Správy

Úvod: Riešenie problémov so spracovaním vysokozáťažových ATH/MDH polyolefínových zlúčenín spomaľujúcich horenie

V káblovom priemysle sú prísne požiadavky na spomaľovanie horenia nevyhnutné na zaistenie bezpečnosti personálu a zariadení v prípade požiaru. Hydroxid hlinitý (ATH) a hydroxid horečnatý (MDH), ako bezhalogénové spomaľovače horenia, sa široko používajú v polyolefínových káblových zmesiach vďaka svojej šetrnosti k životnému prostrediu, nízkym emisiám dymu a nekorozívnemu uvoľňovaniu plynov. Dosiahnutie požadovaného výkonu spomaľovania horenia si však často vyžaduje pridanie vysokého množstva ATH a MDH – zvyčajne 50 – 70 hmotnostných % alebo viac – do polyolefínovej matrice.

Hoci takýto vysoký obsah plniva výrazne zvyšuje odolnosť voči horeniu, zároveň prináša vážne problémy so spracovaním, vrátane zvýšenej viskozity taveniny, zníženej tekutosti, zhoršených mechanických vlastností a nízkej kvality povrchu. Tieto problémy môžu výrazne obmedziť efektivitu výroby a kvalitu výrobku.

Cieľom tohto článku je systematicky preskúmať problémy spracovania spojené s vysokozáťažovými polyolefínovými zmesami spomaľujúcimi horenie ATH/MDH v káblových aplikáciách. Na základe spätnej väzby od trhu a praktických skúseností...identifikuje účinnýspracovanieprísadypreriešenie týchto výziev. Poskytnuté poznatky majú pomôcť výrobcom drôtov a káblov optimalizovať zloženie a zlepšiť výrobné procesy pri práci s vysokopevnostnými polyolefínovými zlúčeninami spomaľujúcimi horenie ATH/MDH.

Pochopenie spomaľovačov horenia ATH a MDH

ATH a MDH sú dva hlavné anorganické, bezhalogénové spomaľovače horenia, ktoré sa široko používajú v polymérnych materiáloch, najmä v káblových aplikáciách, kde sú vysoké bezpečnostné a environmentálne štandardy. Pôsobia endotermickým rozkladom a uvoľňovaním vody, riedením horľavých plynov a vytváraním ochrannej oxidovej vrstvy na povrchu materiálu, ktorá potláča horenie a znižuje dym. ATH sa rozkladá pri teplote približne 200 – 220 °C, zatiaľ čo MDH má vyššiu teplotu rozkladu 330 – 340 °C, vďaka čomu je MDH vhodnejší pre polyméry spracovávané pri vyšších teplotách.

1. Mechanizmy spomaľujúce horenie ATH a MDH zahŕňajú:

1.1. Endotermický rozklad:

Po zahriatí ATH (Al(OH)₃) a MDH (Mg(OH)₂) podliehajú endotermickému rozkladu, absorbujú značné množstvo tepla a znižujú teplotu polyméru, čím sa oddialuje tepelná degradácia.

ATH: 2Al(OH)3 → Al₂03 + 3H2O, ΔH ≈ 1051 J/g

MDH: Mg(OH)₂ → MgO + H₂O, ΔH ≈ 1316 J/g

1.2. Uvoľňovanie vodnej pary:

Uvoľnená vodná para riedi horľavé plyny okolo polyméru a obmedzuje prístup kyslíka, čím bráni horeniu.

1.3. Tvorba ochranných vrstiev:

Výsledné oxidy kovov (Al₂O₃ a MgO) sa spájajú s vrstvou polymérneho uhlíka a vytvárajú hustú ochrannú vrstvu, ktorá blokuje prenikanie tepla a kyslíka a bráni uvoľňovaniu horľavých plynov.

1.4. Potlačenie dymu:

Ochranná vrstva tiež adsorbuje častice dymu, čím znižuje celkovú hustotu dymu.

Napriek ich vynikajúcemu spomaľovaniu horenia a environmentálnym výhodám, dosiahnutie vysokých hodnôt spomaľovania horenia zvyčajne vyžaduje 50 – 70 hmotnostných % alebo viac ATH/MDH, čo je hlavnou príčinou následných problémov so spracovaním.
2. Kľúčové výzvy spracovania vysokozáťažových ATH/MDH polyolefínov v káblových aplikáciách

2.1. Zhoršené reologické vlastnosti:

Vysoké množstvo plniva prudko zvyšuje viskozitu taveniny a znižuje tekutosť. To sťažuje plastifikáciu a tok počas extrúzie, čo si vyžaduje vyššie teploty spracovania a šmykové sily, čo zvyšuje spotrebu energie a urýchľuje opotrebovanie zariadení. Znížený tok taveniny tiež obmedzuje rýchlosť extrúzie a efektivitu výroby.

2.2. Znížené mechanické vlastnosti:

Veľké množstvá anorganických plnív riedia polymérnu matricu, čím výrazne znižujú pevnosť v ťahu, predĺženie pri pretrhnutí a rázovú húževnatosť. Napríklad pridanie 50 % alebo viac ATH/MDH môže znížiť pevnosť v ťahu približne o 40 % alebo viac, čo predstavuje výzvu pre flexibilné a odolné káblové materiály.

2.3. Problémy s rozptylom:

Častice ATH a MDH sa často agregujú v polymérnej matrici, čo vedie k bodom koncentrácie napätia, zníženému mechanickému výkonu a defektom pri extrúzii, ako je drsnosť povrchu alebo bubliny.

2.4. Zlá kvalita povrchu:

Vysoká viskozita taveniny, slabá disperzia a obmedzená kompatibilita plniva s polymérom môžu spôsobiť, že povrch extrudátu bude drsný alebo nerovný, čo vedie k vzniku „žraločej kože“ alebo hromadeniu usadenín na matrici. Hromadenie usadenín na matrici (sliny na matrici) ovplyvňuje vzhľad aj nepretržitú výrobu.

2.5. Vplyvy na elektrické nehnuteľnosti:

Vysoký obsah plniva a nerovnomerné rozptýlenie môžu ovplyvniť dielektrické vlastnosti, ako je objemový odpor. Okrem toho má ATH/MDH relatívne vysokú absorpciu vlhkosti, čo môže potenciálne ovplyvniť elektrický výkon a dlhodobú stabilitu vo vlhkom prostredí.

2.6. Úzke okno spracovania:

Rozsah teplôt spracovania pre vysoko zaťažené polyolefíny spomaľujúce horenie je úzky. ATH sa začína rozkladať okolo 200 °C, zatiaľ čo MDH sa rozkladá okolo 330 °C. Na zabránenie predčasnému rozkladu a na zabezpečenie spomaľovania horenia a integrity materiálu je potrebná presná regulácia teploty.

Tieto výzvy sťažujú spracovanie vysoko zaťažených ATH/MDH polyolefínov a zdôrazňujú potrebu účinných pomocných látok pri spracovaní.

Na riešenie týchto výziev boli v káblovom priemysle vyvinuté a použité rôzne pomocné látky. Tieto látky zlepšujú medzifázovú kompatibilitu medzi polymérom a plnivom, znižujú viskozitu taveniny a zlepšujú disperziu plniva, čím optimalizujú výkon spracovania aj konečné mechanické vlastnosti.

Ktoré pomocné látky sú najúčinnejšie na riešenie problémov so spracovaním a kvalitou povrchu vysokozáťažových polyolefínových zlúčenín spomaľujúcich horenie ATH/MDH v aplikáciách káblového priemyslu?

Prísady a pomocné látky pri výrobe na báze silikónu:

SILIKE ponúka všestrannépomocné látky pri spracovaní na báze polysiloxánupre štandardné termoplasty aj technické plasty, čo pomáha optimalizovať spracovanie a zlepšiť výkonnosť hotových výrobkov. Naše riešenia siahajú od overeného silikónového masterbatchu LYSI-401 až po inovatívnu prísadu SC920 – navrhnutú tak, aby poskytovala vyššiu účinnosť a spoľahlivosť pri vysokozáťažovej extrúzii káblov LSZH a HFFR LSZH bez halogénov.

Konkrétne,Silikónové prísady do mazív SILIKE UHMWsa ukázali ako prospešné pre polyolefínové zlúčeniny spomaľujúce horenie ATH/MDH v kábloch. Medzi kľúčové účinky patria:

1. Znížená viskozita taveniny: Polysiloxány migrujú počas spracovania na povrch taveniny a vytvárajú mazací film, ktorý znižuje trenie so zariadením a zlepšuje tekutosť.

2. Zlepšená disperzia: Prísady na báze kremíka podporujú rovnomerné rozloženie ATH/MDH v polymérnej matrici, čím minimalizujú agregáciu častíc.

3. Zlepšená kvalita povrchu:Silikónová predzmes LYSI-401znižuje hromadenie usadenín v matrici a lom taveniny, čím vytvára hladšie povrchy extrudátu s menším počtom defektov.

4. Vyššia rýchlosť linky:Silikónová pomôcka na spracovanie SC920Je vhodný na vysokorýchlostnú extrúziu káblov. Môže zabrániť nestabilite priemeru drôtu a skĺznutiu skrutiek a zlepšiť efektivitu výroby. Pri rovnakej spotrebe energie sa objem extrúzie zvýšil o 10 %.

5. Zlepšené mechanické vlastnosti: Zlepšením disperzie plniva a medzifázovej adhézie silikónová predzmes zlepšuje odolnosť kompozitu proti opotrebovaniu a mechanické vlastnosti, ako je rázová pevnosť a predĺženie pri pretrhnutí.

6. Synergický účinok spomaľovača horenia a potlačenie dymu: siloxánové prísady môžu mierne zvýšiť výkon spomaľovača horenia (napr. zvýšiť LOI) a znížiť emisie dymu.

Spoločnosť SILIKE je popredným výrobcom silikónových prísad, pomocných látok a termoplastických silikónových elastomérov v ázijsko-tichomorskom regióne.

Našesilikónové pomocné látky pri spracovanísa široko používajú v termoplastickom a káblovom priemysle na optimalizáciu spracovania, zlepšenie disperzie plniva, zníženie viskozity taveniny a dosiahnutie hladších povrchov s vyššou účinnosťou.

Medzi nimi sú silikónová masterbatch LYSI-401 a inovatívna silikónová pomocná látka SC920 osvedčenými riešeniami pre polyolefínové formulácie s retardérmi horenia ATH/MDH, najmä pri extrúzii káblov LSZH a HFFR. Integráciou silikónových prísad a pomocných látok od spoločnosti SILIKE môžu výrobcovia dosiahnuť stabilnú výrobu a konzistentnú kvalitu.

If you are looking for silicone processing aids for ATH/MDH compounds, polysiloxane additives for flame-retardant polyolefins, silicone masterbatch for LSZH / HFFR cables, improve dispersion in ATH/MDH cable compounds, reduce melt viscosity flame-retardant polyolefin extrusion, cable extrusion processing additives, silicone-based extrusion aids for wires and cables, please visit www.siliketech.com or contact us at amy.wang@silike.cn to learn more.