โซลูชันสารหน่วงไฟสำหรับชิ้นส่วนผนังบาง: วิธีการบรรลุมาตรฐาน UL-94 V-0 ด้วยปริมาณสารเติมแต่งที่น้อยที่สุด

แนวโน้มการย่อขนาดในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคและชิ้นส่วนยานยนต์นั้นปฏิเสธไม่ได้ ผู้ผลิตกำลังผลักดันขีดจำกัดของการออกแบบอย่างต่อเนื่องโดยใช้การฉีดขึ้นรูปผนังบางเพื่อลดน้ำหนักและต้นทุนวัสดุ อย่างไรก็ตาม เมื่อความหนาของผนังลดลง ซึ่งมักจะต่ำกว่า 0.8 มม. หรือแม้แต่ 0.4 มม. ความท้าทายในการผ่านมาตรฐานการติดไฟที่เข้มงวด เช่น UL94 V-0 หรือ V-2 จะเพิ่มขึ้นอย่างทวีคูณ

คุณอาจสันนิษฐานว่าวัสดุที่บางกว่าจะดับได้ง่ายกว่าเพราะมีเชื้อเพลิงน้อยกว่า ในความเป็นจริง ตรงกันข้ามมักจะเป็นจริง ชิ้นส่วนผนังบางจะร้อนขึ้นเร็วขึ้น สูญเสียความสมบูรณ์ของโครงสร้างได้เร็วขึ้น และมีแนวโน้มที่จะเกิด "ปรากฏการณ์ไส้ตะเกียง" ซึ่งเปลวไฟจะเผาผลาญวัสดุอย่างรวดเร็วก่อนที่คาร์บอนไนเซชันจะเกิดขึ้นได้ ดังนั้น วิศวกรจึงต้องเผชิญกับการแลกเปลี่ยนที่ยากลำบาก: การเพิ่มปริมาณ สารหน่วงการติดไฟ การผ่านการทดสอบความปลอดภัยมักจะทำลายคุณสมบัติทางกายภาพ (เช่น ความแข็งแรงจากการกระแทกและการไหล) ที่ทำให้การขึ้นรูปผนังบางเป็นไปได้ตั้งแต่แรก

ดังนั้น สิ่งที่นักวิศวกรรมพอลิเมอร์ในภาคส่วนนี้ต้องการอย่างยิ่งคือการค้นหาวิธีการหน่วงการติดไฟที่สามารถให้คะแนน V-0 หรือ V-2 ได้ โดยใช้ปริมาณการเติมที่ต่ำมาก ในคู่มือนี้ เราจะสำรวจกลไก กลยุทธ์การเลือกวัสดุ และเทคนิคการแปรรูปที่จำเป็นในการแก้ไขปัญหาทางวิศวกรรมที่ขัดแย้งกันนี้

ก่อนที่จะเลือกวิธีแก้ปัญหา เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งที่จะต้องเข้าใจว่าทำไมผนังบางจึงมีพฤติกรรมแตกต่างกันภายใต้ความเค้นจากความร้อน เมื่อชิ้นส่วนพลาสติกที่มีความหนา 3.0 มม. สัมผัสกับเปลวไฟ เนื้อวัสดุส่วนใหญ่จะทำหน้าที่เป็นตัวรับความร้อน ดูดซับพลังงานความร้อน และชะลอกระบวนการเสื่อมสภาพ

ในทางตรงกันข้าม ชิ้นส่วนผนังบาง (เช่น 0.5 มม.) จะขาดมวลความร้อนนี้ อุณหภูมิจะสูงขึ้นทันทีทั่วทั้งภาคตัดขวาง ทำให้โซ่โพลีเมอร์แตกตัวอย่างรวดเร็ว

สำหรับการให้คะแนน UL94 V-2 อนุญาตให้มีการหยดของเปลวไฟได้ตราบเท่าที่ไม่ทำให้สำลีที่ใช้เป็นตัวบ่งชี้ด้านล่างติดไฟ สำหรับโพลีโพรพิลีน (PP) หรือโพลีอะไมด์ (PA) แบบผนังบาง มักจะทำได้โดยการปล่อยให้โพลิเมอร์ "ถอยห่าง" จากแหล่งกำเนิดเปลวไฟผ่านการหยด อย่างไรก็ตาม สำหรับการให้คะแนน V-0 ห้ามการหยดของเปลวไฟโดยเด็ดขาด วัสดุจะต้องดับเองภายใน 10 วินาที

ความขัดแย้ง: การให้คะแนน V-0 ต้องการชั้นถ่านที่แข็งแรงหรือการดับด้วยก๊าซอย่างรวดเร็ว แต่การเติมสารหน่วงการติดไฟแบบดั้งเดิมในปริมาณสูง (มักจะ 20-30%) จะทำลายค่าดัชนีการไหลหลอมเหลว (MFI) ที่จำเป็นสำหรับการเติมแม่พิมพ์บาง

หากคุณเติมสารหน่วงการติดไฟจากแร่ธาตุ 25% ลงในชิ้นส่วนผนังบาง วัสดุจะเปราะ ในชิ้นส่วนที่บอบบางอยู่แล้วเนื่องจากรูปทรง ความเปราะนี้จะนำไปสู่ความล้มเหลวในการประกอบและประสิทธิภาพการทดสอบการตกหล่นที่ไม่ดี

หากแอปพลิเคชันของคุณอนุญาตให้มีการจัดอันดับ V-2 (ซึ่งพบได้ทั่วไปในเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ไม่มีผู้ดูแลหรือส่วนประกอบภายใน) กลยุทธ์จะมุ่งเน้นไปที่การเสื่อมสภาพที่ควบคุมได้ แทนที่จะเกิดการไหม้เป็นถ่าน เป้าหมายคือการใช้สารหน่วงไฟที่ส่งเสริมให้วัสดุละลายออกจากเปลวไฟได้อย่างปลอดภัยโดยไม่เกิดการเผาไหม้อย่างต่อเนื่อง

สำหรับโพลีโอเลฟิน เช่น PP วิธีหนึ่งที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในการบรรลุ V-2 ด้วยอัตราการเติมที่ต่ำมาก (มักจะอยู่ที่ 0.2% – 1.0%) คือการใช้ตัวสร้างอนุมูลอิสระ

กลไก: สารเติมแต่งเหล่านี้ได้รับการออกแบบทางเคมีให้สลายตัวที่อุณหภูมิเฉพาะ ซึ่งต่ำกว่าจุดติดไฟของโพลีเมอร์เล็กน้อย พวกมันจะเหนี่ยวนำให้เกิดการแตกหักอย่างรวดเร็วของโซ่โพลีเมอร์

ผลลัพธ์: เมื่อเปลวไฟสัมผัสกับชิ้นส่วน ความหนืดจะลดลงทันที และวัสดุจะหยดออกไป ทำให้แหล่งความร้อนหลุดออกจากเชื้อเพลิง เนื่องจากปริมาณการใช้ต่ำมาก คุณสมบัติทางกลและสีของเรซินพื้นฐานจึงแทบไม่เปลี่ยนแปลง

แม้ว่าสารละลายโบรมีนแบบดั้งเดิมอาจต้องใช้ปริมาณที่สูงกว่า แต่ส่วนผสมแบบเสริมฤทธิ์กันสมัยใหม่สามารถให้ค่า V-2 ในผนังบางได้โดยใช้ปริมาณที่ลดลงอย่างมาก

การกระจายตัวคือกุญแจสำคัญ: การใช้มาสเตอร์แบทช์ที่มีการกระจายตัวสูงแทนผงดิบ ทำให้ส่วนผสมออกฤทธิ์กระจายตัวสม่ำเสมอมากขึ้น ซึ่งหมายความว่าคุณต้องการวัสดุ "ประกัน" น้อยลงเพื่อรับประกันประสิทธิภาพ

การบรรลุมาตรฐาน V-0 ในชิ้นส่วนผนังบางด้วยปริมาณสารเติมแต่งต่ำ ถือเป็นสถานการณ์ที่ท้าทายทางเทคนิคมากที่สุด จำเป็นต้องเปลี่ยนจากการใช้สารเติมแต่งแบบ "หักโหม" ไปสู่ปฏิกิริยาเคมีแบบ "อัจฉริยะ" เราต้องอาศัยสารเสริมฤทธิ์ที่มีประสิทธิภาพสูง ซึ่งจะช่วยขยายผลของสารหน่วงไฟหลัก

ในการผ่านการทดสอบ V-0 ในผนังบาง คุณต้องหยุดการหยด ซึ่งเกือบทั้งหมดทำได้โดยใช้โพลีเตตราฟลูออโรเอทิลีน (PTFE) ที่ถูกห่อหุ้มเป็นพิเศษสำหรับการฉีดขึ้นรูป

หากคุณกำลังทำงานกับโพลีคาร์บอเนตผนังบาง (ที่พบบ่อยในที่ชาร์จและอะแดปเตอร์) "ราชา" แห่งโซลูชันปริมาณน้อยคือโพแทสเซียมเปอร์ฟลูออโรบิวเทนซัลโฟเนต (มักเรียกกันว่า PFBS หรือสารทดแทนเกลือ Rimar)

สำหรับวัสดุที่ไม่เกิดการถ่านตามธรรมชาติ (เช่น PP หรือ PA) เราต้องสร้างการถ่านเทียม ระบบสารหน่วงไฟแบบพองตัวในปัจจุบัน (อิงตามฟอสฟอรัสและไนโตรเจน) กำลังถูกออกแบบให้ตอบสนองเร็วขึ้น

แม้แต่สูตรเคมีที่สมบูรณ์แบบก็อาจล้มเหลวได้หากพารามิเตอร์การแปรรูปไม่ได้รับการปรับแต่งสำหรับการขึ้นรูปผนังบาง อัตราการเฉือนในการฉีดขึ้นรูปผนังบางนั้นสูงมาก ซึ่งอาจทำให้สารหน่วงไฟเสื่อมสภาพก่อนที่จะถึงมือผู้บริโภค

ความเร็วในการฉีดสูงทำให้เกิดความร้อนจากการเสียดสี หากคุณใช้สารหน่วงไฟที่มีความเสถียรทางความร้อนต่ำ สารดังกล่าวอาจสลายตัวบางส่วนภายในกระบอกฉีดหรือหัวฉีด

ในผนังบาง การไหลคือทุกสิ่ง สารหน่วงไฟที่กระจายตัวไม่ดีจะสร้าง "จุดร้อน" ที่ติดไฟได้และจุดอ่อนเชิงโครงสร้าง

สิ่งสำคัญที่ควรทราบคือ สารหน่วงการติดไฟทั่วไปราคาถูกบางชนิดอาจอ้างว่าใช้ได้กับผนังบาง แต่บ่อยครั้งจะอาศัยเคมีที่ไม่เสถียรซึ่งจะลอยขึ้นสู่พื้นผิวหรือเสื่อมสภาพไปตามกาลเวลา ประสิทธิภาพที่แท้จริงมาจากการสร้างสมดุลระหว่างสารหน่วงการติดไฟกับคุณสมบัติทางรีโอโลยีของโพลิเมอร์

หากปัจจุบันคุณกำลังประสบปัญหาอัตราการปฏิเสธสูง ผิวสำเร็จไม่ดี หรือการทดสอบการติดไฟล้มเหลวในการใช้งานผนังบาง ปัญหาน่าจะอยู่ที่ความสมดุลระหว่างปริมาณการใช้และการกระจายตัว ยินดีต้อนรับสู่ติดต่อเรา พร้อมระบุชนิดเรซินและข้อกำหนดความหนาของผนังของคุณ เราจะแนะนำสารหน่วงการติดไฟ UL94 V-0 ที่ปรับแต่งมาโดยเฉพาะ ซึ่งจะช่วยให้มั่นใจได้ทั้งการปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัยและประสิทธิภาพการผลิต