สูตรหน่วงการติดไฟโพลีโพรพีลีน (PP) UL94 V0 และ V2

สูตรหน่วงการติดไฟโพลีโพรพีลีน (PP) UL94 V0 และ V2

โพลีโพรพีลีน (PP) เป็นพอลิเมอร์เทอร์โมพลาสติกที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย แต่การติดไฟมีข้อจำกัดในการใช้งานในบางสาขา เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดการหน่วงไฟที่แตกต่างกัน (เช่น เกรด UL94 V0 และ V2) จึงสามารถผสมสารหน่วงไฟเพื่อเพิ่มความต้านทานการติดไฟของ PP ได้ ด้านล่างนี้เป็นข้อมูลแนะนำโดยละเอียดเกี่ยวกับสูตรผสมสารหน่วงไฟ PP สำหรับเกรด UL94 V0 และ V2 ซึ่งรวมถึงการเลือกใช้สารหน่วงไฟ การออกแบบสูตรผสม เทคนิคการผลิต และการทดสอบประสิทธิภาพ

1. บทนำเกี่ยวกับระดับการทนไฟ UL94

UL94 เป็นมาตรฐานการติดไฟที่พัฒนาโดย Underwriters Laboratories (UL) เพื่อประเมินความต้านทานการติดไฟของวัสดุพลาสติก ค่าการหน่วงไฟทั่วไปประกอบด้วย:

• V0:เกรดหน่วงการติดไฟสูงสุด โดยกำหนดให้ตัวอย่างดับเองภายใน 10 วินาทีในการทดสอบการเผาในแนวตั้ง โดยไม่ทำให้ฝ้ายติดไฟจากการหยด
• V2:เกรดหน่วงการติดไฟที่ต่ำกว่า ช่วยให้ตัวอย่างดับไฟได้เองภายใน 30 วินาทีในการทดสอบการเผาไหม้ในแนวตั้ง ขณะเดียวกันก็ยอมให้มีหยดลงมาซึ่งอาจทำให้ฝ้ายติดไฟได้

2. สูตร PP ทนไฟ V0

PP ทนไฟ V0 ต้องมีความทนทานต่อเปลวไฟที่ยอดเยี่ยม โดยทั่วไปทำได้โดยการผสมผสานสารหน่วงไฟที่มีประสิทธิภาพสูงและการปรับปรุงสูตรให้เหมาะสม

2.1 การเลือกสารหน่วงไฟ

• สารหน่วงการติดไฟโบรมีน:เช่น เดคาโบรโมไดฟีนิลอีเทอร์ (DBDPO) และเตตระโบรโมบิสฟีนอล เอ (TBBPA) ซึ่งมีประสิทธิภาพสูงแต่ไม่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากนัก
• สารหน่วงไฟที่มีฟอสฟอรัสเป็นส่วนประกอบ:เช่น แอมโมเนียมโพลีฟอสเฟต (APP) และฟอสฟอรัสแดง ซึ่งเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและมีประสิทธิภาพมากกว่า
• สารหน่วงการติดไฟ (IFR):ประกอบด้วยแหล่งกรด แหล่งคาร์บอน และแหล่งก๊าซ ช่วยให้หน่วงการติดไฟได้อย่างมีประสิทธิภาพและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
• แมกนีเซียมไฮดรอกไซด์ (Mg(OH)₂) หรืออะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ (Al(OH)₃):สารหน่วงไฟอนินทรีย์ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม แต่ต้องใช้ปริมาณการโหลดสูง

2.2 การกำหนดสูตรทั่วไป

• เรซิน PP: 100 ต่อชั่วโมง (ตามน้ำหนัก เท่ากับด้านล่าง)
• สารหน่วงการติดไฟ (IFR): 20–30 น.
• แมกนีเซียมไฮดรอกไซด์: 10–20 ชั่วโมง
• สารป้องกันการหยด:0.5–1 phr (เช่น โพลีเตตระฟลูออโรเอทิลีน PTFE)
• น้ำมันหล่อลื่น: 0.5–1 phr (เช่น สังกะสีสเตียเรต)
• สารต้านอนุมูลอิสระ: 0.2–0.5 phr.

2.3 เทคนิคการประมวลผล

• การผสม:ผสมเรซิน PP สารหน่วงการติดไฟ และสารเติมแต่งอื่นๆ ให้เข้ากันในเครื่องผสมความเร็วสูง
• การอัดรีดและการอัดเม็ด:ใช้เครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่ที่อุณหภูมิ 180–220°C เพื่อผลิตเม็ดพลาสติก
• การฉีดขึ้นรูป:ขึ้นรูปเม็ดพลาสติกให้เป็นตัวอย่างทดสอบโดยใช้เครื่องฉีดขึ้นรูป

2.4 การทดสอบประสิทธิภาพ

• การทดสอบการเผาไหม้ในแนวตั้ง UL94:ตัวอย่างจะต้องเป็นไปตามข้อกำหนด V0 (ดับไฟได้เองภายใน 10 วินาที ไม่มีการจุดไฟฝ้ายจากน้ำหยด)
• การทดสอบคุณสมบัติเชิงกล:ประเมินความแข็งแรงแรงดึง ความแข็งแรงแรงกระแทก ฯลฯ เพื่อให้แน่ใจว่าประสิทธิภาพของวัสดุตรงตามข้อกำหนดการใช้งาน

3. การออกแบบสูตร PP ทนไฟ V2

PP หน่วงไฟ V2 มีข้อกำหนดด้านความต้านทานการติดไฟที่ต่ำกว่า และสามารถทำได้โดยใช้ปริมาณสารหน่วงไฟปานกลาง

3.1 การเลือกสารหน่วงไฟ

• สารหน่วงการติดไฟโบรมีน:เช่น DBDPO หรือ TBBPA ซึ่งต้องการปริมาณเพียงเล็กน้อยก็บรรลุ V2 ได้
• สารหน่วงไฟที่มีฟอสฟอรัสเป็นส่วนประกอบ:เช่น ฟอสฟอรัสแดง หรือ ฟอสเฟต นำเสนอทางเลือกที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
• แมกนีเซียมไฮดรอกไซด์ (Mg(OH)₂) หรืออะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ (Al(OH)₃): เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมแต่ต้องใช้การโหลดที่สูงกว่า

3.2 การกำหนดสูตรทั่วไป

• เรซิน PP: 100 ประโยค
• สารหน่วงไฟโบรมีน: 5–10 พ.ศ.
• แอนติโมนีไตรออกไซด์ (Sb₂O₃): 2–3 บท (ในฐานะผู้เสริมฤทธิ์)
• สารป้องกันการหยด: 0.5–1 phr (เช่น PTFE)
• น้ำมันหล่อลื่น: 0.5–1 phr (เช่น สังกะสีสเตียเรต)
• สารต้านอนุมูลอิสระ: 0.2–0.5 phr.

3.3 เทคนิคการประมวลผล

• เช่นเดียวกับการประมวลผลระดับ V0 (การผสม การอัดรีด การฉีดขึ้นรูป)

3.4 การทดสอบประสิทธิภาพ

• การทดสอบการเผาไหม้ในแนวตั้ง UL94:ตัวอย่างจะต้องเป็นไปตามข้อกำหนด V2 (ดับไฟได้เองภายใน 30 วินาที อนุญาตให้หยดลงมาได้)
• การทดสอบคุณสมบัติเชิงกล:รับรองว่าประสิทธิภาพของวัสดุตรงตามความต้องการการใช้งาน

4. การเปรียบเทียบระหว่างสูตร V0 และ V2

4.1 การบรรจุสารหน่วงไฟ

• V0 ต้องใช้การโหลดที่สูงกว่า (เช่น IFR 20–30phr หรือ Mg(OH)₂ 10–20phr)
• V2 ต้องใช้การโหลดที่ต่ำกว่า (เช่น สารหน่วงการติดไฟโบรมีน 5–10phr)

4.2 ประสิทธิภาพการหน่วงไฟ

• V0 ให้ความต้านทานเปลวไฟที่เหนือกว่าสำหรับข้อกำหนดที่เข้มงวดยิ่งขึ้น

4.3 คุณสมบัติเชิงกล

• สูตร V0 อาจส่งผลต่อคุณสมบัติเชิงกล (เช่น ความแข็งแรงต่อแรงกระแทก ความแข็งแรงต่อแรงดึง) อย่างมีนัยสำคัญ เนื่องจากมีปริมาณสารเติมแต่งที่สูงกว่า
• สูตร V2 มีผลกระทบต่อประสิทธิภาพเชิงกลน้อยกว่า

4.4 ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

• สูตร V0 มักใช้สารหน่วงการติดไฟที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม (เช่น IFR, Mg(OH)₂)
• สูตร V2 อาจใช้สารหน่วงการติดไฟที่เป็นโบรมีนซึ่งเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมน้อยกว่า

5. คำแนะนำการเพิ่มประสิทธิภาพสูตร

5.1 การทำงานร่วมกันของสารหน่วงไฟ

• การรวมสารหน่วงการติดไฟที่แตกต่างกัน (เช่น IFR + Mg(OH)₂, โบรมีน + Sb₂O₃) สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการหน่วงการติดไฟและลดภาระได้

5.2 การปรับเปลี่ยนพื้นผิว

• การปรับเปลี่ยนสารหน่วงไฟอนินทรีย์ (เช่น Mg(OH)₂, Al(OH)₃) จะช่วยปรับปรุงความเข้ากันได้กับ PP และช่วยเพิ่มคุณสมบัติเชิงกล

5.3 การเพิ่มประสิทธิภาพการประมวลผล

• การควบคุมพารามิเตอร์การอัดรีด/การฉีด (อุณหภูมิ แรงดัน ความเร็วสกรู) ช่วยให้การกระจายสม่ำเสมอและป้องกันการเสื่อมสภาพ

6. บทสรุป

การออกแบบสูตร PP ทนไฟ V0 และ V2 ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดเฉพาะด้านความต้านทานไฟและสถานการณ์การใช้งาน

• สูตร V0โดยทั่วไปจะใช้สารหน่วงไฟที่มีประสิทธิภาพสูง (เช่น IFR, Mg(OH)₂) และมีการเสริมประสิทธิภาพอย่างเหมาะสมเพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐานที่เข้มงวด
• สูตร V2สามารถลดอัตราการหน่วงการติดไฟได้โดยใช้สารเติมแต่งให้น้อยที่สุด (เช่น สารหน่วงการติดไฟที่เป็นโบรมีน)

ในการใช้งานจริง ปัจจัยต่างๆ เช่น ความต้านทานเปลวไฟ ประสิทธิภาพเชิงกล ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม และต้นทุน จะต้องมีความสมดุลกัน เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการกำหนดสูตรและเทคนิคการประมวลผล

More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com