What mature raw material formula for flame retardant PP modified twin screw compounding

พลาสติกโพลีโพรพีลีนที่มีคุณสมบัติป้องกันไฟได้กลายเป็นหนึ่งในกลุ่มที่มีความแข็งแกร่งมากที่สุดในพลาสติกที่มีการเปลี่ยนแปลง โดยใช้ในการผลิตเคสของอุปกรณ์, เครื่องจักรไฟฟ้า, ส่วนภายในรถยนต์, สารประกอบสายเคเบิล และโครงสร้างอาคาร คำถามที่ทุกผู้ผลิตสังเคราะห์ถามคือไม่ใช่ว่าจะสามารถทำให้โพลีโพรพีลีนเป็นวัสดุป้องกันไฟได้หรือไม่ แต่คือสูตรวัสดุต้นฉบับที่พร้อมใช้งานพอที่จะผ่านการทดสอบ UL 94 V-0 ที่ความหนา 1.6 มม. โดยยังคงคุณสมบัติทางกล ความทนทานต่อสี และความปลอดภัยในการประกอบภายในช่วงที่เป็นไปได้ของเครื่องบดคู่ บทความนี้อธิบายสูตรวัตถุดิบแห้งสำหรับ PP ที่มีคุณสมบัติป้องกันไฟที่ได้จากการผสมด้วยเครื่องผสมสองแถว, แก่เปรียบระบบป้องกันไฟสี่ระบบหลัก, รายละเอียดการเลือกสารพื้นฐาน, ส่วนประกอบสารเพิ่มเติม, และค่าระบบการหมุนร่วมของเครื่องผสมสองแถวที่ทำให้แผ่นสูตรกลายเป็นเม็ดพลาสติกที่มีความเสถียรเพื่อการใช้งานในเชิงพาณิชย์ ไม่ว่าคุณจะใช้เครื่องอัดรีดคู่หมุนเคลื่อนตัวร่วมกันแบบ Kerke KTE-Series หรือเครื่องอัดรีดคู่หมุนแบบคอมปาวด์ที่คล้ายกัน คำแนะนำด้านการพัฒนารูปแบบและหลักการผลิตที่อยู่ข้างล่างจะสามารถนำไปใช้กับการผลิตของคุณได้โดยตรง

ปริมาณสูตร PP ที่มีคุณสมบัติป้องกันไฟที่พัฒนาขึ้นได้รับการกำหนดในที่นี้ว่าเป็นสูตรที่ได้รับการยืนยันในหลายโครงการการผลิต: เนื้อที่ของวัสดุได้ถึงระดับที่กำหนด, สามารถเก็บรักษาได้โดยไม่มีการเปลี่ยนสี, สามารถผ่านเครื่องอัดแบบสองแกนหมุนร่วมกันได้โดยไม่มีการไหลออกจากตัวแท่งหรือการสึกหรอของแกนเกินไป, และสามารถตอบสนองต่อรูปแบบกฎหมายที่เกี่ยวข้องกับตลาดปลายทางได้ 4 ระบบที่ได้รับการยืนยัน ได้แก่ ระบบสังเคราะห์ที่มีแอนติโมเนียมบรอมิด และระบบไร้ฮาโลเจนที่มีคุณสมบัติทนไฟ, ระบบที่เติมด้วยไดไฮโดรไซด์แมกนีเซียม และระบบที่มีฟอสฟอรัส-ไนโตรเจน และสังเคราะห์ ทุกข้อถูกนำเสนอโดยใช้การบรรจุสารละลายที่เป็นไปได้, ความสูงในการประมวลผล, และการคำนวณความสัมพันธ์, ตามด้วยการกำหนดการออกแบบเครื่องผสมสองลูกกลิ้งที่ทำให้สูตรสามารถผลิตได้

สิ่งที่ทำให้สูตร PP ที่มีคุณสมบัติป้องกันไฟเติบโตขึ้น

สูตรป้องกันไฟจะพร้อมใช้เมื่อประสิทธิภาพ, ค่าใช้จ่าย และความสามารถในการผลิตได้รับการปรับให้สมดุลอย่างสมบูรณ์จนกระทั่งสายการผลิตสามารถผลิตออกมาได้ตลอดช่วงเวลาที่เปลี่ยนแปลง รูปแบบที่ไม่สมบูรณ์จะล้มเหลวด้วยวิธีที่ซับซ้อน: ให้ผ่านการทดสอบ UL 94 แต่จะบานหลังในช่วงสองสัปดาห์, ให้ผ่านการทดสอบบนเครื่องอัดแบบคู่สกรูในห้องปฏิบัติการ แต่ทำให้ท่อติดขัดบนสายผลิต 2,000 กิโลกรัมต่อชั่วโมง, หรือผ่านการทดสอบ V-0 แต่ลดค่าความแข็งแรงในการตกกระแทกที่มีร่องจนกระทั่งชิ้นส่วนแตกขณะติดตั้ง ดังนั้นการตรวจสอบความสมบูรณ์แบบจะครอบคลุมด้านเคมี, รีโลโจลี และวิศวกรรมมากกว่าการตรวจสอบผลการทดสอบเพียงอย่างเดียว

แกนแรกคือระบบป้องกันไฟ โพลีโพรพีลีนเป็นโพลีเมอร์ของคาร์บอนไฮไดรด์ มีอัตราการเผาไหม้ที่ต่ำสุดประมาณ 17 ถึง 18 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งหมายความว่าโพลีโพรพีลีนจะลุกไหม้ได้ง่ายในอากาศ สารป้องกันไฟฟ้าประกอบการป้องกันด้วยหนึ่งหรือหลายวิธี ได้แก่ การจับกลุ่มไอออนในสภาวะก๊าซ (ระบบที่มีธาตุโบรอน), การรวมตัวของสารแข็ง (ระบบที่มีฟอสฟอรัสและฟอสฟอรัส), การทำให้ระดับความร้อนสูงขึ้น (สารไฮโดรไซด์ของโลหะ) และการป้องกันด้วยผนัง (สารสังเคราะห์เช่น สารเดอร์ิวัตของเมลามีน) สูตรที่สมบูรณ์มักจะพึ่งพาเครื่องมือหลักหนึ่งและรองรับด้วยเครื่องมือรองหลักหนึ่งหรือสองแทนที่จะผสมเคมีที่ไม่เข้ากันอย่างไม่มีเหตุผล

The second axis is the compounding process compatibility. หลายตัวกันไฟมีความไวต่อความร้อน, ความชื้น หรือการขัดถู พอลิฟอสเฟตแอมโมเนียมจะถูกทำลายเมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 220 องศาเซลเซียส, ไดไฮโดรออกซิไดของแมกนีเซียมมีคุณสมบัติเป็นตัวขัดที่ 55 ถึง 62 เปอร์เซ็นต์ และถ้าใส่ทริโอไซด์แอนติมอนีที่ช้าเกินไปจะเกิดการกลุ่มตัวของสารละเอียด ดังนั้นสูตรที่พัฒนาสูงสุดจะถูกเขียนร่วมกับการตั้งค่าของตัวล็อค, รูปแบบอุณหภูมิของท่อ, และลำดับการใส่วัตถุดิบ ไม่ใช่เป็นสูตรที่แยกออกจากกัน เพราะฉะนั้นเครื่องอัดรีดสองแถวหมุนร่วมกันที่มีชุดบล็อกผสมที่สามารถปรับแต่งได้, เครื่องใส่วัตถุด้านข้าง, และโซนการลดความชื้นด้วยการดูดความร้อนเป็นแพลตฟอร์มมาตรฐานสำหรับ PP ที่มีคุณสมบัติป้องกันไฟ; เนื่องจากมันช่วยให้ผู้ผลิตสามารถแบ่งระหว่างการละลาย, การผสม, และการลดความชื้นเป็นโซนในท่อที่แตกต่างกัน

แกนที่สามคือความเหมาะสมทางกฎระเบียบของตลาดปลายทาง ฟอร์มูล่าที่ใช้สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในสหภาพยุโรปต้องผ่านการตรวจสอบ RoHS และ REACH SVHC, ในขณะที่สารประกอบสายเคเบิลสำหรับระบบขนส่งทางรางอาจต้องผ่านการประเมินตามมาตรฐาน EN 45545-2 ไปจนถึงระดับ HL3 ระบบที่สมบูรณ์ชัดจะระบุช่วงการรองรับอย่างชัดเจนเพื่อให้ผู้ผลิตชิ้นส่วนด้านล่างไม่พบสารเพิ่มเติมที่ไม่ผ่านการรับรองในเวลาการรับรอง ตารางเปรียบเทียบด้านล่างใช้ในการวัดระดับความพร้อมของระบบ 4 ระบบนี้ตามมิติความพร้อมที่กล่าวถึงข้างต้น

ระบบป้องกันไฟ 4 ระบบ ที่มีประสิทธิภาพสูงอย่างรวดเร็ว

System	Main Components	Typical Loading	UL 94 at 1.6 mm	Relative Cost Tier	Key Limitation
Brominated-antimony	DBDPE + Sb2O3	18-22 + 6-8 phr	V-0	Medium	Smoke density, RoHS/REACH attention
Halogen-free intumescent	APP + PER + MEL or IFR	22-28 phr	V-0	Medium to High	Max barrel temp 220 degrees C
Magnesium dihydroxide	MDH + silane/stearic	55-62 phr	V-0	Low to Medium	Large mechanical drop, needs POE
Phosphorus-nitrogen	DOPO deriv. + phosphinate + MCA	15-25 phr	V-0 to V-1	High to Premium	Cost, hydrolysis of some derivatives

ระบบสังเคราะห์ที่มีแอนโทไนน์บรอมิด (DBDPE + Sb2O3)

ระบบสังคมนำโบรอนและแอนติโมเนียเป็นสูตรป้องกันไฟ PP ที่พัฒนาแล้วที่สุดและผลิตมากที่สุดทั่วโลก มันพึ่งพา decabromodiphenyl ethane หรือ DBDPE ซึ่งเป็นสารป้องกันไฟที่มีความเข้มข้นของบรอมีนสูงและมีความทนทานต่อความร้อนสูง พร้อมกับ antimony trioxide ที่เป็นตัวส่งเสริม DBDPE จะปล่อยไอออนบรอมีนในช่วงก๊าซเมื่ออุณหภูมิการแยกเกินเกณฑ์ของโพลิโพรพีลีน และไอออนเหล่านี้จะปิดกั้นไอออนโฮโมและไอออนไฮโดรเจนที่กระจายการกระตุ้นการแผ่ขยายของสภาวะการเผาไหม้ ทริออกซิไดอซ์ทองแดงเองเป็นตัวป้องกันไฟที่อ่อนแอ แต่เมื่ออยู่ในบริเวณของโบรอน จะสร้างออกซิไดอซ์ทองแดงและทริบรอมิดที่มีความเข้มข้นสูงกว่ามาก ซึ่งเป็นตัวปิดกั้นรากฐานที่มีประสิทธิภาพมากกว่า ความสัมพันธ์นี้หมายถึงการใช้ปริมาณสารเพิ่มเติมรวมที่ต่ำกว่าการใช้ส่วนประกอบแต่ละชนิดโดยไม่รวมกัน

วัสดุที่มีความเข้มข้นพีเอชอาร์ (phr) สูงอยู่ระหว่าง 18 ถึง 22 phr ซึ่งผสมผสานกับ Sb2O3 6 ถึง 8 phr ในสารประกอบทั้งหมด ในการโหลดนี้, โพลีโพรพิลีนหรือโพลีโมอร์ฟิกบล็อก (PP) จะมีคุณสมบัติเหมือน UL 94 V-0 ที่ความหนา 1.6 มม. และในสารประกอบที่ได้รับการปรับปรุงให้เหมาะสม สามารถให้คุณสมบัติ V-0 ได้ที่ความหนา 0.8 มม. โดยใช้ปริมาณโบรอนที่สูงขึ้น หรือเพิ่มสารสังเคราะห์ที่มีผลสังเคราะห์สูง ประโยชน์ของวัสดุนี้คือการเพิ่มสารเพิ่มเติมที่ต่ำ, ความแข็งแรงทางกลที่ยอดเยี่ยม, ความสามารถในการสีที่ดี, และช่วงการประมวลผลที่กว้างถึงประมาณ 230 ถึง 240 องศาเซลเซียส จำกัดเหล่านี้ ได้แก่ ความหนาแน่นของควันที่สูงขึ้นในขณะที่เกิดการเผาไหม้, ความกังวลที่อาจเกิดขึ้นในอนาคตตามการตรวจสอบ SVHC ของ RoHS และ REACH, และความจริงที่ว่า DBDPE เป็นสารอโรเมติกที่มีโบรอน ซึ่งบางแบรนด์กำหนดให้ไม่ใช้ในโปรแกรมการรับรองสิ่งแวดล้อม

แผ่นสูตรที่มีสารบอรมีนเต็มรูปแบบ

Component	Role	phr	Notes
PP homopolymer (MFR 2-12)	Carrier resin	Balance to 100	High crystallinity, good stiffness
DBDPE (decabromodiphenyl ethane)	Brominated FR	18-22	Gas-phase radical quenching
Sb2O3 (antimony trioxide)	Synergist	6-8	Sb:Br ratio roughly 1:3
POE (polyolefin elastomer)	Impact modifier	5-10	Recovers notched impact
PTFE (anti-drip)	Drip suppressant	0.2-0.5	Critical for UL 94 pass
Antioxidant 1010 + 168	Stabilizer	0.2 + 0.3	Hindered phenolic + phosphite
EBS (lubricant)	Processing aid	0.3-0.5	Improves strand cut

ในการผสมด้วยเครื่องผสมสองแกน DBDPE และ Sb2O3 มักจะนำเข้าด้วยกันกับ PP ผ่านช่องใส่วัตถุหลัก หรือวัตถุผสมที่มีโบรอนสามารถใส่ที่ช่องใส่วัตถุหลัก ส่วนแอนติโมเนียสามารถใส่ผ่านช่องใส่วัตถุข้างๆ เพื่อลดการกลุ่มตัวเร็วๆ นี้ เนื่องจากระบบที่มีสารบอรมีนสามารถทนต่ออุณหภูมิสูงได้ จึงสามารถใช้โปรไฟล์ปกติที่มีอุณหภูมิตั้งแต่ 170 ถึง 210 องศาเซลเซียสได้อย่างปลอดภัย และสารประกอบนี้สามารถบดเป็นเม็ดโดยการตัดแถบหรือตัดด้วยวงน้ำได้ แบบการล้มเหลวที่พบมากที่สุดคือการเปลี่ยนแปลงสูตร: การลด DBDPE ไปต่ำกว่า 18 phr เพื่อประหยัดต้นทุนมักจะทำให้สารประกอบลดลงไปที่ V-1 ในขณะที่การเพิ่ม Sb2O3 ขึ้นไปเหนืออัตราส่วนที่เหมาะสมจะเพิ่มต้นทุนโดยไม่ช่วยเพิ่มคะแนนและอาจทำให้เกิดควันมากขึ้น

ระบบอินทูเซนต์ที่ไม่มีฮาโลเจน (APP + PER + MEL หรือ IFR)

ระบบป้องกันไฟที่ไม่มีฮาโลเจน (halogen-free intumescent flame retardant system) เป็นทางเลือกที่เติบโตอย่างรวดเร็วที่สุดสำหรับตลาดที่ห้ามใช้เคมีที่มีโบรอน ใช้งานโดยเฉพาะในสภาวะที่บดรวม พอลิฟอสเฟตแอมโมเนียม (APP) เป็นแหล่งของกรดและตัวกระตุ้นการระเบิด; เปนทาเอริทริโตล (PER) เป็นแหล่งของคาร์บอน; และเมลามีน (MEL) เป็นตัวกระตุ้นการระเบิดและแหล่งของไนโตรเจน เมื่อถูกความร้อน, APP จะปล่อยกรดฟอสฟอริกที่ทำให้ PER แห้งลงเป็นแผ่นไฟฟ้าที่มีคาร์บอนสูง, ในขณะที่แก๊สที่เกิดขึ้นจะทำให้แผ่นไฟฟ้าดังกล่าวขยายตัวเป็นชั้นป้องกันอุณหภูมิที่มีความจุสูงและมีคุณสมบัติเป็นอิ่มตัวที่สามารถตัดความร้อนและออกซิเจนออกจากโพลีเมอร์ได้ สารป้องกันไฟที่มีความเข้ากันได้ล่วงหน้าและเป็นตัวเดียวรวมกัน (มักจะมีชื่อว่า IFR) จะบรรจุมวัตถุเหล่านี้ในอัตราที่ได้รับการปรับให้เหมาะสมและทำให้การใส่ปริมาณง่ายขึ้น

การเติมที่สมบูรณ์คือ 22 ถึง 28 เปอร์เซ็นต์ของแพ็คเกจอินทูเมนต์ใน PP ซึ่งสามารถให้ค่าสูงสุด UL 94 V-0 ที่ 1.6 มม. สาร PP ควรมีอัตราการไหลของวัสดุที่ละลายอยู่ในช่วง 2 ถึง 8 กรัมต่อ 10 นาที เนื่องจากอัตราการไหลที่สูงเกินไปจะทำให้สถาปัตยกรรมของชาร์แข็งแตกหัก และอัตราการไหลที่ต่ำเกินไปจะทำให้การผสมผสานยาก ข้อกำหนดการประมวลผลที่สำคัญที่สุดคืออุณหภูมิของท่อไม่ควรเกิน 220 องศาเซลเซียส พอลิฟอสเฟตแอมโมเนียมประเภท II ที่มีระดับการปฏิกิริยาเกิน 1000 มีความทนต่อน้ำที่ดี แต่จะเริ่มแตกตัวและปล่อยแอมโมเนียมเมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 220 องศาเซลเซียส ทำให้เคมีสารที่ใช้สำหรับการแตกตัวเสียไป และสร้างกลุ่มของกลุ่มของกลุ่มของกลุ่มของบูบเบิ้ลและทำให้สีเหลืองขึ้น เนื่องจากนั้น สายที่พร้อมใช้งานจึงปิดท้ายท่อที่อุณหภูมิ 170 ถึง 200 องศาเซลเซียส โดยส่วนที่วัดปริมาณมักจะเป็นส่วนที่ร้อนที่สุด แต่ไม่สูงกว่าเพดาน

แผนกแนวคิด IFR ที่สมบูรณ์แบบ

Component	Role	phr	Notes
PP (MFR 2-8 g/10min)	Carrier resin	Balance to 100	Avoid high-MFR grades
APP type II (DP greater than 1000)	Acid source	14-18	Decomposes above 220 C
PER (pentaerythritol)	Carbon source	4-6	Char former
MEL (melamine)	Blowing source	4-6	Nitrogen expansion
Pre-compatibilized IFR (optional)	All-in-one	22-28	Simpler dosing
PP-g-MAH compatibilizer	Compatibilizer	2-5	Improves dispersion
PTFE anti-drip	Drip suppressant	0.2-0.5	UL 94 pass aid

ระบบไอทูเมนเซนต์มีความไวต่อน้ำเนื่องจาก APP สามารถหายใจและละลายได้ ทำให้ระดับความปลอดภัยในระยะยาวลดลง แต่ระบบนี้มีความไวต่อไฟและไม่มีฮาโลเจน ทำให้เหมาะสำหรับอุปกรณ์ เครื่องขนส่ง และส่วนประกอบที่ใช้ในพื้นที่สาธารณะ การแช่แข็ง APP ที่อุณหภูมิ 80 ถึง 100 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 2 ถึง 4 ชั่วโมงก่อนการผสมเป็นเรื่องที่จำเป็น และเม็ดพลาสติกต้องบรรจุในภาชนะที่แห้ง เนื่องจากปริมาณของสารเติมเต็มอยู่ในระดับปานกลาง จึงทำให้การเก็บรักษาโดยวิธีเคมีดีกว่าวิธีใช้ไฮดรอกไซด์โลหะ แต่แผ่นที่ได้เป็นรูปแบบแข็งและบาง จึงยังคงแนะนำให้ปรับปรุงความแข็งแรงด้วย POE ในเครื่องอัดรีดสองลูกบิดที่หมุนร่วมกัน การใส่แพ็คเกจที่มีคุณสมบัติขยายขนาดในช่วงแรกควรทำหลังจากพลาสติกละลายแล้ว เพื่อให้แรงฉีดสูงของเครื่องปั่นกระจายแพ็คเกจได้อย่างทั่วถึงโดยไม่ทำให้อุปกรณ์ป้องกันไฟลามเกินอุณหภูมิ

ระบบที่เติมด้วยไดไฮโดรออกซิได Magnesium Dihydroxide (MDH)

ไฮโดรไซด์แมกนีเซียม (MDH) เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับสารประกอบและการใช้งานในเคเบิลที่ต้องการความไหม้ต่ำ, ความเป็นพิษต่ำ และประสิทธิภาพที่ไม่มีฮาโลเจน ในสภาวะความร้อนสูง MDH ทำงานผ่านการแยกความร้อนที่ประมาณ 340 องศาเซลเซียส โดยปล่อยควันที่ทำให้แก๊สที่ไวต่อการเผาไหม้ละลาย และทำให้พื้นผิวเย็นลง ส่วนออกซิเดชไนต์ที่ได้รับจากกระบวนการนี้จะสร้างชั้นป้องกันความร้อน เนื่องจากเครื่องมือนี้ใช้การผสมทางกายภาพมากกว่าการกระตุ้น ดังนั้นจึงต้องใช้ปริมาณเติมที่สูงมาก: ค่าสูงสุดของกระจกคือ 55 ถึง 62 เปอร์เซ็นต์ และปริมาณเติมที่สูงมากนี้ทำให้สารประกอบเปลี่ยนไปอย่างมาก

ความท้าทายที่ใหญ่ที่สุดในการผลิต MDH คือการลดลงอย่างมากของคุณสมบัติทางกล ในระดับ 55 ถึง 62 phr ความแข็งแรงในการยืด, ความยืดหยุ่น และความแข็งแรงต่อการกระแทกจะลดลงอย่างรวดเร็ว และสารละลายจะกลายเป็นแข็งและยากต่อการประกอบ มีสองแนวทางแก้ไขที่กำหนดสูตร MDH ที่สมบูรณ์แบบ ก่อนอื่น MDH ต้องมีการทำความสำเร็จทางสภาพผิวด้วยสารยึดเชื่อมแบบซิลาน เช่น KH-550 หรือด้วยกรดสเตอริก เพื่อเพิ่มความยึดเกาะและการผสมผสานระหว่างสาร ส่วนที่สอง, ต้องเพิ่มโพลิโอเลฟิน อีลาสโตเมอร์ (POE) เช่นเดียวกัน, โดยปริมาณ 8 ถึง 15 phr เพื่อฟื้นฟูความยืดหยุ่นและความทนทานต่อแรงกระแทก แม้จะเป็นเช่นนี้ แต่แรงกระแทกที่เกิดจากการตัดช่วงยังต่ำกว่าสมบัติของระบบที่มีโครเมียมหรือระบบที่มีคุณสมบัติขยายตัว ซึ่งเป็นการคำนึงถึงความเหมาะสมของสายเคเบิลที่ไม่มีฮาโลเจนและมีค่าสมบัติไฟต่ำ

แผนการผลิต MDH ที่สมบูรณ์แบบ

Component	Role	phr	Notes
PP (block copolymer preferred)	Carrier resin	Balance to 100	Needs toughness
MDH (surface treated)	Mineral FR	55-62	Silane or stearic treated
POE impact modifier	Toughener	8-15	Recovers impact
PP-g-MAH compatibilizer	Coupling	3-5	Key for MDH bonding
Antioxidant 1010 + 168	Stabilizer	0.2 + 0.3	Standard package
EBS lubricant	Processing aid	0.5-1.0	High filler needs more

เนื่องจาก MDH มีความขัดแย้งสูง จึงต้องใช้วัสดุท่อและแปรงที่ทนความเสียหายในระบบการผลิตแบบสายตรงที่มีแปรงสองตัวหมุนร่วมกัน โดยวัสดุที่ใช้มากที่สุดคือท่อลิเนอร์สองประเภทที่ทำจากคาร์ไบด์ทังสเตน บาร์เรลที่นิตรไดด์มาตรฐานจะสึกหรออย่างรวดเร็วเมื่อมีการใส่วัสดุอินทรีย์ในปริมาตร 55 ถึง 62 พีเอชอาร์ ซึ่งจะนำไปสู่การผลิตที่ไม่สม่ำเสมอและการเปลี่ยนขนาดอย่างต่อเนื่อง อุณหภูมิสูงกว่าระบบไอโซไซแนปทิกได้ โดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 180 ถึง 210 องศาเซลเซียส เนื่องจาก MDH มีความมั่นคงทางความร้อนต่อการแตกตัวที่อุณหภูมิสูงกว่า 340 องศาเซลเซียส การนำความชื้นออกด้วยการดูดความชื้นเป็นวิธีที่ไม่สำคัญเท่ากับการนำความชื้นออกด้วยการแยกด้วยความร้อน แต่ยังคงมีประโยชน์ในการนำความชื้นจากผิวออก ระดับค่าใช้จ่ายของ MDH นั้นอยู่ในระดับต่ำถึงกลางในระดับวัตถุดิบ แต่ความจำเป็นต่อตัวทำให้คุณสมบัติของวัสดุที่ต้องใช้คือตัวทำให้คุณสมบัติของวัสดุเข้ากันได้ (compatibilizer), ความยาวโมเลกุลสูง (high POE) และใช้สกรูที่แข็งแรง ทำให้ค่าใช้จ่ายรวมของระบบสูงขึ้น

ระบบฟอสฟอรัส-ไนโตรเจนและสารสังเคราะห์ (ผลิตภัณฑ์จาก DOPO, Phosphinate, MCA)

ครอบครองของสารฟอสฟอรัส-ไนโตรเจนและสารสังเคราะห์นี้รวมถึงเคมีที่ทันสมัยที่สุดและบ่อยครั้งเป็นเคมีที่มีคุณภาพสูง ไม่มีฮาโลเจน โมเลกุลที่เป็นส่วนประกอบที่รู้จักกันดีคือ DOPO (DOPO หมายถึง 9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide) ซึ่งเป็นสารฟอสฟอรัสที่มีคุณสมบัติแรงกระตุ้นและสามารถโยนลงบนโครงสร้างของโพลีเมอร์หรือใช้เป็นสารเพิ่มเติมได้ สถาปัตยกรรมที่ใช้ DOPO มีคุณสมบัติป้องกันไฟด้วยการเกิดสารก่ออันดมในสภาวะของสารก่อตัวที่บีบอัด และบางส่วนจากการกระตุ้นในสภาวะของก๊าซ ด้วยความจุของฟอสฟอรัสที่ต่ำ สถาปัตยกรรมเหล่านี้สามารถรักษาคุณสมบัติทางกลได้ดีกว่าสถาปัตยกรรมที่ใช้โฮโดรไซด์ พีฟอสไฟเนตไดเอทิลและเกลือพีฟอสไฟเนตที่เกี่ยวข้องเป็นวิธีที่พัฒนาแล้วอีกชนิดหนึ่ง ซึ่งมักจะใช้ควบคู่กับเมลามีนไซยานูเรต (MCA) เป็นสารสังเคราะห์

MCA เป็นตัวสังเคราะห์ที่มีคาร์บอนสูงและเป็นของแข็งที่แตกตัวด้วยกระบวนการอิเล็กตรอนและปล่อยแก๊สที่ไม่มีสารก่อภูมิแพ้ และมักเป็นตัวป้องกันการลุกไหม้หลักใน PP ที่มีผนังบาง ๆ ที่มีปริมาณ 10 ถึง 18 เปอร์เซ็นต์ หรือเป็นตัวสังเคราะห์ที่มีปริมาณ 5 ถึง 10 เปอร์เซ็นต์ ร่วมกับฟอสฟินาท สูตรคุณภาพสูงที่สมบูรณ์รวมตัวเชื่อม DOPO หรือฟอสฟินาท์ที่ 12 ถึง 18 เปอร์เซ็นต์ กับ MCA ที่ 5 ถึง 8 เปอร์เซ็นต์ และปริมาณเล็กน้อยของตัวกระตุ้นการสร้างคาร์บอน ซึ่งทำให้ได้ความหนา V-0 ที่ 1.6 มม. และบางครั้งความหนา V-0 ที่ 0.8 มม. ในชนิดที่มีผนังบาง ระดับค่าใช้จ่ายเริ่มต้นจากต่ำไปสูงสุดถึงแพง ซึ่งจำกัดการใช้ระบบเหล่านี้เฉพาะในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์, สายเชื่อมต่อ และชิ้นส่วนที่เกี่ยวข้องกับอวกาศที่ความสามารถของมันทำให้คุ้มค่าในการใช้ราคา ข้อเสียที่ทราบกันดีคือบางตัวของสาร DOPO และ phosphinate นั้นไวต่อการการหดตัวและสภาพแวดล้อมที่มีกรดอ่อนสูง ดังนั้นจึงต้องระมัดระวังในเรื่องการแห้งและควบคุมค่ากรดอ่อนในกระบวนการผลิต

แผ่นสูตรฟอสฟอรัส-ไนโตรเจนที่สมบูรณ์

Component	Role	phr	Notes
PP (high-flow MFR 15-25)	Carrier resin	Balance to 100	Thin-wall molding
DOPO derivative or phosphinate	Reactive FR	12-18	Low loading, good retention
MCA (melamine cyanurate)	Synergist	5-8	Nitrogen synergist
Char promoter (optional)	Char aid	1-3	Improves V-0 margin
PTFE anti-drip	Drip suppressant	0.2-0.5	UL 94 pass
Antioxidant + UV-944	Stabilizer	0.5-0.6	Long-term stability

บนสายเครื่องบดคู่เหล็ก, สารเพิ่มเติมเหล่านี้มีความไวและต้องใช้ปริมาณน้อยมาก ดังนั้น ความแม่นยำของเครื่องใส่สารเพิ่มเติมที่วัดด้วยน้ำหนักจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง: ความผิดพลาดเพียงหนึ่งกรัมสามารถทำให้สารผสมจาก V-0 เป็น V-1 ได้ ควรใส่ส่วนผสมเหล่านี้ในสายอาหารด้านล่างของเครื่องผลิตที่อยู่ในโซนการละลายที่มีความดันต่ำแล้วกระจายในบล็อกการผสมที่สั้นก่อนการใช้เครื่องดูดและการวัดปริมาณ อุณหภูมิของท่อสำหรับระบบฟอสไฟเนตและ DOPO มักอยู่ระหว่าง 180 ถึง 210 องศาเซลเซียส ซึ่งอยู่ต่ำกว่าความสูงสุดของการแตกตัวอย่างใดอย่างหนึ่ง ทำให้เคมีภายในท่อคงอยู่ในสภาพเดิม

การเลือกสารเคลือบและการใช้วิธีคำนวณ MFR

ระบบสารพานเป็นฐานของสูตร PP ที่มีคุณสมบัติป้องกันไฟที่สมบูรณ์ และการเลือกใช้ระบบสารพานนี้จะกำหนดความสามารถในการผลิต การปรับสมดุล และคะแนนที่ได้ในที่สุด สายการผลิตสองสายหลักคือ PP โฮโมโพลีเมอร์และ PP บล็อกโคโพลีเมอร์ โพลีโพรพีโฮมโพลีรุ่น T30S หรือ K8003 มีความแข็งสูง, อุณหภูมิสูงสุดที่สามารถรับได้สูง, และความแข็งแรงของชั้นเคลือบที่ดีกว่า, ทำให้มันเป็นวัสดุที่ใช้เป็นส่วนใหญ่สำหรับส่วนประกอบไฟฟ้าและอุปกรณ์ที่มีความแข็งแรง; ความไหลของวัสดุในรูปของน้ำมันมีค่าในช่วง 2 ถึง 12 กรัมต่อ 10 นาที บล็อกคอมโพสิต PP เช่น EP548R หรือ K7726 ประกอบด้วยแผ่นเอทิลีนที่เพิ่มความแข็งแรงต่อการกระแทกในอุณหภูมิห้อง ซึ่งเป็นเหตุผลที่ทำให้มันถูกเลือกสำหรับส่วนประกอบภายในรถยนต์และส่วนที่ต้องรับแรงกระแทกจากการตกหรือการติดตั้งแบบแนบสนิทแม้ว่าจะทำให้เสียความแข็งแรงและความทนต่อความร้อนบ้าง

การเลือกความเร็วการไหลของสารละลายมีความไม่เป็นธรรมชาติต่อผู้เริ่มต้น การใส่สารป้องกันไฟที่สูง, โดยเฉพาะวิธีการใส่ MDH ระหว่าง 55 ถึง 62 phr หรือวิธีการใส่สารตกตะกอนระหว่าง 22 ถึง 28 phr ทำให้ความหนืดของวัสดุละลายสูงขึ้นและทำให้การผสมยากขึ้น เพื่อให้สารประกอบสามารถนำไปใช้งานบนเครื่องอัดรีดสองแถวหมุนรอบกันได้ และเพื่อเติมรูปทรงผิวเรียบในชิ้นส่วนที่มีผนังบาง ๆ สารประกอบจะเลือกใช้ตัวนำที่มีความไหลสูงมากขึ้น ซึ่งมักมีอัตราการไหลของแป้งที่ 15 ถึง 25 กรัมต่อ 10 นาที จากนั้นจะเพิ่ม POE เพื่อคืนความแข็งแรงที่สูญเสียไปเนื่องจากความเป็นคริสตัลที่สูงขึ้น ด้วยคำอธิบายอื่น ๆ แล้ว สารเติมแต่งป้องกันไฟทำให้ฐานที่มีค่า MFR สูงขึ้น และยางเอลาสตอมคืนความยืดหยุ่น สำหรับระบบที่มีสารเติมแต่งต่ำ (low-filler brominated systems), โพลิเมอร์แบบมาตรฐานที่มีความหนา 2 ถึง 12 กรัมต่อ 10 นาที จะเพียงพอและให้ความแข็งแรงที่ดีที่สุด

คู่มือการเลือกสารเคลือบ

Carrier Type	Example Grades	MFR Range	Best For	Trade-off
Homopolymer PP	T30S, K8003	2-12 g/10min	Rigid electrical, appliances	Lower impact
Block copolymer PP	EP548R, K7726	2-12 g/10min	Automotive, impact parts	Lower HDT
High-flow homopolymer	High-MFR grades	15-25 g/10min	High filler, thin wall	Needs POE for impact

ข้อมูลที่ควรพิจารณาเป็นพิเศษคือการใช้ปริมาณเล็กน้อยของ PP regrind ที่รีไซเคิลเป็นตัวนำส่วนหนึ่งเพื่อลดต้นทุน เรื่องนี้สามารถยอมรับได้เฉพาะเมื่อวัสดุที่รีกรินด์นั้นสะอาด, เป็นแหล่งเดียว และ MFR ของวัสดุดังกล่าวได้รับการระบุ, เนื่องจาก MFR ที่ไม่ทราบจะทำให้ช่วงการทำงานทั้งหมดเปลี่ยนไป เครื่องผลิตผสมแบบคู่สกรูที่มีชื่อเสียงเช่นซีรี่ส์ KTE ของ Kerke ซึ่งเป็นโรงงานของ Wanplas สามารถใช้ฐานของโฮโมโพลีเมอร์และบล็อกโคพอลีเมอร์ได้ทั้งหมด โดยการออกแบบสกรูถูกปรับให้เหมาะกับแหล่งผลิต และระบบการจัดการสูตรในซอฟต์แวร์ควบคุมจะเก็บข้อมูลเกรดแหล่งผลิตและ MFR ด้วยความละเอียดที่แม่นยำ เพื่อให้การผลิตครั้งต่อไปสามารถคงความสม่ำเสมอได้

สารเพิ่มความแข็ง, สารเพิ่มความเข้ากันได้ และสารเพิ่มคุณสมบัติ

สูตร PP ที่มีคุณสมบัติป้องกันไฟที่สมบูรณ์ไม่ใช่แค่ PP และสารป้องกันไฟเท่านั้น กลุ่มสารเสริมที่ช่วยเหลือกำหนดว่าปลีกจะอยู่รอดจากการขึ้นรูป, การสึกหรอจากสภาพอากาศ และการรับรอง ระบบเพิ่มความแข็งแรงเริ่มต้นด้วยเอลาสโตเมอร์โพลิโอเลฟินเช่น POE ที่ 5 ถึง 12 phr ซึ่งสามารถคืนคุณสมบัติการรับแรงกระแทกที่หักลดลงจากทั้งตัวป้องกันไฟและตัวนำสารที่มีความไหลสูง ยาง EPDM (Ethylene propylene diene monomer rubber) เป็นตัวเลือกสำหรับความทนทานต่ออุณหภูมิสูง ส่วนที่ใช้คือสเตรีน-บล็อกคอพอลิเมอร์ (styrene-block copolymers) ที่ต้องการความใสหรือความรู้สึกเฉพาะ สารทำให้สัมพันธ์กัน ซึ่งมักเป็นโพลิโพรพิลีนที่มีการแทรกแอนไฮไดรด์มาลีค (PP-g-MAH) จะถูกเพิ่มในปริมาณ 2 ถึง 5 เปอร์เซ็นต์ และมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อระบบ MDH และระบบที่มีคุณสมบัติขยายตัวเนื่องจากสารนี้สามารถทำให้สารเติมแต่งที่มีคุณสมบัติทางโมเลกุลขนานกับวัสดุโพลีโอลีฟีนที่ไม่มีคุณสมบัติทางโมเลกุลขนาน ซึ่งช่วยเพิ่มความกระจายและความแข็งแรง

การป้องกันการรั่วไหลกำหนดโดยโพลีเททราฟลูออโรไลน์ (PTFE) ที่ 0.2 ถึง 0.5 phr ในขณะที่เกิดการเผาไหม้ PTFE จะสร้างเครือข่ายป้องกันที่เพิ่มความหนืดของวัสดุที่ละลายและป้องกันการเกิดลูกน้ำเงินที่ลุกไหม้ ซึ่งเป็นปัจจัยที่มีความสำคัญในการผ่านการทดสอบ UL 94 เนื่องจากการทดสอบจะผ่านไม่ได้เมื่อมีการเผาไหม้ของผ้าขนสัตว์ใต้ตัวอย่างแม้ว่าตัวอย่างจะดับไฟได้เอง กล่องป้องกันการดายแบบเดิมคือสารป้องกันการดาย 1010 ที่ 0.2 phr ร่วมกับสารป้องกันการดาย 168 ที่ 0.3 phr เป็นผสมของฟีนอลที่ถูกป้องกันและฟอสไฟท์ที่ป้องกันความไหลของวัสดุในขณะที่ผ่านเครื่องผสมแบบสองแถวที่มีแรงต้านแรงสูง และชิ้นส่วนในระหว่างการใช้งาน สารเสริมความแข็งแรงแสงเช่น UV-944 ที่ 0.3 phr เพิ่มสำหรับส่วนที่อยู่ภายนอกหรือใกล้หน้าต่าง ส่วนสารลดแรงติด เช่น ethylene bis-stearamide หรือ EBS ที่ 0.3 ถึง 0.5 phr ช่วยลดการตัดสายและลดการสะสมของเครื่องตัด

แพ็คเกจสารเพิ่มเติมทางการใช้งานมาตรฐาน

Additive	Function	phr	When Required
POE	Impact modifier	5-12	All systems
EPDM	Heat-stable toughener	3-8	Higher temp service
PP-g-MAH	Compatibilizer	2-5	MDH and IFR critical
PTFE	Anti-drip	0.2-0.5	UL 94 all systems
Antioxidant 1010 + 168	Thermal stabilizer	0.2 + 0.3	All systems
UV-944	Light stabilizer	0.3	Outdoor exposure
EBS lubricant	Processing aid	0.3-0.5	All systems
Antistatic agent	ESD control	0.5-1.5	Electronics housings
Nucleating agent	Cycle time aid	0.1-0.3	Fast molding

สารป้องกันไฟฟ้าสถิตที่ 0.5 ถึง 1.5 เปอร์เซ็นต์เป็นสารที่พบบ่อยในเคสอิเล็กทรอนิกส์เพื่อควบคุมฝุ่นและการปล่อยไฟฟ้าสถิต และสารนิวเคลิเนตที่ 0.1 ถึง 0.3 เปอร์เซ็นต์สามารถลดเวลาปฏิบัติการในการฉีดขึ้นรูปได้ สารเพิ่มเติมทุกชนิดเป็นแหล่งสาเหตุของการเกิดสีเหลืองหรือการเปลี่ยนสีได้ การพัฒนาฟอร์มูเล่าที่สมบูรณ์จะลดจำนวนสารเพิ่มเติมลงและตรวจสอบความเข้ากันได้ในการทดสอบความเสถียรภาพก่อนการขยายขนาด แบรนด์ Wanplas รวมถึงเครือข่ายโรงงานที่มีความเชี่ยวชาญ จะช่วยให้ลูกค้าได้รับการสนับสนุนอย่างต่อเนื่องในการปรับสมดุลของสูตรนี้ และ Kerke โรงงานของ Wanplas ที่เน้นการผลิตเครื่องอัดผสมแบบสองแถบจะจัดหาลำดับเครื่อง KTE Series ที่ใช้ในการผลิตสูตรที่มีส่วนผสมมากอย่างต่อเนื่อง

วิธีการ Twin-Screw: การออกแบบท่อและแปรง

ความสมบูรณ์ของสูตรนี้ได้รับการพิสูจน์บนเครื่องอัดฉีดแบบคู่สลับที่เคลื่อนตัวร่วมกัน ซึ่งท่อและส่วนของแปรงแบบโมดูลาร์ช่วยให้ผู้ออกแบบเครื่องอัดสามารถกำหนดเวลาในการอัดและโครงสร้างการแยกที่เหมาะสมกับเคมีภายในตัวป้องกันไฟได้ เครื่องมาตรฐานสำหรับ PP ที่มีคุณสมบัติป้องกันไฟคือเครื่องอัดฉีดแบบคู่หมุนร่วมกัน (co-rotating parallel twin-screw extruder) ที่มีอัตราส่วน L/D ระหว่าง 40 ถึง 48 ซึ่งมีความยาวเพียงพอสำหรับการละลาย, การกระจาย, การกำจัดความชื้น และการวัดปริมาณโดยไม่มีการแทรกแรงดึงที่เกินไปกับสารเสริมที่ไวต่อความร้อน Kerke, โรงงาน Wanplas, สร้างซีรีส์ KTE ในช่วงนี้, จากเครื่องทดลองขนาดเล็กไปจนถึง KTE-135D ที่มีความจุสูง, และกฎการออกแบบที่คล้ายกันนี้ใช้กับแพลตฟอร์มเครื่องบดสองแขนจากผู้ผลิตอื่น ๆ เช่น Coperion, Leistritz และ JSW

ล็อคเกอร์ถูกจัดวางจากส่วนประกอบการนำเข้าและบล็อกการผสม การกำหนดค่าแบบเต็มรูปแบบดำเนินไปในโซนที่แตกต่างกัน สิ่งแรกคือ ส่วนขนส่งอาหารที่มีตัวกระจายอาหารที่มีมุมขึ้นไปจะนำ PP และสารเพิ่มเติมหลักจากช่องรับอาหาร ส่วนที่สองคือ การตั้งเครื่องบดชุดแรก ซึ่งมักมีมุมขนาน 45 องศาหรือ 60 องศา จะสร้างแรงกดที่จำเป็นเพื่อทำให้พลาสติกละลายและเริ่มกระจาย นอกจากนี้, ภาคการละลายและผสมจะทำให้วัสดุละลายเข้าสู่สภาพที่แข็งตัว สุดท้าย, เครื่องใส่วัสดุข้าง ๆ จะนำสารป้องกันไฟเข้าไปในสารละลาย ซึ่งจะป้องกันการเปิดตัวของสารเพิ่มเติมที่ไวต่อความร้อน และลดการกลุ่มตัวของวัสดุ Fifth, a second dispersive kneading block set breaks the flame retardant agglomerates to the target fineness. Sixth, a reverse-flight or reverse-kneading element builds a melt seal, or back-pressure restriction, that prevents the vacuum from pulling melt into the devolatilization port. Seventh, a vacuum devolatilization zone removes volatiles, moisture and decomposition gases. Eighth, a metering section builds pressure for the die and pelletizer.

แผนภาพการกำหนดช่วงของตัวล็อค

Zone	Element Type	Function	Process Note
Feed	Conveying, deep flights	Transport solids	Low shear
First kneading	Kneading block 45/60 deg	Melt and disperse	Controlled shear
Melting	Conveying + mixing	Consolidate melt	Stable melt
Side feeding	Conveying, partially filled	Add FR	Into melt, low temp
Second kneading	Dispersive kneading	Break agglomerates	High shear brief
Reverse seal	Reverse flight/kneading	Melt seal	Protect vacuum
Devolatilization	Conveying, open	Vacuum vent	-0.06 to -0.09 MPa
Metering	Conveying, shallow	Build pressure	To die

ตู้คอนกรีตคือช่องอัดอากาศที่มีความร้อนและมีล็อคเกลียวอยู่ภายใน และในบทความนี้ คำว่า "ตู้คอนกรีต" จะถูกใช้อย่างสม่ำเสมอสำหรับถังของเครื่องอัด สำหรับสารที่มีส่วนประกอบ MDH มาก คอนแทกและเครื่องวัดต้องป้องกันด้วยแผ่นสองประเภทที่ทำจากคาร์ไบด์ทังสเตนเนียเนื่องจากสารอินทรีย์มีความขัดแย้งสูง; คอนแทกที่มีการนิทรียด์แบบปกติจะทำให้แผ่นสองประเภทนี้สึกหรอภายในช่วงเวลาที่ใช้งานของเครื่อง ส่วนประกอบลูกหมุนเองมักจะทำจากเหล็กเครื่องมือความเร็วสูงหรือสแตนเลสที่มีการทาสีผิวหนาแน่น และบล็อกแปรงเป็นส่วนที่มีการสึกหรอสูงที่สุด สายที่พัฒนาแล้วจะติดตามการสึกหรอของลูกและท่อด้วยการตรวจสอบผลลัพธ์และความตึงเครื่องยนต์เป็นระยะ ๆ เพื่อให้อุปกรณ์ที่สึกหรอแล้วถูกเปลี่ยนก่อนที่จะทำให้ความกระจายลดลงและทำให้ระดับไฟลุกลดลง

อุณหภูมิของท่อ, ความเร็วของสกรู,พลังงานเฉพาะ และการดูดซึม

เมื่อกุญแจถูกติดตั้งแล้ว หน้าต่างการทำงานกำหนดช่วงครึ่งหลังของอายุ รูปแบบอุณหภูมิของท่อกำหนดเป็นแต่ละส่วนตั้งแต่ช่องป้อนไปจนถึงตัวแท่ง สำหรับส่วนใหญ่ของสาร PP ที่มีคุณสมบัติป้องกันไฟ จะมีค่าประวัติการเคลื่อนที่อยู่ระหว่าง 170 ถึง 200 องศาเซลเซียส โดยส่วนป้อนจะเย็นลง และส่วนวัดปริมาณอยู่ใกล้กับด้านบนของช่อง ข้อจำกัดสำคัญคือระบบที่ใช้ APP แบบไอทูเมนเซนต์ ซึ่งไม่ควรให้บริเวณท่อมีอุณหภูมิสูงกว่า 220 องศาเซลเซียส; การข้ามค่ามาตรฐานนี้จะทำให้แอมโมเนียมโพลิฟอสเตตถูกแยกออกเป็นแอมโมเนียมและน้ำมัน และสร้างฟองน้ำ ทำให้ระบบไอทูเมนเซนต์เสียประสิทธิภาพ ระบบที่มีสารบอรมีนและ MDH สามารถทนต่ออุณหภูมิสูงถึงประมาณ 210 ถึง 230 องศาเซลเซียส แต่การทำงานที่อุณหภูมิสูงกว่าที่จำเป็นเพียงเพิ่มความเร็วในการใช้งานของสารป้องกันการดายและทำให้สีเหลืองขึ้น

ความเร็วการหมุนของสกรูสำหรับ PP ที่มีคุณสมบัติป้องกันไฟเป็น 300 ถึง 500 รอบต่อนาทีบนเครื่องอัดรีดสองสกรูที่หมุนร่วมกันขนาดผลิตภัณฑ์ ความเร็วที่สูงขึ้นจะเพิ่มแรงแยกและการกระจาย แต่ยังเพิ่มอุณหภูมิสูงและพลังงานเฉพาะอีกด้วย ดังนั้น ความเร็วจึงถูกปรับค่าไปพร้อมกับอุณหภูมิของท่อ เพื่อให้อุณหภูมาของวัสดุอยู่ต่ำกว่าค่ามาตรฐานของสารเพิ่มเติม ความบริโภคพลังงานเฉพาะของสารเหล่านี้ (เขียนเป็น SEI) มักอยู่ในช่วง 0.18 ถึง 0.28 kWh/kg; หากต่ำกว่า 0.18 อาจเป็นสัญญาณว่าการกระจายไม่สมบูรณ์ และหากสูงกว่า 0.28 อาจเป็นสัญญาณว่าผงมีความร้อนเกินไปและผลผลิตไม่ประหยัดพลังงาน การตรวจสอบ SEI ในเวลาจริงเป็นวิธีที่พัฒนาที่สุดเนื่องจากการเคลื่อนที่ของ SEI ส่งสัญญาณถึงความไม่สอดคล้องของอาหาร, การสึกหรอ, หรือการติดขัดของเครื่องเปลี่ยนหน้าจอ

หมายเหตุการใช้หน้าต่าง

Parameter	Mature Range	System Note
L/D ratio	40-48	All systems
Barrel temperature	170-200 C	IFR never above 220 C
Screw speed	300-500 rpm	All systems
Specific energy SEI	0.18-0.28 kWh/kg	Energy and shear marker
Vacuum level	-0.06 to -0.09 MPa	Devolatilization

การดูดซึมผสมออกเป็นก๊าซ (vacuum devolatilization) คือขั้นตอนที่แยกแป้งปุ๋ยที่สะอาดจากผลิตภัณฑ์ที่มีฟอง ภาคความดันต่ำถูกจัดให้อยู่ที่ -0.06 ถึง -0.09 MPa ซึ่งจะดูดความชื้นจาก APP และ MDH, ขจัดอากาศที่ติดอยู่ และกำจัดก๊าซที่เกิดจากการแยกตัวของสารป้องกันไฟที่ไวต่อความร้อน หากการดูดอากาศอ่อนหรือการปิดผนึกของวัตถุไหลไม่สำเร็จ การบดจะมีร่องรอยเปลือกและผิวขยายออก และความหนาแน่นของวัตถุจะต่ำ และชิ้นงานที่ขึ้นรูปจะมีสายเงินสีเงิน ชิ้นส่วนการบินตรงข้ามที่อยู่ข้างบนของท่อระบายรักษาแผ่นไหม้อย่างที่ต้องการเพื่อให้การดูดความดันทำให้อากาศถูกดูดเข้าไปแทนที่จะดูดแผ่นไหม้เข้าไปในท่อ

วิธีการจัดการอาหารและการเตรียมก่อนการแห้ง

ความแม่นยำในการให้อาหารเป็นจุดที่หลายสูตรอาหารเด็กที่ไม่สมบูรณ์ล้มเหลว ความแม่นยำในการให้อาหารเป็นจุดที่หลายสูตรอาหารเด็กที่ไม่สมบูรณ์ล้มเหลว การผลิตที่พัฒนาแล้วใช้เครื่องใส่อาหารที่ลดน้ำหนักลง หรือที่เรียกว่า เครื่องใส่อาหารแบบกรวย (gravimetric feeder) สำหรับทั้งอาหารหลักและอาหารเสริม เพราะเครื่องเหล่านี้สามารถคงค่าปริมาณของแต่ละสารเสริมภายในความคลาดเคลื่อนที่แน่นอนได้ทั่วทั้งกระบวนการผลิต เส้นทางอาหารหลักจะนำ PP carrier และ masterbatch ที่ผสมล่วงหน้า หรือสารเพิ่มเติมหลักไปยังเครื่องปั่น; เส้นทางอาหารข้างจะนำสารป้องกันไฟที่ไวต่อความร้อนหรือสารป้องกันไฟที่มีความเข้มข้นสูงไปยังสารละลายหลังจากโซนปั่นแรก การใส่ข้างในถูกเลือกใช้กับระบบอินทูเมนต์และ MDH เนื่องจากจะยืดระยะเวลาที่สารเสริมต้องอยู่ในระบบ และลดแรงหมุนที่ต้องใช้ที่จุดใส่ของเครื่อง ทำให้คุณภาพและอัตราการผลิตทั้งสองอย่างดีขึ้น

การแห้งเป็นสิ่งที่ไม่สามารถเจรจาได้สำหรับสารป้องกันไฟที่มีคุณสมบัติดูดความชื้น พอลิฟอสเฟตแอมโมเนียมและไดไฮโดรไซด์แมกนีเซียมทั้งสองตัวดึงความชื้นเข้ามา และน้ำที่ถูกพาเข้าสู่ท่อจะเปลี่ยนเป็นไอในอุณหภูมิการประมวลผล ทำให้เกิดการฟองและการขยายตัว และในกรณีของพอลิฟอสเฟตแอมโมเนียม จะเกิดการหดตัวเร็วขึ้น การเตรียมตัวที่สมบูรณ์คือการทำให้ APP และ MDH แห้งด้วยอุณหภูมิ 80 ถึง 100 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 2 ถึง 4 ชั่วโมงก่อนที่จะส่งเข้าเครื่องใส่วัสดุ โดยใช้เครื่องแห้งลดความชื้นหรือเตาอบอากาศร้อนแบบง่ายที่มีระยะเวลาการพักที่ได้รับการตรวจสอบ กรณี PP carrier, antioxidants และ elastomers นั้นอ่อนไหวน้อยกว่า แต่ควรเก็บไว้ในสภาพแห้ง; การรีกรินด์ต้องตรวจสอบความชื้นและ MFR ก่อนใช้งาน

แผนการให้อาหารและการแห้ง

Material	Feeder	Dry Requirement	Reason
PP carrier	Main loss-in-weight	Dry storage	Low moisture need
APP / IFR	Side loss-in-weight	80-100 C, 2-4 h	Prevent hydrolysis, splay
MDH	Side loss-in-weight	80-100 C, 2-4 h	Remove surface water
Sb2O3 / DBDPE	Main or side	Optional	Low moisture sensitivity
POE / additives	Main loss-in-weight	Dry storage	Standard

การใส่สารเคมีในรูปของน้ำเป็นตัวเลือกสำหรับบางประเภทของเอสเตอร์ฟอฟฟิลิกสารฟอสฟอรัส และสำหรับใส่สารเคมีในรูปของน้ำมันในกระบวนการผลิต โดยใช้เครื่องใส่น้ำที่ฉีดสารเคมีในรูปของน้ำเข้าไปในเขตบาร์เรลที่อยู่ทางล่าง ซึ่งจะถูกผสมด้วยบล็อกการผสม นี้ช่วยเพิ่มการกระจายของสารป้องกันไฟที่เป็นของเหลวและป้องกันฝุ่นละออง แต่จะเพิ่มความกดดันในการปลดปล่อยเนื้อหาเนื่องจากต้องดูดซับตัวนำหรือน้ำที่จุดเชื่อมต่อความดันลบ เครื่องใส่อาหารแบบควบคุมอัตราการใส่อาหาร (crammer feeder) อาจใช้บนช่องทางหลักเมื่อถ่านไฟฟ้าที่มีความหนาแน่นต่ำและมีขนาดใหญ่จะทำให้เครื่องวัดไม่สามารถใส่อาหารได้

การเลือกวิธีการผลิตเม็ด

ขั้นตอนการบดท้ายสุดจะเปลี่ยนแป้งที่มีความหนืดสูงจากท่อออกเป็นเม็ดที่ไหลได้อย่างอิสระ The two mature routes for flame retardant PP are strand pelletizing and water ring die-face pelletizing, with underwater pelletizing reserved for higher-volume or more demanding grades. การเปลี่ยนสายเป็นเม็ด, ซึ่งเรียกว่า การตัดสายด้วยกัน, จะทำให้ความร้อนไหลผ่านตัวฉีดที่มีหลายช่องจนเป็นสายที่เย็นลงในอ่างน้ำ, แห้งและตัดด้วยมีดหมุน เนื่องจากการดำเนินการของวัสดุจะใช้เส้นที่แข็งตัวแล้ว จึงมีความแข็งแรง ค่อนข้างง่ายในการดูแล และทนต่อสาร MDH ที่มีคุณสมบัติเป็นสารกัดกร่อน แต่มีส่วนเคลื่อนที่มากขึ้น และผู้ใช้ต้องมีความสัมพันธ์กับเครื่องมากขึ้น เครื่องตัดแผ่นรอบน้ำใช้วิธีตัดแผ่นร้อนที่ตัดแผ่นปูนปนเปื้อนออกตรงหน้าผลิตภัณฑ์โดยตรงเป็นวงรอบน้ำ ทำให้ผลิตออกมาเป็นเม็ดกลมและสม่ำเสมอ มีปริมาณฝุ่นที่ต่ำ และมีระบบอัตโนมัติสูง ซึ่งเป็นวิธีที่นิยมใช้ในเครื่องผลิต PP ที่มีคุณสมบัติป้องกันไฟของ Kerke KTE เพราะสามารถรวมเข้ากับเครื่องอัดได้อย่างแน่นหนา และลดการสัมผัสของมนุษย์

การเลือกขึ้นอยู่กับสารประกอบ สำหรับระบบ MDH ที่มีความขัดแย้งสูง การบดสายไหมมักจะถูกเลือกใช้เนื่องจากตัวแท่งและเครื่องตัดที่แข็งแกร่งจะมีความเสียหายจากการใช้งานน้อยกว่าระบบที่ใช้หน้าตัวแท่งในการทำงานกับสารเติมแต่งที่มีปริมาณสูง แต่หัวรอบน้ำที่แข็งแกร่งก็สามารถทำงานได้เช่นกัน สำหรับระบบที่มีสารบอรมและสารไฟฟ้าที่ไหม้ การตัดรอบด้วยน้ำทำให้เกิดเม็ดที่สะอาดและเป็นรูปทรงกลมมากขึ้น ซึ่งสามารถไหลผ่านเครื่องผสมได้ดีกว่าและนำเข้าไปยังเครื่องฉีดขึ้นรูปได้อย่างสม่ำเสมอ การบดเป็นเม็ดใต้น้ำถูกเลือกสำหรับความจุที่ใหญ่และสำหรับสารที่มีความไวต่อความร้อนที่ได้ประโยชน์จากการเย็นไวทันที แต่เป็นตัวเลือกที่มีต้นทุนสูง คุณสมบัติสำคัญหนึ่งประการคือความชื้นของเม็ด: หลังจากตัดด้วยความชื้นใด ๆ เม็ดต้องถูกทำความแห้งต่ำกว่าระดับความชื้นที่กำหนด เนื่องจากน้ำที่เหลืออยู่ในเม็ดที่มีคุณสมบัติอักเสบจะทำให้กระบวนการการย่อยสลายของ APP รวดเร็วขึ้นในระหว่างการเก็บรักษา

การเปรียบเทียบวิธีการผลิตเม็ด

Method	Best For	Pellet Shape	Relative Cost Tier
Strand pelletizing	MDH, abrasive	Cylindrical	Low
Water ring die-face	Brominated, IFR	Spherical	Medium
Underwater pelletizing	High volume	Spherical, uniform	High

การทดสอบและมาตรฐาน

ระบบสูตร PP ที่มีคุณสมบัติป้องกันไฟที่พัฒนาสูงสุดได้รับการยืนยันจากการทดสอบหลายประเภท ได้แก่ ทดสอบไฟฟ้า, ทดสอบทางเคมี, ทดสอบทางกล และทดสอบตามกฎหมาย การทดสอบไฟหลักคือ UL 94 ซึ่งแบ่งประเภทวัสดุเป็น V-0, V-1 หรือ V-2 ตามเวลาในการเผาไหม้และการหยดน้ำหลังจากถอดลูกไฟออก และเป็น 5VA หรือ 5VB สำหรับตัวอย่างหนาในสภาวะที่รุนแรงขึ้น สำหรับ PP มีผนังบาง ค่าความแข็ง V-0 ที่ 1.6 มม. เป็นมาตรฐานทางการค้า และค่าความแข็ง V-0 ที่ 0.8 มม. เป็นเป้าหมายที่ดีที่สุด อัตราสูงสุดของอัตราสิ่งแวดล้อม (LOI) ซึ่งวัดโดย ASTM D2863 หรือ ISO 4589 จะวัดอัตราสิ่งแวดล้อมที่ต่ำสุดที่สามารถยืดอายุการเผาไหม้ได้; พีพีที่มีคุณสมบัติป้องกันไฟที่พัฒนาสูงจะมี LOI ระหว่าง 28 ถึง 32 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งสูงกว่าพีพีที่ไม่มีการป้องกันไฟที่มี LOI 17 ถึง 18 เปอร์เซ็นต์

ความปลอดภัยทางไฟฟ้าจะถูกตรวจสอบโดยอุณหภูมิการจุดไฟของสายไฟฟ้า (GWIT) ตามมาตรฐาน IEC 60695-2-12 และ IEC 60695-2-13 ซึ่งสารประกอบที่พัฒนาขึ้นจะสามารถอยู่รอดจากการสัมผัสสายไฟฟ้าในอุณหภูมิ 750 ถึง 960 องศาเซลเซียส และด้วยดัชนีการติดตามที่เทียบเคียง (CTI) ตามมาตรฐาน IEC 60112 ซึ่งวัดความต้านทานต่อการติดตามบนพื้นผิวที่มีความสกปรกในสภาพเปียก การการรับรองทางเคมีใช้ความแข็งแรงต่อการกระแทกที่มีร่องตามมาตรฐาน ISO 180 หรือ ASTM D256 ในหน่วย kJ/m2, ความแข็งแรงในหน่วย MPa ตามมาตรฐาน ISO 527, ค่าความยืดหยุ่น, อุณหภูมิการหักตัว, และบางครั้งค่าอุณหภูมิการละลาย Vicat ความหนาแน่นของควันถูกวัดโดย ISO 5659-2 และความพิษถูกวัดโดยมาตรฐานที่เกี่ยวข้องทั้งสองอย่างเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการใช้งานในการขนส่งและในอาคาร การตรวจสอบกฎระเบียบครอบคลุม RoHS และ REACH SVHC สำหรับตลาดยุโรป, GB/T 2408 สำหรับตลาดจีน และ EN 45545-2 ระดับความเสี่ยง HL1 ถึง HL3 สำหรับการใช้งานในระบบรถไฟ การจัดทำแบบฟอร์มที่สมบูรณ์จะระบุช่วงผลที่คาดว่าจะได้รับจากการทดสอบแต่ละครั้ง เพื่อให้ผู้ผลิตทราบถึงช่วงการรองรับ

การทดสอบและข้อมูลอ้างอิงมาตรฐาน

Test	Standard	Mature Target
Flammability	UL 94	V-0 at 1.6 mm
Oxygen index	ASTM D2863 / ISO 4589	28-32 percent
Glow-wire	IEC 60695-2-12/13	750-960 C pass
Tracking resistance	IEC 60112	CTI 250-600 V
Notched impact	ISO 180 / ASTM D256	3-9 kJ/m2
Tensile strength	ISO 527	18-28 MPa
Smoke density	ISO 5659-2	Low for halogen-free
Railway	EN 45545-2	HL1 to HL3
China flammability	GB/T 2408	V-0 / V-1

ความผิดพลาดที่พบบ่อยและแนวทางแก้ไข

แม้แผนการที่ออกแบบได้ดีจะแสดงข้อบกพร่องเมื่อกระบวนการหลุดออกจากภาวะปกติ และการดำเนินงานที่เติบโตจะคาดการณ์ข้อบกพร่องเหล่านี้ การบานสะพรั่ง หรือการออกซิเดชั่นผิว (surface exudation) ซึ่งเรียกอีกอย่างว่า การบานสะพรั่ง (blooming) จะปรากฏเป็นชั้นเหนียวหรือเป็นชั้นเป็นผงบนชิ้นส่วนหรือชิ้นเปลือก ซึ่งเกิดจากสารเพิ่มเติมที่มีความละลายต่ำกว่าความละลายของ PP; วิธีแก้ไขคือ ลดปริมาณสารเพิ่มเติมที่เป็นสาเหตุ, เปลี่ยนไปใช้ตัวนำที่มีความหนาแน่นสูงขึ้น, หรือใช้สารที่มีความเข้ากันได้สูงขึ้น ความแตกต่างของสีและการเปลี่ยนเป็นสีเหลืองเกิดจากการหมดสารป้องกันการเกิดอนุมูลอิสระ, การตัดเกินหรือความร้อนเกินขนาดของเครื่องผลิต APP; การแก้ไขปัญหานี้คือการควบคุมอุณหภูมิของท่อให้แน่นขึ้น, การใช้แพ็คเกจสารป้องกันการเกิดอนุมูลอิสระที่ใหม่ และการหลีกเลี่ยงการพักอาศัยในโซนร้อน การหักเครื่องจักรที่เกินค่าที่คาดไว้แสดงว่ามีความกระจายที่ไม่ดีหรือไม่มีสารทำให้คงทน ซึ่งแก้ไขได้โดยปรับความเข้มของเครื่องปั่นและเพิ่ม PP-g-MAH

Die drool หรือสะสมของวัสดุที่เสื่อมสภาพบริเวณริมแผ่นพิมพ์ เป็นปัญหาที่พบบ่อยในระบบที่ใช้สารบโรมและสารไฟฟ้าสัมผัส และสามารถควบคุมได้โดยปรับอุณหภูมิของแผ่นพิมพ์, เพิ่มปริมาณ EBS ลงเล็กน้อย และเปลี่ยนอุปกรณ์กรองเพื่อให้วัสดุที่ละลายอยู่ในสภาพที่สะอาด การการหดตัวเป็นพิเศษเฉพาะกับสารปูนฉาบแบบ APP; หากเม็ดหรือผงปูนฉาบดูดความชื้น จะทำให้พอลิฟอสเฟตแอมโมเนียมแตกตัวและระดับความปลอดภัยลดลง ดังนั้นการเก็บรักษาในสภาพแห้งและการทำความแห้งก่อนใช้งานจึงเป็นเรื่องที่จำเป็น กลิ่นจากสารไวลอยที่เหลือลดลงด้วยการเพิ่มความดันลมสูงขึ้นและการใช้โซนการลดสารไวลอยที่ยาวขึ้น การสึกหรอและการสึกหรอของท่อมีความรุนแรงในสาร MDH ซึ่งถูกแก้ไขด้วยลิเนอร์ท่อที่มีสารทองคำคาร์ไบด์สองประเภทและการเปลี่ยนอุปกรณ์ตามแผน ท้ายที่สุด การใช้ป้อนแบบวอลุ่มที่มีความไม่สม่ำเสมอจากเครื่องป้อนที่สึกหรอจะถูกกำจัดไปด้วยการอัปเกรดเป็นการป้อนแบบกราฟิเมตรตามน้ำหนักด้วยการปรับค่าตามระยะเวลา

แผนภาพของปัญหาและการแก้ไข

Defect	Likely Cause	Countermeasure
Blooming	Additive exceeds solubility	Lower loading, change grade
Yellowing	Overheat, antioxidant loss	Control barrel, fresh AO
Mechanical drop	Poor dispersion	Stronger kneading, PP-g-MAH
Die drool	Degradation at die	Die temp, EBS, screen changer
Hydrolysis (APP)	Moisture uptake	Pre-dry, dry storage
Odor	Residual volatiles	Stronger vacuum
Screw wear	Abrasive MDH	Tungsten carbide barrel

คำถามที่ถามบ่อย

คำสรุป

สูตรวัตถุดิบที่พร้อมใช้สำหรับ PP ที่มีคุณสมบัติป้องกันไฟที่ได้จากการผสมด้วยเครื่องผสมคู่ไม่ใช่สูตรเดียว แต่เป็นชุดที่เข้ากันของเคมี, สารพาน และกระบวนการ ระบบบรอมไตรออนซ์และแอนติโมเนียมที่มีสารเดกาโบรอมดิฟีนิลเอทาน 18 ถึง 22 เปอร์เซ็นต์และไทโอไตรออนซ์ 6 ถึง 8 เปอร์เซ็นต์ยังคงเป็นวิธีที่พัฒนาที่สุดสำหรับ UL 94 V-0 ที่ความหนา 1.6 มม. และมีความคงทนทางกลที่ดีที่สุด ระบบไทมัสเซนต์ที่ไม่มีฮาโลเจน ซึ่งสร้างขึ้นจากพอลิฟอสเฟตอะมิเนียมประเภท II ที่มีส่วนผสมของเพนตาเอริธริทอลและเมลามีนในปริมาณ 22 ถึง 28 เปอร์เซ็นต์ จะให้การคงคุณภาพของความไร้ควันได้อย่างดี ตามที่ระบุไว้เมื่อท่อไม่สูงกว่า 220 องศาเซลเซียส ระบบไดไฮโดรออกซิไดของแมกนีเซียมที่ 55 ถึง 62 เปอร์เซ็นต์ช่วยให้สารประกอบสายเคเบิลมีค่าสมบูรณ์ต่ำ แต่ต้องการการบำรุงผิว, POE และท่อที่ทำจากคาร์ไบด์ทังสเตน ระบบฟอสฟอรัส-ไนโตรเจนที่ใช้สาร DOPO, ฟอสฟินาเทต์ และ เมลามีน ซีนัวเรต เป็นทางเลือกที่มีคุณภาพสูงและมีค่าใช้จ่ายสูงถึงสูงสุด

ไม่ว่าจะใช้ระบบใด, การเลือกผู้ขนส่ง, บรรจุภัณฑ์สารเพิ่ม POE และ PP-g-MAH, เทคโนโลยี PTFE ป้องกันการรั่วไหล, การผสมสารป้องกันการดัดแปลง, และการใส่ปุ๋ยแบบคำนวณความสูญเสียน้ำหนักอย่างแม่นยำ ทำให้เกิดความแตกต่างระหว่างผลการทดสอบในห้องปฏิบัติการและผลิตภัณฑ์ปุ๋ยที่ใช้ในการผลิตจริง เครื่องอัดลวดคู่ที่หมุนร่วมกันแบบพาราเลลล์ มีอัตราส่วน L/D ระหว่าง 40 ถึง 48, ลวดที่แบ่งเป็นชิ้นส่วนของบล็อกส่งและบล็อกผสม, เครื่องใส่ส่วนผสมข้าง, กระบวนการปิดความร้อนแบบกลับและโซนการลบความชื้นด้วยการดูดซับที่มีแรงดันต่ำระหว่าง -0.06 ถึง -0.09 MPa เป็นแพลตฟอร์มที่ทำให้สูตรเหล่านี้สามารถผลิตได้ด้วยความเร็ว 300 ถึง 500 รอบต่อนาที และพลังงานเฉลี่ยต่อน้ำหนัก 0.18 ถึง 0.28 kWh/kg Kerke, โรงงาน Wanplas, จัดจำหน่ายเครื่องบดแบบคอมเพรสเซอร์สองแท่งคู่หมุนในชุด KTE ที่ออกแบบมาเพื่อทำงานนี้อย่างตรงจุด และแบรนด์ Wanplas ช่วยเสริมแนวคิดการบดที่กว้างขึ้นด้วยความเชี่ยวชาญในกระบวนการและการเปิดใช้งานตามขนาดโรงงาน ติดต่อทีมวิศวกรรมของ Kerke เพื่อตรวจสอบสูตร PP ที่มีคุณสมบัติป้องกันไฟของคุณอย่างละเอียดบนเครื่องผลิตแบบสองลูกบิดขนาดใหญ่