Въведение
Пластмасовите материали като цяло са отлични изолатори. Поради високата си механична якост и ниско тегло те са особено подходящи за пазара на електротехника и електроника (Е&Е), както и за транспортната индустрия и производството на уреди. Един от често използваните пластмасови материали за такива приложения е от семейството на полиамидите: Особено подходящ е PA6, който се отличава с добро качество на повърхността, обработваемост и малко по-ниски цени от другите PA. В много от тези приложения пластмасовият материал е подсилен с къси стъклени влакна, за да се подобрят допълнително механичните характеристики.
Тези материали обаче могат да се запалят, когато са достатъчно близо до източник на запалване, например електрическа искра. Една от обичайните мерки за осигуряване на пожарна безопасност е добавянето на забавители на горенето (FR). Видът и количеството на използвания забавител на горенето зависят от приложението и свързаните с него изисквания, определени от различни стандарти за запалимост.
По принцип е желателно да се използва малко количество забавител на горенето, за да има най-малък ефект върху свойствата на пластмасата и нейното поведение при обработка. Както всяка добавка, забавителите на горенето увеличават вискозитета на полимерните стопилки, което е особено важно в електронната промишленост, където миниатюризацията и следователно много тънките стени са стандарт. Съществува голямо разнообразие от забавители на горенето за PA6.
Пожарите, инициирани дори от една-единствена електрическа искра, развиват дим още от самото начало. ето защо повечето жертви на пожари загиват от токсичния дим. Освен това димът може да стане достатъчно гъст, за да затрудни визуалната ориентация или дори да възпрепятства бягството на попаднал в капан човек. Корозивните вещества в дима могат да повредят и оборудване, което иначе не е засегнато от пожара. Токсичността и корозивността, които често се наблюдават, идват от халогенирани полимери или забавители на горенето. Поради тази причина, за да се избегнат тези проблеми, се използват специални нехалогенирани забавители на горенето и забавители на горенето на графитна основа.
Условия за измерване
За да се подчертае ефектът на различните нехалогенирани забавители на горенето върху поведението при пожар на PA6, образци от различните съединения бяха формовани под налягане в плочи с размери 100 x 100 x 4 mm3 и тествани в TCC 918 (фигура 1). Уредът позволява да се определят отделянето на топлина, загубата на маса и плътността и съставът на димните газове. Пробите бяха разположени върху хоризонтален държач за проби, който се поставя в тензодатчика. Натоварващият елемент следи масата на пробата по време на измерването. Коничен лъчист електрически нагревател облъчва равномерно образеца отгоре. Между повърхността на образеца и конусовидния нагревател е разположен искров запалител. Той запалва запалителните газове, които се отделят от образеца при нагряването му. Образуваните горивни газове преминават през нагревателния конус и се събират от изпускателна система с центробежен вентилатор и аспиратор. В измервателната секция на изпускателния канал могат да се измерват масовият поток и температурата на димните газове, както и концентрациите на O2,CO2 и CO и преминаването на лазерна светлина през димните газове.
Преди да започнат изпитванията, системата за газов анализ (Siemens Oxymat/Ultramat) е калибрирана с калибровъчни газове и е проверен C-факторът чрез използване на метанова горелка с определено отделяне на топлина. Използваният газов анализатор е оборудван с опция за O2 иCO2. След нагряването на конусовидния нагревател затворът беше затворен и подготвеният държач на пробата беше поставен върху заземената плоча. След това системата автоматично премахна затвора за започване на измерването. Изпаряващите се газове бяха запалени от автоматичната запалителна система. Условията на измерване са обобщени в таблица 1.
На фигура 2 са показани резултатите от измерването върху чист PA 6 и визуализацията в софтуера TCC. В лявата колона са показани входните данни за измерването; в средата може да се види таблица с измерените стойности от 751 до 756 s, както и две примерни графики на измерените данни; а в дясната колона е представен преглед на избраните стойности за анализ за това конкретно измерване.
Таблица 1: Условия за измерване
| Държач на пробата | Хоризонтално | |
| Топлинен поток | 50 kW/m² | |
| Номинален дебит на въздухопровода | 24.0 l/s | |
Фигура 3 дава възможност за по-внимателно разглеждане на резултатите. На фигура 3а е показана загубата на маса, на фигура б) е показана скоростта на отделяне на топлина, а на фигура в) е показана трансмисията като функция на времето за трите различни проби. Вижда се, че образецът от PA6 с 20 % тегловни забавител на горенето на основата на графит (червената крива) показва най-ниска загуба на маса, отделяне на топлина и отделяне на дим (най-ниско намаление на трансмисията) от всички образци. За сравнение, образецът с 20 % тегловни нехалогениран забавител на горенето (зелена крива) се държи много подобно на чистия материал PA6 (синя крива). Що се отнася до отделянето на топлина, той показва малко по-ниски стойности и също така отделянето на топлина приключва по-рано. По отношение на предаването обаче отделянето на дим е много по-високо, отколкото при чистия PA6.
Резюме
Тези изследвания показват, че в случая на този конкретен PA6, както и на изследваните FR натоварвания, базираният на графит забавител на горенето се представя много по-добре и значително намалява вредните ефекти, които пожарът може да има върху заобикалящата го среда. В случая на нехалогенирания FR ще трябва да се изследват допълнителни натоварвания, за да се определи състав с по-добри характеристики.