Berita

Penukaran Formulasi untuk Kulit PVC Kalis Api Tanpa Halogen

pengenalan

Pelanggan menghasilkan kulit PVC kalis api dan antimoni trioksida (Sb₂O₃) yang digunakan sebelum ini. Mereka kini bertujuan untuk menghapuskan Sb₂O₃ dan beralih kepada kalis api bebas halogen. Formulasi semasa termasuk PVC, DOP, EPOXY, BZ-500, ST, HICOAT-410, dan antimoni. Peralihan daripada formulasi kulit PVC berasaskan antimoni kepada sistem kalis api bebas halogen mewakili peningkatan teknologi yang ketara. Anjakan ini bukan sahaja mematuhi peraturan alam sekitar yang semakin ketat (cth, RoHS, REACH) tetapi juga meningkatkan imej "hijau" produk dan daya saing pasaran.

Cabaran Utama

Kehilangan Kesan Sinergis:
- Sb₂O₃ bukanlah kalis api yang kuat dengan sendirinya tetapi mempamerkan kesan kalis api sinergistik yang sangat baik dengan klorin dalam PVC, meningkatkan kecekapan dengan ketara. Mengeluarkan antimoni memerlukan mencari sistem bebas halogen alternatif yang mereplikasi sinergi ini.
Kecekapan Ketahanan Api:
- Kalis api bebas halogen selalunya memerlukan pemuatan yang lebih tinggi untuk mencapai penarafan kalis api yang setara (cth, UL94 V-0), yang mungkin memberi kesan kepada sifat mekanikal (kelembutan, kekuatan tegangan, pemanjangan), prestasi pemprosesan dan kos.
Ciri-ciri Kulit PVC:
- Kulit PVC memerlukan kelembutan yang sangat baik, rasa tangan, kemasan permukaan (embossing, gloss), rintangan cuaca, rintangan penghijrahan dan fleksibiliti suhu rendah. Formulasi baharu mesti mengekalkan atau sepadan dengan sifat-sifat ini.
Prestasi Pemprosesan:
- Muatan tinggi pengisi bebas halogen (cth, ATH) boleh menjejaskan aliran cair dan kestabilan pemprosesan.
Pertimbangan Kos:
- Sesetengah kalis api bebas halogen berkecekapan tinggi adalah mahal, memerlukan keseimbangan antara prestasi dan kos.

Strategi Pemilihan untuk Sistem Kalis Api Tanpa Halogen (untuk Kulit Tiruan PVC)

1. Kalis Api Utama – Logam Hidroksida

Aluminium Trihydroxide (ATH):
- Paling biasa, kos efektif.
- Mekanisme: Penguraian endotermik (~200°C), membebaskan wap air untuk mencairkan gas mudah terbakar dan oksigen sambil membentuk lapisan permukaan pelindung.
- Kelemahan: Kecekapan rendah, pemuatan tinggi diperlukan (40–70 phr), mengurangkan kelembutan, pemanjangan dan kebolehprosesan dengan ketara; suhu penguraian adalah rendah.
Magnesium Hidroksida (MDH):
- Suhu penguraian yang lebih tinggi (~340°C), lebih sesuai untuk pemprosesan PVC (160–200°C).
- Kelemahan: Pemuatan tinggi yang serupa (40–70 phr) diperlukan; kos lebih tinggi sedikit daripada ATH; mungkin mempunyai penyerapan lembapan yang lebih tinggi.

Strategi:

Lebih suka MDH atau campuran ATH/MDH (cth, 70/30) untuk mengimbangi kos, kebolehsuaian suhu pemprosesan dan kalis nyalaan.
Rawatan permukaan (cth, silane-coupled) ATH/MDH mempertingkatkan keserasian dengan PVC, mengurangkan kemerosotan harta benda dan meningkatkan kalis nyalaan.

2. Sinergis Kalis Api

Untuk mengurangkan beban kalis api utama dan meningkatkan kecekapan, sinergi adalah penting:

Retardan Api Fosforus-Nitrogen: Sesuai untuk sistem PVC bebas halogen.
- Ammonium Polifosfat (APP): Menggalakkan hangus, membentuk lapisan penebat intumescent.
  - Nota: Gunakan gred tahan suhu tinggi (cth, Fasa II, >280°C) untuk mengelakkan penguraian semasa pemprosesan. Sesetengah APP mungkin menjejaskan ketelusan dan rintangan air.
- Aluminium Diethylphosphinate (ADP): Sangat cekap, pemuatan rendah (5–20 phr), kesan minimum pada sifat, kestabilan haba yang baik.
  - Kelemahan: Kos yang lebih tinggi.
- Ester Fosfat (cth, RDP, BDP, TCPP): Berfungsi sebagai pemplastikan kalis api.
  - Kelebihan: Dwi peranan (plastik + kalis api).
  - Keburukan: Molekul kecil (cth, TCPP) mungkin berhijrah/ meruap; RDP/BDP mempunyai kecekapan pemplastikan yang lebih rendah daripada DOP dan boleh mengurangkan fleksibiliti suhu rendah.
Zink Borat (ZB):
- Kos rendah, pelbagai fungsi (kalis api, penahan asap, promoter char, anti menitis). Bersinergi dengan baik dengan sistem ATH/MDH dan fosforus-nitrogen. Pemuatan biasa: 3–10 phr.
Zink Stannate/Hydroxy Stannate:
- Penahan asap yang sangat baik dan sinergi kalis api, terutamanya untuk polimer yang mengandungi klorin (cth, PVC). Boleh menggantikan sebahagian peranan sinergistik antimoni. Pemuatan biasa: 2–8 phr.
Sebatian Molibdenum (cth, MoO₃, Ammonium Molibdat):
- Penahan asap yang kuat dengan sinergi kalis api. Pemuatan biasa: 2–5 phr.
Pengisi Nano (cth, Nanoclay):
- Pemuatan rendah (3–8 phr) meningkatkan kalis nyalaan (pembentukan arang, mengurangkan kadar pelepasan haba) dan sifat mekanikal. Penyerakan adalah kritikal.

3. Penahan Asap

PVC menghasilkan asap tebal semasa pembakaran. Formulasi bebas halogen selalunya memerlukan penindasan asap. Zink borat, zink stannate, dan sebatian molibdenum adalah pilihan yang sangat baik.

Cadangan Formulasi Kalis Api Bebas Halogen (Berdasarkan Formulasi Asal Pelanggan)

Sasaran: Mencapai UL94 V-0 (1.6 mm atau lebih tebal) sambil mengekalkan kelembutan, kebolehprosesan dan sifat utama.

Andaian:

Formulasi asal:
- DOP: 50–70 phr (plastik).
- ST: Kemungkinan asid stearik (pelincir).
- HICOAT-410: Penstabil Ca/Zn.
- BZ-500: Mungkin bantuan pelincir/pemprosesan (untuk mengesahkan).
- EPOXY: Minyak kacang soya terepoksida (penstabil bersama/plastik).
- Antimoni: Sb₂O₃ (untuk dikeluarkan).

1. Rangka Kerja Formulasi Disyorkan (setiap 100 phr resin PVC)

Komponen	Fungsi	Memuatkan (phr)	Nota
Resin PVC	Polimer asas	100	Berat molekul sederhana/tinggi untuk pemprosesan/sifat seimbang.
Pengplastik Utama	Kelembutan	40–60	Pilihan A (Baki Kos/Prestasi): Ester fosfat separa (cth, RDP/BDP, 10–20 phr) + DOTP/DINP (30–50 phr). Pilihan B (Keutamaan Suhu Rendah): DOTP/DINP (50–70 phr) + kalis api PN yang cekap (cth, ADP, 10–15 phr). Matlamat: Padankan kelembutan asal.
Kalis Api Utama	Retardansi api, penindasan asap	30–50	Campuran MDH atau MDH/ATH yang dirawat permukaan (cth, 70/30). Ketulenan tinggi, saiz zarah halus, dirawat permukaan. Laraskan pemuatan untuk kalis api sasaran.
PN Synergist	Ketahanan api berkecekapan tinggi, promosi char	10–20	Pilihan 1: APP suhu tinggi (Fasa II). Pilihan 2: ADP (kecekapan lebih tinggi, pemuatan lebih rendah, kos lebih tinggi). Pilihan 3: Pemplastis ester fosfat (RDP/BDP) – laraskan jika sudah digunakan sebagai pemplastik.
Synergist/Pencegah Asap	Ketahanan api dipertingkatkan, pengurangan asap	5–15	Kombo yang disyorkan: Zink borat (5–10 phr) + zink stannate (3–8 phr). Pilihan: MoO₃ (2–5 phr).
Penstabil Ca/Zn (HICOAT-410)	Kestabilan terma	2.0–4.0	Kritikal! Pemuatan yang lebih tinggi sedikit mungkin diperlukan berbanding rumusan Sb₂O₃.
Minyak Kacang Soya Epoksida (EPOXY)	Penstabil bersama, pemplastik	3.0–8.0	Kekalkan untuk kestabilan dan prestasi suhu rendah.
Minyak pelincir	Bantuan pemprosesan, pelepasan acuan	1.0–2.5	ST (asid stearik): 0.5–1.5 phr. BZ-500: 0.5–1.0 phr (laraskan berdasarkan fungsi). Optimumkan untuk muatan pengisi yang tinggi.
Bantuan Pemprosesan (cth, ACR)	Kekuatan cair, mengalir	0.5–2.0	Penting untuk formulasi pengisi tinggi. Meningkatkan kemasan permukaan dan produktiviti.
Bahan Tambahan Lain	Seperti yang diperlukan	–	Pewarna, penstabil UV, biosid, dsb.

2. Rumusan Contoh (Memerlukan Pengoptimuman)

Komponen	taip	Memuatkan (phr)
Resin PVC	K-nilai ~65–70	100.0
Pengplastik Utama	DOTP/DINP	45.0
Pengplastik Ester Fosfat	RDP	15.0
MDH Dirawat Permukaan	–	40.0
APP Suhu Tinggi	Fasa II	12.0
Zink Borat	ZB	8.0
Zink Stannate	ZS	5.0
Penstabil Ca/Zn	HICOAT-410	3.5
Minyak Kacang Soya Epoksida	EPOKSI	5.0
Asid Stearik	ST	1.0
BZ-500	Minyak pelincir	1.0
Bantuan Pemprosesan ACR	–	1.5
Pewarna, dsb.	–	Seperti yang diperlukan

Langkah-langkah Pelaksanaan Kritikal

Sahkan Butiran Bahan Mentah:
- Jelaskan identiti kimia bagiBZ-500danST(rujuk lembaran data pembekal).
- Sahkan pemuatan tepat bagiDOP,EPOKSI, danHICOAT-410.
- Tentukan keperluan pelanggan: Ketahanan nyalaan sasaran (cth, ketebalan UL94), kelembutan (kekerasan), aplikasi (automotif, perabot, beg?), keperluan khas (rintangan sejuk, kestabilan UV, rintangan lelasan?), had kos.
Pilih Gred Kalis Api Tertentu:
- Minta sampel kalis api bebas halogen yang disesuaikan untuk kulit PVC daripada pembekal.
- Utamakan ATH/MDH yang dirawat permukaan untuk penyebaran yang lebih baik.
- Untuk APP, gunakan gred tahan suhu tinggi.
- Untuk ester fosfat, pilih RDP/BDP berbanding TCPP untuk penghijrahan yang lebih rendah.
Ujian & Pengoptimuman Skala Makmal:
- Sediakan kelompok kecil dengan bebanan yang berbeza-beza (cth, laraskan nisbah MDH/APP/ZB/ZS).
- Pencampuran: Gunakan pengadun berkelajuan tinggi (cth, Henschel) untuk penyebaran seragam. Masukkan cecair (plastik, penstabil) dahulu, kemudian serbuk.
- Ujian Pemprosesan: Ujian pada peralatan pengeluaran (cth, pengadun Banbury + kalender). Pantau masa plastifikasi, kelikatan cair, tork, kualiti permukaan.
- Ujian Prestasi:
  - Kerencatan nyalaan: UL94, LOI.
  - Sifat mekanikal: Kekerasan (Shore A), kekuatan tegangan, pemanjangan.
  - Kelembutan/rasa tangan: Ujian subjektif + kekerasan.
  - Fleksibiliti suhu rendah: Ujian lentur sejuk.
  - Kestabilan terma: Ujian merah Congo.
  - Rupa: Warna, berkilat, timbul.
  - (Pilihan) Ketumpatan asap: ruang asap NBS.
Penyelesaian masalah & Pengimbangan:

Isu	Penyelesaian
Ketahanan api yang tidak mencukupi	Tingkatkan MDH/ATH atau APP; tambah ADP; mengoptimumkan ZB/ZS; memastikan penyebaran.
Sifat mekanikal yang lemah (cth, pemanjangan rendah)	Kurangkan MDH/ATH; meningkatkan sinergi PN; gunakan pengisi yang dirawat permukaan; laraskan pemplastik.
Kesukaran pemprosesan (kelikatan tinggi, permukaan lemah)	Optimumkan pelincir; meningkatkan ACR; semak pencampuran; laraskan suhu/kelajuan.
Kos yang tinggi	Optimumkan pemuatan; gunakan campuran ATH/MDH yang kos efektif; menilai alternatif.

Perintis & Pengeluaran: Selepas pengoptimuman makmal, jalankan ujian perintis untuk mengesahkan kestabilan, konsistensi dan kos. Skalakan hanya selepas pengesahan.

Kesimpulan

Peralihan daripada berasaskan antimoni kepada kulit PVC kalis api tanpa halogen boleh dilaksanakan tetapi memerlukan pembangunan yang sistematik. Pendekatan teras menggabungkan logam hidroksida (sebaik-baiknya MDH yang dirawat permukaan), sinergi fosforus-nitrogen (APP atau ADP), dan penahan asap pelbagai fungsi (zink borat, zink stannate). Pada masa yang sama, mengoptimumkan pemplastik, penstabil, pelincir dan alat bantu pemprosesan adalah penting.

Kunci Kejayaan:

Tentukan sasaran dan kekangan yang jelas (rencat api, sifat, kos).
Pilih kalis api bebas halogen yang terbukti (pengisi yang dirawat permukaan, APP suhu tinggi).
Menjalankan ujian makmal yang ketat (kalis api, sifat, pemprosesan).
Pastikan pencampuran seragam dan keserasian proses.
More info., you can contact lucy@taifeng-fr.com

Masa siaran: 12 Ogos 2025