Czy żywica z włókna szklanego pali się? Kompletny przewodnik po zastosowaniach kompozytowych

Kiedy produkujesz, projektujesz lub pozyskujesz materiały kompozytowe, jednym z pierwszych pytań dotyczących bezpieczeństwa jest zwykle: Czy żywica z włókna szklanego pali się?
Być może pracujesz nad częściami morskimi, łopatami wiatrowymi, panelami samochodowymi, komponentami elektrycznymi lub laminatami konstrukcyjnymi — i musisz zrozumieć, jak żywica zachowuje się pod wpływem ciepła lub otwartego płomienia.

Ten przewodnik zawiera jasne wyjaśnienia na poziomie inżynierskim w prosty sposób. Dowiesz się, co tak naprawdę się pali, jak nagrzewa się żywica, jak materiały kompozytowe zachowują się w ogniu i co możesz zrobić, aby poprawić odporność ogniową swoich projektów.

Co właściwie masz na myśli, mówiąc „żywica z włókna szklanego”

W większości zastosowań kompozytowych, mówiąc „żywica z włókna szklanego”, masz na myśli jeden z dwóch systemów matryc:

Nienasycona żywica poliestrowa (UPR) — powszechnie stosowana w przemyśle morskim, motoryzacyjnym, w wannach i budownictwie

Żywica epoksydowa — stosowana w wysokowydajnych częściach, przemyśle lotniczym, UAV, sprzęcie sportowym, łopatach turbin wiatrowych

Samo włókno szklane (wzmocnienie) jest niepalne.
Ale matryca żywiczna jest organiczna, więc określa, jak zachowuje się część pod wpływem ognia.

Czy żywica z włókna szklanego pali się? (Krótka odpowiedź)

Tak.
Obydwa żywica poliestrowa i żywica epoksydowa mogą spalić się pod wpływem wystarczająco wysokiej temperatury lub bezpośredniego płomienia, szczególnie gdy są nieutwardzone lub nie zawierają dodatków zmniejszających palność.

Oto jak to działa:

Wydajność temperaturowa: jak gorąco, zanim się spali?

Każda żywica ma swoją własną temperaturę ugięcia pod wpływem ciepła (HDT), temperaturę zeszklenia (Tg) i temperaturę zapłonu. Typowe wartości:

Dlaczego żywica nagrzewa się podczas utwardzania

Wielu użytkowników szuka hasła „spalanie żywicy”, ponieważ podczas utwardzania widzi dym lub czuje nagrzewanie się żywicy.

To jest normalne.

Utwardzanie żywicy jest egzotermiczną reakcją chemiczną. .
Jeśli zmieszasz zbyt dużo żywicy w jednej porcji, ciepło może szybko się nagrzać i sprawiać wrażenie, że żywica „pali się”.

W skrajnych przypadkach (szczególnie w przypadku żywicy poliestrowej) reakcja może gwałtownie przyspieszyć, powodując:

Skoki ciepła

Palenie

Żółknięcie

Wyśmienity

Wrzenie żywicy

Chociaż nie jest to spalanie otwartym ogniem, stanowi to zagrożenie dla bezpieczeństwa. Zawsze należy mieszać żywicę w kontrolowanych ilościach.

Czy utwardzona żywica z włókna szklanego będzie się palić?

Tak – utwardzona żywica jest nadal palnym polimerem.

Oto, co zazwyczaj zachowuje się laminat z włókna szklanego pod wpływem płomienia:

Nie topi się jak tworzywa termoplastyczne.

Wzmocnienie szklane pozostanie nienaruszone.

Matryca żywiczna zwęgli się, zacznie wydzielać dym i ostatecznie zapali się.

Wytrzymałość strukturalna szybko spadnie w miarę rozkładu matrycy.

To zachowanie jest powodem, dla którego wiele zastosowań inżynieryjnych wymaga systemów zmniejszających palność zamiast standardowej żywicy.

Jak kompozyt z włókna szklanego zachowuje się podczas pożaru

Kiedy wystawiasz część kompozytową na działanie wysokiej temperatury:

✔ Wzmocnienie szklane

Nie pali się

Nie obsługuje płomienia

Zapewnia szkielet strukturalny

✔ Matryca żywiczna

Określa zachowanie się ognia

Może się palić, zwęglić, kapać lub dymić

Awaria zaczyna się w momencie rozkładu żywicy

✔ Laminaty

Początkowo będzie odporny na płomień ze względu na zawartość szkła

Jednak gdy żywica ogrzeje się powyżej punktu rozkładu, rozprzestrzenianie się płomienia wzrasta

W przypadku zastosowań, w których ogień jest krytyczny, niedopuszczalna jest żywica nieFR.

Jak poprawić odporność na płomień w swoich projektach

Aby poprawić skuteczność działania ognia, masz kilka opcji inżynieryjnych.

Opcja 1 — trudnopalna żywica poliestrowa/żywica epoksydowa

Możesz wybrać:

Bezhalogenowa żywica FR

Bromowana żywica FR

Systemy uniepalniaczy na bazie fosforu

Matryce klasy UL94 V0

Zmniejszają one rozprzestrzenianie się płomieni i wytwarzanie dymu.

Opcja 2 — użyj żywicy wysokotemperaturowej (wysoka Tg)

W przypadku części narażonych na długotrwałe działanie ciepła należy wziąć pod uwagę:

150°C+ żywica epoksydowa

Epoksyd klasy lotniczej o temperaturze 180°C+

Żywica benzoksazynowa

Żywica cyjanianowo-estrowa (zastosowania specjalne)

Opcja 3 — Użyj trudnopalnych materiałów rdzenia

Jeśli używasz konstrukcji wielowarstwowych, wybór rdzenia piankowego ma znaczenie.

Wielu klientów Jlon korzysta z:

Trudnopalna pianka PET

Wysokotemperaturowa pianka PMI

Gatunki z oceną CFR dla kolei, energetyki wiatrowej i lotnictwa

Poprawiają one właściwości ogniowe bez zwiększania ciężaru.

Opcja 4 — Dodaj ochronę powierzchni

Aby jeszcze bardziej poprawić zachowanie się ognia, możesz zastosować:

Powłoki pęczniejące

Żelkoty stanowiące barierę ogniową

Warstwy włókien ceramicznych

Skóry ognioodporne

Zastosowania, w których należy rozważyć spalanie żywicy

Jeśli pracujesz w tych branżach, zgodność z przepisami przeciwpożarowymi nie jest opcjonalna:

Wnętrza kolejowe (EN45545)

Osłony akumulatorów samochodowych i elektrycznych

Morskie konstrukcje FRP

Łopaty turbin wiatrowych

Komponenty UAV i lotnicze

Panele elektroizolacyjne

Panele budowlane i konstrukcyjne

W tych zastosowaniach standardowe żywice nie spełniają wymagań testów ogniowych.

9. Wskazówki dotyczące bezpieczeństwa podczas pracy z żywicą z włókna szklanego

Często zadawane pytania: często zadawane pytania, które możesz mieć

Czy żywica z włókna szklanego zapala się podczas utwardzania?

Może się przegrzać podczas utwardzania, ale zwykle nie zapala się, chyba że jest zanieczyszczony lub znacznie przegrzany.

Czy żywica z włókna szklanego jest odporna na ciepło?

Standardowa żywica nie jest. Potrzebne są gatunki wysokotemperaturowe i gatunki FR.

Czy żywica epoksydowa pali się?

Tak — żywica epoksydowa jest palna powyżej temperatury rozkładu.

Czy włókno szklane może się stopić?

Włókna szklane topią się dopiero w temperaturze ~800°C+, ale żywica spala się znacznie wcześniej.

Jakiej żywicy należy użyć do zastosowań, w których palność jest krytyczna?

Certyfikowana żywica zmniejszająca palność, zaprojektowana zgodnie z normami UL94, EN45545, ASTM E84 lub innymi normami regulacyjnymi.

Wniosek: Wybór odpowiedniej żywicy ze względu na bezpieczeństwo przeciwpożarowe

Włókno szklane żywica może się palić, ale w zależności od zastosowania można znacznie poprawić zachowanie się ognia, wybierając odpowiedni system żywicy, zbrojenie i materiały rdzenia.

Jeśli Twój projekt wymaga żywicy ognioodpornej, materiałów kompozytowych o wysokiej temperaturze lub wsparcia inżynieryjnego, możesz skontaktować się z firmą Jlon.
Pomagamy w doborze odpowiedniego systemu matrycowego i struktury kompozytowej w oparciu o Państwa wymagania w zakresie bezpieczeństwa pożarowego.