פורמולת מעכב בעירה דוגמה עבור SK Polyester ES500 (דירוג UL94 V0).
א. גישת עיצוב הפורמולציה
- תאימות מצע
- SK Polyester ES500: פוליאסטר תרמופלסטי עם טמפרטורת עיבוד אופיינית של 220-260 מעלות צלזיוס. מעכב הבעירה חייב לעמוד בטווח טמפרטורות זה.
- דרישות עיקריות: איזון בין עמידות בעירה (V0), תכונות מכניות (חוזק מתיחה/פגיעה) וזריזות עיבוד.
- מערכת מעכבת בעירה סינרגטית
- אלומיניום הידרוקסיד עדין במיוחד (ATH): מעכב בעירה ראשוני, התייבשות אנדותרמית. העומס חייב לאזן בין מעכב בעירה לתכונות מכניות.
- אלומיניום היפופוספיט: סינרגיסט ליצירת פחם, פועל עם ATH ליצירת אפקט סינרגטי בין זרחן לאלומיניום, ומשפר את איכות הפחם.
- אבץ בוראט: משפר פחם, מדכא עשן ויוצר מחסום צפוף עם ATH.
- MCA (מלמין ציאנוראט): מעכב בעירה בפאזה גזית, מדלל חמצן ומעכב טפטוף של חומר מותך.
II. פורמולציה מומלצת (אחוז משקל)
| רְכִיב | יַחַס | הערות עיבוד |
|---|---|---|
| פוליאסטר SK ES500 | 45–50% | שרף בסיס; בחר דרגת נוזליות גבוהה כדי לפצות על צמיגות המילוי. |
| ATH אולטרה-דק | 25–30% | עבר שינוי פני השטח עם חומר צימוד סילאן (KH-550), D50 < 3 מיקרון. |
| אלומיניום היפופוספיט | 10–12% | עמיד בחום (מעל 300°C), מעורבב מראש עם ATH ומוסיף בשלבים. |
| אבץ בוראט | 6–8% | נוסף עם MCA כדי למנוע נזק מבני כתוצאה מגזירה גבוהה. |
| MCA | 4–5% | טמפרטורת תהליך < 250°C, פיזור במהירות נמוכה. |
| פיזור | 2–3% | חומר פיזור תואם פוליאסטר (למשל, BYK-161) + קומפוזיט שעוות פוליאתילן. |
| סוכן צימוד (KH-550) | 1% | מטפל מקדים ב-ATH וב-aluminium hypophosphite; טבילה באתנול ולאחר מכן ייבוש. |
| חומר נגד טפטוף | 0.5–1% | מיקרו-אבקה של PTFE לדיכוי הצתה של התכה. |
| סיוע עיבוד | 0.5% | אבץ סטארט (חומר סיכה ומניעת הידבקות). |
ג. בקרות תהליכים מרכזיות
- אופטימיזציה של פיזור
- טיפול מקדים: יש להשרות ATH והיפופוספיט אלומיניום בתמיסת אתנול 1% KH-550 למשך שעתיים, ולאחר מכן לייבש ב-80 מעלות צלזיוס.
- רצף ערבוב:
- שרף בסיס + חומר פיזור + חומר צימוד → ערבוב במהירות נמוכה (500 סל"ד, 5 דקות).
- הוסף ATH/אלומיניום היפופוספיט שעבר שינוי → גזירה במהירות גבוהה (2500 סל"ד, 20 דקות).
- הוספת אבץ בוראט/MCA/PTFE → ערבוב במהירות נמוכה (800 סל"ד, 10 דקות).
- ציוד: מכבש דו-בורגי (אזורי טמפרטורה: אזור הזנה 200°C, אזור התכה 230°C, תבנית 220°C).
- בקרת טמפרטורת עיבוד
- יש לוודא שטמפרטורת ההיתוך נמוכה מ-250 מעלות צלזיוס כדי למנוע פירוק MCA (MCA מתפרק ב-250-300 מעלות צלזיוס).
- קירור במים של כדורים לאחר האקסטרוזיה כדי למנוע נדידת מעכבי בעירה.
IV. מנגנון סינרגטי של מעכב בעירה
- ATH + אלומיניום היפופוספיט
- ATH סופג חום ומשחרר אדי מים, תוך דילול גזים דליקים.
- אלומיניום היפופוספיט מזרז היווצרות פחם צפוף (AlPO₄), וחוסם העברת חום.
- אבץ בוראט + MCA
- אבץ בוראט יוצר מחסום זכוכיתי מעל סדקים פחומים.
- MCA מתפרק ומשחרר NH₃, מה שמדלל חמצן ומעכב תגובות של רדיקלים חופשיים.
- PTFE נגד טפטוף
- מיקרו-אבקה של PTFE יוצרת רשת סיבית, ומפחיתה את הסיכון להצתה כתוצאה מטפטוף נמס.
V. כוונון ביצועים ופתרון בעיות
| בעיה נפוצה | פִּתָרוֹן |
|---|---|
| עמידות בעירה מתחת ל-V0 (V1/V2) | הגדל את כמות האלומיניום היפופוספיט ל-12% + MCA ל-5%, או הוסף 2% זרחן אדום אנקפסולרי (סינרגטי עם אלומיניום היפופוספיט). |
| תכונות מכניות מופחתות | הפחיתו את ATH ל-25%, הוסיפו 5% סיבי זכוכית (חיזוק) או 3% POE מורכב באנהידריד מאלי (הקשחה). |
| נזילות עיבוד ירודה | הגדל את כמות הפיזור ל-3%, או הוסף 0.5% שעוות פוליאתילן בעלת MW נמוך (חומר סיכה). |
| פריחה על פני השטח | יש לייעל את מינון חומר הצימוד או לעבור לחומר צימוד טיטנאט (NDZ-201) לקבלת חיבור טוב יותר בין הפנים. |
ו. מדדי אימות
- בדיקת UL94 V0:
- דגימות של 1.6 מ"מ ו-3.2 מ"מ, זמן בעירה כולל < 50 שניות לאחר שתי הצתה, ללא הצתה מטפטפת.
- LOI: יעד ≥30% (בפועל ≥28%).
- תכונות מכניות:
- חוזק מתיחה > 40 מגה פסקל, חוזק פגיעות > 5 קילו ג'ול/מ"ר (תקן ASTM).
- יציבות תרמית (TGA):
- שאריות פחם ב-800°C > 20%, טמפרטורת פירוק התחלתית > 300°C.
VII. דוגמה לניסוח ייחוס
| רְכִיב | תוכן (%) |
|---|---|
| פוליאסטר SK ES500 | 48% |
| ATH אולטרה-דק (משופר) | 28% |
| אלומיניום היפופוספיט | 11% |
| אבץ בוראט | 7% |
| MCA | 4% |
| BYK-161 מפזר | 2.5% |
| סוכן צימוד KH-550 | 1% |
| חומר נגד טפטוף PTFE | 0.8% |
| אבץ סטארט | 0.5% |
ניסוח ותכנון תהליך אלה משיגים ביעילות את עמידות הבעירה UL94 V0 עבור SK Polyester ES500 תוך איזון בין יכולת העיבוד לתכונות המכניות. מומלץ לבצע ניסויים בקנה מידה קטן כדי לאמת את הפיזור לפני כוונון עדין של היחסים (למשל, איזון אלומיניום היפופוספיט ו-MCA). לשיפור נוסף של עמידות הבעירה, יש לשקול הוספת ננו-גיליונות בורון ניטריד (BNNS) בריכוז 2% כחומר מילוי מוליך תרמי/מעכב בעירה בעל תפקוד כפול.
More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com
זמן פרסום: 1 ביולי 2025
