Nella produzione di cavi, la scelta del ritardante di fiamma è fondamentale, in quanto influisce direttamente sulla resistenza al fuoco, sulla durata di servizio e su un'ampia gamma di applicazioni del cavo. Di seguito verrà fornito un confronto completo dei vantaggi e degli svantaggi di quattro ritardanti di fiamma per cavi comunemente utilizzati: ritardanti di fiamma a base di antimonio, ritardanti di fiamma a base di idrossido di alluminio (ATH), ritardanti di fiamma a base di idrossido di magnesio e ritardanti di fiamma boehmite ad alta resistenza al calore (ALOOH).
1. Ritardanti di fiamma a base di antimonio
Vantaggi
Il triossido di antimonio da solo non è efficace come ritardante di fiamma. Tuttavia, se combinato con composti alogenati appropriati, presenta un eccezionale ritardo di fiamma. Durante la combustione, questo complesso sistema subisce una serie di complesse reazioni chimiche, producendo sostanze ritardanti di fiamma che sopprimono efficacemente la propagazione delle fiamme.
Ad esempio, nelle applicazioni di cavi che richiedono una protezione antincendio estremamente elevata, come grattacieli e grandi data center, la combinazione di ritardanti di fiamma a base di antimonio con composti alogeni può migliorare significativamente la proprietà ignifuga del cavo, fornendo una forte garanzia per la sicurezza antincendio.
Svantaggi
I ritardanti di fiamma a base di antimonio comportano rischi significativi per l’ambiente e la salute. L'antimonio è un metallo pesante ed è alquanto tossico. Più seriamente, appartiene alla stessa famiglia dell'arsenico e i prodotti grezzi spesso contengono arsenico e altre impurità di metalli pesanti. Il triossido di arsenico, meglio conosciuto come arsenico, è estremamente tossico. Con la crescente attenzione globale alla protezione dell’ambiente e alla salute umana e la crescente adozione di concetti di produzione ecologici, i ritardanti di fiamma a base di antimonio, a causa della loro tossicità, non riescono a soddisfare i requisiti dei riempitivi e dei ritardanti di fiamma verdi e la loro applicazione viene gradualmente limitata.
2. Ignifugo all'idrossido di alluminio (ATH)
Vantaggi
Il più grande vantaggio del ritardante di fiamma all'idrossido di alluminio è il suo prezzo basso e l'eccellente ritardante di fiamma. Agisce assorbendo calore e liberando vapore acqueo durante la combustione, riducendo efficacemente la temperatura nella zona di combustione e sopprimendo la propagazione delle fiamme. Per i prodotti via cavo sensibili ai costi in cui il ritardo di fiamma non è una priorità assoluta, il ritardante di fiamma a base di idrossido di alluminio è un'opzione economica e conveniente.
Svantaggi
La scarsa resistenza al calore è uno dei principali inconvenienti del ritardante di fiamma a base di idrossido di alluminio. Inizia a disidratare a 200°C e si disidrata completamente tra 330°C e 350°C. Il processo di indurimento della resina avviene principalmente nell'intervallo di temperature di disidratazione dell'idrossido di alluminio. Questa disidratazione produce una grande quantità di gas durante il processo di indurimento, causando schiuma interna e irregolarità superficiali nel prodotto finito in resina sintetica. Ciò riduce anche significativamente le proprietà dielettriche, portando ad una diminuzione della resa.
In condizioni di temperatura elevata, quando l'idrossido di alluminio viene utilizzato in materiali come il silicone, può causare problemi quali appannamento, sbiancamento e formazione di bolle, nonché una diminuzione delle proprietà dielettriche. Inoltre, l'idrossido di alluminio ha una conduttività elettrica (EC) relativamente elevata di circa 60-100 μS/cm ed è suscettibile all'assorbimento di umidità. Queste caratteristiche ne ostacolano l'utilizzo in cavi con requisiti di prestazioni elevate.
3. Ritardante di fiamma all'idrossido di magnesio
Vantaggi
Il ritardante di fiamma a base di idrossido di magnesio non è tossico e ha una temperatura di decomposizione relativamente alta di 430°C. Può essere un'opzione nelle applicazioni di cavi con severi requisiti ambientali e determinati requisiti di resistenza al calore. Ad esempio, l’uso di ritardanti di fiamma a base di idrossido di magnesio in alcuni cavi interni a bassa tensione può garantire determinate proprietà ritardanti di fiamma riducendo al contempo l’inquinamento ambientale.
Svantaggi
I ritardanti di fiamma a base di idrossido di magnesio hanno scarsa stabilità chimica e non sono resistenti agli acidi. Anche gli acidi deboli come l’acido acetico possono dissolverli, limitando significativamente la loro applicazione ai prodotti di fascia bassa. Inoltre, sono suscettibili all’assorbimento di umidità, hanno scarsa disperdibilità e presentano proprietà dielettriche non ottimali. Durante la produzione del cavo, l'assorbimento di umidità può portare all'accumulo di umidità interna, influenzando le prestazioni elettriche e la durata di servizio del cavo. Una scarsa disperdibilità può portare a una distribuzione non uniforme del ritardante di fiamma all'interno del materiale del cavo, riducendone l'efficacia ritardante di fiamma. Anche le scarse proprietà dielettriche possono influire sulla qualità di trasmissione del segnale del cavo.
4. Ritardante di fiamma Boehmite ad alta resistenza al calore (Boehmite, ALOOH)
Vantaggi
I ritardanti di fiamma boehmite altamente resistenti al calore offrono numerosi vantaggi. La sua temperatura di disidratazione dell'1% può raggiungere oltre 350°C, raggiungendo il picco di velocità di disidratazione a 500°C. Ciò risolve in modo efficace i problemi dell'idrossido di alluminio, che può causare difetti nel prodotto e proprietà dielettriche ridotte a causa delle basse temperature di disidratazione. La sua conduttività elettrica (EC) è inferiore a 50μS/cm e le sue forti proprietà dielettriche garantiscono eccellenti prestazioni elettriche nei cavi anche ad alte temperature.
Il ritardante di fiamma boehmite ad alta resistenza al calore mostra anche una forte resistenza agli acidi e agli alcali, mantenendo prestazioni stabili in una varietà di condizioni ambientali difficili. Inoltre, presenta conduttività termica, che lo rende adatto per prodotti in cavo che richiedono elevata resistenza al calore, prestazioni elettriche e conduttività termica, come cavi per veicoli di nuova energia e cavi aerospaziali.
Svantaggi: il ritardo di fiamma del ritardante di fiamma boehmite ad alta resistenza al calore è leggermente inferiore a quello dell'idrossido di alluminio, richiedendo un dosaggio più elevato per ottenere lo stesso ritardo di fiamma. Ciò, a sua volta, aumenta i costi di produzione. Tuttavia, date le sue numerose proprietà eccellenti, tra cui elevata resistenza al calore, resistenza agli acidi e agli alcali e conduttività termica, nonché la sua capacità di essere trasformato in materiali funzionali altamente resistenti al calore per aumentare il valore del prodotto, questi svantaggi sono relativamente perdonabili considerati i suoi vantaggi globali.