소식

소개: 고부하 ATH/MDH 난연성 폴리올레핀 복합재 가공 과제 해결

케이블 산업에서는 화재 발생 시 인명과 장비의 안전을 보장하기 위해 엄격한 난연성 요건이 필수적입니다. 할로겐 프리 난연제인 수산화알루미늄(ATH)과 수산화마그네슘(MDH)은 환경 친화적이고 연기 발생이 적으며 부식성 가스가 발생하지 않아 폴리올레핀 케이블 컴파운드에 널리 사용됩니다. 그러나 필요한 난연 성능을 달성하기 위해서는 폴리올레핀 매트릭스에 ATH와 MDH를 고함량(일반적으로 50~70중량% 이상)으로 첨가해야 하는 경우가 많습니다.

이처럼 높은 충전제 함량은 난연성을 크게 향상시키지만, 용융 점도 증가, 유동성 감소, 기계적 물성 저하, 표면 품질 저하 등 심각한 가공 문제를 야기합니다. 이러한 문제는 생산 효율과 제품 품질을 크게 저해할 수 있습니다.

본 논문은 케이블 분야에서 고부하 ATH/MDH 난연 폴리올레핀 컴파운드와 관련된 가공상의 문제점을 체계적으로 검토하는 것을 목표로 합니다. 시장 피드백과 실무 경험을 바탕으로,식별하다 효과적인처리 중첨가제~을 위한이러한 과제를 해결하기 위해, 본 보고서는 전선 및 케이블 제조업체가 고부하 ATH/MDH 난연 폴리올레핀 컴파운드를 사용할 때 제형을 최적화하고 생산 공정을 개선하는 데 도움을 주기 위해 작성되었습니다.

ATH 및 MDH 난연제 이해

ATH와 MDH는 폴리머 소재, 특히 안전 및 환경 기준이 엄격한 케이블 분야에 널리 사용되는 두 가지 주요 무기 할로겐 프리 난연제입니다. 흡열 분해 및 수분 방출을 통해 가연성 가스를 희석하고 소재 표면에 보호 산화막을 형성하여 연소를 억제하고 연기를 감소시킵니다. ATH는 약 200~220°C에서 분해되는 반면, MDH는 330~340°C의 더 높은 분해 온도를 가지므로 MDH는 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 흡수하고 폴리머 온도를 낮추어 열 분해를 지연시킵니다.

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

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

1.2. 수증기 방출:

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

1.3. 보호층 형성:

그 결과 생성된 금속 산화물(Al₂O₃ 및 MgO)은 폴리머 숯 층과 결합하여 고밀도 보호 층을 형성하여 열과 산소 침투를 차단하고 가연성 가스의 방출을 방해합니다.

1.4. 연기 억제:

보호층은 연기 입자를 흡수하여 전반적인 연기 밀도를 줄여줍니다.

뛰어난 난연 성능과 환경적 이점에도 불구하고, 높은 난연 등급을 달성하려면 일반적으로 50~70중량% 이상의 ATH/MDH가 필요한데, 이것이 이후의 가공 과정에서 발생하는 문제의 주요 원인입니다.
2. 케이블 응용 분야에서 고부하 ATH/MDH 폴리올레핀의 주요 가공 과제

2.1. 저하된 유변학적 특성:

높은 충전제 함량은 용융 점도를 급격히 증가시키고 유동성을 감소시킵니다. 이로 인해 압출 중 가소화 및 유동성이 더욱 어려워지고, 더 높은 가공 온도와 전단력이 필요하게 되어 에너지 소비가 증가하고 장비 마모가 가속화됩니다. 용융 유동성 감소는 또한 압출 속도와 생산 효율을 저하시킵니다.

2.2. 기계적 특성 저하:

다량의 무기 필러는 폴리머 매트릭스를 희석시켜 인장 강도, 파단 신율, 그리고 충격 강도를 크게 감소시킵니다. 예를 들어, ATH/MDH를 50% 이상 첨가하면 인장 강도가 약 40% 이상 감소하여 유연하고 내구성이 뛰어난 케이블 소재에 어려움을 초래할 수 있습니다.

2.3. 분산 문제:

ATH와 MDH 입자는 종종 폴리머 매트릭스에 응집되어 응력 집중점, 기계적 성능 저하, 표면 거칠기나 기포와 같은 압출 결함을 초래합니다.

2.4. 표면 품질이 좋지 않음:

높은 용융 점도, 불량한 분산, 그리고 제한된 필러-폴리머 상용성은 압출물 표면을 거칠거나 고르지 않게 만들어 "샤크스킨(Sharkskin)" 또는 다이 빌드업(die buildup)을 초래할 수 있습니다. 다이에 쌓이는 현상(다이 드룰)은 외관과 연속 생산에 모두 영향을 미칩니다.

2.5. 전기적 특성 영향:

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

2.6. 좁은 처리 창:

고부하 난연성 폴리올레핀의 가공 온도 범위는 좁습니다. ATH는 약 200°C에서 분해를 시작하는 반면, MDH는 약 330°C에서 분해됩니다. 조기 분해를 방지하고 난연 성능과 소재의 무결성을 보장하려면 정밀한 온도 제어가 필수적입니다.

이러한 과제로 인해 고부하 ATH/MDH 폴리올레핀의 처리가 복잡해지고 효과적인 처리 보조제의 필요성이 부각됩니다.

이러한 과제를 해결하기 위해 케이블 산업에서는 다양한 가공 보조제가 개발 및 적용되어 왔습니다. 이러한 보조제는 폴리머-필러 계면 적합성을 향상시키고, 용융 점도를 낮추며, 필러 분산을 향상시켜 가공 성능과 최종 기계적 특성을 최적화합니다.

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

실리콘 기반 첨가제 및 생산 보조제:

SILIKE는 다양한 기능을 제공합니다폴리실록산 기반 가공 보조제표준 열가소성 플라스틱과 엔지니어링 플라스틱 모두에 적용하여 가공을 최적화하고 완제품의 성능을 향상하는 데 도움을 줍니다. 당사의 솔루션은 신뢰할 수 있는 실리콘 마스터배치 LYSI-401부터 혁신적인 SC920 첨가제까지 다양하며, 고부하, 무할로겐 LSZH 및 HFFR LSZH 케이블 압출에서 더 높은 효율성과 신뢰성을 제공하도록 설계되었습니다.

구체적으로,SILIKE UHMW 실리콘 기반 윤활제 가공 첨가제케이블용 ATH/MDH 난연성 폴리올레핀 화합물에 유익한 것으로 입증되었습니다. 주요 효과는 다음과 같습니다.

1. 용융 점도 감소: 폴리실록산은 가공 중에 용융 표면으로 이동하여 장비와의 마찰을 줄이고 유동성을 개선하는 윤활 필름을 형성합니다.

2. 향상된 분산: 실리콘 기반 첨가제는 폴리머 매트릭스에서 ATH/MDH의 균일한 분포를 촉진하여 입자 응집을 최소화합니다.

3. 표면 품질 개선:LYSI-401 실리콘 마스터배치금형 빌드업과 용융 균열을 줄여 결함이 적고 더 매끄러운 압출 표면을 생성합니다.

4. 더 빠른 라인 속도:실리콘 가공 보조제 SC920케이블의 고속 압출에 적합합니다. 와이어 직경 불안정성과 나사 미끄러짐을 방지하고 생산 효율을 향상시킵니다. 동일한 에너지 소비량으로 압출량이 10% 증가했습니다.

5. 향상된 기계적 특성: 실리콘 마스터배치는 필러 분산과 계면 접착력을 향상시켜 복합재의 내마모성과 충격 특성, 파단 신율 등의 기계적 성능을 개선합니다.

6. 난연성 상승효과 및 연기 억제: 실록산 첨가제는 난연성 성능을 약간 향상(예: LOI 증가)시키고 연기 배출을 줄일 수 있습니다.

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

우리의실리콘 가공 보조제열가소성 플라스틱과 케이블 산업에 널리 적용되어 가공을 최적화하고, 필러 분산을 개선하고, 용융 점도를 낮추고, 더 높은 효율성으로 더 매끄러운 표면을 제공합니다.

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

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.