Systematische Lösung zur Reduzierung der Rauchdichte von TPU-Folien

Systematische Lösung zur Reduzierung der Rauchdichte von TPU-Folien (Aktuell: 280; Ziel: <200)
(Aktuelle Zusammensetzung: Aluminiumhypophosphit 15 phr, MCA 5 phr, Zinkborat 2 phr)

I. Analyse des Kernproblems

1. Einschränkungen der aktuellen Formulierung:

• Aluminiumhypophosphit: Unterdrückt in erster Linie die Flammenausbreitung, hat aber nur eine begrenzte Rauchunterdrückung.
• MCAEin gasförmiges Flammschutzmittel, das für das Nachglühen wirksam ist (Ziel wird bereits erreicht), aber für die Reduzierung des Verbrennungsrauchs nicht ausreicht.
• Zinkborat: Fördert die Bildung von Kohle, ist aber unterdosiert (nur 2 phr), sodass keine ausreichend dichte Kohleschicht gebildet wird, um die Rauchentwicklung zu unterdrücken.

1. Wichtigste Anforderung:

• Reduzierung der Verbrennungsrauchdichte durchRauchunterdrückung durch VerkohlungoderGasphasenverdünnungsmechanismen.

II. Optimierungsstrategien

1. Bestehende Formulierungsverhältnisse anpassen

• Aluminiumhypophosphit: Erhöhen auf18–20 phr(verbessert die Flammschutzwirkung in der kondensierten Phase; überwacht die Flexibilität).
• MCA: Erhöhen auf6–8 phr(fördert die Gasphasenwirkung; übermäßige Mengen können die Verarbeitung beeinträchtigen).
• Zinkborat: Erhöhen auf3–4 phr(verstärkt die Kohlebildung).

Beispiel einer angepassten Rezeptur:

• Aluminiumhypophosphit: 18 phr
• MCA: 7 Phr
• Zinkborat: 4 phr

2. Einführung hocheffizienter Rauchunterdrückungsmittel

• Molybdänverbindungen(z. B. Zinkmolybdat oder Ammoniummolybdat):
• Rolle: Katalysiert die Bildung von Kohle und erzeugt so eine dichte Barriere, die den Rauch abhält.
• Dosierung: 2–3 phr (wirkt synergistisch mit Zinkborat).
• Nanoton (Montmorillonit):
• RollePhysische Barriere zur Reduzierung der Freisetzung brennbarer Gase.
• Dosierung: 3–5 phr (oberflächenmodifiziert zur besseren Dispergierbarkeit).
• Flammschutzmittel auf Silikonbasis:
• RolleVerbessert die Qualität der Holzkohle und die Rauchunterdrückung.
• Dosierung: 1–2 phr (vermeidet Transparenzverlust).

3. Synergistische Systemoptimierung

• Zinkborat: Zur Verstärkung der Synergie mit Aluminiumhypophosphit und Zinkborat 1–2 phr hinzufügen.
• Ammoniumpolyphosphat (APP): Zur Verstärkung der Gasphasenwirkung mit MCA 1–2 phr hinzufügen.

III. Empfohlene umfassende Formulierung

Erwartete Ergebnisse:

• Verbrennungsrauchdichte: ≤200 (über Synergieeffekte zwischen Kohlenstoff und Gasphase).
• Nachglührauchdichte: Halten Sie ≤200 (MCA + Zinkborat).

IV. Wichtige Hinweise zur Prozessoptimierung

1. VerarbeitungstemperaturUm eine vorzeitige Zersetzung des Flammschutzmittels zu verhindern, muss eine Temperatur von 180–200 °C eingehalten werden.
2. Dispersion:

• Für eine gleichmäßige Nanoton-/Molybdatverteilung ist eine Hochgeschwindigkeitsmischung (≥2000 U/min) erforderlich.
• Zur Verbesserung der Füllstoffverträglichkeit sollten 0,5–1 phr Silan-Haftvermittler (z. B. KH550) hinzugefügt werden.

1. FilmbildungBeim Gießen sollte die Abkühlgeschwindigkeit reduziert werden, um die Bildung der Kohleschicht zu erleichtern.

V. Validierungsschritte

1. Labortests: Proben gemäß empfohlener Rezeptur vorbereiten; UL94-Vertikalbrennprüfungen und Rauchdichteprüfungen (ASTM E662) durchführen.
2. Leistungsbalance: Zugfestigkeit, Dehnung und Transparenz prüfen.
3. Iterative Optimierung: Falls die Rauchdichte hoch bleibt, Molybdat oder Nanoton schrittweise anpassen (±1 phr).

VI. Kosten und Machbarkeit

• KostenauswirkungenZinkmolybdat (~¥50/kg) + Nanoton (~¥30/kg) erhöhen die Gesamtkosten bei einer Beladung von ≤10% um <15%.
• Industrielle SkalierbarkeitKompatibel mit Standard-TPU-Verarbeitung; keine Spezialausrüstung erforderlich.

VII. Schlussfolgerung

VonErhöhung des Zinkboratgehalts + Zugabe von Molybdat + Nanoton, ein Dreifachwirkungssystem (Verkohlung + Gasverdünnung + physikalische Barriere) kann die angestrebte Verbrennungsrauchdichte (≤200) erreichen. Priorisieren Sie das Testen derMolybdat + NanotonKombination und anschließende Feinabstimmung der Verhältnisse für ein ausgewogenes Kosten-Nutzen-Verhältnis.