PVC Kaplamalar için Alev Geciktirici Formülasyonun Analizi ve Optimizasyonu

PVC Kaplamalar için Alev Geciktirici Formülasyonun Analizi ve Optimizasyonu

Müşteri PVC çadır üretiyor ve alev geciktirici bir kaplama uygulaması gerekiyor. Mevcut formül 60 kısım PVC reçinesi, 40 kısım TOTM, 30 kısım alüminyum hipofosfit (%40 fosfor içerikli), 10 kısım MCA, 8 kısım çinko borat ve dağıtıcılardan oluşuyor. Ancak, alev geciktirici performansı zayıf ve alev geciktiricilerin dağılımı da yetersiz. Aşağıda, nedenlerin analizi ve formülde önerilen bir düzeltme yer almaktadır.

I. Zayıf Alev Geciktiriciliğinin Temel Nedenleri

1. Zayıf Sinerjik Etkilere Sahip Dengesiz Alev Geciktirici Sistem

• Aşırı alüminyum hipofosfit (30 kısım):
  Alüminyum hipofosfit, fosfor bazlı etkili bir alev geciktirici olmasına rağmen (%40 fosfor içeriği), aşırı ilavesi (>25 kısım) şunlara yol açabilir:
• Sistem viskozitesinde ani bir artış, dağılmayı zorlaştırır ve yanmayı hızlandıran kümelenmiş sıcak noktalar oluşturur (“fitil etkisi”).
• Aşırı inorganik dolgu maddesi nedeniyle malzeme tokluğunun azalması ve film oluşturma özelliklerinin bozulması.
• Yüksek MCA içeriği (10 kısım):
  MCA (azot bazlı) genellikle sinerjist olarak kullanılır. Dozaj 5 parçayı aştığında, yüzeye göç etme eğilimi gösterir, alev geciktiricinin verimliliğini azaltır ve potansiyel olarak diğer alev geciktiricilerle etkileşime girebilir.
• Ana sinerjistlerin eksikliği:
  Çinko boratın duman bastırıcı etkisi olmasına rağmen, antimon esaslı (örneğin antimon trioksit) veya metal oksit (örneğin alüminyum hidroksit) bileşiklerinin bulunmaması, “fosfor-azot-antimon” sinerjik sisteminin oluşumunu engelleyerek gaz fazı alev geciktiriciliğinin yetersiz kalmasına neden olur.

2. Plastikleştirici Seçimi ve Alev Geciktiricilik Hedefleri Arasındaki Uyumsuzluk

• TOTM (trioktil trimellitat) sınırlı alev geciktiriciliğe sahiptir:
  TOTM, ısı direncinde mükemmeldir, ancak alev geciktiricilik konusunda fosfat esterlere (örneğin TOTP) kıyasla çok daha az etkilidir. Çadır kaplamaları gibi yüksek alev geciktiricilik gerektiren uygulamalar için TOTM, yeterli kömürleşme ve oksijen bariyeri özellikleri sağlayamaz.
• Yetersiz toplam plastikleştirici (sadece 40 kısım):
  PVC reçinesi, tam plastikleştirme için genellikle 60-75 parça plastikleştirici gerektirir. Düşük plastikleştirici içeriği, yüksek eriyik viskozitesine yol açarak alev geciktirici dispersiyon sorunlarını daha da kötüleştirir.

3. Alev Geciktiricinin Eşit Olmayan Dağılımına Yol Açan Etkisiz Dağıtım Sistemi

• Mevcut dağıtıcı, yüksek yüklü inorganik alev geciktiriciler (toplam 48 parça alüminyum hipofosfit + çinko borat) için etkisiz olan genel amaçlı bir tipte (örneğin stearik asit veya PE mumu) olabilir ve şunlara neden olur:
• Alev geciktirici partiküllerin kümelenmesi, kaplamada lokal zayıf noktalar oluşması.
• İşlem sırasında eriyik akışının zayıf olması, erken ayrışmaya neden olan kesme ısısının oluşmasına neden olur.

4. Alev Geciktiriciler ve PVC Arasındaki Zayıf Uyumluluk

• Alüminyum hipofosfit ve çinko borat gibi inorganik malzemeler, PVC ile önemli polarite farklılıklarına sahiptir. Yüzey modifikasyonu (örneğin, silan bağlayıcı ajanlar) yapılmadığında faz ayrımı meydana gelir ve bu da alev geciktirici verimliliğini azaltır.

II. Temel Tasarım Yaklaşımı

1. Birincil Plastikleştiriciyi TOTP ile Değiştirin

• Mükemmel içsel alev geciktiriciliğinden (fosfor içeriği ≈%9) ve plastikleştirici etkisinden yararlanın.

2. Alev Geciktirici Oranlarını ve Sinerjiyi Optimize Edin

• Alüminyum hipofosfiti temel fosfor kaynağı olarak tutun ancak dağılımı iyileştirmek ve "fitil etkisini" en aza indirmek için dozajını önemli ölçüde azaltın.
• Çinko boratı ana sinerjist olarak tutun (kömürleşmeyi ve duman bastırmayı teşvik eder).
• MCA'yı azot sinerjisti olarak tutun ancak göçü önlemek için dozajını azaltın.
• Tanıtmakultra ince alüminyum hidroksit (ATH)çok işlevli bir bileşen olarak:
• Alev geciktirici:Endotermik ayrışma (dehidratasyon), soğutma ve yanıcı gazların seyreltilmesi.
• Duman bastırma:Duman oluşumunu önemli ölçüde azaltır.
• Dolgu:Maliyetleri düşürür (Diğer alev geciktiricilere göre).
• Geliştirilmiş dağılım ve akış (ultra ince sınıf):Geleneksel ATH'ye göre daha kolay dağılır, viskozite artışını en aza indirir.

3. Dağılım Sorunları İçin Güçlü Çözümler

• Plastikleştirici içeriğini önemli ölçüde artırın:Tam PVC plastikleşmesini sağlayın ve sistem viskozitesini azaltın.
• Yüksek verimli süper dağıtıcılar kullanın:Özellikle yüksek yüke dayanıklı, kolay topaklanan inorganik tozlar (alüminyum hipofosfit, ATH) için tasarlanmıştır.
• İşlemeyi optimize edin (ön karıştırma kritik öneme sahiptir):Alev geciktiricilerin iyice ıslatılmasını ve dağılmasını sağlayın.

4. Temel İşleme Kararlılığını Sağlayın

• Yeterli ısı stabilizatörleri ve uygun yağlayıcılar ekleyin.

III. Revize Edilmiş Alev Geciktirici PVC Formülü

IV. Formül Notları ve Önemli Noktalar

1. TOTP Temel Temeldir

• 65–75 parçasağlar:
• Tam plastikleştirme: PVC'nin yumuşak, sürekli film oluşumu için yeterli plastikleştiriciye ihtiyacı vardır.
• Viskozite azaltma: Yüksek yüklü inorganik alev geciktiricilerin dağılımını iyileştirmek için kritiktir.
• İçsel alev geciktiricilik: TOTP kendi başına oldukça etkili bir alev geciktirici plastikleştiricidir.

2. Alev Geciktirici Sinerji

• PNB-Al sinerjisi:Alüminyum hipofosfit (P) + MCA (N), temel PN sinerjisi sağlar. Çinko borat (B, Zn), kömürleşmeyi ve duman bastırmayı artırır. Ultra ince ATH (Al), yoğun endotermik soğutma ve duman bastırma sağlar. TOTP ayrıca fosfor da sağlar. Bu, çok elementli sinerjik bir sistem oluşturur.
• ATH'nin rolü:25-35 kısım ultra ince ATH, alev geciktiriciliğe ve duman bastırmaya önemli ölçüde katkıda bulunur. Endotermik ayrışması ısıyı emerken, açığa çıkan su buharı oksijeni ve yanıcı gazları seyreltir.Ultra ince ve yüzey işlemli ATH kritik öneme sahiptirviskozite etkisini en aza indirmek ve PVC uyumluluğunu artırmak için.
• İndirgenmiş alüminyum hipofosfit:Sistem yükünü hafifletmek ve fosfor katkısını korumak için 30 parçadan 15-20 parçaya düşürüldü.
• Azaltılmış MCA:Göçü önlemek için 10 parçadan 4-6 parçaya düşürüldü.

3. Dağılım Çözümü – Başarı İçin Kritik

• Süper dağıtıcı (3-4 kısım):Yüksek yük (toplam 50–70 parça inorganik dolgu maddesi!), dağıtılması zor sistemlerin (alüminyum hipofosfit + ultra ince ATH + çinko borat) işlenmesi için gereklidir.Sıradan dağıtıcılar (örneğin kalsiyum stearat, PE mumu) yeterli değildir!Yüksek verimli süper dağıtıcılara yatırım yapın ve yeterli miktarda kullanın.
• Plastikleştirici içeriği (65–75 kısım):Yukarıda belirtildiği gibi, genel viskoziteyi azaltır ve dispersiyon için daha iyi bir ortam yaratır.
• Yağlayıcılar (1–2 kısım):İç/dış yağlayıcıların birleşimi, karıştırma ve kaplama sırasında iyi bir akış sağlayarak yapışmayı önler.

4. İşleme – Sıkı Ön Karıştırma Protokolü

• Adım 1 (Kuru karışım inorganik tozlar):
• Yüksek hızlı bir miksere alüminyum hipofosfit, ultra ince ATH, çinko borat, MCA ve tüm süper dağıtıcıları ekleyin.
• 80–90°C'de 8–10 dakika karıştırın. Amaç: Süper dağıtıcının her parçacığı tamamen kaplamasını ve topakları parçalamasını sağlayın.Zaman ve sıcaklık çok önemli!
• Adım 2 (Bulamaç oluşumu):
• TOTP'nin çoğunu (örneğin %70-80), tüm ısı dengeleyicileri ve dahili yağlayıcıları 1. Adımdaki karışıma ekleyin.
• Homojen, akışkan, alev geciktirici bir bulamaç elde edene kadar 90-100°C'de 5-7 dakika karıştırın. Tozların plastikleştiricilerle tamamen ıslandığından emin olun.
• Adım 3 (PVC ve kalan bileşenleri ekleyin):
• PVC reçinesini, kalan TOTP'yi, harici yağlayıcıları (ve bu aşamada eklenirse antioksidanları/UV stabilizatörlerini) ekleyin.
• 100–110°C’de 7–10 dakika boyunca “kuru noktaya” (serbest akışlı, topaksız) ulaşana kadar karıştırın.PVC'nin bozulmasını önlemek için aşırı karıştırmaktan kaçının.
• Soğutma:Karışımı boşaltın ve topaklanmayı önlemek için <50°C'ye soğutun.

5. Sonraki İşleme

• Soğutulmuş kuru karışımı takvimleme veya kaplama için kullanın.
• Stabilizatörün bozulmasını veya alev geciktiricilerin (örneğin ATH) erken ayrışmasını önlemek için işlem sıcaklığını sıkı bir şekilde kontrol edin (önerilen erime sıcaklığı ≤170–175°C).

V. Beklenen Sonuçlar ve Önlemler

• Alev geciktirici:Orijinal formülle (TOTM + yüksek alüminyumlu hipofosfit/MCA) karşılaştırıldığında, bu revize edilmiş formül (TOTP + optimize edilmiş P/N/B/Al oranları), özellikle dikey yanma performansı ve duman bastırmada alev geciktiriciliğini önemli ölçüde iyileştirmelidir. Çadırlar için CPAI-84 gibi hedef standartlar. Temel testler: ASTM D6413 (dikey yanma).
• Dağılım:Süper dağıtıcı + yüksek plastikleştirici + optimize edilmiş ön karıştırma, dispersiyonu büyük ölçüde iyileştirmeli, topaklanmayı azaltmalı ve kaplama homojenliğini iyileştirmelidir.
• İşlenebilirlik:Uygun TOTP ve yağlayıcılar düzgün bir işlemeyi garanti altına almalı, ancak gerçek üretim sırasında viskoziteyi ve yapışmayı izlemelidir.
• Maliyet:TOTP ve süper dağıtıcılar pahalıdır, ancak indirgenmiş alüminyum hipofosfit ve MCA maliyetlerin bir kısmını telafi eder. ATH nispeten düşük maliyetlidir.

Kritik Hatırlatmalar:

• Önce küçük çaplı denemeler!Laboratuvarda test edin ve gerçek malzemelere (özellikle ATH ve süper dağıtıcı performansı) ve ekipmana göre ayarlayın.
• Malzeme seçimi:
• ATH:Ultra ince (D50 ≤2µm), yüzey işlemi görmüş (örneğin silan) sınıflar kullanılmalıdır. PVC uyumlu öneriler için tedarikçilere danışın.
• Süper dağıtıcılar:Yüksek verimli tipler kullanılmalıdır. Tedarikçilere uygulama hakkında bilgi verilmelidir (PVC, yüksek yüke dayanıklı inorganik dolgular, halojensiz alev geciktirici).
• Toplam:Yüksek kaliteyi garantileyin.
• Test:Hedef standartlara uygun olarak titiz alev geciktiricilik testleri gerçekleştirin. Ayrıca yaşlanma/su direncini de değerlendirin (dış mekan çadırları için kritik öneme sahiptir!). UV stabilizatörleri ve antioksidanlar olmazsa olmazdır.

More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com