Combustibilidad del plástico qué propiedad
Se presenta un procedimiento computacional para el análisis de la fusión, la combustión y la propagación de las llamas de los polímeros en condiciones de incendio. El método, denominado Método de Elementos Finitos de Partículas (PFEM), combina los conceptos de las técnicas basadas en partículas con los del método de elementos finitos estándar (FEM). La característica clave del PFEM es el uso de una descripción lagrangiana actualizada para modelar el movimiento de los nodos (partículas) en el material termoplástico. Los nodos se consideran puntos del material que pueden moverse libremente e incluso separarse del dominio principal de análisis, lo que representa, por ejemplo, el efecto de la fusión y el goteo de las partículas de polímero. Una malla conecta los nodos que definen el dominio discretizado en el que se resuelven las ecuaciones de gobierno mediante el MEF. Se utiliza un esquema iterativo incremental para la solución del problema no lineal transitorio acoplado de calor y flujo, incluyendo la radiación, la pérdida de masa por gasificación y la combustión. Se describen ejemplos de las posibilidades del MEF para la modelización y simulación de la fusión, la combustión y la propagación de la llama de los polímeros en diferentes condiciones de incendio.
Polímeros resistentes al fuego
Los polímeros resistentes al fuego son polímeros resistentes a la degradación a altas temperaturas. Se necesitan polímeros resistentes al fuego en la construcción de espacios pequeños y cerrados, como rascacielos, barcos y cabinas de avión[1]. En estos espacios reducidos, la capacidad de escape en caso de incendio se ve comprometida, lo que aumenta el riesgo de incendio. De hecho, algunos estudios informan de que alrededor del 20% de las víctimas de accidentes aéreos no mueren a causa del accidente en sí, sino por los incendios subsiguientes.[2] Los polímeros ignífugos también tienen aplicación como adhesivos en materiales aeroespaciales,[3] en el aislamiento de productos electrónicos,[3] y en materiales militares como la lona para tiendas de campaña.[4]
Algunos polímeros ignífugos presentan de forma natural una resistencia intrínseca a la descomposición, mientras que otros se sintetizan incorporando aditivos y cargas resistentes al fuego. La investigación actual sobre el desarrollo de polímeros ignífugos se centra en la modificación de diversas propiedades de los polímeros, como la facilidad de ignición, la tasa de liberación de calor y la evolución del humo y los gases tóxicos[1] Los métodos estándar para probar la inflamabilidad de los polímeros varían según los países; en Estados Unidos, las pruebas de fuego más comunes incluyen la prueba de llama pequeña UL 94, el túnel Steiner ASTM E 84 y la cámara de humo del Instituto Nacional de Normas y Tecnología (NIST) ASTM E 622. [1] La investigación sobre el desarrollo de polímeros seguros contra el fuego con propiedades más deseables se concentra en la Universidad de Massachusetts Amherst y en la Administración Federal de Aviación, donde en 1995 se inició un programa de investigación a largo plazo sobre el desarrollo de polímeros seguros contra el fuego. El Centro de Investigación de Polímeros de la UMass/Industria (CUMIRP) se creó en 1980 en Amherst, MA, como un grupo concentrado de científicos del mundo académico y de la industria con el fin de investigar la ciencia y la ingeniería de los polímeros[1].
Características de combustión de los polímeros
Una de las cuestiones más críticas para los compuestos de matriz polimérica (PMC) en aplicaciones navales es el comportamiento estructural de los compuestos a alta temperatura, como la que se experimenta en un incendio. Se desarrolla un modelo tridimensional que incluye el efecto de la viscoelasticidad ortotrópica y la descomposición para predecir el comportamiento termomecánico y el fallo por compresión de los compuestos de matriz polimérica (PMC) sometidos a calor y carga de compresión. Se propone una técnica de elementos superpuestos para incorporar el modelo en el software comercial de elementos finitos ABAQUS. La técnica se emplea con las subrutinas del usuario para proporcionar a los ingenieros practicantes una herramienta conveniente para realizar análisis y estudios de diseño en materiales compuestos sometidos a la exposición al fuego y a la carga mecánica combinadas.
El código resultante se verifica y valida comparando sus resultados con otros resultados numéricos y datos medidos experimentalmente del calentamiento unilateral de materiales compuestos a escala pequeña (cupón) y a escala intermedia. La buena concordancia obtenida indica la capacidad del modelo para predecir el comportamiento del material para diferentes sistemas de materiales compuestos con diferentes secuencias de apilamiento de fibras, diferentes tamaños de muestra y diferentes cargas termomecánicas combinadas.
Inflamabilidad del polietileno
El reciclaje de los residuos de plástico después de su uso adquiere una importancia especial a medida que nuestra sociedad es cada vez más consciente de las consecuencias de las emisiones de CO2, de las crecientes montañas de residuos y, al mismo tiempo, de la escasez de materias primas de origen fósil. Esto también se aplica al uso de plásticos ignífugos, que cada vez están más equipados con retardantes de llama sin halógenos por razones medioambientales.
Los productos de plástico procedentes de un proceso de reciclaje son fundamentalmente diferentes de los nuevos. Durante el procesamiento y el uso, pueden producirse cambios irreversibles en el plástico, atribuibles a procesos químicos y físicos. El retardante de llama utilizado también puede sufrir un mecanismo de daño que hace que ya no se garantice una protección fiable contra las llamas. Cuanto más a menudo se recicle el plástico y más exigentes sean las condiciones de procesamiento, mayor será el riesgo.
Como parte del proyecto de investigación en curso, el objetivo es investigar a fondo el comportamiento de envejecimiento de estos materiales para determinar su reciclabilidad. Además, la comprensión de los procesos implicados permite añadir aditivos específicos para garantizar una mejora de la calidad del material reciclado.