Referencyjna formuła koncentratu barwiącego PVC zmniejszającego palność
Projektowanie i optymalizacja formulacji koncentratów zmniejszających palność PVC, obejmujących istniejące środki zmniejszające palność i kluczowe składniki synergistyczne, w celu osiągnięcia stopnia ognioodporności UL94 V0 (z możliwością dostosowania do V2 poprzez zmniejszenie ilości dodatków).
I. Zalecenie dotyczące formuły bazowej (sztywny PVC)
Formuła środka zmniejszającego palność tworzyw sztucznych:
| Część | Obciążenie (% wag.) | Opis funkcji |
|---|---|---|
| Żywica PVC (typ SG-5) | 40-50% | Materiał matrycowy, najlepiej o niskiej absorpcji oleju |
| Podfosforyn glinu | 12-15% | Źródło kwasu do tworzenia się węgla, tłumi poświatę |
| Boran cynku | 8-10% | Synergistyczne tłumienie dymu, reaguje z HCl powstającym w wyniku rozkładu PVC |
| Wodorotlenek glinu modyfikowany powierzchniowo | 10-12% | Chłodzenie endotermiczne, wymaga powłoki ze środka sprzęgającego silanowego (temperatura rozkładu odpowiada temperaturze przetwarzania PVC) |
| Trójtlenek antymonu (Sb₂O₃) | 3-5% | Główny synergetyk, zwiększa ognioodporność poprzez synergię Cl-Sb |
| Molibdenian cynku (środek przeciwdymowy) | 5-8% | Zalecany dodatek, zmniejszający gęstość dymu (kluczowy dla zgodności z normą DIN 4102) |
| Dipentaerytrytol (DPE) | 2-3% | Środek wspomagający formowanie zwęglenia, poprawia kontrolę wyciekania stopu |
| Stabilizator termiczny (kompozyt Ca-Zn) | 3-4% | Niezbędne do zapobiegania degradacji termicznej podczas przetwarzania |
| Plastyfikator (DOP lub alternatywa ekologiczna) | 0-8% | Dostosuj do twardości (opcjonalnie w przypadku sztywnego PVC) |
| Środek smarujący (stearynian wapnia) | 1-1,5% | Poprawia przetwarzalność, zapobiega przywieraniu wałków |
| Środek wspomagający przetwarzanie (ACR) | 1-2% | Poprawia plastyfikowanie i dyspersję koncentratu barwiącego |
II. Kluczowe zasady optymalizacji
- System synergii zmniejszający palność
- Synergia Cl-Sb: naturalny chlor (56%) w połączeniu z 3-5% Sb₂O₃ tworzy barierę SbCl₃, umożliwiając podwójne działanie opóźniające palenie w fazie gazowej i skondensowanej.
- Tłumienie dymu: Molibdenian cynku + boran cynku zmniejszają gęstość dymu o >40% (ASTM E662).
- Wzmocnienie zwęglania: Podfosforyn glinu + DPE generuje usieciowany zwęglany ester fosforowy w temperaturze 200–250°C, kompensując niedobór zwęglania w początkowym etapie PVC.
- Przetwarzanie adaptacji
- Dopasowanie temperatury: Podfosforyn glinu (rozkład ≥250°C) i modyfikowany powierzchniowo Al(OH)₃ (stabilny do >200°C) nadają się do obróbki PVC (160–190°C).
- Zapewnienie stabilności: stabilizatory Ca-Zn zapobiegają degradacji żywicy w wyniku uwalniania HCl; ACR wspomaga plastyfikowanie w układach o dużej zawartości wypełniacza.
- Równowaga wydajności
- Całkowite obciążenie środkiem zmniejszającym palność: 35–45%, zachowanie wytrzymałości na rozciąganie ≥80% (typowo ≥40 MPa dla sztywnego PVC).
- Aby uzyskać elastyczność (elastyczne PVC), zastąp DOP 8% olejem sojowym epoksydowanym (podwójny plastyfikator/środek zmniejszający palność).
III. Metryki testowania i walidacji
Ognioodporność:
- UL94 V0 (grubość 1,6 mm)
- Wskaźnik tlenu granicznego (LOI) ≥32%
Kontrola dymu:
- Test komory dymnej NBS: Maksymalna właściwa gęstość optycznaDs≤150 (tryb płomieniowy)
Właściwości mechaniczne:
- Wytrzymałość na rozciąganie ≥35 MPa (sztywny), wydłużenie przy zerwaniu ≥200% (elastyczny)
Stabilność termiczna:
- DMA potwierdza brak spadku modułu przy 180°C.
IV. Koszty i dostosowania ekologiczne
Tania alternatywa:
- Zredukuj molibdenian cynku do 3%, częściowo zastąp Al(OH)₃ Mg(OH)₂ (zwiększ do 15%).
Roztwór bez antymonu:
- Usuń Sb₂O₃, użyj 2% dietylofosfinianu glinu + 5% nanokaolinu (nieco niższa wydajność; wymaga 3 mm grubości dla V0).
Priorytet dymu:
- Aby jeszcze bardziej zmniejszyć gęstość dymu o 15%, należy dodać 1% sadzy pokrytej żywicą silikonową.
V. Wytyczne dotyczące przetwarzania
- Sekwencja mieszania:
Żywica PVC → stabilizator + środek smarny → środki zmniejszające palność (o niskiej do wysokiej gęstości) → plastyfikator (dodawany natryskowo na końcu). - Temperatury przetwarzania:
Strefy wytłaczarki dwuślimakowej: 160°C (podawanie) → 170°C (topienie) → 180°C (mieszanie) → 175°C (głowica matrycy). - Stężenie koncentratu:
Zaleca się 50% obciążenie; rozcieńczyć 1:1 z pierwotnym PVC w przypadku formowania wtryskowego końcowego.
Ta formuła łączy w sobie wysoką ognioodporność, niską emisję dymu i stabilność procesu. Przed skalowaniem zaleca się przeprowadzenie prób na małą skalę, z uwzględnieniem modyfikacji w zależności od formy produktu (arkusze, kable itp.).
More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com
Czas publikacji: 08-07-2025
