen de vlammen te doven en de verspreiding van het vuur te vertragen.
Veel industrieën hebben behoefte aan dit soort lijmen.
● Elektronica– voor het inkapselen van elektronica, het verlijmen van koelplaten, printplaten, enz. Een kortsluiting in een elektronica kan gemakkelijk brand veroorzaken. Maar printplaten bevatten brandvertragende stoffen – het is vaak belangrijk dat lijmen ook over deze eigenschappen beschikken.
● Bouw– Bekleding en vloeren (met name in openbare ruimtes) moeten vaak brandwerend zijn en met een brandvertragende lijm worden bevestigd.
● Openbaar vervoer– Treinwagons, businterieurs, trams, enz. Toepassingen voor brandvertragende lijmen zijn onder andere het verlijmen van composietpanelen, vloeren en andere armaturen en fittingen. De lijmen helpen niet alleen de verspreiding van brand te voorkomen, maar zorgen ook voor een esthetische verbinding zonder de noodzaak van ontsierende (en rammelende) mechanische bevestigingsmiddelen.
● VliegtuigenZoals eerder vermeld, zijn de materialen voor het interieur van de cabine onderworpen aan strenge regelgeving. Ze moeten brandvertragend zijn en mogen de cabine bij brand niet vullen met zwarte rook.
Normen en testmethoden voor vlamvertragers
Normen met betrekking tot brandveiligheidstests zijn erop gericht de prestaties van een materiaal te bepalen met betrekking tot vlammen, rook en toxiciteit (FST). Verschillende tests worden veelvuldig gebruikt om de weerstand van materialen tegen deze omstandigheden te bepalen.
Geselecteerde tests voor vlamvertragers
| Weerstand tegen verbranding | |
| ASTM D635 | “Verbrandingssnelheid van plastic” |
| ASTM E162 | “Brandbaarheid van kunststoffen” |
| UL 94 | “Brandbaarheid van kunststoffen” |
| ISO 5657 | “Ontvlambaarheid van bouwproducten” |
| BS 6853 | “Vlamvoortplanting” |
| FAR 25.853 | “Luchtwaardigheidsnorm – Interieur van compartimenten” |
| NF T 51-071 | “Zuurstofindex” |
| NF C 20-455 | “Gloeidraadtest” |
| DIN 53438 | “Vlamvoortplanting” |
| Bestand tegen hoge temperaturen | |
| BS 476 Onderdeel nr. 7 | “Oppervlakteverspreiding van vlammen – Bouwmaterialen” |
| DIN 4172 | “Brandgedrag van bouwmaterialen” |
| ASTM E648 | Vloerbedekking – Stralingspaneel |
| Toxiciteit | |
| SMP 800C | “Toxiciteitstesten” |
| BS 6853 | “Rookuitstoot” |
| NF X 70-100 | “Toxiciteitstesten” |
| ATS 1000.01 | “Rookdichtheid” |
| Rookgeneratie | |
| BS 6401 | “Specifieke optische dichtheid van rook” |
| BS 6853 | “Rookuitstoot” |
| NES 711 | “Rookindex van verbrandingsproducten” |
| ASTM D2843 | “Rookdichtheid van brandende kunststoffen” |
| ISO CD5659 | “Specifieke optische dichtheid – Rookontwikkeling” |
| ATS 1000.01 | “Rookdichtheid” |
| DIN 54837 | “Rookgeneratie” |
Testen van de brandwerendheid
Bij de meeste tests die de brandwerendheid meten, zijn geschikte lijmen die welke niet gedurende een significante periode na verwijdering van de ontstekingsbron blijven branden. Bij deze tests kan het uitgeharde lijmmonster onafhankelijk van enig hechtmateriaal aan ontsteking worden blootgesteld (de lijm wordt getest als een losse film).
Hoewel deze aanpak de praktische realiteit niet nabootst, levert hij wel nuttige gegevens op over de relatieve weerstand van de lijm tegen verbranding.
Er kunnen ook proefconstructies met zowel lijm als hechtmateriaal worden getest. Deze resultaten zijn mogelijk representatiever voor de prestaties van de lijm bij een daadwerkelijke brand, aangezien de bijdrage van het hechtmateriaal zowel positief als negatief kan zijn.
UL-94 verticale brandtest
Het biedt een voorlopige beoordeling van de relatieve ontvlambaarheid en druipeigenschappen van polymeren die worden gebruikt in elektrische apparatuur, elektronische apparaten, huishoudelijke apparaten en andere toepassingen. Het behandelt eindgebruikskenmerken zoals ontsteking, verbrandingssnelheid, vlamverspreiding, brandstofbijdrage, intensiteit van de verbranding en verbrandingsproducten.
Werkwijze en opstelling - Bij deze test wordt een film- of gecoat substraatmonster verticaal gemonteerd in een tochtvrije ruimte. Een brander wordt gedurende 10 seconden onder het monster geplaatst en de duur van de vlam wordt gemeten. Eventuele druppels die chirurgisch katoen, dat 30 cm onder het monster is geplaatst, doen ontbranden, worden genoteerd.
De test kent verschillende classificaties:
94 V-0: Geen enkel monster vertoont na ontsteking langer dan 10 seconden vlammende verbranding. De monsters branden niet door tot aan de klem, druipen niet en ontsteken het katoen niet, en vertonen geen gloeiende verbranding die langer dan 30 seconden aanhoudt na verwijdering van de testvlam.
94 V-1: Geen enkel specimen mag langer dan 30 seconden na elke ontsteking vlammen vertonen. Specimens mogen niet tot aan de klem verbranden, niet druipen en het katoen niet ontsteken, en mogen niet langer dan 60 seconden nagloeien.
94 V-2: Hierbij gelden dezelfde criteria als bij V-1, met dien verstande dat de monsters mogen druipen en het katoen onder het monster mogen ontsteken.
Andere strategieën voor het meten van brandweerstand
Een andere methode om de brandwerendheid van een materiaal te meten, is het bepalen van de grenszuurstofindex (LOI). De LOI is de minimale zuurstofconcentratie, uitgedrukt als volumeprocent van een mengsel van zuurstof en stikstof, die net voldoende is om een materiaal bij kamertemperatuur te laten ontbranden.
De hittebestendigheid van een lijm bij brand vereist, naast de effecten van vlammen, rook en toxiciteit, speciale aandacht. Vaak beschermt de ondergrond de lijm tegen brand. Als de lijm echter loslaat of degradeert door de hoge temperaturen, kan de verbinding bezwijken en de ondergrond en de lijm van elkaar scheiden. In dat geval komt de lijm zelf bloot te liggen, samen met de onderliggende ondergrond. Deze verse oppervlakken kunnen vervolgens bijdragen aan de brand.
De NIST-rookdichtheidskamer (ASTM D2843, BS 6401) wordt veelvuldig gebruikt in alle industriële sectoren voor het bepalen van de rook die wordt gegenereerd door vaste materialen en assemblages die verticaal in een gesloten kamer zijn gemonteerd. De rookdichtheid wordt optisch gemeten.
Wanneer een lijm tussen twee substraten wordt aangebracht, bepalen de brandwerendheid en de thermische geleidbaarheid van de substraten de ontbinding en de rookontwikkeling van de lijm.
Bij rookdichtheidstests kunnen kleefstoffen afzonderlijk als losse coating worden getest om een worstcasescenario te simuleren.
Zoek een geschikte vlamvertragende kwaliteit.
Bekijk een breed scala aan vlamvertragende kwaliteiten die momenteel op de markt verkrijgbaar zijn, analyseer de technische gegevens van elk product, ontvang technische ondersteuning of vraag monsters aan.
TF-101, TF-201, TF-AMP
