Nieuws

Inleiding: Het oplossen van uitdagingen bij de verwerking van hoogbelaste ATH/MDH-vlamvertragende polyolefineverbindingen

In de kabelindustrie zijn strenge eisen aan brandvertragendheid essentieel om de veiligheid van personeel en apparatuur te garanderen in geval van brand. Aluminiumhydroxide (ATH) en magnesiumhydroxide (MDH), halogeenvrije brandvertragers, worden veelvuldig gebruikt in polyolefine kabelcompounds vanwege hun milieuvriendelijkheid, lage rookemissie en niet-corrosieve gasemissie. Om de vereiste brandvertragende eigenschappen te bereiken, is het echter vaak nodig om hoge concentraties ATH en MDH – doorgaans 50-70 gewichtsprocent of meer – in de polyolefine matrix te verwerken.

Hoewel een dergelijk hoog vulstofgehalte de brandvertragende eigenschappen aanzienlijk verbetert, brengt het ook ernstige verwerkingsproblemen met zich mee, zoals een verhoogde smeltviscositeit, verminderde vloeibaarheid, aangetaste mechanische eigenschappen en een slechte oppervlaktekwaliteit. Deze problemen kunnen de productie-efficiëntie en productkwaliteit sterk beperken.

Dit artikel heeft als doel de verwerkingsuitdagingen systematisch te onderzoeken die gepaard gaan met hoogbelaste ATH/MDH-vlamvertragende polyolefineverbindingen in kabeltoepassingen. Op basis van feedback uit de markt en praktijkervaring wordt het artikel gepresenteerd.identificeert effectiefverwerkingadditievenvoorHet aanpakken van deze uitdagingen. De geboden inzichten zijn bedoeld om fabrikanten van draden en kabels te helpen bij het optimaliseren van formuleringen en het verbeteren van productieprocessen bij het werken met hoogbelaste ATH/MDH-vlamvertragende polyolefineverbindingen.

Inzicht in ATH- en MDH-vlamvertragers

ATH en MDH zijn twee belangrijke anorganische, halogeenvrije vlamvertragers die veelvuldig worden gebruikt in polymere materialen, met name in kabeltoepassingen waar hoge eisen worden gesteld aan veiligheid en milieu. Ze werken door endotherme ontleding en waterafgifte, waardoor brandbare gassen worden verdund en een beschermende oxidelaag op het materiaaloppervlak wordt gevormd. Deze laag onderdrukt de verbranding en vermindert rookontwikkeling. ATH ontleedt bij ongeveer 200-220 °C, terwijl MDH een hogere ontledingstemperatuur heeft van 330-340 °C, waardoor MDH geschikter is voor polymeren die bij hogere temperaturen worden verwerkt.

1. De vlamvertragende mechanismen van ATH en MDH omvatten:

1.1. Endotherme ontbinding:

Bij verhitting ondergaan ATH (Al(OH)₃) en MDH (Mg(OH)₂) een endotherme ontleding, waarbij ze aanzienlijke warmte absorberen en de temperatuur van het polymeer verlagen om thermische degradatie te vertragen.

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

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

1.2. Vrijgave van waterdamp:

De vrijgekomen waterdamp verdunt de brandbare gassen rondom het polymeer en beperkt de toegang van zuurstof, waardoor verbranding wordt geremd.

1.3. Vorming van beschermende lagen:

De resulterende metaaloxiden (Al₂O₃ en MgO) combineren met de polymere koolstoflaag tot een dichte beschermende laag, die de penetratie van warmte en zuurstof blokkeert en de vrijgave van brandbare gassen belemmert.

1.4. Rookonderdrukking:

De beschermende laag absorbeert ook rookdeeltjes, waardoor de algehele rookdichtheid afneemt.

Ondanks hun uitstekende brandvertragende eigenschappen en milieuvoordelen, is voor het bereiken van een hoge brandvertragende classificatie doorgaans 50-70 gewichtsprocent of meer ATH/MDH nodig, wat de belangrijkste oorzaak is van de daaropvolgende verwerkingsproblemen.
2. Belangrijkste verwerkingsuitdagingen van ATH/MDH-polyolefinen met hoge belasting in kabeltoepassingen

2.1. Verslechterde reologische eigenschappen:

Een hoge vulstofconcentratie verhoogt de smeltviscositeit aanzienlijk en vermindert de vloeibaarheid. Dit maakt plastificatie en doorstroming tijdens extrusie moeilijker, waardoor hogere verwerkingstemperaturen en schuifkrachten nodig zijn. Dit leidt tot een hoger energieverbruik en versnelde slijtage van de apparatuur. Een verminderde smeltvloei beperkt bovendien de extrusiesnelheid en de productie-efficiëntie.

2.2. Verminderde mechanische eigenschappen:

Grote hoeveelheden anorganische vulstoffen verdunnen de polymeermatrix, waardoor de treksterkte, rek bij breuk en slagvastheid aanzienlijk afnemen. Zo kan de toevoeging van 50% of meer ATH/MDH de treksterkte met ongeveer 40% of meer verminderen, wat een uitdaging vormt voor flexibele en duurzame kabelmaterialen.

2.3. Verspreidingsproblemen:

ATH- en MDH-deeltjes klonteren vaak samen in de polymeermatrix, wat leidt tot spanningsconcentratiepunten, verminderde mechanische prestaties en extrusiefouten zoals oppervlakteruwheid of luchtbellen.

2.4. Slechte oppervlaktekwaliteit:

Een hoge smeltviscositeit, slechte dispersie en beperkte compatibiliteit tussen vulstof en polymeer kunnen leiden tot ruwe of oneffen oppervlakken van de extrudaten, waardoor "haaienhuid" of ophoping in de matrijs ontstaat. Deze ophoping in de matrijs (matrijsdruppels) beïnvloedt zowel het uiterlijk als de continue productie.

2.5. Impact van elektrische installaties op de woning:

Een hoog vulstofgehalte en een ongelijkmatige verdeling kunnen de diëlektrische eigenschappen, zoals de volumeweerstand, beïnvloeden. Bovendien heeft ATH/MDH een relatief hoge vochtabsorptie, wat mogelijk de elektrische prestaties en de stabiliteit op lange termijn in vochtige omgevingen kan beïnvloeden.

2.6. Nauw verwerkingsvenster:

Het verwerkingstemperatuurbereik voor vlamvertragende polyolefinen met hoge belasting is smal. ATH begint te ontbinden rond 200 °C, terwijl MDH ontbindt rond 330 °C. Nauwkeurige temperatuurregeling is vereist om voortijdige ontbinding te voorkomen en de vlamvertragende eigenschappen en materiaalintegriteit te waarborgen.

Deze uitdagingen maken de verwerking van ATH/MDH-polyolefinen met een hoge belasting complex en benadrukken de noodzaak van effectieve verwerkingshulpmiddelen.

Om deze uitdagingen aan te pakken, zijn er diverse verwerkingshulpmiddelen ontwikkeld en toegepast in de kabelindustrie. Deze hulpmiddelen verbeteren de compatibiliteit tussen polymeer en vulstof, verlagen de smeltviscositeit en bevorderen de dispersie van de vulstof, waardoor zowel de verwerkingsprestaties als de uiteindelijke mechanische eigenschappen worden geoptimaliseerd.

Welke verwerkingshulpmiddelen zijn het meest effectief voor het oplossen van verwerkings- en oppervlaktekwaliteitsproblemen bij hoogbelaste ATH/MDH vlamvertragende polyolefineverbindingen in kabelindustrie-toepassingen?

Additieven en productiehulpmiddelen op basis van siliconen:

SILIKE biedt veelzijdige mogelijkhedenop polysiloxaan gebaseerde verwerkingshulpmiddelenVoor zowel standaard thermoplasten als technische kunststoffen helpen onze oplossingen de verwerking te optimaliseren en de prestaties van eindproducten te verbeteren. Ons assortiment omvat onder andere de vertrouwde siliconenmasterbatch LYSI-401 en het innovatieve SC920-additief, ontwikkeld voor een hogere efficiëntie en betrouwbaarheid bij de extrusie van halogeenvrije LSZH- en HFFR LSZH-kabels onder hoge belasting.

Meer specifiek,SILIKE UHMW siliconengebaseerde smeermiddelverwerkingsadditievenDe voordelen van ATH/MDH vlamvertragende polyolefineverbindingen in kabels zijn bewezen. De belangrijkste effecten zijn:

1. Verlaagde smeltviscositeit: Polysiloxanen migreren tijdens de verwerking naar het smeltoppervlak en vormen daar een smeerfilm die de wrijving met de apparatuur vermindert en de vloeibaarheid verbetert.

2. Verbeterde dispersie: Op silicium gebaseerde additieven bevorderen een uniforme verdeling van ATH/MDH in de polymeermatrix, waardoor de aggregatie van deeltjes tot een minimum wordt beperkt.

3. Verbeterde oppervlaktekwaliteit:LYSI-401 siliconen masterbatchVermindert matrijsophoping en smeltbreuk, waardoor gladdere extrudaatoppervlakken met minder defecten ontstaan.

4. Hogere lijnsnelheid:Siliconenverwerkingshulpstof SC920Het is geschikt voor het extruderen van kabels met hoge snelheid. Het voorkomt instabiliteit van de draaddiameter en slippen van de schroef, en verbetert de productie-efficiëntie. Bij hetzelfde energieverbruik neemt het extrusievolume met 10% toe.

5. Verbeterde mechanische eigenschappen: Door de dispersie van de vulstof en de hechting tussen de componenten te verbeteren, verbetert siliconenmasterbatch de slijtvastheid en de mechanische prestaties van het composietmateriaal, zoals de slagvastheid en de rek bij breuk.

6. Synergie tussen vlamvertragende werking en rookonderdrukking: siloxaanadditieven kunnen de vlamvertragende werking enigszins verbeteren (bijvoorbeeld door de LOI te verhogen) en de rookemissie verminderen.

SILIKE is een toonaangevende producent van siliconenadditieven, verwerkingshulpmiddelen en thermoplastische siliconenelastomeren in de regio Azië-Pacific.

OnssiliconenverwerkingshulpmiddelenZe worden veelvuldig toegepast in de thermoplast- en kabelindustrie om de verwerking te optimaliseren, de dispersie van vulstoffen te verbeteren, de smeltviscositeit te verlagen en met een hogere efficiëntie gladdere oppervlakken te creëren.

Onder deze producten zijn de siliconenmasterbatch LYSI-401 en het innovatieve siliconenverwerkingshulpmiddel SC920 bewezen oplossingen voor ATH/MDH vlamvertragende polyolefineformuleringen, met name voor de extrusie van LSZH- en HFFR-kabels. Door de siliconenadditieven en productiehulpmiddelen van SILIKE te integreren, kunnen fabrikanten een stabiele productie en een constante kwaliteit realiseren.

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.