Campuran kabel yang terisi ATH mungkin memiliki suhu barrel yang diatur di bawah 200°C dan tetap mengembangkan gelembung, ekstrusi kasar, atau tekanan yang tidak stabil. Campuran lain mungkin sebentar mendekati suhu yang sama dan berjalan tanpa masalah yang jelas.
Perbedaannya adalah aluminium hidroksida tidak mengalami suhu yang ditunjukkan pada satu pengontrol mesin. Ia mengalami suhu leleh yang sebenarnya, pemanasan gesekan lokal, dan lama waktu campuran tetap panas.
Distingsi ini penting karena ATH mulai melepaskan air yang terikat secara kimia ketika masuk ke dalam rentang dekomposisinya. Jika itu terjadi selama pencampuran atau ekstrusi, sebagian reaksi tahan api telah dimulai sebelum kabel, bagian karet, atau komponen polimer yang selesai diproduksi.
Daftar Isi
Mengapa Lembar Data ATH Menunjukkan Baik 200°C dan 220°C
Cari suhu dekomposisi aluminium hidroksida dan dua angka muncul sering: sekitar 200°C dan sekitar 220°C.
Keduanya bisa secara teknis valid.
Nabaltec menjelaskan ATH sebagai terurai endothermis pada sekitar 200°C. Huber mencatat suhu dekomposisi ATH pada sekitar 220°C, sementara literatur teknis industri kabelnya juga menyatakan bahwa ATH mulai melepaskan air pada sekitar 200°C.
Perbedaan ini tidak boleh diinterpretasikan sebagai satu pemasok yang benar dan yang lainnya salah. Degradasi termal diukur di bawah kondisi uji yang ditentukan, dan suhu yang dilaporkan mungkin merepresentasikan awal pelepasan air yang terukur, titik karakteristik pada kurva TGA atau peristiwa termal yang ditentukan lainnya. Laju pemanasan, kondisi sampel, dan metode pengukuran dapat menggeser nilai yang dilaporkan.
Untuk pemrosesan polimer, kesimpulan praktisnya sederhana: 220°C tidak boleh diperlakukan sebagai batas pemrosesan ATH yang terjamin.
Panduan komersial umumnya merekomendasikan ATH untuk sistem termoplastik yang diproses di bawah sekitar 200°C. Tujuannya adalah untuk mempertahankan margin termal yang berguna sebelum dehidrasi yang signifikan dimulai.
Apa yang Terjadi Ketika ATH Mulai Terdekomposisi
Aluminium hidroksida melepaskan air melalui reaksi dekomposisi endothermis:
2Al(OH)₃ → Al₂O₃ + 3H₂O
Selama kebakaran, perilaku ini sangat berguna. Reaksi tersebut menyerap panas sementara air yang dilepaskan membantu mengurangi suhu polimer yang terbakar dan berkontribusi pada penekanan api dan asap.
Di dalam ekstruder, pelepasan air yang sama tidak diinginkan.
ATH memiliki kehilangan teoritis pada pengabuan sekitar 34,6%, sebagian besar terkait dengan air yang terikat secara kimia yang dilepaskan selama dekomposisi. Sebuah komposisi kabel yang terisi tinggi dapat mengandung sejumlah besar ATH, sehingga bahkan dehidrasi prematur yang terbatas dapat memperkenalkan uap air ke dalam lelehan polimer.
Tergantung pada formulasi dan peralatan, ini dapat berkontribusi pada gelembung, rongga internal, produk ekstrusi yang kasar, ketidakstabilan tekanan, atau cacat permukaan.
Gejala ini tidak membuktikan bahwa ATH telah terurai. Polimer basah, kelembaban residu dalam pengisi, aditif volatile, atau ventilasi yang buruk dapat menyebabkan masalah serupa. Riwayat proses harus diperiksa sebelum menyimpulkan bahwa dekomposisi termal yang bertanggung jawab.
Suhu Barrel Tidak Sama dengan Suhu Leleh
Pertimbangkan sebuah ekstruder dengan beberapa zona yang diatur sekitar 175–190°C.
Mungkin tampak aman di bawah daerah dekomposisi ATH, tetapi polimer juga sedang dipanaskan secara mekanis. Putaran sekrup, elemen penguleni, tekanan balik, dan resistensi cetakan mengubah energi mekanis menjadi panas.
Ini menjadi lebih penting dalam senyawa ATH yang sangat terisi karena viskositas mereka bisa jauh lebih tinggi daripada polimer yang tidak terisi. Lebih banyak energi mungkin diperlukan untuk mencampur dan memindahkan senyawa, menghasilkan pemanasan geser tambahan.
Sebuah mesin yang menunjukkan suhu silinder 185°C dapat mengandung wilayah lokal di mana senyawa itu sendiri lebih panas.
Inilah sebabnya mengapa suhu lebur aktual lebih berguna daripada pengaturan silinder saat formulasi beroperasi mendekati batas termal. Di mana peralatan memungkinkannya, pengukuran suhu lebur harus dipertimbangkan bersama dengan torsi sekrup, tekanan kepala, dan aliran.
Profil silinder yang stabil tidak selalu berarti bahwa senyawa mengalami riwayat termal yang stabil.
Waktu Tinggal Dapat Mengubah Hasil Tanpa Mengubah Pengaturan Suhu
Suhu hanya bagian dari masalah. Waktu juga penting.
Dekomposisi ATH bukanlah saklar instan yang berubah sepenuhnya pada satu suhu. Sebuah senyawa yang secara singkat melewati wilayah yang relatif panas mungkin berperilaku berbeda dari material yang berada di dekat suhu tersebut untuk waktu yang lebih lama.
Ini menjelaskan beberapa masalah produksi yang muncul tanpa ada yang mengubah profil suhu mesin.
Sebagai contoh, mengurangi keluaran jalur dapat meningkatkan waktu tinggal. Sebuah saringan atau cetakan yang membatasi dapat meningkatkan tekanan dan gesekan. Berhentinya mesin dapat membuat senyawa duduk di dalam silinder panas jauh lebih lama dibandingkan selama produksi normal.
Ketika produksi dimulai kembali, material pertama yang keluar dari jalur mungkin telah mengalami sejarah termal yang sangat berbeda dari material yang diproduksi selama operasi terus menerus.
Jika gelembung atau cacat permukaan terjadi terutama selama awal, produksi rendah, atau waktu tinggal lama, memeriksa kelas ATH saja tidak mungkin mengidentifikasi seluruh masalah.
Kelembaban Bebas dan Dehidrasi ATH Bukanlah Hal yang Sama
Perbedaan ini sangat berguna saat menyelidiki gelembung.
Bubuk ATH dapat mengandung sedikit kelembaban bebas atau teradsorpsi. Pelet polimer dan bahan formulasi lainnya juga dapat memperkenalkan air. Kondisi penyimpanan, kantong terbuka, dan kelembaban lingkungan yang tinggi dapat meningkatkan masalah ini.
Kelembaban bebas seringkali dapat diatasi melalui penyimpanan yang lebih baik, penanganan material, atau prosedur pengeringan yang sesuai.
Air yang terikat secara kimia berbeda. Itu adalah bagian dari struktur Al(OH)₃ dan dilepaskan saat ATH terurai.
Mengeringkan bubuk tidak meningkatkan suhu dekomposisi dasarnya. Begitu juga, jika ATH mulai terdehidrasi karena senyawa telah terlalu panas, perbaikan penyimpanan bahan baku tidak akan menyelesaikan masalah termal.
Perbandingan pemecahan masalah yang berguna adalah dengan mengubah satu kondisi pada satu waktu. Jika pengeringan yang lebih baik menghilangkan gelembung sementara suhu lebur tetap tidak berubah, kelembaban bebas kemungkinan terlibat. Jika cacat berulang kali muncul saat suhu lebur aktual atau waktu tinggal meningkat, dehidrasi ATH layak mendapat perhatian lebih.
Jenis Polimer Hanyalah Titik Awal
ATH banyak digunakan dalam EVA, polietilena, dan banyak senyawa kabel dan kabel LSZH karena sistem ini sering dapat diproses dalam rentang suhu yang sesuai.
ATH juga dapat digunakan dalam PVC, TPE, TPU, karet, dan berbagai formulasi termoset, tetapi nama polimer saja tidak menentukan apakah jendela termal yang sesuai.
Dua senyawa EVA dapat berperilaku sangat berbeda. Kandungan vinil asetat, muatan ATH, viskositas polimer, sistem pengikat, dan laju ekstrusi semuanya dapat berbeda. Satu formulasi mungkin beroperasi dengan nyaman di bawah daerah dehidrasi ATH, sementara yang lain mencapai suhu leleh yang jauh lebih tinggi karena peningkatan gesekan.
Polipropilena dan banyak termoplastik rekayasa lainnya menghadirkan masalah yang lebih jelas karena sering kali memerlukan suhu pemrosesan yang lebih tinggi. Ketika proses polimer secara teratur mendekati atau melebihi rentang suhu praktis ATH, mengubah ukuran partikel ATH bukanlah cara yang dapat diandalkan untuk mengatasi ketidakcocokan.
Kimia bahan tahan api itu sendiri perlu dipertimbangkan kembali. Di sinilah keputusan ATH-versus-MDH yang dibahas di artikel sebelumnya menjadi relevan.
Tidak Ada 'Margin Aman' Universal
Sangat menggoda untuk membuat aturan pembelian yang sederhana seperti:
ATH terurai pada 220°C, jadi pemrosesan pada 200°C adalah aman.
Itu terlalu sederhana untuk digunakan dalam produksi.
Tidak ada aturan universal yang menyatakan bahwa setiap senyawa ATH harus tetap tepat 10°C, 20°C, atau 30°C di bawah nilai dekomposisi tertentu. Margin yang dibutuhkan tergantung pada grade ATH, viskositas polimer, muatan pengisi, konfigurasi sekrup, laju aliran, waktu tinggal, dan seberapa baik suhu leleh aktual dikendalikan.
Pendekatan yang lebih baik adalah menganggap sekitar 200°C sebagai daerah yang memerlukan perhatian lebih dekat untuk ATH konvensional, daripada suhu pemrosesan target.
Jika produksi normal tetap jauh di bawah daerah ini dan suhu leleh tetap stabil di bawah berbagai kondisi produksi, ATH umumnya memiliki lebih banyak margin operasional.
Jika senyawa secara teratur mendekati 200°C, kualifikasi harus mencakup kondisi produksi yang realistis, bukan hanya percobaan ekstrusi laboratorium yang singkat.
Laju aliran rendah, laju aliran tinggi, startup, perubahan tekanan, dan waktu tinggal yang diperpanjang dapat mengungkapkan kelemahan yang tidak muncul selama uji coba ideal.
Jika Campuran Mulai Menggelembung, Periksa Proses Sebelum Mengubah ATH
Ketika senyawa yang terisi ATH yang telah mapan tiba-tiba mengembangkan gelembung atau ekstrusi kasar, mengganti pengisi segera dapat membuat pemecahan masalah lebih sulit.
Pertama, bandingkan produksi yang bermasalah dengan produksi yang stabil. Suhu leleh aktual, kecepatan sekrup, torsi, tekanan kepala, output, dan waktu tinggal lebih berguna daripada suhu barrel saja. Kelembaban bahan baku harus diperiksa secara terpisah agar air bebas tidak bingung dengan air dekomposisi.
Jika cacat semakin parah seiring meningkatnya suhu leleh atau waktu tinggal, mengurangi beban termal memberikan tes konfirmasi yang berguna. Jika masalah tetap ada ketika suhu leleh jelas di bawah wilayah kritis, perhatian harus beralih ke kelembaban, dispersi, distribusi ukuran partikel, aditif formulasi, atau pembuangan.
TGA juga dapat berguna saat membandingkan perilaku termal dari berbagai material ATH, terutama ketika suatu formulasi mendekati batas pemrosesannya. Hasil harus dibandingkan menggunakan metode dan kondisi pengujian yang sama karena suhu dekomposisi dari laboratorium yang berbeda tidak secara otomatis setara.
Apa yang Perlu Diketahui Detopalu Sebelum Merekomendasikan ATH
Detopalu menyediakan Bubuk Aluminium Hidroksida untuk aplikasi tahan api dan pengisi termasuk kabel dan kabel, karet, plastik, epoksi, dan sistem polimer lainnya.
Spesifikasi produk saat ini berfokus pada sifat-sifat seperti kandungan Al(OH)₃, ukuran partikel, penyerapan minyak, kelembaban, kecerahan, dan kontrol kekotoran. Ini penting untuk pemilihan grade, tetapi tidak menggambarkan kondisi pemrosesan termal aktual dari pelanggan.
Untuk aplikasi kabel atau polimer, informasi berguna juga harus mencakup sistem polimer, muatan ATH, suhu pemrosesan atau leleh yang aktual, persyaratan ukuran partikel saat ini, dan masalah produksi yang diamati.