สารเสริมฤทธิ์ชนิด
สารเสริมฤทธิ์หน่วงไฟ เป็นสารเติมแต่งพิเศษที่ทำงานร่วมกับส่วนผสมออกฤทธิ์อื่นๆ ทำให้วัสดุมีความทนทานต่อเปลวไฟ ระบบที่ปราศจากฮาโลเจนมีประโยชน์ในการเพิ่มค่า Limiting Oxygen Index (LOI) ซึ่งเป็นความเข้มข้นของออกซิเจนต่ำสุดในส่วนผสมของก๊าซที่สามารถทำให้เปลวไฟของวัสดุติดได้ ค่า LOI ที่เพิ่มขึ้นบ่งชี้ถึงคุณสมบัติการทนไฟสูง ซึ่งหมายความว่าวัสดุจำเป็นต้องอยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีออกซิเจนสูงมากจึงจะติดไฟได้
ผงสารเสริมฤทธิ์ถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมพลาสติก การผลิตสายเคเบิล และการเคลือบผิว เนื่องจากมีความสามารถในการให้การปกป้องสิ่งแวดล้อม ซึ่งเป็นเหตุผลที่ผู้ผลิตกำลังเลิกใช้สารประกอบฮาโลเจนแอนติโมนีแบบดั้งเดิม เนื่องจากกฎหมายที่เข้มงวดขึ้นเกี่ยวกับการปล่อยควัน บทความนี้ให้ข้อมูลเกี่ยวกับสารเสริมฤทธิ์แบบปราศจากฮาโลเจนต่างๆ และวิธีการใช้งานอย่างมีประสิทธิภาพในกระบวนการผลิต
สารเสริมฤทธิ์สารหน่วงการติดไฟทำงานอย่างไรและประเภททั่วไป
สารเสริมฤทธิ์เป็นสารเติมแต่งชนิดผงที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของสารหน่วงการติดไฟหลัก โดยทั่วไปจะทำได้โดยการเพิ่มความเสถียรของกระบวนการเกิดถ่าน ลดการผลิตควัน หรือเพิ่มการดูดซับความร้อน การเติมสารเสริมฤทธิ์ช่วยให้บุคลากรฝ่ายผลิตสามารถลดปริมาณสารตัวเติมแร่ที่มีน้ำหนักมากได้ แต่จะเพิ่มค่า LOI โดยรวม
กลไกหลักของสารเสริมฤทธิ์
- ความเสถียรของถ่าน: สารเสริมฤทธิ์จะปรับเปลี่ยนกระบวนการหลอมละลายของสารตกค้างจากการเผาไหม้ ทำให้เกิดชั้นกั้นทางกายภาพที่เสถียรจากเถ้า
- การทำให้ไอเย็นลง: สารเสริมฤทธิ์บางชนิดจะสลายตัวภายใต้อุณหภูมิสูงเพื่อสร้างการไหลของก๊าซเฉื่อยหรือไอน้ำ ซึ่งจะเจือจางก๊าซที่ติดไฟได้รอบเปลวไฟ
- การลดควัน: สารเสริมฤทธิ์จะกักอนุภาคอินทรีย์ที่ปล่อยออกมาจากวัสดุไว้ภายในโครงสร้างถ่านที่แข็งตัว
ประเภทของสารเสริมฤทธิ์ทั่วไป
- ซิงค์โบเรต: สารประกอบอเนกประสงค์ที่เป็นผง ซึ่งจะปล่อยน้ำเคมีที่อุณหภูมิสูงกว่า 290°C และสร้างชั้นคล้ายแก้วของโบเรตเคลือบสาร
- สังกะสีสแตนเนต & สังกะสีไฮดรอกซีสแตนเนต (ZHS): สารประกอบทั้งสองชนิดนี้ไม่เป็นพิษและมีความสามารถในการควบคุมควันและการลุกไหม้ต่อเนื่องได้ดีเยี่ยม กล่าวคือ ยับยั้งกระบวนการเผาไหม้ต่อเนื่องหลังจากเปลวไฟดับลง
- นาโนวัสดุ: ออร์กาโนเคลย์ หรือ นาโนซิลิเกตแบบชั้น ซึ่งช่วยเพิ่มความต้านทานการถ่ายเทมวลได้อย่างมากเมื่อผสมในโพลิเมอร์
การเติมสารเสริมฤทธิ์ในความเข้มข้นต่ำ (ประมาณ 1-5 เปอร์เซ็นต์) ลงในระบบที่ใช้ ATH หรือ APP สามารถเพิ่มค่า LOI จากปกติ 25-28 เปอร์เซ็นต์ ให้สูงขึ้นเป็น 32-35 เปอร์เซ็นต์ สารกลุ่มนี้ทำงานได้อย่างยอดเยี่ยมกับพลาสติกโพลีโอเลฟิน (PE & PP) และเรซิน EVA และอีพอกซีสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
จุดเด่น: สารประกอบอนินทรีย์ประสิทธิภาพสูง (SF-600)
นอกเหนือจากสารเคมีทั่วไปแล้ว สารเสริมฤทธิ์แบบคอมโพสิตที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น เช่น
SF-600ถือเป็นก้าวต่อไปในการพัฒนาสารเติมแต่ง SF-600 ซึ่งเป็นผงอนินทรีย์ที่ปราศจากฮาโลเจน สามารถทดแทนสารหน่วงการติดไฟแบบดั้งเดิม (เช่น decabromodiphenyl ethane หรือ brominated polystyrenes) ได้ 20% ถึง 50% โดยไม่ส่งผลกระทบต่อคุณสมบัติการหน่วงการติดไฟ อุณหภูมิการสลายตัวสูง (≥360°C) จะรับประกันการทำงานที่เสถียรในระหว่างกระบวนการผลิต ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับพลาสติกวิศวกรรม เช่น PA, PBT, PET และโพลีโอเลฟิน
ทำไมต้องเลือกใช้สารเสริมฤทธิ์แบบคอมโพสิต?
ประการแรกและสำคัญที่สุด ประโยชน์ของการใช้ SF-600 มาจากคุณสมบัติที่หลากหลายของมัน ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น มันจะเพิ่มค่า LOI ทำหน้าที่เป็นสารหน่วงการติดไฟ และสร้างการก่อตัวของถ่าน เนื่องจากแทบไม่ละลายน้ำ (≤0.5 กรัม/100 มล.) และมีความสามารถในการดูดซับความชื้นต่ำ ทำให้ SF-600 ไม่น่าจะเคลื่อนย้ายหรือตกตะกอนออกจากวัสดุที่ใช้ในการผลิต นี่เป็นข่าวดีสำหรับผู้ผลิต เนื่องจากหมายถึงการลดต้นทุนวัสดุและการปฏิบัติตามกฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อม RoHS และ REACH
สารเสริมฤทธิ์เพิ่มค่า LOI ในการใช้งานแบบไร้ฮาโลเจนได้อย่างไร
ในระบบที่ปราศจากฮาโลเจน สารเสริมฤทธิ์จะเปลี่ยนแปลงวิธีการทำปฏิกิริยาของสารหน่วงการติดไฟหลักเมื่อสัมผัสกับความร้อนสูง ในกรณีของการผสมสารเติมแต่งแร่ เช่น ATH และแมกนีเซียมไฮดรอกไซด์ สารเสริมฤทธิ์จะลดอุณหภูมิที่เกิดการเผาผนึก ทำให้สารเติมแต่งสามารถปลดปล่อยน้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น และเกิดการเคลือบอนุภาคออกไซด์โลหะที่เกิดขึ้นตามมา ซึ่งจะสร้างชั้นกั้นความร้อนและออกซิเจนที่ไม่สามารถซึมผ่านได้ สารเสริมฤทธิ์ทำหน้าที่เป็นสารฟลักซ์เมื่อใช้ร่วมกับ APP ในการใช้งานแบบพองตัว ทำให้เกิดชั้นโฟมที่คาร์บอนized สูง
ตัวชี้วัดประสิทธิภาพในโลกแห่งความเป็นจริง
การทดลองในภาคอุตสาหกรรมได้เผยให้เห็นถึงข้อได้เปรียบที่ชัดเจนของการผสมสารในส่วนผสมเหล่านี้:
- ส่วนผสม EVA/ATH: การเติมนาโนเคลย์หรือซิงค์โบเรตเพียง 2% ลงในส่วนผสม EVA/ATH จะช่วยเพิ่มระดับ LOI ได้ประมาณ 25% การเติมเล็กน้อยนี้ช่วยให้ส่วนผสมบรรลุมาตรฐานการจำแนกประเภท UL-94 V-0 ซึ่งเป็นระดับสูงสุดสำหรับคุณสมบัติทนไฟ
- สูตร APP: การผสมซิงค์โบเรต 3% ถึง 5% ลงในฐานของ APP/เมลามีนไซยานูเรต จะส่งผลให้เกิดชั้นกั้นที่หนาซึ่งช่วยลด PHRR ได้อย่างมาก และลดระดับความหนาแน่นของควันลงเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดที่เข้มงวดสำหรับการขนส่งมวลชน
พื้นที่การใช้งานหลัก
การผสมสูตรข้างต้นจะมีความเหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานในพื้นที่ที่คาดหวังทั้งความทนทานและความสามารถในการป้องกันไฟร่วมกัน:
- สายเคเบิลและสายไฟ: วัสดุ LSZH สำหรับปลอกหุ้มสำหรับใช้ในงานวิศวกรรมโยธาและศูนย์ข้อมูล
- การก่อสร้างอาคาร: แผ่นฉนวนวัสดุผสม ที่มีค่า LOI เพียงพอเพื่อให้เป็นไปตามข้อบังคับอาคาร
- การบรรจุอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์: ฝาครอบเครื่องใช้ไฟฟ้าและแผงวงจรที่ต้องการการรับรองระดับ V-0 โดยหลีกเลี่ยงสารเคมีที่ถูกจำกัด
สูตรปฏิบัติที่แนะนำ: เริ่มต้นด้วยการใส่สารเสริมฤทธิ์ในช่วง 2%-4% ในการทดลองในห้องปฏิบัติการ และสังเกตผล LOI พร้อมกับการทดสอบทางกลสำหรับค่าการยืดตัวขณะขาด ตั้งเป้าให้มีปริมาณสารหน่วงการติดไฟรวม 40%-60% ในสูตรของคุณ (สารตัวเติมหลักและสารเสริมฤทธิ์) อุณหภูมิการแปรรูปควรต่ำกว่าจุดระเหยของน้ำของสารเสริมฤทธิ์ระหว่างการอัดรีด
สรุป
การใช้ผงสารเสริมฤทธิ์หน่วงไฟเป็นวิธีการที่มีประสิทธิภาพและสะดวกในการเพิ่มค่า LOI โดยไม่ต้องเปลี่ยนแปลงสารประกอบพื้นฐานของคุณ เพียงแค่เลือกชนิดของผงที่เหมาะสม การปรับปรุงพื้นผิวที่เหมาะสม และการปรับปริมาณการใช้ คุณจะสามารถผลิตผลิตภัณฑ์ไร้ควันที่ยอดเยี่ยมที่สามารถแข่งขันได้ในตลาดต่างประเทศ