PVC-pinnoitteiden palonestoaineiden analysointi ja optimointi

PVC-pinnoitteiden palonestoaineiden analysointi ja optimointi

Asiakas valmistaa PVC-telttoja ja tarvitsee niihin palonestoainepinnoitteen. Nykyinen koostumus koostuu 60 osasta PVC-hartsia, 40 osasta TOTM:ää, 30 osasta alumiinihypofosfiittia (40 % fosforipitoisuus), 10 osasta MCA:ta, 8 osasta sinkkiboraattia sekä dispergointiaineita. Palonsuojausominaisuudet ovat kuitenkin huonot, ja palonestoaineiden leviäminen on myös riittämätöntä. Alla on analyysi syistä ja ehdotettu muutos koostumukseen.

I. Huonon palonestokyvyn keskeiset syyt

1. Epätasapainoinen palonestoainejärjestelmä, jolla on heikot synergistiset vaikutukset

• Liikaa alumiinihypofosfiittia (30 osaa):
  Vaikka alumiinihypofosfiitti on tehokas fosforipohjainen palonestoaine (40 % fosforia), liiallinen lisääminen (> 25 osaa) voi johtaa:
• Järjestelmän viskositeetin jyrkkä nousu, mikä vaikeuttaa dispersiota ja muodostaa agglomeroituneita kuumia pisteitä, jotka kiihdyttävät palamista ("sydänlankavaikutus").
• Liiallinen epäorgaaninen täyteaine heikentää materiaalin sitkeyttä ja heikentää kalvonmuodostusominaisuuksia.
• Korkea MCA-pitoisuus (10 osaa):
  MCA:ta (typpipohjaista) käytetään tyypillisesti synergistinä. Kun annos ylittää 5 osaa, sillä on taipumus siirtyä pintaan, mikä heikentää palonestoaineen tehokkuutta ja voi häiritä muiden palonestoaineiden toimintaa.
• Keskeisten synergistien puute:
  Vaikka sinkkiboraatilla on savua tukahduttava vaikutus, antimonipohjaisten (esim. antimonitrioksidi) tai metallioksidiyhdisteiden (esim. alumiinihydroksidi) puuttuminen estää "fosfori-typpi-antimoni" -synergistisen järjestelmän muodostumisen, mikä johtaa riittämättömään kaasufaasin palonsuoja-aineeseen.

2. Pehmittimien valinnan ja palonestokykytavoitteiden välinen epäsuhta

• TOTM:llä (trioktyylitrimellitaatilla) on rajoitettu palonestokyky:
  TOTM on erinomainen lämmönkestävyydessä, mutta sen palonestokyky on huomattavasti heikompi kuin fosfaattiestereillä (esim. TOTP). Korkean palonestokyvyn omaavissa sovelluksissa, kuten telttapinnoitteissa, TOTM ei pysty tarjoamaan riittäviä hiiltymis- ja happisulkuominaisuuksia.
• Riittämätön pehmitin kokonaismäärä (vain 40 osaa):
  PVC-hartsin täydelliseen pehmitykseen tarvitaan tyypillisesti 60–75 osaa pehmitintä. Alhainen pehmitinpitoisuus johtaa korkeaan sulaviskositeettiin, mikä pahentaa entisestään palonestoaineen leviämisongelmia.

3. Tehoton hajotusjärjestelmä, joka johtaa epätasaiseen palonestoaineen jakautumiseen

• Nykyinen dispergointiaine voi olla yleiskäyttöinen tyyppi (esim. steariinihappo tai PE-vaha), joka on tehoton suuren kuormituksen omaaville epäorgaanisille palonestoaineille (alumiinihypofosfiitti + sinkkiboraatti yhteensä 48 osaa) ja aiheuttaa:
• Palonsuoja-ainehiukkasten kasaantuminen, mikä aiheuttaa paikallisia heikkoja kohtia pinnoitteeseen.
• Huono sulavirtaus prosessoinnin aikana, mikä aiheuttaa leikkauslämpöä ja ennenaikaista hajoamista.

4. Palonsuoja-aineiden ja PVC:n huono yhteensopivuus

• Epäorgaanisilla materiaaleilla, kuten alumiinihypofosfiitilla ja sinkkiboraatilla, on merkittäviä polaarisuuseroja PVC:hen verrattuna. Ilman pinnanmuokkausta (esim. silaanikytkentäaineita) tapahtuu faasierottumista, mikä heikentää palonestoaineen tehokkuutta.

II. Ydinsuunnittelun lähestymistapa

1. Korvaa ensisijainen pehmitin TOTP:llä

• Hyödynnä sen erinomaista palonestokykyä (fosforipitoisuus ≈9 %) ja pehmitysvaikutusta.

2. Optimoi palonestoaineiden suhteet ja synergia

• Säilytä alumiinihypofosfiitti keskeisenä fosforin lähteenä, mutta vähennä sen annostusta merkittävästi parantaaksesi dispersiota ja minimoidaksesi "sydänvaikutuksen".
• Säilytä sinkkiboraatti keskeisenä synergistinä (edistää hiiltymistä ja savun estämistä).
• Säilytä MCA typpisynergistinä, mutta vähennä sen annostusta kulkeutumisen estämiseksi.
• Esitelläerittäin hieno alumiinihydroksidi (ATH)monitoimikomponenttina:
• Palonsuojaus:Syttyvien kaasujen endoterminen hajoaminen (kuivuminen), jäähdytys ja laimeneminen.
• Savun sammutus:Vähentää merkittävästi savun muodostumista.
• Täyteaine:Alentaa kustannuksia (verrattuna muihin palonestoaineisiin).
• Parannettu hajaannus ja virtaus (ultrahieno laatu):Helpompi dispergoida kuin perinteinen ATH, mikä minimoi viskositeetin kasvun.

3. Vahvat ratkaisut hajaannusongelmiin

• Lisää merkittävästi pehmitinainetta:Varmista täydellinen PVC-pehmitys ja vähennä järjestelmän viskositeettia.
• Käytä tehokkaita superdispergointiaineita:Erityisesti suunniteltu korkeakuormitteisille, helposti agglomeroituville epäorgaanisille jauheille (alumiinihypofosfiitti, ATH).
• Optimoi prosessointi (esisekoitus on kriittistä):Varmista palonestoaineiden perusteellinen kostutus ja leviäminen.

4. Varmista peruskäsittelyn vakaus

• Lisää riittävästi lämmönvakainaineita ja sopivia voiteluaineita.

III. Tarkistettu palonestoaineella valmistettu PVC-kaava

IV. Kaavan huomautukset ja keskeiset kohdat

1. TOTP on ydinperusta

• 65–75 osaavarmistaa:
• Täydellinen pehmitys: PVC vaatii riittävästi pehmitintä pehmeän, jatkuvan kalvon muodostumiseen.
• Viskositeetin alentaminen: Ratkaisevaa suuren kuormituksen omaavien epäorgaanisten palonestoaineiden dispersion parantamiseksi.
• Sisäinen palonestokyky: TOTP itsessään on erittäin tehokas palonestoaine.

2. Palonsuoja-aineiden synergia

• PNB-Al-synergia:Alumiinihypofosfiitti (P) + MCA (N) tarjoavat perus-PN-synergiaa. Sinkkiboraatti (B, Zn) tehostaa hiiltymistä ja savunvaimennusta. Erittäin hienojakoinen ATH (Al) tarjoaa massiivisen endotermisen jäähdytyksen ja savunvaimennuksen. TOTP lisää myös fosforia. Tämä luo monialkuaineisen synergistisen järjestelmän.
• ATH:n rooli:25–35 osaa erittäin hienojakoista alumiinitrihydraattia on merkittävä tekijä palonesto-ominaisuuksissa ja savun tukahduttamisessa. Sen endoterminen hajoaminen imee lämpöä, kun taas vapautunut vesihöyry laimentaa happea ja syttyviä kaasuja.Erittäin hienojakoinen ja pintakäsitelty ATH on kriittistäviskositeetin vaikutuksen minimoimiseksi ja PVC-yhteensopivuuden parantamiseksi.
• Pelkistetty alumiinihypofosfiitti:Alennettu 30 osasta 15–20 osaan järjestelmän kuormituksen helpottamiseksi säilyttäen samalla fosforin osuuden.
• Alennettu MCA:Alennettu 10 osasta 4–6 osaan siirtymisen estämiseksi.

3. Dispersioliuos – menestyksen kannalta ratkaisevan tärkeä

• Superdispergointiaine (3–4 osaa):Välttämätöntä käsiteltäessä suuren kuormituksen (50–70 osaa epäorgaanisia täyteaineita!), vaikeasti dispergoitavaa järjestelmää (alumiinihypofosfiitti + ultrahieno ATH + sinkkiboraatti).Tavalliset dispergointiaineet (esim. kalsiumstearaatti, PE-vaha) eivät riitä!Investoi tehokkaisiin superdispergointiaineisiin ja käytä niitä riittäviä määriä.
• Pehmittimien pitoisuus (65–75 osaa):Kuten edellä, vähentää kokonaisviskositeettia ja luo paremman ympäristön dispersiolle.
• Voiteluaineet (1–2 osaa):Sisäisten ja ulkoisten voiteluaineiden yhdistelmä varmistaa hyvän virtauksen sekoittamisen ja päällystämisen aikana estäen tarttumisen.

4. Käsittely – Tarkka esisekoitusprotokolla

• Vaihe 1 (epäorgaanisten jauheiden kuivasekoitus):
• Lisää alumiinihypofosfiitti, ultrahieno ATH, sinkkiboraatti, MCA ja kaikki superdispergointiaineet suurnopeuksiseen sekoittimeen.
• Sekoita 80–90 °C:ssa 8–10 minuuttia. Tavoite: Varmista, että superdispergointiaine peittää jokaisen hiukkasen kokonaan ja rikkoo agglomeraatit.Aika ja lämpötila ovat ratkaisevia!
• Vaihe 2 (Lietteen muodostuminen):
• Lisää suurin osa TOTP:stä (esim. 70–80 %), kaikki lämmönkestävät aineet ja sisäiset voiteluaineet vaiheen 1 seokseen.
• Sekoita 90–100 °C:ssa 5–7 minuuttia, kunnes muodostuu tasainen, juokseva, palonestoaineella päällystetty liete. Varmista, että pehmittimet kostuttavat jauheet kokonaan.
• Vaihe 3 (Lisää PVC ja loput komponentit):
• Lisää PVC-hartsi, loput TOTP:stä, ulkoiset voiteluaineet (ja antioksidantit/UV-stabilisaattorit, jos niitä on lisätty tässä vaiheessa).
• Sekoita 100–110 °C:ssa 7–10 minuuttia, kunnes seos on kuiva (irtovalmista, ei paakkuja).Vältä liiallista sekoittamista PVC:n hajoamisen estämiseksi.
• Jäähdytys:Tyhjennä seos ja jäähdytä se alle 50 °C:een paakkuuntumisen estämiseksi.

5. Myöhempi käsittely

• Käytä jäähtynyttä kuivaa seosta kalanterointiin tai päällystämiseen.
• Säädä käsittelylämpötilaa tarkasti (suositeltu sulamislämpötila ≤170–175 °C) stabilointiaineen pettämisen tai palonestoaineiden (esim. ATH) ennenaikaisen hajoamisen välttämiseksi.

V. Odotetut tulokset ja varotoimet

• Palonsuojaus:Alkuperäiseen kaavaan (TOTM + korkea alumiinihypofosfiitti/MCA) verrattuna tämän tarkistetun kaavan (TOTP + optimoidut P/N/B/Al-suhteet) pitäisi parantaa merkittävästi palonestokykyä, erityisesti pystysuoran palamisen ja savun sammutuksen osalta. Telttojen osalta käytetään kohdestandardeja, kuten CPAI-84. Keskeiset testit: ASTM D6413 (pystysuora palaminen).
• Dispersio:Superdispergointiaineen + tehokkaan pehmitteen + optimoidun esisekoituksen tulisi parantaa dispersiota huomattavasti, vähentää agglomeraatiota ja parantaa pinnoitteen tasaisuutta.
• Käsiteltävyys:Riittävät TOTP- ja voiteluaineet varmistavat sujuvan prosessoinnin, mutta viskositeettia ja tarttumista on seurattava varsinaisen tuotannon aikana.
• Maksaa:TOTP ja superdispergointiaineet ovat kalliita, mutta pelkistetty alumiinihypofosfiitti ja MCA kompensoivat osan kustannuksista. ATH on suhteellisen edullista.

Tärkeitä muistutuksia:

• Pienimuotoiset kokeilut ensin!Testaa laboratoriossa ja säädä todellisten materiaalien (erityisesti ATH:n ja superdispergointiaineen suorituskyvyn) ja laitteiden perusteella.
• Materiaalivalinta:
• ATH:Käytä erittäin hienojakoisia (D50 ≤2µm), pintakäsiteltyjä (esim. silaanilla) laatuja. Kysy toimittajilta PVC-yhteensopivia suosituksia.
• Superdispergointiaineet:On käytettävä tehokkaita tyyppejä. Ilmoita toimittajille käyttökohteesta (PVC, korkean kuormituksen epäorgaaniset täyteaineet, halogeeniton palonestoaine).
• TOTP:Varmista korkea laatu.
• Testaus:Suorita tiukat palonestotestit kohdestandardien mukaisesti. Arvioi myös ikääntymisen/vedenkestävyys (kriittistä ulkotelttojen kohdalla!). UV-stabilisaattorit ja antioksidantit ovat välttämättömiä.

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