Analyse an Optimiséierung vun der flammhemmender Formuléierung fir PVC-Beschichtungen

Analyse an Optimiséierung vun der flammhemmender Formuléierung fir PVC-Beschichtungen

De Client produzéiert PVC-Zelter a muss eng flammhemmend Beschichtung opdroen. Déi aktuell Formel besteet aus 60 Deeler PVC-Harz, 40 Deeler TOTM, 30 Deeler Aluminiumhypophosphit (mat 40% Phosphorgehalt), 10 Deeler MCA, 8 Deeler Zinkborat, zesumme mat Dispergéierungsmëttelen. D'flammhemmend Leeschtung ass awer schlecht, an d'Dispersioun vun de Flammhemmendmëttel ass och net genuch. Hei ënnendrënner ass eng Analyse vun de Grënn an eng proposéiert Upassung vun der Formel.

I. Kärgrënn fir schlecht Flammhemmendheet

1. Onbalancéiert flammhemmend System mat schwaache synergisteschen Effekter

• Iwwerschësseg Aluminiumhypophosphit (30 Deeler):
  Obwuel Aluminiumhypophosphit en effiziente Flammhemmend Mëttel op Phosphorbasis ass (40% Phosphorgehalt), kann eng exzessiv Zousaz (>25 Deeler) zu folgenden Ursaachen féieren:
• Eng staark Erhéijung vun der Systemviskositéit, déi d'Dispersioun schwéier mécht a agglomeréiert Hotspots bildt, déi d'Verbrennung beschleunegen ("Woch-Effekt").
• Reduzéiert Materialzähegkeet a verschlechtert Filmbildungseigenschaften duerch ze vill anorganesche Fëllstoff.
• Héije MCA-Gehalt (10 Deeler):
  MCA (op Stéckstoffbasis) gëtt typescherweis als Synergist benotzt. Wann d'Doséierung 5 Deeler iwwerschreit, migréiert et op d'Uewerfläch, wouduerch d'Effizienz vum Flammhemmendmëttel sättegt gëtt a potenziell aner Flammhemmendmëttel stéiert.
• Mangel u Schlësselsynergisten:
  Wärend Zinkborat rauchonderdréckend Effekter huet, verhënnert d'Feele vun Antimon-baséierten (z.B. Antimontrioxid) oder Metalloxid- (z.B. Aluminiumhydroxid) Verbindungen d'Bildung vun engem synergistesche "Phosphor-Stickstoff-Antimon"-System, wat zu enger net genuch Flammhemmendheet an der Gasphas féiert.

2. Ongläichgewiicht tëscht der Auswiel vu Weichmacher an den Ziler vun der Flammhemmendkeet

• TOTM (Trioctyltrimellitat) huet limitéiert Flammhemmendkeet:
  TOTM exceléiert a punkto Hëtztbeständegkeet, ass awer vill manner effektiv a punkto Flammhemmendheet am Verglach mat Phosphatester (z.B. TOTP). Fir Uwendungen mat héijer Flammhemmendheet, wéi Zeltbeschichtungen, kann TOTM net genuch Verkuelungs- a Sauerstoffbarrièrefäegkeeten ubidden.
• Net genuch Gesamtweichmacher (nëmmen 40 Deeler):
  PVC-Harz brauch typescherweis 60–75 Deeler Weichmacher fir eng voll Weichmachung. En niddrege Weichmachergehalt féiert zu enger héijer Schmelzviskositéit, wat d'Problemer mat der Dispersioun vu Flammhemmendmëttel weider verschäerft.

3. Ineffektivt Dispersiounssystem, wat zu enger ongläicher Verdeelung vu Flammhemmendmëttel féiert

• Dat aktuellt Dispergéierungsmëttel kéint en Allzweck-Typ sinn (z.B. Stearinsäure oder PE-Wachs), wat fir anorganesch Flammhemmendmëttel mat héijer Belaaschtung (Aluminiumhypophosphit + Zinkborat am Ganzen 48 Deeler) ineffektiv ass, wat zu folgenden Ursaachen féiert:
• Agglomeratioun vu flammhemmend Partikelen, wouduerch lokaliséiert Schwaachpunkten an der Beschichtung entstinn.
• Schlechte Schmelzfluss während der Veraarbechtung, wat Schéierwärm generéiert, déi virzäiteg Zersetzung ausléist.

4. Schlecht Kompatibilitéit tëscht Flammhemmendmëttel a PVC

• Anorganesch Materialien wéi Aluminiumhypophosphit a Zinkborat hunn bedeitend Polaritéitsënnerscheeder mat PVC. Ouni Uewerflächenmodifikatioun (z.B. Silan-Kopplungsmëttel) geschitt eng Phasentrennung, wouduerch d'Effizienz vum Flammhemmendmëttel reduzéiert gëtt.

II. Kär Design Approche

1. Primäre Weichmacher duerch TOTP ersetzen

• Notzt seng exzellent intrinsesch Flammhemmendheet (Phosphorgehalt ≈9%) a plastifizéierend Wierkung.

2. Optimiséierung vu Flammhemmend Verhältnisser a Synergien

• Aluminiumhypophosphit als Haaptphosphorquell behalen, awer seng Dosis däitlech reduzéieren, fir d'Dispersioun ze verbesseren an den "Doch-Effekt" ze minimiséieren.
• Zinkborat als wichtege Synergist behalen (fërdert Verkuelung an Ënnerdréckung vu Rauch).
• MCA als Stickstoff-Synergist behalen, awer seng Dosis reduzéieren fir Migratioun ze verhënneren.
• Virstellenultrafein Aluminiumhydroxid (ATH)als multifunktionell Komponent:
• Flammhemmendkeet:Endotherm Zersetzung (Dehydratioun), Ofkillung a Verdënnung vu brennbare Gasen.
• Rauchënnerdréckung:Reduzéiert d'Rauchentwécklung däitlech.
• Fëllstoff:Senkt d'Käschten (am Verglach mat anere Flammhemmendmëttel).
• Verbessert Dispersioun a Floss (ultrafein Qualitéit):Méi einfach ze dispergéieren wéi konventionell ATH, wat d'Viskositéitserhéijung miniméiert.

3. Staark Léisunge fir Verdeelungsproblemer

• Däitlech Erhéijung vum Weichmachergehalt:Séchert eng voll PVC-Weichmachung a reduzéiert d'Systemviskositéit.
• Benotzt héicheffizient Superdispergéiermëttel:Speziell entwéckelt fir héichbelaascht, liicht agglomeréiert anorganesch Pulver (Aluminiumhypophosphit, ATH).
• Optiméiert d'Veraarbechtung (Virmëschung ass entscheedend):Sécherstellen, datt d'Flammhetzmëttel grëndlech benetzt a verdeelt ginn.

4. Basis Veraarbechtungsstabilitéit garantéieren

• Füügt genuch Hëtzestabilisatoren a passend Schmiermëttel derbäi.

III. Revidéiert flammhemmend PVC-Formel

IV. Formelnotizen a Schlësselpunkten

1. TOTP ass d'Kärfondatioun

• 65–75 Deelergarantéiert:
• Voll Plastifizéierung: PVC brauch genuch Plastifizéierer fir eng mëll, kontinuéierlech Filmbildung.
• Viskositéitsreduktioun: Entscheedend fir d'Verbesserung vun der Dispersioun vun anorganesche Flammhemmendmëttel mat héijer Belaaschtung.
• Intrinsesch Flammhemmendheet: TOTP selwer ass e ganz effektive flammhemmend Weichmacher.

2. Flammhemmend Synergie

• PNB-Al Synergie:Aluminiumhypophosphit (P) + MCA (N) suergen fir Basis-PN-Synergie. Zinkborat (B, Zn) verbessert d'Verkuelung an d'Rauchënnerdréckung. Ultrafein ATH (Al) bitt eng massiv endotherm Ofkillung an Rauchënnerdréckung. TOTP dréit och Phosphor bäi. Dëst erstellt e synergistescht System mat ville Elementer.
• D'Roll vun der ATH:25–35 Deeler ultrafein ATH droen haaptsächlech zur Flammhemmendkeet an der Rauchënnerdréckung bäi. Seng endotherm Zersetzung absorbéiert Hëtzt, während fräigesate Waasserdamp Sauerstoff a brennbar Gase verdënnt.Ultrafein an Uewerflächenbehandelt ATH ass entscheedendfir den Impakt op d'Viskositéit ze minimiséieren an d'Kompatibilitéit mat PVC ze verbesseren.
• Reduzéiert Aluminiumhypophosphit:Reduzéiert vun 30 op 15–20 Deeler fir d'Belaaschtung vum System ze reduzéieren an de Phosphorbäitrag bäizebehalen.
• Reduzéiert MCA:Vun 10 op 4–6 Deeler erofgesat fir Migratioun ze verhënneren.

3. Dispersiounsléisung – Entscheedend fir den Erfolleg

• Superdispergéiermëttel (3–4 Deeler):Essentiell fir de System mat héijer Belaaschtung (50–70 Deeler anorganesche Fëllmëttel am Ganzen!) a schwéier ze dispergéierendem Zoustand (Aluminiumhypophosphit + ultrafein ATH + Zinkborat) ze handhaben.Gewéinlech Dispergéierungsmëttel (z.B. Kalziumstearat, PE-Wachs) sinn net genuch!Investéiert an héicheffizient Superdispergatore a benotzt ausreechend Quantitéiten.
• Weichmachergehalt (65–75 Deeler):Wéi uewen uewe genannt, reduzéiert et d'Gesamtviskositéit a schaaft doduerch e besser Ëmfeld fir d'Dispersioun.
• Schmiermëttel (1–2 Deeler):Eng Kombinatioun vun internen/externen Schmiermëttel garantéiert e gudde Floss beim Mëschen an Beschichten, wat Haftung verhënnert.

4. Veraarbechtung – Strikt Virmëschprotokoll

• Schrëtt 1 (Anorganesch Pulver dréche vermëschen):
• Füügt Aluminiumhypophosphit, ultrafein ATH, Zinkborat, MCA an all Superdispersiounsmëttel an e Schnellmixer bäi.
• Bei 80–90 °C fir 8–10 Minutten vermëschen. Zil: Sécherstellen, datt de Superdispergatiounsmëttel all Partikel komplett bedeckt an d'Agglomerater zerstéiert.Zäit an Temperatur si wichteg!
• Schrëtt 2 (Schlammbildung):
• Füügt de gréissten Deel vum TOTP (z.B. 70–80%), all Hëtzestabilisatoren an intern Schmiermëttel an d'Mëschung aus Schrëtt 1 bäi.
• 5–7 Minutten bei 90–100 °C vermëschen, fir eng eenheetlech, fléissend, flammhemmend Mass ze kréien. Sécherstellen, datt d'Pulveren duerch d'Weichmacher komplett naass ginn.
• Schrëtt 3 (PVC an déi reschtlech Komponenten derbäisetzen):
• PVC-Harz, de reschtlechen TOTP, extern Schmiermëttel (an Antioxidantien/UV-Stabilisatoren, wa se an dëser Phas bäigefüügt ginn) derbäiginn.
• Bei 100–110 °C fir 7–10 Minutten vermëschen, bis den "Dréchenepunkt" erreecht ass (fräi fléissend, keng Klumpen).Vermeit ze vill Vermëschen, fir de PVC-Degradatioun ze verhënneren.
• Ofkillung:D'Mëschung ausloossen an op <50°C ofkille loossen, fir Klumpen ze vermeiden.

5. Weider Veraarbechtung

• Benotzt déi ofgekillt dréche Mëschung fir Kalanderen oder Iwwerzich.
• Kontrolléiert d'Veraarbechtungstemperatur strikt (recommandéiert Schmelztemperatur ≤170–175 °C), fir e Stabilisatorversoen oder eng virzäiteg Zersetzung vu Flammhemmendmëttel (z.B. ATH) ze vermeiden.

V. Erwaart Resultater a Virsiichtsmoossnamen

• Flammhemmendkeet:Am Verglach mat der ursprénglecher Formel (TOTM + héich Aluminiumhypophosphit/MCA) sollt dës iwwerschafft Formel (TOTP + optiméiert P/N/B/Al-Verhältnisser) d'Flammhetzbarkeet däitlech verbesseren, besonnesch wat d'Leeschtung vu vertikaler Verbrennung an d'Rauchënnerdréckung ugeet. Zilgrupp: CPAI-84 fir Zelter. Schlësseltester: ASTM D6413 (vertikal Verbrennung).
• Dispersioun:Super-Dispersiounsmëttel + héije Weichmacher + optiméiert Virmëschung sollt d'Dispersioun däitlech verbesseren, d'Agglomeratioun reduzéieren an d'Beschichtungsuniformitéit verbesseren.
• Veraarbechtbarkeet:Ausreechend TOTP a Schmiermëttel sollten eng reibungslos Veraarbechtung garantéieren, awer d'Viskositéit an d'Haftung während der aktueller Produktioun iwwerwaachen.
• Käschten:TOTP a Superdispergéiermëttel si deier, awer reduzéiert Aluminiumhypophosphit an MCA kompenséieren e puer Käschten. ATH ass relativ bëlleg.

Kritesch Erënnerungen:

• Als éischt kleng Tester!Test am Laboratoire a passt d'Mëschung un déi tatsächlech Materialien (besonnesch d'Leeschtung vun ATH a Superdisperganten) an Ausrüstung un.
• Materialauswiel:
• ATH:Muss ultrafein (D50 ≤2µm), Uewerflächenbehandelt (z.B. Silan) Qualitéite benotzen. Frot d'Liwweranten no Empfehlungen fir PVC-kompatibel Materialien.
• Super-Dispergéiermëttel:Muss héicheffizient Typen benotzen. Informéiert d'Liwweranten iwwer d'Applikatioun (PVC, anorganesch Fëllstoffer mat héijer Belaaschtung, halogenfräi Flammhemmend).
• TOTP:Héich Qualitéit garantéieren.
• Testen:Maacht rigoréis Flammhemmendheetstester no den Zilnormen. Evaluéiert och d'Alterungs-/Waasserbeständegkeet (entscheedend fir Outdoor-Zelter!). UV-Stabilisatoren an Antioxidantien si wesentlech.

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