Campuran kabel yang diisi ATH mungkin mempunyai suhu tong yang ditetapkan di bawah 200°C dan masih mengembangkan gelembung, pengekstrusan kasar atau tekanan tidak stabil. Campuran lain mungkin secara singkat menghampiri suhu yang sama dan berjalan tanpa masalah yang jelas.
Perbezaannya adalah bahawa aluminium hidroksida tidak mengalami suhu yang ditunjukkan pada satu pengawal mesin. Ia mengalami suhu leleh sebenar, pemanasan geseran tempatan dan tempoh masa campuran tetap panas.
Pembezaan ini penting kerana ATH mula melepaskan air terikat secara kimia apabila ia memasuki julat penguraian. Jika itu berlaku semasa pencampuran atau pengekstrusan, sebahagian daripada reaksi pelindung api telah pun bermula sebelum kabel siap, bahagian getah atau komponen polimer dihasilkan.
Isi Kandungan
Mengapa Helaian Data ATH Menunjukkan Kedua-dua 200°C dan 220°C
Cari suhu penguraian aluminium hidroksida dan dua nombor muncul dengan kerap: lebih kurang 200°C dan lebih kurang 220°C.
Kedua-duanya boleh dianggap sah secara teknikal.
Nabaltec menggambarkan ATH sebagai mengurai secara endotermik pada kira-kira 200°C. Huber menyenaraikan suhu penguraian ATH pada kira-kira 220°C, sementara literatur teknikal industri kabel juga menyatakan bahawa ATH mula melepaskan air pada sekitar 200°C.
Perbezaan ini tidak seharusnya ditafsirkan sebagai satu pembekal betul dan yang lain salah. Penguraian termal diukur di bawah syarat ujian yang ditentukan, dan suhu yang dilaporkan mungkin mewakili permulaan pelepasan air yang dapat diukur, satu titik ciri pada lengkung TGA atau peristiwa terma lain yang ditentukan. Kadar pemanasan, keadaan sampel dan kaedah pengukuran boleh mengubah nilai yang dilaporkan.
Untuk pemprosesan polimer, kesimpulan praktikal adalah jelas: 220°C tidak boleh dianggap sebagai had pemprosesan ATH yang dijamin.
Panduan komersial biasanya mengesyorkan ATH untuk sistem termoplastik yang diproses di bawah kira-kira 200°C. Tujuannya adalah untuk mengekalkan margin termal yang berguna sebelum dehidrasi yang signifikan bermula.
Apa yang Terjadi Apabila ATH Mulai Terurai
Aluminium hidroksida melepaskan air melalui reaksi penguraian endotermik:
2Al(OH)₃ → Al₂O₃ + 3H₂O
Semasa kebakaran, tingkah laku ini adalah berguna. Reaksi ini menyerap haba sementara air yang dilepaskan membantu mengurangkan suhu polimer yang terbakar dan menyumbang kepada penekanan api dan asap.
Di dalam extruder, pelepasan air yang sama adalah tidak diingini.
ATH mempunyai kehilangan teoritis pada pengapian kira-kira 34.6%, yang sebahagian besarnya berkaitan dengan air yang terikat secara kimia yang dilepaskan semasa penguraian. Kompaun kabel yang sangat terisi boleh mengandungi jumlah ATH yang substansial, jadi bahkan dehidrasi awal yang terhad boleh memperkenalkan wap air ke dalam lebur polimer.
Bergantung kepada formulasi dan peralatan, ini boleh menyumbang kepada gelembung, kekosongan dalaman, bahan ekstrudat yang kasar, ketidakstabilan tekanan atau kecacatan permukaan.
Gejala ini tidak membuktikan bahawa ATH telah terurai. Polimer basah, kelembapan tinggal dalam pengisi, bahan tambahan volatile atau pengudaraan yang lemah boleh menyebabkan masalah yang serupa. Sejarah proses perlu diperiksa sebelum membuat kesimpulan bahawa penguraian terma adalah penyebabnya.
Suhu Tong Tidak Sama dengan Suhu Leleh
Pertimbangkan ekstruder dengan beberapa zon ditetapkan sekitar 175–190°C.
Ia mungkin kelihatan selamat di bawah kawasan penguraian ATH, tetapi polimer juga dipanaskan secara mekanikal. Putaran skru, elemen menguli, tekanan belakang dan rintangan mati mengubah tenaga mekanikal menjadi haba.
Ini menjadi lebih penting dalam sebatian ATH yang sangat padu kerana ketviskosannya boleh jauh lebih tinggi daripada polimer yang tidak diperkaya. Lebih banyak tenaga mungkin diperlukan untuk mencampur dan menggerakkan sebatian, menghasilkan pemanasan geseran tambahan.
Sebuah mesin yang menunjukkan suhu silinder 185°C boleh mengandungi kawasan tempatan di mana sebatian itu sendiri lebih panas.
Inilah sebabnya mengapa suhu lebur sebenar lebih berguna daripada tetapan silinder apabila formulasi beroperasi dekat dengan had terma. Di mana peralatan membenarkannya, pengukuran suhu lebur harus dipertimbangkan bersama dengan tork skru, tekanan kepala dan aliran.
Profil silinder yang stabil tidak semestinya bermakna sebatian mengalami sejarah terma yang stabil.
Masa Tinggal Boleh Mengubah Hasil Tanpa Mengubah Tetapan Suhu
Suhu hanyalah sebahagian daripada masalah. Masa juga penting.
Penguraian ATH bukanlah suis segera yang berubah sepenuhnya pada satu suhu. Sebatian yang secara ringkas melalui kawasan yang agak panas mungkin berkelakuan berbeza daripada bahan yang ditahan berhampiran suhu itu untuk tempoh yang lebih lama.
Ini menerangkan beberapa masalah pengeluaran yang muncul tanpa sesiapa merubah profil suhu mesin.
Sebagai contoh, mengurangkan output talian boleh meningkatkan masa kediaman. Skrin atau mati yang ketat boleh meningkatkan tekanan dan geseran. Henti mesin boleh membiarkan sebatian berada di dalam silinder panas jauh lebih lama daripada semasa pengeluaran normal.
Apabila pengeluaran dimulakan semula, bahan pertama yang keluar dari barisan mungkin telah mengalami sejarah terma yang sangat berbeza daripada bahan yang dihasilkan semasa operasi berterusan.
Jika gelembung atau kecacatan permukaan berlaku terutamanya semasa permulaan, pengeluaran beroutput rendah atau masa tinggal yang panjang, semakan gred ATH sahaja tidak mungkin mengenal pasti keseluruhan masalah.
Kelembapan Bebas dan Dehidrasi ATH Bukanlah Perkara yang Sama
Perbezaan ini sangat berguna semasa menyiasat gelembung.
Serbuk ATH boleh mengandungi sedikit kelembapan bebas atau teradsorpsi. Pelet polimer dan bahan formulasi lain juga boleh memperkenalkan air. Keadaan penyimpanan, beg terbuka dan kelembapan ambien yang tinggi mungkin meningkatkan masalah ini.
Kelembapan bebas sering kali dapat ditangani melalui penyimpanan yang lebih baik, pengendalian bahan atau prosedur pengeringan yang sesuai.
Air yang terikat secara kimia adalah berbeza. Ia adalah sebahagian dari struktur Al(OH)₃ dan dilepaskan apabila ATH terurai.
Mengeringkan serbuk tidak meningkatkan suhu penguraian asasnya. Begitu juga, jika ATH mula kehilangan kelembapan kerana sebatian telah dipanaskan berlebihan, meningkatkan penyimpanan bahan mentah tidak akan menyelesaikan masalah terma.
Perbandingan penyelesaian masalah yang berguna adalah untuk mengubah satu keadaan pada satu masa. Jika pengeringan yang diperbaiki menghapuskan gelembung sementara suhu lebur tetap tidak berubah, kelembapan bebas mungkin terlibat. Jika kecacatan muncul secara berulang apabila suhu lebur sebenar atau masa tinggal meningkat, kehilangan kelembapan ATH memerlukan perhatian lebih lanjut.
Jenis Polimer Hanya Titik Permulaan
ATH digunakan secara meluas dalam EVA, polietilena dan banyak sebatian wayar dan kabel LSZH kerana sistem ini sering kali boleh diproses dalam julat suhu yang sesuai.
ATH juga boleh digunakan dalam PVC, TPE, TPU, getah dan pelbagai formulasi termoset, tetapi nama polimer sahaja tidak menentukan sama ada tingkap terma adalah sesuai.
Dua sebatian EVA mungkin berkelakuan sangat berbeza. Kandungan asetat vinil, pemuatan ATH, kelikatan polimer, sistem pengikatan dan kadar ekstrusi semuanya boleh berbeza. Satu formulasi mungkin berfungsi dengan baik di bawah kawasan dehidrasi ATH, manakala satu lagi mencapai suhu lebur yang lebih tinggi kerana peningkatan geseran.
Polipropilena dan banyak termoplastik kejuruteraan memberikan masalah yang lebih ketara kerana ia sering memerlukan suhu pemprosesan yang lebih tinggi. Apabila proses polimer secara berkala mendekati atau melebihi julat thermal praktikal ATH, mengubah saiz partikel ATH bukan kaedah yang boleh dipercayai untuk menyelesaikan ketidakpadanan.
Kimia penghalang api itu sendiri perlu dipertimbangkan semula. Di sinilah keputusan ATH-versus-MDH yang dibincangkan dalam artikel sebelumnya menjadi relevan.
Tiada “Margin Selamat” Universal
Adalah menarik untuk mencipta satu peraturan pembelian yang mudah seperti:
ATH terurai pada 220°C, jadi pemprosesan pada 200°C adalah selamat.
Itu terlalu mudah untuk penggunaan pengeluaran.
Tiada juga peraturan sejagat yang menyatakan bahawa setiap sebatian ATH mesti kekal tepat 10°C, 20°C atau 30°C di bawah nilai penguraian tertentu. Marginal yang diperlukan bergantung kepada gred ATH, kelikatan polimer, pemuatan pengisi, konfigurasi skru, kadar keluaran, masa kediaman dan betapa baiknya suhu lebur sebenar dikawal.
Satu pendekatan yang lebih baik adalah untuk menganggap kira-kira 200°C sebagai kawasan yang memerlukan perhatian lebih dekat untuk ATH konvensional, bukannya suhu pemprosesan sasaran.
Jika pengeluaran biasa kekal dengan selesa di bawah kawasan ini dan suhu lebur kekal stabil di bawah keadaan pengeluaran yang berbeza, ATH secara amnya mempunyai lebih banyak margin operasi.
Jika sebatian secara berkala mendekati 200°C, kelayakan harus memasukkan keadaan pengeluaran yang realistik dan bukannya hanya percubaan ekstrusi makmal yang pendek.
Keluaran rendah, keluaran tinggi, permulaan, perubahan tekanan dan kediaman yang panjang semuanya boleh mendedahkan kelemahan yang tidak muncul semasa ujian ideal.
Jika Campuran Mulai Menggelegak, Periksa Proses Sebelum Mengubah ATH
Apabila sebatian yang mengandungi ATH yang telah terbina tiba-tiba mengembangkan gelembung atau ekstrusi yang kasar, menggantikan pengisi dengan segera boleh menyukarkan proses penyiasatan.
Pertama, bandingkan pengeluaran yang bermasalah dengan pengeluaran yang stabil. Suhu lebur sebenar, kelajuan skru, tork, tekanan kepala, output dan masa pemastautinan adalah lebih berguna daripada suhu barrel sahaja. Kelembapan bahan mentah perlu diperiksa secara berasingan supaya air bebas tidak dikelirukan dengan air penguraian.
Jika kecacatan menjadi lebih teruk apabila suhu lebur atau masa pemastautinan meningkat, mengurangkan beban thermal memberikan ujian pengesahan yang berguna. Jika masalah berterusan ketika suhu lebur jelas berada di bawah kawasan kritikal, perhatian harus diberikan kepada kelembapan, pengagihan, saiz partikel, tambahan formulasi atau pengudaraan.
TGA juga boleh berguna apabila membandingkan tingkah laku thermal bahan ATH yang berbeza, terutamanya apabila satu formulasi hampir kepada had pemprosesannya. Keputusan harus dibandingkan menggunakan kaedah ujian dan keadaan yang sama kerana suhu penguraian dari makmal yang berbeza tidak semestinya setara.
Apa yang Perlu Diketahui oleh Detopalu Sebelum Mengesyorkan ATH
Detopalu membekalkan Serbuk Aluminium Hidroksida untuk aplikasi penghalang api dan pengisi termasuk wayar dan kabel, getah, plastik, epoksi dan sistem polimer lain.
Spesifikasi produk semasa memberi tumpuan kepada sifat seperti kandungan Al(OH)₃, saiz partikel, penyerapan minyak, kelembapan, kecerahan dan kawalan kekotoran. Ini adalah penting untuk pemilihan gred, tetapi ia tidak menerangkan keadaan pemprosesan thermal sebenar pelanggan.
Untuk aplikasi kabel atau polimer, maklumat berguna juga harus menyertakan sistem polimer, muatan ATH, suhu pemprosesan atau lebur sebenar, keperluan saiz partikel semasa dan masalah pengeluaran yang diperhatikan.