Minerale vlamvertragers in de praktijk
Minerale vlamvertragers op basis van aluminiumhydroxide (ATH) of magnesiumhydroxide (MDH) worden doorgaans in grote hoeveelheden aan een receptuur toegevoegd. Hoeveel daarvan een toepassing aankan, hangt af van de verwerking, bijvoorbeeld bij de extrusie van een halogeenvrije kabelmantel op EVA-basis. Een hydrofobe oppervlaktecoating van ATH of MDH kan de viscositeit van de gevulde massa beïnvloeden, en wel op verschillende manieren, afhankelijk van de branche.
Waarom ATH of MDH aan kunststoffen wordt toegevoegd
Minerale brandwerende middelen vertragen het ontstaan en de verspreiding van brand
Veel kunststoffen zijn opgebouwd uit een basis van koolwaterstoffen en zijn daarom licht ontvlambaar. ATH en MDH worden eraan toegevoegd om ervoor te zorgen dat een brand later ontstaat en zich langzamer verspreidt. Een product dat op deze manier is behandeld, bevordert de verspreiding van een brand minder, en de vrijgekomen warmte en de rookgasdichtheid kunnen afnemen. Hierdoor blijven vlucht- en reddingswegen langer bruikbaar.
Het effect is te danken aan het water dat in de kristallen van beide hydroxiden is gebonden en ongeveer een derde van hun massa uitmaakt. Boven ca. 200 °C geeft ATH dit water vrij, MDH boven ca. 300 °C. Omdat de ontleding endotherm verloopt, onttrekt deze warmte aan de brand, waardoor de kunststof thermisch langzamer ontleedt. De waterdamp verdunt de brandbare gassen en verdringt zuurstof uit het brandgebied. Als residu blijven metaaloxiden achter, die als beschermlaag de warmtetoevoer en de zuurstoftoevoer belemmeren.
De minerale vlamvertragers van Alpha CALCIT Füllstoff GmbH & Co. KG zijn allemaal halogeenvrij. Uit ATH en MDH zelf ontstaan bij brand geen giftige of corrosieve gassen. Voor het eindproduct bepalen alle bestanddelen van de samenstelling of het in zijn geheel als halogeenvrij wordt beschouwd.
Daar komt nog bij dat ATH en MDH milieuneutraal zijn. Zelfs de resten van metaaloxiden die na een brand in het product achterblijven, zijn onschadelijk.
Het effect is te danken aan het water dat in de kristallen van beide hydroxiden is gebonden en ongeveer een derde van hun massa uitmaakt. Boven ca. 200 °C geeft ATH dit water vrij, MDH boven ca. 300 °C. Omdat de ontleding endotherm verloopt, onttrekt deze warmte aan de brand, waardoor de kunststof thermisch langzamer ontleedt. De waterdamp verdunt de brandbare gassen en verdringt zuurstof uit het brandgebied. Als residu blijven metaaloxiden achter, die als beschermlaag de warmtetoevoer en de zuurstoftoevoer belemmeren.
De minerale vlamvertragers van Alpha CALCIT Füllstoff GmbH & Co. KG zijn allemaal halogeenvrij. Uit ATH en MDH zelf ontstaan bij brand geen giftige of corrosieve gassen. Voor het eindproduct bepalen alle bestanddelen van de samenstelling of het in zijn geheel als halogeenvrij wordt beschouwd.
Daar komt nog bij dat ATH en MDH milieuneutraal zijn. Zelfs de resten van metaaloxiden die na een brand in het product achterblijven, zijn onschadelijk.
Toepassingsgebieden
De toepassingsgebieden van ATH en MDH variëren van kabels tot elektronica-behuizingen
Typische toepassingen, gerangschikt naar toepassingsgebied
| Toepassingsgebied | Typische toepassingen |
|---|---|
| Kabels en leidingen | Energie- en installatiekabels, datakabels, kabels voor de automobielindustrie |
| Bouwproducten | Profielen, bouwplaten, kabelgoten |
| Technische compounds | Elektronica-behuizingen, automobieltoepassingen, elastomeerproducten |
Bij de extrusie van een halogeenvrije kabelmantel op EVA-basis zijn onder andere de vulgraad en de oppervlaktecoating van het mineraal van invloed op de verwerkbaarheid van de gevulde smelt. Voor vul- en mantelmengsels van kabels zijn verschillende fijne ALFRIMAL®-types en ALFRIMAL® MG bestemd; de toewijzing is te zien in het typenoverzicht in de paragraaf Productlijnen.
In bouwproducten zoals profielen, bouwplaten en kabelgoten en in technische producten zoals elektronica-behuizingen en elastomeerartikelen vervullen ATH en MDH dezelfde brandwerende functie. Hoe een coating daar de verwerking beïnvloedt, hangt onder andere af van het proces en de toepassing.
In bouwproducten zoals profielen, bouwplaten en kabelgoten en in technische producten zoals elektronica-behuizingen en elastomeerartikelen vervullen ATH en MDH dezelfde brandwerende functie. Hoe een coating daar de verwerking beïnvloedt, hangt onder andere af van het proces en de toepassing.
Oppervlaktemodificatie
Een hydrofobe coating kan het vloeigedrag van hooggevulde massa’s veranderen
Oppervlaktemodificatie van ATH en MDH en het effect daarvan op de verwerking
ATH en MDH zijn zowel vulmiddelen als vlamvertragers: ze kunnen volume aan de samenstelling toevoegen, de stijfheid en het oppervlak beïnvloeden en vervullen daarnaast een brandwerende functie. Aangezien hun werking afhankelijk is van de gebruikte hoeveelheid, zijn hoge vulgraden de norm. Naarmate de vulgraad toeneemt, stijgen de viscositeit en de dichtheid; ook de taaiheid van de massa tijdens het verwerkingsproces neemt toe. Fijnere soorten vergroten het specifieke oppervlak en versterken de toename in viscositeit, terwijl grovere fracties dichter samenpakken en de verwerking vergemakkelijken, maar de oppervlaktekwaliteit verminderen. Oppervlaktegemodificeerde, fijnere soorten kunnen de bevochtiging door het polymeer verbeteren en hogere vulgraden mogelijk maken bij dezelfde verwerkbaarheid. Alpha CALCIT Füllstoff GmbH & Co. KG adviseert u graag bij het testen van de recepturen. Samen met u bekijken we daarbij of voor uw toepassing een gecoate of een ongecoate soort en welke fijnheid in aanmerking komen.
Onbehandeld ATH en MDH hebben een hydrofiel oppervlak, dat in de regel minder goed bevochtigt op niet-polaire kunststoffen. Een hydrofobe coating kan de bevochtiging en dispergeerbaarheid in de kunststof verbeteren, waardoor de formulering in hogere concentraties kan worden toegevoegd. In hoeverre dit tot uiting komt in de viscositeit, hangt onder andere af van de toepassing.
Onbehandeld ATH en MDH hebben een hydrofiel oppervlak, dat in de regel minder goed bevochtigt op niet-polaire kunststoffen. Een hydrofobe coating kan de bevochtiging en dispergeerbaarheid in de kunststof verbeteren, waardoor de formulering in hogere concentraties kan worden toegevoegd. In hoeverre dit tot uiting komt in de viscositeit, hangt onder andere af van de toepassing.
| Reologische parameter | Onbehandelde ATH of MDH | Met een waterafstotende behandeling bewerkt ATH of MDH |
|---|---|---|
| Wisselwerking tussen de deeltjes | sterke aantrekkingskracht tussen de deeltjes via waterstofbruggen | sterische hindering, geringe agglomeratie |
| Viscositeit bij een hoge vulgraad | zeer hoog, structuurviskeus tot pasteus | gematigd en beheersbaar, een stroming die bijna newtoniaans is tot licht structuurviskeus |
| Vloeigrens | uitgesproken; er zijn hoge schuifkrachten nodig om het te laten stromen | weinig tot geen |
| Maximale vulgraad | laag; de kritische pigmentvolumeconcentratie wordt snel bereikt | hoger |
De tabel geeft trends weer. Hoe duidelijk deze naar voren komen, hangt onder andere af van uw toepassing en samenstelling.
Bij de extrusie van EVA, PE en PP
In thermoplasten zoals EVA, PE en PP kan de coating de smeltviscositeit verlagen. Bij de extrusie van een halogeenvrije kabelmantel op EVA-basis kan dit de spuitmonddruk verlagen en smeltbreuk tegengaan, wat zichtbaar wordt als ‘shark-skin’ op het oppervlak van de mantel. Tegelijkertijd kunnen hogere doorvoercapaciteiten bij lagere verwerkingstemperaturen mogelijk worden.
In verf en lak
Bij verf en lakken kan de coating de vorming van sterk thixotrope structuren tegengaan. Met gehydrofobeerd ATH of MDH kunnen high-solid-systemen worden samengesteld die, ondanks een hoog vulstofgehalte, geschikt blijven om te spuiten, te rollen en te strijken. Bovendien kan de sedimentatiestabiliteit in de verpakking verbeteren.
In isolatiematerialen van polyurethaanschuim
Bij polyurethaanschuimen wordt het vulmiddel in vloeibare reactieve componenten zoals polyolen gesuspendeerd en moet het daar homogeen verdeeld zijn. Als de viscositeit van de suspensie laag blijft, kan deze in de mengkop fijn verdeeld worden gedoseerd. Dit kan bijdragen aan een gelijkmatige celstructuur en aan constante isolatie-eigenschappen van het uiteindelijke schuim.
In pasta-achtige afdichtingsmiddelen
Pasta-achtige afdichtingsmiddelen kunnen door de functionalisering van het mineraaloppervlak een regelbare basisviscositeit krijgen. Reologische additieven kunnen dan nauwkeuriger worden gedoseerd, zodat de stabiliteit in de bouw- of automobielvoeg onafhankelijk van het vlamvertragingsmiddel kan worden ingesteld.
In structuur- en smeltlijmen
In structuur- en smeltlijmen kan de coating vroegtijdige verkleving tijdens het verlijmen tegengaan. Als het visco-elastische vloeigedrag behouden blijft, zijn dunne, agglomeraatvrije lijmspleten en hoge hechtkrachten haalbaar.
Een technisch productadvies aanvragen
Laat ons weten voor welke toepassing u het product wilt gebruiken - wij zoeken de juiste kwaliteit en productlijn uit ons assortiment en begeleiden u bij de eerste bemonstering.
Selectie
Welk type geschikt is voor uw toepassing, wordt aangegeven door het product in het doelsysteem
Overzicht van de keuze tussen gecoate en ongecoate types
Of ATH of MDH de geschikte basis is, hangt onder andere af van het procesvenster, de haalbare vulgraad en de optische en mechanische eisen van het product. De vergelijking van beide stoffen en de criteria voor de keuze van de basisstof vindt u op de pagina over het verschil tussen ATH en MDH. De vlamvertrager levert het werkingsprincipe, het brandgedrag ontstaat pas in samenspel met de matrix, de vulgraad en de productgeometrie. Daarom wordt de beoordeling uitgevoerd op het product in het doelsysteem. Bij kabelmantels op EVA-basis blijkt pas uit de test met uw mengsel of een gecoat type de extrusie vergemakkelijkt en voldoet aan de vereiste brandveiligheidstest.
Productlijnen
In beide ALFRIMAL®-lijnen zijn gecoate modellen verkrijgbaar
Toewijzing van werkzame stof en oppervlakteafwerking
ALFRIMAL® is onze productlijn op basis van aluminiumhydroxide. Binnen deze lijn varieert onder andere de oppervlaktebehandeling. Tot de gecoate types behoort ALFRIMAL® 549 XS HS met een speciale hydrofobe coating. Dit spierwitte, halogeenvrije ATH kan de viscositeit verlagen en is bedoeld voor mediabestendige oppervlakken van composietmaterialen.
ALFRIMAL® MG is gebaseerd op magnesiumhydroxide en is verkrijgbaar met en zonder hydrofobe oppervlaktebekleding. De productlijn is geschikt voor verwerkingstemperaturen waarbij ATH al water zou afsplitsen. Typen en korrelgroottes staan vermeld op de productpagina van ALFRIMAL® MG met en zonder coating.
ALFRIMAL® MG is gebaseerd op magnesiumhydroxide en is verkrijgbaar met en zonder hydrofobe oppervlaktebekleding. De productlijn is geschikt voor verwerkingstemperaturen waarbij ATH al water zou afsplitsen. Typen en korrelgroottes staan vermeld op de productpagina van ALFRIMAL® MG met en zonder coating.
Overzicht van de ALFRIMAL®-types
| Typegroep | Soorten | Gemiddelde korrelgrootte d₅₀ | Witheidsgraad Ry | Beoogde toepassingsgebieden |
|---|---|---|---|---|
| ALFRIMAL® Finest | 104, 105, 106 | 4 µm, 3 µm, 2 µm | 97, 97, 98 | Vul- en mantelmengsels voor kabels, rubberproducten, elastomeerschuimen en Solid Surface, in combinatie met andere ATH-types |
| ALFRIMAL® 104 HS, 106 HS | 104 HS, 106 HS | 4 µm, 2 µm | wit, zonder vermelding van rijstsoort | Vul- en speciale mantelmengsels voor kabels, rubberproducten, elastomeerschuimen en thermoharders |
| ALFRIMAL® 506 P, 509 P | 506 P, 509 P | 1,4 µm, 1,3 µm | 98, 97 | Vul- en mantelmengsels voor kabels, rubberproducten en elastomeerschuimen |
| ALFRIMAL® 440 S tot en met 449 S | 440 S, 443, 444 S, 446, 447 S, 448, 449, 449 S | 6 tot 18 µm | 94 tot en met 97 | Kunststoffen, rubber, harsen voor schuim, isolatiematerialen, afdichtingsmiddelen en coatings, verf en lak, vloer- en wegmarkeringen, UP-harsen |
| ALFRIMAL® XS | 547 XS, 549 XS, 549 XS HS | 15 µm, 20 µm, 20 µm | 97, 96, 96 | Solid Surface voor wandbekleding, planken, werkbladen, radiatorbekleding en vensterbanken |
| ALFRIMAL® MG | MG 2, MG-H 2, MG 4, MG-H 4, MG 8 | 2 µm, 2 µm, 4 µm, 4 µm, 8 µm | 94, 94, 93, 93, 95 | Mantelmengsels voor kabels, elastomeren en TPE, isolatiekunststoffen voor witte producten, dakbanen |
d₅₀ en witheidsgraad zijn gemiddelde waarden zonder juridische bindende kracht; de toepassingsgebieden zijn niet uitputtend.
Andere ATH-types, zoals ALFRIMAL® 501 X, 802 en 849 S, vindt u op de productpagina ‘Aluminiumhydroxide-vlamvertragers’; de MDH-types vindt u op de productpagina ‘Magnesiumhydroxide-vlamvertragers’. Uit de tabel alleen kunt u niet afleiden welk type geschikt is voor uw receptuur, omdat elke receptuur anders is.
Technisch advies
Wij begeleiden het testen van ATH en MDH in uw receptuur
Technisch advies en monsters voor uw proeven
Geef ons tijdens het technisch advies een globaal overzicht van de matrix, het verwerkingsproces en de doelstellingen. Vervolgens selecteren we samen de geschikte types en stellen we monsters ter beschikking voor uw eigen tests. Voor een kabelmantel op EVA-basis omvatten deze gegevens onder andere de tot nu toe gebruikte vulstof, de temperaturen in de extruder en de vereiste brandveiligheidstest. Naast onze standaardtypes komen ook op maat gemaakte oplossingen in aanmerking. Tests met uw receptuur worden uitgevoerd in uw laboratorium, in overleg met ons laboratorium, waar wij de typen zelf onderzoeken.
Advies van een specialist
Betrouwbare service
Stuur ons gewoon een bericht en u krijgt binnen de kortste keren deskundig advies.
- Een kort berichtje is voldoende
- Onmiddellijke reactie via e-mail of telefoon
- Nuttige en deskundige ondersteuning
Adres
Otto-Hahn-Straße 9-11 50997 Köln Duitsland (Duits)
Veelgestelde vragen over extrusie en receptontwikkeling
We nemen graag contact met je op.
Aanvraagformulier