Ao manusear plástico no processamento de materiais, é importante observar que nem todos os plásticos têm a mesma reação ao fogo. Um equívoco comum é achar que a tendência do plástico de derreter sob altas temperaturas produz derivados tóxicos e gotículas incandescentes, tornando-o perigoso e inadequado para os fins pretendidos.

Os materiais de engenharia TempRite® desenvolveram o CPVC para permitir que os desenvolvedores de produtos projetem para fins de segurança, com fortes defesas contra incêndio. As resinas CPVC e, portanto, muitos compostos subsequentes, não são apenas resistentes ao fogo; eles são quimicamente incapazes de sustentá-lo.

Além disso, os engenheiros de produto podem esperar os seguintes benefícios das resinas CPVC TempRite:

Temperatura de abrandamento de ignição de flash mais alta
Melhores propriedades de chama e fumaça
Baixa densidade de fumaça
Melhor retardador de chama
Baixa condutividade térmica

Combustão de materiais comuns x CPVC

O CPVC TempRite é resistente ao fogo e à produção de fumaça em nível molecular. Embora haja uma reação entre o fogo e o CPVC (e toda queima produz fumaça de certa forma), sua reação natural não é decompor-se, mas proteger.

A cadeia normal de combustão em materiais comuns acontece da seguinte forma:

O oxigênio ao redor do material é aquecido e forma oxigênio singleto
O oxigênio singleto procura uma reação
Os átomos de hidrogênio são quebrados e formam radicais livres
Os radicais livres tornam-se ativos tanto no material quanto no ar acima do material
A cadeia molecular do material torna-se instável, as partículas voláteis sobem
As voláteis reagem com os radicais livres no ar para produzir fogo
A combustão de voláteis também se torna fumaça

Já o ciclo de combustão do PVC é assim:

À medida que se aquece o PVC, o ácido clorídrico é retirado do polímero e se torna gás (isso é conhecido como (desidrocloração do zíper).
O gás ácido clorídrico reage com os radicais livres, formando radicais cloro e água (esses radicais são muito menos reativos e não contribuem para a formação de fogo).
Os dienos conjugados formam-se no polímero, o que permite que as moléculas de PVC fazem reticulações umas com as outras.
A quebra das moléculas de PVC é inibida à medida que a reticulação cria um carvão isolante estável na superfície.
Os produtos de pirólise são liberados como fumaça, porém em muito menos quantidada.

Ciclo de Combustão do PVC

O CPVC TempRite é um polímero com grande quantidade de cloro. As seguintes mudanças ocorrem no ciclo de combustão do CPVC:

Like PVC, zipper dehydrochlorination occurs, however this is inhibited due to the additional chlorine atoms in the chain. A estrutura molecular do polímero, portanto, permanece mais estável.

Esse processo mais lento promove a reticulação de dentro do polímero, restringindo ainda mais a formação de voláteis, formando a carbonização mais rapidamente.

Índice Limitante de Oxigênio

A capacidade do CPVC TempRite de queimar sob condições atmosféricas normais é muito limitada. Ele tem um Índice Limitante de Oxigênio (LOI) muito alto, de 60, o que significa que precisaria haver 60 % de oxigênio no ar para o CPVC queimar. O PVC comum tem uma LOI de 45.

A atmosfera da Terra contém 21 % de oxigênio. A única maneira de o CPVC Lubrizol queimar em condições atmosféricas normais é se uma chama externa for constantemente aplicada. Além disso, a queima cessará assim que a chama for removida.

É importante estar ciente de que os polímeros existentes possuem valores de LOI abaixo do limite atmosférico e, portanto, são muito mais suscetíveis à queima:

Comparação de materiais: índice de oxigênio limitante

Índices Limitantes de Oxigênio de vários materiais

Índice de Oxigênio Limitante (LOI) de Polímeros
Os materiais abaixo da linha vermelha são suscetíveis a combustão em condições atmosféricas normais (21 % de oxigênio)

Temperatura de ignição instantânea

Um poderoso indicador da resistência de um material ao fogo é sua temperatura de ignição instantânea; no momento em que voláteis suficientes estão reagindo com radicais livres para causar um incêndio (a ignição por flash é quando as coisas finalmente pegam fogo). Esse é o momento em que um material está quente o suficiente para se quebrar e liberar voláteis no ar.

No caso do CPVC, a temperatura de ignição do flash é muito diferente de seus rivais:

Temperatura de ignição instantânea

O que acontece quando o CPVC é exposto ao fogo

Um dos principais perigos dos polímeros quando expostos às chamas é a formação de gotejamentos ardentes. Esses podem espalhar um incêndio de uma área para outra.

O CPVC TempRite, quando exposto ao fogo, forma uma camada carbonizada, graças ao rápido processo de reticulação que ocorre no interior do polímero. Essa barreira não se desprende do material; ela se espalha para criar uma camada de proteção, mantendo a integridade do material interno.

Gotejamento flamejante x carvão formado em CPVC

Se o CPVC for exposto ao fogo, ocorre a combustão, porém ele se protege durante o processo sem produzir gotas ardentes, e se autoextingue quando a fonte do fogo é removida.

Isso adiciona uma nova camada de proteção ao desenvolvimento de materiais de proteção contra incêndios ou à fabricação de produtos destinados ao uso em ambientes perigosos.

CPVC e Toxicidade da Fumaça

Uma pergunta comum sobre plásticos e combustão é: quais subprodutos perigosos são produzidos quando eles queimam?

A propagação da fumaça do CPVC TempRite é naturalmente baixa devido à sua estrutura molecular. A estrutura irregular do cloro limita o processo de desidrocloração do zíper, tornando-o mais lento. Ele forma uma barreira carbonizada mais forte e produz menos voláteis, produzindo menos fumaça como resultado.

O processo de desidrocloração mais lento do CPVC, resultando em menor propagação de fumaça

Os produtos da pirólise são liberados, como em toda combustão, mas não de forma tão perigosa quanto a fumaça típica.

Toda fumaça é tóxica até certo ponto; mesmo produtos que "queimam mais limpo" (como uma vela perfumada doméstica) liberam produtos de pirólise na atmosfera. A produção de fumaça muito limitada do CPVC é outra vantagem para designers de produto que trabalham em ambientes perigosos.

Aplicando a Resistência ao Fogo do CPVC na Fabricação

A resistência natural do TempRite CPVC contra o desenvolvimento, propagação e toxicidade do fogo oferece novas e empolgantes oportunidades no desenvolvimento de produtos.

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Características de Chama e Fumaça do CPVC