Halogeeniton palonestoaine TPU-pinnoitejärjestelmälle DMF-liuotinta käyttäen

Halogeeniton palonestoaine TPU-pinnoitejärjestelmälle DMF-liuotinta käyttäen

TPU-pinnoitejärjestelmissä, joissa liuottimena käytetään dimetyyliformamidia (DMF), alumiinihypofosfiitin (AHP) ja sinkkiboraatin (ZB) käyttö palonestoaineina vaatii systemaattista arviointia. Alla on yksityiskohtainen analyysi ja toteutussuunnitelma:

I. Alumiinihypofosfiitin (AHP) toteutettavuusanalyysi

1. Palonsuojamekanismi ja edut

• Mekanismi:
• Hajoaa korkeissa lämpötiloissa muodostaen fosfori- ja metafosforihappoja, mikä edistää hiiltymisen muodostumista TPU:ssa (kondensoituneen faasin liekinsuojaus).
• Vapauttaa PO·-radikaaleja keskeyttääkseen palamisketjureaktiot (kaasufaasin palonsuojaus).
• Edut:
• Halogeeniton, vähän savua tuottava, vähämyrkyllinen, RoHS/REACH-yhteensopiva.
• Hyvä terminen stabiilius (hajoamislämpötila ≈300 °C), soveltuu TPU-kuivausprosesseihin (tyypillisesti <150 °C).

2. Sovelluksen haasteet ja ratkaisut

3. Suositeltu koostumus ja prosessi

• Esimerkkiformulaatio:
• TPU/DMF-pohja: 100 phr
• Pintakäsitelty AHP: 20 phr
• Sinkkiboraatti (ZB): 5 phr (savun estämisen synergia)
• Dispergointiaine (BYK-110): 1,5 phr
• Prosessin keskeiset kohdat:
• Sekoita AHP dispergointiaineen ja osittaisen DMF:n kanssa suurella leikkausnopeudella (≥3000 rpm, 30 min) ja sekoita sitten TPU-lietteeseen.
• Kuivaus pinnoituksen jälkeen: 120–150 °C, pidennä aikaa 10 %:lla, jotta DMF haihtuu kokonaan.

II. Sinkkiboraatin (ZB) toteutettavuusanalyysi

1. Palonsuojamekanismi ja edut

• Mekanismi:
• Muodostaa korkeissa lämpötiloissa B₂O₃-lasikerroksen, joka estää hapen ja lämmön pääsyn (kondensoituneen faasin palonsuojaus).
• Vapauttaa sitoutunutta vettä (~13 %), laimentaa syttyviä kaasuja ja jäähdyttää järjestelmää.
• Edut:
• Vahva synergistinen vaikutus AHP:n tai alumiinitrihydroksidin (ATH) kanssa.
• Erinomainen savunvaimennus, ihanteellinen vähäsavuisiin sovelluksiin.

2. Sovelluksen haasteet ja ratkaisut

3. Suositeltu koostumus ja prosessi

• Esimerkkiformulaatio:
• TPU/DMF-pohja: 100 phr
• Nanokokoinen ZB: 8 phr
• AHP: 15 phr
• Kostutusaine (Tego 750W): 1 phr
• Prosessin keskeiset kohdat:
• Esidispergoi ZB DMF:ään jauhamalla jauhatushelmi (hiukkaskoko ≤2 μm) ennen sekoittamista TPU-lietteeseen.
• Pidennä kuivumisaikaa (esim. 30 min), jotta jäännöskosteus ei vaikuta palonsuoja-arvoihin.

III. AHP + ZB -järjestelmän synergistinen arviointi

1. Synergistiset palonestoaineet

• Kaasufaasin ja kondensoituneen faasin synergia:
• AHP tarjoaa fosforia hiiltymiseen, kun taas ZB stabiloi hiiltymiskerrosta ja hillitsee jälkihehkua.
• Yhdistetty LOI: 28–30 %, UL94 V-0 (1,6 mm) saavutettavissa.
• Savunvaimennus:
• ZB vähentää savupäästöjä yli 50 % (kartiokalorimetritesti).

2. Suorituskyvyn tasapainottamisen suositukset

• Mekaanisten ominaisuuksien kompensointi:
• Lisää 2–3 % TPU-pehmitintä (esim. polykaprolaktonipolyolia) joustavuuden säilyttämiseksi (venymä > 300 %).
• Käytä erittäin hienojakoisia jauheita (AHP/ZB <2 μm) vetolujuuden häviön minimoimiseksi.
• Prosessin vakauden hallinta:
• Pidä lietteen viskositeetti 2000–4000 cP:ssä (Brookfield RV, kara 4, 20 rpm) tasaisen pinnoitteen saavuttamiseksi.

IV. Vertailu liuotinpohjaisiin nestemäisiin palonestoaineisiin

V. Suositellut toteutusvaiheet

1. Laboratoriomittakaavan testaus:

• Arvioi AHP/ZB erikseen ja yhdessä (gradienttikuormitus: 10 %, 15 %, 20 %).
• Arvioi dispersion stabiilius (ei sedimentaatiota 24 tunnin kuluttua), viskositeetin muutokset ja pinnoitteen tasaisuus.

1. Pilottihankkeen validointi:

• Optimoi kuivausolosuhteet (aika/lämpötila) ja testaa palonestokyky (UL94, LOI) ja mekaaniset ominaisuudet.
• Vertaa kustannuksia: Jos AHP+ZB alentaa kustannuksia yli 30 % nestemäisiin FR-yhdisteisiin verrattuna, se on taloudellisesti kannattava.

1. Skaalauksen valmistelu:

• Tee yhteistyötä toimittajien kanssa kehittääksesi valmiiksi dispergoituja AHP/ZB-masterbatseja (DMF-pohjaisia) yksinkertaistaaksesi tuotantoa.

VI. Johtopäätös

Hallittujen dispersioprosessien avulla AHP ja ZB voivat toimia tehokkaina palonestoaineina TPU/DMF-pinnoitteissa, edellyttäen, että:

1. Pinnanmuokkaus + suuren leikkausvoiman dispersiokäytetään hiukkasten kasautumisen estämiseksi.
2. AHP (primaarinen) + ZB (synergisti)tasapainottaa tehokkuuden ja kustannukset.
3. Silläkorkea läpinäkyvyys/joustavuusvaatimusten mukaisesti nestemäiset fosfori-typpipohjaiset palonestoaineet (esim. Levagard 4090N) ovat edelleen parempia.

Sichuan Taifengin uusi palonestoaine Co., Ltd. (ISO ja REACH)

Email: lucy@taifeng-fr.com