Retardantes de Chama de PE Livres de Halogênio para Aplicações em Cabos

Mesmo agora, o polietileno (PE) serve como o principal material utilizado na fabricação de fios e cabos devido à sua baixa constante dielétrica, resistência à umidade e resistência mecânica. No entanto, a estrutura de cadeia de hidrocarbonetos do polímero torna-o extremamente inflamável. Quando utilizado em instalações onde a segurança contra incêndio se torna crucial, é necessário fazer alterações no PE de tal forma que ele não entre em ignição e não libere gases tóxicos. Os sistemas HFFR ajudam a alcançar esse objetivo, uma vez que nenhum gás corrosivo contendo halogênios é liberado durante o processo de combustão. Nunca é fácil escolher o aditivo adequado para o sistema HFFR.

Os materiais necessários podem ser amplamente diferentes para vários tipos de projetos de cabos. A seleção de um composto livre de halogênio é baseada na funcionalidade da camada de polímero e nos requisitos de conformidade aplicáveis ao produto final.

Isso será determinado se o material atua como o isolamento dielétrico interno ou a capa protetora externa.

Um composto concebido para uma bainha exterior raramente funcionará como isolamento primário interior. As formulações devem estar sempre alinhadas com as restrições mecânicas e elétricas da camada específica.

Os hidróxidos minerais dominam as formulações HFFR de poliolefina, mas sistemas sintéticos de fósforo e sinérgicos são cada vez mais usados para reduzir a carga total de enchimento.

ATH e MDH atuam por decomposição endotérmica, liberando vapor de água para resfriar a zona de chama enquanto formam uma camada de cinzas isolante. Como atuam mecanicamente e não quimicamente na fase gasosa, altas taxas de enchimento são obrigatórias para atingir classificações UL 94 V-0.

Ao adquirir aditivos, especificar apenas uma classificação de chama alvo aos fornecedores é insuficiente. Fornecer o grau de PE base (LDPE, LLDPE, HDPE ou misturas de EVA), limites de temperatura de processamento, espessura de parede e flexibilidade desejada da capa permite que os fornecedores de aditivos recomendem pacotes de retardante de chama compatíveis.

Adicionar 50% a 60% de carga mineral em peso transforma drasticamente as propriedades físicas do polietileno. Alcançar a conformidade contra incêndio não significa nada se o cabo acabado rachar durante a instalação ou falhar nos testes dielétricos.

Testes em nível de material, como o índice de oxigênio e o teste de queima vertical UL 94 em placas de laboratório, são um bom ponto de referência, mas há diferenças no desempenho em cabos em escala real. O design do cabo, a dissipação de calor do condutor e a densidade de reticulação têm efeito nas características de queima.

A avaliação de desempenho envolve avaliar quatro parâmetros principais simultaneamente:

Altas cargas de enchimento podem atrair umidade superficial, levando a uma queda na resistividade volumétrica úmida. A escolha de enchimentos tratados superficialmente (como ATH ou MDH revestidos com silano) previne a absorção de umidade e mantém o isolamento elétrico ao longo de ciclos térmicos prolongados.

Nas suas formas puras, os enchimentos minerais atuam como concentradores de tensão na matriz de polietileno. O aumento da quantidade de enchimentos minerais faz com que a resistência à tração e o alongamento diminuam acentuadamente, tornando o polímero quebradiço.

A flexibilidade é necessária para que os cabos sejam enrolados, puxados em valas e passados por conduítes estreitos. Para combater a fragilidade mantendo a resistência ao fogo:

Sempre avalie a resistência à tração e o alongamento na ruptura após os testes de envelhecimento térmico. Um composto pode passar no teste mecânico inicial, mas degradar-se rapidamente se o sistema de aditivos acelerar a oxidação do polímero.

Uma fórmula eficaz em testes de laboratório provará ser ineficaz em produção se apresentar fluxo de fusão ruim, gotejamento na matriz e decomposição térmica em extrusão de alta velocidade.

O processamento de compostos HFFR altamente carregados exige ajuste preciso dos parâmetros térmicos e de cisalhamento mecânico:

Desde a fase de desenvolvimento da resina até aos processos de fabrico, existe uma série de procedimentos sistemáticos necessários para o scale-up. Confiar apenas nas fichas técnicas dos fornecedores de matérias-primas representa um risco no processo de fabrico.

Nos testes-piloto de extrusão, verificar as seguintes especificações de produção:

Dessa forma, as amostras estão totalmente qualificadas para a fabricação, evitando qualquer paralisação das linhas, problemas de desgaste de matrizes e falhas de cabos.

Selecionar o retardante de chama isento de halogêniopara formulações de cabos PE, é necessária uma abordagem equilibrada. Embora alcançar a conformidade com a segurança contra incêndio seja essencial, isso não pode ocorrer às custas da resistência dielétrica, flexibilidade mecânica ou produtividade de processamento. Ao combinar o sistema de aditivos (ATH, MDH, fósforo ou misturas sinérgicas) com a camada específica do cabo, utilizando tratamentos de superfície para preservar o alongamento e verificando a estabilidade do fundido em linhas de extrusão comerciais, fabricantes de cabos e compostadores podem desenvolver cabos HFFR confiáveis e de alto desempenho.

Ao consultar fornecedores de aditivos, forneça detalhes exatos sobre graus de resina base, normas de cabos alvo, espessura de isolamento e restrições de processamento para identificar o pacote de retardante de chama ideal para sua aplicação.