Introduzione al meccanismo di ritardo di fiamma dei componenti isolanti in plastica per terminali.

L'effetto ignifugo dei componenti in plastica non è univoco, ma agisce in diverse fasi della combustione (riscaldamento, decomposizione, accensione, propagazione) attraverso meccanismi fisici e chimici. I principali meccanismi possono essere suddivisi nelle seguenti tipologie:
1. Meccanismo ritardante di fiamma in fase gassosa (intrappolamento dei radicali liberi)
Questo è uno dei meccanismi più importanti ed efficienti.
Principio: Quando i ritardanti di fiamma si decompongono per effetto del calore, possono rilasciare sostanze attive (come i radicali alogenuri X·), che "intrappolano" i radicali H· e HO· (gruppo idrossilico) che mantengono la reazione a catena della fiamma nella reazione di combustione, in modo che la loro concentrazione diminuisca drasticamente, interrompendo così efficacemente la reazione chimica della combustione.

Ritardanti di fiamma tipici:
Ritardanti di fiamma alogenati (bromo, cloro): elevata efficienza, ma producono grandi quantità di fumo durante la combustione, possono generare gas tossici e corrosivi (diossine, ecc.), attualmente limitati in alcuni settori con elevati requisiti di protezione ambientale.
Ritardanti di fiamma senza alogeni (come i ritardanti di fiamma intumescenti a base di azoto e fosforo-azoto): la decomposizione produce gas non combustibili come ammoniaca, azoto e vapore acqueo, diluendo le concentrazioni di ossigeno e di gas combustibili e intrappolando al contempo i radicali liberi.

2. Meccanismo di ritardo di fiamma in fase condensata (formazione di uno strato di carbonio)
Principio: I ritardanti di fiamma possono favorire la disidratazione e la carbonizzazione dei polimeri sulla superficie della fiamma, formando uno strato di carbonio denso e poroso. Questo strato di carbonio svolge molteplici funzioni:
Isolamento: impedisce il trasferimento di calore dall'esterno al polimero interno.
Barriera all'ossigeno: impedisce la fuoriuscita dei prodotti di decomposizione combustibili interni e isola dall'ingresso di ossigeno esterno.
Strato barriera: protegge il materiale sottostante dalle gocce di fusione.
Ritardanti di fiamma tipici:
Ritardanti di fiamma a base di fosforo: come gli esteri fosfatici, il fosforo rosso, l'acido fosforico e l'acido polimetafosfico, che si formano per effetto del calore, il quale promuove la disidratazione dei polimeri ossigenati (come PC e PET) in carbonio.
Sistema ritardante di fiamma intumescente (IFR): è composto da una fonte acida, una fonte di carbonio e una fonte di gas. Quando riscaldato, si espande e si espande, formando uno strato poroso di schiuma di carbonio decine di volte più grande dello spessore originale, che ha un eccellente effetto di isolamento termico e di isolamento dall'ossigeno ed è la tecnologia principale dei ritardanti di fiamma senza alogeni di alta gamma.

3. Meccanismo di raffreddamento (raffreddamento endotermico)
Principio: Alcuni ritardanti di fiamma assorbono molto calore (elevato assorbimento di calore) durante la decomposizione, riducendo così la temperatura della superficie del materiale e ritardando il processo di decomposizione termica dei polimeri.
Ritardanti di fiamma tipici:
Idrossidi metallici: i più comunemente utilizzati sono l'idrossido di alluminio (ATH) e l'idrossido di magnesio (MH). Assorbono molto calore durante la decomposizione e rilasciano vapore acqueo, diluendo i gas combustibili e l'ossigeno. Questo è il metodo ignifugo più ecologico e privo di fumo, ma richiede un'elevata quantità di additivo (solitamente > 50%), che può influenzare le proprietà meccaniche e la fluidità di lavorazione del materiale.

4. Goccioline ed effetti di diluizione
Effetto gocciolamento: alcuni materiali (come il PA6/PA66 non ignifugo) fondono e gocciolano rapidamente quando riscaldati, disperdendo il calore e proteggendo così il materiale sovrastante. Tuttavia, questo fenomeno è incontrollabile e pericoloso perché le goccioline fuse possono trasportare fiamme e incendiare altri componenti. Un buon sistema ignifugo dovrebbe sopprimere la formazione di goccioline o renderle non combustibili (una quantità limitata di goccioline è ammessa nella classe V-2, mentre è strettamente limitata nella classe V-0).
Effetto di diluizione: la decomposizione dei ritardanti di fiamma produce gas non combustibili (come vapore acqueo, CO₂, N₂, NH₃, ecc.), diluendo la concentrazione di gas combustibili e ossigeno intorno al materiale.