სიახლეები

ჰალოგენებისგან თავისუფალი ცეცხლგამძლე PVC ტყავისთვის ფორმულირების კონვერტაცია

შესავალი

კლიენტი აწარმოებს ცეცხლგამძლე PVC ტყავს და ადრე გამოყენებულ სტიბიუმის ტრიოქსიდს (Sb₂O₃). ამჟამად მათი მიზანია Sb₂O₃-ს აღმოფხვრა და ჰალოგენისგან თავისუფალ ცეცხლგამძლე საშუალებებზე გადასვლა. ამჟამინდელი ფორმულა მოიცავს PVC-ს, DOP-ს, EPOXY-ს, BZ-500-ს, ST-ს, HICOAT-410-ს და სტიბუმს. სტიბუმზე დაფუძნებული PVC ტყავის ფორმულიდან ჰალოგენისგან თავისუფალ ცეცხლგამძლე სისტემაზე გადასვლა მნიშვნელოვან ტექნოლოგიურ განახლებას წარმოადგენს. ეს ცვლილება არა მხოლოდ შეესაბამება სულ უფრო მკაცრ გარემოსდაცვით რეგულაციებს (მაგ., RoHS, REACH), არამედ აძლიერებს პროდუქტის „მწვანე“ იმიჯს და ბაზრის კონკურენტუნარიანობას.

ძირითადი გამოწვევები

სინერგიული ეფექტის დაკარგვა:
- Sb₂O₃ თავისთავად ძლიერი ცეცხლგამძლე არ არის, მაგრამ PVC-ში არსებულ ქლორთან ერთად ავლენს შესანიშნავ სინერგიულ ცეცხლგამძლე ეფექტს, რაც მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს ეფექტურობას. სტიბიუმის მოსაშორებლად საჭიროა ალტერნატიული, ჰალოგენისგან თავისუფალი სისტემის პოვნა, რომელიც ამ სინერგიას იმეორებს.
ცეცხლგამძლეობის ეფექტურობა:
- ჰალოგენისგან თავისუფალი ცეცხლგამძლე საშუალებები ხშირად საჭიროებენ უფრო მაღალ დატვირთვას ეკვივალენტური ცეცხლგამძლეობის მაჩვენებლების მისაღწევად (მაგ., UL94 V-0), რამაც შეიძლება გავლენა მოახდინოს მექანიკურ თვისებებზე (რბილობა, დაჭიმვის სიმტკიცე, წაგრძელება), დამუშავების ეფექტურობასა და ღირებულებაზე.
PVC ტყავის მახასიათებლები:
- PVC ტყავი მოითხოვს შესანიშნავ რბილობას, შეხების შეგრძნებას, ზედაპირის დამუშავებას (ჭედური, ბზინვარება), ამინდისადმი მდგრადობას, მიგრაციისადმი მდგრადობას და დაბალტემპერატურულ მოქნილობას. ახალმა ფორმულამ უნდა შეინარჩუნოს ან თითქმის შეესაბამებოდეს ამ თვისებებს.
დამუშავების შესრულება:
- ჰალოგენისგან თავისუფალი შემავსებლების (მაგ., ATH) მაღალმა დატვირთვამ შეიძლება გავლენა მოახდინოს დნობის ნაკადსა და დამუშავების სტაბილურობაზე.
ხარჯების გათვალისწინება:
- ზოგიერთი მაღალეფექტური, ჰალოგენისგან თავისუფალი ცეცხლგამძლე საშუალება ძვირია, რაც მოითხოვს ბალანსს შესრულებასა და ფასს შორის.

ჰალოგენებისგან თავისუფალი ცეცხლგამძლე სისტემების შერჩევის სტრატეგია (PVC ხელოვნური ტყავისთვის)

1. პირველადი ცეცხლგამძლე საშუალებები - ლითონის ჰიდროქსიდები

ალუმინის ტრიჰიდროქსიდი (ATH):
- ყველაზე გავრცელებული, ეკონომიური.
- მექანიზმი: ენდოთერმული დაშლა (~200°C), წყლის ორთქლის გამოყოფით აალებადი გაზები და ჟანგბადი განზავდება დამცავი ზედაპირული ფენის წარმოქმნით.
- ნაკლოვანებები: დაბალი ეფექტურობა, მაღალი დატვირთვის საჭიროება (40–70 phr), მნიშვნელოვნად ამცირებს რბილობას, წაგრძელებას და დამუშავების უნარს; დაშლის ტემპერატურა დაბალია.
მაგნიუმის ჰიდროქსიდი (MDH):
- უფრო მაღალი დაშლის ტემპერატურა (~340°C), უფრო შესაფერისია PVC-ის დასამუშავებლად (160–200°C).
- ნაკლოვანებები: საჭიროა მსგავსი მაღალი დატვირთვები (40–70 phr); ოდნავ უფრო მაღალი ღირებულება, ვიდრე ATH; შეიძლება ჰქონდეს უფრო მაღალი ტენიანობის შთანთქმის უნარი.

სტრატეგია:

ღირებულების, დამუშავების ტემპერატურისადმი ადაპტაციისა და ცეცხლგამძლეობის დაბალანსებისთვის უპირატესობა მიანიჭეთ MDH-ს ან ATH/MDH ნაზავს (მაგ., 70/30).
ზედაპირულად დამუშავებული (მაგ., სილანთან შეწყვილებული) ATH/MDH აუმჯობესებს PVC-თან თავსებადობას, ამცირებს თვისებების გაუარესებას და ზრდის ცეცხლგამძლეობას.

2. ცეცხლგამძლე სინერგისტები

პირველადი ცეცხლგამძლე დატვირთვის შესამცირებლად და ეფექტურობის გასაუმჯობესებლად, სინერგისტები აუცილებელია:

ფოსფორ-აზოტის ცეცხლგამძლე საშუალებები: იდეალურია ჰალოგენისგან თავისუფალი PVC სისტემებისთვის.
- ამონიუმის პოლიფოსფატი (APP): ხელს უწყობს დანახშირებას, წარმოქმნის შეშუპებით სავსე იზოლაციურ ფენას.
  - შენიშვნა: დამუშავების დროს დაშლის თავიდან ასაცილებლად გამოიყენეთ მაღალი ტემპერატურისადმი მდგრადი ჯიშები (მაგ., ფაზა II, >280°C). ზოგიერთმა აპკ-მ შესაძლოა გავლენა მოახდინოს გამჭვირვალობასა და წყალგამძლეობაზე.
- ალუმინის დიეთილფოსფინატი (ADP): მაღალეფექტური, დაბალი დატვირთვით (5–20 phr), თვისებებზე მინიმალური ზემოქმედება, კარგი თერმული სტაბილურობა.
  - ნაკლი: უფრო მაღალი ღირებულება.
- ფოსფატის ეთერები (მაგ., RDP, BDP, TCPP): მოქმედებენ როგორც პლასტიფიკატორები, რომლებიც ცეცხლს აფერხებენ.
  - დადებითი: ორმაგი როლი (პლასტიზატორი + ცეცხლგამძლე).
  - უარყოფითი მხარეები: მცირე მოლეკულებს (მაგ., TCPP) შეიძლება მიგრირება/აორთქლება მოჰყვეს; RDP/BDP-ს DOP-თან შედარებით პლასტიფიკაციის უფრო დაბალი ეფექტურობა აქვს და შეიძლება შეამციროს დაბალ ტემპერატურაზე მოქნილობა.
თუთიის ბორატი (ZB):
- დაბალფასიანი, მრავალფუნქციური (ცეცხლის შემაკავებელი, კვამლის ჩამქრობი, ნახშირის გამოყოფის ხელშემწყობი, წვეთების საწინააღმდეგო). კარგად ერწყმის ATH/MDH და ფოსფორ-აზოტის სისტემებს. ტიპიური დატვირთვა: 3–10 phr.
თუთიის სტანატი/ჰიდროქსი სტანატი:
- შესანიშნავი კვამლის ჩამხშობი და ცეცხლგამძლე სინერგისტები, განსაკუთრებით ქლორის შემცველი პოლიმერებისთვის (მაგ., PVC). შეუძლია ნაწილობრივ ჩაანაცვლოს სტიბიუმის სინერგიული როლი. ტიპიური დატვირთვა: 2–8 phr.
მოლიბდენის ნაერთები (მაგ., MoO₃, ამონიუმის მოლიბდატი):
- ძლიერი კვამლის ჩამქრობი საშუალებები ცეცხლგამძლე სინერგიით. ტიპიური დატვირთვა: 2–5 phr.
ნანო შემავსებლები (მაგ., ნანოთიხა):
- დაბალი დატვირთვები (3–8 phr) აუმჯობესებს ცეცხლგამძლეობას (ნახშირის წარმოქმნა, სითბოს გამოყოფის სიჩქარის შემცირება) და მექანიკურ თვისებებს. დისპერსია კრიტიკულად მნიშვნელოვანია.

3. კვამლის საწინააღმდეგო საშუალებები

პოლივინილქლორიდი წვის დროს ძლიერ კვამლს წარმოქმნის. ჰალოგენებისგან თავისუფალ ფორმულირებებს ხშირად კვამლის ჩახშობა სჭირდება. თუთიის ბორატი, თუთიის სტანატი და მოლიბდენის ნაერთები შესანიშნავი არჩევანია.

შემოთავაზებული ჰალოგენებისგან თავისუფალი ცეცხლგამძლე ფორმულა (კლიენტის ორიგინალური ფორმულის საფუძველზე)

მიზანი: UL94 V-0-ის (1.6 მმ ან უფრო სქელი) მიღწევა რბილობის, დამუშავების უნარისა და ძირითადი თვისებების შენარჩუნებით.

ვარაუდები:

ორიგინალური ფორმულა:
- DOP: 50–70 phr (პლასტიზატორი).
- ST: სავარაუდოდ სტეარინის მჟავა (საპოხი მასალა).
- HICOAT-410: Ca/Zn სტაბილიზატორი.
- BZ-500: სავარაუდოდ, ეს არის საპოხი/დამუშავების დამხმარე საშუალება (დასადასტურებლად).
- ეპოქსიდური: ეპოქსიდირებული სოიოს ზეთი (თანასტაბილიზატორი/პლასტიზატორი).
- სტიბიუმი: Sb₂O₃ (მოსაშორებელი).

1. რეკომენდებული ფორმულირების ჩარჩო (100 phr PVC ფისზე)

კომპონენტი	ფუნქცია	იტვირთება (phr)	შენიშვნები
PVC ფისი	ბაზის პოლიმერი	100	საშუალო/მაღალი მოლეკულური წონა დაბალანსებული დამუშავების/თვისებებისთვის.
პირველადი პლასტიზატორი	რბილობა	40–60	ვარიანტი A (ღირებულების/ხარისხიანობის ბალანსი): ნაწილობრივი ფოსფატის ეთერი (მაგ., RDP/BDP, 10–20 phr) + DOTP/DINP (30–50 phr). ვარიანტი B (დაბალი ტემპერატურის პრიორიტეტი): DOTP/DINP (50–70 phr) + ეფექტური PN ცეცხლგამძლე (მაგ., ADP, 10–15 phr). მიზანი: ორიგინალური რბილობის მიღწევა.
პირველადი ცეცხლგამძლე	ცეცხლგამძლეობა, კვამლის ჩახშობა	30–50	ზედაპირულად დამუშავებული MDH ან MDH/ATH ნარევი (მაგ., 70/30). მაღალი სისუფთავის, წვრილი ნაწილაკების ზომის, ზედაპირულად დამუშავებული. დატვირთვა დაარეგულირეთ სამიზნე ცეცხლგამძლეობის მიხედვით.
PN სინერგისტი	მაღალი ეფექტურობის ცეცხლგამძლეობა, ნახშირის ხელშეწყობა	10–20	არჩევანი 1: მაღალტემპერატურული APP (ფაზა II). არჩევანი 2: ADP (უფრო მაღალი ეფექტურობა, უფრო დაბალი დატვირთვა, უფრო მაღალი ღირებულება). არჩევანი 3: ფოსფატის ეთერის პლასტიფიკატორები (RDP/BDP) – თუ უკვე გამოიყენება პლასტიფიკატორებად, შეასწორეთ.
სინერგისტი/მოწევის საწინააღმდეგო საშუალება	გაძლიერებული ცეცხლგამძლეობა, კვამლის შემცირება	5–15	რეკომენდებული კომბინაცია: თუთიის ბორატი (5–10 phr) + თუთიის სტანატი (3–8 phr). სურვილისამებრ: MoO₃ (2–5 phr).
Ca/Zn სტაბილიზატორი (HICOAT-410)	თერმული სტაბილურობა	2.0–4.0	კრიტიკული! შესაძლოა საჭირო გახდეს ოდნავ უფრო მაღალი დატვირთვა Sb₂O₃ ფორმულირებებთან შედარებით.
ეპოქსიდირებული სოიოს ზეთი (ეპოქსიდი)	თანასტაბილიზატორი, პლასტიზატორი	3.0–8.0	შეინახეთ სტაბილურობისა და დაბალ ტემპერატურაზე მუშაობისთვის.
საპოხი მასალები	დამუშავების დამხმარე საშუალება, ობის გათავისუფლება	1.0–2.5	ST (სტეარინის მჟავა): 0.5–1.5 phr. BZ-500: 0.5–1.0 phr (რეგულირება ფუნქციის მიხედვით). ოპტიმიზაცია მაღალი შემავსებლის დატვირთვისთვის.
დამუშავების დამხმარე საშუალება (მაგ., ACR)	დნობის სიძლიერე, ნაკადი	0.5–2.0	აუცილებელია მაღალი შემავსებლის შემცველობის ფორმულირებებისთვის. აუმჯობესებს ზედაპირის დასრულებას და პროდუქტიულობას.
სხვა დანამატები	საჭიროებისამებრ	–	საღებავები, ულტრაიისფერი სტაბილიზატორები, ბიოციდები და ა.შ.

2. მაგალითის ფორმულირება (საჭიროებს ოპტიმიზაციას)

კომპონენტი	ტიპი	იტვირთება (phr)
PVC ფისი	K-მნიშვნელობა ~65–70	100.0
პირველადი პლასტიზატორი	DOTP/DINP	45.0
ფოსფატის ეთერის პლასტიზატორი	RDP	15.0
ზედაპირულად დამუშავებული MDH	–	40.0
მაღალი ტემპერატურის აპლიკაცია	ფაზა II	12.0
თუთიის ბორატი	ZB	8.0
თუთიის სტანატი	ZS	5.0
Ca/Zn სტაბილიზატორი	HICOAT-410	3.5
ეპოქსიდირებული სოიოს ზეთი	ეპოქსიდური	5.0
სტეარინის მჟავა	ST	1.0
BZ-500	საპოხი	1.0
ACR დამუშავების დამხმარე საშუალება	–	1.5
საღებავები და ა.შ.	–	საჭიროებისამებრ

კრიტიკული განხორციელების ნაბიჯები

ნედლეულის დეტალების დადასტურება:
- ქიმიური იდენტობის დაზუსტებაBZ-500დაST(იხილეთ მომწოდებლის მონაცემთა ცხრილები).
- ზუსტი დატვირთვების შემოწმებადირექტორი,ეპოქსიდურიდაHICOAT-410.
- კლიენტის მოთხოვნების განსაზღვრა: სამიზნე ცეცხლგამძლეობა (მაგ., UL94 სისქე), რბილობა (სიმტკიცე), გამოყენება (ავტომობილები, ავეჯი, ჩანთები?), სპეციალური საჭიროებები (ცივისადმი მდგრადობა, ულტრაიისფერი გამოსხივებისადმი მდგრადობა, ცვეთამედეგობა?), ხარჯების ლიმიტები.
აირჩიეთ ცეცხლგამძლე მასალის კონკრეტული კლასები:
- მომწოდებლებისგან მოითხოვეთ ჰალოგენისგან თავისუფალი ცეცხლგამძლე ნიმუშები, რომლებიც მორგებულია PVC ტყავისთვის.
- უკეთესი დისპერსიისთვის უპირატესობა მიანიჭეთ ზედაპირულად დამუშავებულ ATH/MDH-ს.
- APP-ისთვის გამოიყენეთ მაღალი ტემპერატურისადმი მდგრადი ჯიშები.
- ფოსფატის ეთერების შემთხვევაში, დაბალი მიგრაციის მიზნით, TCPP-სთან შედარებით უპირატესობა მიანიჭეთ RDP/BDP-ს.
ლაბორატორიული მასშტაბის ტესტირება და ოპტიმიზაცია:
- მოამზადეთ მცირე პარტიები ცვალებადი დატვირთვით (მაგ., შეცვალეთ MDH/APP/ZB/ZS თანაფარდობები).
- შერევა: ერთგვაროვანი დისპერსიისთვის გამოიყენეთ მაღალსიჩქარიანი მიქსერები (მაგ., Henschel). ჯერ დაამატეთ სითხეები (პლასტიფიკატორები, სტაბილიზატორები), შემდეგ კი ფხვნილები.
- დამუშავების საცდელი პერიოდები: ტესტირება საწარმოო აღჭურვილობაზე (მაგ., Banbury-ის მიქსერი + კალენდრება). პლასტიფიკაციის დროის, დნობის სიბლანტის, ბრუნვის მომენტის და ზედაპირის ხარისხის მონიტორინგი.
- შესრულების ტესტირება:
  - ცეცხლგამძლეობა: UL94, LOI.
  - მექანიკური თვისებები: სიმტკიცე (შორი A), დაჭიმვის სიმტკიცე, წაგრძელება.
  - რბილობა/ხელის შეგრძნება: სუბიექტური + სიმტკიცის ტესტები.
  - დაბალტემპერატურულ მოქნილობა: ცივი მოხრის ტესტი.
  - თერმული სტაბილურობა: კონგოს წითელი ტესტი.
  - გარეგნობა: ფერი, პრიალა, ჭედური.
  - (არასავალდებულო) კვამლის სიმკვრივე: NBS კვამლის კამერა.
პრობლემების მოგვარება და დაბალანსება:

საკითხი	გადაწყვეტა
არასაკმარისი ცეცხლგამძლეობა	გაზარდეთ MDH/ATH ან APP; დაამატეთ ADP; ოპტიმიზაცია გაუკეთეთ ZB/ZS-ს; უზრუნველყავით დისპერსია.
ცუდი მექანიკური თვისებები (მაგ., დაბალი წაგრძელება)	შეამცირეთ MDH/ATH; გაზარდეთ PN სინერგისტი; გამოიყენეთ ზედაპირულად დამუშავებული შემავსებლები; დაარეგულირეთ პლასტიფიკატორების რაოდენობა.
დამუშავების სირთულეები (მაღალი სიბლანტე, ცუდი ზედაპირი)	საპოხი მასალების ოპტიმიზაცია; ACR-ის გაზრდა; შერევის შემოწმება; ტემპერატურის/სიჩქარის რეგულირება.
მაღალი ღირებულება	დატვირთვის ოპტიმიზაცია; გამოიყენეთ ეკონომიურად ეფექტური ATH/MDH ნარევები; შეაფასეთ ალტერნატივები.

პილოტირება და წარმოება: ლაბორატორიული ოპტიმიზაციის შემდეგ, ჩაატარეთ პილოტური კვლევები სტაბილურობის, თანმიმდევრულობისა და ღირებულების დასადასტურებლად. მასშტაბირება მხოლოდ ვალიდაციის შემდეგ.

დასკვნა

სტიბიუმის ბაზაზე დამზადებული ტყავი ჰალოგენისგან თავისუფალ ცეცხლგამძლე PVC ტყავზე გადასვლა შესაძლებელია, თუმცა სისტემატურ განვითარებას საჭიროებს. ძირითადი მიდგომა აერთიანებს ლითონის ჰიდროქსიდებს (სასურველია ზედაპირულად დამუშავებულ MDH), ფოსფორ-აზოტის სინერგისტებს (APP ან ADP) და მრავალფუნქციურ კვამლის დამთრგუნველ საშუალებებს (თუთიის ბორატი, თუთიის სტანატი). ამავდროულად, კრიტიკულად მნიშვნელოვანია პლასტიფიკატორების, სტაბილიზატორების, საპოხი მასალების და დამუშავების დამხმარე საშუალებების ოპტიმიზაცია.

წარმატების გასაღებები:

განსაზღვრეთ მკაფიო მიზნები და შეზღუდვები (ცეცხლგამძლეობა, თვისებები, ღირებულება).
აირჩიეთ დადასტურებული, ჰალოგენისგან თავისუფალი ცეცხლგამძლე საშუალებები (ზედაპირულად დამუშავებული შემავსებლები, მაღალტემპერატურული APP).
ჩაატარეთ მკაცრი ლაბორატორიული ტესტირება (ცეცხლგამძლეობა, თვისებები, დამუშავება).
უზრუნველყავით ერთგვაროვანი შერევა და პროცესის თავსებადობა.
More info., you can contact lucy@taifeng-fr.com

გამოქვეყნების დრო: 2025 წლის 12 აგვისტო