Warum ist die Flammhemmung von TPE so schwierig? Diese 7 Gründe erklären es.
Thermoplastisches Elastomer ( TPE ), auch Kunstkautschuk oder Synthesekautschuk genannt, kombiniert die hervorragenden Eigenschaften von herkömmlichem vernetztem vulkanisiertem Kautschuk – hohe Elastizität, Alterungsbeständigkeit und Ölbeständigkeit – mit der bequemen Verarbeitung und den vielfältigen Verarbeitungsmethoden gewöhnlicher Kunststoffe.
TPE-Kunststoffe bestehen im Wesentlichen aus zwei Teilen: Kunststoff als kontinuierliche Phase und Gummi als dispergierte Phase. Gummi erfordert in der Regel eine Kompatibilität mit weichmachenden Ölen oder Weichmachern. Außerdem sind Vulkanisationsmittel und einige Hilfszusätze unerlässlich. Um die Kosten zu senken oder bestimmte Eigenschaften zu verbessern, werden außerdem einige anorganische Füllstoffe hinzugefügt.
Je nach Materialzusammensetzung kann TPE in Styroltypen ( SBS, SIS, SEBS, SEPS ), Olefintypen (TPO, TPV), Dientypen (TPB, TPI), Vinylchloridtypen (TPVC, TCPE), Urethantypen (TPU), Estertypen (TPEE), Amidtypen (TPAE), organische Fluortypen (TPF), Silikontypen und Ethylentypen eingeteilt werden und deckt nahezu alle Bereiche des synthetischen Kautschuks ab und Kunstharze. Nachfolgend sind einige gängige TPE-Zusammensetzungen aufgeführt.
Allerdings enthalten thermoplastische TPE-Elastomerformulierungen zahlreiche Komponenten, und aufgrund der Struktur- und Eigenschaftsunterschiede zwischen diesen Komponenten und unklarer Mechanismen stellt die flammhemmende Behandlung erhebliche Schwierigkeiten dar. Darüber hinaus bestehen bei der Verwendung erhebliche Sicherheitsrisiken, die den Anwendungen von TPE-Produkten gewisse Einschränkungen auferlegen. Welche Schwierigkeiten könnten also bei der flammhemmenden TPE-Behandlung auftreten?
Flammschutzmittel weisen eine schlechte Verträglichkeit mit dem Untergrund auf. Wenn die Zugabemenge des Flammschutzmittels im elastischen System leicht hoch ist, insbesondere bei der halogenfreien Flammschutzausrüstung, nehmen der Elastizitätsmodul, die Flexibilität, die mechanischen Eigenschaften und die Verschleißfestigkeit von TPS erheblich ab. Die Fließfähigkeit der Schmelze wird schlecht, wodurch sich das Elastomer nur schwer formen lässt, und es kommt zur Tendenz, dass Flammschutzmittel an der Oberfläche wandern, was zu Umweltverschmutzung führt.
Das TPS-System besteht hauptsächlich aus einer mehrphasigen Mischstruktur aus Gummi, Polyolefinharz, Weichmacher und Füllstoff. Obwohl es für den halogenfreien Flammschutz für Polyolefinharze relativ ausgereifte Formulierungen und Beispiele gibt, sind die Flammschutzmechanismen von SEBS und Polyolefinen wie PP und PE tatsächlich unterschiedlich. Es ist ziemlich schwierig, mit einem einzigen Flammschutzmittel mehrere Kunststoffkomponenten gleichzeitig flammhemmend zu machen.
Um die Härte zu verringern und ein weicheres Handgefühl zu erzielen, müssen TPE-Kunststoffe häufig Weichmacher (Weißöl) zugesetzt werden, typischerweise hauptsächlich vier Arten: Weißöle Nr. 26, Nr. 32 und Nr. 70. Aufgrund der Unterschiede im Grenzsauerstoffindex und der Fließfähigkeit dieser vier Öltypen sowie der inhärenten Entflammbarkeit von Ölsubstanzen ist die Flammhemmung von Elastomeren stark verringert. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, den Zusammenhang zwischen Weichmachern und Flammschutz bei der Herstellung von Produkten mit geringer Härte zu klären und die Art des Weißöls auszuwählen.
Welche praktischen Probleme könnten aufgrund der oben genannten potenziellen Schwierigkeiten bei der Verarbeitung von flammhemmendem TPE auftreten und welche Lösungsansätze gibt es?
Dies tritt häufig bei der Verarbeitung von TPE-Drähten auf und wird im Allgemeinen durch eine falsch eingestellte Temperatur und eine ungleichmäßige Mischung von Flammschutzmitteln verursacht. Es kann auch auf eine falsche Matrizenauswahl zurückzuführen sein und hängt natürlich eng mit der Materialformulierung zusammen. Erfahrene Verarbeiter schließen Geräteprobleme aus. Nach wiederholtem Debuggen können sie die geeignete Temperatur finden. Die Auswahl geeigneter Materialien und spezifischer Formulierungen erfordert jedoch sorgfältige Überlegungen der Ingenieure. Es wird empfohlen, mehr mit Rohstofflieferanten zu kommunizieren, um Materialeigenschaften und Vorsichtsmaßnahmen bei der Verarbeitung zu verstehen. Mit der Wahl des richtigen Materials erzielen Sie mit halbem Aufwand das Doppelte! Die Verarbeitung von TPU-Drähten ist relativ besser als die Oberflächenverarbeitung von TPE-Drähten.
Bisher kann kein Materiallieferant eine völlige Ausblühfreiheit garantieren. Spezifische Blütenerscheinungen umfassen: Oberflächenaufhellung, Ölausblutung oder Schleierbildung. Mit der aktuellen Technologie ist dieses Problem noch nicht gelöst. Es wird empfohlen, dass Kunden bei der Materialauswahl Materialien mit einer leichten Oberflächenaufhellung wählen. Diese Art der Blüte hat keinen Einfluss auf die physikalischen und elektrischen Eigenschaften. Materialien mit oberflächlichem Ölaustritt sollten nicht verwendet werden, da sie während des Gebrauchs zum Abblättern und Abblättern neigen. Darüber hinaus variiert die Schwere der Blüte. Bei guten Materialien kommt es zu einer leichten Ausblühung, die kurzfristig nicht leicht auftritt. Selbst wenn es auftritt, lässt es sich leicht durch sanftes Reiben mit der Hand abwischen.
Die Kratzaufhellung entsteht durch die Zugabe von PP- und PE-Anteilen im Material und kann verbessert werden. Einige Hersteller haben Produkte entwickelt, die nicht weiß kratzen, aber das ist bei TPE schwieriger als bei TPU. Kommt es zu Abblättern und Abblättern, ist die Qualität eher mittelmäßig. Hervorzuheben ist hier: Formulierung! Verfahren!
Elastomere weisen relativ langsame Verarbeitungsgeschwindigkeiten auf, etwa 50 % langsamer als PVC. Die Temperatur lässt sich nur schwer regulieren und beim Debuggen der Maschine wird viel Material verschwendet. Darüber hinaus ist vor der Produktion eine Maschinenreinigung erforderlich, was zu erheblichen Abfallmengen führt. Diese sind unvermeidbar. Während der Produktion kommt es manchmal zu Situationen, in denen die Front-End-Produktion normal läuft, es aber zu Problemen in der Back-End-Verarbeitung kommt. Hierbei ist zu beachten, dass minderwertige Materialien Risiken bergen und bei deren Verwendung Vorsicht geboten ist.
Zusammenfassung
Flammhemmende TPE/TPU-Kunststoffe sind ein sehr einzigartiges Material. Die Flammschutzherausforderungen von TPE/TPU erfordern immer noch, dass jeder mehr Aufwand bei der Materialauswahl, Formulierung und Verarbeitung betreibt.
Insgesamt wird empfohlen, flüssige Flammschutzmittel auszuwählen, um die Härte zu verringern und gleichzeitig die Flammhemmung zu verbessern, und die Zusatzmenge an pulverförmigen Flammschutzmitteln zu reduzieren, um die Produkttransparenz zu verbessern. Verwenden Sie Verträglichkeitsvermittler, um die Kompatibilität zwischen Flammschutzmitteln und dem Untergrund zu verbessern, die Blüte zu verbessern und die mechanischen Eigenschaften deutlich zu verbessern. Im Hinblick auf den Prozess sollten spezielle Schneckenkonfigurationen eingesetzt werden, um die Verteilung der Flammschutzmittel im System zu verbessern, die Flammschutzwirkung zu steigern und das Erscheinungsbild zu verbessern. Verwenden Sie neuartige Flammschutzmittel auf Silikonbasis mit einem Flammschutzmechanismus in der kondensierten Phase, um eine oxidationsbeständige pyrolytische Kohleschicht zu bilden und so die Flammschutzeffizienz zu verbessern.
