Ако някога сте разглеждали пластмасови материали за външна електроника, автомобилни компоненти, строителни приспособления или потребителски стоки, вероятно сте се сблъсквали с общ балансиращ акт: забавянето на пламъка не подлежи на обсъждане за безопасност, но устойчивостта на атмосферни влияния е от решаващо значение за дългосрочната работа при излагане на слънчева светлина, дъжд, температурни промени и влажност. Като доставчик, специализиран в изкуствени пластмаси, непрекъснато ми задават този въпрос: Устойчива ли е огнеупорната PC/ABS смола на атмосферни влияния? Краткият отговор е: възможно е, но не всички огнезащитни PC/ABS са еднакви. През последните 12 години, работейки с клиенти от производители на автомобилни интериори до производители на интелигентни устройства за работа на открито, видях твърде много проекти да се провалят, защото те избраха огнеупорна смес, която пожертва издръжливостта на открито заради ефективността при пожар. Днес разкривам как забавянето на горенето и устойчивостта на атмосферни влияния си взаимодействат в PC/ABS, какво прави огнеустойчивия PC/ABS наистина готов за атмосферни влияния и как да избегнем грешките, които водят до чупливи, обезцветени части след една година на открито.
Първо, нека повторим какво е PC/ABS и защо е такъв работен кон за толкова много приложения. Поликарбонатът (PC) осигурява висока якост на удар, устойчивост на топлина и чистота, докато акрилонитрил бутадиен стирен (ABS) добавя ниска цена, отлична обработваемост и добра твърдост. Смесването им дава материал, който удря сладко място: по-здрав от ABS, по-лесен за формоване от чист PC и се предлага в огромна гама от степени. Добавете забавяне на пламъка и ще получите материал, който отговаря на строгите противопожарни норми – като UL 94 V-0 за тънкостенни части, често срещани в електрониката и уредите – без да преминавате към по-скъпи, по-трудни за обработка алтернативи като чист компютър или термично обработен ABS. Но тази вълшебна смес има слабо място, което спъва приложенията на открито: ABS фазата, по-специално нейният бутадиенов компонент. Тази гумена бутадиенова част е това, което прави ABS здрав, но също така е силно податлив на UV деградация. Когато са изложени на ултравиолетова светлина от слънцето, бутадиеновите двойни връзки се разрушават с течение на времето, което води до обезцветяване, образуване на креда и загуба на удар – дори в PC/ABS, който не забавя горенето.
Сега, когато производителите добавят забавители на горенето към PC/ABS, те въвеждат друг набор от химикали, които могат или да помогнат, или да навредят на устойчивостта на атмосферни влияния, в зависимост от вида на използвания забавител. Има две основни категории забавители на горенето за PC/ABS: базирани на халогени и без халогени. Базираните на халоген забавители, исторически често срещани поради тяхната висока ефективност при ниски натоварвания, използват химикали като бром или хлор, за да прекъснат верижната реакция на горене. Но изследванията свързват някои от тези съединения с излугването с течение на времето, особено при външни условия, където дъждът и температурните цикли могат да ускорят разграждането на материала. Според моя опит частите, направени с базиран на халоген огнеустойчив PC/ABS, често показват пожълтяване или разграждане на повърхността в рамките на 18 до 24 месеца излагане на открито, тъй като забавителите могат да мигрират към повърхността или да реагират с UV светлина.
Ето защо много клиенти преминават към безхалогенна огнеустойчива PC/ABS смола, клас, който използва съединения като химикали на базата на фосфор или азот. Тези забавители нямат същите проблеми с излугването или обезцветяването като тези на базата на халоген, но все пак изискват промени във формулата, за да поддържат устойчивост на атмосферни влияния. Например, базираните на фосфор забавители могат да взаимодействат с естерните връзки на PC, ако не са правилно стабилизирани, което води до разкъсване на молекулната верига и намалена якост на удар с течение на времето, когато са изложени на топлина и UV. Ето защо, когато работя с клиенти по проекти на открито, давам приоритет на класове, които са специално формулирани както за забавяне на горенето, така и за устойчивост на атмосферни влияния, а не само за едното или другото. Разбира се, устойчивостта на атмосферни влияния не се отнася само до забавители на горенето – трябва да имате предвид и другите добавки в сместа, като UV стабилизатори и антиоксиданти. Това е мястото, където класове като Anti-UV PC/ABS Resin влизат в действие, съчетавайки забавяне на горенето с вградена UV защита, така че не се налага да добавяте допълнителни добавки, които могат да компрометират други свойства.
Чакай, нека уточним производителността в реалния свят. Преди няколко години работих с компания, която произвеждаше външни интелигентни измервателни кутии. Първоначално те избраха стандартен базиран на халоген огнеупорен PC/ABS, защото беше по-евтин и отговаряше на техните изисквания UL 94 V-0. Но след тестване на прототипни части в горещия, слънчев климат на Флорида (една от най-суровите външни среди), частите започнаха да пожълтяват в рамките на 6 месеца, а якостта на удар спадна с 35% след една година. Те дойдоха при нас в търсене на решение и ние ги превключихме на стабилизирана при атмосферни влияния безхалогенна огнезабавителна PC/ABS степен, която включва високоефективен UV стабилизатор и антиоксидантен пакет, проектиран да работи със забавител на горенето и PC/ABS смес. След 2 години полеви тестове тези части не показаха почти никакво обезцветяване, а якостта на удар остана над 90% от първоначалната стойност. Това е разликата между обикновената огнеупорна смес и тази, създадена специално за употреба на открито.
Друг фактор, който често се пренебрегва, е присъщата устойчивост на атмосферни влияния на основната смола. Дори и най-добрият забавител на горенето няма да спаси смес, направена от нискокачествен PC/ABS, който вече е склонен към UV деградация. За приложения, които изискват дълготрайна експлоатационна работа на открито, винаги препоръчвам съчетаване на огнеустойчивост с основна смола, която вече е UV-стабилизирана, като UV устойчива PC/ABS смола. Тези степени използват модифицирани стиренови мономери, които намаляват UV чувствителността на съдържанието на бутадиен, така че са по-устойчиви на обезцветяване и загуба на удар дори без забавители на горенето. Когато комбинирате тази основна смола със съвместим забавител на горенето, получавате материал, който проверява и двете кутии: пожарна безопасност и издръжливост на открито.
Армировката със стъклени влакна е друго съображение за външни части, които се нуждаят от допълнителна твърдост или стабилност на размерите. Но ако не изберете правилния клас, PC/ABS, подсилен със стъклени влакна, също може да има проблеми, свързани с времето. Например стандартните смеси, подсилени със стъклени влакна, може да имат лошо покритие на повърхността, което може да доведе до образуване на тебешир или абсорбция на вода, което ускорява разграждането. Ето защо нашата подсилена със стъклени влакна PC/ABS смола за външна употреба е покрита със специален свързващ агент, който свързва стъклените влакна към PC/ABS матрицата, намалявайки поглъщането на вода и подобрявайки цялостната издръжливост, като същевременно поддържа забавяне на горенето. Тествахме 10% подсилен със стъклени влакна клас за забавяне на горенето при екстремна топлина и слънчева светлина в Аризона и след 1500 часа QUV тест (стандартен ускорен тест за времето), той показа по-малко от 10% загуба на блясък и никакво значително намаляване на удара – в сравнение със стандартен нестабилизиран клас стъклени влакна, който загуби 40% от своя гланц и 25% от своята ударна якост в същия тест.
Нека поговорим за тестване, защото така наистина разбирате дали огнеупорният PC/ABS е устойчив на атмосферни влияния. Златният стандарт за тестване на пластмаса на открито е ускорено изветряне, обикновено с използване на QUV камери, които симулират цикли на UV светлина, влажност и температура, или тестване с ксенонов дъга, което имитира пълна слънчева светлина. За приложения на открито препоръчвам провеждането на поне 1000 до 2000 часа ускорено тестване, а за екстремни среди (като пустинни или крайбрежни райони) 3000 часа или повече. Когато работя с клиенти, ние винаги включваме тези тестове в нашия процес на квалификация на материалите, така че няма изненади, когато частите попаднат на полето. Например, един автомобилен клиент се нуждаеше от огнеупорен PC/ABS за външни странични огледала, който трябваше да отговаря на изискванията за 5-годишна издръжливост на открито. Проведохме 2500 часа тестове с ксенонови дъги и класът, който предоставихме, надхвърли техните изисквания с 20%, с минимално обезцветяване и без загуба на механични свойства.
Крайбрежните приложения са допълнително предизвикателство, тъй като соленият спрей добавя още един слой на разграждане. Солта може да проникне в повърхността на пластмасата, да реагира с добавките и да ускори UV увреждането. За части, използвани в близост до океани или в крайбрежни райони с висока влажност, ние препоръчваме стабилизиран при атмосферни влияния безхалогенен, забавящ горенето PC/ABS, който включва устойчив на корозия пакет от добавки. Тествахме тези видове в камери със солен спрей в продължение на 1000 часа и те не показаха признаци на повърхностно напукване или разграждане, за разлика от стандартните огнезащитни смеси, които започнаха да показват повърхностни повреди само след 300 часа.
И така, връщайки се към първоначалния въпрос: устойчива ли е на атмосферни влияния огнеустойчивата PC/ABS смола? Отговорът е да, но само ако е специално формулиран да бъде. Общият огнеупорен PC/ABS няма да издържи на открито повече от няколко години и може да не отговаря на противопожарните кодове за зареждане. Но стабилизиран при атмосферни влияния огнеупорен PC/ABS, съчетан с правилната основна смола, добавки и тестван за издръжливост, може да издържи 5 до 10 години или повече във външна среда. Ключът е да избягвате орязването на формулата – пропускането на UV стабилизатори, използването на евтини забавители на основата на халоген или изборът на генерична смес само защото отговаря на UL 94 – ще доведе до части, които ще се повредят рано, ще ви струва пари за подмяна и ще навреди на репутацията на вашата марка.
Ако работите по проект, който изисква както забавяне на горенето, така и издръжливост на открито, не гадайте за избора на материал. Помогнахме на десетки клиенти в различни индустрии да изберат правилния клас PC/ABS със забавяне на горенето за техните специфични приложения на открито, от смарт устройства до автомобилни части до строителни компоненти. Нашата гама от инженерни видове, включително безхалогенна огнезащитна PC/ABS смола, анти-UV PC/ABS смола, подсилена със стъклени влакна PC/ABS смола и UV устойчива PC/ABS смола, са формулирани така, че да балансират противопожарната безопасност, обработваемостта и дългосрочните характеристики при атмосферни условия. Ние също така предлагаме персонализирани опции за формулиране за клиенти с уникални екологични изисквания, като екстремни температурни диапазони или излагане на крайбрежието.
Не поемайте риска да използвате материал, който няма да работи, когато има значение. Свържете се с нашия екип още днес, за да обсъдим вашия проект и ние ще ви помогнем да намерите подходящата огнеупорна PC/ABS смола, която отговаря както на вашите нужди за пожарна безопасност, така и на изискванията за дългосрочна издръжливост на открито.
препратки:
- Енциклопедия на съвременните пластмаси, 2022 г.: Инженерни пластмаси за приложения на открито
- ASTM D4329 – Стандартна практика за експониране на пластмаси с флуоресцентна UV лампа
- UL 94 – Стандарт за безопасност на запалимостта на пластмасови материали за части в устройства и уреди
- Разграждане и стабилност на полимера, 2021: UV разграждане на PC/ABS смеси с добавки, забавящи горенето
- Годишна техническа конференция на Обществото на инженерите по пластмаси (SPE), 2020 г.: Стабилизирани при атмосферни влияния полимери, забавящи горенето, за електроника на открито