Comment les plastiques peuvent-ils atteindre des performances à la fois antistatiques et ignifuges?

Réponse courte

Les plastiques peuvent atteindre des performances à la fois antistatiques et ignifuges en combinant un système de commande électrique avec un système ignifuge à l'intérieur de la même matrice de résine. Le système électrique peut utiliser des agents antistatiques permanents, du noir de carbone conducteur, des nanotubes de carbone, de la fibre de carbone, des polymères conducteurs ou des réseaux conducteurs hybrides. Le système ignifuge peut utiliser des retardateurs de flamme halogénés, des systèmes phosphore-azote sans halogène, des systèmes minéraux, des synergistes ou une technologie de mélange maître ignifuge.

La difficulté est que ces deux systèmes sont souvent en conflit. Les charges antistatiques ou conductrices peuvent modifier l'écoulement de la matière fondue, la couleur, la résistance mécanique et le comportement de la flamme. Les retardateurs de flamme peuvent réduire la ténacité, interférer avec la conductivité, augmenter la sensibilité à l'humidité ou affecter la résistance de la surface. Par conséquent, la formulation doit équilibrer la résistance, l’indice de flamme, le type de résine, l’épaisseur de la pièce, la résistance aux chocs, la couleur, le processus de moulage et l’application finale.

Yuyao Deyu DEYU Plastics développe des solutions de matériaux ignifuges antistatiques DGK en fonction de la plage de résistance, de la cible UL94, de la couleur, de la résistance mécanique et de la validation des pièces moulées. Les orientations connexes existantes comprennent DGK-PP DD4-5A-JC conducteur ignifuge PP🔍 et DGK-PA6 KJD789R-G30F ignifuge antistatique PA6🔍.

Pourquoi les produits antistatiques et ignifuges sont souvent nécessaires ensemble

Dans de nombreux produits électriques et électroniques, les matériaux plastiques doivent non seulement empêcher l’accumulation de charges statiques, mais également réduire les risques d’incendie. Ceci est courant dans les pièces de protection ESD, les boîtiers électroniques, les équipements de charge, les connecteurs, les pièces liées à la batterie, les composants d'appareils, les boîtiers de commande industriels, les équipements d'automatisation et les composants utilisés à proximité des circuits.

Si une pièce en plastique n'a que des performances antistatiques mais pas de retardateur de flamme, elle peut néanmoins présenter des risques pour la sécurité à proximité de composants électriques. Si une pièce en plastique n'a qu'un caractère ignifuge mais aucune performance antistatique, l'accumulation d'électricité statique peut endommager les composants électroniques, attirer la poussière, causer des problèmes de manipulation ou créer un risque de décharge.

De nombreux clients demandent donc un ignifuge antistatique PP, un V-0 antistatique ABS, un ignifuge ESD PC / ABS, un ignifuge conducteur PA66, un ignifuge antistatique PBT, des matériaux de boîtier ignifuges antistatiques colorés et des composants industriels ignifuges à faible teneur en poussière.

Combiner ces deux fonctions n’est pas aussi simple que d’ajouter un agent antistatique et un retardateur de flamme au plastique. Les deux systèmes doivent être compatibles et doivent continuer à fonctionner après l'injection, le vieillissement, le changement d'humidité et l'utilisation réelle du produit.

1. Qu’est-ce que la performance antistatique des plastiques?

Le plastique antistatique est conçu pour empêcher l’accumulation de charges statiques ou dissiper l’électricité statique de manière contrôlée. Dans la pratique, les clients peuvent utiliser des termes tels que antistatique, dissipateur d'électricité statique, conducteur, sans danger pour les ESD, résistance de surface contrôlée et résistance de volume contrôlée. Ces termes sont liés mais pas identiques.

Une référence pratique est la suivante: plage antistatique d'environ 10 ^ 9-10 ^ 12 ohms, plage antistatique d'environ 10 ^ 6-10 ^ 9 ohms, plage conductrice d'environ 10 ^ 3-10 ^ 6 ohms et plage hautement conductrice en dessous. L’objectif final doit être défini par l’application et la méthode de test du client.

Pour les plastiques antistatiques ignifuges, la stabilité de la résistance est importante. Le matériau ne doit pas seulement passer un seul test de résistance de surface. Il doit également conserver une résistance acceptable après le moulage, le stockage, le changement d'humidité et l'utilisation réelle.

2. Qu’est-ce que l’ignifugation des plastiques?

L'ignifugation désigne la capacité d'un plastique à résister à l'inflammation, à ralentir la propagation des flammes, à réduire le temps de combustion, à réduire le risque de gouttes ou à s'auto-éteindre dans des conditions de test définies.

Les clients spécifient souvent UL94 HB, V-2, V-1 ou V-0, un indice de flamme de 3,0 mm, 1,5 mm ou 0,8 mm, des exigences en matière de fil incandescent, des exigences sans halogène ou des instructions à faible fumée.

L'épaisseur doit toujours être définie. Un matériau qui atteint V-0 à 3,0 mm peut ne pas atteindre V-0 à 1,5 mm ou 0,8 mm. Un matériau qui réussit les tests standards peut néanmoins échouer dans une pièce moulée à paroi mince comportant des lignes de soudure, des nervures ou des angles vifs.

Pour les matériaux ignifuges antistatiques, le défi devient plus grand car le système antistatique peut modifier le comportement de combustion, tandis que le système ignifuge peut modifier la résistance électrique.

3. Pourquoi les deux systèmes sont difficiles à combiner

Les charges conductrices peuvent affecter le retardateur de flamme

Les charges conductrices telles que le noir de carbone, les nanotubes de carbone, la fibre de carbone, le graphite ou la fibre métallique créent des chemins électriques dans le plastique. Ils peuvent également modifier le comportement de combustion. Les charges de carbone peuvent modifier l'absorption de la chaleur et la conductivité thermique, la fibre de carbone peut affecter l'écoulement et la structure du charbon, une charge élevée en charge peut réduire l'écoulement de la matière fondue et une mauvaise dispersion peut créer des points faibles.

Dans certains systèmes, les charges à base de carbone favorisent la formation de charbon. Dans d’autres systèmes, ils interfèrent avec les performances ignifuges ou rendent le traitement instable. Le résultat dépend de la résine, du type de charge, du système ignifuge et de l'équilibre de la formulation.

Les retardateurs de flamme peuvent affecter la résistance électrique

Les retardateurs de flamme peuvent interrompre les réseaux conducteurs, modifier la résistance de surface, augmenter la sensibilité à l'humidité, modifier le comportement de migration des agents antistatiques, affecter la dispersion des charges, modifier la cristallisation des polymères, réduire la résistance mécanique ou créer des défauts de surface.

Par exemple, un réseau de carbone conducteur peut devenir instable si l'emballage ignifuge change de dispersion de charge. Un système antistatique permanent peut perdre de son efficacité si l'emballage ignifuge affecte la mobilité ou la compatibilité des surfaces.

La ténacité diminue souvent

Les charges conductrices et les retardateurs de flamme peuvent réduire la résistance aux chocs. Si la formulation contient trop de charge conductrice, le matériau peut devenir cassant. Si la charge ignifuge est trop élevée, la ténacité peut diminuer. Si les deux systèmes sont ajoutés sans équilibrage, les bossages de vis, les clips, les parois minces et les lignes de soudure peuvent se fissurer.

DEYU évalue généralement la résistance aux chocs, la fiabilité des bossages de vis, la résistance des lignes de soudure et l'assemblage réel des pièces lors du développement de matériaux ignifuges antistatiques.

La couleur devient plus difficile

Les systèmes antistatiques et conducteurs rendent souvent le matériau noir ou gris, en particulier lorsque du noir de carbone ou de la fibre de carbone sont utilisés. Les retardateurs de flamme peuvent également affecter la stabilité des couleurs, en particulier dans les matériaux blancs ou de couleur claire. Les plastiques colorés, antistatiques et ignifuges sont donc plus difficiles à utiliser que les matériaux noirs.

4. Principales voies techniques

Antistatique permanent + ignifuge

Cette solution convient lorsque le client a besoin de performances antistatiques ou antistatiques, mais ne nécessite pas une très faible résistance. Il offre une meilleure possibilité de couleur, un effet de noircissement moindre et une compatibilité avec les boîtiers blancs, gris ou colorés. Les risques sont la stabilité à long terme, la sensibilité environnementale et la compatibilité avec les retardateurs de flamme.

Noir de carbone conducteur + ignifuge

Il s’agit d’une voie courante pour les plastiques ignifuges conducteurs noirs. Il offre une bonne conductivité, un traitement mature et un coût plus contrôlable. Les risques sont uniquement la couleur noire, une ténacité réduite en cas de charges élevées, une fluidité moindre et des modifications de la qualité de surface.

Nanotube de Carbone ou Réseau Conducteur à Haute Efficacité + Ignifuge

Les nanotubes de carbone ou les systèmes conducteurs à haut rendement peuvent créer des réseaux conducteurs avec une charge moindre dans certaines résines. Ils peuvent mieux préserver les performances mécaniques qu’une charge élevée en noir de carbone et peuvent laisser plus d’espace de formulation pour l’ignifugation. Les risques sont le coût, la difficulté de dispersion, le noircissement de la couleur et la variation de résistance en fonction du sens d'écoulement ou de l'épaisseur de la pièce.

Fibre de carbone + ignifuge

La fibre de carbone peut améliorer la rigidité, la stabilité dimensionnelle, la conductivité et la résistance à la déformation thermique. Lorsqu'il est combiné avec un caractère ignifuge, il peut être utilisé dans des matériaux fonctionnels à haute résistance tels que les plastiques techniques conducteurs ignifuges PA66, ESD et les pièces électriques à haute rigidité. Les risques sont la couleur foncée, la fragilité, la rugosité de la surface et la résistance des lignes de soudure.

Système conducteur hybride + ignifuge

Les systèmes hybrides combinent différentes voies conductrices pour réduire la charge totale et améliorer la stabilité. Les combinaisons possibles incluent un nanotube de carbone plus du noir de carbone, une fibre de carbone plus du noir de carbone, un agent antistatique permanent plus une charge conductrice et un polymère conducteur plus un réseau de carbone.

5. Sélection des matériaux par système de résine

Antistatique ignifuge PP

Le PP est de faible densité, économique et résistant aux produits chimiques. Il est utilisé dans les plateaux, conteneurs, couvercles, boîtiers et pièces industrielles. Le PP ignifuge conducteur noir peut utiliser des systèmes à base de carbone. Le PP antistatique coloré peut nécessiter un itinéraire antistatique permanent. Pour le PP ignifuge, l’épaisseur et la cible V-0 doivent être définies en premier.

Antistatique ignifuge ABS

ABS a une bonne apparence, une bonne aptitude au traitement et de bonnes performances d'impact. Il s'adapte aux boîtiers et aux pièces d'appareils. Les défis sont la réduction de l'impact des retardateurs de flamme, la couleur noire des systèmes de carbone conducteur et la brillance de la surface ou la stabilité des couleurs.

Antistatique ignifuge PC / ABS

PC / ABS est pratique pour les boîtiers électroniques, les boîtiers électriques, les couvercles d'appareils et les composants automobiles. Il peut équilibrer la résistance aux chocs, la résistance à la chaleur et l’ignifugation. Si le client a besoin du V-0, de l'impact et de l'apparence à la fois, le PC / ABS est souvent préféré au ABS standard.

Ignifuges antistatiques PA6 et PA66

PA6 et PA66 sont utilisés dans les pièces électriques structurelles, les connecteurs et les composants industriels. Ils prennent en charge le PA6 ignifuge conducteur, le PA66 ignifuge antistatique et le nylon ignifuge conducteur renforcé de fibre de carbone. Les principaux défis sont l’absorption de l’humidité, la résistance aux chocs, la compatibilité ignifuge et la stabilité de la conductivité après conditionnement.

PBT, PPS et résines hautes performances

Les résines PBT, PPS, PPA et autres résines techniques sont utilisées dans les connecteurs, les pièces électriques, les composants automobiles et les applications à haute température. Ces systèmes conviennent lorsque la résistance thermique, la stabilité dimensionnelle, la résistance chimique et la sécurité électrique sont requises simultanément.

6. Tableau du bilan technique

Exigence	Principal objectif technique	Risque commun	Orientation du développement de DEYU
Antistatique + V-0	Équilibre agent antistatique et ignifuge	Dérive de résistance, impact réduit	Adaptation des additifs spécifiques à la résine
Conducteur + V-0	Construisez un réseau conducteur sans endommager l’indice de flamme	Charge élevée de charges, fragilité	Réseau conducteur hybride + système flamme
Coloré + antistatique + FR	Réduire l’impact des couleurs	Assombrissement de la couleur, résistance instable	Voie permanente antistatique ou à faible impact couleur
Noir conducteur + FR	Réseau de carbone stable et indice de flamme	Perte de débit, pièces fragiles	Contrôle de la dispersion des charges conductrices
FR à paroi mince + ESD	Indice de flamme de 0,8 à 1,5 mm plus contrôle de résistance	V-0 difficile et équilibre de résistance	Formulation à paroi mince et validation des pièces
ESD + FR haute résistance	Renforcement plus sécurité électrique	Faiblesse des lignes de soudure, fragilité	Fibre de carbone / PA / conception composite PC / ABS

7. Méthodes d'évaluation

L'évaluation électrique doit inclure la résistance de surface, la résistance volumique, la résistance après moulage, la résistance après stockage, la résistance après conditionnement en humidité, la résistance à différentes positions des pièces et la résistance au niveau des lignes de soudure ou des zones à paroi mince.

L'évaluation ignifuge doit inclure l'indice UL94, l'épaisseur spécifiée, le test du fil incandescent si nécessaire, la durée de combustion, le comportement d'égouttement, la rémanence de flamme, la rémanence et l'évaluation de la zone à risque de flamme de la pièce réelle. L'épaisseur doit toujours être enregistrée.

L'évaluation mécanique et du traitement doit inclure la résistance aux chocs, la résistance à la traction, le module de flexion, la résistance à la chaleur, la fluidité, le retrait au moulage, l'apparence de la surface, la résistance de la ligne de soudure, l'assemblage des bossages de vis, la fiabilité de l'encliquetage et la stabilité des couleurs.

Le matériau ignifuge antistatique doit être un matière pour injection utilisable, et pas seulement un matériau qui réussit un test électrique et un test de flamme.

Cas d'application DEYU

Boîtier ignifuge antistatique PC / ABS

Un client a produit un boîtier de commande électronique. Le matériau original PC / ABS répondait aux exigences ignifuges, mais la résistance de surface était trop élevée et une charge statique s'accumulait pendant l'utilisation. L'objectif était les performances antistatiques, la direction V-0 à une épaisseur de paroi spécifiée, la couleur grise, une bonne apparence et une résistance aux chocs acceptable.

DEYU a intégré un système de contrôle statique dans la base ignifuge PC / ABS. Le premier essai a amélioré la résistance mais l'uniformité était instable. Le deuxième essai a amélioré la compatibilité et la dispersion des additifs. Le troisième essai a ajusté l’équilibre ignifuge et antistatique pour conserver à la fois la direction de l’indice de flamme et l’objectif de résistance de surface.

Pièce structurelle ignifuge conductrice noire PA66

Un client avait besoin du PA66 noir pour un composant électrique industriel nécessitant une conductivité, un caractère ignifuge, une rigidité et un moulage stable. DEYU a recommandé un réseau conducteur à base de carbone et une formulation PA66 ignifuge.

Le premier essai a atteint la conductivité, mais la résistance aux chocs était inférieure aux attentes. Le deuxième essai a ajusté la dispersion de la charge conductrice et l'équilibre de la ténacité. Le troisième essai a optimisé la stabilité du chargement et du traitement des produits ignifuges. Après validation en petits lots, le matériau a atteint la direction conductrice cible et a maintenu la direction de performance ignifuge.

8. Plate-forme ignifuge antistatique DEYU DGK

DEYU peut prendre en charge la série ignifuge antistatique DGK-PP, la série ignifuge conductrice DGK-PP, la série ignifuge antistatique DGK-ABS, la série ignifuge DGK-PC / ABS ESD, la série ignifuge conductrice DGK-PA6, la série ignifuge antistatique DGK-PA66, la série ignifuge DGK-PBT ESD, Série ignifuge conductrice DGK-PPS, matériaux ignifuges antistatiques colorés, matériaux ignifuges conducteurs noirs et matériaux ignifuges antistatiques sans halogène, le cas échéant.

Les facteurs personnalisables incluent la résine de base, la plage de résistance de surface, la plage de résistance de volume, le système ignifuge, l'épaisseur cible UL94, la direction halogénée ou sans halogène, le système de charge conducteur, le système antistatique permanent, le système de nanotubes de carbone ou de fibre de carbone, la couleur, la résistance aux chocs, la fluidité, la résistance à la chaleur, l'apparence de la surface et le processus de moulage.

DEYU recommande aux clients de fournir la résine cible, la résistance de surface ou de volume cible, la cible antistatique / dissipatrice d'électricité statique / conductrice, l'indice de flamme, l'épaisseur requise, l'épaisseur de paroi de la pièce, la couleur, l'exigence sans halogène, le problème de matériau actuel, l'application, le processus de moulage, l'exigence d'impact, l'exigence de résistance à la chaleur, le dessin de pièce ou l'échantillon et la norme d'approbation.

Conclusion

Pour rendre les plastiques à la fois antistatiques et ignifuges, la formulation doit équilibrer les performances électriques et la sécurité incendie dans le même système de résine. La clé n'est pas simplement d'ajouter un agent antistatique et un ignifuge, mais de concevoir un système compatible autour de la plage de résistance, de l'indice de flamme, de l'épaisseur, du type de résine, de la ténacité, de la fluidité, de la couleur et des performances réelles des pièces moulées.

Yuyao Deyu DEYU Plastics fournit des solutions de matériaux ignifuges antistatiques personnalisées DGK basées sur PP, ABS, PC / ABS, PA6, PA66, PBT, PPS, PC et d'autres systèmes de résine. Pour les boîtiers ESD, les composants électriques, les plateaux conducteurs, les couvercles industriels, les connecteurs, les pièces d'appareils, les structures liées aux batteries et les applications ignifuges antistatiques colorées, DEYU peut prendre en charge le développement de formulations, les essais en petits lots et la validation de pièces réelles.