กลไกของการเกิดไฟ
พื้นฐานการเกิดไฟตามหลักวิทยาศาสตร์จะต้องประกอบไปด้วย 3 ตัวองค์ประกอบหลักคือ 1. เชื้อเพลิง 2.ออกซิเจน และ 3. ความร้อนที่เพียงพอ ดังนั้นวัสดุจำพวกพอลิเมอร์ หรือพลาสติกที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบ จึงเป็นเชื้อเพลิงชั้นดีที่ทำให้เกิดไฟลุกติดอย่างต่อเนื่อง (Chain reaction)
เส้นพลาสติก Filament สำหรับ 3D Printer หลายชนิดที่มีการผลิตมาจากธรรมชาติ หรือปิโตรเลียม จึงสามารถลุกติดไฟได้ดี ซึ่งหากนำไปทำเป็นอุปกรณ์เกี่ยวข้องกับอิเล็กทรอนิกส์ จะกลายเป็นเชื้อเพลิงอย่างดีหากเกิดอุบัติเหตุการลัดวงจร หรือเกิดการไหม้ขึ้น ตามคลิปด้านล่าง
ดังนั้นหากเป็นการผลิตในระดับอุตสาหกรรมจะมีการกำหนดสเปคของวัสดุพลาสติกที่นำมาใช้งาน โดยใช้มาตรฐาน UL (Underwriters Laboratories) รหัส UL 94: Test for Flammability of Plastic Materials for Parts in Devices and Appliances
หรือหากเป็นชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์จะมีมาตรฐาน IEC IEC 60695-1 ถึง 60695-5 นอกจากนี้แต่ละประเทศก็จะมีมาตรฐานของตัวเองด้วย อย่างประเทศไทยเองก็มี มอก. (มาตรฐานอุตสาหกรรม) กำกับไว้ ทั้งนี้เพื่อป้องกันการเกิดไฟไหม้แล้วลามไปยังส่วนอื่นๆ สร้างความเสียหายเพิ่มมากขึ้น
สารเคมีที่ทำให้ไม่เกิดการติดไฟ
สารหน่วงการติดไฟ (Flame Retardant Agent) มีบทบาทสําคัญในการแก้ไขข้อจํากัดด้านการทนความร้อนของพอลิเมอร์หรือพลาสติก หากพลาสติกเกิดการเผาไหม้ และติดไฟได้ง่ายจนเกิดเปลวไฟ กลุ่มควัน ไอพิษ ซึ่งเป็นอันตรายต่อร่างกาย และระบบหายใจอย่างมาก ดังนั้นการใส่สารตระกูล Flame Retardant เพื่อช่วยลดการแพร่กระจายของเปลวไฟ ทําให้เกิดการลุกลามไฟให้ช้าลง และยับยั้งการก่อตัวของควัน เหมาะสำหรับการใช้งานประเภทที่ไม่ต้องการให้เกิดการติดไฟ โดยสารหน่วงการติดไฟหรือการลามไฟถูกแบ่งออกเป็นหลายประเภท
- Halogen (Halogen-Based Flame Retardant) เป็นตระกูลสารหน่วงไฟที่มีฮาโลเจนเป็นองค์ประกอบหลัก และเป็นสารหน่วงไฟที่มีการใช้มากที่สุด ทั้งในพลาสติกและสิ่งทอ เนื่องจากมีประสิทธิภาพในการหน่วงไฟได้ดี
- Halogen free (Halogen Free Flame Retardant) ส่วนใหญ่เป็นจะประกอบไปด้วย Phosphorus, Ethylene Vinyl Acetate (EVA), Aluminium Tri Hydroxide (ATH) และ Polyethylene (PE) แม้ว่าผลิตภัณฑ์บางตัวจะใช้แมกนีเซียมออกไซด์แทน ATH เพื่อเป็นสารหน่วงไฟ
ปัจจุบันสารหน่วงการติดไฟชนิดที่นิยมใช้กันมาก คือ Halogen free เนื่องจากมีความปลอดภัยและเป็นมิตรต่อสิงแวดล้อม เพราะไม่ก่อให้เกิดก๊าซพิษเมื่อเกิดการเผาไหม้
สิ่งที่ควรคำนึง สารหน่วงไฟบางชนิดเป็นสารก่อมะเร็ง และเมื่อเกิดการเผาไหม้จะเกิดแก๊สฮาโลเจน คือ HBr และ HCI ซึ่งเป็นแก๊สพิษ มีอันตรายหากสูดดมเข้าไป จะมีฤทธิ์ในการทำลายปอด และระบบทางเดินหายใจ และหากได้รับแก๊สนี้ในปริมาณมาก อาจถึงแก่ความตายได้ นอกจากนี้สารหน่วงไฟประเภทฮาโลเจน เมื่อถูกเผาทำลายหรือนำไปรีไซเคิล จะก่อให้เกิดสารไดออกซิน (Dioxins) ที่มีโครงสร้างและความเป็นพิษ ซึ่งเป็นสารก่อมะเร็ง แพร่กระจายในอากาศ หรือลงสู่ดิน เกิดเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม
สารหน่วงการติดไฟมีความสําคัญในการปรับปรุงคุณสมบัติของพอลิเมอร์หรือพลาสติก โดยเฉพาะในชิ้นงานทีไม่ต้องการให้เกิดการติดไฟ เช่น ชิ้นส่วนในอุตสาหกรรมยานยนต์ ชิ้นส่วนเครื่องใช้ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ วัสดุก่อสร้าง เฟอร์นิเจอร์ สิ่งทอ เป็นต้น ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีในปัจจุบันทำให้ได้มีการพัฒนาสารหน่วงการติดไฟให้มีส่วนประกอบที่ปลอดภัยและเป็นมิตรต่อสิงแวดล้อม เพื่อประโยชน์ในการใช้งานอีกด้วย
Flame Retardant Filaments
ปัจจุบันมีวัสดุสำหรับเครื่องพิมพ์ 3 มิติ (3D Ptinter) ระบบ FDM จำนวนมากซึ่งในตลาดส่วนใหญ่เป็น PLA และ ABS เพราะวัสดุเหล่านี้มีคุณสมบัติที่สามารถตอบสนองความต้องการส่วนใหญ่ของการใช้งาน แต่ในวัสดุชนิดพิเศษบางอย่างจะมีสารหน่วงไฟ ทำให้ปลอดภัยมากขึ้น โดยมีอยู่ในวัสดุอย่าง ASA, PC, ABS, PEEK ซึ่งมีแบรนด์ดังหลายค่ายทำออกมาในเชิงพาณิชย์แล้ว และไม่ติดไฟ หรือมีการลามไฟช้ามากๆ เช่น
- Firewire® Flame Retardant ABS (flame retardant level of UL94: V-0)
- 3D4MAKERS® ASA Filament (flame retardant level of UL94: HB)
- MatterHackers® Flame Resistant Polycarbonate (FR-PC) (flame retardant level of UL94: V-2)
- ThermaX™ PPS (flame retardant level of UL94: V-0)
- FluorX™ PVDF (flame retardant level of UL94: V-0)
- ThermaX™ PPSU (flame retardant level of UL94: V-0)
พอลิคาร์บอเนต หรือ PC (Polycarbonate) เป็นพลาสติกที่มีความแข็งแรงและทนต่อแรงกระแทกสูง วัสดุชนิดนี้ใช้ในการทำกระจกกันกระสุน และเป็นวัสดุที่มีแบบเส้นสำหรับใช้กับการพิมพ์ 3 มิติ นอกจากนี้ยังมีจุดเด่นในเรื่อง Flame Retardant อีกด้วย เนื่องจากมีความต้านทานต่ออุณหภูมิสูง และมีสารหน่วงไฟ โดยผ่านการทดสอบด้วยมาตรฐาน UL94 ให้ผลลัพธ์คือ V-2 ซึ่งทำให้ Flame Retardant Filament นี้เหมาะสำหรับการพิมพ์ชิ้นส่วนที่มีน้ำหนักเบา เครื่องจักรและอื่น ๆ
ผลการทดสอบการติดไฟและลามไฟของพลาสติกชนิดต่างๆ ไม่ว่าจะอยู่ในชั้นคุณภาพใด ก็สามารถนำไปใช้งานจริงได้ ซึ่งโดยทั่วไปแล้ว หากชั้นคุณภาพผ่านการทดสอบอยู่ในระดับ HB มักใช้กับงานทั่วไป แต่ถ้าอยู่ในระดับ V-0 นิยมใช้ในการผลิตเป็นชิ้นส่วนอิเลคทรอนิกส์หรืออุปกรณ์ไฟฟ้า ส่วนคุณสมบัติด้านต่างๆ ยังคงรักษาประสิทธิภาพไว้ได้อย่างดี และเหมาะกับการผลิตทางอุตสาหกรรมอีกด้วย
ตัวอย่างคุณสมบัติต่างๆ ของ ASA Filament
ที่มา Technical Data Sheet 3D printing filament 3D4Makers.com
ความแตกต่างระหว่าง Flame Resistant และ Flame Retardant
2 thoughts on “พลาสติกไม่ลุกติดไฟ (Flame Retardant) คืออะไร ปลอดภัยจริงมั้ย”
ขอเอกสารหรือข้อมูลจากสถาบันที่ยอมรับได้เป็นสากลซึ่งสามารถการันตี รับประกันเกี่ยวกับ ประเภทพลาสติกที่ไม่ลุกติดไฟ หรือ การลุกลามของไฟค่อนข้างยาก ได้จากที่ใด
ลิ้งบทความจากทาง สวทช ครับ
https://www2.mtec.or.th/th/e-magazine/admin/upload/225_57-60.pdf