无卤工程塑料开启更多防火应用

电子电器设备设计者最担心的莫过于火灾了——哪怕是最小的零件也能引起巨大的损失。随着性能IDU的进一步增加，塑料制品在办公及移动领域使用中的安全防火将变得更加重要。（图：屹立塑料）

传统材料一般选择使用磷氮改性材料作为阻燃剂。这样做的难题在于，红磷会干扰塑料着色。在色调上，使用红磷只能实现深色或红色。另外，它的副作用会影响加工，而且在高温和潮湿的环境中使用时具有较强的腐蚀性。常用的无机阻燃剂大多数以铝、镁的氢氧化物为基础，使用剂量相对较高，因此不但严重地限制了塑料的加工性能——尤其是注塑成型，还影响着所生产零部件的机械性能。而氮系阻燃剂的主要代表——三聚氰胺氰尿酸盐，仅可用于无填充聚酰胺。

但是，使用塑料替代金属所需实现的不仅是较强的机械性能、长期强度，还有当温度升高时，材料在尺寸和耐老化方面的稳定性。在大多数情况下，空间限制越大也就意味着电流携带元件及其附件之间的距离减小。塑料的绝缘性必须满足日益提高的需求，通常情况下膜壁厚度较薄，是否具有较高的介电强度就需要确认。在生产中，我们需要通过微型化和功能高度集成去实现减重和降低成本，尽管相关联的结构形状和越来越薄的厚度带来高要求，相应的熔体流动指数也需要得到实现和保障。

脱离传统助剂也能行得通

除了以卤素、红磷和三聚氰胺或者其混合物为基础的“传统”阻燃改性材料的生产外，屹立塑料很早以前就已经开始开发具有更高机械和电性能的新型改性材料。很多经过增强和未增强的聚酰胺类（PA 6 和PA 6.6）以及近年来的PPA（聚邻苯二甲酰胺）如今都纳入了FRIANYL品牌之下，屹立公司表示其具有广泛的应用经验并通过了各种形式的认证。在所有改性材料的开发过程中，都应尽可能使其基本特性如工艺参数、机械性能等，与不含阻燃剂的改性材料保持一致。而这些要求中首先要保证的就是防火级别。除了一些根据UL、IEC和VDE测试标准执行的标准认证之外，现在几乎没有一个适用于不同国家和特殊的行业（如电子行业、飞机制造或铁路运输等）要求的国际通用的标准， 甚至有些公司往往会制定更多的特殊要求。

屹立塑料可满足大范围的UL PA类要求，能够提供高达45%的玻璃纤维含量和几乎所有的颜色解决方案，所有解决方案都是单一种来源。某些零部件的使用需要一定的限制条件，比如必须有耐高灼热丝，这是用无卤材料无法实现的，这时候可以从“传统的”屹立塑料生产项目中找到符合条件的替代品。多个开发项目已经启动，也将全面填补无卤阻燃解决方案的此类空白。

无卤阻燃塑料制品几乎没有阻燃剂析出表面的现象，这得益于它的配方，因为它们不含任何在低温度下即发生反应的物质，所以与无保护材料相比，其工艺参数十分相似。为了实现性能的最大化，以满足所需要的防火等级，屹立塑料会提供更深入的关于设计和仿真模拟方面的支持，以及生产方面的建议。

外壳的安全

作为世界领先的机柜系统供应商，Rittal也在追求无卤阻燃这一目标。十多年前，该公司开始使用含现代阻燃剂的新材料替代有卤材料。

电路板上的连接器必须能承受不同的焊机工艺（如SMD工艺）、260°C以上的高温同时不会发生翘曲、起泡和热分解。全新的无卤阻燃PPA改性材料FRIANYL XT产品系列，能够满足这些要求，同时具有高度设计自由以及颜色选择多样的优势。（图：NILIT Plastics）

LKH Kunststofftechnik，利用注塑成型工艺生产Rittal所使用的多种零部件，积极开发并将无卤材料用于现有及新型部件。机械性能和电性能至少要达到高温材料采用传统防火剂的性能指标。另一方面，操作过程必须高效。此外，某些材料的数量需求也出现了极大的不同：某些颜色特定的部件需要的操作数量较少，每月材料需求仅以千克计算，而标准的大批量加工材料的需求则数以吨计。在各种情况下都要保证供应——也要保证达到多年来的认证要求。

作为LKH的材料供应商，屹立塑料与LKH合作,在FRIANYL产品系列中各类聚酰胺塑料的基础上开发解决方案，用于现有零部件及新产品。通过大量的模拟和实验、对产品和注塑模型的设计修改、采用不同的材料等，这些都是技术工人用来进行调整的方法。借助自身从大量项目中积累的经验以及阻燃聚酰胺方面的材料专有技术，屹立塑料与Rittal的合作提供了多个全新的或改良的方案，每一种方案都通过了UL、VDE、IEC60335、61439标准的常规安全认证。

“电子产品要求严格而且性能高，但是有时对于复杂的几何体需要执行非常严谨的公差，二者的权衡需要一定的灵活性”，LKH 工程与销售经理 Rüdiger Braun解释说。与屹立塑料共同实施Moldflow并酌情调整材料添加剂，常给LKH的零部件和模型设计带来好处。作为客户，Rittal把所有塑料零部件必须达到的认证要求和供应商的安全保证看得高过一切。

从Rittal展示的所有示范材料来看，无卤阻燃塑料与以往使用的高温或标准阻燃材料相比，能更好地满足安全、强度、设计等要求。简单操作即可更换，而且含有不同玻璃纤维含量的标准聚酰胺价格更低，利用这些优势的同时均可以实现成本的降低。

性能的进一步提高成为可能

FRIANYL系列无卤阻燃PPA改性材料提供的解决方案可以更广泛地满足机械性能、耐热性和抗蠕变的要求，而这些性能受到PA6.6 达到极限值时的化学特性的影响。在尺寸稳定性强、零件复杂程度高、加工过程温度高的电子工业可应用这一材料，如表面粘贴技术（SMD）零件，使用温度高；再如高性能电子产品。另外，因为需要保证高温使用时的部件安全，并在车辆的整个使用周期内需要较高的机械负荷，未来的电动车市场对此类解决方案的使用需求也将增加。对于需要在较长周期内保持功能、且通常为用户肉眼无法看到、但其功能丧失会给人类及设备带来巨大损失的零部件，屹立塑料提供材料替换。尽管阻燃性较高，但是这些材料常以更加经济的方式生产，并且相对于可见零部件体积更小——通常具有绚丽的颜色。

防火标准

除了DIN标准以外，在国际上具有重要地位的还有按照美国安全监测实验室公司（UL）要求进行的测试。后者是美国的电器技术产品认证组织，它制定的塑料制品测试方法以不同厚度的零件样本的测试为基础。V-0对应最高防火级别，V-1和V-2对应相对较低的要求。

欧洲标准IEC 60335 规定了低压“家用和类似低压电器”的安全要求。所提交的文件必须数据详实，如设备的介电强度和机械性能。对于电器设备安全，德国及欧洲的各类标准中也可看到各种VDE标准的部分内容。

自2013年8月起实施的关于铁路运输车辆的欧洲标准EN45545-2，规定了具体的要求，这是特定行业实施具体防火标准的一个例子。