PA-66 ile yüksek sıcaklık PAları gibi poliamitler (PAlar), yüksek sıcaklıklardaki üstün mekanik ve elektriksel özellikleri, iyi kimyasal ve yıpranma dirençleri ile birlikte düşük sürtünme seviyelerine sahip olmaları nedeniyle, çok sayıda mühendislik uygulamasında kullanılırlar.
Elektrik ve elektronik uygulamalarda, gerekli standartları karşılamak için,
alev geciktiricilik sağlamaya yönelik katkı maddesi kombinasyonlarının ilave edilmesiyle bu kritik performans parametrelerinin sınırları zorlanır.
İdeal alev geciktirici (FR) katkı maddesi karışımı, gereken FR performansını sağlarken, bir yandan da istenen mekanik özellikleri mümkün olduğunca muhafaza edecek şekilde sunar.
İstenen polimer performansının gün geçtikçe artan seviyelerini karşılama zorluğu, daha ince ve daha karmaşık kalıpların doldurulmasını gerektiren, elektronik bileşenlerin ve elektrikli cihazların çok ufak boyutlara küçültülmesiyle, daha karmaşık bir hal almaktadır.
Muhtemelen bu zorluk en fazla, katkı maddeleri ile takviye maddeleri arasındaki etkileşimlerin, yalnızca bileşenin mukavemeti üzerinde değil, aynı zamanda kalıba girme özellikleri üzerinde de büyük bir etkiye sahip olduğu, takviyeli polimer sistemlerde yaşanmaktadır.
Yönetmelikler, teknik ve uygulamaya ilişkin sorunların üstesinden gelmek için kullanılan katkı maddelerinin,bunu sağlık ya da çevreye her hangi bir zarar vermeden yerine getirmesi gerektiğinden, ek bir zorluk seviyesi oluşturur.
Çinko Stanat FRlar
William Blythe, çinko stanat ve çinko hidroksistanat FRları Flamtard S ve H serilerini 20 yıldan uzun bir süre önce başarıyla piyasaya sürmüş ve hiçbir tehlike oluşturmayan, yüksek etkinlikte polimer katkı maddelerine artan talep nedeniyle, araştırma ve geliştirme faaliyetlerini gittikçe arttırmıştır.
Düzenleyici direktiflere uygun şekilde, şirket, sağlık ya da çevreye karşı herhangi bir zararın söz konusu olmadığını göstermek için, kalay-bazlı FR ürün serisinin tehlike özelliklerini kapsamlı bir şekilde tanımlamıştır.
Yapısal olarak, Flamtard S, kalay ve çinko oksitlerin bileşiminden oluşan anhidrit bimetalik malzeme olup, 400°C sıcaklıklara kadar ısıl dengelidir. Bir halojen kaynağı ile bir araya geldiğinde, her iki element de, kendilerine özgü mekanik yapıları sayesinde, alev ve dumanı baskılar.
Şekilde 1’de de gösterildiği gibi, yanmanın ilk aşamalarında kalay gaz fazında salınır ve burada halojenli FR’ın bozunmasıyla salınan halojen radikalleri ile birleşir. Bu da alev oluşumunu önler. Çinko bileşen, bozunan polimerin, duman yerine karbon kömüre dönüşümünü harekete geçirdiği yoğuşuk fazda rol oynar.
Deneysel Değerlendirme
Değişen mevzuat ortamı ile ayrıntılı uygulama verileri sağlama gerekliliği göz önünde bulundurularak, Flamtard S içeren cam- dolgulu PA bileşenli alev geciktiriciler ile klasik antimon trioksit (ATO) sistemi içerenlerin performansını karşılaştırmak üzere bir çalışma programı uygulanmıştır.
Flamtard S ile üç bromlu polimerik FRlar: bromlu polisitren (ICL Derecesi FR 803P), bromlu poliakrilat (ICL Derecesi FR 1025) ile bromlu epoksi (ICL Derecesi FR 2400) arasındaki etkileşimleri incelemek ve bu sayede ideal kombinasyonu belirlemek üzere, iki aşamalı bir deneysel program uygulanmıştır.
Bu üç polimerik FRlar’ın seçilmesinin sebebi, bunların yüksek moleküler ağırlıkları nedeniyle, her hangi bir tehlike sınıflandırmasına tabi olmamaları, bu nedenle bunların özellikle belirlenen amacın tehlikesiz bir sisteme sahip olduğu uygulamalar açısından, Flamtard S için ideal bir ortak-FR olmalarıdır.
Bir Leistritz MIC 27 GL/44 D üzerinde, 270°C’de çalışan çift vidalı ekstrüder ve 300 rpm’lik vida hızında, beş takım cam-dolgulu PA bileşeni oluşturulmuştur.
Test numuneleri, 40-45 saniyelik döngü süresine, 120 bar kalıp basıncına ve 255°C’lik bir enjeksiyon sıcaklığına sahip Klöcker Ferromatik Desma FX-2F kapsamında kalıba alınmıştır.
Bileşenler, değişen miktarlarda Lanxess’dan Durethan A30 S PA, yine Lanxess’dan %30 CS 7928 [l = 4.5 mm], BASF’den Irganox 1098 ve Irgafos 168 bazlı stabilizatör paketi ve Caesit AV/PA Baerlocher, ICL-IP’den FR-1025 bromlu poliakrilat ya da Flamtard S artı Campine’dan plastik hammadde boyası formunda ATO’yu kullanmıştır
(Tablo 1). %3.45 oranındaki Flamtard S’in, en etkin biçimde, %19.05’lik bromlu poliakrilat ile kullanıldığı görülmüştür. Bu nedenle, söz konusu kombinasyon, tek başına bromlu poliakrilata karşı ve alternatif bir görevdeş ile yapılan bir kombinasyonla değerlendirilmiştir.
Klasik yangın üçgeninin temel bileşenleri açısından, yangın bilimini tanımlamaya yönelik kesin veri-setleri oluşturmak için, üç analitik yöntem kullanılmıştır:
ISO 4589-2:1999 için Kısıtlayıcı Oksijen İmleci (LOI) yoluyla oksijen; konik kalorimetreyi kullanan enerji çıkışı ve UL 94’ü kullanarak yanmış bileşenin kendi kendine sönme kapasitesi. Sonuçlar Tablo 2’de gösterilmektedir.
Bu, en ince kesitler için en yüksek V-0 standardına ulaşmayı sağlamaya yönelik, tek başına bromlu poliakrilatın (Uygulama 2) performansını arttırmak için Flamtard S (Uygulama 3) ya da ATO (Uygulama 4) gibi bir görevdeşin gerektiğini göstermektedir.
%3.45 oranında Flamtard S’in dâhil edilmesi, LOI’yi artıran, sistemden enerji çıkışını azaltan ve kendi kendine sönme özelliklerini iyileştiren ve tüm bunları yaparken, duman oluşumunu da azaltan bir etkiye sahiptir.
Flamtard S, ATO’ya dayalı klasik sistemden çok üstündür ve V-0 standardına ek duman baskılama etkisi ile belirgin biçimde daha düşük yoğunlukta ulaşmaktadır.
Bir mühendislik polimeri olan bileşen, kullanım ömrü boyunca yüksek performans seviyesi göstermelidir, bu nedenle bileşiğin mekanik özellikleri kritik önem arz eder ve bu doğrultuda, polimer özellikleri üzerinde katkı maddelerinin etkisi de incelenmiştir.
En değerli FR sistemi, mühendislik PA malzemelerinin mekanik özellikleri üzerinde etkisi olmayan ya da yararlı etkiye sahip olan sistemdir.
Tablo 3, çeşitli bileşenlerin mekanik özelliklerini göstermektedir. FR 1025’in (Uygulama 2) dahil edilmesinden kaynaklanan çekme mukavemetindeki azalma, Flamtard S (Uygulama 3) ile büyük ölçüde geri kazanılmakta olup, buna elastikiyet katsayısı ile uzama özelliklerindeki benzer iyileşmeler eşlik etmektedir.
Flamtard S’in klasik sistemle (Uygulama 4) karşılaştırıldığında, mekanik özellikler üzerinde herhangi bir etkisi olmaması ya da yararlı etkilere sahip olması ile mühendislik PA bileşimleri açısından değerli bir bileşen olarak göz önünde bulundurulması önerilmektedir.
Kevin Hudson / İşletme Müdürü / William Blythe Limited
Haluk Yavuz / Genel Müdür / Spefichem Kimyavi Maddeler ve Danışmanlık
