English

Vijesti

Konverzija formulacije za PVC kožu bez halogena koja usporava plamen

Konverzija formulacije za PVC kožu bez halogena koja usporava plamen

Uvod

Klijent proizvodi PVC kožu otpornu na plamen i prethodno korišteni antimon trioksid (Sb₂O₃). Sada im je cilj eliminirati Sb₂O₃ i preći na usporivače plamena bez halogena. Trenutna formulacija uključuje PVC, DOP, EPOKSI, BZ-500, ST, HICOAT-410 i antimon. Prelazak s formulacije PVC kože na bazi antimona na sistem usporivača plamena bez halogena predstavlja značajno tehnološko unapređenje. Ova promjena ne samo da je u skladu sa sve strožim propisima o zaštiti okoliša (npr. RoHS, REACH), već i poboljšava "zeleni" imidž proizvoda i njegovu konkurentnost na tržištu.

Ključni izazovi

  1. Gubitak sinergijskog efekta:
    • Sb₂O₃ sam po sebi nije jak usporivač gorenja, ali pokazuje odlične sinergijske efekte usporavanja gorenja s hlorom u PVC-u, značajno poboljšavajući efikasnost. Uklanjanje antimona zahtijeva pronalaženje alternativnog sistema bez halogena koji replicira ovu sinergiju.
  2. Efikasnost usporavanja plamena:
    • Usporivači gorenja bez halogena često zahtijevaju veća opterećenja kako bi se postigli ekvivalentni ocjeni usporavanja gorenja (npr. UL94 V-0), što može utjecati na mehanička svojstva (mekoću, zateznu čvrstoću, izduženje), performanse obrade i cijenu.
  3. Karakteristike PVC kože:
    • PVC koža zahtijeva odličnu mekoću, osjećaj na dodir, površinsku obradu (reljef, sjaj), otpornost na vremenske uvjete, otpornost na migraciju i fleksibilnost na niskim temperaturama. Nova formulacija mora održati ili približno dostići ova svojstva.
  4. Performanse obrade:
    • Visoke količine punila bez halogena (npr. ATH) mogu utjecati na protok taline i stabilnost obrade.
  5. Troškovi:
    • Neki visokoefikasni usporivači gorenja bez halogena su skupi, što zahtijeva ravnotežu između performansi i cijene.

Strategija odabira sistema za usporavanje gorenja bez halogena (za PVC umjetnu kožu)

1. Primarni usporivači gorenja – metalni hidroksidi

  • Aluminijum trihidroksid (ATH):
    • Najčešći, isplativi.
    • Mehanizam: Endotermna razgradnja (~200°C), oslobađajući vodenu paru koja razrjeđuje zapaljive plinove i kisik, a istovremeno formira zaštitni površinski sloj.
    • Nedostaci: Niska efikasnost, potrebno veliko punjenje (40–70 phr), značajno smanjuje mekoću, izduženost i obradivost; temperatura razgradnje je niska.
  • Magnezijum hidroksid (MDH):
    • Viša temperatura razgradnje (~340°C), pogodnija za preradu PVC-a (160–200°C).
    • Nedostaci: Potrebna su slična visoka opterećenja (40–70 phr); nešto viša cijena od ATH; može imati veću apsorpciju vlage.

Strategija:

  • Dajte prednost MDH-u ili mješavini ATH/MDH (npr. 70/30) kako biste uravnotežili troškove, prilagodljivost temperaturi obrade i usporavanje plamena.
  • Površinski tretiran (npr. silanom spojen) ATH/MDH poboljšava kompatibilnost s PVC-om, ublažava degradaciju svojstava i poboljšava usporavanje plamena.

2. Sinergisti usporivača plamena

Da bi se smanjilo primarno opterećenje usporivačima gorenja i poboljšala efikasnost, sinergisti su neophodni:

  • Fosforno-azotna sredstva za usporavanje gorenja: Idealna za PVC sisteme bez halogena.
    • Amonijum polifosfat (APP): Podstiče ugljenisanje, formirajući intumescentni izolacioni sloj.
      • Napomena: Koristite tipove otporne na visoke temperature (npr. Faza II, >280°C) kako biste izbjegli raspadanje tokom obrade. Neki APP-ovi mogu uticati na prozirnost i otpornost na vodu.
    • Aluminijum dietilfosfinat (ADP): Visoko efikasan, nisko opterećenje (5–20 phr), minimalan uticaj na svojstva, dobra termička stabilnost.
      • Nedostatak: Viši trošak.
    • Fosfatni esteri (npr. RDP, BDP, TCPP): Funkcionišu kao plastifikatori i usporivači gorenja.
      • Prednosti: Dvostruka uloga (plastifikator + usporivač gorenja).
      • Nedostaci: Male molekule (npr. TCPP) mogu migrirati/isparavati; RDP/BDP imaju nižu efikasnost plastifikacije od DOP-a i mogu smanjiti fleksibilnost na niskim temperaturama.
  • Cinkov borat (ZB):
    • Jeftin, multifunkcionalan (usporivač plamena, suzbija dim, promotor ugljenisanja, protiv kapanja). Dobro se slaže sa ATH/MDH i fosfor-azot sistemima. Tipično punjenje: 3–10 phr.
  • Cink stanat/hidroksi stanat:
    • Odlična sredstva za suzbijanje dima i sinergisti usporavanja plamena, posebno za polimere koji sadrže hlor (npr. PVC). Može djelimično zamijeniti sinergijsku ulogu antimona. Tipično punjenje: 2–8 phr.
  • Spojevi molibdena (npr. MoO₃, amonijum molibdat):
    • Jaki suzbijači dima sa sinergijom usporivača plamena. Tipično punjenje: 2–5 phr.
  • Nano punila (npr. nanoglina):
    • Niska punjenja (3–8 phr) poboljšavaju otpornost na plamen (stvaranje ugljenika, smanjena brzina oslobađanja topline) i mehanička svojstva. Disperzija je ključna.

3. Sredstva za suzbijanje dima

PVC proizvodi gust dim tokom sagorijevanja. Formulacije bez halogena često zahtijevaju suzbijanje dima. Cink borat, cink stanat i spojevi molibdena su odličan izbor.

Predložena formulacija usporivača plamena bez halogena (na osnovu originalne formulacije klijenta)

Cilj: Postići UL94 V-0 (1,6 mm ili deblji) uz održavanje mekoće, obradivosti i ključnih svojstava.

Pretpostavke:

  • Originalna formulacija:
    • DOP: 50–70 phr (plastifikator).
    • ST: Vjerovatno stearinska kiselina (lubrikant).
    • HICOAT-410: Ca/Zn stabilizator.
    • BZ-500: Vjerovatno lubrikant/pomoćno sredstvo za obradu (radi potvrde).
    • EPOKSI: Epoksidirano sojino ulje (kostabilizator/plastifikator).
    • Antimon: Sb₂O₃ (treba ukloniti).

1. Preporučeni okvir formulacije (na 100 phr PVC smole)

Komponenta Funkcija Učitavanje (phr) Bilješke
PVC smola Osnovni polimer 100 Srednja/visoka molekularna težina za uravnoteženu obradu/svojstva.
Primarni plastifikator Mekoća 40–60 Opcija A (Ravnoteža cijene i performansi): Parcijalni fosfatni ester (npr. RDP/BDP, 10–20 phr) + DOTP/DINP (30–50 phr). Opcija B (Prioritet niske temperature): DOTP/DINP (50–70 phr) + efikasni PN usporivač gorenja (npr. ADP, 10–15 phr). Cilj: Usklađivanje originalne mekoće.
Primarni usporivač plamena Usporavanje plamena, suzbijanje dima 30–50 Površinski obrađen MDH ili mješavina MDH/ATH (npr. 70/30). Visoka čistoća, fine čestice, površinski obrađeno. Podesite punjenje za ciljanu usporavanje plamena.
PN sinergista Visokoefikasno usporavanje plamena, podsticanje ugljenisanja 10–20 Izbor 1: Visokotemperaturna APP (Faza II). Izbor 2: ADP (veća efikasnost, manje opterećenje, veći trošak). Izbor 3: Plastifikatori na bazi fosfatnih estera (RDP/BDP) – prilagoditi ako se već koriste kao plastifikatori.
Sinergist/Sredstvo za suzbijanje dima Poboljšana otpornost na plamen, smanjenje dima 5–15 Preporučena kombinacija: Cink borat (5–10 phr) + cink stanat (3–8 phr). Opciono: MoO₃ (2–5 phr).
Ca/Zn stabilizator (HICOAT-410) Termička stabilnost 2,0–4,0 Kritično! Možda će biti potrebno nešto veće punjenje u odnosu na formulacije Sb₂O₃.
Epoksidirano sojino ulje (EPOKSI) Kostabilizator, plastifikator 3,0–8,0 Sačuvajte radi stabilnosti i performansi na niskim temperaturama.
Maziva Pomoćno sredstvo za obradu, sredstvo za odvajanje kalupa 1,0–2,5 ST (stearinska kiselina): 0,5–1,5 phr. BZ-500: 0,5–1,0 phr (prilagoditi na osnovu funkcije). Optimizirati za visoke udjele punila.
Pomoćno sredstvo za obradu (npr. ACR) Čvrstoća taline, protok 0,5–2,0 Neophodno za formulacije s visokim udjelom punila. Poboljšava završnu obradu površine i produktivnost.
Ostali aditivi Po potrebi – Boje, UV stabilizatori, biocidi itd.

2. Primjer formulacije (zahtijeva optimizaciju)

Komponenta Tip Učitavanje (phr)
PVC smola K-vrijednost ~65–70 100,0
Primarni plastifikator DOTP/DINP 45,0
Plastifikator na bazi fosfatnog estera RDP 15,0
Površinski obrađeni MDH – 40,0
Aplikacija za visoke temperature Faza II 12.0
Cink borat ZB 8.0
Cink stanat ZS 5.0
Ca/Zn stabilizator HICOAT-410 3,5
Epoksidirano sojino ulje EPOKSI 5.0
Stearinska kiselina ST 1.0
BZ-500 Mazivo 1.0
Pomoć pri obradi ACR-a – 1,5
Boje, itd. – Po potrebi

Kritični koraci implementacije

  1. Potvrdite detalje sirovine:
    • Razjasnite hemijske identiteteBZ-500iST(pogledajte tehničke listove dobavljača).
    • Provjerite tačna opterećenjaDirektor fotografije,EPOKSIiHICOAT-410.
    • Definišite zahtjeve klijenta: Ciljajte usporavanje plamena (npr. debljina prema UL94), mekoću (tvrdoću), primjenu (automobilska industrija, namještaj, torbe?), posebne potrebe (otpornost na hladnoću, UV stabilnost, otpornost na abraziju?), ograničenja troškova.
  2. Odaberite specifične vrste usporivača plamena:
    • Zatražite od dobavljača uzorke usporivača gorenja bez halogena, prilagođene za PVC kožu.
    • Dajte prednost površinski tretiranim ATH/MDH radi bolje disperzije.
    • Za APP, koristite vrste otporne na visoke temperature.
    • Za fosfatne estere, preferirajte RDP/BDP u odnosu na TCPP zbog niže migracije.
  3. Testiranje i optimizacija u laboratorijskim uslovima:
    • Pripremite male serije s različitim punjenjem (npr. prilagodite omjere MDH/APP/ZB/ZS).
    • Miješanje: Za ravnomjernu disperziju koristite miksere velike brzine (npr. Henschel). Prvo dodajte tekućine (plastifikatore, stabilizatore), a zatim prahove.
    • Probna obrada: Testiranje na proizvodnoj opremi (npr. Banbury mikser + kalandriranje). Praćenje vremena plastifikacije, viskoznosti taline, obrtnog momenta, kvalitete površine.
    • Testiranje performansi:
      • Otpornost na plamen: UL94, LOI.
      • Mehanička svojstva: Tvrdoća (Shore A), zatezna čvrstoća, izduženje.
      • Mekoća/osjećaj na dodir: Subjektivni + testovi tvrdoće.
      • Fleksibilnost na niskim temperaturama: Ispitivanje hladnog savijanja.
      • Termička stabilnost: test s Kongo crvenilom.
      • Izgled: Boja, sjaj, reljef.
      • (Opcionalno) Gustoća dima: NBS dimna komora.
  4. Rješavanje problema i balansiranje:
Problem Rješenje
Nedovoljna otpornost na plamen Povećati MDH/ATH ili APP; dodati ADP; optimizirati ZB/ZS; osigurati disperziju.
Loša mehanička svojstva (npr. nisko istezanje) Smanjite MDH/ATH; povećajte PN sinergist; koristite površinski tretirana punila; prilagodite plastifikatore.
Poteškoće u obradi (visoka viskoznost, loša površina) Optimizirajte maziva; povećajte ACR; provjerite miješanje; prilagodite temperature/brzine.
Visoka cijena Optimizirajte opterećenja; koristite isplative mješavine ATH/MDH; procijenite alternative.
  1. Pilot i proizvodnja: Nakon optimizacije laboratorije, provedite pilot ispitivanja kako biste provjerili stabilnost, konzistentnost i troškove. Proširite opseg tek nakon validacije.

Zaključak

Prelazak sa PVC kože na bazi antimona na PVC kožu bez halogena koja usporava plamen je izvodljiv, ali zahtijeva sistematski razvoj. Osnovni pristup kombinuje metalne hidrokside (po mogućnosti površinski tretirani MDH), sinergiste fosfora i dušika (APP ili ADP) i multifunkcionalna sredstva za suzbijanje dima (cinkov borat, cink stanat). Istovremeno, optimizacija plastifikatora, stabilizatora, maziva i pomoćnih sredstava za obradu je ključna.

Ključevi uspjeha:

  1. Definišite jasne ciljeve i ograničenja (otpornost na plamen, svojstva, troškovi).
  2. Odaberite provjerene usporivače gorenja bez halogena (površinski obrađena punila, APP otporan na visoke temperature).
  3. Provesti rigorozna laboratorijska ispitivanja (otpornost na plamen, svojstva, obrada).
  4. Osigurajte ujednačeno miješanje i kompatibilnost procesa.

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

Vrijeme objave: 12. avg. 2025.
Pritisnite enter za pretragu ili ESC za zatvaranje