Vijesti

Uvod: Rješavanje izazova u preradi poliolefinskih spojeva otpornih na plamen, ATH/MDH, visokih opterećenja

U kablovskoj industriji, strogi zahtjevi za usporavanje plamena su neophodni kako bi se osigurala sigurnost osoblja i opreme u slučaju požara. Aluminijum hidroksid (ATH) i magnezijum hidroksid (MDH), kao usporivači plamena bez halogena, široko se koriste u poliolefinskim kablovskim spojevima zbog svoje ekološke prihvatljivosti, niske emisije dima i oslobađanja nekorozivnih gasova. Međutim, postizanje potrebnih performansi usporavanja plamena često zahtijeva uključivanje visokih količina ATH i MDH - obično 50-70 težinskih% ili više - u poliolefinsku matricu.

Iako tako visok sadržaj punila značajno poboljšava otpornost na plamen, on također predstavlja ozbiljne izazove u obradi, uključujući povećanu viskoznost taline, smanjenu tečljivost, narušena mehanička svojstva i loš kvalitet površine. Ovi problemi mogu uveliko ograničiti efikasnost proizvodnje i kvalitet proizvoda.

Ovaj članak ima za cilj sistematsko ispitivanje izazova u obradi povezanih s visokoopterećenim ATH/MDH poliolefinskim spojevima usporivačima gorenja u kablovskim primjenama. Na osnovu povratnih informacija s tržišta i praktičnog iskustva,identificira učinkovitobradaaditivizarješavanje ovih izazova. Pruženi uvidi imaju za cilj da pomognu proizvođačima žica i kablova da optimizuju formulacije i poboljšaju proizvodne procese pri radu sa visokoopterećenim ATH/MDH poliolefinskim spojevima usporivača gorenja.

Razumijevanje ATH i MDH usporivača gorenja

ATH i MDH su dva glavna neorganska, bezhalogena usporivača gorenja koji se široko koriste u polimernim materijalima, posebno u kablovskim primjenama gdje su sigurnosni i ekološki standardi visoki. Djeluju endotermnom razgradnjom i oslobađanjem vode, razrjeđujući zapaljive plinove i formirajući zaštitni oksidni sloj na površini materijala, koji potiskuje sagorijevanje i smanjuje dim. ATH se razgrađuje na približno 200–220°C, dok MDH ima višu temperaturu razgradnje od 330–340°C, što MDH čini pogodnijim za polimere koji se obrađuju na višim temperaturama.

1. Mehanizmi usporavanja plamena ATH i MDH uključuju:

1.1. Endotermna razgradnja:

Nakon zagrijavanja, ATH (Al(OH)₃) i MDH (Mg(OH)₂) podliježu endotermnoj razgradnji, apsorbirajući značajnu toplinu i snižavajući temperaturu polimera kako bi se odgodila termička razgradnja.

ATH: 2Al(OH)₃ → Al₂O₃ + 3H₂O, ΔH ≈ 1051 J/g

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

1.2. Oslobađanje vodene pare:

Oslobođena vodena para razrjeđuje zapaljive plinove oko polimera i ograničava pristup kisiku, sprječavajući sagorijevanje.

1.3. Formiranje zaštitnih slojeva:

Dobiveni metalni oksidi (Al₂O₃ i MgO) kombiniraju se sa slojem polimernog ugljena i formiraju gusti zaštitni sloj koji blokira prodiranje topline i kisika te sprječava oslobađanje zapaljivih plinova.

1.4. Suzbijanje dima:

Zaštitni sloj također apsorbira čestice dima, smanjujući ukupnu gustoću dima.

Uprkos njihovim odličnim performansama usporavanja gorenja i ekološkim prednostima, postizanje visokih ocjena usporavanja gorenja obično zahtijeva 50-70 težinskih % ili više ATH/MDH, što je primarni uzrok kasnijih problema u obradi.
2. Ključni izazovi obrade visokoopterećenih ATH/MDH poliolefina u kablovskim primjenama

2.1. Pogoršana reološka svojstva:

Visoke količine punila naglo povećavaju viskoznost rastopa i smanjuju tečljivost. To otežava plastifikaciju i tečenje tokom ekstruzije, što zahtijeva više temperature obrade i sile smicanja, što povećava potrošnju energije i ubrzava habanje opreme. Smanjeni tečenje rastopa također ograničava brzinu ekstruzije i efikasnost proizvodnje.

2.2. Smanjena mehanička svojstva:

Velike količine neorganskih punila razrjeđuju polimernu matricu, značajno smanjujući zateznu čvrstoću, izduženje pri kidanju i udarnu čvrstoću. Na primjer, dodavanje 50% ili više ATH/MDH može smanjiti zateznu čvrstoću za otprilike 40% ili više, što predstavlja izazov za fleksibilne i izdržljive kablovske materijale.

2.3. Problemi disperzije:

Čestice ATH i MDH često se agregiraju u polimernoj matrici, što dovodi do tačaka koncentracije naprezanja, smanjenih mehaničkih performansi i defekta ekstruzije kao što su hrapavost površine ili mjehurići.

2.4. Loš kvalitet površine:

Visoka viskoznost rastopa, slaba disperzija i ograničena kompatibilnost punila i polimera mogu uzrokovati hrapave ili neravne površine ekstrudata, što dovodi do "ajkuline kože" ili nakupljanja naslaga na kalupu. Nakupljanje na kalupu (slinina) utiče i na izgled i na kontinuiranu proizvodnju.

2.5. Uticaji na električna svojstva:

Visok sadržaj punila i neravnomjerna disperzija mogu utjecati na dielektrična svojstva, kao što je zapreminska otpornost. Štaviše, ATH/MDH ima relativno visoku apsorpciju vlage, što potencijalno može utjecati na električne performanse i dugoročnu stabilnost u vlažnim okruženjima.

2.6. Uzak prozor obrade:

Raspon temperature obrade za poliolefine s visokim opterećenjem koji usporavaju plamen je uzak. ATH počinje s razgradnjom oko 200°C, dok se MDH razgrađuje oko 330°C. Precizna kontrola temperature je potrebna kako bi se spriječila prerana razgradnja i osigurale performanse usporavanja plamena i integritet materijala.

Ovi izazovi čine obradu visokokoncentriranih ATH/MDH poliolefina složenom i ističu potrebu za efikasnim pomoćnim sredstvima za obradu.

Dakle, kako bi se riješili ovi izazovi, u kablovskoj industriji su razvijena i primijenjena različita pomoćna sredstva za procesiranje. Ova pomoćna sredstva poboljšavaju kompatibilnost polimera i punila na granici faza, smanjuju viskoznost rastopa i poboljšavaju disperziju punila, optimizirajući i performanse procesiranja i konačna mehanička svojstva.

Koja su pomoćna sredstva za obradu najefikasnija za rješavanje problema obrade i kvaliteta površine visokoopterećenih ATH/MDH poliolefinskih spojeva otpornih na plamen u primjenama u industriji kablova?

Aditivi i pomoćna sredstva za proizvodnju na bazi silikona:

SILIKE nudi svestranupomoćna sredstva za obradu na bazi polisiloksanaza standardne termoplastike i inženjerske plastike, pomažući u optimizaciji obrade i poboljšanju performansi gotovih proizvoda. Naša rješenja se kreću od pouzdanog silikonskog masterbatcha LYSI-401 do inovativnog aditiva SC920 - projektiranog da pruži veću efikasnost i pouzdanost u ekstruziji kablova LSZH i HFFR LSZH pod visokim opterećenjem, bez halogena.

Konkretno,SILIKE UHMW aditivi za preradu maziva na bazi silikonaDokazano je da su korisni za ATH/MDH poliolefinske spojeve usporivače gorenja u kablovima. Ključni efekti uključuju:

1. Smanjena viskoznost rastopa: Polisiloksani migriraju na površinu rastopa tokom obrade, formirajući podmazujući film koji smanjuje trenje s opremom i poboljšava protočnost.

2. Poboljšana disperzija: Aditivi na bazi silicija potiču ravnomjernu distribuciju ATH/MDH u polimernoj matrici, minimizirajući agregaciju čestica.

3. Poboljšan kvalitet površine:LYSI-401 silikonska masterbatchsmanjuje nakupljanje u kalupu i lom taline, proizvodeći glatkije površine ekstrudata s manje defekata.

4. Veća brzina linije:Silikonski pomoćni materijal za obradu SC920Pogodan je za ekstruziju kablova velikom brzinom. Može spriječiti nestabilnost prečnika žice i klizanje vijka, te poboljšati efikasnost proizvodnje. Uz istu potrošnju energije, volumen ekstruzije se povećao za 10%.

5. Poboljšana mehanička svojstva: Poboljšavanjem disperzije punila i međupovršinske adhezije, silikonska masterbatch poboljšava otpornost kompozita na habanje i mehaničke performanse, kao što su udarna otpornost i izduženje pri lomu.

6. Sinergizam usporavanja plamena i suzbijanje dima: siloksanski aditivi mogu neznatno poboljšati performanse usporavanja plamena (npr. povećanjem LOI) i smanjiti emisiju dima.

SILIKE je vodeći proizvođač aditiva na bazi silikona, pomoćnih sredstava za obradu i termoplastičnih silikonskih elastomera u azijsko-pacifičkoj regiji.

Našsilikonska pomoćna sredstva za obraduŠiroko se primjenjuju u industriji termoplastike i kablova za optimizaciju obrade, poboljšanje disperzije punila, smanjenje viskoznosti rastopa i postizanje glatkijih površina s većom efikasnošću.

Među njima, silikonski masterbatch LYSI-401 i inovativno silikonsko pomoćno sredstvo za obradu SC920 su provjerena rješenja za ATH/MDH formulacije poliolefina usporavajućeg gorenja, posebno u LSZH i HFFR ekstruziji kablova. Integracijom SILIKE-ovih aditiva na bazi silikona i pomoćnih sredstava za proizvodnju, proizvođači mogu postići stabilnu proizvodnju i konzistentan kvalitet.

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.