Úvod
Plastové materiály obecně jsou vynikajícími izolanty. Díky své vysoké mechanické pevnosti a nízké hmotnosti jsou vhodné zejména pro trh s elektrotechnikou a elektronikou (E&E) a také pro dopravní průmysl a spotřebiče. Jedním z běžně používaných plastových materiálů pro tyto aplikace je materiál ze skupiny polyamidů: PA6, který se vyznačuje dobrou kvalitou povrchu, zpracovatelností a o něco nižší cenou než ostatní PA, je obzvláště vhodný. V mnoha těchto aplikacích je plastový materiál vyztužen krátkými skleněnými vlákny, která dále zlepšují mechanické vlastnosti.
Tyto materiály se však mohou vznítit v dostatečné blízkosti zdroje vznícení, například elektrické jiskry. Jedním z běžných opatření pro zajištění požární bezpečnosti je přidání retardérů hoření (FR). Typ a množství použitého zpomalovače hoření závisí na aplikaci a souvisejících požadavcích stanovených různými normami hořlavosti.
Obecně je žádoucí nízké množství retardéru hoření, aby měl co nejmenší vliv na vlastnosti plastu a jeho chování při zpracování. Jako každá přísada zvyšují retardéry hoření viskozitu polymerních tavenin, což je obzvláště důležité v elektronickém průmyslu, kde je standardem miniaturizace, a tedy velmi tenké stěny. Pro PA6 existuje celá řada zpomalovačů hoření.
Při požárech iniciovaných i jedinou elektrickou jiskrou se hned od počátku vyvíjí kouř. klobouk dolů, proto většinu obětí požárů zabíjí toxický kouř. Kouř navíc může být natolik hustý, že ztěžuje vizuální orientaci nebo dokonce brání úniku uvězněné osoby. Žíravé látky v kouři mohou také poškodit zařízení, které jinak požár nezasáhl. Často pozorovaná toxicita a žíravost pochází z halogenovaných polymerů nebo zpomalovačů hoření. Z tohoto důvodu se používají speciální nehalogenované zpomalovače hoření a zpomalovače hoření na bázi grafitu, aby se těmto problémům předešlo.
Podmínky měření
Aby se zdůraznil vliv různých nehalogenovaných zpomalovačů hoření na chování PA6 při požáru, byly vzorky různých sloučenin vstřikovány do desek o rozměrech 100 x 100 x 4 mm3 a testovány na TCC 918 (obr. 1). Přístroj umožňuje stanovit uvolňování tepla, hmotnostní ztráty a hustotu a složení kouřového plynu. Vzorky byly umístěny na vodorovném držáku vzorků, který je umístěn v zátěžové komoře. Zátěžový snímač monitoruje hmotnost vzorku během měření. Kuželový elektrický zářič rovnoměrně ozařuje vzorek shora. Mezi povrchem vzorku a kuželovým ohřívačem je umístěn jiskrový zapalovač. Ten zapálí hořlavé plyny uvolňující se ze vzorku při jeho zahřívání. Vzniklé zplodiny hoření procházejí kuželovým ohřívačem a jsou zachycovány systémem výfukového potrubí s odstředivým ventilátorem a digestoří. V měřicí části výfukového potrubí lze měřit hmotnostní průtok a teplotu kouřového plynu, koncentraci O2,CO2 a CO a propustnost laserového světla kouřovým plynem.
Před zahájením zkoušek byl systém analýzy plynů (Siemens Oxymat/Ultramat) kalibrován kalibračními plyny a pomocí metanového hořáku s definovaným uvolňováním tepla byl zkontrolován C-faktor. Použitý analyzátor plynů byl vybaven volitelnou funkcí O2 aCO2. Po zahřátí kuželového ohřívače se zavřela klapka a připravený držák vzorku se umístil na základovou desku. Poté systém automaticky odstranil závěrku pro zahájení měření. Odpařené plyny byly zapáleny automatickým zapalovacím systémem. Podmínky měření jsou shrnuty v tabulce 1.
Obrázek 2 ukazuje výsledky měření na čistém PA 6 a vizualizaci v softwaru TCC. V levém sloupci jsou zobrazeny vstupní údaje měření, uprostřed je tabulka s naměřenými hodnotami od 751 do 756 s a dva ukázkové grafy naměřených dat a v pravém sloupci je přehled vybraných hodnot analýzy pro toto konkrétní měření.
Tabulka 1: Podmínky měření
| Držák vzorku | Horizontální | |
| Tepelný tok | 50 kW/m² | |
| Jmenovitý průtok v potrubí | 24.0 l/s | |
Obrázek 3 umožňuje bližší pohled na výsledky. Obrázek 3a ukazuje hmotnostní ztráty, b) ukazuje rychlost uvolňování tepla a c) ukazuje přenos v závislosti na čase pro tři různé vzorky. Je vidět, že vzorek PA6 s 20 % hmot. retardéru hoření na bázi grafitu (červená křivka) vykazuje ze všech vzorků nejnižší hmotnostní ztráty, uvolňování tepla a uvolňování kouře (nejnižší snížení přenosu). Pro srovnání, vzorek s 20 % hmotn. nehalogenovaného zpomalovače hoření (zelená křivka) se chová velmi podobně jako čistý materiál PA6 (modrá křivka). Co se týče uvolňování tepla, vykazuje o něco nižší hodnoty a také uvolňování tepla končí dříve. Co se však týče přenosu, je emise kouře mnohem vyšší než u čistého PA6.
Souhrn
Tato šetření ukazují, že v případě tohoto konkrétního PA6 i zkoumaných zatížení FR má zpomalovač hoření na bázi grafitu mnohem lepší vlastnosti a výrazně snižuje škodlivé účinky, které může mít požár na okolí. V případě nehalogenovaného FR by bylo třeba prozkoumat další zatížení, aby bylo možné Identify složení s lepšími vlastnostmi.