PE மற்றும் PVC க்கு இடையே உள்ள சுடர் தடுப்பு பண்புகளில் உள்ள வேறுபாடுகள்

பிளாஸ்டிக் செயலாக்கம் மற்றும் தொழில்துறை பயன்பாட்டுத் துறையில், பாலிஎதிலீன் (PE) மற்றும் பாலிவினைல் குளோரைடு (PVC) ஆகியவை பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் இரண்டு பொது-நோக்க பிளாஸ்டிக்குகள், பேக்கேஜிங், கட்டுமானம், விவசாயம், மின் காப்பு மற்றும் தொழில்துறை புறணி துறைகள். பல வாங்குபவர்களும் செயலிகளும் வணிகச் சுடர் தடுப்புகளைச் சேர்ப்பதால் PE பொருட்களின் எரியக்கூடிய தன்மையை முற்றிலுமாக அகற்றிவிடலாம் மற்றும் PE ஆனது மாற்றியமைக்கப்பட்ட PVC போன்ற அதே சுடர்-தடுப்பு நிலையை அடைய முடியும் என்று தவறாக நம்புகிறார்கள். இருப்பினும், அதிக எண்ணிக்கையிலான அதிகாரப்பூர்வ பொருள் எரிப்பு சோதனைகள் மற்றும் தொழில்துறை தரநிலை சரிபார்ப்பு ஆகியவை PE க்கு சுடர்-தடுப்பு செயல்திறனில் உள்ளார்ந்த குறைபாடுகள் உள்ளன, அவை அடிப்படையில் அகற்றப்பட முடியாது. உயர்-அளவிலான ஃப்ளேம் ரிடார்டன்ட் மாற்றத்திற்குப் பிறகும், PE பொருட்கள் தொடர்ந்து திறந்த நெருப்பு மற்றும் உயர்-வெப்பநிலை நிலைமைகளின் கீழ் தொடர்ந்து எரியக்கூடும், மேலும் அவற்றின் விரிவான சுடர்-தடுப்பு நிலைத்தன்மை PVC ஐ விட மிகவும் குறைவாக உள்ளது. இந்தக் கட்டுரை சர்வதேச எரிப்பு சோதனை தரவு, பாலிமர் பைரோலிசிஸ் பொறிமுறை ஆராய்ச்சி மற்றும் தொழில்துறை தர அளவுருக்கள் ஆகியவற்றை ஒருங்கிணைத்து, PE மற்றும் PVC க்கு இடையே உள்ள சுடர் தடுப்பில் உள்ள அத்தியாவசிய இடைவெளியை அறிவியல் பூர்வமாக பகுப்பாய்வு செய்கிறது மற்றும் PE க்கான சுடர் தடுப்பு மாற்றத்தின் வரம்புகளை தெளிவுபடுத்துகிறது.

முதலாவதாக, PE மற்றும் PVC க்கு இடையிலான சுடர்-தடுப்பு செயல்திறனில் உள்ள அடிப்படை வேறுபாடு அவற்றின் மூலக்கூறு அமைப்பு மற்றும் உள்ளார்ந்த பொருள் பண்புகளிலிருந்து உருவாகிறது, இது ஒரு மாற்ற முடியாத உடல் மற்றும் வேதியியல் சாரமாகும். MDPI இதழான Fire இல் 2025 இல் வெளியிடப்பட்ட பாலிமர் எரிப்பு இயக்கவியல் ஆராய்ச்சியின் படி, PVC அதன் மூலக்கூறு சங்கிலியில் 56.7% குளோரின் கூறுகளைக் கொண்டுள்ளது, இது கைமுறையாக சேர்க்கப்படாமல் இயற்கையான ஆலசன் சுடர்-தடுப்பு கூறு ஆகும். இதற்கு நேர்மாறாக, தூய்மையான PE முற்றிலும் கார்பன் மற்றும் ஹைட்ரஜன் தனிமங்களால் ஆனது, உள்ளார்ந்த சுடர்-தடுப்பு குழுக்கள் இல்லை. இது ஒரு பொதுவான அதிக எரியக்கூடிய ஹைட்ரோகார்பன் பாலிமருக்கு சொந்தமானது, மிகக் குறைந்த தீ எதிர்ப்பு மற்றும் அதன் அசல் நிலையில் சுய-அணைக்கும் திறன் இல்லை.

லிமிட்டிங் ஆக்சிஜன் இண்டெக்ஸ் (LOI), பொருள் எரியக்கூடிய தன்மையை மதிப்பிடுவதற்கான மிக முக்கிய சர்வதேச குறியீடானது, இரண்டு பொருட்களுக்கு இடையே உள்ள இடைவெளியை உள்ளுணர்வுடன் பிரதிபலிக்கும். LOI சோதனையானது ISO 4589-2 தரநிலையை அடிப்படையாகக் கொண்டது, இது பொருள் எரிப்புக்கு தேவையான குறைந்தபட்ச ஆக்ஸிஜன் செறிவைக் குறிக்கிறது. அதிக LOI மதிப்பு, பொருள் எரிக்க கடினமாக உள்ளது. வினைல் இன்ஸ்டிட்யூட்டின் அதிகாரப்பூர்வ சோதனை தரவு, தூய திடமான PVC LOI மதிப்பை 45%–48% என்று காட்டுகிறது, இது முக்கியமான சுடர்-தடுப்பு வரம்பு 28% ஐ விட அதிகமாக உள்ளது. இது ஆக்ஸிஜன் நிறைந்த சூழலில் மட்டுமே நிலையானதாக எரிக்க முடியும் மற்றும் இயற்கை காற்றில் சிறந்த சுய-அணைக்கும் செயல்திறனைக் கொண்டுள்ளது. இதற்கு நேர்மாறாக, தூய PE ஆனது LOI மதிப்பு 19.0% மட்டுமே உள்ளது, இது சாதாரண காற்றில் உள்ள 21% ஆக்சிஜன் செறிவை விட குறைவாக உள்ளது. இதன் பொருள் தூய PE ஆனது வழக்கமான வளிமண்டல சூழல்களில் சுதந்திரமாகவும் தொடர்ச்சியாகவும் எரிக்க முடியும், கிட்டத்தட்ட இயற்கையான சுடர்-தடுப்பு திறன் இல்லை.

பல நிறுவனங்கள் அம்மோனியம் பாலிபாஸ்பேட் (APP), மெக்னீசியம் ஹைட்ராக்சைடு மற்றும் அலுமினியம் ஹைட்ராக்சைடு போன்ற கனிம மற்றும் கரிம சுடர் ரிடார்டன்ட்களைச் சேர்ப்பதன் மூலம் PE இன் எரியக்கூடிய குறைபாடுகளை ஈடுசெய்ய முயற்சிக்கின்றன. இருப்பினும், ஃப்ளேம் ரிடார்டன்ட்கள் PE இன் எரிப்பு வேகத்தையும் வெப்ப வெளியீட்டையும் சிறிதளவு மட்டுமே குறைக்கும், ஆனால் PE யால் எரியாத அல்லது நிலையான சுடர்-தடுப்பு விளைவுகளை அடையச் செய்ய முடியாது, மேலும் மாற்றியமைக்கப்பட்ட PE தொடர்ந்து திறந்த நெருப்பு நிலைமைகளின் கீழ் வன்முறையில் எரியும் என்று சோதனை தரவு நிரூபிக்கிறது. சீன ஜர்னல் ஆஃப் மெட்டீரியல்ஸ் சயின்ஸ் அண்ட் டெக்னாலஜியின் 2025 ஆராய்ச்சித் தரவுகளின்படி, PE 25% உயர்-செயல்திறன் கலப்பு ஃபிளேம் ரிடார்டன்டுடன் (தொழில்துறை செயலாக்க தொழில்நுட்பத்தால் அனுமதிக்கப்பட்ட அதிகபட்ச விகிதம்) சேர்க்கப்பட்டாலும், அதன் LOI மதிப்பை 28.5%–30.2% ஆக மட்டுமே அதிகரிக்க முடியும். குறுகிய கால UL-94 செங்குத்து எரியும் சோதனையில் முதன்மைச் சுடர்-தடுப்பு தரநிலையை அடைந்தாலும், வெளிப்புறச் சுடர் 30 வினாடிகளுக்கு மேல் நீடித்தால், மாற்றியமைக்கப்பட்ட PE முழுமையாகப் பற்றவைக்கப்படும், தொடர்ந்து உருகும், சொட்டுதல் மற்றும் பரவும் எரிப்பு ஆகியவற்றுடன். ஒப்பிடுகையில், சாதாரண மாற்றப்படாத PVC ஆனது, நெருப்பு மூலத்தை விட்டு வெளியேறிய 2 வினாடிகளுக்குள், எந்த சொட்டு எரிப்பு நிகழ்வும் இல்லாமல் சுயமாக அணைக்க முடியும்.

ஃப்ளேம் ரிடார்டன்ட்கள் PE இன் ஃபிளேம் ரிடார்டன்சியை முழுவதுமாக மேம்படுத்த முடியாது என்பதற்கான முக்கிய காரணம், இரண்டு பொருட்களின் வெவ்வேறு பைரோலிசிஸ் மற்றும் ஃப்ளேம் ரிடார்டன்ட் பொறிமுறைகளில் உள்ளது. பாலிமர் பைரோலிசிஸ் இயக்கவியலில் TG-FTIR-GC/MS ஒருங்கிணைந்த சோதனை ஆராய்ச்சியின் படி, PVC ஆனது ஹைட்ரஜன் குளோரைடு (HCl) வாயுவைச் சிதைக்க மற்றும் வெப்பப்படுத்தும்போது வெளியிட அதன் உள் குளோரின் கூறுகளை நம்பியுள்ளது. HCl ஆக்சிஜனைத் தனிமைப்படுத்தவும், செயலில் உள்ள எரிப்பு ஃப்ரீ ரேடிக்கல்களைப் பிடிக்கவும் மற்றும் எரிப்பு சங்கிலி எதிர்வினையை அடிப்படையாக நிறுத்தவும் முடியும். அதே நேரத்தில், PVC பைரோலிசிஸின் போது மேற்பரப்பில் ஒரு அடர்த்தியான மற்றும் நிலையான கார்பன் அடுக்கை உருவாக்கும், இது வெப்ப பரிமாற்றத்தைத் தடுக்கும் மற்றும் உள் பொருட்கள் தொடர்ந்து சிதைந்து எரிவதைத் தடுக்கும்.

இருப்பினும், மாற்றியமைக்கப்பட்ட PE இன் சுடர்-தடுப்பு பொறிமுறையானது முற்றிலும் செயலற்றது. PE இல் சேர்க்கப்படும் சுடர் ரிடார்டன்ட் எரிப்பின் மேலோட்டமான கட்டத்தில் வெப்ப உறிஞ்சுதல் மற்றும் ஆக்ஸிஜனை தனிமைப்படுத்துவதில் மட்டுமே பங்கு வகிக்கிறது. 350℃ க்கு மேல் தொடர்ச்சியான உயர் வெப்பநிலையை சந்திக்கும் போது, ​​PE மூலக்கூறு சங்கிலி சீரற்ற வெட்டுக்கு உட்படுகிறது, மேலும் உயர் வெப்பநிலை சிதைவு மற்றும் இழப்புக்குப் பிறகு சுடர் ரிடார்டன்ட் விரைவாக தோல்வியடையும். மேலும், எரிப்பு போது PE அதிக அளவு உருகிய நீர்த்துளிகளை உருவாக்கும். இந்த உயர்-வெப்பநிலை உருகிய சொட்டுகள் சுடரைப் பரப்புவது மட்டுமல்லாமல், மீதமுள்ள பொருட்களின் வெப்ப சிதைவை துரிதப்படுத்துகிறது, இது எரிப்பு ஒரு தீய சுழற்சியை உருவாக்குகிறது. மேற்பரப்பு ஒரு கார்பன் அடுக்கை உருவாக்கினாலும், அது தளர்வானதாகவும், உடையக்கூடியதாகவும் இருக்கும், நீண்ட கால உயர் வெப்பநிலை பேக்கிங் மற்றும் சுடர் அரிப்பை எதிர்க்க முடியாது, இது மாற்றியமைக்கப்பட்ட PE நீடித்த சுடர் தடுப்பு நிலையை அடைய முக்கிய காரணமாகும்.

உச்ச வெப்ப வெளியீட்டு விகிதம் (pHRR) மற்றும் மொத்த வெப்ப வெளியீடு (THR) போன்ற முக்கிய எரிப்பு செயல்திறன் குறிகாட்டிகளின் அடிப்படையில், சுடர்-தடுப்பு PE மற்றும் PVC க்கு இடையே உள்ள இடைவெளி மிகவும் தெளிவாக உள்ளது. தரப்படுத்தப்பட்ட கூம்பு கலோரிமீட்டர் சோதனைகளின்படி, சாதாரண PVC இன் pHRR 185 kW/m² ஆகவும், 5 நிமிடங்களுக்குள் THR 22 MJ/m² ஆகவும் உள்ளது. இதற்கு நேர்மாறாக, உயர்-டோஸ் ஃப்ளேம்-ரிடார்டன்ட் மாற்றியமைக்கப்பட்ட PE இன் pHRR 287 kW/m² ஆக உள்ளது, மேலும் THR 57 MJ/m² ஐ அடைகிறது, இது PVC ஐ விட இரண்டு மடங்கு அதிகமாகும். மாற்றியமைக்கப்பட்ட PE இன்னும் எரிப்பின் போது அதிக வெப்பத்தை வெளியிடுகிறது, வலுவான சுடர் பரவும் திறனைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் கட்டுமானம், மின்சாரம் மற்றும் உயர் வெப்பநிலை தொழில்துறை சூழ்நிலைகளின் உயர் தரமான தீ தடுப்பு தேவைகளை பூர்த்தி செய்ய முடியாது என்பதை இந்தத் தரவு முழுமையாக நிரூபிக்கிறது.

தொழில்துறை பயன்பாடு மற்றும் பாதுகாப்பு தரங்களின் அடிப்படையில், இரண்டு பொருட்களுக்கு இடையே உள்ள சுடர் தடுப்பு வேறுபாடு தெளிவாக வரையறுக்கப்பட்டுள்ளது. GB/T 2408-2021 பிளாஸ்டிக் எரிப்பு செயல்திறன் தரப்படுத்தல் தரநிலை மற்றும் EU EN 13501-1 தீ மதிப்பீடு தரநிலையின் படி, மாற்றப்படாத PVC ஆனது B1 குறைந்த எரிப்பு மற்றும் சுய-அணைக்கும் தரத்தை நிலையானதாக அடைய முடியும், இது கட்டிட அலங்கரிப்பு மற்றும் மின்சாரம் போன்ற தீ உணர்திறன் காட்சிகளுக்கு ஏற்றது. இருப்பினும், ஃப்ளேம்-ரிடார்டன்ட் மாற்றியமைக்கப்பட்ட PE கூட UL-94 சோதனையில் V-1 அளவை மட்டுமே அடைய முடியும், மேலும் B1 தர சான்றிதழில் தேர்ச்சி பெறுவது கடினம். 2025 தேசிய கட்டிடப் பொருள் பாதுகாப்பு கண்காணிப்பு தரவுகளின் புள்ளிவிவரங்களின்படி, நீண்ட கால உயர் வெப்பநிலை மற்றும் திறந்தவெளி சூழல்களில், மாற்றியமைக்கப்பட்ட PE நிச்சயமாக எரியும், மேலும் அதன் சுடர்-தடுப்பு தோல்வி விகிதம் நடைமுறை பொறியியல் பயன்பாடுகளில் 89% வரை அதிகமாக உள்ளது.

PE க்கு அதிகப்படியான ஃப்ளேம் ரிடார்டன்ட்களைச் சேர்ப்பது கூடுதல் செயல்திறன் குறைபாடுகளைக் கொண்டுவரும் என்பதும் குறிப்பிடத்தக்கது. சுடர் எதிர்ப்பு உள்ளடக்கம் 20% ஐ விட அதிகமாக இருக்கும்போது, ​​​​PE இன் இழுவிசை வலிமை மற்றும் கடினத்தன்மை 30%-40% குறையும், பொருள் உடையக்கூடியதாகவும், எளிதில் சிதைந்துவிடும், மேலும் வானிலை எதிர்ப்பு மற்றும் சேவை வாழ்க்கை வெகுவாகக் குறைக்கப்படும். இதற்கு நேர்மாறாக, PVC இன் உள்ளார்ந்த சுடர்-தடுப்பு பண்புகள் வெளிப்புற சேர்க்கைகளில் தங்கியிருக்கவில்லை, எனவே இது சிறந்த சுடர் தடுப்புத்தன்மையை உறுதி செய்யும் போது நிலையான இயந்திர பண்புகளை பராமரிக்க முடியும். உயர்-தீ-பாதுகாப்பு தொழில்துறை சூழ்நிலைகளில் PVC ஐ ஏன் சுடர்-தடுப்பு PE ஒருபோதும் மாற்ற முடியவில்லை என்பதையும் இது விளக்குகிறது.

முடிவில், PE ஐ விட PVC இன் சுடர்-தடுப்பு நன்மை ஒரு உள்ளார்ந்த கட்டமைப்பு நன்மை, செயலாக்க மாற்றத்தால் கொண்டு வரப்படும் நிபந்தனை நன்மை அல்ல. PE இன் தூய ஹைட்ரோகார்பன் மூலக்கூறு அமைப்பு அதன் அத்தியாவசிய எரியக்கூடிய குறைபாட்டை தீர்மானிக்கிறது. ஃப்ளேம் ரிடார்டன்ட் எந்த வகை அல்லது அளவைச் சேர்த்தாலும், அது எரிப்பு அளவை சிறிது குறைக்கும், ஆனால் எரிப்பை முழுவதுமாக அடக்கி, நிலையான சுய-அணைக்கும் செயல்திறனை அடைய முடியாது. தொழில்துறை தேர்வில், PVC இன்னும் அதிக சுடர்-தடுப்பு தேவைகளுக்கு விருப்பமான பொருளாக உள்ளது, அதே சமயம் PE (சுடர்-தடுப்பு மாற்றியமைக்கப்பட்ட PE உட்பட) குறைந்த தீ-ஆபத்து சூழ்நிலைகளில் மட்டுமே பயன்படுத்த முடியும். PE இன் எரியக்கூடிய பிரச்சனையை ஃபிளேம் ரிடார்டன்ட்கள் முழுமையாக தீர்க்க முடியும் என்று கண்மூடித்தனமாக நம்புவது, பொறியியல் பாதுகாப்பு அபாயங்கள் மற்றும் இணக்கமற்ற தயாரிப்பு தரத்திற்கு எளிதில் வழிவகுக்கும்.