สูตรสารหน่วงไฟปลอดฮาโลเจนสำหรับระบบเคลือบ TPU โดยใช้ตัวทำละลาย DMF

สูตรสารหน่วงไฟปลอดฮาโลเจนสำหรับระบบเคลือบ TPU โดยใช้ตัวทำละลาย DMF

สำหรับระบบเคลือบ TPU ที่ใช้ไดเมทิลฟอร์มาไมด์ (DMF) เป็นตัวทำละลาย การใช้อะลูมิเนียมไฮโปฟอสไฟต์ (AHP) และซิงค์โบเรต (ZB) เป็นสารหน่วงไฟจำเป็นต้องมีการประเมินอย่างเป็นระบบ การวิเคราะห์และแผนการดำเนินงานโดยละเอียดมีดังนี้:

I. การวิเคราะห์ความเป็นไปได้ของอะลูมิเนียมไฮโปฟอสไฟต์ (AHP)

1. กลไกการหน่วงไฟและข้อดี

• กลไก:
• สลายตัวที่อุณหภูมิสูงเพื่อสร้างกรดฟอสฟอริกและกรดเมตาฟอสฟอริก ส่งเสริมการก่อตัวของถ่านใน TPU (สารหน่วงการติดไฟในเฟสควบแน่น)
• ปลดปล่อยอนุมูลอิสระ PO· เพื่อหยุดปฏิกิริยาลูกโซ่การเผาไหม้ (หน่วงการติดไฟในสถานะก๊าซ)
• ข้อดี:
• ปราศจากฮาโลเจน ควันน้อย ความเป็นพิษต่ำ สอดคล้องกับ RoHS/REACH
• มีเสถียรภาพทางความร้อนที่ดี (อุณหภูมิการสลายตัว ≈300°C) เหมาะสำหรับกระบวนการอบแห้ง TPU (โดยทั่วไป <150°C)

2. ความท้าทายและแนวทางแก้ไขของแอปพลิเคชัน

3. สูตรและกระบวนการที่แนะนำ

• ตัวอย่างการกำหนดสูตร:
• ฐาน TPU/DMF: 100 phr
• AHP ที่ปรับเปลี่ยนพื้นผิว: 20 phr
• ซิงค์โบเรต (ZB): 5 phr (การทำงานร่วมกันในการระงับควัน)
• สารกระจายตัว (BYK-110): 1.5 phr
• จุดสำคัญของกระบวนการ:
• ผสมล่วงหน้า AHP กับสารกระจายตัวและ DMF บางส่วนภายใต้แรงเฉือนสูง (≥3000 รอบต่อนาที 30 นาที) จากนั้นผสมกับสารละลาย TPU
• การอบแห้งหลังการเคลือบ: 120-150°C ยืดเวลาออกไปอีก 10% เพื่อให้แน่ใจว่า DMF ระเหยหมด

II. การวิเคราะห์ความเป็นไปได้ของสังกะสีโบเรต (ZB)

1. กลไกการหน่วงไฟและข้อดี

• กลไก:
• สร้างชั้นกระจก B₂O₃ ที่อุณหภูมิสูง ปิดกั้นออกซิเจนและความร้อน (หน่วงการติดไฟแบบควบแน่น)
• ปล่อยน้ำที่ผูกไว้ (~13%) เจือจางก๊าซไวไฟและระบายความร้อนระบบ
• ข้อดี:
• มีฤทธิ์เสริมฤทธิ์ที่แข็งแกร่งร่วมกับ AHP หรืออะลูมิเนียมไตรไฮดรอกไซด์ (ATH)
• ระงับควันได้ดีเยี่ยม เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีควันน้อย

2. ความท้าทายและแนวทางแก้ไขของแอปพลิเคชัน

3. สูตรและกระบวนการที่แนะนำ

• ตัวอย่างการกำหนดสูตร:
• ฐาน TPU/DMF: 100 phr
• ZB ขนาดนาโน: 8 phr
• AHP: 15 ชั่วโมง
• สารทำให้เปียก (Tego 750W): 1 ชม
• จุดสำคัญของกระบวนการ:
• กระจาย ZB ล่วงหน้าใน DMF โดยการบดลูกปัด (ขนาดอนุภาค ≤2μm) ก่อนที่จะผสมกับสารละลาย TPU
• ขยายเวลาการอบแห้ง (เช่น 30 นาที) เพื่อหลีกเลี่ยงความชื้นที่เหลืออยู่ที่จะส่งผลต่อการหน่วงการติดไฟ

III. การประเมินแบบ Synergistic ของระบบ AHP + ZB

1. ฤทธิ์หน่วงการติดไฟแบบเสริมฤทธิ์

• การทำงานร่วมกันของเฟสก๊าซและเฟสควบแน่น:
• AHP ให้ฟอสฟอรัสสำหรับการเผาถ่าน ในขณะที่ ZB จะทำให้ชั้นถ่านมีความเสถียรและยับยั้งการเรืองแสง
• LOI รวม: 28-30%, UL94 V-0 (1.6 มม.) สามารถทำได้
• การระงับควัน:
• ZB ลดการปล่อยควันลงมากกว่า 50% (การทดสอบ Cone Calorimeter)

2. คำแนะนำในการปรับสมดุลประสิทธิภาพ

• การชดเชยคุณสมบัติเชิงกล:
• เติมพลาสติไซเซอร์ TPU 2-3% (เช่น โพลีคาโปรแลกโทนโพลีออล) เพื่อรักษาความยืดหยุ่น (การยืดตัว >300%)
• ใช้ผงละเอียดมาก (AHP/ZB <2μm) เพื่อลดการสูญเสียความแข็งแรงแรงดึงให้เหลือน้อยที่สุด
• การควบคุมเสถียรภาพของกระบวนการ:
• รักษาความหนืดของสารละลายไว้ที่ 2,000-4,000 cP (Brookfield RV, แกนหมุน 4, 20 รอบต่อนาที) เพื่อการเคลือบที่สม่ำเสมอ

IV. การเปรียบเทียบกับสารหน่วงการติดไฟชนิดของเหลวที่มีตัวทำละลาย

V. ขั้นตอนการดำเนินการที่แนะนำ

1. การทดสอบในระดับห้องปฏิบัติการ:

• ประเมิน AHP/ZB เป็นรายบุคคลและร่วมกัน (การโหลดแบบไล่ระดับ: 10%, 15%, 20%)
• ประเมินเสถียรภาพของการกระจายตัว (ไม่มีการตกตะกอนหลังจาก 24 ชั่วโมง) การเปลี่ยนแปลงความหนืด และความสม่ำเสมอของการเคลือบ

1. การตรวจสอบในระดับนำร่อง:

• ปรับสภาพการอบแห้ง (เวลา/อุณหภูมิ) ให้เหมาะสม และทดสอบความหน่วงการติดไฟ (UL94, LOI) และคุณสมบัติเชิงกล
• เปรียบเทียบต้นทุน: หาก AHP+ZB ลดต้นทุนได้มากกว่า 30% เมื่อเทียบกับ FR ในรูปแบบของเหลว ก็ถือว่ามีความคุ้มทุน

1. การเตรียมการขยายขนาด:

• ร่วมมือกับซัพพลายเออร์เพื่อพัฒนามาสเตอร์แบตช์ AHP/ZB แบบกระจายล่วงหน้า (ตาม DMF) เพื่อการผลิตที่ง่ายขึ้น

VI. บทสรุป

ด้วยกระบวนการกระจายตัวที่ควบคุม AHP และ ZB สามารถใช้เป็นสารหน่วงการติดไฟที่มีประสิทธิภาพสำหรับการเคลือบ TPU/DMF โดยมีเงื่อนไขว่า:

1. การปรับเปลี่ยนพื้นผิว + การกระจายแรงเฉือนสูงนำมาใช้เพื่อป้องกันการรวมตัวของอนุภาค
2. AHP (หลัก) + ZB (เสริมฤทธิ์)สร้างสมดุลระหว่างประสิทธิภาพและต้นทุน
3. สำหรับความโปร่งใส/ความยืดหยุ่นสูงตามความต้องการ FR ฟอสฟอรัสไนโตรเจนเหลว (เช่น Levagard 4090N) ยังคงเป็นที่นิยมมากกว่า

บริษัท เสฉวน ไทเฟิง นิวเฟลม รีทาร์แดนท์ จำกัด (ISO & REACH)

Email: lucy@taifeng-fr.com