TCC 918 - Αποφυγή πυρκαγιάς με τοξικό καπνό που προκαλείται από ηλεκτρονικά εξαρτήματα

Εισαγωγή

Τα πλαστικά υλικά γενικά είναι εξαιρετικοί μονωτές. Λόγω της υψηλής μηχανικής τους αντοχής και του χαμηλού τους βάρους, είναι ιδιαίτερα κατάλληλα για την αγορά ηλεκτρικών και ηλεκτρονικών (E&E) καθώς και για τις βιομηχανίες μεταφορών και συσκευών. Ένα πλαστικό υλικό που χρησιμοποιείται συνήθως για τέτοιες εφαρμογές είναι από την οικογένεια των πολυαμιδίων: Το PA6, το οποίο διαθέτει καλή ποιότητα επιφάνειας, δυνατότητα επεξεργασίας και ελαφρώς χαμηλότερες τιμές από άλλα PA, είναι ιδιαίτερα κατάλληλο. Σε πολλές από αυτές τις εφαρμογές, το πλαστικό υλικό ενισχύεται με κοντές ίνες γυαλιού για περαιτέρω βελτίωση των μηχανικών επιδόσεων.

Ωστόσο, αυτά τα υλικά μπορούν να πάρουν φωτιά όταν βρεθούν αρκετά κοντά σε μια πηγή ανάφλεξης, όπως ένας ηλεκτρικός σπινθήρας. Ένα κοινό μέτρο για τη διασφάλιση της πυρασφάλειας είναι η προσθήκη επιβραδυντικών φλόγας (FR). Ο τύπος και η ποσότητα του επιβραδυντικού φλόγας που χρησιμοποιείται εξαρτάται από την εφαρμογή και τις σχετικές απαιτήσεις που καθορίζονται από διάφορα πρότυπα αναφλεξιμότητας.

Σε γενικές γραμμές, είναι επιθυμητή μια χαμηλή ποσότητα επιβραδυντικού φλόγας, ώστε να έχει τη μικρότερη δυνατή επίδραση στις ιδιότητες του πλαστικού και στη συμπεριφορά του κατά την επεξεργασία. Όπως κάθε πρόσθετο, τα επιβραδυντικά φλόγας αυξάνουν το ιξώδες των πολυμερικών τήξεων, γεγονός που είναι ιδιαίτερα κρίσιμο στη βιομηχανία ηλεκτρονικών ειδών, όπου η μικροσκοπικότητα και συνεπώς τα πολύ λεπτά τοιχώματα είναι τυπικά. Υπάρχει μια ποικιλία επιβραδυντικών φλόγας για το PA6.

Οι πυρκαγιές που ξεκινούν ακόμη και από έναν απλό ηλεκτρικό σπινθήρα αναπτύσσουν καπνό από την αρχή. hat's γιατί τα περισσότερα θύματα πυρκαγιάς σκοτώνονται από τον τοξικό καπνό. Επιπλέον, ο καπνός μπορεί να γίνει αρκετά πυκνός ώστε να δυσχεραίνει τον οπτικό προσανατολισμό ή ακόμη και να εμποδίζει τη διαφυγή ενός παγιδευμένου ατόμου. Οι διαβρωτικές ουσίες που περιέχονται στον καπνό μπορούν επίσης να προκαλέσουν ζημιά στον εξοπλισμό που διαφορετικά δεν θα επηρεαζόταν από τη φωτιά. Η τοξικότητα και η διαβρωτικότητα που παρατηρείται συχνά προέρχονται από αλογονωμένα πολυμερή ή επιβραδυντικά φλόγας. Για το λόγο αυτό, χρησιμοποιούνται ειδικά μη αλογονωμένα επιβραδυντικά φλόγας και επιβραδυντικά φλόγας με βάση το γραφίτη για την αποφυγή αυτών των προβλημάτων.

Συνθήκες μέτρησης

Για να αναδειχθεί η επίδραση των διαφόρων μη αλογονωμένων επιβραδυντών φλόγας στη συμπεριφορά του PA6 στη φωτιά, δείγματα των διαφόρων ενώσεων μορφοποιήθηκαν με έγχυση σε πλάκες 100 x 100 x ^4-mm3 και δοκιμάστηκαν στο TCC 918 (σχήμα 1). Το όργανο επιτρέπει τον προσδιορισμό της έκλυσης θερμότητας, της απώλειας μάζας και της πυκνότητας και της σύνθεσης του αερίου καπνού. Τα δείγματα τοποθετήθηκαν σε μια οριζόντια υποδοχή δείγματος που τοποθετείται στην κυψέλη φορτίου. Η κυψέλη φορτίου παρακολουθεί τη μάζα του δείγματος κατά τη διάρκεια της μέτρησης. Μια κωνική ηλεκτρική θερμάστρα ακτινοβολίας ακτινοβολεί ομοιόμορφα το δείγμα από πάνω. Μεταξύ της επιφάνειας του δείγματος και του κωνικού θερμαντήρα βρίσκεται ένας αναφλεκτήρας σπινθήρα. Αυτός αναφλέγει τα εύφλεκτα αέρια που αναπτύσσονται από το δείγμα όταν αυτό θερμαίνεται. Τα παραγόμενα αέρια καύσης διέρχονται μέσα από τον κώνο θέρμανσης και συλλέγονται από ένα σύστημα αγωγών απαγωγής με φυγοκεντρικό ανεμιστήρα και απορροφητήρα. Στο τμήμα μέτρησης του αγωγού απαγωγής μπορεί να μετρηθεί η ροή μάζας και η θερμοκρασία του αερίου καπνού, καθώς και οι συγκεντρώσεις _O2,_CO2 και CO και η μετάδοση του φωτός λέιζερ μέσω του αερίου καπνού.

libralibraΠριν από την έναρξη των δοκιμών, το σύστημα ανάλυσης αερίων (Siemens Oxymat/Ultramat) τροφοδοτήθηκε με αέρια καπνού και ελέγχθηκε ο συντελεστής C χρησιμοποιώντας τον καυστήρα μεθανίου με καθορισμένη έκλυση θερμότητας. Ο αναλυτής αερίων που χρησιμοποιήθηκε ήταν εξοπλισμένος με επιλογή _O2 και_CO2. Αφού θερμάνθηκε ο κωνικός θερμαντήρας, έκλεισε το κλείστρο και η προετοιμασμένη θήκη δείγματος τοποθετήθηκε στην πλάκα εδάφους. Στη συνέχεια, το σύστημα αφαίρεσε αυτόματα το κλείστρο για την έναρξη της μέτρησης. Τα εξατμιζόμενα αέρια αναφλέγονταν από το σύστημα αυτόματης ανάφλεξης. Οι συνθήκες μέτρησης συνοψίζονται στον πίνακα 1.

Στο Σχήμα 2 παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της μέτρησης σε καθαρό PA 6 και η απεικόνιση στο λογισμικό TCC. Στην αριστερή στήλη φαίνονται τα δεδομένα εισόδου της μέτρησης- στη μέση φαίνεται ένας πίνακας με τις τιμές μέτρησης από 751 έως 756 s καθώς και δύο παραδείγματα γραφικών παραστάσεων των δεδομένων μέτρησης- και, στη δεξιά στήλη παρουσιάζεται μια επισκόπηση των τιμών ανάλυσης selected για τη συγκεκριμένη μέτρηση.

Πίνακας 1: Συνθήκες μέτρησης

Η εικόνα 3 επιτρέπει μια πιο προσεκτική ματιά στα αποτελέσματα. Στο Σχήμα 3α παρουσιάζεται η απώλεια μάζας, β) παρουσιάζεται ο ρυθμός έκλυσης θερμότητας και γ) παρουσιάζεται η μετάδοση ως συνάρτηση του χρόνου για τα τρία διαφορετικά δείγματα. Φαίνεται ότι το δείγμα PA6 με επιβραδυντικό φλόγας με βάση το γραφίτη σε ποσοστό 20 % κ.β. (κόκκινη καμπύλη) παρουσιάζει τη χαμηλότερη απώλεια μάζας, έκλυση θερμότητας και έκλυση καπνού (μικρότερη μείωση της διαπερατότητας) από όλα τα δείγματα. Συγκριτικά, το δείγμα με 20 wt% μη αλογονωμένο επιβραδυντή φλόγας (πράσινη καμπύλη) συμπεριφέρεται πολύ παρόμοια με το καθαρό υλικό PA6 (μπλε καμπύλη). Όσον αφορά την έκλυση θερμότητας, παρουσιάζει ελαφρώς χαμηλότερες τιμές και επίσης η έκλυση θερμότητας τελειώνει νωρίτερα. Όσον αφορά τη μετάδοση, ωστόσο, η εκπομπή καπνού είναι πολύ υψηλότερη από ό,τι για το καθαρό PA6.

Περίληψη

Οι έρευνες αυτές δείχνουν ότι στην περίπτωση του συγκεκριμένου PA6, καθώς και στις εξεταζόμενες φορτίσεις FR, το επιβραδυντικό φλόγας με βάση το γραφίτη έχει πολύ καλύτερες επιδόσεις και μειώνει σημαντικά τις επιζήμιες επιπτώσεις που μπορεί να έχει μια πυρκαγιά στο περιβάλλον της. Στην περίπτωση του μη αλογονωμένου FR, θα πρέπει να μελετηθούν πρόσθετες φορτίσεις για τον προσδιορισμό μιας σύνθεσης με καλύτερες επιδόσεις.