2a Conferenza Nazionale Poliuretano espanso rigido
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- Alessia Landi
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1 2 Conferenz Nzionle Poliuretno espnso rigido TESI DI LAUREA MAGISTRALE IN INGEGNERIA CHIMICA E DEI PROCESSI INDUSTRIALI UTILIZZO DI MATERIE PRIME SOSTENIBILI PER LA PREPARAZIONE DI ESPANSI POLIISOCIANURICI A MIGLIORATA REAZIONE AL FUOCO Reltore: Ch.mo Prof. Michele Modesti Correltore: Dott. Ing. Alessndr Lorenzetti Mrtedì 26 Mggio 2015 Reltore: Giulino Conte
2 Sommrio Contestulizzzione e obiettivi dello studio Sintesi e formulzione dei mterili Principli risultti ottenuti dll crtterizzzione fisicomeccnic, morfologic, termic e sull rezione l fuoco del mterile Conclusioni Sviluppi futuri
3 Obiettivi dello studio O N O C C N N C O POLIOLI DA FONTI SOSTENIBILI Olio di ncrdo PET di riciclo POLIISOCIANURATI ESPANSI RIGIDI (PIR-PUR) MIGLIORATA REAZIONE AL FUOCO Mtrice polimeric più stbile Ritrdnti di fimm (Hlogen Free)
4 N z io n le Formulzione e sintesi dei PIR POLIOLO TENSIOATTIVO C on fe re nz CATALIZZATORE DI POLIMERIZZAZIONE CATALIZZATORI DI TRIMERIZZAZIONE ESPANDENTI RITARDANTI DI FIAMMA AN PE -2 ISOCIANATO MDI POLIISOCIANURATO ESPANSO RIGIDO
5 Poliisocinurti ANELLO ISOCIANURICO LEGAME URETANO
6 Mterie prime POLIOLO Poliolo Polietere Poliolo Poliestere Crdnolo Origine Petrolchimic PET di riciclo ANACARDO SERIE P SERIE B SERIE R
7 Ritrdnti di fimm Ritrdnti di fimm (hlogen free): PHOSLITE IP-A (IPA): Fosfinto inorgnico Al(H 2 PO 2 ) 3 GRAFITE ESPANDIBILE (EG) Espnsi l 10 e 20% in peso di ritrdnte di fimm
8 Tecniche nlitiche RESISTENZA MECCANICA Prove di compressione l dinmometro CONDUCIBILITÀ TERMICA Termoconduttimetro MORFOLOGIA Microscopi elettronic scnsione mbientle (ESEM) STABILITÀ TERMICA Termogrvimetri (TGA) in ri REAZIONE AL FUOCO Indice di Ossigeno (LOI) Clorimetro cono Piccol fimm Clssificzione Itlin Pnnello rdinte
9 Sollecitzione [kp] Resistenz compressione B1 B20IPA B20EG R1 R20IPA R20EG Direzione Prllel L serie R h vlori di resistenz compressione mggiore I ritrdnti riducono l resistenz compressione
10 Conducibilità termic 3 16 σ T k t = k s + k g + = k s + k g + k 3 ε Conducibilità ± 0.5 [mw/mk] 23 C 10 C d medio [μm] ± 66 B B20IPA B20EG R R20IPA R20EG I risultti migliori si hnno con le schiume dell serie R, che hnno dimetri cellulri minori r Contributo rditivo proporzionle l dimetro cellulre
11 -2 C on fe re nz N z io n le Morfologi (ESEM) R1 Dimetro medio cellulre Dimetro medio cellulre 378 μm 142 μm AN PE B1
12 Anlisi TGA Serie B Serie R Rmp 15 C/min T mb 900 C Ambiente ossidnte (ri) I ritrdnti di fimm incrementno l stbilità termic delle schiume L ipofosfito di lluminio stbilizz l mtrice polimeric d 330 C L grfite espndibile miglior l stbilità termic d 560 C
13 N z io n le Indice di ossigeno (LOI) LOI = l quntità % minim di ossigeno in grdo di sostenere l propgzione dell fimm nel provino dopo che è stto tolto l innesco C on fe re nz LOI [%] AN PE B1 B20IPA B20EG R1 R20IPA R20EG L espnso R1 present un vlore di LOI mggiore del riferimento B1, indice di un chr più comptto, che fvorisce l zione dei ritrdnti di fimm
14 Clorimetro cono Vlutzione dell rezione l fuoco del mterile HRR (het relese rte) [kw/m 2 ] phrr (pek of het relese rte) [kw/m 2 ] THR (totl het relese) [MJ/kg] TSR (totl smoke relese) [m 2 /m 2 ] sviluppo di CO e di CO 2 [kg/kg] HHHHHH = χ 1 μμ h c 0 = χ 1 μμ h c 0 = HRR 0 + HRP q ext h g q net = χ 1 μμ h c Flusso termico = 50 kw/m 2 0 h g h g q flme q loss + χ 1 μμ h c q ext + q flme q loss 0 h g q ext (norm ISO 5660)
15 HRR [kw/m²] Clorimetro cono Rpporto CO/CO 2 ±0.005 P1 B1 R R1 h un minor velocità di rilscio di clore R1 grntisce un minor produzione di fumi m ument il CO prodotto P1 B1 R1 40 P1 35 B1 30 R Tempo [s] Tempo [s] TSR [m²/m²] THR [MJ/m²] P B R Tempo [s]
16 HRR [kw/m²] Clorimetro cono R R20IPA 20 R1 150 R20EG 15 R20IPA 100 R20EG Tempo [s] Tempo [s] I ritrdnti di fimm riducono il phrr L grfite permette di ridurre l quntità di fumi prodotti e del CO prodotto. Rpporto CO/CO 2 ± R1 R20IPA R20EG TSR [m²/m²] THR [MJ/m²] 900 R R20IPA 600 R20EG Tempo [s]
17 N z io n le Pnnello rdinte AN PE -2 C on fe re nz Il test permette di simulre, oltre ll fse di innesco dell incendio, nche l ttitudine del mterile propgrlo. Norm UNI 9174
18 Pnnello rdinte R1 R20IPA R20EG
19 C on fe re nz L espnso privo di ritrdnti h permesso un veloce innesco e propgzione dell fimm AN PE -2 R20IPA R20EG N z io n le Pnnello rdinte R1 I ritrdnti hnno fvorito l formzione di un chr comptto Nome espnso Clsse B1 4 B20IPA 1 B20EG 2 R1 3 R20IPA 1 R20EG 1
20 AN PE -2 R20IPA C on fe re nz N z io n le Pnnello rdinte - ESEM R20EG
21 Conclusioni Si sono sviluppti espnsi con il 100% di polioli ottenuti d fonti sostenibili; Gli espnsi relizzti con il poliolo proveniente dl PET di riciclo presentno vlori mggiori di resistenz compressione e un struttur cellulre con dimetri più piccoli; Gli espnsi d PET di riciclo presentno un chr molto più comptto rispetto quelli d crdnolo, che mplific l effetto dei ritrdnti di fimm; IPA riduce l quntità di clore rilscito m determin un umento dell quntità e opcità dei fumi e del CO prodotto rispetto ll grfite.
22 Sviluppi futuri Sviluppo di espnsi bse PET di riciclo con ltri ritrdnti di fimm hlogen free e studio di effetti sinergici dovuti ll loro combinzione; Ottimizzzione di formulzioni con l impiego di genti espndenti lterntivi gli ttuli HFC (HFO).
23 Grzie per l ttenzione
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