เนื่องจากเป็นเส้นทางเทคโนโลยีสารหน่วงไฟที่ปราศจากฮาโลเจน ควันต่ำ ความเป็นพิษต่ำ และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมระบบหน่วงไฟ Intumescent(IFR) มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านวัสดุโพลีเมอร์ เช่น โพลีโอเลฟินส์ (PP/PE), เทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์, กาวอีพ็อกซี่, สารเคลือบ, โพลียูรีเทน, ปลอกสายเคเบิล ฯลฯ เป็นตัวเลือกกระแสหลักภายใต้กฎระเบียบสารหน่วงไฟสีเขียวทั่วโลก (RoHS, REACH, UL, IEC) เนื่องจากกลไกสารหน่วงการติดไฟของการขยายตัวทางความร้อนไปสู่คาร์บอนและสร้างชั้นคาร์บอนแข็งที่เป็นฉนวนความร้อนและออกซิเจน
อย่างไรก็ตาม ในสภาพการทำงานจริง เช่น ความชื้นสูง การแช่น้ำ ฝน การควบแน่น และบริการใต้ดิน/ใต้น้ำ การขยายแบบทั่วไปสารหน่วงไฟระบบมักประสบปัญหาร้ายแรง เช่น การเคลื่อนย้ายของความสามารถในการละลายน้ำ การดูดซับความชื้นและการเพิ่มของน้ำหนัก การดูดซึมน้ำและการยุบตัวของชั้นคาร์บอน อัตราสารหน่วงไฟที่ลดลง การเสื่อมสภาพของประสิทธิภาพของฉนวน และประสิทธิภาพทางกลที่เสื่อมโทรม ซึ่งนำไปสู่ความล้มเหลวของสารหน่วงการติดไฟของวัสดุในสภาพแวดล้อมที่ร้อนและชื้นในระยะยาว ส่วนประกอบเสียหาย และความเสี่ยงด้านความปลอดภัยที่เพิ่มขึ้น ดังนั้น การกันน้ำจึงกลายเป็นตัวบ่งชี้หลักในการวัดว่าระบบสารหน่วงไฟส่วนขยายสามารถตอบสนองการใช้งานที่เชื่อถือได้ในระยะยาวในสภาพแวดล้อมกลางแจ้ง ใต้น้ำ และความชื้นสูงหรือไม่
ระบบสารหน่วงไฟส่วนขยายทั่วไปประกอบด้วยสามส่วน: แหล่งกรด แหล่งคาร์บอน และแหล่งก๊าซ เมื่อถูกความร้อน จะเกิดปฏิกิริยาเสริมฤทธิ์กันเพื่อให้เกิดสารหน่วงไฟ:
1. แหล่งกรด (ตัวเร่งปฏิกิริยาการคายน้ำ):สารประกอบที่มีฟอสฟอรัสเป็นส่วนใหญ่ สลายตัวและปล่อยกรดอนินทรีย์/สารกรดฟอสฟอริกที่อุณหภูมิสูง เร่งปฏิกิริยาการคายน้ำของสารตั้งต้นและแหล่งคาร์บอนให้เป็นคาร์บอน
2. แหล่งคาร์บอน (สารคาร์บอไนเซชัน):สารประกอบที่อุดมด้วยคาร์บอนโพลีไฮดรอกซีที่สร้างโครงกระดูกคาร์บอนสามมิติที่ต่อเนื่องและหนาแน่นอย่างรวดเร็วภายใต้การเร่งปฏิกิริยาด้วยกรด
3. แหล่งก๊าซ (สารเกิดฟอง):การสลายตัวที่อุณหภูมิสูงจะปล่อยก๊าซที่ไม่ติดไฟออกมา เช่น NH3, N ₂, H ₂ O ซึ่งทำให้ชั้นคาร์บอนขยายตัวและเกิดฟอง ทำให้เกิดฉนวนกันความร้อนที่มีรูพรุน และชั้นคาร์บอนที่กั้นออกซิเจนจะขยายตัว
ชั้นคาร์บอนนี้สามารถป้องกันการถ่ายเทความร้อน แยกการแพร่กระจายของออกซิเจน ระงับหยด ลดการปล่อยควัน และบรรลุระดับสารหน่วงไฟสูง เช่น V-0 และ 5VA
IFR แบบเดิมมีความต้านทานต่อน้ำต่ำ ซึ่งมีสาเหตุหลักมาจากขั้วของส่วนประกอบสูง ความสามารถในการละลายน้ำได้ดี การยึดเกาะของพื้นผิวที่อ่อนแอ และความเสียหายที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ภายใต้การกระทำของน้ำ/ความชื้น
1. การตกตะกอนที่ละลายน้ำได้ของส่วนประกอบโมเลกุลขนาดเล็ก:ส่วนประกอบดั้งเดิม เช่น เมลามีน เพนตะเอริทริทอล และแอมโมเนียมโพลีฟอสเฟต(APP ทั่วไป) มีความสามารถในการละลายน้ำได้สูงและหลังจากการแช่ในน้ำเป็นเวลานาน พวกมันจะเคลื่อนตัวและละลายไปยังพื้นผิวของวัสดุ ทำให้เกิดความไม่สมดุลในสัดส่วนของส่วนประกอบของระบบสารหน่วงไฟ และสูญเสียผลการทำงานร่วมกัน
2. การบวมและการยุบตัวของชั้นคาร์บอนที่ขยายตัว:ชั้นคาร์บอนที่เกิดจากการเผาไหม้มีกลุ่มที่ชอบน้ำอยู่ข้างใน เมื่อสัมผัสกับน้ำ รูขุมขนจะดูดซับน้ำ โครงสร้างจะอ่อนตัวลงและสลายตัว สูญเสียความสามารถในการเป็นฉนวนความร้อนและออกซิเจน และความเสี่ยงที่จะติดไฟเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ
3. การแยกส่วนอินเทอร์เฟซแบบเมทริกซ์:สารหน่วงการติดไฟจะสร้างช่องว่างของน้ำที่ส่วนต่อประสานของเมทริกซ์ตัวเติมหลังจากดูดซับน้ำ ช่วยลดคุณสมบัติทางกล เช่น ความต้านทานแรงดึง การยืดตัวที่จุดขาด และโมดูลัสการโค้งงอ ขณะเดียวกันก็ปรับปรุงการสูญเสียอิเล็กทริกและลดความต้านทานของฉนวน
4. การตกตะกอนของพื้นผิวการฟอกสีฟันและเปลือกน้ำฅาล:สารหน่วงการติดไฟที่ละลายน้ำได้จะย้ายไปยังพื้นผิวของผลิตภัณฑ์ ทำให้เกิดข้อบกพร่องด้านรูปลักษณ์ การยึดเกาะของสารเคลือบลดลง หน้าสัมผัสทางไฟฟ้าไม่ดี และปัญหาอื่นๆ นำไปสู่ความล้มเหลวของผลิตภัณฑ์ในด้านอิเล็กทรอนิกส์ สายไฟ และวัสดุก่อสร้างกลางแจ้งโดยตรง
การเลือกที่แตกต่างกันตามสภาพการทำงาน โดยคำนึงถึงความต้องการของตลาดเทอร์มินัลกระแสหลักทั่วโลก:
-ลักษณะของสภาพการทำงาน: การสัมผัสกับแสงแดดและฝนในระยะยาว ความชื้นที่อุณหภูมิสูงและต่ำ ข้อกำหนดฉนวนไฟฟ้าแรงสูง
-ข้อกำหนดในการเลือก: IFR ไมโครแคปซูลกันน้ำพิเศษ, ระดับการเกิดปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชัน APP ≥ 2000, สารก่อรูปคาร์บอนที่เกิดปฏิกิริยา, ไม่มีการตกตะกอนหลังจากแช่ไว้ 72 ชั่วโมง, การคงอยู่ของ UL94 V-0, ความต้านทานต่อปริมาตร ≥ 10 ¹⁶Ω· ซม., ปราศจากฮาโลเจนควันต่ำ (LSFH)
-ลักษณะของสภาพการทำงาน: ความชื้นสูง น้ำควบแน่น การสัมผัสกับสารหล่อเย็น และการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว
-ข้อกำหนดในการเลือก: IFR ประเภทการย้ายถิ่นที่ทนต่อความชื้น เข้ากันได้ดีเยี่ยมกับเมทริกซ์ PP/TPU ไม่มีความล้มเหลวของน้ำค้างแข็งหรือสารหน่วงไฟหลังจากการบ่มระยะยาวที่ 125 ℃ และรอบการควบแน่น
-ลักษณะของสภาพการทำงาน: การแช่ในระยะยาว ความชื้นสูง และสภาพแวดล้อมของจุลินทรีย์
-ข้อกำหนดในการเลือก: ระบบกันน้ำและหน่วงการติดไฟเกรดการเคลือบ คุณสมบัติการขึ้นรูปฟิล์มที่ดีด้วยเรซิน การเคลือบไม่หลุดลอกหลังจากการแช่ ชั้นคาร์บอนไม่ไฮโดรไลซ์ และผ่านการรับรองการป้องกันอัคคีภัยในอาคาร A-level/UL
-ลักษณะของสภาพการทำงาน: ความชื้นสูง การควบแน่น และข้อกำหนดฉนวนไฟฟ้าที่เข้มงวด
-ข้อกำหนดในการเลือก: การโยกย้ายไอออนต่ำ, IFR ทนน้ำ, ความสามารถในการละลายน้ำต่ำมาก, ประสิทธิภาพของฉนวนไม่เสื่อมลงหลังจากแช่ในน้ำ, หลีกเลี่ยงความเสี่ยงของการรั่วไหลและการลัดวงจร
1. ความเข้าใจผิด 1:มุ่งเน้นไปที่ระดับสารหน่วงไฟเริ่มต้นเท่านั้น และไม่สนใจอัตราการกักเก็บหลังจากสภาวะเปียกและร้อน
V-0 เริ่มต้นไม่เท่ากับความน่าเชื่อถือในระยะยาว และการเสื่อมของสารหน่วงไฟหลังจากการแช่ถือเป็นโหมดความล้มเหลวที่พบบ่อยที่สุดสำหรับผลิตภัณฑ์กลางแจ้ง/ที่มีความชื้นสูง
2. ความเข้าใจผิด 2:เชื่อว่ายิ่งเติมปริมาณมากก็ยิ่งต้านทานน้ำได้ดีขึ้น
การเติมมากเกินไปจะลดความเข้ากันได้ของเมทริกซ์ และทำให้การดูดซึมน้ำและการโยกย้ายของพื้นผิวรุนแรงขึ้นแทน จำเป็นต้องค้นหาอัตราส่วนการเติมที่เหมาะสมระหว่างประสิทธิภาพสารหน่วงไฟและการต้านทานน้ำ
3. ความเข้าใจผิด 3:แอพทั่วไปสามารถปรับเปลี่ยนได้อย่างง่ายดายเพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดการกันน้ำ
แม้จะมีการปรับเปลี่ยนพื้นผิว APP ที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำจะยังคงดูดซับความชื้นและไฮโดรไลซ์อย่างช้าๆ ภายใต้สภาวะชื้นและร้อนในระยะยาว ดังนั้นจึงต้องใช้เส้นทางเทคโนโลยีคู่ของการโพลีเมอไรเซชันและการห่อหุ้มไมโครแคปซูลสูง
4. ความเข้าใจผิด 4:ละเลยข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพและรูปลักษณ์ทางไฟฟ้า
ในด้านอิเล็กทรอนิกส์และส่วนประกอบรูปลักษณ์ภายนอก การโยกย้ายของสารหน่วงการติดไฟอาจทำให้พื้นผิวขาวขึ้นและการสัมผัสไม่ดี และต้องเลือก IFR ที่ทนต่อการตกตะกอนเป็นศูนย์
ท่ามกลางความต้องการที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วสำหรับการผลิตระดับไฮเอนด์และสภาวะกลางแจ้ง ใต้น้ำ และความชื้นสูงทั่วโลก การกันน้ำไม่ใช่โบนัสทางเลือกอีกต่อไป แต่เป็นเกณฑ์ที่จำเป็นสำหรับการเข้าสู่ระบบสารหน่วงไฟเข้าสู่ตลาดระดับไฮเอนด์ การคัดเลือกทางวิทยาศาสตร์ของระบบสารหน่วงไฟที่ขยายตัวกันน้ำต้องได้รับการประเมินอย่างครอบคลุมจาก 5 มิติ ได้แก่ การออกแบบโครงสร้างส่วนประกอบ การทดสอบการตกตะกอนของน้ำ อัตราการเก็บรักษาคุณสมบัติสารหน่วงไฟ/ทางกล/ทางไฟฟ้าหลังจากอายุความร้อนเปียก การจับคู่สถานการณ์และสภาพการทำงาน และการปฏิบัติตามกฎระเบียบทั่วโลก แทนที่จะอาศัยข้อมูลสารหน่วงไฟเริ่มต้นเพียงอย่างเดียว
สำหรับบริษัทวัสดุและผู้ผลิตผลิตภัณฑ์ปลายทาง การเลือกระบบหน่วงการติดไฟที่ขยายตัวกันน้ำแบบมืออาชีพที่ปรับแต่งได้ระดับมืออาชีพสามารถปรับปรุงความน่าเชื่อถือและระดับความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์ในระยะยาวได้อย่างมีนัยสำคัญในตลาดโลกที่มีการเติบโตสูง เช่น พลังงานใหม่ โครงสร้างพื้นฐานกลางแจ้ง รถยนต์ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในการสื่อสาร ช่วยลดความเสี่ยงจากความล้มเหลว และเสริมสร้างความสามารถในการแข่งขันระดับนานาชาติของแบรนด์ ในอนาคต เทคโนโลยีสารหน่วงไฟขยายตัวที่ปราศจากฮาโลเจนและมีประสิทธิภาพในการต้านทานน้ำสูง การโยกย้ายต่ำ จะกลายเป็นทิศทางการพัฒนากระแสหลักและเป็นเส้นทางการแข่งขันหลักในสาขาวัสดุหน่วงไฟสีเขียวระดับโลก
