Halojensiz Alev Geciktirici PVC Deri için Formülasyon Dönüşümü
giriiş
Müşteri, alev geciktirici PVC deri ve daha önce antimon trioksit (Sb₂O₃) kullanmaktadır. Şimdi Sb₂O₃'yi ortadan kaldırmayı ve halojensiz alev geciktiricilere geçmeyi hedefliyorlar. Mevcut formülasyon PVC, DOP, EPOXY, BZ-500, ST, HICOAT-410 ve antimon içermektedir. Antimon bazlı bir PVC deri formülasyonundan halojensiz bir alev geciktirici sisteme geçiş, önemli bir teknolojik gelişmeyi temsil etmektedir. Bu geçiş, giderek daha sıkı hale gelen çevre düzenlemelerine (örneğin RoHS, REACH) uyum sağlamanın yanı sıra, ürünün "yeşil" imajını ve pazar rekabet gücünü de artırmaktadır.
Temel Zorluklar
- Sinerjik Etkinin Kaybı:
- Sb₂O₃ tek başına güçlü bir alev geciktirici değildir, ancak PVC'deki klor ile mükemmel sinerjik alev geciktirici etkiler sergileyerek verimliliği önemli ölçüde artırır. Antimon giderimi, bu sinerjiyi taklit eden alternatif bir halojensiz sistem bulmayı gerektirir.
- Alev Geciktirici Verimlilik:
- Halojensiz alev geciktiriciler, eşdeğer alev geciktirici derecelerine (örneğin, UL94 V-0) ulaşmak için genellikle daha yüksek yüklemeler gerektirir; bu da mekanik özellikleri (yumuşaklık, çekme dayanımı, uzama), işleme performansını ve maliyeti etkileyebilir.
- PVC Deri Özellikleri:
- PVC deri, mükemmel yumuşaklık, el hissi, yüzey kalitesi (kabartma, parlaklık), hava koşullarına dayanıklılık, göç direnci ve düşük sıcaklık esnekliği gerektirir. Yeni formülasyonun bu özellikleri koruması veya bunlara yakın olması gerekir.
- İşleme Performansı:
- Halojen içermeyen dolgu maddelerinin (örneğin ATH) yüksek oranda yüklenmesi eriyik akışını ve işleme kararlılığını etkileyebilir.
- Maliyet Hususları:
- Bazı yüksek verimli halojensiz alev geciktiriciler pahalıdır ve performans ile maliyet arasında bir denge gerektirir.
Halojensiz Alev Geciktirici Sistemler (PVC Suni Deri için) için Seçim Stratejisi
1. Birincil Alev Geciktiriciler - Metal Hidroksitleri
- Alüminyum Trihidroksit (ATH):
- En yaygın, en uygun maliyetli.
- Mekanizma: Endotermik ayrışma (~200°C), yanıcı gazları ve oksijeni seyreltmek için su buharı açığa çıkarırken koruyucu bir yüzey tabakası oluşturur.
- Dezavantajları: Düşük verim, yüksek yükleme gereksinimi (40–70 phr), yumuşaklığı, uzamayı ve işlenebilirliği önemli ölçüde azaltır; ayrışma sıcaklığı düşüktür.
- Magnezyum Hidroksit (MDH):
- Daha yüksek ayrışma sıcaklığı (~340°C), PVC işleme için daha uygundur (160–200°C).
- Dezavantajları: Benzer yüksek yüklemelere (40–70 phr) ihtiyaç vardır; maliyeti ATH'den biraz daha yüksektir; daha fazla nem emilimi olabilir.
Strateji:
- Maliyeti, işleme sıcaklığına uyumu ve alev geciktiriciliğini dengelemek için MDH veya ATH/MDH karışımını (örneğin 70/30) tercih edin.
- Yüzey işlemi görmüş (örneğin silanla birleştirilmiş) ATH/MDH, PVC ile uyumluluğu artırır, özellik bozulmasını hafifletir ve alev geciktiriciliğini artırır.
2. Alev Geciktirici Sinerjistler
Birincil alev geciktirici yüklerini azaltmak ve verimliliği artırmak için sinerjistler olmazsa olmazdır:
- Fosfor-Azot Alev Geciktiriciler: Halojensiz PVC sistemleri için idealdir.
- Amonyum Polifosfat (APP): Kömürleşmeyi teşvik eder, şişen bir yalıtım tabakası oluşturur.
- Not: İşleme sırasında ayrışmayı önlemek için yüksek sıcaklığa dayanıklı sınıflar (örneğin, Faz II, >280°C) kullanın. Bazı APP'ler şeffaflığı ve su geçirmezliği etkileyebilir.
- Alüminyum Dietilfosfinat (ADP): Yüksek verimlilik, düşük yükleme (5–20 phr), özellikler üzerinde minimum etki, iyi termal kararlılık.
- Dezavantajı: Daha yüksek maliyet.
- Fosfat Esterleri (örneğin, RDP, BDP, TCPP): Plastikleştirici alev geciktiriciler olarak işlev görürler.
- Artıları: Çift rollüdür (plastikleştirici + alev geciktirici).
- Eksileri: Küçük moleküller (örneğin TCPP) göç edebilir/uçabilir; RDP/BDP, DOP'tan daha düşük plastikleştirme verimliliğine sahiptir ve düşük sıcaklık esnekliğini azaltabilir.
- Amonyum Polifosfat (APP): Kömürleşmeyi teşvik eder, şişen bir yalıtım tabakası oluşturur.
- Çinko Borat (ZB):
- Düşük maliyetli, çok işlevli (alev geciktirici, duman bastırıcı, kömürleşmeyi önleyici, damlama önleyici). ATH/MDH ve fosfor-azot sistemleriyle iyi sinerji oluşturur. Tipik yükleme: 3–10 phr.
- Çinko Stannat/Hidroksi Stannat:
- Özellikle klor içeren polimerler (örneğin PVC) için mükemmel duman bastırıcılar ve alev geciktirici sinerjistlerdir. Antimonun sinerjik rolünü kısmen değiştirebilir. Tipik yükleme: 2–8 phr.
- Molibden Bileşikleri (örneğin, MoO₃, Amonyum Molibdat):
- Alev geciktirici sinerjiye sahip güçlü duman bastırıcılar. Tipik yükleme: 2–5 phr.
- Nano Dolgular (örneğin Nanokil):
- Düşük yüklemeler (3–8 phr) alev geciktiriciliğini (kömürleşme, ısı salınım hızının azalması) ve mekanik özellikleri iyileştirir. Dispersiyon kritik öneme sahiptir.
3. Duman Bastırıcılar
PVC yanma sırasında yoğun duman üretir. Halojensiz formülasyonlar genellikle duman bastırma gerektirir. Çinko borat, çinko stannat ve molibden bileşikleri mükemmel seçeneklerdir.
Önerilen Halojensiz Alev Geciktirici Formülasyon (Müşterinin Orijinal Formülasyonuna Dayalı)
Hedef: Yumuşaklığı, işlenebilirliği ve temel özellikleri koruyarak UL94 V-0'a (1,6 mm veya daha kalın) ulaşmak.
Varsayımlar:
- Orijinal formülasyon:
- DOP: 50–70 phr (plastikleştirici).
- ST: Muhtemelen stearik asit (kayganlaştırıcı).
- HICOAT-410: Ca/Zn stabilizatörü.
- BZ-500: Muhtemelen bir yağlayıcı/işleme yardımcısı (doğrulamak için).
- EPOKSİ: Epoksilenmiş soya yağı (eş-stabilizatör/plastikleştirici).
- Antimon: Sb₂O₃ (çıkarılacak).
1. Önerilen Formülasyon Çerçevesi (100 phr PVC reçinesi başına)
| Bileşen | İşlev | Yükleniyor (phr) | Notlar |
|---|---|---|---|
| PVC Reçine | Temel polimer | 100 | Dengeli işleme/özellikler için orta/yüksek molekül ağırlığı. |
| Birincil Plastikleştirici | Yumuşaklık | 40–60 | Seçenek A (Maliyet/Performans Dengesi): Kısmi fosfat esteri (örneğin, RDP/BDP, 10–20 phr) + DOTP/DINP (30–50 phr). Seçenek B (Düşük Sıcaklık Önceliği): DOTP/DINP (50–70 phr) + etkili PN alev geciktirici (örneğin, ADP, 10–15 phr). Hedef: Orijinal yumuşaklığa ulaşmak. |
| Birincil Alev Geciktirici | Alev geciktirici, duman bastırma | 30–50 | Yüzey işlemi görmüş MDH veya MDH/ATH karışımı (örneğin, 70/30). Yüksek saflıkta, ince parçacık boyutunda, yüzey işlemi görmüş. Hedef alev geciktiriciliğe göre yüklemeyi ayarlayın. |
| PN Sinerjisti | Yüksek verimli alev geciktirici, kömürleşmeyi teşvik eder | 10–20 | Seçenek 1: Yüksek Sıcaklıklı APP (Faz II). Seçenek 2: ADP (daha yüksek verimlilik, daha düşük yükleme, daha yüksek maliyet). Seçenek 3: Fosfat ester plastikleştiriciler (RDP/BDP) – halihazırda plastikleştirici olarak kullanılıyorsa ayarlayın. |
| Sinerjist/Duman Bastırıcı | Geliştirilmiş alev geciktiricilik, duman azaltımı | 5–15 | Önerilen kombinasyon: Çinko borat (5–10 phr) + çinko stannat (3–8 phr). İsteğe bağlı: MoO₃ (2–5 phr). |
| Ca/Zn Stabilizatörü (HICOAT-410) | Termal kararlılık | 2.0–4.0 | Kritik! Sb₂O₃ formülasyonlarına kıyasla biraz daha yüksek yükleme gerekebilir. |
| Epoksilenmiş Soya Yağı (EPOKSİ) | Ko-stabilizatör, plastikleştirici | 3.0–8.0 | Stabilite ve düşük sıcaklık performansı için muhafaza edin. |
| Yağlayıcılar | İşleme yardımcısı, kalıp ayırıcı | 1.0–2.5 | ST (stearik asit): 0,5–1,5 phr. BZ-500: 0,5–1,0 phr (işleve göre ayarlayın). Yüksek dolgu yükleri için optimize edin. |
| İşleme Yardımcısı (örneğin, ACR) | Erime mukavemeti, akış | 0,5–2,0 | Yüksek dolgulu formülasyonlar için gereklidir. Yüzey kalitesini ve verimliliği artırır. |
| Diğer Katkı Maddeleri | Gerektiğinde | – | Renklendiriciler, UV stabilizatörler, biyositler vb. |
2. Örnek Formülasyon (Optimizasyon Gerektirir)
| Bileşen | Tip | Yükleniyor (phr) |
|---|---|---|
| PVC Reçine | K değeri ~65–70 | 100.0 |
| Birincil Plastikleştirici | DOTP/DINP | 45.0 |
| Fosfat Ester Plastikleştirici | RDP | 15.0 |
| Yüzey İşlemli MDH | – | 40.0 |
| Yüksek Sıcaklık Uygulaması | Aşama II | 12.0 |
| Çinko Borat | ZB | 8.0 |
| Çinko Stannat | ZS | 5.0 |
| Ca/Zn Stabilizatörü | HICOAT-410 | 3.5 |
| Epoksitlenmiş Soya Yağı | EPOKSİ | 5.0 |
| Stearik Asit | ST | 1.0 |
| BZ-500 | Yağlayıcı | 1.0 |
| ACR İşleme Yardımı | – | 1.5 |
| Renklendiriciler vb. | – | Gerektiğinde |
Kritik Uygulama Adımları
- Hammadde Detaylarını Onaylayın:
- Kimyasal kimliklerini açıklığa kavuşturun
BZ-500VeST(tedarikçi veri sayfalarına bakın). - Tam yüklemeleri doğrulayın
Görüntü Yönetmeni,EPOKSİ, VeHICOAT-410. - Müşteri gereksinimlerini tanımlayın: Hedef alev geciktiricilik (örneğin, UL94 kalınlığı), yumuşaklık (sertlik), uygulama (otomotiv, mobilya, çanta?), özel ihtiyaçlar (soğuk direnci, UV kararlılığı, aşınma direnci?), maliyet sınırları.
- Kimyasal kimliklerini açıklığa kavuşturun
- Belirli Alev Geciktirici Sınıflarını Seçin:
- Tedarikçilerden PVC deriye özel halojensiz alev geciktirici numuneleri talep edin.
- Daha iyi dağılım için yüzey işlemi görmüş ATH/MDH'ye öncelik verin.
- APP için yüksek sıcaklığa dayanıklı kaliteleri kullanın.
- Fosfat esterleri için daha düşük göç oranı için TCPP yerine RDP/BDP'yi tercih edin.
- Laboratuvar Ölçekli Test ve Optimizasyon:
- Farklı yüklemelerle küçük partiler hazırlayın (örneğin, MDH/APP/ZB/ZS oranlarını ayarlayın).
- Karıştırma: Homojen bir dağılım için yüksek hızlı mikserler (örneğin Henschel) kullanın. Önce sıvıları (plastikleştiriciler, stabilizatörler) sonra tozları ekleyin.
- İşleme Denemeleri: Üretim ekipmanlarında test (örneğin, Banbury mikseri + takvimleme). Plastififikasyon süresini, eriyik viskozitesini, torku, yüzey kalitesini izleyin.
- Performans Testi:
- Alev geciktirici: UL94, LOI.
- Mekanik özellikler: Sertlik (Shore A), çekme dayanımı, uzama.
- Yumuşaklık/el hissiyatı: Subjektif + sertlik testleri.
- Düşük sıcaklık esnekliği: Soğuk bükme testi.
- Isıl kararlılık: Kongo kırmızısı testi.
- Görünüm: Renk, parlaklık, kabartma.
- (Opsiyonel) Duman yoğunluğu: NBS duman odası.
- Sorun Giderme ve Dengeleme:
| Sorun | Çözüm |
|---|---|
| Yetersiz alev geciktiricilik | MDH/ATH veya APP'yi artırın; ADP ekleyin; ZB/ZS'yi optimize edin; dağılımı sağlayın. |
| Zayıf mekanik özellikler (örneğin, düşük uzama) | MDH/ATH'yi azaltın; PN sinerjistini artırın; yüzey işlemli dolgu maddeleri kullanın; plastikleştiricileri ayarlayın. |
| İşleme zorlukları (yüksek viskozite, zayıf yüzey) | Yağlayıcıları optimize edin; ACR'yi artırın; karışımı kontrol edin; sıcaklıkları/hızları ayarlayın. |
| Yüksek maliyet | Yüklemeleri optimize edin; maliyet açısından etkili ATH/MDH karışımlarını kullanın; alternatifleri değerlendirin. |
- Pilot ve Üretim: Laboratuvar optimizasyonundan sonra, kararlılığı, tutarlılığı ve maliyeti doğrulamak için pilot denemeler yapın. Yalnızca doğrulamadan sonra ölçeklendirin.
Çözüm
Antimon bazlıdan halojensiz alev geciktirici PVC deriye geçiş mümkündür, ancak sistematik bir geliştirme gerektirir. Temel yaklaşım, metal hidroksitleri (tercihen yüzey işlemli MDH), fosfor-azot sinerjistlerini (APP veya ADP) ve çok işlevli duman bastırıcıları (çinko borat, çinko stannat) birleştirir. Aynı zamanda, plastikleştiricilerin, stabilizatörlerin, yağlayıcıların ve işleme yardımcılarının optimizasyonu kritik öneme sahiptir.
Başarının Anahtarları:
- Net hedefler ve kısıtlamalar tanımlayın (alev geciktirici, özellikler, maliyet).
- Kanıtlanmış halojen içermeyen alev geciktiricileri (yüzey işlenmiş dolgular, yüksek sıcaklık APP) seçin.
- Titiz laboratuvar testleri (alev geciktiricilik, özellikler, işleme) yapın.
- Homojen karıştırma ve proses uyumluluğunu sağlayın.
More info., you can contact lucy@taifeng-fr.com
Gönderi zamanı: 12 Ağustos 2025
