Introduktion
Plastmaterialer er generelt fremragende isolatorer. På grund af deres høje mekaniske styrke og lave vægt er de særligt velegnede til det elektriske og elektroniske marked (E&E) samt til transport- og apparatindustrien. Et almindeligt anvendt plastmateriale til sådanne anvendelser er fra polyamidfamilien: PA6, som har god overfladekvalitet, bearbejdelighed og lidt lavere priser end andre PA'er, er særligt velegnet. I mange af disse anvendelser er plastmaterialet forstærket med korte glasfibre for yderligere at forbedre den mekaniske ydeevne.
Men disse materialer kan bryde i brand, når de kommer tæt nok på en antændelseskilde som f.eks. en elektrisk gnist. En almindelig foranstaltning for at sikre brandsikkerheden er tilsætning af flammehæmmere (FR). Typen og mængden af flammehæmmere afhænger af anvendelsen og de tilknyttede krav, der er fastsat i forskellige standarder for brændbarhed.
Generelt ønskes en lav mængde flammehæmmer for at have mindst mulig effekt på plastens egenskaber og forarbejdningsadfærd. Som alle andre tilsætningsstoffer øger flammehæmmere viskositeten af polymersmelter, hvilket er særligt kritisk i elektronikindustrien, hvor miniaturisering og dermed meget tynde vægge er standard. Der findes en række forskellige flammehæmmere til PA6.
Brande, der startes af selv en enkelt elektrisk gnist, udvikler røg lige fra starten. Det er derfor, de fleste brandofre bliver dræbt af giftig røg. Desuden kan røgen blive tæt nok til at gøre det svært at orientere sig visuelt eller endda forhindre en indespærret person i at flygte. Ætsende stoffer i røgen kan også beskadige udstyr, som ellers ikke ville blive påvirket af branden. Den toksicitet og ætsning, man ofte ser, kommer fra halogenerede polymerer eller flammehæmmere. Derfor bruges der særlige ikke-halogenerede flammehæmmere og grafitbaserede flammehæmmere for at undgå disse problemer.
Målebetingelser
For at belyse effekten af forskellige ikke-halogenerede flammehæmmere på PA6's brandadfærd blev prøver af de forskellige forbindelser sprøjtestøbt til 100 x 100 x 4 mm3 plader og testet i TCC 918 (figur 1). Instrumentet gør det muligt at bestemme varmeafgivelse, massetab og røggassens densitet og sammensætning. Prøverne blev placeret på en vandret prøveholder, der er placeret i vejecellen. Vejecellen overvåger prøvemassen under målingen. En konisk elektrisk strålevarmer bestråler prøven ensartet fra toppen. En gnisttænder er placeret mellem prøvens overflade og keglevarmeren. Den antænder de brændbare gasser, der udvikles fra prøven, når den opvarmes. De producerede forbrændingsgasser passerer gennem varmekeglen og opsamles af et udstødningssystem med en centrifugalventilator og en hætte. I udstødningskanalens målesektion kan røggassens massestrøm og temperatur måles, såvel somO2-,CO2- og CO-koncentrationer og laserlysets transmission gennem røggassen.
Før testene startede, blev gasanalysesystemet (Siemens Oxymat/Ultramat) kalibreret med kalibreringsgasser, og C-faktoren blev kontrolleret ved hjælp af metanbrænderen med en defineret varmeafgivelse. Den anvendte gasanalysator var udstyret medO2 og enCO2-mulighed. Efter opvarmning af keglevarmeren blev lukkeren lukket, og den forberedte prøveholder blev placeret på jordpladen. Derefter fjernede systemet automatisk lukkeren, så målingen kunne begynde. De fordampede gasser blev antændt af det automatiske tændingssystem. Målebetingelserne er opsummeret i tabel 1.
Figur 2 viser resultaterne af målingen på ren PA 6 og visualiseringen i TCC-softwaren. Den venstre kolonne viser måleinputdataene; i midten ses en tabel med de målte værdier fra 751 til 756 s sammen med to eksempler på grafer over de målte data; og den højre kolonne viser en oversigt over de valgte analyseværdier for denne særlige måling.
Tabel 1: Målebetingelser
| Prøveholder | Vandret | |
| Varmeflux | 50 kW/m² | |
| Nominel flowhastighed i kanalen | 24.0 l/s | |
Figur 3 giver mulighed for at se nærmere på resultaterne. Figur 3a viser massetabet, b) viser varmeafgivelseshastigheden og c) viser transmissionen som funktion af tiden for de tre forskellige prøver. Det kan ses, at PA6-prøven med 20 vægt-% grafitbaseret flammehæmmer (rød kurve) viser det laveste massetab, varmeafgivelse og røgafgivelse (laveste reduktion i transmission) af alle prøverne. Til sammenligning opfører prøven med 20 vægt-% ikke-halogeneret flammehæmmer (grøn kurve) sig meget lig det rene PA6-materiale (blå kurve). Med hensyn til varmeafgivelsen viser den lidt lavere værdier, og varmeafgivelsen slutter også tidligere. Når det gælder transmission, er røgudviklingen dog meget højere end for det rene PA6.
Sammenfatning
Disse undersøgelser viser, at den grafitbaserede flammehæmmer fungerer meget bedre for netop denne PA6 og for de undersøgte FR-belastninger og reducerer de skadelige virkninger, som en brand kan have på omgivelserne, betydeligt. I tilfældet med den ikke-halogenerede FR skal der undersøges yderligere belastninger for at identificere en sammensætning med bedre ydeevne.