English

Berita

Konversi Formulasi untuk Kulit PVC Tahan Api Bebas Halogen

Konversi Formulasi untuk Kulit PVC Tahan Api Bebas Halogen

Perkenalan

Klien memproduksi kulit PVC tahan api dan sebelumnya menggunakan antimon trioksida (Sb₂O₃). Mereka kini bertujuan untuk menghilangkan Sb₂O₃ dan beralih ke bahan tahan api bebas halogen. Formulasi saat ini meliputi PVC, DOP, EPOXY, BZ-500, ST, HICOAT-410, dan antimon. Transisi dari formulasi kulit PVC berbasis antimon ke sistem tahan api bebas halogen merupakan peningkatan teknologi yang signifikan. Peralihan ini tidak hanya mematuhi peraturan lingkungan yang semakin ketat (misalnya, RoHS, REACH), tetapi juga meningkatkan citra "hijau" dan daya saing pasar produk.

Tantangan Utama

  1. Hilangnya Efek Sinergis:
    • Sb₂O₃ sendiri bukanlah penghambat api yang kuat, tetapi menunjukkan efek penghambat api sinergis yang sangat baik dengan klorin dalam PVC, sehingga meningkatkan efisiensi secara signifikan. Menghilangkan antimon memerlukan pencarian sistem alternatif bebas halogen yang dapat mereplikasi sinergi ini.
  2. Efisiensi Penghambat Api:
    • Bahan penghambat api bebas halogen sering kali memerlukan muatan lebih tinggi untuk mencapai peringkat penghambat api yang setara (misalnya, UL94 V-0), yang dapat memengaruhi sifat mekanis (kelembutan, kekuatan tarik, perpanjangan), kinerja pemrosesan, dan biaya.
  3. Karakteristik Kulit PVC:
    • Kulit PVC menuntut kelembutan, sentuhan tangan, hasil akhir permukaan (emboss, kilap), ketahanan cuaca, ketahanan migrasi, dan fleksibilitas suhu rendah yang sangat baik. Formulasi baru harus mempertahankan atau mendekati sifat-sifat ini.
  4. Kinerja Pemrosesan:
    • Pemuatan tinggi pengisi bebas halogen (misalnya, ATH) dapat memengaruhi aliran lelehan dan stabilitas pemrosesan.
  5. Pertimbangan Biaya:
    • Beberapa penghambat api bebas halogen dengan efisiensi tinggi harganya mahal, sehingga memerlukan keseimbangan antara kinerja dan biaya.

Strategi Pemilihan Sistem Penghambat Api Bebas Halogen (untuk Kulit Buatan PVC)

1. Penghambat Api Primer – Hidroksida Logam

  • Aluminium Trihidroksida (ATH):
    • Paling umum, hemat biaya.
    • Mekanisme: Dekomposisi endotermik (~200°C), melepaskan uap air untuk mengencerkan gas yang mudah terbakar dan oksigen sambil membentuk lapisan permukaan pelindung.
    • Kekurangan: Efisiensi rendah, beban yang dibutuhkan tinggi (40–70 phr), secara signifikan mengurangi kelembutan, pemanjangan, dan kemampuan proses; suhu dekomposisi rendah.
  • Magnesium Hidroksida (MDH):
    • Suhu dekomposisi yang lebih tinggi (~340°C), lebih cocok untuk pemrosesan PVC (160–200°C).
    • Kekurangan: Beban yang dibutuhkan serupa tinggi (40–70 phr); biaya sedikit lebih tinggi daripada ATH; mungkin memiliki daya serap kelembaban yang lebih tinggi.

Strategi:

  • Lebih baik pilih MDH atau campuran ATH/MDH (misalnya 70/30) untuk menyeimbangkan biaya, kemampuan beradaptasi pada suhu pemrosesan, dan ketahanan terhadap api.
  • ATH/MDH yang permukaannya diberi perlakuan (misalnya, yang digabungkan dengan silana) meningkatkan kompatibilitas dengan PVC, mengurangi degradasi properti, dan meningkatkan ketahanan terhadap api.

2. Sinergis Penghambat Api

Untuk mengurangi beban penghambat api primer dan meningkatkan efisiensi, sinergis sangat penting:

  • Penghambat Api Fosfor-Nitrogen: Ideal untuk sistem PVC bebas halogen.
    • Amonium Polifosfat (APP): Meningkatkan pengarangan, membentuk lapisan isolasi yang mengembang.
      • Catatan: Gunakan jenis yang tahan suhu tinggi (misalnya, Fase II, >280°C) untuk menghindari dekomposisi selama pemrosesan. Beberapa APP dapat memengaruhi transparansi dan ketahanan air.
    • Aluminium Dietilfosfinat (ADP): Sangat efisien, beban rendah (5–20 phr), dampak minimal pada sifat, stabilitas termal yang baik.
      • Kekurangan: Biaya lebih tinggi.
    • Ester Fosfat (misalnya, RDP, BDP, TCPP): Berfungsi sebagai penghambat api yang bersifat plastis.
      • Kelebihan: Berfungsi ganda (plasticizer + penghambat api).
      • Kontra: Molekul kecil (misalnya, TCPP) dapat bermigrasi/menguap; RDP/BDP memiliki efisiensi plastisisasi yang lebih rendah daripada DOP dan dapat mengurangi fleksibilitas suhu rendah.
  • Seng Borat (ZB):
    • Hemat biaya, multifungsi (penghambat api, peredam asap, promotor arang, anti-tetesan). Bersinergi baik dengan sistem ATH/MDH dan fosfor-nitrogen. Beban tipikal: 3–10 phr.
  • Seng Stannat/Hidroksi Stannat:
    • Sinergis penekan asap dan penghambat api yang sangat baik, terutama untuk polimer yang mengandung klorin (misalnya, PVC). Dapat menggantikan sebagian peran sinergis antimon. Beban tipikal: 2–8 phr.
  • Senyawa Molibdenum (misalnya, MoO₃, Amonium Molibdat):
    • Peredam asap kuat dengan sinergi penghambat api. Beban tipikal: 2–5 phr.
  • Pengisi Nano (misalnya, Nanoclay):
    • Beban rendah (3–8 phr) meningkatkan ketahanan api (pembentukan arang, mengurangi laju pelepasan panas) dan sifat mekanis. Dispersi sangat penting.

3. Pereda Asap

PVC menghasilkan asap tebal selama pembakaran. Formulasi bebas halogen seringkali membutuhkan peredam asap. Senyawa seng borat, seng stanat, dan molibdenum merupakan pilihan yang sangat baik.

Formulasi Penghambat Api Bebas Halogen yang Diusulkan (Berdasarkan Formulasi Asli Klien)

Target: Mencapai UL94 V-0 (1,6 mm atau lebih tebal) dengan tetap menjaga kelembutan, kemampuan proses, dan sifat-sifat utama.

Asumsi:

  • Formulasi asli:
    • DOP: 50–70 phr (plasticizer).
    • ST: Kemungkinan asam stearat (pelumas).
    • HICOAT-410: Penstabil Ca/Zn.
    • BZ-500: Kemungkinan pelumas/alat bantu pemrosesan (untuk konfirmasi).
    • EPOXY: Minyak kedelai terepoksidasi (ko-stabilizer/plasticizer).
    • Antimon: Sb₂O₃ (harus dihilangkan).

1. Kerangka Formulasi yang Direkomendasikan (per 100 phr resin PVC)

Komponen Fungsi Memuat (phr) Catatan
Resin PVC Polimer dasar 100 Berat molekul sedang/tinggi untuk pemrosesan/sifat yang seimbang.
Plasticizer Primer Kelembutan 40–60 Opsi A (Keseimbangan Biaya/Kinerja): Ester fosfat parsial (misalnya, RDP/BDP, 10–20 phr) + DOTP/DINP (30–50 phr). Opsi B (Prioritas Suhu Rendah): DOTP/DINP (50–70 phr) + penghambat api PN yang efisien (misalnya, ADP, 10–15 phr). Tujuan: Mencocokkan tingkat kelembutan awal.
Penghambat Api Primer Penghambat api, penekanan asap 30–50 MDH yang telah diolah permukaannya atau campuran MDH/ATH (misalnya, 70/30). Kemurnian tinggi, ukuran partikel halus, dan telah diolah permukaannya. Sesuaikan muatan untuk mencapai target ketahanan api.
PN Sinergis Penghambat api efisiensi tinggi, promosi arang 10–20 Pilihan 1: APP suhu tinggi (Fase II). Pilihan 2: ADP (efisiensi lebih tinggi, beban lebih rendah, biaya lebih tinggi). Pilihan 3: Plasticizer ester fosfat (RDP/BDP) – sesuaikan jika sudah digunakan sebagai plasticizer.
Sinergis/Penekan Asap Peningkatan ketahanan api, pengurangan asap 5–15 Kombinasi yang direkomendasikan: Seng borat (5–10 phr) + seng stannat (3–8 phr). Opsional: MoO₃ (2–5 phr).
Penstabil Ca/Zn (HICOAT-410) Stabilitas termal 2.0–4.0 Kritis! Muatan yang sedikit lebih tinggi mungkin diperlukan dibandingkan dengan formulasi Sb₂O₃.
Minyak Kedelai Terepoksidasi (EPOKSI) Ko-stabilisator, plasticizer 3,0–8,0 Pertahankan untuk stabilitas dan kinerja suhu rendah.
Pelumas Bantuan pemrosesan, pelepasan cetakan 1,0–2,5 ST (asam stearat): 0,5–1,5 phr. BZ-500: 0,5–1,0 phr (sesuaikan berdasarkan fungsi). Optimalkan untuk muatan pengisi yang tinggi.
Bantuan Pemrosesan (misalnya, ACR) Kekuatan leleh, aliran 0,5–2,0 Penting untuk formulasi dengan kandungan pengisi tinggi. Meningkatkan hasil akhir permukaan dan produktivitas.
Aditif Lainnya Sesuai kebutuhan – Pewarna, penstabil UV, biosida, dll.

2. Contoh Formulasi (Memerlukan Optimasi)

Komponen Jenis Memuat (phr)
Resin PVC Nilai K ~65–70 100.0
Plasticizer Primer DOTP/DINP 45.0
Plasticizer Ester Fosfat RDP 15.0
MDH yang Diolah Permukaan – 40.0
Aplikasi Suhu Tinggi Tahap II 12.0
Seng Borat ZB 8.0
Seng Stannat ZS 5.0
Penstabil Ca/Zn HICOAT-410 3.5
Minyak Kedelai Epoksidasi EPOKSI 5.0
Asam Stearat ST 1.0
BZ-500 Pelumas 1.0
Bantuan Pemrosesan ACR – 1.5
Pewarna, dll. – Sesuai kebutuhan

Langkah-Langkah Implementasi Kritis

  1. Konfirmasi Rincian Bahan Baku:
    • Jelaskan identitas kimia dariBZ-500DanST(lihat lembar data pemasok).
    • Verifikasi pemuatan yang tepatDOP,EPOKSI, DanHICOAT-410.
    • Tentukan persyaratan klien: Target ketahanan api (misalnya, ketebalan UL94), kelembutan (kekerasan), aplikasi (otomotif, furnitur, tas?), kebutuhan khusus (tahan dingin, stabilitas UV, tahan abrasi?), batasan biaya.
  2. Pilih Tingkat Penghambat Api Tertentu:
    • Minta sampel tahan api bebas halogen yang dirancang khusus untuk kulit PVC dari pemasok.
    • Prioritaskan ATH/MDH yang permukaannya dirawat untuk penyebaran yang lebih baik.
    • Untuk APP, gunakan jenis yang tahan suhu tinggi.
    • Untuk ester fosfat, lebih baik pilih RDP/BDP daripada TCPP karena migrasinya lebih rendah.
  3. Pengujian & Optimasi Skala Lab:
    • Siapkan batch kecil dengan muatan yang bervariasi (misalnya, sesuaikan rasio MDH/APP/ZB/ZS).
    • Pencampuran: Gunakan mixer berkecepatan tinggi (misalnya, Henschel) untuk pencampuran yang merata. Tambahkan cairan (plasticizer, stabilizer) terlebih dahulu, lalu bubuk.
    • Uji Pemrosesan: Uji pada peralatan produksi (misalnya, mixer Banbury + kalender). Pantau waktu plastifikasi, viskositas leleh, torsi, dan kualitas permukaan.
    • Pengujian Kinerja:
      • Ketahanan api: UL94, LOI.
      • Sifat mekanik: Kekerasan (Shore A), kekuatan tarik, perpanjangan.
      • Kelembutan/rasa tangan: Uji subjektif + kekerasan.
      • Fleksibilitas suhu rendah: Uji tekuk dingin.
      • Stabilitas termal: uji merah Kongo.
      • Penampilan: Warna, kilap, timbul.
      • (Opsional) Kepadatan asap: ruang asap NBS.
  4. Pemecahan Masalah & Penyeimbangan:
Masalah Larutan
Ketahanan api tidak memadai Tingkatkan MDH/ATH atau APP; tambahkan ADP; optimalkan ZB/ZS; pastikan dispersi.
Sifat mekanik yang buruk (misalnya, perpanjangan rendah) Kurangi MDH/ATH; tingkatkan sinergis PN; gunakan pengisi yang diolah permukaannya; sesuaikan plasticizer.
Kesulitan pemrosesan (viskositas tinggi, permukaan buruk) Optimalkan pelumas; tingkatkan ACR; periksa pencampuran; sesuaikan suhu/kecepatan.
Biaya tinggi Optimalkan muatan; gunakan campuran ATH/MDH yang hemat biaya; evaluasi alternatif.
  1. Pilot & Produksi: Setelah optimasi lab, lakukan uji coba untuk memverifikasi stabilitas, konsistensi, dan biaya. Skalakan hanya setelah validasi.

Kesimpulan

Transisi dari kulit PVC tahan api berbasis antimon ke kulit PVC tahan api bebas halogen dimungkinkan, tetapi membutuhkan pengembangan yang sistematis. Pendekatan inti menggabungkan hidroksida logam (sebaiknya MDH yang diolah permukaannya), sinergis fosfor-nitrogen (APP atau ADP), dan penekan asap multifungsi (seng borat, seng stanat). Pada saat yang sama, optimalisasi plasticizer, stabilisator, pelumas, dan bahan pembantu pemrosesan sangat penting.

Kunci Sukses:

  1. Tetapkan target dan batasan yang jelas (ketahanan api, sifat, biaya).
  2. Pilih bahan penghambat api bebas halogen yang terbukti (pengisi yang diberi perlakuan permukaan, APP suhu tinggi).
  3. Melakukan pengujian laboratorium yang ketat (ketahanan api, sifat, pemrosesan).
  4. Pastikan pencampuran yang seragam dan kompatibilitas proses.

    More info., you can contact lucy@taifeng-fr.com

Waktu posting: 12-Agu-2025
Tekan enter untuk mencari atau ESC untuk menutup