Berita

Penukaran Formulasi untuk Kulit PVC Kalis Api Bebas Halogen

Pengenalan

Pelanggan menghasilkan kulit PVC kalis api dan antimoni trioksida (Sb₂O₃) yang sebelum ini digunakan. Mereka kini berhasrat untuk menghapuskan Sb₂O₃ dan beralih kepada kalis api bebas halogen. Formulasi semasa merangkumi 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. Peralihan 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 Sinergi:
- Sb₂O₃ bukanlah kalis api yang kuat dengan sendirinya tetapi mempamerkan kesan kalis api sinergi yang sangat baik dengan klorin dalam PVC, sekali gus meningkatkan kecekapan dengan ketara. Penyingkiran antimoni memerlukan pencarian sistem bebas halogen alternatif yang mereplikasi sinergi ini.
Kecekapan Tahan Api:
- Bahan kalis api bebas halogen selalunya memerlukan beban yang lebih tinggi untuk mencapai penarafan kalis api yang setara (contohnya, 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, rasa tangan, kemasan permukaan (embossing, gloss), rintangan cuaca, rintangan migrasi dan fleksibiliti suhu rendah yang sangat baik. Formulasi baharu mesti mengekalkan atau hampir sepadan dengan sifat-sifat ini.
Prestasi Pemprosesan:
- Muatan pengisi bebas halogen yang tinggi (contohnya, ATH) boleh menjejaskan aliran leburan 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 Bebas Halogen (untuk Kulit Buatan PVC)

1. Bahan Perencat Api Utama – Hidroksida Logam

Aluminium Trihidroksida (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, beban 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: Beban tinggi yang serupa (40–70 phr) diperlukan; kos yang sedikit lebih tinggi daripada ATH; mungkin mempunyai penyerapan lembapan yang lebih tinggi.

Strategi:

Lebih suka MDH atau campuran ATH/MDH (contohnya, 70/30) untuk mengimbangi kos, kebolehsuaian suhu pemprosesan dan kalis api.
ATH/MDH yang dirawat permukaan (contohnya, gandingan silana) meningkatkan keserasian dengan PVC, mengurangkan degradasi sifat dan meningkatkan kalis api.

2. Sinergis Kalis Api

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

Bahan Kalis Api Fosforus-Nitrogen: Sesuai untuk sistem PVC bebas halogen.
- Ammonium Polifosfat (APP): Menggalakkan pembakaran, 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 Dietilfosfinat (ADP): Sangat cekap, beban rendah (5–20 phr), impak minimum pada sifat, kestabilan terma yang baik.
  - Kelemahan: Kos yang lebih tinggi.
- Ester Fosfat (contohnya, RDP, BDP, TCPP): Berfungsi sebagai perencat api pemplastik.
  - Kelebihan: Peranan berganda (pemplastik + kalis api).
  - Keburukan: Molekul kecil (contohnya, 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, penggalak arang, anti-titisan). Bersinergi dengan baik dengan sistem ATH/MDH dan fosforus-nitrogen. Beban tipikal: 3–10 phr.
Zink Stannate/Hidroksi Stannate:
- Penahan asap dan sinergi kalis api yang sangat baik, terutamanya untuk polimer yang mengandungi klorin (cth., PVC). Boleh menggantikan sebahagian peranan sinergi antimoni. Beban tipikal: 2–8 phr.
Sebatian Molibdenum (contohnya, MoO₃, Ammonium Molibdat):
- Penahan asap yang kuat dengan sinergi kalis api. Beban tipikal: 2–5 phr.
Pengisi Nano (contohnya, Nanoclay):
- Beban rendah (3–8 phr) meningkatkan kalis api (pembentukan arang, kadar pembebasan haba yang dikurangkan) dan sifat mekanikal. Penyebaran adalah kritikal.

3. Penahan Asap

PVC menghasilkan asap tebal semasa pembakaran. Formulasi bebas halogen selalunya memerlukan penekanan asap. Sebatian zink borat, zink stanat dan molibdenum adalah pilihan yang sangat baik.

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

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

Andaian:

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

1. Kerangka Formulasi yang Disyorkan (setiap 100 phr resin PVC)

Komponen	Fungsi	Memuatkan (fhr)	Nota
Resin PVC	Polimer asas	100	Berat molekul sederhana/tinggi untuk pemprosesan/sifat yang seimbang.
Plasticizer Utama	Kelembutan	40–60	Pilihan A (Imbangan 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	Kerentanan 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 Sinergis	Kecekapan tinggi kalis api, promosi arang	10–20	Pilihan 1: APP suhu tinggi (Fasa II). Pilihan 2: ADP (kecekapan lebih tinggi, pemuatan lebih rendah, kos lebih tinggi). Pilihan 3: Plasticizer ester fosfat (RDP/BDP) – laraskan jika sudah digunakan sebagai plasticizer.
Sinergis/Penekan Asap	Kerentanan api yang dipertingkatkan, pengurangan asap	5–15	Kombinasi yang disyorkan: Zink borat (5–10 phr) + zink stanat (3–8 phr). Pilihan: MoO₃ (2–5 phr).
Penstabil Ca/Zn (HICOAT-410)	Kestabilan terma	2.0–4.0	Kritikal! Pemuatan yang sedikit lebih tinggi mungkin diperlukan berbanding formulasi Sb₂O₃.
Minyak Kacang Soya Terepoksi (EPOXY)	Penstabil bersama, pemplastik	3.0–8.0	Kekalkan untuk kestabilan dan prestasi suhu rendah.
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 pemuatan pengisi yang tinggi.
Bantuan Pemprosesan (cth., ACR)	Kekuatan leburan, aliran	0.5–2.0	Penting untuk formulasi berisi tinggi. Meningkatkan kemasan permukaan dan produktiviti.
Bahan Tambahan Lain	Seperti yang diperlukan	–	Pewarna, penstabil UV, biosida, dll.

2. Contoh Formulasi (Memerlukan Pengoptimuman)

Komponen	Jenis	Memuatkan (fhr)
Resin PVC	Nilai K ~65–70	100.0
Plasticizer Utama	DOTP/DINP	45.0
Pemplastikan Ester Fosfat	RDP	15.0
MDH yang Dirawat Permukaan	–	40.0
APLIKASI 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 Terepoksi	EPOXY	5.0
Asid Stearik	ST	1.0
BZ-500	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 helaian data pembekal).
- Sahkan pemuatan yang tepat bagiDOP,EPOXY, danHICOAT-410.
- Tentukan keperluan pelanggan: Kerentanan api 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.
- Bagi ester fosfat, lebih suka RDP/BDP berbanding TCPP untuk penghijrahan yang lebih rendah.
Pengujian & Pengoptimuman Skala Makmal:
- Sediakan kelompok kecil dengan muatan yang berbeza-beza (cth., laraskan nisbah MDH/APP/ZB/ZS).
- Pencampuran: Gunakan pengadun berkelajuan tinggi (contohnya, Henschel) untuk penyebaran yang seragam. Masukkan cecair (pemplastik, penstabil) dahulu, kemudian serbuk.
- Percubaan Pemprosesan: Uji pada peralatan pengeluaran (cth., pengadun Banbury + pengaturcaraan). Pantau masa plastifikasi, kelikatan leburan, tork, kualiti permukaan.
- Ujian Prestasi:
  - Kerencatan api: UL94, LOI.
  - Sifat mekanikal: Kekerasan (Pesisir A), kekuatan tegangan, pemanjangan.
  - Kelembutan/rasa tangan: Ujian subjektif + kekerasan.
  - Fleksibiliti suhu rendah: Ujian lengkungan sejuk.
  - Kestabilan terma: Ujian merah Congo.
  - Rupa: Warna, kilauan, timbul.
  - (Pilihan) Ketumpatan asap: Kebuk asap NBS.
Penyelesaian Masalah & Pengimbangan:

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

Rintis & Pengeluaran: Selepas pengoptimuman makmal, jalankan percubaan rintis untuk mengesahkan kestabilan, konsistensi dan kos. Tingkatkan skala hanya selepas pengesahan.

Kesimpulan

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

Kunci Kejayaan:

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

Masa siaran: 12 Ogos 2025