Introducere
Materialele plastice în general sunt izolatori excelenți. Datorită rezistenței mecanice ridicate și greutății reduse, acestea sunt deosebit de potrivite pentru piața electrică și electronică (E&E), precum și pentru industria transporturilor și a aparatelor. Un material plastic utilizat frecvent pentru astfel de aplicații face parte din familia poliamidelor: PA6, care se caracterizează printr-o bună calitate a suprafeței, prelucrabilitate și prețuri ușor mai mici decât alte PA, este deosebit de potrivită. În multe dintre aceste aplicații, materialul plastic este întărit cu fibre scurte de sticlă pentru a îmbunătăți și mai mult performanțele mecanice.
Cu toate acestea, aceste materiale pot lua foc atunci când sunt suficient de aproape de o sursă de aprindere, cum ar fi o scânteie electrică. O măsură comună de asigurare a siguranței la foc este adăugarea de substanțe ignifuge (FR). Tipul și cantitatea de substanțe ignifuge utilizate depind de aplicație și de cerințele asociate stabilite de diferite standarde de inflamabilitate.
În general, se dorește o cantitate redusă de retardant de flacără, pentru a avea cel mai mic efect asupra proprietăților plasticului și asupra comportamentului de prelucrare. Ca orice aditiv, substanțele ignifuge cresc vâscozitatea topiturilor polimerice, ceea ce este deosebit de important în industria electronică, unde miniaturizarea și, prin urmare, pereții foarte subțiri sunt standard. Există o varietate de substanțe ignifuge pentru PA6.
Incendiile declanșate chiar și de o singură scânteie electrică dezvoltă fum încă de la început. Acesta este motivul pentru care majoritatea victimelor incendiilor sunt ucise de fumul toxic. În plus, fumul poate deveni suficient de dens pentru a îngreuna orientarea vizuală sau chiar pentru a obstrucționa evacuarea unei persoane prinse. Substanțele corozive din fum pot, de asemenea, să deterioreze echipamentele care altfel nu ar fi afectate de incendiu. Toxicitatea și corozivitatea adesea observate provin de la polimerii halogenați sau de la substanțele ignifuge. Din acest motiv, pentru a evita aceste probleme, se utilizează agenți speciali de ignifugare nehalogenați și agenți de ignifugare pe bază de grafit.
Condiții de măsurare
Pentru a evidenția efectul diferitelor substanțe ignifuge nehalogenate asupra comportamentului la foc al PA6, probe din diferiți compuși au fost turnate prin injecție în plăci de 100 x 100 x 4 mm3 și testate în TCC 918 (figura 1). Instrumentul permite determinarea degajării de căldură, a pierderii de masă și a densității și compoziției gazului de fum. Probele au fost poziționate pe un suport orizontal pentru probe care este plasat în celula de sarcină. Celula de sarcină monitorizează masa probei în timpul măsurării. Un încălzitor electric radiant conic iradiază uniform proba din partea superioară. Un dispozitiv de aprindere cu scântei este amplasat între suprafața probei și încălzitorul conic. Acesta aprinde gazele inflamabile care se degajă din epruvetă atunci când aceasta este încălzită. Gazele de ardere produse trec prin conul de încălzire și sunt colectate de un sistem de conducte de evacuare cu ventilator centrifugal și hotă. În secțiunea de măsurare a conductei de evacuare, se pot măsura debitul masic și temperatura gazului de fum, precum și concentrațiile deO2,CO2 și CO și transmiterea luminii laser prin gazul de fum.
Înainte de începerea testelor, sistemul de analiză a gazelor (Siemens Oxymat/Ultramat) a fost calibrat cu gaze de calibrare, iar factorul C a fost verificat prin utilizarea arzătorului de metan cu o eliberare de căldură definită. Analizorul de gaze utilizat a fost echipat cuO2 și o opțiuneCO2. După încălzirea încălzitorului conic, obturatorul a fost închis, iar suportul de probă pregătit a fost poziționat pe placa de bază. Apoi, sistemul a scos automat obturatorul pentru începerea măsurătorii. Gazele evaporate au fost aprinse de sistemul automat de aprindere. Condițiile de măsurare sunt rezumate în tabelul 1.
Figura 2 prezintă rezultatele măsurării pe PA 6 neat și vizualizarea în software-ul TCC. Coloana din stânga prezintă datele de intrare ale măsurătorii; în mijloc, poate fi văzut un tabel cu valorile măsurate de la 751 la 756 s, împreună cu două exemple de grafice ale datelor măsurate; iar coloana din dreapta prezintă o prezentare generală a valorilor de analiză selectate pentru această măsurătoare specială.
Tabelul 1: Condiții de măsurare
| Suport de probă | Orizontal | |
| Flux termic | 50 kW/m² | |
| Debit nominal al conductei | 24.0 l/s | |
Figura 3 permite o examinare mai atentă a rezultatelor. Figura 3a arată pierderea de masă, b) arată rata de eliberare a căldurii și c) arată transmisia în funcție de timp pentru cele trei probe diferite. Se poate observa că proba PA6 cu 20 % în greutate de agent ignifug pe bază de grafit (curba roșie) prezintă cea mai mică pierdere de masă, degajare de căldură și degajare de fum (cea mai mică reducere a transmisiei) dintre toate probele. În comparație, proba cu 20 % în greutate de agent ignifug nehalogenat (curba verde) se comportă foarte similar cu materialul PA6 pur (curba albastră). În ceea ce privește degajarea de căldură, aceasta prezintă valori ușor mai scăzute și, de asemenea, degajarea de căldură se termină mai devreme. Cu toate acestea, în ceea ce privește transmisia, emisia de fum este mult mai mare decât pentru PA6 pur.
Rezumat
Aceste investigații arată că, în cazul acestui PA6 special, precum și al încărcărilor FR investigate, retardantul de flacără pe bază de grafit funcționează mult mai bine și reduce semnificativ efectele dăunătoare pe care un incendiu le poate avea asupra mediului înconjurător. În cazul FR nehalogenat, ar trebui studiate încărcări suplimentare pentru a identifica o compoziție cu performanțe mai bune.