07.06.2021 von Dr. Natalie Rudolph, Milena Riedl
Vermeidung von Feuer und giftigem Rauch in elektronischen Komponenten
Kunststoffe sind im Allgemeinen ausgezeichnete Isolatoren. Eine gängige Maßnahme zur Gewährleistung des Brandschutzes ist der Zusatz von Flammschutzmitteln (FR). Lernen Sie, wie verschiedene Flammschutzmittel das Brandverhalten beeinflussen.
Kunststoffe sind im Allgemeinen ausgezeichnete Isolatoren. Durch Kombination von hoher mechanischer Festigkeit und geringem Gewicht eignen sie sich besonders für den Elektro- und Elektronikmarkt (E&E) sowie im Transportwesen und der Geräteindustrie. Ein häufig verwendeter Kunststoff für diese Anwendungen kommt aus der Familie der Polyamide, insbesondere PA 6.
Befinden sich diese Materialien jedoch nahe genug an einer Zündquelle, wie einem elektrischen Funken, können sie Feuer fangen. Eine gängige Maßnahme zur Gewährleistung des Brandschutzes ist der Zusatz von Flammschutzmitteln (FR).
Im Allgemeinen ist eine geringe Menge an Flammschutzmitteln wünschenswert, um die Eigenschaften und das Verarbeitungsverhalten des Kunststoffes so wenig wie möglich zu beeinflussen. Wie jedes Additiv erhöhen Flammschutzmittel die Viskosität von Polymerschmelzen, was besonders in der Elektronikindustrie kritisch ist, in der Miniaturisierung und somit sehr dünnen Wände Standard sind.
Ausgelöst durch nur einen elektrischen Funken entwickelt selbst ein anfänglicher Brand Rauch. Die häufig beobachtete Toxizität und Korrosivität des Rauches sind auf halogenierte Polymere oder Flammschutzmittel zurückzuführen. Hier dienen zur Vermeidung dieses Problems spezielle halogenfreie Flammschutzmittel.
Das Cone Calorimeter TCC 918 rettet Leben!
Brandprüfungsvorschriften sind unerlässlich, um die Entflammbarkeit und Brandausbreitung auf einem überschaubaren Niveau zu halten. Bei der “Prüfung des Brandverhaltens” gemäß den Normen ISO 5660-1 und ASTM E 1354 wird ein Cone Calorimeter verwendet, um die Wärmefreisetzungsrate und dynamische Rauchentwicklung einer Materialprobe einzuschätzen. Das Cone Calorimeter ist auch unverzichtbar bei der Bestimmung der Brandsicherheit von neu entwickelten Materialien.
Wie verschiedene Flammschutzmittel das Brandverhalten beeinflussen
Um den Einfluss unterschiedlicher nicht-halogenierter Flammschutzmittel auf das Brandverhalten von PA 6 aufzuzeigen, wurden Proben der verschiedenen Compounds zu Platten mit den Abmessungen 100 x 100 x 4 mm3 spritzgegossen und im Cone Calorimeter TCC 918 geprüft.
Für reines PA 6, PA 6 mit einem Flammschutzmittel aus Graphitbasis und PA 6 mit nicht-halogeniertem Flammschutzmittel wurden der Massenverlust, die Wärmefreisetzungsrate und die Transmission als Funktion der Zeit untersucht (Abbildung 2).
Es wird deutlich, dass die PA 6-Probe mit 20 Gew.-% Flammschutzmittel auf Grafitbasis (rote Kurve) den geringsten Massenverlust, die niedrigste Wärmefreisetzung und die geringste Rauchentwicklung (geringste Reduktion der Transmission) aller Proben aufweist. Im Vergleich dazu verhält sich die Probe mit 20 Gew.-% nicht-halogeniertem Flammschutzmittel (grüne Kurve) sehr ähnlich zum reinen PA 6-Material (blaue Kurve). Bei der Wärmefreisetzung zeigt sie etwas niedrigere Werte und auch die Wärmefreisetzung endet früher. Bei der Transmission ist die Rauchentwicklung jedoch deutlich höher als beim reinen PA 6.
Diese Untersuchung zeigt auf, dass im Fall des speziellen PA 6 sowie der untersuchten FR-Beladung das Flammschutzmittel auf Grafitbasis deutlich besser abschneidet und die schädlichen Auswirkungen, die ein Brand auf die Umgebung haben kann, deutlich verringert werden.
Mehr über die Probenvorbereitung und den Testaufbau erfahren Sie demnächst in einer neuen Application Note! Bleiben Sie informiert und abonnieren Sie unseren Newsletter!