Kiinteiden palonestoaineiden liukenemis- ja dispersioprosessi polyuretaani-AB-liimajärjestelmässä

Kiinteiden palonestoaineiden liukenemis- ja dispersioprosessi polyuretaani-AB-liimajärjestelmässä

Kiinteiden palonestoaineiden, kuten alumiinihypofosfiitin (AHP), alumiinihydroksidin (ATH), sinkkiboraatin ja melamiinisyanuraatin (MCA), liuottamiseksi/dispergoimiseksi polyuretaani-AB-liimajärjestelmään, tärkeimmät vaiheet ovat esikäsittely, vaiheittainen dispergointi ja tiukka kosteuden hallinta. Alla on yksityiskohtainen prosessi (korkean palonestokyvyn omaaville koostumuksille; muita koostumuksia voidaan säätää vastaavasti).

I. Keskeiset periaatteet

1. ”Liukeneminen” on pohjimmiltaan dispersiota: Kiinteät palonestoaineet on dispergoitava tasaisesti polyoliin (A-komponentti) stabiilin suspension muodostamiseksi.
2. Palonsuoja-aineiden esikäsittely: Kosteuden imeytymiseen, agglomeraatioon ja reaktiivisuuteen isosyanaattien kanssa liittyvien ongelmien käsittely.
3. Vaiheittainen lisäys: Lisää materiaalit tiheyden ja hiukkaskoon mukaisessa järjestyksessä välttääksesi paikallisia korkeita pitoisuuksia.
4. Tiukka kosteudenhallinta: Vesi kuluttaa B-komponentin isosyanaattia (-NCO), mikä johtaa heikkoon kovettumiseen.

II. Yksityiskohtainen käyttöohje (perustuu 100 osaan polyolia A-komponentissa)

Vaihe 1: Palonsuoja-aineella tehtävä esikäsittely (24 tuntia etukäteen)

• Alumiinihypofosfiitti (AHP, 10 osaa):
  • Pinnan pinnoitus silaanikytkentäaineella (KH-550) tai titanaattikytkentäaineella (NDZ-201):
    • Sekoita 0,5 osaa kytkentäainetta + 2 osaa vedetöntä etanolia, sekoita 10 minuuttia hydrolyysin vuoksi.
    • Lisää AHP-jauhe ja sekoita suurella nopeudella (1000 rpm) 20 minuuttia.
    • Kuivaa uunissa 80°C:ssa 2 tuntia ja säilytä sitten suljettuna.
• Alumiinihydroksidi (ATH, 25 osaa):
  • Käytä submikronin kokoista, silaanilla modifioitua ATH:ta (esim. Wandu WD-WF-20). Jos modifioimatonta, käsittele samalla tavalla kuin AHP:tä.
• MCA (6 osaa) ja sinkkiboraatti (4 osaa):
  • Kuivaa 60 °C:ssa neljä tuntia kosteuden poistamiseksi ja siivilöi sitten 300 meshin seulan läpi.

Vaihe 2: A-komponentin (polyolipuolen) dispersioprosessi

1. Pohjan sekoitus:
   • Lisää 100 osaa polyolia (esim. polyeetteripolyoli PPG) kuivaan astiaan.
   • Lisää 0,3 osaa polyeetterillä muunnettua polysiloksaanitasoitetta (esim. BYK-333).
2. Hidas esidispersio:
   • Lisää palonestoaineet järjestyksessä: ATH (25 osaa) → AHP (10 osaa) → sinkkiboraatti (4 osaa) → MCA (6 osaa).
   • Sekoita nopeudella 300–500 rpm 10 minuuttia, kunnes kuivaa jauhetta ei ole enää jäljellä.
3. Korkean leikkausvoiman dispersio:
   • Vaihda suurnopeuksiseen dispergointilaitteeseen (≥1500 rpm) 30 minuutiksi.
   • Säätölämpötila ≤50 °C (polyolin hapettumisen estämiseksi).
4. Jauhaminen ja viimeistely (Tärkeää!):
   • Aja kolmivalssimyllyn tai korihiekkamyllyn läpi 2–3 kertaa, kunnes hienous on ≤ 30 μm (testattu Hegman-mitalla).
5. Viskositeetin säätö ja vaahdonesto:
   • Lisää 0,5 osaa hydrofobista höyrystettyä piidioksidia (Aerosil R202) laskeutumisen estämiseksi.
   • Lisää 0,2 osaa silikonista valmistettua vaahdonestoainetta (esim. Tego Airex 900).
   • Sekoita nopeudella 200 rpm 15 minuuttia kaasunpoiston aikaansaamiseksi.

Vaihe 3: B-komponentin (isosyanaattipuolen) käsittely

• Lisää B-komponenttiin (esim. MDI-esipolymeeriin) 4–6 osaa molekyyliseulaa (esim. Zeochem 3A) kosteuden imeytymistä varten.
• Jos käytät nestemäisiä fosforipitoisia palonsuoja-aineita (matalaviskositeettinen vaihtoehto), sekoita ne suoraan B-komponenttiin ja sekoita 10 minuuttia.

Vaihe 4: AB-komponenttien sekoittaminen ja kovettaminen

• Sekoitussuhde: Noudata alkuperäistä AB-liiman suunnittelua (esim. A:B = 100:50).
• Sekoitusprosessi:
  • Käytä kaksikomponenttista planeettasekoitinta tai staattista sekoitusputkea.
  • Sekoita 2–3 minuuttia, kunnes seos on tasaista (ei nauhoja).
• Kovettumisolosuhteet:
  • Kovettuminen huoneenlämmössä: 24 tuntia (pidentää 30 %:lla palonestoaineen lämmönabsorboinnin vuoksi).
  • Nopeutettu kovettuminen: 60 °C/2 tuntia (koskee kuplatonta lopputulosta).

III. Keskeiset prosessinohjauspisteet

IV. Vaihtoehtoiset dispersiomenetelmät (ilman jauhatuslaitteita)

1. Kuulamyrsintäesikäsittely:
   • Sekoita palonestoaineet ja polyoli suhteessa 1:1, myllytä kuulamyllyssä 4 tuntia (zirkoniapallot, koko 2 mm).
2. Masterbatch-menetelmä:
   • Valmista 50-prosenttinen palonestoaineella käsitelty perusseos (polyoli kantajana) ja laimenna se ennen käyttöä.
3. Ultraäänidispersio:
   • Käytä ultraäänikäsittelyä (20 kHz, 500 W, 10 min) esisekoitettuun lietteeseen (sopii pienille erille).

V. Täytäntöönpanosuositukset

1. Pienimuotoinen testaus ensin: Testaa 100 grammalla A-komponenttia keskittyen viskositeetin stabiilisuuteen (24 tunnin muutos <10 %) ja kovettumisnopeuteen.
2. Palonsuoja-aineiden lisäysjärjestyssääntö:
   • ”Ensin raskas, sitten kevyt; ensin hieno, sitten karkea” → ATH (raskas) → AHP (hieno) → sinkkiboraatti (keskikarkea) → MCA (kevyt/karkea).
3. Hätätilanteiden vianmääritys:
   • Äkillinen viskositeetin nousu: Lisää 0,5 % propyleeniglykolimetyylieetteriasetaattia (PMA) laimentaaksesi.
   • Huono kovettuminen: Lisää B-komponenttiin 5 % modifioitua MDI:tä (esim. Wanhua PM-200).