Ritardanti di fiamma a base di ATH e MDH
Gli ritardanti di fiamma a base di idrossido di alluminio (ATH) e idrossido di magnesio (MDH) rilasciano, sotto l’effetto del calore, l’acqua legata ai cristalli; la temperatura alla quale questo processo ha inizio distingue le due sostanze. Pertanto, il primo passo in ogni processo di selezione è determinare la temperatura raggiunta durante la lavorazione. Se il processo raggiunge temperature simili a quelle del PP, alle quali l’ATH inizierebbe già a rilasciare acqua, è opportuno prendere in considerazione l’MDH.
Classificazione
Classificare l'ATH o l'MDH come ritardanti di fiamma
Idrossido di alluminio e idrossido di magnesio nel portafoglio di Alpha Calcit
I ritardanti di fiamma di Alpha Calcit si basano su due idrossidi minerali: l’idrossido di alluminio, con formula Al(OH)₃, e l’idrossido di magnesio, con formula Mg(OH)₂. Le abbreviazioni ATH e MDH derivano dalle denominazioni triidrossido di alluminio e diidrossido di magnesio. Con il marchio ALFRIMAL® commercializziamo l’ATH, mentre con ALFRIMAL® MG commercializziamo l’MDH. Entrambi i principi attivi agiscono in modo fisico, rilasciando acqua non appena il materiale supera una determinata temperatura.
L’idrossido di alluminio e l’idrossido di magnesio della Alpha CALCIT Füllstoff GmbH & Co. KG non contengono alogeni. Oltre alla funzione antincendio, l’ATH e l’MDH possono fungere da riempitivi per aumentare il volume nella formulazione e influenzare la rigidità e la superficie. Entrambe le linee sono disponibili in diverse granulometrie e finiture superficiali.
L’idrossido di alluminio e l’idrossido di magnesio della Alpha CALCIT Füllstoff GmbH & Co. KG non contengono alogeni. Oltre alla funzione antincendio, l’ATH e l’MDH possono fungere da riempitivi per aumentare il volume nella formulazione e influenzare la rigidità e la superficie. Entrambe le linee sono disponibili in diverse granulometrie e finiture superficiali.
Meccanismo d'azione
A quale temperatura l’ATH e l’MDH rilasciano acqua in caso di incendio
Tre fasi dell'andamento dell'incendio a due diverse temperature di decomposizione
Entrambi gli idrossidi contengono acqua nel loro reticolo cristallino, pari a circa un terzo della loro massa. L’idrossido di alluminio inizia a liberare quest’acqua a partire da circa 200 °C; l’idrossido di magnesio la trattiene fino a circa 300 °C e la rilascia solo a partire da quella temperatura. Il momento in cui l’acqua legata al reticolo cristallino viene rilasciata è determinato dall’intervallo di temperatura in cui si trova il materiale. ALFRIMAL® e ALFRIMAL® MG presentano un intervallo di decomposizione ristretto, pertanto rilasciano la loro acqua all’interno di un intervallo di temperatura limitato.
Il processo in caso di incendio può essere suddiviso in tre fasi. I fenomeni fisici che lo caratterizzano si verificano indipendentemente dall'applicazione in cui vengono utilizzati l'ATH o l'MDH.
Riscaldamento fino alla temperatura di decomposizione
Finché la temperatura all’interno del materiale rimane al di sotto della temperatura di decomposizione del rispettivo idrossido, l’acqua rimane legata nel cristallo. La stessa soglia si applica già durante la produzione del vostro prodotto. Nella lavorazione del PP, ad esempio, l’ATH perderebbe acqua prima ancora che il prodotto sia pronto; per l’MDH la soglia è più alta.
Decomposizione con liberazione di acqua
Se l'incendio supera la temperatura di decomposizione, l'idrossido libera l'acqua contenuta. Questa decomposizione consuma energia, sottraendo così calore all'incendio e rallentando la decomposizione termica. Il vapore d’acqua che si forma riduce la concentrazione dei gas combustibili e espelle l’ossigeno dalla zona dell’incendio.
Residuo di ossido come barriera
Dopo l'evaporazione dell'acqua, rimangono degli ossidi metallici. Questi formano sulla superficie uno strato che impedisce il trasferimento di calore al materiale sottostante e l'ingresso di ossigeno.
Confronto tra tessuti
Cosa distingue l'idrossido di alluminio dall'idrossido di magnesio
Caratteristiche documentate di entrambe le basi attive, riga per riga
| Proprietà | Idrossido di alluminio (ATH) | Idrossido di magnesio (MDH) |
|---|---|---|
| Formula chimica | Al(OH)₃ | Mg(OH)₂ |
| Marchio presso Alpha Calcit | ALFRIMAL® | ALFRIMAL® MG |
| Inizio della fornitura idrica | a partire da circa 200 °C | a partire da circa 300 °C |
| Acqua legata | circa un terzo della massa | circa un terzo della massa |
| Stabilità termica | fino a circa 200 °C | superiore rispetto all'ATH |
| Carattere superficiale | amfotero | alcalino |
| Viscosità e comportamento al flusso | a seconda della formulazione e dell'applicazione | a seconda della formulazione e dell'applicazione |
| Gas di combustione e fumo | privo di alogeni, non produce gas tossici | privo di alogeni, non produce gas tossici |
| Granulometria media d₅₀ | Da 1,3 a 20 µm, a seconda del tipo | Da 2 a 8 µm, a seconda del tipo |
| Grado di bianco Ry | Da 94 a 98, a seconda del modello | Da 93 a 95, a seconda del modello |
| Versioni | Tipi con granulometria e trattamento superficiale diversi, tra cui due tipi precipitati | con e senza rivestimento superficiale idrofobo e con granulometrie diverse |
Il valore d₅₀ e il grado di bianco sono valori medi privi di valore giuridico.
Per scegliere tra i due materiali, il punto di partenza è solitamente la riga relativa alla perdita d’acqua, poiché indica se il ritardante di fiamma resiste alle temperature del vostro processo di lavorazione. Nel caso della lavorazione del PP, ad esempio, questo dato depone a favore dell’MDH. Successivamente, le caratteristiche superficiali possono influire sull’efficacia degli additivi nella vostra formulazione e sull’andamento della viscosità e della fluidità; ciò si evince solo attraverso prove condotte con le vostre materie prime.
Confronto tra i tipi ALFRIMAL® trattati, rivestiti e non rivestiti
| esecuzione | Tipi | Granulometria media d₅₀ | Grado di bianco Ry | Caratteristiche |
|---|---|---|---|---|
| piace | ALFRIMAL® 506 P, 509 P | 1,4 µm e 1,3 µm | 98 e 97 | A granulometria molto fine; ignifugo e antifumo, senza alterare il colore, la superficie o la consistenza del prodotto |
| non rivestito, molto fine | ALFRIMAL® 104, 105, 106 | 4 µm, 3 µm, 2 µm | 97, 97, 98 | Alternativa all'ATH finemente macinato; ampio spettro di applicazioni |
| trattato con un rivestimento idrofobo | ALFRIMAL® 104 HS, 106 HS | 4 µm o 2 µm | bianco, senza indicazione Ry | Superficie idrorepellente; per formulazioni in cui sono richieste interazioni idrofobiche con la matrice |
Tutte e tre le versioni sono destinate a miscele per cavi, articoli in gomma e schiume elastomeriche. Tra queste, i tipi precipitati presentano la granulometria media più bassa. I tipi trattati in superficie possono essere indicati quando è necessario migliorare la bagnabilità del minerale in una formulazione piuttosto non polare. Nel settore Solid Surface, i tipi non rivestiti molto fini possono inoltre essere utilizzati insieme ad altri tipi di ATH. Per determinare quale versione sia più adatta alla vostra miscela, è opportuno effettuare una prova congiunta con campioni.
Impiego
Quando è opportuno ricorrere a ritardanti di fiamma privi di alogeni a base di ATH o MDH
L'applicazione e la classe di protezione antincendio prevista come punto di partenza
La necessità di utilizzare un ritardante di fiamma minerale privo di alogeni o se sia sufficiente un riempitivo minerale dipende, tra l’altro, dall’applicazione e dalla classe di resistenza al fuoco che si desidera raggiungere. Le diverse applicazioni si comportano in modo diverso in caso di incendio e, a seconda delle circostanze, possono anche essere soggette a classi di resistenza al fuoco diverse; ad esempio, una plastica brucia più facilmente di un intonaco. Per classi di resistenza al fuoco più elevate, è opportuno incorporare nella formulazione ritardanti di fiamma come l’ATH o l’MDH.
Per capire se una soluzione su misura sia adatta anche alla vostra applicazione, potete richiedere una consulenza tecnica.
I vantaggi di ATH e MDH nella protezione antincendio
Uno dei vantaggi dell’ATH e dell’MDH risiede nella loro composizione priva di alogeni. In caso di incendio, il ritardante di fiamma stesso non rilascia idrogeni alogenati. In caso di incendio non si generano gas tossici o corrosivi.
Entrambi i materiali sono inoltre in grado di ridurre notevolmente la formazione di fumo. L’ATH e l’MDH sono neutri dal punto di vista ambientale e anche lo strato di ossido che rimane dopo un incendio è innocuo.
Cosa significa il grado di riempimento per la vostra ricetta
L'effetto di entrambi gli idrossidi dipende dalla quantità utilizzata; pertanto, è normale ricorrere a elevati gradi di riempimento. Il grado di riempimento necessario nella vostra formulazione dipende, tra l’altro, dall’applicazione, dal risultato richiesto dalla prova antincendio, dalla lavorabilità desiderata e dalle caratteristiche superficiali che il vostro prodotto finale deve presentare. Non indichiamo un intervallo generale di grado di riempimento, poiché il riempimento possibile dipende dalla vostra formulazione. Con l’aumentare del grado di riempimento, la viscosità e la densità aumentano e la massa diventa più densa durante la lavorazione. Solo una prova su campioni, da concordare con voi, potrà quindi mostrare come una percentuale più elevata influisca sul vostro processo.
Situazioni in cui l'ATH è la scelta più ovvia
Se la lavorazione avviene al di sotto dell’intervallo di temperatura in cui l’idrossido di alluminio perde la sua acqua, l’ATH è disponibile come principio attivo di base. Viene utilizzato soprattutto nell’industria dei cavi, della gomma e dei termoplastici. L'ATH può svolgere un'azione ignifuga senza compromettere il colore, la superficie o la presa del prodotto. All'interno della linea ALFRIMAL®, i tipi a granulometria molto fine sono destinati soprattutto alle miscele per cavi, mentre quelli a granulometria più grossolana sono indicati, tra l'altro, per resine, vernici, rivestimenti e materiali minerali. I tipi ALFRIMAL® agiscono indipendentemente dal valore del pH. Verificheremo insieme a voi, tramite test, come l’ATH interagisce con gli additivi della vostra formulazione.
Situazioni in cui l’MDH è la scelta più ovvia
La lavorazione del PP è l’esempio tipico di MDH, poiché l’ATH in questo caso rilascierebbe già acqua, mentre ALFRIMAL® MG la rilascia solo a partire da circa 300 °C. ALFRIMAL® MG è indicato, tra l’altro, per miscele di rivestimento di cavi, elastomeri e TPE, materie plastiche isolanti per prodotti bianchi e membrane per tetti. Valuteremo insieme a voi, in base alla vostra applicazione, se sia più adatta una versione con o senza rivestimento idrofobo.
Selezione
Criteri per la scelta tra ATH e MDH
Parametri che restringono la vostra preselezione
Un ritardante di fiamma la cui idrolisi inizia al di sotto della temperatura di lavorazione perde la sua efficacia prima che il prodotto sia pronto. Ciò può causare scarti o difetti superficiali anche durante il processo di lavorazione. Verificate quindi innanzitutto quale temperatura raggiunge il vostro processo nel miscelatore o nell’estrusore; per la lavorazione del PP, ad esempio, questa verifica porta al MDH. Le restanti righe della tabella indicano quale tipo, all’interno della base di principio attivo selezionata, potrebbe essere adatto alla vostra formulazione.
| Parameter | Significato tecnico | Conseguenze per la selezione |
|---|---|---|
| Temperatura di lavorazione del processo | Al di sopra della temperatura di decomposizione, la dissociazione dell’acqua inizia già nel miscelatore o nell’estrusore | Determina la preselezione tra ATH e MDH |
| Composizione dei principi attivi | Determina a partire da quale temperatura viene rilasciata l'acqua | ATH a partire da circa 200 °C, MDH a partire da circa 300 °C |
| Carattere superficiale | ATH anfotero, MDH basico; influenza l'interazione con gli additivi | Includere gli additivi della formulazione nella preselezione |
| Distribuzione granulometrica | Influisce, tra l’altro, sulla dispersione, sulla qualità della superficie e sul grado di riempimento ottenibile | Tipi a grana più fine per superfici più omogenee in caso di maggiore aumento della viscosità; tipi a grana più grossa per un carico maggiore |
| Trattamento della superficie | Le superfici non trattate sono idrofile, mentre quelle rivestite sono idrofobe | Un rivestimento idrofobo può migliorare la dispersibilità e consentire una maggiore carica; l'effetto dipende dall'applicazione |
| Livello di riempimento | L'effetto minerale dipende dalla quantità e dal grado di riempimento della formulazione o dell'applicazione in questione | L'altezza dipende, tra l'altro, dall'applicazione, dai risultati dei test, dalla lavorabilità e dalle caratteristiche della superficie |
| Leganti e altri ingredienti della formulazione | Influenzare quando e come agisce il ritardante di fiamma nel prodotto finale | Valutazione della collaborazione tra il vostro laboratorio e quello di Alpha Calcit |
L'elenco non è esaustivo; ulteriori fattori influenti dipendono dalla formulazione e dall'applicazione.
Rivestimento idrofobo: l'esempio del Solid Surface
Il Solid Surface, ovvero i materiali minerali utilizzati per piani di lavoro, rivestimenti murali, mensole o davanzali, dimostra quali vantaggi possa offrire un rivestimento idrofobo dell’ATH. Un rivestimento speciale può ridurre la viscosità della massa di resina caricata e contribuire a ottenere superfici resistenti agli agenti esterni e repellenti allo sporco. Poiché può inoltre migliorare la dispersibilità, in alcuni casi è possibile aumentare il grado di caricamento della massa. Non è possibile fornire una risposta generale su quale tipo e quale granulometria siano adatti, poiché ogni formulazione è diversa.
Consulenza tecnica
La scelta tra ATH e MDH nella consulenza tecnica
Quali informazioni ci servono per la preselezione
Per fornirvi una consulenza tecnica, abbiamo bisogno, tra le altre cose, di conoscere la vostra applicazione, il processo di lavorazione approssimativo con la temperatura massima raggiunta, il riempitivo utilizzato finora, la prova antincendio richiesta e le vostre esigenze in termini di colore, superficie e densità. Sulla base di queste informazioni, definiremo insieme a voi la base del principio attivo e prepareremo una selezione personalizzata dei tipi di ALFRIMAL® idonei, oppure valuteremo se sia opportuno proporre una soluzione su misura per la vostra applicazione. A tal fine vi invieremo dei campioni che potrete testare nella vostra formulazione. Se opportuno per la vostra applicazione, prepareremo i campioni in modo tale da consentirvi di confrontare una versione rivestita e una non rivestita.
Contatti: Ufficio vendite · Telefono +49 2236 8914-0 · E-mail sales@alpha-calcit.de
Linee di prodotti
ALFRIMAL® per ATH, ALFRIMAL® MG per MDH
Quale linea appartiene a quale base di principi attivi
ALFRIMAL® comprende i nostri ritardanti di fiamma a base di idrossido di alluminio. Le diverse tipologie si distinguono, tra l’altro, per la granulometria e il trattamento superficiale. Tra le tipologie a grana più grossa figurano quelle con distribuzione granulometrica ottimizzata, in grado di consentire elevati gradi di riempimento e una migliore lavorabilità dei sistemi altamente caricati. La panoramica è disponibile alla voce «Tipi ALFRIMAL® a base di idrossido di alluminio».
ALFRIMAL® MG è la linea a base di idrossido di magnesio, con o senza rivestimento superficiale idrofobo. È indicata quando il vostro processo di lavorazione, ad esempio con il PP, supera l’intervallo di temperatura dell’ATH. Le versioni e i tipi disponibili sono riportati alla voce ALFRIMAL® MG nella pagina dedicata all’idrossido di magnesio. Entrambe le linee vengono prodotte da noi utilizzando materie prime provenienti da fonti controllate.
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Domande frequenti dei responsabili dello sviluppo delle ricette su ATH e MDH
Approfondimenti
Pagine correlate su ATH e MDH
- Tipi ALFRIMAL® a base di idrossido di alluminio · Panoramica dei tipi della linea ALFRIMAL®
- ALFRIMAL® MG nella pagina dedicata all’idrossido di magnesio · Tipi e versioni della linea ALFRIMAL® MG
- Contatti commerciale · Modulo di contatto, sedi di contatto e contatti commerciali
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