أخبار

مقدمة: حل تحديات معالجة مركبات البولي أوليفين المقاومة للهب ذات الأحمال العالية من هيدروكسيد الألومنيوم/هيدروكسيد المعادن

في صناعة الكابلات، تُعدّ المتطلبات الصارمة لمقاومة اللهب ضرورية لضمان سلامة الأفراد والمعدات في حال نشوب حريق. يُستخدم هيدروكسيد الألومنيوم (ATH) وهيدروكسيد المغنيسيوم (MDH)، كمثبطات لهب خالية من الهالوجين، على نطاق واسع في مركبات كابلات البولي أوليفين نظرًا لكونهما صديقين للبيئة، وانخفاض انبعاث الدخان منهما، وعدم انبعاث غازات مُسببة للتآكل. مع ذلك، غالبًا ما يتطلب تحقيق الأداء المطلوب لمقاومة اللهب دمج كميات كبيرة من هيدروكسيد الألومنيوم وهيدروكسيد المغنيسيوم - عادةً ما بين 50 و70% وزنيًا أو أكثر - في مصفوفة البولي أوليفين.

على الرغم من أن هذا المحتوى العالي من الحشو يُحسّن بشكل ملحوظ مقاومة اللهب، إلا أنه يُضيف تحديات كبيرة في عملية التصنيع، بما في ذلك زيادة لزوجة المادة المنصهرة، وانخفاض سيولتها، وتدهور خصائصها الميكانيكية، وضعف جودة سطحها. هذه المشكلات قد تُحدّ بشكل كبير من كفاءة الإنتاج وجودة المنتج.

تهدف هذه المقالة إلى دراسة تحديات المعالجة المرتبطة بمركبات البولي أوليفين المقاومة للهب من نوع ATH/MDH ذات الأحمال العالية في تطبيقات الكابلات، وذلك بشكل منهجي. واستنادًا إلى ملاحظات السوق والخبرة العملية، فإنهايحدد فعاليعالجإضافاتللمعالجة هذه التحديات. تهدف الرؤى المقدمة إلى مساعدة مصنعي الأسلاك والكابلات على تحسين التركيبات وتطوير عمليات الإنتاج عند العمل مع مركبات البولي أوليفين المقاومة للهب من نوع ATH/MDH ذات الأحمال العالية.

فهم مثبطات اللهب ATH و MDH

يُعدّ كلٌّ من هيدروكسيد الألومنيوم (ATH) ومركب هيدروكسيد المغنيسيوم (MDH) من مثبطات اللهب غير العضوية الرئيسية الخالية من الهالوجين، والتي تُستخدم على نطاق واسع في المواد البوليمرية، لا سيما في تطبيقات الكابلات حيث تكون معايير السلامة والبيئة عالية. تعمل هذه المواد عن طريق التحلل الماص للحرارة وإطلاق الماء، مما يُخفف من تركيز الغازات القابلة للاشتعال ويُشكّل طبقة أكسيد واقية على سطح المادة، الأمر الذي يُثبّط الاحتراق ويُقلّل من الدخان. يتحلل هيدروكسيد الألومنيوم عند درجة حرارة تتراوح بين 200 و220 درجة مئوية تقريبًا، بينما يتميز مركب هيدروكسيد المغنيسيوم بدرجة حرارة تحلل أعلى تتراوح بين 330 و340 درجة مئوية، مما يجعله أكثر ملاءمة للبوليمرات المُعالجة في درجات حرارة أعلى.

1. تشمل آليات مقاومة اللهب في كل من هيدروكسيد الألومنيوم (ATH) وهيدروكسيد المغنيسيوم (MDH) ما يلي:

1.1. التحلل الماص للحرارة:

عند التسخين، يخضع كل من ATH (Al(OH)₃) و MDH (Mg(OH)₂) لتحلل ماص للحرارة، حيث يمتصان حرارة كبيرة ويخفضان درجة حرارة البوليمر لتأخير التحلل الحراري.

ATH: 2Al(OH)₃ → Al₂O₃ + 3H₂O, ΔH ≈ 1051 J/g

MDH: Mg(OH)₂ → MgO + H₂O، ΔH ≈ 1316 جول/غرام

1.2. انبعاث بخار الماء:

يعمل بخار الماء المنطلق على تخفيف الغازات القابلة للاشتعال حول البوليمر ويحد من وصول الأكسجين، مما يمنع الاحتراق.

1.3. تكوين طبقات واقية:

تتحد أكاسيد المعادن الناتجة (Al₂O₃ و MgO) مع طبقة الفحم البوليمري لتشكيل طبقة واقية كثيفة، والتي تمنع اختراق الحرارة والأكسجين وتعيق إطلاق الغازات القابلة للاشتعال.

1.4. قمع الدخان:

كما تمتص الطبقة الواقية جزيئات الدخان، مما يقلل من كثافة الدخان الإجمالية.

على الرغم من أدائها الممتاز في مقاومة اللهب وفوائدها البيئية، فإن تحقيق تصنيفات عالية لمقاومة اللهب يتطلب عادةً 50-70% وزناً أو أكثر من ATH/MDH، وهو السبب الرئيسي لتحديات المعالجة اللاحقة.
2. التحديات الرئيسية لمعالجة البولي أوليفينات عالية التحميل من نوع ATH/MDH في تطبيقات الكابلات

2.1. تدهور الخصائص الريولوجية:

تؤدي زيادة نسبة الحشو إلى ارتفاع لزوجة المادة المنصهرة بشكل حاد، مما يقلل من انسيابيتها. وهذا بدوره يُصعّب عملية التلدين والتدفق أثناء البثق، ويتطلب درجات حرارة معالجة وقوى قص أعلى، مما يزيد من استهلاك الطاقة ويسرّع من تآكل المعدات. كما أن انخفاض انسيابية المادة المنصهرة يحدّ من سرعة البثق وكفاءة الإنتاج.

2.2. انخفاض الخواص الميكانيكية:

تؤدي الكميات الكبيرة من الحشوات غير العضوية إلى تخفيف بنية البوليمر، مما يقلل بشكل ملحوظ من قوة الشد والاستطالة عند الكسر ومقاومة الصدمات. على سبيل المثال، قد يؤدي دمج 50% أو أكثر من هيدروكسيد الألومنيوم/هيدروكسيد المغنيسيوم إلى تقليل قوة الشد بنسبة 40% أو أكثر، مما يشكل تحديًا لمواد الكابلات المرنة والمتينة.

2.3. مشاكل التشتت:

غالباً ما تتجمع جزيئات ATH و MDH في مصفوفة البوليمر، مما يؤدي إلى نقاط تركيز الإجهاد، وانخفاض الأداء الميكانيكي، وعيوب البثق مثل خشونة السطح أو الفقاعات.

2.4. رداءة جودة السطح:

قد تؤدي لزوجة الانصهار العالية، وضعف التشتت، ومحدودية توافق الحشو مع البوليمر إلى خشونة أو عدم انتظام أسطح المنتج المبثوق، مما ينتج عنه ما يُعرف بـ"جلد القرش" أو تراكم المواد على القالب. ويؤثر هذا التراكم (سائل القالب) على كلٍ من المظهر واستمرارية الإنتاج.

2.5. تأثيرات الكهرباء على الممتلكات:

قد يؤثر ارتفاع نسبة الحشو وعدم تجانس توزيعه على الخصائص العازلة، مثل المقاومة الحجمية. علاوة على ذلك، يتميز مركب ATH/MDH بامتصاص عالٍ نسبياً للرطوبة، مما قد يؤثر سلباً على الأداء الكهربائي والاستقرار طويل الأمد في البيئات الرطبة.

2.6. نافذة معالجة ضيقة:

نطاق درجة حرارة معالجة البولي أوليفينات المقاومة للهب ذات الحمل العالي ضيق. يبدأ هيدروكسيد الألومنيوم (ATH) بالتحلل عند حوالي 200 درجة مئوية، بينما يتحلل هيدروكسيد الميثيل (MDH) عند حوالي 330 درجة مئوية. لذا، يلزم التحكم الدقيق في درجة الحرارة لمنع التحلل المبكر وضمان فعالية مقاومة اللهب وسلامة المادة.

هذه التحديات تجعل معالجة البولي أوليفينات ذات الحمل العالي من ATH/MDH معقدة وتسلط الضوء على ضرورة وجود مساعدات معالجة فعالة.

لذا، ولمعالجة هذه التحديات، تم تطوير وتطبيق العديد من المواد المساعدة في عمليات التصنيع في صناعة الكابلات. تعمل هذه المواد على تحسين التوافق بين البوليمر والحشو، وتقليل لزوجة المادة المنصهرة، وتعزيز تشتت الحشو، مما يؤدي إلى تحسين كل من أداء التصنيع والخواص الميكانيكية النهائية.

ما هي المواد المساعدة في المعالجة الأكثر فعالية لحل مشكلات المعالجة وجودة السطح لمركبات البولي أوليفين المقاومة للهب ATH/MDH عالية التحميل في تطبيقات صناعة الكابلات؟

المواد المضافة والمواد المساعدة في الإنتاج القائمة على السيليكون:

تقدم SILIKE منتجات متعددة الاستخداماتمواد مساعدة للمعالجة تعتمد على البولي سيلوكساننقدم حلولاً لكل من اللدائن الحرارية القياسية واللدائن الهندسية، مما يساعد على تحسين عمليات التصنيع وتعزيز أداء المنتجات النهائية. تتراوح حلولنا من مادة السيليكون المركزة الموثوقة LYSI-401 إلى المادة المضافة المبتكرة SC920، المصممة لتحقيق كفاءة وموثوقية أكبر في عمليات بثق كابلات LSZH وHFFR LSZH عالية التحميل والخالية من الهالوجين.

خاصة،إضافات معالجة مواد التشحيم القائمة على السيليكون من نوع SILIKE UHMWثبتت فائدتها لمركبات البولي أوليفين المقاومة للهب من نوع ATH/MDH في الكابلات. تشمل التأثيرات الرئيسية ما يلي:

1. انخفاض لزوجة الذوبان: تنتقل البوليسيلوكسانات إلى سطح الذوبان أثناء المعالجة، مما يشكل طبقة تشحيم تقلل الاحتكاك مع المعدات وتحسن قابلية التدفق.

2. تحسين التشتت: تعمل الإضافات القائمة على السيليكون على تعزيز التوزيع الموحد لـ ATH/MDH في مصفوفة البوليمر، مما يقلل من تكتل الجسيمات.

3. تحسين جودة السطح:مادة السيليكون المركزة LYSI-401يقلل من تراكم القالب وتكسر المادة المنصهرة، مما ينتج عنه أسطح بثق أكثر نعومة مع عيوب أقل.

4. سرعة خط أسرع:مساعد معالجة السيليكون SC920يُعد هذا النظام مناسبًا لعمليات بثق الكابلات عالية السرعة، حيث يمنع عدم استقرار قطر السلك وانزلاق البرغي، مما يُحسّن كفاءة الإنتاج. ومع استهلاك الطاقة نفسه، يزداد حجم البثق بنسبة 10%.

5. تحسين الخواص الميكانيكية: من خلال تعزيز تشتت الحشو والالتصاق البيني، تعمل مادة السيليكون الرئيسية على تحسين مقاومة التآكل والأداء الميكانيكي للمركبات، مثل خاصية الصدم والاستطالة عند الكسر.

6. التآزر بين مثبطات اللهب وقمع الدخان: يمكن لمضافات السيلوكسان أن تعزز بشكل طفيف أداء مثبطات اللهب (على سبيل المثال، زيادة مؤشر الأكسجين المحدود) وتقلل من انبعاث الدخان.

تُعد شركة SILIKE شركة رائدة في إنتاج الإضافات القائمة على السيليكون، والمواد المساعدة في المعالجة، واللدائن الحرارية المصنوعة من السيليكون في منطقة آسيا والمحيط الهادئ.

ملكنامواد مساعدة في معالجة السيليكونتُستخدم على نطاق واسع في صناعات اللدائن الحرارية والكابلات لتحسين المعالجة، وتحسين تشتت الحشو، وتقليل لزوجة الذوبان، وتقديم أسطح أكثر نعومة بكفاءة أعلى.

من بينها، يُعدّ كلٌّ من مُركّز السيليكون LYSI-401 ومُساعد معالجة السيليكون المبتكر SC920 حلولًا مُثبتة الفعالية لتركيبات البولي أوليفين المُثبّطة للهب ATH/MDH، لا سيما في بثق كابلات LSZH وHFFR. وبدمج إضافات SILIKE ومُساعدات الإنتاج القائمة على السيليكون، يُمكن للمُصنّعين تحقيق إنتاج مُستقر وجودة مُتّسقة.

If you are looking for silicone processing aids for ATH/MDH compounds, polysiloxane additives for flame-retardant polyolefins, silicone masterbatch for LSZH / HFFR cables, improve dispersion in ATH/MDH cable compounds, reduce melt viscosity flame-retardant polyolefin extrusion, cable extrusion processing additives, silicone-based extrusion aids for wires and cables, please visit www.siliketech.com or contact us at amy.wang@silike.cn to learn more.