Úvod do mechanismu zpomalování hoření izolačních plastových součástí svorek

Účinek zpomalování hoření plastových dílů není ojedinělý, ale hraje roli v různých fázích hoření (ohřívání, rozklad, vznícení, šíření) prostřednictvím fyzikálních a chemických cest. Hlavní mechanismy lze rozdělit do následujících typů:
1. Mechanismus zpomalování hoření v plynné fázi (zachycování volných radikálů)
Toto je jeden z nejdůležitějších a nejúčinnějších mechanismů.
Princip: Když se zpomalovače hoření rozkládají teplem, mohou uvolňovat aktivní látky (jako jsou halogenové radikály X·), které „zachytí“ radikály H· a HO· (hydroxylové skupiny), které udržují řetězovou reakci plamene v reakci spalování, takže jejich koncentrace prudce klesne, a tím se účinně přeruší chemická reakce spalování.

Typické zpomalovače hoření:
Halogenové zpomalovače hoření (brom, chlor): vysoká účinnost, ale při spalování vzniká velké množství kouře, mohou produkovat toxické korozivní plyny (dioxiny atd.), v současnosti v některých oblastech s vysokými požadavky na ochranu životního prostředí omezené.
Bezhalogenové zpomalovače hoření (jako je dusík, fosfor-dusík intumescentní zpomalovače hoření): Nehořlavé plyny, jako je amoniak, dusík a vodní pára, vznikají rozkladem, ředí kyslík a koncentrace hořlavých plynů a zároveň zachycují volné radikály.

2. Mechanismus zpomalování hoření s kondenzovanou fází (tvorba uhlíkové vrstvy)
Princip: Zpomalovače hoření mohou podporovat dehydrataci a karbonizaci polymerů na povrchu plamene, čímž vzniká hustá a porézní uhlíková vrstva. Tato uhlíková vrstva hraje několik rolí:
Izolace: Blokuje přenos vnějšího tepla do vnitřního polymeru.
Kyslíková bariéra: zabraňuje úniku vnitřních hořlavých produktů rozkladu a také izoluje vnější kyslík od vstupu.
Bariérová vrstva: Chrání podkladový materiál před kapkami taveniny.
Typické zpomalovače hoření:
Fosforové zpomalovače hoření: jako jsou fosfátové estery, červený fosfor, kyselina fosforečná a kyselina polymetafosfátová vznikají teplem, které podporuje dehydrataci okysličených polymerů (jako je PC a PET) na uhlík.
Intumescentní systém zpomalující hoření (IFR): Skládá se ze zdroje kyseliny, zdroje uhlíku a zdroje plynu. Při zahřátí pění a rozpíná se, čímž vytváří porézní vrstvu pěnového uhlíku, která je desítkykrát větší než původní tloušťka. Má vynikající tepelnou izolaci a izolační účinek proti kyslíku. Je to hlavní technologie špičkových bezhalogenových zpomalovačů hoření.

3. Mechanismus chlazení (endotermické chlazení)
Princip: Některé zpomalovače hoření absorbují při rozkladu velké množství tepla (vysoká absorpce tepla), čímž snižují teplotu povrchu materiálu a zpomalují proces tepelného rozkladu polymerů.
Typické zpomalovače hoření:
Hydroxidy kovů: Nejčastěji používané jsou hydroxid hlinitý (ATH) a hydroxid hořečnatý (MH). Při rozkladu absorbují velké množství tepla a uvolňují vodní páru, čímž ředí hořlavé plyny a kyslík. Jedná se o nejekologičtější metodu zpomalování hoření bez kouře, ale vyžaduje vysoké množství přísady (obvykle > 50 %), což může ovlivnit mechanické vlastnosti a tekutost materiálu při zpracování.

4. Kapky a účinky ředění
Kapkový efekt: Některé materiály (například nehořlavý PA6/PA66) se při zahřátí rychle taví a odkapávají, čímž odvádějí teplo a chrání materiál nad nimi. To je však nekontrolovatelné a nebezpečné, protože roztavené kapky mohou přenášet plameny a zapálit další součásti. Dobrý systém zpomalování hoření by měl kapky potlačovat nebo je učinit nehořlavými (u třídy V-2 je povolen omezený počet kapek a u třídy V-0 přísně omezený).
Ředicí účinek: Rozklad zpomalovačů hoření produkuje nehořlavé plyny (jako je vodní pára, CO₂, N₂, NH₃ atd.), které ředí koncentraci hořlavých plynů a kyslíku v okolí materiálu.