Aktualności

Wprowadzenie: Rozwiązywanie problemów związanych z przetwarzaniem związków poliolefinowych trudnopalnych ATH/MDH o dużym obciążeniu

W branży kablowej rygorystyczne wymagania dotyczące ognioodporności są niezbędne, aby zapewnić bezpieczeństwo personelu i sprzętu w razie pożaru. Wodorotlenek glinu (ATH) i wodorotlenek magnezu (MDH), jako bezhalogenowe środki zmniejszające palność, są szeroko stosowane w poliolefinowych mieszankach kablowych ze względu na ich przyjazność dla środowiska, niską emisję dymu i brak wydzielania gazów korozyjnych. Jednak osiągnięcie wymaganych właściwości ognioodpornych często wymaga włączenia do matrycy poliolefinowej wysokich zawartości ATH i MDH – zazwyczaj 50–70% wag. lub więcej.

Chociaż tak wysoka zawartość wypełniacza znacząco zwiększa ognioodporność, stwarza również poważne problemy w procesie przetwórstwa, w tym zwiększoną lepkość stopu, zmniejszoną płynność, pogorszone właściwości mechaniczne i niską jakość powierzchni. Problemy te mogą znacznie ograniczyć wydajność produkcji i jakość produktu.

Niniejszy artykuł ma na celu systematyczną analizę wyzwań związanych z przetwarzaniem wysokoobciążonych poliolefin ATH/MDH w zastosowaniach kablowych. W oparciu o opinie rynkowe i doświadczenia praktyczne,identyfikuje skutecznyprzetwarzaniedodatkiDoSprostanie tym wyzwaniom. Przedstawione informacje mają pomóc producentom przewodów i kabli w optymalizacji receptur i usprawnieniu procesów produkcyjnych w przypadku stosowania wysokosprawnych poliolefin trudnopalnych ATH/MDH.

Zrozumienie środków zmniejszających palność ATH i MDH

ATH i MDH to dwa główne nieorganiczne, bezhalogenowe środki zmniejszające palność, szeroko stosowane w materiałach polimerowych, szczególnie w zastosowaniach kablowych, gdzie obowiązują wysokie standardy bezpieczeństwa i ochrony środowiska. Działają one poprzez endotermiczny rozkład i uwalnianie wody, rozcieńczając gazy palne i tworząc ochronną warstwę tlenku na powierzchni materiału, która hamuje spalanie i redukuje dymienie. ATH rozkłada się w temperaturze około 200–220°C, podczas gdy MDH charakteryzuje się wyższą temperaturą rozkładu, wynoszącą 330–340°C, co sprawia, że ​​MDH jest bardziej odpowiedni do polimerów przetwarzanych w wyższych temperaturach.

1. Mechanizmy opóźniające palenie ATH i MDH obejmują:

1.1. Rozkład endotermiczny:

Po podgrzaniu ATH (Al(OH)₃) i MDH (Mg(OH)₂) ulegają rozkładowi endotermicznemu, pochłaniając znaczną ilość ciepła i obniżając temperaturę polimeru, co opóźnia degradację termiczną.

ATH: 2Al(OH)₃ → Al₂O₃ + 3H₂O, ΔH ≈ 1051 J/g

MDH: Mg(OH)₂ → MgO + H₂O, ΔH ≈ 1316 J/g

1.2. Uwalnianie pary wodnej:

Uwalniana para wodna rozcieńcza gazy palne wokół polimeru i ogranicza dostęp tlenu, co hamuje spalanie.

1.3. Tworzenie warstw ochronnych:

Powstałe tlenki metali (Al₂O₃ i MgO) łączą się z warstwą węglową polimeru, tworząc gęstą warstwę ochronną, która blokuje przenikanie ciepła i tlenu oraz utrudnia uwalnianie gazów palnych.

1.4. Tłumienie dymu:

Warstwa ochronna pochłania również cząsteczki dymu, zmniejszając ogólną gęstość dymu.

Pomimo doskonałych właściwości trudnopalnych i korzyści dla środowiska, uzyskanie wysokiej wartości współczynnika trudnopalności wymaga zazwyczaj 50–70% wag. lub więcej ATH/MDH, co jest główną przyczyną późniejszych problemów z przetwarzaniem.
2. Główne wyzwania w zakresie przetwarzania poliolefin ATH/MDH o dużym obciążeniu w zastosowaniach kablowych

2.1. Pogorszenie właściwości reologicznych:

Wysokie stężenie wypełniacza gwałtownie zwiększa lepkość stopu i zmniejsza płynność. Utrudnia to uplastycznienie i płynięcie podczas wytłaczania, co wymaga wyższych temperatur przetwarzania i sił ścinających, co zwiększa zużycie energii i przyspiesza zużycie urządzeń. Zmniejszony przepływ stopu ogranicza również prędkość wytłaczania i wydajność produkcji.

2.2. Obniżone właściwości mechaniczne:

Duże ilości wypełniaczy nieorganicznych rozcieńczają matrycę polimerową, znacznie zmniejszając wytrzymałość na rozciąganie, wydłużenie przy zerwaniu i udarność. Na przykład, dodanie 50% lub więcej ATH/MDH może zmniejszyć wytrzymałość na rozciąganie o około 40% lub więcej, co stanowi wyzwanie dla elastycznych i trwałych materiałów kablowych.

2.3. Problemy z dyspersją:

Cząsteczki ATH i MDH często gromadzą się w matrycy polimerowej, co prowadzi do powstawania punktów koncentracji naprężeń, obniżenia parametrów mechanicznych i wad wytłaczania, takich jak chropowatość powierzchni lub pęcherzyki.

2.4. Słaba jakość powierzchni:

Wysoka lepkość stopu, słaba dyspersja i ograniczona kompatybilność wypełniacza z polimerem mogą powodować, że powierzchnia wytłaczanego materiału będzie szorstka lub nierówna, co prowadzi do efektu „skóry rekina” lub nagromadzenia się zanieczyszczeń na matrycy. Gromadzenie się zanieczyszczeń na matrycy (tzw. „ślinienie się matrycy”) wpływa zarówno na wygląd, jak i ciągłość produkcji.

2.5. Wpływ na właściwości elektryczne:

Wysoka zawartość wypełniacza i nierównomierna dyspersja mogą wpływać na właściwości dielektryczne, takie jak rezystywność objętościowa. Ponadto ATH/MDH charakteryzuje się stosunkowo wysoką absorpcją wilgoci, co może potencjalnie wpływać na parametry elektryczne i długoterminową stabilność w wilgotnym środowisku.

2.6. Wąskie okno przetwarzania:

Zakres temperatur przetwarzania poliolefin trudnopalnych o wysokim obciążeniu jest wąski. ATH zaczyna się rozkładać w temperaturze około 200°C, podczas gdy MDH rozkłada się w temperaturze około 330°C. Precyzyjna kontrola temperatury jest wymagana, aby zapobiec przedwczesnemu rozkładowi i zapewnić właściwości trudnopalne oraz integralność materiału.

Wyzwania te utrudniają przetwarzanie poliolefin ATH/MDH o dużej zawartości tłuszczu i podkreślają konieczność stosowania skutecznych środków wspomagających przetwarzanie.

Aby sprostać tym wyzwaniom, opracowano i zastosowano w przemyśle kablowym różne środki wspomagające przetwarzanie. Poprawiają one kompatybilność międzyfazową polimeru i wypełniacza, zmniejszają lepkość stopu i poprawiają dyspersję wypełniacza, optymalizując zarówno wydajność przetwarzania, jak i końcowe właściwości mechaniczne.

Które środki wspomagające przetwarzanie są najskuteczniejsze w rozwiązywaniu problemów związanych z przetwarzaniem i jakością powierzchni wysokoobciążonych związków poliolefinowych trudnopalnych ATH/MDH stosowanych w przemyśle kablowym?

Dodatki i środki wspomagające produkcję na bazie silikonu:

SILIKE oferuje wszechstronnośćśrodki pomocnicze na bazie polisiloksanuZarówno do standardowych tworzyw termoplastycznych, jak i tworzyw konstrukcyjnych, pomagając zoptymalizować przetwarzanie i poprawić parametry gotowych produktów. Nasze rozwiązania obejmują sprawdzony koncentrat silikonowy LYSI-401 oraz innowacyjny dodatek SC920 – opracowane z myślą o zapewnieniu większej wydajności i niezawodności w wysokoobciążalnym wytłaczaniu kabli LSZH i HFFR LSZH bez zawartości halogenów.

Swoiście,Dodatki do przetwarzania środków smarnych na bazie silikonu SILIKE UHMWUdowodniono, że związki poliolefinowe o właściwościach zmniejszających palność ATH/MDH w kablach są korzystne. Kluczowe efekty obejmują:

1. Zmniejszona lepkość stopu: Polisiloksany migrują do powierzchni stopu w trakcie przetwarzania, tworząc warstwę smarującą, która zmniejsza tarcie z urządzeniami i poprawia zdolność płynięcia.

2. Lepsza dyspersja: Dodatki na bazie krzemu wspomagają równomierne rozprowadzenie ATH/MDH w matrycy polimerowej, minimalizując agregację cząstek.

3. Poprawa jakości powierzchni:Koncentrat silikonowy LYSI-401zmniejsza powstawanie narostów i pęknięć stopowych, zapewniając gładsze powierzchnie wytłaczane z mniejszą liczbą defektów.

4. Większa prędkość linii:Środek wspomagający przetwarzanie silikonu SC920Nadaje się do szybkiego wytłaczania kabli. Zapobiega niestabilności średnicy drutu i poślizgowi ślimaka, a także poprawia wydajność produkcji. Przy tym samym zużyciu energii, objętość wytłaczania wzrosła o 10%.

5. Ulepszone właściwości mechaniczne: Poprzez poprawę dyspersji wypełniacza i przyczepności międzyfazowej, koncentrat silikonowy poprawia odporność kompozytu na zużycie oraz jego właściwości mechaniczne, takie jak odporność na uderzenia i wydłużenie przy zerwaniu.

6. Synergia środków zmniejszających palność i tłumienie dymu: dodatki siloksanowe mogą nieznacznie poprawić skuteczność środków zmniejszających palność (np. zwiększając LOI) i zmniejszyć emisję dymu.

SILIKE jest wiodącym producentem dodatków na bazie silikonu, środków wspomagających przetwarzanie oraz termoplastycznych elastomerów silikonowych w regionie Azji i Pacyfiku.

Naszśrodki pomocnicze do przetwarzania silikonusą szeroko stosowane w przemyśle tworzyw termoplastycznych i kablowym w celu optymalizacji przetwarzania, poprawy dyspersji wypełniacza, zmniejszenia lepkości stopu i uzyskania gładszych powierzchni przy wyższej wydajności.

Wśród nich, silikonowy masterbatch LYSI-401 i innowacyjny silikonowy środek wspomagający przetwarzanie SC920 to sprawdzone rozwiązania dla formulacji poliolefin uniepalnionych ATH/MDH, szczególnie w wytłaczaniu kabli LSZH i HFFR. Dzięki integracji silikonowych dodatków i środków wspomagających produkcję firmy SILIKE producenci mogą osiągnąć stabilną produkcję i stałą jakość.

If you are looking for silicone processing aids for ATH/MDH compounds, polysiloxane additives for flame-retardant polyolefins, silicone masterbatch for LSZH / HFFR cables, improve dispersion in ATH/MDH cable compounds, reduce melt viscosity flame-retardant polyolefin extrusion, cable extrusion processing additives, silicone-based extrusion aids for wires and cables, please visit www.siliketech.com or contact us at amy.wang@silike.cn to learn more.