Inledning
Plastmaterial är i allmänhet utmärkta isolatorer. På grund av sin höga mekaniska hållfasthet och låga vikt är de särskilt lämpade för el- och elektronikmarknaden (E&E) samt transport- och vitvaruindustrin. Ett vanligt plastmaterial för sådana tillämpningar är polyamidfamiljen: PA6, som har god ytkvalitet, bearbetbarhet och något lägre priser än andra PA, är särskilt väl lämpat. I många av dessa applikationer är plastmaterialet förstärkt med korta glasfibrer för att ytterligare förbättra den mekaniska prestandan.
Dessa material kan dock fatta eld när de kommer tillräckligt nära en antändningskälla, t.ex. en elektrisk gnista. En vanlig åtgärd för att säkerställa brandsäkerheten är att tillsätta flamskyddsmedel (FR). Vilken typ och mängd flamskyddsmedel som används beror på användningsområdet och de krav som ställs i olika standarder för brandfarlighet.
I allmänhet är en låg mängd flamskyddsmedel önskvärd för att ha minsta möjliga effekt på plastens egenskaper och bearbetningsbeteende. Som alla tillsatser ökar flamskyddsmedel viskositeten i polymersmältor, vilket är särskilt viktigt inom elektronikindustrin där miniatyrisering och därmed mycket tunna väggar är standard. Det finns en mängd olika flamskyddsmedel för PA6.
Bränder som startas av en enda elektrisk gnista utvecklar rök redan från början. det är därför de flesta brandoffer dödas av giftig rök. Röken kan dessutom bli så tät att den försvårar den visuella orienteringen eller till och med hindrar en instängd person från att fly. Frätande ämnen i röken kan också skada utrustning som annars inte skulle ha påverkats av branden. Den toxicitet och korrosivitet som ofta observeras kommer från halogenerade polymerer eller flamskyddsmedel. Därför används speciella icke-halogenerade flamskyddsmedel och grafitbaserade flamskyddsmedel för att undvika dessa problem.
Mätförhållanden
För att belysa effekten av olika icke-halogenerade flamskyddsmedel på brandbeteendet hos PA6 formsprutades prover av de olika föreningarna till 100 x 100 x 4 mm3 plattor och testades i TCC 918 (figur 1). Instrumentet gör det möjligt att bestämma värmeavgivning, massförlust samt rökgasens TäthetMassdensiteten definieras som förhållandet mellan massa och volym. densitet och sammansättning. Proverna placerades på en horisontell provhållare som är placerad i lastcellen. Lastcellen övervakar provets massa under mätningen. En konisk elektrisk strålningsvärmare bestrålar provet jämnt från ovansidan. En gnisttändare är placerad mellan provets yta och konvärmaren. Denna antänder de brandfarliga gaser som utvecklas från provkroppen när den värms upp. De förbränningsgaser som bildas passerar genom värmekonen och samlas upp av ett avgassystem med centrifugalfläkt och huv. I mätsektionen i avgaskanalen kan rökgasens massflöde och temperatur mätas, liksomO2-,CO2- och CO-koncentrationerna och laserljusets transmission genom rökgasen.
Innan testerna påbörjades kalibrerades gasanalyssystemet (Siemens Oxymat/Ultramat) med kalibreringsgaser och C-faktorn kontrollerades genom att använda metanbrännaren med en definierad värmeavgivning. Gasanalysatorn som användes var utrustad medO2 och ettCO2-alternativ. Efter uppvärmning av konvärmaren stängdes slutaren och den förberedda provhållaren placerades på markplattan. Därefter tog systemet automatiskt bort slutaren för att påbörja mätningen. De förångade gaserna antändes av det automatiska tändsystemet. Mätförhållandena sammanfattas i tabell 1.
Figur 2 visar resultaten av mätningen på ren PA 6 och visualiseringen i TCC-programvaran. Den vänstra kolumnen visar mätningens indata; i mitten visas en tabell med mätvärdena från 751 till 756 s tillsammans med två exempel på grafer över mätdata; och i den högra kolumnen visas en översikt över de valda analysvärdena för just denna mätning.
Tabell 1: Mätförhållanden
| Provhållare | Horisontell | |
| Värmeflöde | 50 kW/m² | |
| Nominellt kanalflöde | 24.0 l/s | |
I figur 3 kan man titta närmare på resultaten. Figur 3a visar massförlusten, b) visar värmeavgivningen och c) visar transmissionen som en funktion av tiden för de tre olika proverna. Man kan se att PA6-provet med 20 vikt% grafitbaserat flamskyddsmedel (röd kurva) uppvisar den lägsta massförlusten, värmeavgivningen och rökavgivningen (lägsta minskningen av transmissionen) av alla prover. I jämförelse beter sig provet med 20 vikt-% icke-halogenerat flamskyddsmedel (grön kurva) mycket likt det rena PA6-materialet (blå kurva). När det gäller värmeavgivningen visar det något lägre värden och värmeavgivningen slutar också tidigare. När det gäller transmission är dock rökutsläppet mycket högre än för det rena PA6-materialet.
Sammanfattning
Dessa undersökningar visar att det grafitbaserade flamskyddsmedlet fungerar mycket bättre för just denna PA6 och för de undersökta FR-halterna, och att det avsevärt minskar de skadliga effekter som en brand kan ha på omgivningen. När det gäller det icke-halogenerade flamskyddsmedlet skulle ytterligare belastningar behöva studeras för att Identify en sammansättning med bättre prestanda.