Berita

Pendahuluan: Mengatasi Tantangan Pemrosesan Senyawa Poliolefin Tahan Api ATH/MDH dengan Beban Tinggi

Dalam industri kabel, persyaratan ketat untuk ketahanan api sangat penting untuk memastikan keselamatan personel dan peralatan jika terjadi kebakaran. Aluminium hidroksida (ATH) dan magnesium hidroksida (MDH), sebagai penghambat api bebas halogen, banyak digunakan dalam senyawa kabel poliolefin karena ramah lingkungan, emisi asap rendah, dan pelepasan gas yang tidak korosif. Namun, untuk mencapai kinerja tahan api yang dibutuhkan seringkali diperlukan penambahan ATH dan MDH dalam jumlah tinggi—biasanya 50–70% berat atau lebih—ke dalam matriks poliolefin.

Meskipun kandungan pengisi yang tinggi tersebut secara signifikan meningkatkan ketahanan terhadap api, hal ini juga menimbulkan tantangan pemrosesan yang serius, termasuk peningkatan viskositas leleh, penurunan kemampuan mengalir, penurunan sifat mekanik, dan kualitas permukaan yang buruk. Masalah-masalah ini dapat sangat membatasi efisiensi produksi dan kualitas produk.

Artikel ini bertujuan untuk secara sistematis meneliti tantangan pemrosesan yang terkait dengan senyawa poliolefin tahan api ATH/MDH beban tinggi dalam aplikasi kabel. Berdasarkan umpan balik pasar dan pengalaman praktis, artikel inimengidentifikasi efektifpengolahanaditifuntukMenangani tantangan-tantangan ini. Wawasan yang diberikan dimaksudkan untuk membantu produsen kawat dan kabel mengoptimalkan formulasi dan meningkatkan proses produksi saat bekerja dengan senyawa poliolefin tahan api ATH/MDH beban tinggi.

Memahami Bahan Penghambat Api ATH dan MDH

ATH dan MDH adalah dua penghambat api anorganik bebas halogen utama yang banyak digunakan dalam material polimer, khususnya dalam aplikasi kabel di mana standar keselamatan dan lingkungan sangat tinggi. Keduanya bekerja melalui dekomposisi endotermik dan pelepasan air, mengencerkan gas yang mudah terbakar dan membentuk lapisan oksida pelindung pada permukaan material, yang menekan pembakaran dan mengurangi asap. ATH terurai pada suhu sekitar 200–220°C, sedangkan MDH memiliki suhu dekomposisi yang lebih tinggi yaitu 330–340°C, sehingga MDH lebih cocok untuk polimer yang diproses pada suhu yang lebih tinggi.

1. Mekanisme penghambat api ATH dan MDH meliputi:

1.1. Dekomposisi endotermik:

Saat dipanaskan, ATH (Al(OH)₃) dan MDH (Mg(OH)₂) mengalami dekomposisi endotermik, menyerap panas yang signifikan dan menurunkan suhu polimer untuk menunda degradasi termal.

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

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

1.2. Pelepasan uap air:

Uap air yang dilepaskan mengencerkan gas yang mudah terbakar di sekitar polimer dan membatasi akses oksigen, sehingga menghambat pembakaran.

1.3. Pembentukan lapisan pelindung:

Oksida logam yang dihasilkan (Al₂O₃ dan MgO) bergabung dengan lapisan arang polimer untuk membentuk lapisan pelindung yang padat, yang menghalangi penetrasi panas dan oksigen serta menghambat pelepasan gas yang mudah terbakar.

1.4. Penekanan asap:

Lapisan pelindung tersebut juga menyerap partikel asap, sehingga mengurangi kepadatan asap secara keseluruhan.

Terlepas dari kinerja tahan api yang sangat baik dan manfaat lingkungannya, mencapai peringkat tahan api yang tinggi biasanya membutuhkan 50–70% berat atau lebih ATH/MDH, yang merupakan penyebab utama tantangan pemrosesan selanjutnya.
2. Tantangan Pemrosesan Utama Poliolefin ATH/MDH Beban Tinggi dalam Aplikasi Kabel

2.1. Sifat reologi yang memburuk:

Kandungan pengisi yang tinggi secara tajam meningkatkan viskositas lelehan dan mengurangi kemampuan alir. Hal ini membuat plastisasi dan aliran selama ekstrusi menjadi lebih sulit, membutuhkan suhu pemrosesan dan gaya geser yang lebih tinggi, yang meningkatkan konsumsi energi dan mempercepat keausan peralatan. Aliran lelehan yang berkurang juga membatasi kecepatan ekstrusi dan efisiensi produksi.

2.2. Penurunan sifat mekanik:

Penambahan pengisi anorganik dalam jumlah besar akan mengencerkan matriks polimer, sehingga secara signifikan mengurangi kekuatan tarik, perpanjangan saat putus, dan kekuatan benturan. Misalnya, penambahan 50% atau lebih ATH/MDH dapat mengurangi kekuatan tarik sekitar 40% atau lebih, yang menjadi tantangan bagi material kabel yang fleksibel dan tahan lama.

2.3. Masalah penyebaran:

Partikel ATH dan MDH seringkali menggumpal dalam matriks polimer, yang menyebabkan titik konsentrasi tegangan, penurunan kinerja mekanik, dan cacat ekstrusi seperti kekasaran permukaan atau gelembung.

2.4. Kualitas permukaan yang buruk:

Viskositas leleh yang tinggi, dispersi yang buruk, dan kompatibilitas pengisi-polimer yang terbatas dapat menyebabkan permukaan ekstrudat menjadi kasar atau tidak rata, yang mengakibatkan terbentuknya "kulit hiu" atau penumpukan pada cetakan. Akumulasi pada cetakan (tetesan pada cetakan) memengaruhi penampilan dan kelancaran produksi.

2.5. Dampak properti kelistrikan:

Kandungan pengisi yang tinggi dan dispersi yang tidak merata dapat memengaruhi sifat dielektrik, seperti resistivitas volume. Selain itu, ATH/MDH memiliki penyerapan kelembapan yang relatif tinggi, yang berpotensi memengaruhi kinerja listrik dan stabilitas jangka panjang di lingkungan yang lembap.

2.6. Jendela pemrosesan yang sempit:

Kisaran suhu pemrosesan untuk poliolefin tahan api dengan beban tinggi sangat sempit. ATH mulai terurai sekitar 200°C, sedangkan MDH terurai sekitar 330°C. Kontrol suhu yang tepat diperlukan untuk mencegah dekomposisi dini dan memastikan kinerja tahan api serta integritas material.

Tantangan-tantangan ini membuat pemrosesan poliolefin ATH/MDH dengan beban tinggi menjadi kompleks dan menyoroti perlunya alat bantu pemrosesan yang efektif.

Oleh karena itu, untuk mengatasi tantangan ini, berbagai bahan bantu pemrosesan telah dikembangkan dan diterapkan dalam industri kabel. Bahan bantu ini meningkatkan kompatibilitas antarmuka polimer-pengisi, mengurangi viskositas leleh, dan meningkatkan dispersi pengisi, sehingga mengoptimalkan kinerja pemrosesan dan sifat mekanik akhir.

Bahan pembantu pemrosesan mana yang paling efektif untuk mengatasi masalah pemrosesan dan kualitas permukaan senyawa poliolefin tahan api ATH/MDH berbeban tinggi dalam aplikasi industri kabel?

Aditif dan alat bantu produksi berbasis silikon:

SILIKE menawarkan keserbagunaanbahan pembantu pemrosesan berbasis polisiloksanBaik untuk termoplastik standar maupun plastik rekayasa, membantu mengoptimalkan pemrosesan dan meningkatkan kinerja produk jadi. Solusi kami berkisar dari masterbatch silikon LYSI-401 yang terpercaya hingga aditif SC920 yang inovatif—dirancang untuk memberikan efisiensi dan keandalan yang lebih besar dalam ekstrusi kabel LSZH dan HFFR LSZH bebas halogen dengan beban tinggi.

Secara khusus,Aditif pemrosesan pelumas berbasis silikon SILIKE UHMWTelah terbukti bermanfaat untuk senyawa poliolefin tahan api ATH/MDH dalam kabel. Efek utamanya meliputi:

1. Viskositas leleh berkurang: Polisiloksan bermigrasi ke permukaan leleh selama pemrosesan, membentuk lapisan pelumas yang mengurangi gesekan dengan peralatan dan meningkatkan kemampuan mengalir.

2. Peningkatan dispersi: Aditif berbasis silikon mendorong distribusi ATH/MDH yang seragam dalam matriks polimer, meminimalkan agregasi partikel.

3. Peningkatan kualitas permukaan:Masterbatch silikon LYSI-401Mengurangi penumpukan material pada cetakan dan retakan lelehan, menghasilkan permukaan ekstrudat yang lebih halus dengan lebih sedikit cacat.

4. Kecepatan jalur produksi lebih cepat:Bahan Bantu Pemrosesan Silikon SC920Cocok untuk ekstrusi kabel berkecepatan tinggi. Dapat mencegah ketidakstabilan diameter kawat dan selip sekrup, serta meningkatkan efisiensi produksi. Dengan konsumsi energi yang sama, volume ekstrusi meningkat sebesar 10%.

5. Peningkatan sifat mekanik: Dengan meningkatkan dispersi pengisi dan adhesi antarmuka, masterbatch silikon meningkatkan ketahanan aus komposit dan kinerja mekanik, seperti sifat benturan & perpanjangan saat putus.

6. Sinergi penghambat api dan penekanan asap: aditif siloksan dapat sedikit meningkatkan kinerja penghambat api (misalnya, meningkatkan LOI) dan mengurangi emisi asap.

SILIKE adalah produsen terkemuka aditif berbasis silikon, bahan bantu pemrosesan, dan elastomer silikon termoplastik di kawasan Asia-Pasifik.

Kitabahan bantu pemrosesan silikonbanyak diaplikasikan dalam industri termoplastik dan kabel untuk mengoptimalkan pemrosesan, meningkatkan dispersi pengisi, mengurangi viskositas leleh, dan menghasilkan permukaan yang lebih halus dengan efisiensi yang lebih tinggi.

Di antara produk-produk tersebut, masterbatch silikon LYSI-401 dan bahan bantu pemrosesan silikon inovatif SC920 merupakan solusi yang terbukti untuk formulasi poliolefin tahan api ATH/MDH, khususnya dalam ekstrusi kabel LSZH dan HFFR. Dengan mengintegrasikan aditif berbasis silikon dan bahan bantu produksi dari SILIKE, produsen dapat mencapai produksi yang stabil dan kualitas yang konsisten.

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.