Greining og hagræðing á eldvarnarefnum fyrir PVC húðun

Greining og hagræðing á eldvarnarefnum fyrir PVC húðun

Viðskiptavinurinn framleiðir PVC tjöld og þarf að bera á þau eldvarnarefni. Núverandi blanda samanstendur af 60 hlutum PVC plastefnis, 40 hlutum TOTM, 30 hlutum álípófosfít (með 40% fosfórinnihaldi), 10 hlutum MCA, 8 hlutum sinkbórat, ásamt dreifiefnum. Hins vegar er eldvarnarefnið lélegt og dreifing eldvarnarefnanna einnig ófullnægjandi. Hér að neðan er greining á ástæðunum og tillaga að leiðréttingu á blandunni.

I. Helstu ástæður fyrir lélegri logavörn

1. Ójafnvægi í logavarnarefni með veikum samverkandi áhrifum

• Of mikið álfýpófosfít (30 hlutar):
  Þó að álhýpófosfít sé áhrifaríkt logavarnarefni sem byggir á fosfóri (40% fosfórinnihald), getur of mikil viðbót (>25 hlutar) leitt til:
• Mikil aukning á seigju kerfisins, sem gerir dreifingu erfiða og myndar samanklumpaða heita punkta sem flýta fyrir bruna („vekjaáhrif“).
• Minnkuð seigja efnisins og skertir filmumyndunareiginleikar vegna of mikils ólífræns fylliefnis.
• Hátt MCA innihald (10 hlutar):
  MCA (niturbaserað) er yfirleitt notað sem samverkandi efni. Þegar skammturinn fer yfir 5 hluta hefur það tilhneigingu til að berast upp á yfirborðið, metta virkni logavarnarefna og hugsanlega trufla virkni annarra logavarnarefna.
• Skortur á lykil samverkandi þáttum:
  Þó að sinkbórat hafi reykdeyfandi áhrif, kemur fjarvera antimon-bundinna efnasambanda (t.d. antimontríoxíðs) eða málmoxíðs (t.d. álhýdroxíðs) í veg fyrir myndun samverkandi „fosfór-köfnunarefnis-antímon“ kerfis, sem leiðir til ófullnægjandi logavarnar í gasfasa.

2. Ósamræmi milli vals á mýkingarefni og markmiða um logavarnarefni

• TOTM (tríóktýl trímellítat) hefur takmarkaða eldvarnareiginleika:
  TOTM er framúrskarandi í hitaþol en mun minna áhrifaríkt í logavarnarefni samanborið við fosfatestera (t.d. TOTP). Fyrir notkun með mikla logavarnarefni eins og tjaldhúðun getur TOTM ekki veitt nægilega kolunar- og súrefnisvörn.
• Ónóg heildar mýkingarefni (aðeins 40 hlutar):
  PVC plastefni þarf yfirleitt 60–75 hluta af mýkiefni til að mýkjast að fullu. Lágt innihald mýkiefnis leiðir til mikillar bráðnunarseigju, sem eykur enn frekar dreifingarvandamál eldvarnarefna.

3. Óvirk dreifikerfi sem leiðir til ójafnrar dreifingar logavarnarefna

• Núverandi dreifiefni gæti verið af almennri gerð (t.d. sterínsýra eða PE-vax), sem er óvirkt fyrir ólífræn logavarnarefni með miklu magni (álhýpófosfít + sinkbórat samtals 48 hlutar), sem veldur:
• Samankoma logavarnarefna og agna, sem myndar staðbundna veikleika í húðuninni.
• Lélegt bráðnarflæði við vinnslu, sem myndar skerhita sem veldur ótímabærri niðurbroti.

4. Léleg samhæfni milli logavarnarefna og PVC

• Ólífræn efni eins og álípófosfít og sinkbórat hafa verulegan mun á pólun og PVC. Án yfirborðsbreytinga (t.d. með sílan tengiefnum) á sér stað fasaaðskilnaður sem dregur úr virkni logavarnarefna.

II. Kjarnaaðferð við hönnun

1. Skiptu út aðalmýkingarefni fyrir TOTP

• Nýttu framúrskarandi innri logavarnareiginleika þess (fosfórinnihald ≈9%) og mýkingaráhrif.

2. Hámarka hlutfall logavarnarefna og samvirkni

• Haldið álhýpófosfíti sem aðal fosfórgjafa en minnkið skammtinn verulega til að bæta dreifingu og lágmarka „vekjaáhrif“.
• Halda sinkbórat sem lykil samverkunarefni (stuðlar að kolun og reykminnkun).
• Haldið MCA sem köfnunarefnissamverkandi efni en minnkið skammtinn til að koma í veg fyrir flutning.
• Kynnafínt álhýdroxíð (ATH)sem fjölnota íhlutur:
• Eldvarnarefni:Innverm niðurbrot (ofþornun), kæling og þynning eldfimra lofttegunda.
• Reykslökkvun:Minnkar reykmyndun verulega.
• Fylliefni:Lækkar kostnað (samanborið við önnur logavarnarefni).
• Bætt dreifing og flæði (fíngerð):Auðveldara að dreifa en hefðbundið ATH, sem lágmarkar seigjuaukningu.

3. Öflugar lausnir við dreifingarvandamálum

• Auka verulega innihald mýkingarefna:Tryggið fulla mýkingu PVC og minnkið seigju kerfisins.
• Notið mjög skilvirk ofurdreifiefni:Sérstaklega hannað fyrir ólífræn duft sem þola mikið álag og myndast auðveldlega saman (álhýpófosfít, ATH).
• Hámarka vinnslu (forblöndun er mikilvæg):Tryggið að væta og dreifa logavarnarefnum vandlega.

4. Tryggja grunnvinnslustöðugleika

• Bætið við nægilegu hitastöðugleikaefni og viðeigandi smurefnum.

III. Endurskoðuð eldvarnarefnisformúla úr PVC

IV. Athugasemdir og lykilatriði í formúlunni

1. TOTP er kjarnagrunnurinn

• 65–75 hlutartryggir:
• Full mýking: PVC þarfnast nægilegs mýkingarefnis til að mynda mjúka og samfellda filmu.
• Seigjuminnkun: Mikilvægt til að bæta dreifingu ólífrænna logavarnarefna með miklu magni.
• Innri logavarnarefni: TOTP sjálft er mjög áhrifaríkt logavarnarefni sem mýkiefni.

2. Samvirkni við logavarnarefni

• PNB-Al samverkun:Álhýpófosfít (P) + MCA (N) veita samverkun við grunn PN. Sinkbórat (B, Zn) eykur kolun og reykdeyfingu. Fínt ATH (Al) býður upp á mikla hitastýrða kælingu og reykdeyfingu. TOTP leggur einnig til fosfór. Þetta skapar samverkandi kerfi með mörgum þáttum.
• Hlutverk ATH:25–35 hlutar af fíngerðu ATH eru mikilvægur þáttur í logavörn og reykminnkandi áhrifum. Innri niðurbrot þess gleypir hita, en losað vatnsgufa þynnir súrefni og eldfimar lofttegundir.Mjög fínt og yfirborðsmeðhöndlað ATH er mikilvægttil að lágmarka áhrif seigju og bæta eindrægni PVC.
• Minnkað álhýpófosfít:Lækkað úr 30 í 15–20 hluta til að létta álagið á kerfið en viðhalda samt sem áður fosfórframlagi.
• Minnkuð MCA:Lækkað úr 10 í 4–6 hluta til að koma í veg fyrir flutning.

3. Dreifingarlausn – mikilvæg fyrir árangur

• Ofurdreifiefni (3–4 hlutar):Nauðsynlegt til að takast á við mikið álag (50–70 hlutar ólífræn fylliefni samtals!), erfitt að dreifa kerfinu (álhýpófosfít + fínt ATH + sinkbórat).Venjuleg dreifiefni (t.d. kalsíumsterat, PE-vax) eru ófullnægjandi!Fjárfestu í mjög skilvirkum ofurdreifiefnum og notaðu nægilegt magn.
• Mýkingarefnisinnihald (65–75 hlutar):Eins og að ofan, dregur úr heildarseigju og skapar betra umhverfi fyrir dreifingu.
• Smurefni (1–2 hlutar):Samsetning innri/ytri smurefna tryggir gott flæði við blöndun og húðun, sem kemur í veg fyrir að efnið festist.

4. Vinnsla – Strangt forblöndunarferli

• Skref 1 (Þurrblandað ólífrænt duft):
• Bætið álhýpófosfíti, fíngerðu ATH, sinkbórat, MCA og öllu ofurdreifiefninu út í háhraða blandara.
• Blandið við 80–90°C í 8–10 mínútur. Markmið: Tryggið að ofurdreifiefnið þekji hverja agn að fullu og brjóti niður kekkjur.Tími og hitastig skipta máli!
• Skref 2 (Myndun áburðar):
• Bætið mestu af TOTP (t.d. 70–80%), öllum hitastöðugleikum og innri smurefnum út í blönduna frá skrefi 1.
• Blandið við 90–100°C í 5–7 mínútur til að mynda einsleita, flæðandi og logavarnarlausa blöndu. Gangið úr skugga um að duftið sé alveg vætt af mýkingarefnum.
• Skref 3 (Bætið PVC og eftirstandandi íhlutum við):
• Bætið við PVC-plasti, afganginum af TOTP-efninu, ytri smurefnum (og andoxunarefnum/útfjólubláum stöðugleikaefnum, ef þau eru bætt við á þessu stigi).
• Blandið við 100–110°C í 7–10 mínútur þar til efnið er orðið þurrt (frjálsrennandi, engir kekkir).Forðist að ofblanda til að koma í veg fyrir niðurbrot PVC.
• Kæling:Hellið vatninu út og kælið blönduna niður í <50°C til að koma í veg fyrir kekkjun.

5. Síðari vinnsla

• Notið kælda þurrblönduna til að kalandra eða hjúpa.
• Hafið strangt eftirlit með vinnsluhita (ráðlagður bræðslumark ≤170–175°C) til að koma í veg fyrir bilun í stöðugleikaefni eða ótímabæra niðurbrot logavarnarefna (t.d. ATH).

V. Væntanlegar niðurstöður og varúðarráðstafanir

• Eldvarnarefni:Í samanburði við upprunalegu formúluna (TOTM + hátt álhýpófosfít/MCA), ætti þessi endurskoðaða formúla (TOTP + bjartsýni P/N/B/Al hlutföll) að bæta logavarnareiginleika verulega, sérstaklega hvað varðar lóðrétta bruna og reykminnkunar. Markmiðið er að nota staðla eins og CPAI-84 fyrir tjöld. Lykilprófanir: ASTM D6413 (lóðrétt bruni).
• Dreifing:Ofurdreifiefni + mikil mýkingarefni + fínstillt forblöndun ætti að bæta dreifingu til muna, draga úr kekkjun og bæta einsleitni húðarinnar.
• Vinnsluhæfni:Nægilegt TOTP og smurefni ættu að tryggja greiða vinnslu, en fylgst skal með seigju og viðloðun meðan á raunverulegri framleiðslu stendur.
• Kostnaður:TOTP og ofurdreifiefni eru dýr, en minnkað álhýpófosfít og MCA vega upp á móti einhverjum kostnaði. ATH er tiltölulega ódýrt.

Mikilvægar áminningar:

• Smærri tilraunir fyrst!Prófið í rannsóknarstofu og stillið út frá raunverulegum efnum (sérstaklega ATH og afköstum ofurdreifiefna) og búnaði.
• Efnisval:
• ATH:Nota skal fíngerða (D50 ≤2µm) yfirborðsmeðhöndlaða (t.d. silan) gerðir. Hafið samband við birgja varðandi ráðleggingar um PVC-samhæfni.
• Ofurdreifiefni:Verður að nota hágæða gerðir. Upplýsa birgja um notkunina (PVC, ólífræn fylliefni með miklu magni, halógenlaus logavarnarefni).
• TOTP:Tryggið hágæða.
• Prófun:Framkvæmið strangar eldvarnarprófanir samkvæmt markmiðum. Metið einnig öldrunar-/vatnsþol (mikilvægt fyrir útitjöld!). UV-stöðugleiki og andoxunarefni eru nauðsynleg.

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