TCC 918 - Unikanie pożarów spowodowanych toksycznym dymem z podzespołów elektronicznych

Wprowadzenie

Tworzywa sztuczne są doskonałymi izolatorami. Ze względu na ich wysoką wytrzymałość mechaniczną i niską wagę, są one szczególnie przydatne na rynku elektrycznym i elektronicznym (E&E), a także w przemyśle transportowym i AGD. Jednym z powszechnie stosowanych tworzyw sztucznych do takich zastosowań jest tworzywo z rodziny poliamidów: PA6, który charakteryzuje się dobrą jakością powierzchni, przetwarzalnością i nieco niższymi cenami niż inne PA, jest szczególnie odpowiedni. W wielu z tych zastosowań tworzywo sztuczne jest wzmacniane krótkimi włóknami szklanymi w celu dalszej poprawy właściwości mechanicznych.

Materiały te mogą jednak zapalić się, gdy znajdą się wystarczająco blisko źródła zapłonu, takiego jak iskra elektryczna. Jednym z powszechnych środków zapewniających bezpieczeństwo przeciwpożarowe jest dodanie środków zmniejszających palność (FR). Rodzaj i ilość użytego środka zmniejszającego palność zależy od zastosowania i powiązanych wymagań określonych przez różne normy palności.

Ogólnie rzecz biorąc, pożądana jest niewielka ilość środka zmniejszającego palność, aby mieć jak najmniejszy wpływ na właściwości tworzywa sztucznego i zachowanie podczas przetwarzania. Jak każdy dodatek, środki zmniejszające palność zwiększają lepkość stopionych polimerów, co jest szczególnie istotne w przemyśle elektronicznym, gdzie miniaturyzacja, a tym samym bardzo cienkie ścianki są standardem. Dla PA6 dostępne są różne środki zmniejszające palność.

Pożary zainicjowane nawet pojedynczą iskrą elektryczną powodują powstawanie dymu od samego początku, dlatego większość ofiar pożarów ginie od toksycznego dymu. Co więcej, dym może stać się na tyle gęsty, że utrudni orientację wzrokową, a nawet uniemożliwi ucieczkę uwięzionej osobie. Substancje żrące zawarte w dymie mogą również uszkodzić sprzęt, który w przeciwnym razie nie ucierpiałby w wyniku pożaru. Często obserwowana toksyczność i korozyjność pochodzi z halogenowanych polimerów lub środków zmniejszających palność. Z tego powodu, aby uniknąć tych problemów, stosuje się specjalne niehalogenowe środki zmniejszające palność i środki zmniejszające palność na bazie grafitu.

Warunki pomiaru

Aby podkreślić wpływ różnych niehalogenowych środków zmniejszających palność na zachowanie PA6 podczas pożaru, próbki różnych związków zostały uformowane wtryskowo w płytki o wymiarach 100 x 100 x ⁴ mm3 i przetestowane w TCC 918 (rysunek 1). Urządzenie to pozwala na określenie wydzielania ciepła, utraty masy oraz gęstości i składu dymu. Próbki zostały umieszczone na poziomym uchwycie próbki, który jest umieszczony w ogniwie obciążnikowym. Czujnik wagowy monitoruje masę próbki podczas pomiaru. Stożkowy promiennik elektryczny równomiernie naświetla próbkę od góry. Zapalnik iskrowy znajduje się pomiędzy powierzchnią próbki a stożkowym grzejnikiem. Powoduje on zapłon łatwopalnych gazów wydzielających się z próbki podczas jej ogrzewania. Wytworzone gazy spalinowe przechodzą przez stożek grzewczy i są zbierane przez system kanałów wylotowych z wentylatorem odśrodkowym i okapem. W sekcji pomiarowej kanału wylotowego można zmierzyć przepływ masowy i temperaturę gazu dymnego, a także stężenia _O2,_CO2 i CO oraz transmisję światła laserowego przez gaz dymny.

libralibraPrzed rozpoczęciem testów system analizy gazu (Siemens Oxymat/Ultramat) został napełniony gazami spalinowymi, a współczynnik C został sprawdzony przy użyciu palnika metanowego z określonym wydzielaniem ciepła. Zastosowany analizator gazu był wyposażony w opcję _O2 i_CO2. Po podgrzaniu grzałki stożkowej zamknięto przesłonę, a przygotowany uchwyt próbki umieszczono na płycie szlifierskiej. Następnie system automatycznie usuwał przesłonę w celu rozpoczęcia pomiaru. Odparowane gazy zostały zapalone przez automatyczny system zapłonu. Warunki pomiaru podsumowano w tabeli 1.

Rysunek 2 przedstawia wyniki pomiaru na czystym PA 6 i wizualizację w oprogramowaniu TCC. Lewa kolumna przedstawia dane wejściowe pomiaru; w środku znajduje się tabela ze zmierzonymi wartościami od 751 do 756 s wraz z dwoma przykładowymi wykresami zmierzonych danych; a prawa kolumna przedstawia przegląd wartości analizy selected dla tego konkretnego pomiaru.

Tabela 1: Warunki pomiaru

Rysunek 3 pozwala bliżej przyjrzeć się wynikom. Rysunek 3a pokazuje ubytek masy, b) pokazuje szybkość wydzielania ciepła, a c) pokazuje transmisję w funkcji czasu dla trzech różnych próbek. Można zauważyć, że próbka PA6 z 20% mas. środka zmniejszającego palność na bazie grafitu (czerwona krzywa) wykazuje najniższą utratę masy, uwalnianie ciepła i uwalnianie dymu (najniższy spadek transmisji) ze wszystkich próbek. Dla porównania, próbka z 20% wag. bezhalogenowego środka zmniejszającego palność (zielona krzywa) zachowuje się bardzo podobnie do czystego materiału PA6 (niebieska krzywa). Jeśli chodzi o uwalnianie ciepła, wykazuje nieco niższe wartości, a także uwalnianie ciepła kończy się wcześniej. Jeśli jednak chodzi o transmisję, emisja dymu jest znacznie wyższa niż w przypadku czystego PA6.

Podsumowanie

Badania te pokazują, że w przypadku tego konkretnego PA6, jak również badanych obciążeń FR, środek zmniejszający palność na bazie grafitu działa znacznie lepiej i znacznie zmniejsza szkodliwy wpływ pożaru na otoczenie. W przypadku niechlorowcowanego FR należałoby zbadać dodatkowe obciążenia, aby zidentyfikować kompozycję o lepszej wydajności.