Một hợp chất cáp chứa ATH có thể có nhiệt độ thùng được đặt dưới 200°C nhưng vẫn phát triển bọt, ép thô hoặc áp suất không ổn định. Một hợp chất khác có thể gần đến cùng một nhiệt độ và chạy mà không gặp vấn đề rõ ràng.
Sự khác biệt là nhôm hydroxide không trải nghiệm nhiệt độ hiển thị trên một bộ điều khiển máy. Nó trải nghiệm nhiệt độ nóng chảy thực tế, sự gia nhiệt cục bộ và khoảng thời gian mà hợp chất vẫn nóng.
Sự phân biệt này rất quan trọng vì ATH bắt đầu giải phóng nước bị ràng buộc hóa học khi nó vào phạm vi phân hủy của nó. Nếu điều đó xảy ra trong quá trình phối trộn hoặc ép, phần của phản ứng chống cháy đã bắt đầu trước khi cáp, bộ phận cao su hoặc thành phần polyme hoàn thành được sản xuất.
Mục lục
Tại sao các Bảng Dữ Liệu ATH Cho Cả 200°C và 220°C
Tìm kiếm nhiệt độ phân hủy của nhôm hydroxide và hai con số xuất hiện thường xuyên: khoảng 200°C và khoảng 220°C.
Cả hai đều có thể hợp lệ về mặt kỹ thuật.
Nabaltec mô tả ATH là phân hủy đồng hấp thụ nhiệt ở nhiệt độ khoảng 200°C. Huber liệt kê nhiệt độ phân hủy của ATH ở khoảng 220°C, trong khi tài liệu kỹ thuật của ngành cáp cũng nêu rằng ATH bắt đầu giải phóng nước ở khoảng 200°C.
Sự khác biệt này không nên được diễn giải là một nhà cung cấp đúng và nhà cung cấp khác sai. Phân hủy nhiệt được đo trong các điều kiện thử nghiệm xác định, và nhiệt độ được báo cáo có thể đại diện cho sự khởi đầu của việc giải phóng nước có thể đo được, một điểm đặc trưng trên đường cong TGA hoặc một sự kiện nhiệt khác đã được xác định. Tốc độ gia nhiệt, điều kiện mẫu và phương pháp đo lường có thể làm thay đổi giá trị được báo cáo.
Đối với quá trình xử lý polymer, kết luận thực tiễn là đơn giản: 220°C không nên được coi là giới hạn xử lý ATH được đảm bảo.
Hướng dẫn thương mại thường khuyên dùng ATH cho các hệ thống thermoplastic được xử lý dưới khoảng 200°C. Mục đích là giữ cho khoảng cách nhiệt hữu ích trước khi bắt đầu sự khử nước đáng kể.
Điều gì xảy ra khi ATH bắt đầu phân hủy
Aluminium hydroxide giải phóng nước thông qua một phản ứng phân hủy đồng hấp thụ nhiệt:
2Al(OH)₃ → Al₂O₃ + 3H₂O
Trong một đám cháy, hành vi này là hữu ích. Phản ứng hấp thụ nhiệt trong khi nước được giải phóng giúp giảm nhiệt độ của polymer đang cháy và góp phần vào việc ngăn chặn lửa và khói.
Trong một thiết bị ép, việc giải phóng nước này là không mong muốn.
ATH có một mất mát lý thuyết trong quá trình nung khoảng 34.6%, chủ yếu liên quan đến nước liên kết hóa học được giải phóng trong quá trình phân hủy. Một hợp chất cáp chứa một lượng lớn ATH, vì vậy ngay cả sự khử nước sớm hạn chế cũng có thể đưa hơi nước vào quá trình nóng chảy của polymer.
Tùy thuộc vào công thức và thiết bị, điều này có thể góp phần vào việc xuất hiện bọt, các vùng rỗng bên trong, sản phẩm ép có bề mặt thô, sự không ổn định áp suất hoặc khuyết tật bề mặt.
Những triệu chứng này không chứng minh rằng ATH đã phân hủy. Polyme ẩm, độ ẩm dư thừa trong chất độn, các phụ gia bay hơi hoặc thông gió kém có thể gây ra những vấn đề tương tự. Lịch sử quy trình cần được xem xét trước khi kết luận rằng phân hủy nhiệt là nguyên nhân.
Nhiệt độ thùng không giống như Nhiệt độ nóng chảy
Xem xét một máy ép có nhiều vùng thiết lập quanh 175–190°C.
Nó có thể xuất hiện an toàn dưới vùng phân hủy của ATH, nhưng polyme cũng đang được gia nhiệt cơ học. Sự xoay của vít, các yếu tố nhào trộn, áp suất ngược và kháng cự của khuôn chuyển đổi năng lượng cơ học thành nhiệt.
Điều này trở nên quan trọng hơn trong các hợp chất ATH có độ đầy cao vì độ nhớt của chúng có thể cao hơn nhiều so với polyme không có chất độn. Nhiều năng lượng hơn có thể cần thiết để trộn và di chuyển hợp chất, tạo ra nhiệt độ cắt bổ sung.
Một máy cho thấy nhiệt độ thùng 185°C do đó có thể chứa các khu vực cục bộ nơi hợp chất tự nó nóng hơn.
Đó là lý do nhiệt độ nóng chảy thực tế hữu ích hơn cài đặt thùng khi một công thức hoạt động gần giới hạn nhiệt. Nơi thiết bị cho phép, các phép đo nhiệt độ nóng chảy nên được xem xét cùng với mô-men xoắn vít, áp suất đầu và lưu lượng.
Một hồ sơ thùng ổn định không nhất thiết có nghĩa là hợp chất đang trải qua một lịch sử nhiệt ổn định.
Thời gian lưu trú có thể thay đổi kết quả mà không thay đổi cài đặt nhiệt độ
Nhiệt độ chỉ là một phần của vấn đề. Thời gian cũng quan trọng.
Phân hủy ATH không phải là một công tắc tức thời mà thay đổi hoàn toàn ở một nhiệt độ. Một hợp chất thoáng qua một khu vực tương đối nóng có thể cư xử khác với vật liệu được giữ gần nhiệt độ đó lâu hơn.
Điều này giải thích một số vấn đề sản xuất xuất hiện mà không ai thay đổi hồ sơ nhiệt độ của máy.
Ví dụ, giảm sản lượng của dây chuyền có thể tăng thời gian cư trú. Một lưới hoặc khuôn hạn chế có thể tăng áp suất và độ cắt. Một máy dừng có thể để hợp chất ở trong thùng nóng lâu hơn rất nhiều so với trong sản xuất bình thường.
Khi sản xuất bắt đầu trở lại, vật liệu đầu tiên rời khỏi dây chuyền có thể đã trải qua một lịch sử nhiệt độ rất khác so với vật liệu sản xuất trong quá trình vận hành liên tục.
Nếu bọt khí hoặc khuyết tật bề mặt xảy ra chủ yếu trong quá trình khởi động, sản xuất đầu ra thấp hoặc thời gian lưu trữ dài, việc kiểm tra chỉ một loại ATH có khả năng không xác định được toàn bộ vấn đề.
Độ ẩm tự do và sự khử nước của ATH không phải là một điều giống nhau
Sự phân biệt này đặc biệt hữu ích khi điều tra về bọt khí.
Bột ATH có thể chứa một lượng nhỏ độ ẩm tự do hoặc được hấp thụ. Các viên nhựa polymer và các thành phần công thức khác cũng có thể đưa nước vào. Điều kiện lưu trữ, túi mở và độ ẩm môi trường cao có thể làm tăng vấn đề này.
Độ ẩm tự do thường có thể được giải quyết thông qua việc lưu trữ tốt hơn, xử lý vật liệu hoặc quy trình sấy phù hợp.
Nước liên kết hóa học thì khác. Nó là một phần của cấu trúc Al(OH)₃ và được giải phóng khi ATH phân hủy.
Việc sấy bột không làm tăng nhiệt độ phân hủy cơ bản của nó. Tương tự, nếu ATH bắt đầu mất nước do hợp chất đã bị quá nhiệt, việc cải thiện lưu trữ nguyên liệu thô sẽ không giải quyết được vấn đề nhiệt.
Một so sánh gỡ lỗi hữu ích là thay đổi một điều kiện tại một thời điểm. Nếu việc sấy cải tiến loại bỏ bọt khí trong khi nhiệt độ nóng chảy không thay đổi, độ ẩm tự do có thể đã liên quan. Nếu khuyết tật xuất hiện lặp đi lặp lại khi nhiệt độ nóng chảy thực tế hoặc thời gian lưu trữ tăng lên, thì cần chú ý nhiều hơn đến việc mất nước của ATH.
Loại polyme chỉ là điểm bắt đầu
ATH được sử dụng rộng rãi trong EVA, polyethylene và nhiều hợp chất dây và cáp LSZH vì các hệ thống này thường có thể được chế biến trong một dải nhiệt độ phù hợp.
ATH cũng có thể được sử dụng trong PVC, TPE, TPU, cao su và nhiều công thức nhiệt rắn khác, nhưng tên polymer đơn thuần không xác định được liệu cửa sổ nhiệt có phù hợp hay không.
Hai hợp chất EVA có thể có hành vi rất khác nhau. Hàm lượng vinyl acetate, tải ATH, độ nhớt polymer, hệ thống liên kết và tỷ lệ ép đùn có thể khác nhau. Một công thức có thể hoạt động thoải mái dưới vùng phân hủy ATH, trong khi một công thức khác đạt nhiệt độ nóng chảy cao hơn nhiều do lực cắt tăng.
Polypropylene và nhiều thermoplastic kỹ thuật thường gặp phải một vấn đề rõ ràng hơn vì chúng thường yêu cầu nhiệt độ chế biến cao hơn. Khi quá trình polymer thường xuyên tiếp cận hoặc vượt quá phạm vi nhiệt độ thực tế của ATH, việc thay đổi kích thước hạt ATH không phải là một cách đáng tin cậy để giải quyết sự không phù hợp.
Hóa học chống cháy cần được xem xét lại. Đây là nơi quyết định ATH so với MDH được đề cập trong bài viết trước đó trở nên có liên quan.
Không có 'Mức An Toàn' chung nào
Rất dễ để tạo một quy tắc mua sắm đơn giản như:
ATH phân hủy ở 220°C, vì vậy chế biến ở 200°C là an toàn.
Điều đó quá đơn giản cho việc sản xuất.
Cũng không có quy tắc phổ quát nào cho rằng mọi hợp chất ATH phải giữ chính xác 10°C, 20°C hoặc 30°C dưới một giá trị phân hủy nhất định. Độ an toàn yêu cầu phụ thuộc vào loại ATH, độ nhớt polymer, tải trọng chất độn, cấu hình vít, công suất thông qua, thời gian lưu trú và cách nhiệt độ nóng chảy thực tế được kiểm soát tốt.
Một cách tiếp cận tốt hơn là xem khoảng 200°C như một vùng cần chú ý hơn cho ATH thông thường, thay vì một nhiệt độ chế biến mục tiêu.
Nếu sản xuất thông thường giữ ổn định dưới vùng này và nhiệt độ nóng chảy vẫn ổn định dưới các điều kiện sản xuất khác nhau, ATH thường có nhiều biên an toàn hơn.
Nếu hợp chất thường xuyên tiếp cận 200°C, việc đủ điều kiện nên bao gồm các điều kiện sản xuất thực tế thay vì chỉ một thử nghiệm ép đùn trong phòng thí nghiệm ngắn.
Tỷ lệ thông qua thấp, tỷ lệ thông qua cao, khởi động, thay đổi áp suất và thời gian lưu trú kéo dài đều có thể bộc lộ những điểm yếu mà không xuất hiện trong một cuộc thử nghiệm lý tưởng.
Nếu hợp chất bắt đầu sủi bọt, hãy kiểm tra quy trình trước khi thay đổi ATH
Khi một hợp chất chứa ATH đã được thiết lập bất ngờ phát triển bọt hoặc đùn thô, việc thay thế ngay lập tức chất độn có thể làm cho việc khắc phục sự cố trở nên khó khăn hơn.
Đầu tiên so sánh quá trình gặp vấn đề với một quá trình sản xuất ổn định. Nhiệt độ nóng chảy thực tế, tốc độ vít, mô-men xoắn, áp suất đầu, sản lượng và thời gian cư trú có giá trị hơn nhiệt độ thùng đơn thuần. Độ ẩm của nguyên liệu thô cần được kiểm tra riêng biệt để nước tự do không bị nhầm lẫn với nước phân hủy.
Nếu các khuyết tật trở nên tồi tệ hơn khi nhiệt độ nóng chảy hoặc thời gian cư trú tăng, giảm tải nhiệt sẽ cung cấp một bài kiểm tra xác nhận hữu ích. Nếu vấn đề vẫn tồn tại khi nhiệt độ nóng chảy rõ ràng dưới vùng giới hạn, sự chú ý nên chuyển hướng đến độ ẩm, phân tán, phân bố kích thước hạt, phụ gia công thức hoặc thông gió.
TGA cũng có thể hữu ích khi so sánh tính chất nhiệt của các vật liệu ATH khác nhau, đặc biệt khi một công thức gần đến giới hạn xử lý của nó. Kết quả nên được so sánh bằng cách sử dụng cùng một phương pháp thử nghiệm và điều kiện vì nhiệt độ phân hủy từ các phòng thí nghiệm khác nhau không tự động tương đương nhau.
Những gì Detopalu cần biết trước khi khuyến nghị ATH
Detopalu cung cấp Bột Nhôm Hydroxide cho các ứng dụng chống cháy và chất độn bao gồm dây và cáp, cao su, nhựa, epoxy và các hệ thống polymere khác.
Thông số kỹ thuật sản phẩm hiện tại tập trung vào các thuộc tính như hàm lượng Al(OH)₃, kích thước hạt, khả năng hấp thụ dầu, độ ẩm, độ trắng và kiểm soát tạp chất. Những điều này quan trọng cho việc chọn loại, nhưng chúng không mô tả điều kiện xử lý nhiệt thực tế của khách hàng.
Đối với một ứng dụng cáp hoặc polymer, thông tin hữu ích cũng nên bao gồm hệ thống polymer, tải ATH, nhiệt độ xử lý hoặc nhiệt độ nóng chảy thực tế, yêu cầu kích thước hạt hiện tại và vấn đề sản xuất đang được quan sát.