TCC 918 - Brand vermijden met giftige rook veroorzaakt door elektronische onderdelen

Inleiding

Kunststof materialen zijn over het algemeen uitstekende isolatoren. Door hun hoge mechanische sterkte en lage gewicht zijn ze bijzonder geschikt voor de elektrische en elektronische (E&E) markt en de transport- en apparatenindustrie. Een veelgebruikt kunststofmateriaal voor dergelijke toepassingen komt uit de polyamidefamilie: PA6, dat een goede oppervlaktekwaliteit en verwerkbaarheid heeft en iets goedkoper is dan andere PA's, is bijzonder geschikt. In veel van deze toepassingen wordt het kunststofmateriaal versterkt met korte glasvezels om de mechanische prestaties verder te verbeteren.

Deze materialen kunnen echter vlam vatten als ze dicht genoeg bij een ontstekingsbron zoals een elektrische vonk komen. Een veelgebruikte maatregel om brandveiligheid te garanderen is de toevoeging van vlamvertragers (FR). Het type en de hoeveelheid vlamvertrager die wordt gebruikt, hangt af van de toepassing en de vereisten die worden gesteld door verschillende ontvlambaarheidsnormen.

Over het algemeen is een lage hoeveelheid vlamvertrager gewenst om de eigenschappen en het verwerkingsgedrag van de kunststof zo min mogelijk te beïnvloeden. Zoals elk additief verhogen vlamvertragers de viscositeit van polymeermelt, wat vooral van belang is in de elektronica-industrie, waar miniaturisatie en dus zeer dunne wanden standaard zijn. Er bestaan verschillende vlamvertragers voor PA6.

Branden die zelfs maar door één elektrische vonk worden geïnitieerd, ontwikkelen vanaf het begin rook. Daarom komen de meeste brandslachtoffers om door giftige rook. Bovendien kan de rook dicht genoeg worden om visuele oriëntatie te bemoeilijken of zelfs de ontsnapping van een ingesloten persoon te belemmeren. Corrosieve stoffen in de rook kunnen ook schade toebrengen aan apparatuur die anders niet door de brand zou zijn aangetast. De toxiciteit en corrosiviteit die vaak worden waargenomen, zijn afkomstig van gehalogeneerde polymeren of vlamvertragers. Daarom worden speciale niet-gehalogeneerde vlamvertragers en vlamvertragers op basis van grafiet gebruikt om deze problemen te vermijden.

Meetomstandigheden

Om het effect van verschillende niet-gehalogeneerde vlamvertragers op het brandgedrag van PA6 te benadrukken, werden monsters van de verschillende verbindingen spuitgegoten tot platen van 100 x 100 x ⁴ mm3 en getest in de TCC 918 (afbeelding 1). Met dit instrument kunnen de warmteafgifte, het massaverlies en de DichtheidDe massadichtheid wordt gedefinieerd als de verhouding tussen massa en volume. dichtheid en samenstelling van het rookgas worden bepaald. De monsters werden op een horizontale monsterhouder geplaatst die in de meetcel is geplaatst. De meetcel controleert de massa van het monster tijdens de meting. Een conische elektrische straler bestraalt het monster gelijkmatig vanaf de bovenkant. Een vonkontsteker bevindt zich tussen het oppervlak van het monster en de conusverwarming. Deze ontsteekt de brandbare gassen die uit het preparaat vrijkomen wanneer het verwarmd wordt. De geproduceerde verbrandingsgassen gaan door de verwarmingskegel en worden opgevangen door een uitlaatkanaalsysteem met een centrifugaalventilator en een kap. In het meetgedeelte van het uitlaatkanaal kunnen de massastroom en temperatuur van het rookgas worden gemeten, evenals _O2-,_CO2- en CO-concentraties en laserlichttransmissie door het rookgas.

Voordat de tests begonnen, werd het gasanalysesysteem (Siemens Oxymat/Ultramat) gekalibreerd met kalibratiegassen en werd de C-factor gecontroleerd met behulp van de methaanbrander met een gedefinieerde warmteafgifte. De gebruikte gasanalysator was uitgerust met een _O2- en een_CO2-optie. Na het opwarmen van de conusverwarming werd de sluiter gesloten en werd de voorbereide monsterhouder op de grondplaat geplaatst. Daarna verwijderde het systeem automatisch de sluiter voor het begin van de meting. De verdampte gassen werden ontstoken door het automatische ontstekingssysteem. De meetomstandigheden zijn samengevat in tabel 1.

Figuur 2 toont de resultaten van de meting op de PA 6 en de visualisatie in de TCC-software. De linkerkolom toont de invoergegevens van de meting; in het midden is een tabel met de meetwaarden van 751 tot 756 s te zien, samen met twee voorbeeldgrafieken van de meetgegevens; en de rechterkolom geeft een overzicht van de geselecteerde analysewaarden voor deze specifieke meting.

Tabel 1: Meetomstandigheden

In figuur 3 worden de resultaten nader bekeken. Figuur 3a toont het massaverlies, b) toont de warmteafgifte en c) toont de transmissie als functie van de tijd voor de drie verschillende monsters. Het is te zien dat het PA6-monster met 20 wt% grafietgebaseerde vlamvertrager (rode curve) het laagste massaverlies, de laagste warmteafgifte en de laagste rookafgifte (laagste afname in transmissie) van alle monsters laat zien. Ter vergelijking: het monster met 20 wt% niet-gehalogeneerde vlamvertrager (groene curve) gedraagt zich vergelijkbaar met het zuivere PA6-materiaal (blauwe curve). De warmteafgifte vertoont iets lagere waarden en de warmteafgifte eindigt ook eerder. Wat de transmissie betreft, is de rookemissie echter veel hoger dan bij het zuivere PA6.

Samenvatting

Deze onderzoeken tonen aan dat in het geval van dit specifieke PA6 en de onderzochte FR-belastingen, de grafiethoudende vlamvertrager veel beter presteert en de schadelijke effecten die een brand kan hebben op de omgeving aanzienlijk vermindert. In het geval van de niet-gehalogeneerde FR zouden aanvullende belastingen moeten worden onderzocht om Identify een samenstelling te vinden met betere prestaties.