Co można uzyskać dzięki wynalazkowi

Reklama

Proponowany wynalazek skutecznie ogranicza palność i emisję dymu jednego z najpopularniejszych tworzyw sztucznych i tym samym zwiększa bezpieczeństwo jego użytkowania oraz zakres jego aplikacji.

Istota wynalazku

Zwiększenie odporności materiałów polimerowych na działanie wysokiej temperatury i ognia uzyskuje się zazwyczaj poprzez wprowadzenie środków zmniejszających palność (antypirenów). Stosowanymi dotychczas antypirenami były głównie związki halogenowe, użycie których, ze względu na wydzielanie się substancji o działaniu korozyjnym i drażniącym, jest obecnie ograniczane w krajach Unii Europejskiej i USA na podstawie przepisów prawa (m.in. rozporządzenie REACH, dyrektywa RoHS). Ograniczenie stosowania antypirenów halogenowych doprowadziło do powstania luki na rynku środków uniepalniających i zaowocowało wzrostem zapotrzebowania na nowe związki ograniczające palność materiałów polimerowych.

Obecnie dużym zainteresowaniem cieszą się układy pęczniejące (intumescent), które w palenia tworzą na powierzchni polimeru warstwę zwęgliny, inhibitującą proces spalania. Interesującym kierunkiem w dziedzinie uniepalniania tworzyw jest również modyfikacja tych układów z wykorzystaniem napełniaczy nanometrycznych (nanorurki, tlenki metali) prowadząca do zwiększenia skuteczności ich działania przy jednoczesnej redukcji ilości antypirenów. Obecność nanonapełniaczy wpływa na proces rozkładu polimeru oraz ilość i strukturę powstającej zwęgliny, hamuje ilość wydzielającego się ciepła i dymów podczas procesu spalania, a także ogranicza utratę masy materiału. Redukcja ilości środków uniepalniających, przy jednoczesnym zachowaniu pożądanej ognioodporności materiału, jest także możliwa dzięki występowaniu zjawiska synergizmu. Należy podkreślić, iż efekt współdziałania zastosowanych składników nie zależy od stosunku wagowego układu, a jedynie od użytych związków.

Przedmiotem wynalazku jest polietylen (PE-HD) zawierający układ bezhalogenowych środków uniepalniających i nanodoatków o zredukowanej palności i emisji dymu w trakcie spalania. Palność i dymotwórczość polietylenu wysokiej gęstości została zredukowana
przez wprowadzenie opracowanego układu, składającego się z tak dobranych, komercyjnie dostępnych, materiałów węglowych i bezhalogenowych związków uniepalniających, aby uzyskany efekt synergiczny był możliwie najwyższy. Zwiększenie ognioodporności uzyskano m.in. dzięki tworzeniu się na powierzchni materiału bogatej w węgiel powłoki puchnącej (intumescent), która skutecznie ograniczała dostęp wysokiej temperatury do głębszych warstw tworzywa i efektywnie hamowała szybkość wydzielania się palnych substancji małocząsteczkowych oraz niebezpiecznych produktów niecałkowitego spalania wchodzących w skład dymu. Ponadto opracowany układ przyczynił się do zahamowania zjawiska polegającego na powstawaniu tzw. płonących kropli, ograniczał szybkość uwalniania ciepła i utratę masy materiału, a także zredukował ilość wydzielanych dymów.

Na podstawie szeregu badań ustalono, iż polietylen wysokiej gęstości modyfikowany zaproponowanym układem uniepalniającym wykazuje wyższą odporność ogniową oraz emituje mniejsze ilości dymu w trakcie spalania w zestawieniu z niemodyfikowanym PE-HD, jak również polietylenem zawierającym różne nanonapełniacze i inne bezhalogenowe środki uniepalniające, czy polietylenem z antypirenami halogenowymi.

Potencjał komercjalizacji

Polska jest ważnym w skali europejskiej uczestnikiem rynku – pod względem zapotrzebowania na tworzywa zajmuje 6 miejsce w EU. Szacuje się, że w roku 2016 polski przemysł zużył ok. 3,3 mln różnych polimerów, co oznacza wzrost o ok. 6,9% w stosunku do roku 2015. W Polsce produkuje się wszystkie podstawowe tworzywa sztuczne z czego największą część stanowią poliolefiny m.in. polietylen o dużej i małej gęstości – ok. 30% rynku.

Materiały zastosowane w wynalazku są komercyjnie dostępnymi środkami, których zestawienie powoduje zwiększoną efektywność w redukcji palności i emisji dymu jednego z najpopularniejszych tworzyw sztucznych, w porównaniu do skuteczności jaką wykazują dostępne na rynku antypireny. Ponadto zawartość opracowanej mieszaniny w masie polimerowej stanowi 30 % wagowych, co ogranicza wpływ na jego właściwości użytkowe.

Reklama

Na korzyść wynalazku przemawia fakt, że ma on formę niehigroskopijnego proszku co powoduje, że jego transport, przechowywanie i zastosowanie nie wymaga dodatkowych modyfikacji zakładu oraz linii produkcyjnych.