Formulasi Referensi Masterbatch Tahan Api PVC
Perancangan dan optimasi formulasi masterbatch tahan api PVC, yang menggabungkan bahan tahan api yang sudah ada dan komponen sinergis utama, dengan target ketahanan api UL94 V0 (dapat disesuaikan menjadi V2 dengan mengurangi jumlah aditif).
I. Rekomendasi Formula Dasar (PVC Kaku)
Formulasi Penghambat Api Plastik:
| Komponen | Beban (wt%) | Deskripsi Fungsi |
|---|---|---|
| Resin PVC (tipe SG-5) | 40-50% | Bahan matriks, sebaiknya dengan tingkat penyerapan minyak rendah. |
| Aluminium hipofosfit | 12-15% | Sumber asam untuk pembentukan arang, menekan pijar setelah pembakaran. |
| Seng borat | 8-10% | Penekanan asap sinergis, bereaksi dengan HCl dari dekomposisi PVC. |
| Aluminium hidroksida yang dimodifikasi permukaannya | 10-12% | Pendinginan endotermik, memerlukan pelapisan agen pengikat silan (suhu dekomposisi sesuai dengan pemrosesan PVC) |
| Antimon trioksida (Sb₂O₃) | 3-5% | Sinergis inti, meningkatkan ketahanan api melalui sinergi Cl-Sb. |
| Seng molibdat (penekan asap) | 5-8% | Aditif yang direkomendasikan, mengurangi kepadatan asap (kunci untuk kepatuhan DIN 4102) |
| Dipentaeritritol (DPE) | 2-3% | Bahan pembantu pembentuk arang, meningkatkan kontrol tetesan lelehan. |
| Penstabil termal (komposit Ca-Zn) | 3-4% | Penting untuk mencegah degradasi termal selama pemrosesan. |
| Bahan pelunak plastik (DOP atau alternatif ramah lingkungan) | 0-8% | Sesuaikan kekerasan (opsional untuk PVC kaku) |
| Pelumas (kalsium stearat) | 1-1,5% | Meningkatkan kemudahan pemrosesan, mencegah rol lengket. |
| Alat bantu pemrosesan (ACR) | 1-2% | Meningkatkan plastifikasi dan dispersi masterbatch |
II. Prinsip-Prinsip Optimasi Utama
- Sistem Sinergi Tahan Api
- Sinergi Cl-Sb: Klorin bawaan PVC (56%) yang dikombinasikan dengan 3-5% Sb₂O₃ membentuk penghalang SbCl₃, memungkinkan penghambatan api aksi ganda fase gas/fase terkondensasi.
- Penekanan Asap: Seng molibdat + seng borat mengurangi kepadatan asap hingga >40% (ASTM E662).
- Peningkatan Arang: Aluminium hipofosfit + DPE menghasilkan arang ester fosfat yang terikat silang pada suhu 200–250°C, yang mengimbangi kekurangan arang pada tahap awal PVC.
- Kemampuan Adaptasi Pemrosesan
- Kesesuaian Suhu: Aluminium hipofosfit (dekomposisi ≥250°C) dan Al(OH)₃ yang dimodifikasi permukaannya (stabil hingga >200°C) cocok untuk pemrosesan PVC (160–190°C).
- Jaminan Stabilitas: Stabilizer Ca-Zn mencegah degradasi resin akibat pelepasan HCl; ACR membantu plastifikasi dalam sistem dengan kandungan pengisi tinggi.
- Keseimbangan Kinerja
- Kandungan penghambat api total: 35–45%, retensi kekuatan tarik ≥80% (biasanya ≥40 MPa untuk PVC kaku).
- Untuk fleksibilitas (PVC fleksibel), ganti DOP dengan 8% minyak kedelai teroksidasi (pemlastis ganda/penghambat api).
III. Metrik Pengujian & Validasi
Ketahanan Api:
- UL94 V0 (ketebalan 1,6 mm)
- Indeks Oksigen Terbatas (LOI) ≥32%
Pengendalian Asap:
- Uji bilik asap NBS: Kepadatan optik spesifik maksimumDs≤150 (mode api)
Sifat Mekanis:
- Kekuatan tarik ≥35 MPa (kaku), perpanjangan saat putus ≥200% (fleksibel)
Stabilitas Termal:
- DMA memastikan tidak ada penurunan modulus pada suhu 180°C.
IV. Penyesuaian Biaya & Ramah Lingkungan
Alternatif Berbiaya Rendah:
- Kurangi kadar seng molibdat menjadi 3%, ganti sebagian Al(OH)₃ dengan Mg(OH)₂ (tingkatkan menjadi 15%).
Larutan Bebas Antimon:
- Hilangkan Sb₂O₃, gunakan 2% aluminium dietilfosfinat + 5% nano-kaolin (efisiensi sedikit lebih rendah; membutuhkan ketebalan 3 mm untuk V0).
Prioritas Asap:
- Tambahkan 1% karbon hitam berlapis resin silikon untuk mengurangi kepadatan asap lebih lanjut sebesar 15%.
V. Pedoman Pemrosesan
- Urutan Pencampuran:
Resin PVC → penstabil + pelumas → penghambat api (kepadatan rendah hingga tinggi) → plasticizer (ditambahkan terakhir dengan cara disemprot). - Suhu Pemrosesan:
Zona ekstruder ulir ganda: 160°C (pengumpanan) → 170°C (peleburan) → 180°C (pencampuran) → 175°C (kepala cetakan). - Konsentrasi Masterbatch:
Dianjurkan menggunakan konsentrasi 50%; encerkan 1:1 dengan PVC murni untuk pencetakan injeksi penggunaan akhir.
Formulasi ini menyeimbangkan daya tahan api yang tinggi, asap rendah, dan stabilitas pemrosesan. Uji coba skala kecil disarankan sebelum produksi massal, dengan penyesuaian berdasarkan bentuk produk (lembaran, kabel, dll.).
More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com
Waktu posting: 08 Juli 2025
