Введение
Пластиковые материалы в целом являются отличными изоляторами. Благодаря высокой механической прочности и малому весу они особенно хорошо подходят для рынка электротехники и электроники (E&E), а также для транспортной и бытовой промышленности. Одним из широко используемых пластиков для таких применений является материал из семейства полиамидов: Особенно хорошо подходит PA6, который отличается хорошим качеством поверхности, технологичностью и несколько более низкой ценой, чем другие PA. Во многих случаях пластик армируется короткими стекловолокнами для улучшения механических характеристик.
Однако эти материалы могут загореться, если находятся достаточно близко к источнику воспламенения, например, электрической искре. Одной из распространенных мер по обеспечению пожарной безопасности является добавление антипиренов (FR). Тип и количество используемого антипирена зависят от области применения и требований, предъявляемых различными стандартами воспламеняемости.
Как правило, желательно небольшое количество антипирена, чтобы он оказывал наименьшее влияние на свойства пластика и его поведение при переработке. Как и любая другая добавка, антипирены повышают вязкость расплавов полимеров, что особенно важно в электронной промышленности, где миниатюризация и, соответственно, очень тонкие стенки являются стандартом. Для PA6 существует целый ряд антипиренов.
При пожаре, вызванном даже одной электрической искрой, с самого начала образуется дым. Именно поэтому большинство жертв пожара погибают от токсичного дыма. Кроме того, дым может стать настолько плотным, что затруднит визуальную ориентацию или даже помешает выбраться попавшему в ловушку человеку. Коррозийные вещества, содержащиеся в дыме, также могут повредить оборудование, которое в противном случае не пострадало бы от огня. Токсичность и коррозионная активность, как правило, обусловлены галогенизированными полимерами или антипиренами. Поэтому для предотвращения этих проблем используются специальные негалогенизированные антипирены и антипирены на основе графита.
Условия измерения
Чтобы определить влияние различных негалогенизированных антипиренов на поведение PA6 при пожаре, образцы различных составов были отлиты под давлением в пластины размером 100 x 100 x 4 мм3 и испытаны в приборе TCC 918 (рис. 1). Прибор позволяет определять тепловыделение, потерю массы, плотность и состав дымового газа. Образцы размещались на горизонтальном держателе образцов, который помещался в тензодатчик. Тензодатчик контролирует массу образца во время измерения. Конический лучистый электронагреватель равномерно облучает образец сверху. Между поверхностью образца и коническим нагревателем расположен искровой воспламенитель. Он поджигает горючие газы, выделяющиеся из образца при его нагревании. Образующиеся продукты сгорания проходят через нагревательный конус и собираются системой вытяжных каналов с центробежным вентилятором и колпаком. В измерительной секции вытяжного канала можно измерять массовый расход и температуру дымового газа, а также концентрацию O2,CO2 и CO и пропускание лазерного излучения через дымовой газ.
libralibraПеред началом испытаний газоаналитическая система (Siemens Oxymat/Ultramat) была заполнена дымовыми газами, а коэффициент C был проверен с помощью метановой горелки с определенным тепловыделением. Используемый газоанализатор был оснащен опциями O2 иCO2. После нагрева конусного нагревателя затвор закрывался, и подготовленный держатель образца устанавливался на опорную плиту. Затем система автоматически убирала затвор для начала измерений. Испарившиеся газы поджигались автоматической системой зажигания. Условия измерений приведены в таблице 1.
На рис. 2 показаны результаты измерений на аккуратном PA 6 и визуализация в программе TCC. В левой колонке показаны входные данные измерений; в середине - таблица с измеренными значениями с 751 по 756 с, а также два примера графиков измеренных данных; в правой колонке представлен обзор значений анализа selected для данного конкретного измерения.
Таблица 1: Условия измерения
| Держатель образца | Горизонтальный | |
| Тепловой поток | 50 кВт/м² | |
| Номинальный расход воздуха в воздуховоде | 24.0 л/с | |
Рисунок 3 позволяет более детально рассмотреть результаты. На рисунке 3a показана потеря массы, b) - интенсивность тепловыделения и c) - пропускание в зависимости от времени для трех различных образцов. Видно, что образец PA6 с 20 весовыми процентами антипирена на основе графита (красная кривая) демонстрирует самые низкие потери массы, тепловыделение и дымовыделение (наименьшее снижение пропускания) среди всех образцов. Для сравнения, образец с 20 весовыми процентами негалогенизированного антипирена (зеленая кривая) ведет себя так же, как и чистый материал PA6 (синяя кривая). Что касается тепловыделения, то оно показывает немного меньшие значения, а также тепловыделение заканчивается раньше. Что касается пропускания, однако, выделение дыма намного выше, чем у чистого PA6.
Резюме
Эти исследования показывают, что в случае данного конкретного PA6, а также исследованных нагрузок FR, огнезащитный состав на основе графита работает гораздо лучше и значительно снижает вредное воздействие огня на окружающую среду. В случае с негалогенированным FR необходимо изучить дополнительные нагрузки, чтобы определить состав с лучшими характеристиками.