Sistemi ritardanti la fiamma per Poliammidi 6 e 66

Le poliammidi 6 e 66 sono polimeri semi-cristallini che uniscono a buone proprietà meccaniche e termiche la competitività del prezzo, ma non sono intrinsecamente ritardate alla fiamma. È necessario quindi, nelle applicazioni che lo richiedono, additivarle  con sistemi ritardanti la fiamma per raggiungere la performance richiesta.

I sistemi di ritardo alla fiamma attualmente più utilizzati nelle PA 6 e 66 sono:

• Alogeno derivati + sinergici (il più noto è il Sb₂O₃)
• Fosforo rosso
• Sali di melammina
• Idrossido di magnesio
• Fosfinati organici + sinergici azotati

che operano come qui riassunto:

I sistemi alogenati sono molto efficaci come ritardanti la fiamma (è necessaria una quantità di circa il 25%), i manufatti hanno buone proprietà meccaniche, ottime prestazioni al filo incandescente (GWEPT, GWFI e GWIT), ma richiedono buona conoscenza formulativa per ottenete buona resistenza alle correnti striscianti (CTI). La densità dei materiali è elevata; inoltre i fumi emessi in caso di sviluppo di fiamma generalmente sono tossici e con densità ottica elevata.

Il fosforo rosso è utilizzato quasi esclusivamente nella PA 66 rinforzata con fibra di vetro e con circa il 7% di additivo si ottiene un rating UL 94 V0 a 0,8 mm. Il materiale mantiene ottime proprietà meccaniche, ha buoni valori di CTI, la densità è contenuta. Le performace al filo incandescente sono in genere insufficienti per quanto concerne il GWIT⁽¹⁾, i fumi sono tossici per la presenza di fosfina, e, in condizioni di ambiente caldo e umido, può talvolta accadere che i contatti in rame subiscano corrosione. Non indifferente risulta il fatto che il materiale possa essere colorato solo in tinte scure a causa del colore dell’additivo.

I sali di melammina sono utilizzati per ottenere ottime prestazioni di ritardo alla fiamma (UL 94 V0 fino a 0,4 mm con concentrazioni intorno al 10%) con PA non rinforzate: la sola aggiunta di fibra di vetro infatti, che agisce come lo stoppino di una candela, declassa il materiale a UL 94 V2. I compound ottenuti hanno la più bassa densità tra i sistemi considerati ed hanno buone caratteristiche meccaniche ed elettriche. Scarse le performance al GWIT⁽¹⁾. I fumi possono contenere HCN.

L’idrossido di magnesio, Mg(OH)₂, viene utilizzato soprattutto nella PA 6 e performa bene solamente ad alte concentrazioni di additivo (fino al 60%). Le caratteristiche meccaniche del materiale sono quindi scarse e la densità del materiale risulta molto elevata. Le proprietà elettriche sono invece buone ed i fumi in caso di sviluppo di fiamma sono i meno tossici e con densità ottica molto bassa.

I fosfinati sono utilizzati in concentrazioni intorno al 20% per ottime prestazioni ritardanti la fiamma. I compound presentano buone proprietà meccaniche ed elettriche, densità contenuta. I valori di GWIT⁽¹⁾ sono al limite se non si interviene sulla formulazione.

Sono in sviluppo nuovi sistemi ritardanti la fiamma per PA 6 e/o 66:

• Clariant, produttrice dei fosfinati organici sinergizzati con additivi azotati, ha verificato che questi sinergici limitano la stabilità termica dei compound in PA e sta sperimentando, già a livello industriale, una nuova serie di sinergici fosforati che sembra diano una maggiore stabilità termica in fase di processo, mantenendo le stesse caratteristiche sia come ritardanti la fiamma sia come altre performance del compound.
• Sono stati sperimentati, e sono in via di industrializzazione, nuovi sistemi ritardanti la fiamma con  vari additivi a base siliconica utilizzati sia da soli che in combinazione con sinergici e co-additivi come talco, zinco borato, melammina cianurata, argille modificate, ecc. Al silicone sono state incorporate diverse funzionalità. Si è raggiunto il rating V0 ad uno spessore di 1,5 mm con una PA 6 30 FV. La percentuale di silano è del 15 %, i co-additivi usati talco, zinco borato e melammina cianurata, per un ammontare totale del sistema ritardante la fiamma del 25%.

Note

(1)    Valore di GWIT richiesto 775 °C secondo EN 60335-1

Fonti

Injection World magasine marzo 2016

Post del 04/01/2016 Ritardanti di fiamma siliconici per PC e PA