Referenzrezeptur für flammhemmende PVC-Thermoplaste der Klasse V-0

Referenzrezeptur für flammhemmende PVC-Thermoplaste der Klasse V-0

Um bei PVC-Thermoplasten die Flammschutzklasse V-0 (nach UL-94) zu erreichen, werden häufig Aluminiumhypophosphit und Borsäure als Flammschutzmittel eingesetzt. Ihre Zugabemengen müssen je nach Rezeptur, Verarbeitungsbedingungen und Leistungsanforderungen optimiert werden. Nachfolgend finden Sie einige Empfehlungen und Referenzbereiche:

1. Zugabemenge von Aluminiumhypophosphit

Aluminiumhypophosphit ist ein effizientes, phosphorbasiertes Flammschutzmittel, das sich für PVC-Materialien eignet. Es hemmt die Verbrennung durch die Bildung einer schützenden Phosphatschicht und die Freisetzung von Phosphorsäuregas.

• Empfohlene Zusatzstufe: 15–25 phr(Teile pro hundert Teile Harz)
• Bei Standard-PVC addiert man etwa20 PhrAluminiumhypophosphit erreicht typischerweise eine Flammschutzklasse von V-0.
• Für eine höhere Flammschutzwirkung kann die Dosierung erhöht werden, die Auswirkungen auf die mechanischen Eigenschaften sollten jedoch berücksichtigt werden.
• Vorsichtsmaßnahmen:
• Ein Überschuss an Aluminiumhypophosphit kann die Verarbeitungsleistung beeinträchtigen (z. B. schlechtere Fließfähigkeit).
• Es wird empfohlen, es mit anderen Flammschutzmitteln (z. B. Borsäure, Aluminiumhydroxid) zu kombinieren, um synergistische Effekte zu erzielen.

2. Zugabemenge an Borsäure

Borsäure ist ein kostengünstiges Flammschutzmittel, das hauptsächlich durch endotherme Zersetzung und die Bildung einer glasartigen Schutzschicht wirkt.

• Empfohlene Zusatzstufe: 5–15 phr
• Borsäure wird üblicherweise als sekundäres Flammschutzmittel eingesetzt, und übermäßige Mengen können die mechanischen und Verarbeitungseigenschaften beeinträchtigen.
• Bei PVC, Hinzufügen von etwa10 PhrBorsäure kann in Synergie mit Aluminiumhypophosphit die Flammschutzwirkung verstärken.
• Vorsichtsmaßnahmen:
• Borsäure ist hygroskopisch, daher sollte bei Lagerung und Handhabung die Aufnahme von Feuchtigkeit vermieden werden.
• Seine flammhemmende Wirkung ist bei alleiniger Anwendung begrenzt; es wird üblicherweise mit anderen Flammschutzmitteln kombiniert (z. B. Aluminiumhypophosphit, Aluminiumhydroxid).

3. Synergistische Formulierung von Aluminiumhypophosphit und Borsäure

Um die V-0-Klassifizierung zu erreichen, können Aluminiumhypophosphit und Borsäure aufgrund ihrer synergistischen Wirkung kombiniert werden. Nachfolgend eine Referenzrezeptur:

• Aluminiumhypophosphit: 15–20 phr
• Borsäure: 5–10 phr
• Weitere Zusatzstoffe:
• Weichmacher (z. B. DOP): Nach Bedarf (angepasst an die Anforderungen an die PVC-Härte)
• Stabilisator:2–5 phr(z. B. Bleisalze, Calcium-Zink-Stabilisatoren)
• Schmiermittel:0,5–1 phr(z. B. Stearinsäure)

Beispielformulierung:

• PVC-Harz:100 PhR
• Aluminiumhypophosphit:18 Phr
• Zinkborat:8 Phr
• Weichmacher (DOP):40 Phr
• Stabilisator:3 Phr
• Schmiermittel:0,8 phr

4. Testen und Optimieren

Für die praktische Anwendung werden folgende Schritte zum Testen und Optimieren empfohlen:

1. Pilotformulierung:Bereiten Sie einen kleinen Versuch auf Basis der Referenzbereiche vor.
2. UL-94-Test:Führen Sie vertikale Brennversuche durch, um die Flammschutzklasse zu bewerten.
3. Leistungstests:Beurteilung der mechanischen Eigenschaften (z. B. Zugfestigkeit, Schlagfestigkeit) und der Verarbeitungseigenschaften (z. B. Fließfähigkeit, thermische Stabilität).
4. Optimierung:Passen Sie die Zugabemengen von Aluminiumhypophosphit und Borsäure an oder fügen Sie andere Flammschutzmittel (z. B. Aluminiumhydroxid, Antimontrioxid) hinzu, um die Leistung weiter zu verbessern.

5. Wichtige Überlegungen

• Verarbeitungstemperatur:Die Zersetzungstemperaturen von Aluminiumhypophosphit und Borsäure sind relativ hoch; um eine Zersetzung zu vermeiden, muss sichergestellt werden, dass die Verarbeitungstemperaturen diese Grenzen nicht überschreiten.
• Dispersion:Um lokale Konzentrationsprobleme zu vermeiden, ist eine gleichmäßige Verteilung der Flammschutzmittel im PVC sicherzustellen.
• Umweltauswirkungen:Sowohl Aluminiumhypophosphit als auch Borsäure sind umweltfreundliche Flammschutzmittel, jedoch sollte die Kompatibilität mit anderen Zusatzstoffen überprüft werden.

6. Schlussfolgerung

Um bei thermoplastischen PVC-Kunststoffen die Flammschutzklasse V-0 zu erreichen, werden folgende Zusatzstoffmengen empfohlen:15–25 phr für AluminiumhypophosphitUnd5–15 phr für BorsäureDie synergistische Anwendung dieser Flammschutzmittel kann die Leistung verbessern. In der Praxis ist eine Optimierung auf Basis spezifischer Rezepturen und Leistungsanforderungen unerlässlich, und es sollten UL-94-Prüfungen durchgeführt werden, um die Flammschutzklasse zu bestätigen.

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