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서론: 고부하 ATH/MDH 난연성 폴리올레핀 화합물 가공 문제 해결

케이블 산업에서는 화재 발생 시 인력과 장비의 안전을 확보하기 위해 엄격한 난연성 요구 사항이 필수적입니다. 할로겐이 없는 난연제인 수산화알루미늄(ATH)과 수산화마그네슘(MDH)은 환경 친화성, 낮은 연기 발생량, 비부식성 가스 방출 특성으로 인해 폴리올레핀 케이블 화합물에 널리 사용됩니다. 그러나 요구되는 난연 성능을 달성하기 위해서는 폴리올레핀 매트릭스에 ATH와 MDH를 높은 함량(일반적으로 50~70wt% 이상)으로 첨가해야 하는 경우가 많습니다.

이처럼 높은 충전재 함량은 난연성을 크게 향상시키지만, 용융 점도 증가, 유동성 감소, 기계적 특성 저하, 표면 품질 불량 등 심각한 가공 문제를 야기하기도 합니다. 이러한 문제들은 생산 효율과 제품 품질을 크게 저해할 수 있습니다.

본 논문은 케이블 용도에 사용되는 고하중 ATH/MDH 난연성 폴리올레핀 화합물과 관련된 가공상의 어려움을 체계적으로 검토하는 것을 목표로 한다. 시장 피드백과 실제 경험을 바탕으로,식별합니다 효과적인처리 중첨가제~을 위한이러한 과제들을 해결하기 위해, 본 보고서에서 제시하는 정보는 전선 및 케이블 제조업체가 고하중 ATH/MDH 난연성 폴리올레핀 화합물을 사용할 때 배합을 최적화하고 생산 공정을 개선하는 데 도움을 주기 위한 것입니다.

ATH 및 MDH 난연제 이해하기

ATH와 MDH는 폴리머 소재, 특히 안전 및 환경 기준이 높은 케이블 분야에 널리 사용되는 두 가지 주요 무기 할로겐 프리 난연제입니다. 이들은 흡열 분해 및 수분 방출을 통해 작용하여 가연성 가스를 희석시키고 소재 표면에 보호 산화막을 형성하여 연소를 억제하고 연기를 줄입니다. ATH는 약 200~220°C에서 분해되는 반면, MDH는 330~340°C로 더 높은 분해 온도를 가지므로 고온에서 가공되는 폴리머에 더 적합합니다.

1. ATH와 MDH의 난연 메커니즘은 다음과 같습니다.

1.1. 흡열 분해:

가열 시 ATH(Al(OH)₃)와 MDH(Mg(OH)₂)는 흡열 분해를 겪으며 상당한 열을 흡수하여 폴리머 온도를 낮추고 열 분해를 지연시킵니다.

ATH: 2Al(OH)₃ → Al₃O₃ + 3H₃, ΔH ₃ 1051 J/g

MDH: Mg(OH)₂ → MgO + H₂O, ΔH ≈ 1316 J/g

1.2. 수증기 방출:

방출된 수증기는 고분자 주변의 가연성 가스를 희석시키고 산소 접근을 제한하여 연소를 억제합니다.

1.3. 보호층 형성:

생성된 금속 산화물(Al₂O₃ 및 MgO)은 고분자 탄화층과 결합하여 조밀한 보호층을 형성하며, 이는 열과 산소의 침투를 차단하고 가연성 가스의 방출을 억제합니다.

1.4. 연기 억제:

보호층은 연기 입자를 흡착하여 전체적인 연기 밀도를 줄여줍니다.

뛰어난 난연 성능과 환경적 이점에도 불구하고, 높은 난연 등급을 얻으려면 일반적으로 50~70wt% 이상의 ATH/MDH가 필요하며, 이는 후속 가공 과정에서 어려움을 야기하는 주요 원인입니다.
2. 케이블 응용 분야에서 고부하 ATH/MDH 폴리올레핀의 주요 가공 과제

2.1. 저하된 유변학적 특성:

필러 함량이 높으면 용융 점도가 급격히 증가하고 유동성이 감소합니다. 이로 인해 압출 과정에서 가소화 및 유동성이 저하되어 더 높은 가공 온도와 전단력이 필요하게 되며, 이는 에너지 소비 증가 및 장비 마모 가속화로 이어집니다. 용융 유동성 저하는 압출 속도와 생산 효율 또한 제한합니다.

2.2. 기계적 특성 저하:

다량의 무기 충전재는 고분자 매트릭스를 희석시켜 인장 강도, 파단 신율 및 충격 강도를 크게 감소시킵니다. 예를 들어, ATH/MDH를 50% 이상 첨가할 경우 인장 강도가 약 40% 이상 감소할 수 있어 유연하고 내구성이 뛰어난 케이블 소재 개발에 어려움을 초래합니다.

2.3. 분산 문제:

ATH 및 MDH 입자는 종종 고분자 매트릭스 내에서 응집되어 응력 집중점, 기계적 성능 저하, 표면 거칠기 또는 기포와 같은 압출 결함을 유발합니다.

2.4. 표면 품질 불량:

용융 점도가 높거나 분산성이 떨어지거나 충전재와 폴리머 간의 상용성이 제한적이면 압출물 표면이 거칠거나 고르지 않게 되어 "샤크스킨" 현상이나 다이 축적이 발생할 수 있습니다. 다이에 축적되는 물질(다이 드룰)은 외관과 연속 생산 모두에 영향을 미칩니다.

2.5. 전기 설비에 미치는 영향:

높은 충전재 함량과 불균일한 분산은 체적 저항률과 같은 유전 특성에 영향을 미칠 수 있습니다. 또한, ATH/MDH는 상대적으로 높은 수분 흡수율을 가지고 있어 습한 환경에서 전기적 성능과 장기 안정성에 영향을 줄 가능성이 있습니다.

2.6. 좁은 처리 창:

고부하 난연성 폴리올레핀의 가공 온도 범위는 좁습니다. ATH는 약 200°C에서 분해되기 시작하고, MDH는 약 330°C에서 분해됩니다. 조기 분해를 방지하고 난연 성능 및 재료의 무결성을 보장하기 위해서는 정밀한 온도 제어가 필요합니다.

이러한 어려움 때문에 고함량 ATH/MDH 폴리올레핀의 가공이 복잡해지며, 효과적인 가공 보조제의 필요성이 더욱 부각됩니다.

이러한 문제들을 해결하기 위해 케이블 산업에서는 다양한 가공 보조제가 개발되어 적용되어 왔습니다. 이러한 보조제는 고분자-충전재 계면의 호환성을 개선하고, 용융 점도를 낮추며, 충전재 분산을 향상시켜 가공 성능과 최종 기계적 특성을 최적화합니다.

케이블 산업 분야에서 고하중 ATH/MDH 난연성 폴리올레핀 화합물의 가공 및 표면 품질 문제를 해결하는 데 가장 효과적인 가공 보조제는 무엇입니까?

실리콘계 첨가제 및 생산 보조제:

SILIKE는 다양한 기능을 제공합니다.폴리실록산계 가공 보조제당사의 솔루션은 일반 열가소성 수지와 엔지니어링 플라스틱 모두에 적용 가능하며, 가공 최적화 및 완제품 성능 향상에 도움을 줍니다. 신뢰할 수 있는 실리콘 마스터배치 LYSI-401부터 혁신적인 SC920 첨가제에 이르기까지 다양한 제품군을 제공하며, 고하중, 할로겐 프리 LSZH 및 HFFR LSZH 케이블 압출 공정에서 더욱 높은 효율성과 신뢰성을 제공하도록 설계되었습니다.

구체적으로,실리케 UHMW 실리콘계 윤활유 가공 첨가제케이블에 사용되는 ATH/MDH 난연성 폴리올레핀 화합물에 유익한 것으로 입증되었습니다. 주요 효과는 다음과 같습니다.

1. 용융 점도 감소: 폴리실록산은 가공 중 용융 표면으로 이동하여 윤활막을 형성함으로써 장비와의 마찰을 줄이고 유동성을 향상시킵니다.

2. 분산성 향상: 실리콘계 첨가제는 고분자 매트릭스 내에서 ATH/MDH의 균일한 분포를 촉진하여 입자 응집을 최소화합니다.

3. 표면 품질 향상:LYSI-401 실리콘 마스터배치금형 축적 및 용융 파손을 줄여 압출물 표면을 더욱 매끄럽고 결함이 적게 만듭니다.

4. 더 빠른 생산 속도:실리콘 가공 보조제 SC920고속 케이블 압출에 적합합니다. 전선 직경 불안정 및 스크류 미끄러짐을 방지하고 생산 효율을 향상시킬 수 있습니다. 동일한 에너지 소비량에서 압출량이 10% 증가합니다.

5. 향상된 기계적 특성: 실리콘 마스터배치는 필러 분산 및 계면 접착력을 향상시켜 복합재의 내마모성 및 충격 강도, 파단 신율과 같은 기계적 성능을 개선합니다.

6. 난연성 시너지 효과 및 연기 억제: 실록산 첨가제는 난연 성능을 약간 향상시키고(예: LOI 증가) 연기 발생을 줄일 수 있습니다.

SILIKE는 아시아 태평양 지역에서 실리콘 기반 첨가제, 가공 보조제 및 열가소성 실리콘 엘라스토머를 생산하는 선도적인 기업입니다.

우리의실리콘 가공 보조제이러한 기술은 열가소성 수지 및 케이블 산업에서 가공 최적화, 충전재 분산 개선, 용융 점도 감소, 더 높은 효율성으로 더 매끄러운 표면 구현을 위해 널리 적용됩니다.

그중에서도 실리콘 마스터배치 LYSI-401과 혁신적인 실리콘 가공 보조제 SC920은 ATH/MDH 난연성 폴리올레핀 배합, 특히 LSZH 및 HFFR 케이블 압출에 있어 검증된 솔루션입니다. SILIKE의 실리콘 기반 첨가제 및 생산 보조제를 통합함으로써 제조업체는 안정적인 생산과 일관된 품질을 달성할 수 있습니다.

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