วิธีแก้ไขปัญหาเรซินฟีนอลในดอกไม้ไฟรูปดาว?

ในกลุ่มดาวพลุดอกไม้ไฟเรซินฟีนอลไม่เพียงทำหน้าที่เป็นเฟสรวมเท่านั้น แต่ยังเป็นส่วนประกอบเชื้อเพลิงที่มีส่วนร่วมในการเผาไหม้อีกด้วยในการศึกษาแบบควบคุมโดยBarišin และ Batinić-Haberle พบว่าประเภทของสารยึดเกาะเปลี่ยนแปลงลักษณะการเผาไหม้ขององค์ประกอบของสารจุดไฟที่ประกอบด้วยแมกนีเซียม โบรอน และอะลูมิเนียมได้อย่างวัดผลได้ทั่วทั้งสารยึดเกาะ 6 ชนิด รวมถึงฟีนอลิกเรซิน ครั่ง โพลีไวนิลคลอไรด์ และเอทิลเซลลูโลส[1].จำเป็นต้องมีบันทึกขอบเขต: การศึกษานั้นดำเนินการกับระบบจุดไฟ ไม่ใช่บนดวงดาว การค้นพบทิศทางของมัน - สารยึดเกาะคายความร้อนและพฤติกรรมการเผาไหม้มีความสัมพันธ์กันอย่างแน่นหนา - สามารถถ่ายโอนได้เป็นเหตุผลทางวิศวกรรม แต่ค่าเฉพาะไม่สามารถปลูกถ่ายโดยตรงไปยังสูตรดาวได้ความหมายในทางปฏิบัติสำหรับการจัดซื้อจัดจ้าง: การเลือกเรซินที่ไม่ถูกต้องจะไม่เพียงแต่เป็นปัญหาด้านความแข็งแกร่งเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการเปลี่ยนแปลงของการจุดระเบิด อัตราการเผาไหม้ และพฤติกรรมสารตกค้างไปพร้อมๆ กัน

ประเภทเรซิน: Novolac เกรดพลุไฟและ "ฟีนอลทั่วไป" ไม่สามารถใช้แทนกันได้

ดาวพลุไฟใช้ตามอัตภาพเรซินฟีนอลชนิดโนโวแลค: ผงเทอร์โมพลาสติกที่ต้องใช้สารบ่ม -โดยทั่วไปเฮกซะเมทิลีนเททรามีน (HMTA)- เพื่อทำการเชื่อมขวางให้เสร็จสมบูรณ์ เกรดฟีนอลที่พัฒนาขึ้นมาเพื่อวัสดุเสียดสี, อิเล็กทรอนิกส์, หรือบริการบ่อน้ำมันไม่ได้ได้รับการออกแบบให้มีการแพร่กระจายของเปลวไฟในองค์ประกอบดอกไม้เพลิง ระบบการรักษา พฤติกรรมของถ่าน และจลนพลศาสตร์ของการเผาไหม้จะแตกต่างกัน และการแทนที่พวกมันจะทำให้เกิดตัวแปรการเผาไหม้ที่ไม่สามารถควบคุมได้ ข้อกำหนดในการจัดซื้อควรจำกัดฟีนอลอิสระ จุดอ่อนตัว เถ้า และสารระเหยขนาดข้อกำหนดทั่วไปสำหรับโนโวแลคเกรดพลุไฟคือฟีนอลอิสระ ≤ 1.0% และฟอร์มาลดีไฮด์อิสระ ≤ 0.5%; ซึ่งเป็นช่วงทั่วไป ไม่ใช่ขีดจำกัดมาตรฐาน - ค่าควบคุมคือค่าใน TDS ของซัพพลายเออร์และ COA ต่อชุด[5].

โหมดความล้มเหลว 1: ความเหนียวหรือการบ่มที่ไม่สมบูรณ์ - สาเหตุที่แท้จริงคือการเชื่อมโยงข้ามที่ไม่สมบูรณ์ ไม่ใช่ "เรซินน้อยเกินไป"

ตัว Novolac มีความแข็งแกร่งในการยึดเกาะที่จำกัด และต้องเชื่อมขวางกับ HMTA เพื่อสร้างเครือข่ายในการทดสอบการติดกันที่รายงานโดย Widmann ในการประชุมวิชาการนานาชาติเรื่องดอกไม้ไฟครั้งที่ 15 (บอร์กโดซ์ ประเทศฝรั่งเศส ปี 2015) การจัดองค์ประกอบด้วย HMTA ในอัตราส่วนไม่ต่ำกว่า 8 ส่วนต่อเรซิน 92 ส่วน (µs 8.7 phr) ให้ความแข็งแรงของพันธะที่แข็งแกร่งที่สุดภายใต้เงื่อนไขการทดสอบที่รายงาน[2].[นี่คือผลการทดลองที่รายงานภายใต้เงื่อนไขการทดสอบเฉพาะ ไม่ใช่ค่าที่เหมาะสมที่สุดสากล อัตราส่วนที่แท้จริงควรเป็นไปตาม TDS ของซัพพลายเออร์และกระบวนการบ่ม]สำหรับบริบท ผงขึ้นรูปโนโวแลคสองขั้นตอนเชิงพาณิชย์จำนวนมากมาพร้อมกับ HMTA ที่ผสมไว้ล่วงหน้าในช่วง 8–12% -ยืนยันการโหลดจริงเทียบกับ TDS ของซัพพลายเออร์ แทนที่จะถือว่าตัวเลขสากล. เมื่อ HMTA ขาด ผสมได้ไม่ดี หรือเสื่อมสภาพ (เช่น เกิดเป็นก้อนโดยความชื้น ซึ่งลดความสามารถในการเชื่อมขวางที่มีประสิทธิภาพ) เรซินจะแสดงเป็นมวลเหนียวกึ่งแข็ง แทนที่จะเป็นเฟสการยึดเกาะแบบแข็ง การกำจัดตัวทำละลายในระหว่างการอบแห้งก็มีความสำคัญไม่แพ้กัน: การกักเก็บตัวทำละลายในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นสูงจะช่วยยืดอายุการไหลของเรซิน ทำให้เกิดโครงสร้าง "เปลือกแข็ง แกนที่เหนียว"

โหมดความล้มเหลว 2: การกระจายของอัตราการเผาไหม้ - ชี้ไปที่การกระจายของเรซินที่ไม่สม่ำเสมอและการบ่มล่วงหน้า

ผงเรซินหยาบยากต่อการกระจายอย่างสม่ำเสมอบนตัวออกซิไดเซอร์และเชื้อเพลิงโลหะในรอบการผสมแบบแห้งสั้นๆ ทำให้เกิดโซนที่อุดมด้วยเรซินและไร้เรซิน ซึ่งพฤติกรรมการเผาไหม้จำเป็นต้องแตกต่างออกไปการกรองเป็นมาตรการควบคุมต้นทุนต่ำที่สุดปัญหาที่ละเอียดกว่านั้นคือการบ่มโนโวแลคล่วงหน้าภายใต้อุณหภูมิ/ความชื้นสูง หรือบรรจุภัณฑ์ที่ไม่มีประสิทธิภาพ: เรซินที่เชื่อมขวางบางส่วนไม่สามารถกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอในการผสมครั้งต่อไป โครงข่ายการบ่มจะไม่สม่ำเสมอ และความสม่ำเสมอของอัตราการเผาไหม้ลดลง ตัวชี้วัดที่ตรวจสอบได้ของการบ่มล่วงหน้าได้แก่ระยะการไหลลดลงเมื่อเทียบกับค่าที่ระบุ TDS ของซัพพลายเออร์ จุดอ่อนตัวที่เพิ่มขึ้นผิดปกติ หรือปริมาณอะซิโตนที่ไม่ละลายน้ำเพิ่มขึ้น; ฝ่ายจัดซื้ออาจขอข้อมูลการเปรียบเทียบการไหลก่อน/หลังการเปิดจากซัพพลายเออร์

โหมดความล้มเหลว 3: สารตกค้างในห้องและการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์

โครงข่ายเชื่อมโยงข้ามอะโรมาติกของฟีนอลิกเรซินมีแนวโน้มให้ผลผลิตถ่านสูง: ไพโรไลซิสจะสร้างกากคาร์บอนอะโรมาติกที่มีนัยสำคัญผลผลิตถ่านที่เผยแพร่สำหรับเรซินฟีนอลมีช่วงกว้างขึ้นอยู่กับบรรยากาศไพโรไลซิส อัตราการให้ความร้อน และอุณหภูมิสุดท้าย โดยค่าทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 50–62%[4][5].เงื่อนไขมีความสำคัญ: วัดค่าที่รายงานไว้ที่ 60.5–62.9% บนฟีนอลเรซินบริสุทธิ์ที่อุณหภูมิ 1,000 °C ในไนโตรเจน; อัตราผลตอบแทนในบรรยากาศอากาศลดลงอย่างมาก และไม่ควรทำการเปรียบเทียบข้ามบรรยากาศในสูตรผสมแบบดาวที่บันทึกไว้ในวารสารดอกไม้ไฟปริมาณเรซินฟีนอลอยู่ในช่วง6.6–8.9 wt% (ประมาณ 7–9% เมื่อปัดเศษ)[3]. เมื่อระยะจับตัวเกินขนาด สารประกอบแนวโน้มถ่านจะทำให้สมดุลออกซิเจนในท้องถิ่นแย่ลง และโครงข่ายเรซินอาจล้มเหลวในการแปรสภาพเป็นแก๊สหรือออกซิไดซ์ได้เต็มที่ภายในช่วงเวลาการเผาไหม้ของดาวฤกษ์การเก็บปริมาณเรซินไว้ในช่องที่ใช้กันทั่วไปและรับประกันการแข็งตัวที่สมบูรณ์เป็นมาตรการสำคัญในการลดสารตกค้าง เพียงเติมเรซินเพื่อเพิ่มความแข็งแรง มักจะช่วยลดความสมบูรณ์ของการเผาไหม้

โหมดความล้มเหลว 4: ความเสี่ยงด้านความปลอดภัยที่ซ่อนอยู่ของโมโนเมอร์ที่ตกค้าง

ฟีนอลเรซินที่บ่มไม่สมบูรณ์อาจคงไว้ซึ่งฟอร์มาลดีไฮด์อิสระและสายพันธุ์ที่เกิดปฏิกิริยาที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ ซึ่งก่อให้เกิดแหล่งปฏิกิริยาเคมีเพิ่มเติม การจัดซื้อควรต้องมีข้อมูลฟรีฟีนอลและฟอร์มาลดีไฮด์อิสระต่อชุดจากซัพพลายเออร์หากตรวจพบกลิ่นอัลดีไฮดิกเด่นชัดหลังการเปิด วัสดุไม่ควรดำเนินการผลิตต่อไปฟีนอลิกเรซินที่บ่มเต็มที่แล้วควรมีกลิ่นจางๆ มาก

รายการตรวจสอบข้อกำหนดการจัดซื้อจัดจ้าง

ขั้นตอนการตรวจสอบความเข้ากันได้ของ HMTA

จากรายการตรวจสอบข้างต้น การจัดซื้อและการผลิตควรดำเนินการตรวจสอบต่อไปนี้:

1. ยืนยันอัตราส่วน HMTA และข้อมูลชุดงานที่แนะนำของซัพพลายเออร์ขออัตราส่วนการเติมที่แนะนำ (โดยทั่วไปคือ 8–10%) และ COA ต่อชุด ยืนยันว่า HMTA ไม่ได้เกิดก้อนจากความชื้น -HMTA ที่มีความชื้นจะสูญเสียความสามารถในการเชื่อมขวางที่มีประสิทธิภาพ.

2. ตรวจสอบการไหลของเรซินก่อนผสมเปรียบเทียบระยะการไหลปัจจุบันกับค่าระบุ TDS ของซัพพลายเออร์ การลดลงอย่างมีนัยสำคัญหรือการเพิ่มขึ้นของจุดอ่อนตัวที่ผิดปกติรับประกันการตรวจสอบสำหรับการบ่มล่วงหน้า

3. การตรวจสอบการเชื่อมขวางเบื้องต้นหลังการรักษาเช็ดพื้นผิวตัวอย่างที่บ่มด้วยอะซิโตน และสังเกตความเหนียวหรือการละลาย หรือทำการทดสอบความแข็งตามวิธีการที่ตกลงกันไว้หากการเชื่อมขวางไม่เพียงพอ ให้ปรับอัตราส่วน HMTA หรือสภาวะการรักษาและตรวจสอบอีกครั้ง

โหมดความล้มเหลว → สาเหตุหลัก → สรุปการยืนยัน

สิ่งที่บทความนี้ไม่ได้อ้างสิทธิ์

ติดต่อและประเมินตัวอย่าง

หากคุณกำลังประเมินการเปลี่ยนแปลงของเรซินหรือระบบการจับสำหรับสูตรสตาร์ใหม่แบ่งปันวิธีการขึ้นรูป ช่วงปริมาณเรซิน และสภาวะการบ่มของคุณเพื่อให้ตรงกับข้อกำหนดเฉพาะของเกรดพลุไฟ และจัดให้มีการตรวจสอบความถูกต้องเป็นชุดเล็ก

อ้างอิง

1. Barišin, D., และ Batinić-Haberle, I. (1994) อิทธิพลของสารยึดเกาะประเภทต่างๆ ต่อลักษณะการเผาไหม้ของสารจุดไฟที่มีแมกนีเซียม โบรอน และอลูมิเนียมจรวด, วัตถุระเบิด, ดอกไม้เพลิง, 19(3), 127–132.https://doi.org/10.1002/prep.19940190304 [ระบบจุดระเบิด; การอ้างอิงทิศทางสำหรับสูตรดาว ไม่ใช่การถ่ายโอนตัวเลข]
2. วิดมันน์ เจซี (2015) การจับกับเรซินฟีนอล/เฮกซามีนขององค์ประกอบดอกไม้เพลิง ในการประชุมวิชาการนานาชาติเรื่องดอกไม้ไฟ (ISF) ครั้งที่ 15,บอร์กโดซ์ ประเทศฝรั่งเศส การดำเนินการประชุมสัมมนา,https://www.isfireworks.com [รายงานที่นำเสนอ; ผลลัพธ์การติดพันธะ µ 8.7 phr (8:92) อ้างอิงตามเงื่อนไขการทดสอบที่รายงานโดยผู้เขียนต้นฉบับ]
3. วารสารดอกไม้ไฟ, ฉบับที่ 28 (2552). ตารางสูตรผสมแบบดาวแสดงปริมาณฟีนอลิกเรซินในช่วง 6.6–8.9 % โดยน้ำหนัก ที่เก็บถาวรปัญหา:https://www.jpyro.com [สูตรอ้างอิง; ไม่ใช่สิ่งที่ดีที่สุดสากล]
4. การศึกษาพฤติกรรมถ่านไพโรไลซิสของฟีนอลเรซินวารสารจีนเรื่องวัสดุคอมโพสิต(จีน), 2022, 39(5) (เป็นภาษาจีนพร้อมบทคัดย่อภาษาอังกฤษ)[ผลผลิตถ่านฟีนอลเรซินบริสุทธิ์ 60.5–62.9% ที่ 1,000 °C ภายใต้ไนโตรเจน ข้อมูลทั่วไปอยู่ในช่วง 50–62% ขึ้นอยู่กับบรรยากาศ อัตราการให้ความร้อน และอุณหภูมิสุดท้าย อัตราผลตอบแทนของอากาศและบรรยากาศลดลงอย่างมาก]
5. ปีลาต, แอล. (เอ็ด.). (2010)เรซินฟีนอล: ศตวรรษแห่งความก้าวหน้า. สปริงเกอร์.[ข้อมูลอ้างอิงทั่วไปสำหรับพฤติกรรมการให้ถ่านฟีนอลเรซินและเคมีในการบ่ม รวมถึงการเชื่อมโยงข้ามโนโวแลค-เฮกซามีน]
6. ขนาดข้อมูลจำเพาะทั่วไปของเกรดเรซินฟีโนลิกพลุไฟ/โนโวแลคเชิงพาณิชย์ (ฟีนอลอิสระ ≤ 1.0%, ฟอร์มาลดีไฮด์อิสระ ≤ 0.5%) สรุปข้อกำหนดอุตสาหกรรม[ช่วงทั่วไปที่รวบรวมจากแหล่งอุตสาหกรรม - หลักฐานเกรด C ไม่ใช่มาตรฐาน ค่าควบคุมคือ TDS ของซัพพลายเออร์และ COA ต่อชุด]