Introducción
En general, los materiales plásticos son excelentes aislantes. Debido a su gran resistencia mecánica y su bajo peso, son especialmente adecuados para el mercado eléctrico y electrónico, así como para las industrias del transporte y los electrodomésticos. Uno de los materiales plásticos más utilizados en este tipo de aplicaciones es la poliamida: La PA6, que se caracteriza por su buena calidad superficial, procesabilidad y precios ligeramente más bajos que otras PA, es especialmente adecuada. En muchas de estas aplicaciones, el material plástico se refuerza con fibras de vidrio cortas para mejorar aún más las prestaciones mecánicas.
Sin embargo, estos materiales pueden incendiarse cuando están lo suficientemente cerca de una fuente de ignición, como una chispa eléctrica. Una medida común para garantizar la seguridad contra incendios es la adición de retardantes de llama (FR). El tipo y la cantidad de retardante de llama utilizado depende de la aplicación y de los requisitos asociados establecidos por diversas normas de inflamabilidad.
En general, se desea una cantidad baja de retardante de llama para que afecte lo menos posible a las propiedades del plástico y a su comportamiento durante el procesado. Como cualquier aditivo, los retardantes de llama aumentan la viscosidad de los polímeros fundidos, lo que es especialmente crítico en la industria electrónica, donde la miniaturización y, por tanto, las paredes muy finas son la norma. Existe una gran variedad de retardantes de llama para la PA6.
Los incendios iniciados incluso por una sola chispa eléctrica desarrollan humo desde el principio. Por eso, la mayoría de las víctimas de incendios mueren a causa del humo tóxico. Además, el humo puede llegar a ser lo suficientemente denso como para dificultar la orientación visual o incluso obstruir la salida de una persona atrapada. Las sustancias corrosivas del humo también pueden dañar los equipos que de otro modo no se verían afectados por el incendio. La toxicidad y corrosividad observadas a menudo proceden de polímeros halogenados o retardantes de llama. Por ello, para evitar estos problemas se utilizan retardantes de llama especiales no halogenados y retardantes de llama a base de grafito.
Condiciones de medición
Para poner de manifiesto el efecto de los distintos retardantes de llama no halogenados sobre el comportamiento al fuego de la PA6, se moldearon por inyección muestras de los distintos compuestos en placas de 100 x 100 x 4 mm3 y se ensayaron en el TCC 918 (figura 1). El instrumento permite determinar la liberación de calor, la pérdida de masa y la DensidadThe mass density is defined as the ratio between mass and volume. densidad y composición del gas de humo. Las muestras se colocaron en un portamuestras horizontal que se coloca en la célula de carga. La célula de carga controla la masa de la muestra durante la medición. Un calentador eléctrico radiante cónico irradia uniformemente la muestra desde la parte superior. Entre la superficie de la muestra y el calentador cónico se encuentra un encendedor de chispas. Éste enciende los gases inflamables que se desprenden de la muestra al calentarse. Los gases de combustión producidos atraviesan el cono calentador y son recogidos por un sistema de conductos de escape con ventilador centrífugo y campana extractora. En la sección de medición del conducto de escape se pueden medir el flujo másico y la temperatura del gas de humo, así como las concentraciones de O2,CO2 y CO y la transmisión de luz láser a través del gas de humo.
Antes de iniciar las pruebas, se calibró el sistema de análisis de gases (Siemens Oxymat/Ultramat) con gases de calibración y se comprobó el factor C utilizando el quemador de metano con una liberación de calor definida. El analizador de gases utilizado estaba equipado con O2 y una opción deCO2. Después de calentar el calentador de cono, se cerró el obturador y se colocó el portamuestras preparado en la placa de tierra. A continuación, el sistema retiraba automáticamente el obturador para iniciar la medición. Los gases evaporados se encendieron mediante el sistema de encendido automático. Las condiciones de medición se resumen en la tabla 1.
La figura 2 muestra los resultados de la medición en PA 6 puro y la visualización en el software TCC. La columna de la izquierda muestra los datos de entrada de la medición; en el centro, se puede ver una tabla con los valores medidos de 751 a 756 s junto con dos gráficos de ejemplo de los datos medidos; y, la columna de la derecha presenta una visión general de los valores de análisis seleccionados para esta medición en particular.
Cuadro 1: Condiciones de medición
| Portamuestras | Horizontal | |
| Flujo térmico | 50 kW/m | |
| Caudal nominal del conducto | 24.0 l/s | |
La figura 3 permite observar más de cerca los resultados. La figura 3a muestra la pérdida de masa, b) muestra la tasa de liberación de calor y c) muestra la transmisión en función del tiempo para las tres muestras diferentes. Puede observarse que la muestra de PA6 con un 20 % en peso de retardante de llama a base de grafito (curva roja) presenta la menor pérdida de masa, liberación de calor y liberación de humo (menor reducción de la transmisión) de todas las muestras. En comparación, la muestra con un 20% en peso de retardante de llama no halogenado (curva verde) se comporta de forma muy similar al material PA6 puro (curva azul). En cuanto a la liberación de calor, muestra valores ligeramente inferiores y también la liberación de calor termina antes. Sin embargo, en lo que respecta a la transmisión, la emisión de humo es mucho mayor que la del PA6 puro.
Resumen
Estas investigaciones demuestran que en el caso de esta PA6 en particular, así como de las cargas de FR investigadas, el retardante de llama a base de grafito tiene un rendimiento mucho mejor y reduce significativamente los efectos perjudiciales que un incendio puede tener en su entorno. En el caso del FR no halogenado, sería necesario estudiar cargas adicionales para identificar una composición con mejores prestaciones.