Halogenų neturinčios, ugniai atsparios PVC odos formulės konversija

Halogenų neturinčios, ugniai atsparios PVC odos formulės konversija

Įvadas

Klientas gamina ugniai atsparią PVC odą ir anksčiau naudojo antimono trioksidą (Sb₂O₃). Dabar siekiama atsisakyti Sb₂O₃ ir pereiti prie behalogenių antipirenų. Dabartinė formulė apima PVC, DOP, EPOXY, BZ-500, ST, HICOAT-410 ir stibį. Perėjimas nuo antimono pagrindu pagamintos PVC odos formulės prie behalogenės antipirenų sistemos yra reikšmingas technologinis atnaujinimas. Šis pokytis ne tik atitinka vis griežtesnius aplinkosaugos reglamentus (pvz., RoHS, REACH), bet ir pagerina produkto „žaliąjį“ įvaizdį bei konkurencingumą rinkoje.

Pagrindiniai iššūkiai

1. Sinergetinio poveikio praradimas:
   • Sb₂O₃ pats savaime nėra stiprus antipirenas, tačiau pasižymi puikiu sinergetiniu antipireniniu poveikiu su chloru PVC, žymiai pagerindamas efektyvumą. Norint pašalinti stibį, reikia rasti alternatyvią behalogenę sistemą, kuri atkartotų šią sinergiją.
2. Liepsnos atsparumo efektyvumas:
   • Halogenų neturintiems antipirenams dažnai reikia didesnių užpildų, kad būtų pasiektas lygiavertis antipirenų įvertinimas (pvz., UL94 V-0), o tai gali turėti įtakos mechaninėms savybėms (minkštumui, tempiamajam stiprumui, pailgėjimui), apdorojimo našumui ir kainai.
3. PVC odos charakteristikos:
   • PVC odai keliami puikūs minkštumo, pojūčio rankoje, paviršiaus apdailos (įspaudo, blizgesio), atsparumo oro sąlygoms, migracijos ir lankstumo žemoje temperatūroje reikalavimai. Naujoji formulė turi išlaikyti arba beveik atitikti šias savybes.
4. Apdorojimo našumas:
   • Didelės behalogenių užpildų (pvz., ATH) koncentracijos gali turėti įtakos lydalo tekėjimui ir apdorojimo stabilumui.
5. Sąnaudų aspektai:
   • Kai kurie didelio efektyvumo behalogeniai antipirenai yra brangūs, todėl reikia rasti pusiausvyrą tarp našumo ir kainos.

Halogenų neturinčių antipireninių sistemų (PVC dirbtinei odai) pasirinkimo strategija

1. Pirminiai antipirenai – metalų hidroksidai

• Aliuminio trihidroksidas (ATH):
  • Dažniausiai pasitaikantis, ekonomiškai efektyvus.
  • Mechanizmas: endoterminis skilimas (~200 °C), kurio metu išsiskiria vandens garai, kurie praskiedžia degias dujas ir deguonį, kartu suformuodami apsauginį paviršiaus sluoksnį.
  • Trūkumai: mažas efektyvumas, reikalingas didelis užpildymas (40–70 phr), žymiai sumažina minkštumą, pailgėjimą ir apdorojamumą; žema skilimo temperatūra.
• Magnio hidroksidas (MDH):
  • Aukštesnė skilimo temperatūra (~340 °C), geriau tinka PVC apdorojimui (160–200 °C).
  • Trūkumai: Reikalingas panašus didelis užpildo kiekis (40–70 phr); šiek tiek didesnė kaina nei ATH; gali geriau sugerti drėgmę.

Strategija:

• Siekiant subalansuoti kainą, prisitaikymą prie apdorojimo temperatūros ir atsparumą liepsnai, pirmenybė teikiama MDH arba ATH/MDH mišiniui (pvz., 70/30).
• Paviršiumi apdorotas (pvz., silanu sujungtas) ATH/MDH pagerina suderinamumą su PVC, sumažina savybių blogėjimą ir padidina atsparumą liepsnai.

2. Liepsną slopinantys sinergikliai

Norint sumažinti pirminių antipirenų kiekį ir pagerinti efektyvumą, būtini sinergikliai:

• Fosforo-azoto liepsną slopinantys priedai: idealiai tinka PVC sistemoms be halogenų.
  • Amonio polifosfatas (APP): skatina apanglėjimą, sudarydamas besiplečiantį izoliacinį sluoksnį.
    • Pastaba: Kad apdorojimo metu išvengtumėte skilimo, naudokite aukštai temperatūrai atsparias rūšis (pvz., II fazės, >280 °C). Kai kurios APP medžiagos gali paveikti skaidrumą ir atsparumą vandeniui.
  • Aliuminio dietilfosfinatas (ADP): labai efektyvus, mažas užpildymas (5–20 phr), minimalus poveikis savybėms, geras terminis stabilumas.
    • Trūkumas: didesnė kaina.
  • Fosfatų esteriai (pvz., RDP, BDP, TCPP): veikia kaip plastifikatoriai, kurie slopina liepsną.
    • Privalumai: Dvigubas vaidmuo (plastifikatorius + antipirenas).
    • Trūkumai: Mažos molekulės (pvz., TCPP) gali migruoti / išgaruoti; RDP / BDP plastifikavimo efektyvumas yra mažesnis nei DOP ir gali sumažinti lankstumą žemoje temperatūroje.
• Cinko boratas (ZB):
  • Nebrangus, daugiafunkcis (ugnį slopinantis, dūmus slopinantis, anglies susidarymą skatinantis, lašėjimą mažinantis). Gerai veikia sinergiškai su ATH/MDH ir fosforo-azoto sistemomis. Tipinis užpildymas: 3–10 phr.
• Cinko stanatas / hidroksistanatas:
  • Puikūs dūmų slopintojai ir antipireniniai sinergikliai, ypač chloro turintiems polimerams (pvz., PVC). Gali iš dalies pakeisti antimono sinergetinį vaidmenį. Tipinis užpildo kiekis: 2–8 phr.
• Molibdeno junginiai (pvz., MoO₃, amonio molibdatas):
  • Stiprūs dūmų slopintuvai su sinerginiu poveikiu ugniai. Tipinis užpildo kiekis: 2–5 phr.
• Nano užpildai (pvz., Nanoclay):
  • Mažas užpildo kiekis (3–8 phr) pagerina atsparumą liepsnai (anglies susidarymą, sumažintą šilumos išsiskyrimo greitį) ir mechanines savybes. Dispersija yra labai svarbi.

3. Dūmų slopintuvai

PVC degimo metu išskiria daug dūmų. Behalogenėms formulėms dažnai reikia dūmų slopinimo. Cinko boratas, cinko stanatas ir molibdeno junginiai yra puikus pasirinkimas.

Siūloma halogenų neturinti antipireninė formulė (remiantis kliento originalia formule)

Tikslas: pasiekti UL94 V-0 (1,6 mm ar storesnį) standartą, išlaikant minkštumą, apdorojamumą ir pagrindines savybes.

Prielaidos:

• Originali formulė:
  • DOP: 50–70 phr (plastifikatorius).
  • ST: Tikėtina stearino rūgštis (tepalas).
  • HICOAT-410: Ca/Zn stabilizatorius.
  • BZ-500: Tikėtina, kad tai tepalas / apdorojimo priemonė (patvirtinimui).
  • EPOKSIDINIS: Epoksidintas sojų aliejus (bendras stabilizatorius/plastifikatorius).
  • Stibis: Sb₂O₃ (turi būti pašalintas).

1. Rekomenduojama formuluotės sistema (100 phr PVC dervos)

2. Formuluotės pavyzdys (reikalingas optimizavimas)

Svarbiausi įgyvendinimo etapai

1. Patvirtinkite žaliavos informaciją:
   • Paaiškinkite cheminę tapatybęBZ-500irST(žr. tiekėjų duomenų lapus).
   • Patikrinkite tikslius įkrovos kiekiusDOP,EPOKSIDINISirHICOAT-410.
   • Apibrėžkite kliento reikalavimus: tikslinį atsparumą liepsnai (pvz., UL94 storis), minkštumą (kietumą), pritaikymą (automobiliams, baldams, krepšiams?), specialius poreikius (atsparumą šalčiui, atsparumą UV spinduliams, atsparumą dilimui?), kainos ribas.
2. Pasirinkite konkrečias liepsną slopinančias klases:
   • Paprašykite tiekėjų behalogenių, ugniai atsparių medžiagų pavyzdžių, pritaikytų PVC odai.
   • Geresniam dispersijos lygiui teikti pirmenybę paviršiumi apdorotam ATH/MDH.
   • APP atveju naudokite aukštai temperatūrai atsparias markes.
   • Fosfatų esteriams, siekiant mažesnės migracijos, pirmenybė teikiama RDP/BDP, o ne TCPP.
3. Laboratorinio masto testavimas ir optimizavimas:
   • Paruoškite mažas partijas su skirtingais užpildais (pvz., pakoreguokite MDH/APP/ZB/ZS santykius).
   • Maišymas: Vienodai dispersijai pasiekti naudokite greitaeigius maišytuvus (pvz., „Henschel“). Pirmiausia suberkite skysčius (plastifikatorius, stabilizatorius), o tada miltelius.
   • Apdorojimo bandymai: bandymai su gamybos įranga (pvz., Banbury maišytuvu + kalandravimu). Plastifikacijos laiko, lydalo klampumo, sukimo momento, paviršiaus kokybės stebėjimas.
   • Našumo testavimas:
     • Atsparumas liepsnai: UL94, LOI.
     • Mechaninės savybės: kietumas (pagal Šoro A skalę), tempiamasis stipris, pailgėjimas.
     • Minkštumas / pojūtis rankoje: subjektyvūs + kietumo testai.
     • Lankstumas žemoje temperatūroje: šaltojo lenkimo bandymas.
     • Terminis stabilumas: Kongo raudonojo mėginys.
     • Išvaizda: spalva, blizgesys, įspaudas.
     • (Pasirinktinai) Dūmų tankis: NBS dūmų kamera.
4. Trikčių šalinimas ir balansavimas:

5. Bandomasis ir gamybinis projektas: po laboratorinio optimizavimo atlikite bandomuosius bandymus, kad patikrintumėte stabilumą, nuoseklumą ir sąnaudas. Padidinkite mastą tik po patvirtinimo.

Išvada

Perėjimas nuo antimono pagrindu pagamintos prie behalogenės ugniai atsparios PVC odos yra įmanomas, tačiau tam reikia sistemingo tobulėjimo. Pagrindinis metodas apjungia metalų hidroksidus (pageidautina paviršiniu būdu apdorotą MDH), fosforo ir azoto sinergistus (APP arba ADP) ir daugiafunkcius dūmų slopintuvus (cinko boratą, cinko stanatą). Tuo pačiu metu labai svarbu optimizuoti plastifikatorius, stabilizatorius, tepalus ir apdorojimo pagalbines medžiagas.

Sėkmės raktai:

1. Apibrėžkite aiškius tikslus ir apribojimus (atsparumas liepsnai, savybės, kaina).
2. Pasirinkite patikrintus behalogenius antipirenus (paviršiaus apdorotus užpildus, aukštai temperatūrai atsparų APP).
3. Atlikti griežtus laboratorinius bandymus (atsparumas liepsnai, savybės, apdorojimas).
4. Užtikrinkite vienodą maišymą ir proceso suderinamumą.

   More info., you can contact lucy@taifeng-fr.com