थर्मोप्लास्टिक पदार्थ स्वाभाविक रूप से ज्वलनशील होते हैं क्योंकि अधिकांश हाइड्रोकार्बन-आधारित पदार्थों की तरह, पर्याप्त ऊष्मा के संपर्क में आने पर वे आसानी से प्रज्वलित हो जाते हैं। दहन के दौरान, ऊष्मा उनकी लंबी आणविक श्रृंखलाओं को वाष्पशील हाइड्रोकार्बन के साथ-साथ हाइड्रोजन और हाइड्रॉक्सिल कणों में तोड़ देती है। ये उच्च-ऊर्जा वाले उप-उत्पाद ऑक्सीजन के साथ तेजी से प्रतिक्रिया करते हैं, जिससे अधिक ऊष्मा उत्पन्न होती है और ज्वालाएं फैलने लगती हैं।.
इसका मुकाबला करने के लिए, ज्वाला मंदक योजक पॉलीओलेफिन, पॉलीकार्बोनेट, पॉलीएमाइड और पॉलिएस्टर जैसे पॉलिमर में इन्हें शामिल किया जाता है। इनका कार्य आग लगने के जोखिम को कम करना, लौ के प्रसार को धीमा करना, धुएं के निर्माण को रोकना और रिसाव को न्यूनतम करना है। प्राथमिक उद्देश्य आग लगने की स्थिति में लोगों की सुरक्षा के लिए जलने में पर्याप्त देरी करना है, साथ ही संपत्ति के नुकसान को कम करने का अतिरिक्त लाभ भी है।.
ज्वाला-रोधी प्लास्टिक इनका व्यापक रूप से रोजमर्रा के वातावरण में उपयोग किया जाता है—घरों, कार्यालयों, वाहनों, सार्वजनिक परिवहन, इलेक्ट्रॉनिक्स और औद्योगिक उपकरणों में। कई बाज़ार और उत्पाद सख्त भवन निर्माण संहिता और उद्योग मानकों के तहत इनकी आवश्यकता होती है। उदाहरणों में निर्माण सामग्री, इन्सुलेशन सामग्री, बैनर, छत, वाहन के आंतरिक भाग, विमान के पुर्जे, सीटें, गद्दे के कवर, इलेक्ट्रॉनिक आवरण, वायरिंग, बिजली के केबल, सुरंगें आदि शामिल हैं।.
आग लगने के लिए तीन तत्वों की आवश्यकता होती है: ईंधन का स्रोत, ऑक्सीजन और ऊष्मा। ज्वाला मंदक पदार्थ भौतिक या रासायनिक रूप से इस त्रिकोण के एक या अधिक भागों में बाधा डालते हैं।.
भौतिक क्रियाविधियों में निम्नलिखित शामिल हैं:
सब्सट्रेट को उसके दहन तापमान से नीचे ठंडा करना
ऑक्सीजन को रोकने के लिए एक अवरोध (ठोस या गैसीय) बनाना
ज्वलनशील वाष्पों को पतला करने वाली अक्रिय गैसों को छोड़ना
रासायनिक क्रियाविधियों में निम्नलिखित शामिल हैं:
गैस-अवस्था मुक्त-मूलक प्रतिक्रियाओं को बाधित करना
पॉलिमर को इन्सुलेट करने वाली कार्बन-समृद्ध चार परत के निर्माण को प्रोत्साहित करना
आज व्यावसायिक रूप से उपयोग किए जाने वाले ज्वाला मंदकों में सबसे अधिक इस्तेमाल होने वाले पदार्थों में हैलोजेनयुक्त यौगिक, फास्फोरस-आधारित योजक और विभिन्न धातु ऑक्साइड शामिल हैं।.
| प्रकार | विशेषताएँ | विशिष्ट अनुप्रयोग |
|---|---|---|
| हैलोजेनेटेड | अत्यधिक प्रभावी और किफायती; इनमें आमतौर पर ब्रोमीन या क्लोरीन होता है।. | ऑटोमोटिव पार्ट्स, इलेक्ट्रॉनिक्स हाउसिंग, पीई फिल्म आदि।. |
| हैलोजन मुक्त | पर्यावरण के अनुकूल; विषाक्त धुएं से बचने के लिए फास्फोरस, नाइट्रोजन या धातु हाइड्रॉक्साइड का उपयोग करता है।. | सार्वजनिक परिवहन के आंतरिक भाग, हरित भवन निर्माण सामग्री, उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स, पीईटी फिल्म आदि।. |
| वाहक-विशिष्ट | यह विशेष रूप से पॉलीइथिलीन (PE), पॉलीप्रोपाइलीन (PP), पॉलियामाइड (नायलॉन), पॉलीकार्बोनेट (PC), पॉलीइथिलीन टेरेफ्थालेट (PET) जैसी रेजिन के लिए तैयार किया गया है।. | विद्युत पाइप, वायरिंग हार्नेस, लिथियम बैटरी के आवरण।. |
कार्बनिक हैलोजन यौगिक—विशेष रूप से ब्रोमिनेटेड प्रकार—प्लास्टिक में सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले अग्निरोधी पदार्थ हैं। ये दहन में शामिल उच्च-ऊर्जा वाले कणों को निष्क्रिय करके कार्य करते हैं, जिससे उत्सर्जित ईंधन गैसों की मात्रा में उल्लेखनीय कमी आती है।.
ब्रोमिनेटेड फ्लेम रिटार्डेंट्स उत्कृष्ट लागत-प्रदर्शन मूल्य प्रदान करते हैं। इनमें आमतौर पर एटीएच या मैग्नीशियम हाइड्रॉक्साइड जैसे धातु हाइड्रॉक्साइड की तुलना में कम मात्रा की आवश्यकता होती है और ये पॉलिमर में अच्छी यांत्रिक अखंडता बनाए रखते हैं। इनकी आसान प्रसंस्करण क्षमता इन्हें पॉलीइथिलीन और पॉलीप्रोपाइलीन फिल्मों के लिए विशेष रूप से उपयुक्त बनाती है।.
क्लोरीनयुक्त ज्वाला मंदक भी आम हैं और आमतौर पर क्लोरीनयुक्त पैराफिन या साइक्लोएलिफैटिक संरचनाओं के रूप में आपूर्ति किए जाते हैं। हालांकि ब्रोमिनेटेड प्रकारों की तुलना में ये कम महंगे होते हैं और प्रकाश से होने वाले क्षरण के प्रति अधिक प्रतिरोधी होते हैं, लेकिन ये कम ऊष्मीय रूप से स्थिर होते हैं और प्रसंस्करण के दौरान अधिक संक्षारक हो सकते हैं। साइक्लोएलिफैटिक क्लोरीनयुक्त योजक पैराफिन ग्रेड की तुलना में लगभग 320°C तक उच्च तापमान सहन कर सकते हैं।.
ब्रोमिनेटेड और क्लोरिनेटेड दोनों प्रकार के ज्वाला मंदकों को आवश्यकता होती है सहक्रियावादी, जैसे कि एंटीमनी ट्राईऑक्साइड, जिंक बोरेट या जिंक मोलिब्डेट। सिनर्जिस्ट यौगिक बनाकर काम करते हैं (उदाहरण के लिए, एंटीमनी ट्राईहैलाइड) जो रेडिकल दमन को बेहतर बनाते हैं, जिससे हैलोजेनेटेड फ्लेम रिटार्डेंट की प्रभावशीलता बढ़ जाती है।.
हालांकि कुछ ब्रोमिनेटेड यौगिकों की जांच की गई है, लेकिन यूरोपीय संघ की समीक्षाओं - जिनमें 2005 में संदर्भित अध्ययन भी शामिल हैं - ने वाणिज्यिक डेकाब्रोमोडिफेनिल ईथर (डेकाब्रोम) को मानव स्वास्थ्य के लिए सुरक्षित पाया है और इसे RoHS प्रतिबंधों से छूट दी है।.
नॉन-हैलोजनेटेड फ्लेम रिटार्डेंट्स को दो श्रेणियों में बांटा गया है: फॉस्फोरस-आधारित चार फॉर्मर्स और धातु ऑक्साइड ऊष्माशोषी योजक.
कार्बनिक और अकार्बनिक फॉस्फोरस यौगिक कई तरीकों से काम करते हैं:
वाष्प अवस्था में दहन मूलकों को निष्क्रिय करना
ऊष्मा के प्रभाव में फॉस्फोरिक अम्ल का उत्सर्जन, जो बहुलक अपघटन को बदल देता है।
ऑक्सीजन और ऊष्मा के प्रवेश को रोकने के लिए चारकोल निर्माण को बढ़ावा देना
हालांकि फॉस्फोरस योजक अत्यधिक प्रभावी होते हैं, लेकिन 400°F (≈204°C) से अधिक एक्सट्रूज़न तापमान पर वे विघटित हो सकते हैं, जिससे पॉलिमर के गुणों पर संभावित रूप से प्रभाव पड़ सकता है या प्रसंस्करण उपकरण क्षतिग्रस्त हो सकते हैं।.
एल्युमिनियम ट्राईहाइड्रेट (एटीएच) और मैग्नीशियम हाइड्रॉक्साइड सबसे आम हैलोजन-मुक्त विकल्प हैं।.
एथलीट यह 180-200 डिग्री सेल्सियस पर विघटित होकर ऊष्मा अवशोषित करता है और एल्युमीनियम ऑक्साइड बनाता है। यह सस्ता और प्राकृतिक रूप से प्रचुर मात्रा में पाया जाता है, लेकिन इसकी प्रसंस्करण क्षमता कम तापमान तक ही सीमित है।.
मैग्नेशियम हायड्रॉक्साइड यह पदार्थ लगभग 300°C पर विघटित हो जाता है और सख्त नियामक आवश्यकताओं को पूरा करता है। हालांकि, दोनों सामग्रियों को उच्च लोडिंग की आवश्यकता होती है—कभी-कभी 65% तक—जो यांत्रिक शक्ति और प्रसंस्करण क्षमता को नकारात्मक रूप से प्रभावित कर सकती है।.
अन्य ज्वाला-रोधी रसायनों में बोरोन यौगिक, मेलामाइन, अमोनियम सल्फामेट और नैनोक्ले और सिलिकॉन-आधारित योजक जैसी उभरती प्रौद्योगिकियां शामिल हैं जिनका उद्देश्य कम मात्रा में मिलाने पर भी ज्वाला से सुरक्षा प्रदान करना है।.
ज्वाला-रोधी मास्टरबैच आमतौर पर आधार बहुलक की रियोलॉजी और आणविक विशेषताओं से मेल खाने के लिए तैयार किए जाते हैं। अनुशंसित मात्रा आवश्यक ज्वाला-प्रतिरोध रेटिंग पर निर्भर करती है।.
पॉलीओलेफिन के लिए:
10–141टीपी3टी मास्टरबैच का जोड़ आमतौर पर आवश्यकताओं को पूरा करता है। यूएल 94 वी-2
18–201टीपी3टी आमतौर पर इसकी आवश्यकता होती है यूएल 94 वी-0
उच्च आणविक भार और निम्न गलनांक सूचकांक वाले बहुलक के साथ V-0 रेटिंग प्राप्त करना आसान होता है। पॉलीओलेफिन जलने पर टपकने लगते हैं, इसलिए मिट्टी जैसे भराव पदार्थों को मिलाने से टपकने को कम किया जा सकता है—हालांकि इससे हैलोजेनयुक्त ज्वाला मंदकों की दक्षता कम हो सकती है।.
सही अग्निरोधी प्रणाली का चयन करने के लिए कई महत्वपूर्ण प्रश्नों के उत्तर देना आवश्यक है:
किस प्रकार का उत्पाद अनुमत है—हैलोजनीकृत या गैर-हैलोजनीकृत?
कौन से मानक लागू होते हैं? यूएल 94, ई 84, एमवीएसएस, एएसटीएम, वीडब्ल्यू-1, आदि।.
किस प्रकार का वर्गीकरण आवश्यक है? UL-94 के लिए V-2, V-1, या V-0
क्या यांत्रिक गुण महत्वपूर्ण हैं? (उदाहरण के लिए, तन्यता शक्ति, बढ़ाव)
क्या सीलिंग या प्रिंटिंग जैसी प्रक्रियाओं के लिए ब्लूमिंग एक जोखिम है?
क्या यूवी प्रतिरोध महत्वपूर्ण है? क्या उत्पाद सूर्य की रोशनी के संपर्क में आएगा?
अगर आपको चाहिये ज्वाला मंदक मास्टरबैच अपने आवेदन के लिए, कृपया संपर्क करें ज्वाला मंदक मास्टरबैच आपूर्तिकर्ता आपको अग्निरोधी समाधान प्रदान करने के लिए।.
इलेक्ट्रॉनिक्स और उपकरणों में उपयोग होने वाले पॉलिमर की ज्वलनशीलता और टपकने की क्षमता का मूल्यांकन करता है। नमूनों को 10-10 सेकंड के लिए दो बार जलाया जाता है, और लौ की अवधि और टपकने के प्रभावों को रिकॉर्ड किया जाता है।.
रेटिंग में शामिल हैं:
वी-0: आग लगने के 10 सेकंड के भीतर; रुई में आग लगाने वाली कोई बूंद नहीं टपकनी चाहिए।
वी-1: ज्वाला लगने के 30 सेकंड के भीतर; कपास में आग नहीं लगी।
वी-2: V-1 के समान, लेकिन रुई में आग लगाने वाली बूंदों का छिड़काव अनुमत है।
यह दहन को बनाए रखने के लिए आवश्यक न्यूनतम ऑक्सीजन सांद्रता को मापता है।.
एयर-डक्ट सिस्टम में सामग्रियों के मूल्यांकन के लिए उपयोग किया जाता है।.
छोटे और बड़े आकार के लौ परीक्षणों का उपयोग करके फिल्मों और कपड़ों में लौ के प्रसार का आकलन करता है।.
खुली सतहों पर स्थित भवन निर्माण सामग्री में आग के फैलाव और धुएं के विकास का निर्धारण करता है।.
सुरक्षा नियमों के अनुपालन के लिए, वाहन के आंतरिक भाग में उपयोग होने वाली सामग्रियों का जलने की दर 4 इंच/मिनट से कम होनी चाहिए।.
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