Vlamvertragers op basis van ATH en MDH
Vlamvertragers op basis van aluminiumhydroxide (ATH) en magnesiumhydroxide (MDH) splitsen onder invloed van hitte kristalgebonden water af, en de temperatuur waarbij dit begint, onderscheidt beide stoffen. Daarom is de eerste vraag bij elke keuze: welke temperatuur wordt tijdens uw verwerkingsproces bereikt? Als het proces, zoals bij PP, temperaturen bereikt waarbij ATH al water zou afgeven, komt MDH in aanmerking.
Classificatie
ATH of MDH classificeren als vlamvertragers
Aluminiumhydroxide en magnesiumhydroxide in het assortiment van Alpha Calcit
De vlamvertragers van Alpha Calcit zijn gebaseerd op twee minerale hydroxiden: aluminiumhydroxide met de formule Al(OH)₃ en magnesiumhydroxide met de formule Mg(OH)₂. De afkortingen ATH en MDH zijn afgeleid van de benamingen aluminiumtrihydroxide en magnesiumdihydroxide. Onder het merk ALFRIMAL® leveren wij ATH, onder ALFRIMAL® MG het MDH. Beide werkzame stoffen werken op fysische wijze door water af te geven zodra het materiaal een bepaalde temperatuur overschrijdt.
Aluminiumhydroxide en magnesiumhydroxide van Alpha CALCIT Füllstoff GmbH & Co. KG bevatten geen halogeen. Naast de brandwerende functie kunnen ATH en MDH als vulstof volume toevoegen aan de samenstelling en de stijfheid en het oppervlak beïnvloeden. Beide productlijnen zijn verkrijgbaar in verschillende korrelgroottes en oppervlakteafwerkingen.
Aluminiumhydroxide en magnesiumhydroxide van Alpha CALCIT Füllstoff GmbH & Co. KG bevatten geen halogeen. Naast de brandwerende functie kunnen ATH en MDH als vulstof volume toevoegen aan de samenstelling en de stijfheid en het oppervlak beïnvloeden. Beide productlijnen zijn verkrijgbaar in verschillende korrelgroottes en oppervlakteafwerkingen.
Werkingsprincipe
Bij welke temperatuur geven ATH en MDH water af bij verbranding?
Drie fasen van het brandverloop bij twee verschillende ontledingstemperaturen
Beide hydroxiden bevatten water in hun kristalrooster, elk ongeveer een derde van hun massa. Aluminiumhydroxide begint dit water vanaf ongeveer 200 °C af te stoten; magnesiumhydroxide houdt het vast tot ongeveer 300 °C en geeft het pas vanaf die temperatuur af. Wanneer het in het kristal gebonden water vrijkomt, wordt bepaald door het temperatuurbereik waarin het materiaal zich bevindt. ALFRIMAL® en ALFRIMAL® MG hebben een smal ontledingsinterval; ze geven hun water dus af binnen een smal temperatuurbereik.
Het verloop bij brand kan in drie fasen worden onderverdeeld. De fysische processen die daarbij plaatsvinden, verlopen onafhankelijk van de toepassing waarin ATH of MDH wordt gebruikt.
Verwarming tot de ontledingstemperatuur
Zolang de temperatuur in het materiaal onder de ontledingstemperatuur van het betreffende hydroxide blijft, blijft het water in het kristal gebonden. Dezelfde drempel geldt al tijdens de productie van uw product. Bij de verwerking van PP zou ATH bijvoorbeeld al water verliezen voordat het product klaar is; voor MDH ligt de drempel hoger.
Ontbinding met afgifte van water
Als de brand de ontledingstemperatuur overschrijdt, splitst het hydroxide zijn water af. Deze ontleding kost energie, onttrekt daarmee warmte aan de brand en vertraagt de thermische ontleding. De vrijkomende waterdamp verlaagt de concentratie van brandbare gassen en verdringt zuurstof uit het brandgebied.
Oxide-residu als barrière
Nadat het water is verdampt, blijven er metaaloxiden achter. Deze vormen een laag op het oppervlak die de warmteoverdracht naar het onderliggende materiaal en de toevoer van zuurstof belemmert.
Vergelijking van stoffen
Wat aluminiumhydroxide van magnesiumhydroxide onderscheidt
Aangetoonde eigenschappen van beide werkzame stoffen, regel voor regel
| Eigenschap | Aluminiumhydroxide (ATH) | Magnesiumhydroxide (MDH) |
|---|---|---|
| Chemische formule | Al(OH)₃ | Mg(OH)₂ |
| Merk bij Alpha Calcit | ALFRIMAL® | ALFRIMAL® MG |
| Start van de waterlevering | vanaf ca. 200 °C | vanaf ca. 300 °C |
| Gebonden water | ongeveer een derde van de massa | ongeveer een derde van de massa |
| Thermische stabiliteit | tot ca. 200 °C | hoger dan bij ATH |
| Karakter oppervlak | amfoteer | basisch |
| Viscositeit en vloeigedrag | afhankelijk van de samenstelling en de toepassing | afhankelijk van de samenstelling en de toepassing |
| Brandgassen en rook | halogeenvrij, er ontstaan geen giftige gassen | halogeenvrij, er ontstaan geen giftige gassen |
| Gemiddelde korrelgrootte d₅₀ | 1,3 tot 20 µm, afhankelijk van het type | 2 tot 8 µm, afhankelijk van het type |
| Witheidsgraad Ry | 94 tot 98, afhankelijk van het type | 93 tot 95, afhankelijk van het type |
| Uitvoeringen | Soorten met verschillende korrelgrootte en oppervlaktebehandeling, waaronder twee geprecipiteerde soorten | met en zonder hydrofobe oppervlaktecoating en verschillende korrelgroottes |
d₅₀ en witheidsgraad zijn gemiddelde waarden die niet juridisch bindend zijn.
Bij de keuze tussen beide materialen is de waarde voor waterafgifte doorgaans het uitgangspunt, omdat deze aangeeft of de vlamvertrager bestand is tegen de temperaturen tijdens uw verwerkingsproces. Bij de verwerking van PP spreekt dit bijvoorbeeld in het voordeel van MDH. Vervolgens kan de oppervlakte-eigenschap mede bepalend zijn voor de werking van additieven in uw receptuur en voor de viscositeit en het vloeigedrag; dit blijkt pas uit proeven met uw grondstoffen.
Vergelijking tussen geanodiseerde, gecoate en ongecoate ALFRIMAL®-types
| Uitvoering | Soorten | Gemiddelde korrelgrootte d₅₀ | Witheidsgraad Ry | Kenmerken |
|---|---|---|---|---|
| bevalt | ALFRIMAL® 506 P, 509 P | 1,4 µm resp. 1,3 µm | 98 respectievelijk 97 | Zeer fijnkorrelig; vlamvertragend en rookbeperkend, zonder de kleur, het oppervlak of het gevoel van het product aan te tasten |
| ongecoat, zeer fijn | ALFRIMAL® 104, 105, 106 | 4 µm, 3 µm, 2 µm | 97, 97, 98 | Alternatief voor fijn gemalen ATH; breed toepassingsgebied |
| met een hydrofobe oppervlaktebehandeling | ALFRIMAL® 104 HS, 106 HS | 4 µm resp. 2 µm | wit, zonder vermelding van rijstsoort | Waterafstotend oppervlak; voor formuleringen waarin hydrofobe interacties met de matrix vereist zijn |
Alle drie de uitvoeringen zijn bedoeld voor kabelmengsels, rubberartikelen en elastomeerschuimen. Van deze drie hebben de geprepareerde types de kleinste gemiddelde korrelgrootte. Types met een oppervlaktebehandeling kunnen geschikt zijn wanneer het mineraal in een eerder niet-polaire samenstelling beter moet worden bevochtigd. In Solid Surface kunnen de zeer fijne, ongecoate soorten bovendien samen met andere ATH-soorten worden gebruikt. Welke uitvoering bij uw mengsel past, blijkt uit een gezamenlijke test met monsters.
Toepassing
Wanneer is halogeenvrije vlamvertraging met ATH of MDH een optie?
Toepassing en beoogde brandklasse als uitgangspunt
Of uw product halogeenvrije minerale vlamvertragers nodig heeft of dat een minerale vulstof volstaat, hangt onder andere af van de toepassing en van de brandveiligheidsklasse die u wilt bereiken. Verschillende toepassingen gedragen zich bij brand anders en vallen onder bepaalde omstandigheden ook onder verschillende brandveiligheidsklassen; kunststof brandt bijvoorbeeld sneller dan pleisterwerk. Voor hogere brandveiligheidsklassen moeten vlamvertragers zoals ATH of MDH in de samenstelling worden verwerkt.
Of een op maat gemaakte oplossing ook voor uw toepassing geschikt is, kan tijdens een technisch adviesgesprek worden vastgesteld.
Voordelen van ATH en MDH op het gebied van brandveiligheid
Een voordeel van ATH en MDH is hun halogeenvrije samenstelling. Bij brand komen er geen halogeenwaterstoffen vrij uit de vlamvertrager zelf. Er ontstaan bij brand geen giftige of corrosieve gassen.
Beide stoffen kunnen bovendien de rookontwikkeling aanzienlijk verminderen. ATH en MDH zijn milieuvriendelijk, en ook de oxidelaag die na een brand achterblijft, is onschadelijk.
Wat het vulniveau voor uw recept betekent
Het effect van beide hydroxiden is hoeveelheidsafhankelijk; hoge vulgraden zijn daarom de regel. Hoe hoog de vulgraad in uw receptuur moet zijn, hangt onder andere af van de toepassing, van het vereiste resultaat van de brandveiligheidstest, van de gewenste verwerkbaarheid en van de oppervlakte-eigenschappen die uw eindproduct moet hebben. We noemen geen algemeen bereik voor de vulgraad, omdat de mogelijke vulgraad afhankelijk is van uw receptuur. Naarmate de vulgraad toeneemt, stijgen de viscositeit en de dichtheid, en wordt de massa tijdens de verwerking taaier. Hoe een hoger aandeel uw proces beïnvloedt, blijkt daarom pas uit proeven met monsters, die wij in overleg met u uitvoeren.
Situaties waarin ATH voor de hand ligt
Als uw verwerkingsproces binnen het temperatuurbereik blijft waarin aluminiumhydroxide zijn water afscheidt, is ATH beschikbaar als basisstof. Het wordt vooral gebruikt in de kabel-, rubber- en thermoplastenindustrie. ATH kan vlamvertragend werken zonder de kleur, het oppervlak of de grip van het product aan te tasten. Binnen de ALFRIMAL®-lijn zijn de zeer fijne typen vooral bedoeld voor kabelmengsels, de grovere onder andere voor harsen, verf, coatings en minerale materialen. De ALFRIMAL®-types werken daarbij onafhankelijk van de pH-waarde. Hoe ATH samenwerkt met de additieven in uw receptuur, gaan we samen met u in proeven onderzoeken.
Situaties waarin MDH voor de hand ligt
De verwerking van PP is een typisch voorbeeld van MDH, aangezien ATH daar al water zou afsplitsen, terwijl ALFRIMAL® MG pas vanaf ongeveer 300 °C water afgeeft. ALFRIMAL® MG is onder andere bedoeld voor mantelmengsels van kabels, elastomeren en TPE, isolatiekunststoffen voor witte producten en dakbanen. Of een uitvoering met of zonder hydrofobe coating geschikt is, bepalen we op basis van uw toepassing.
Selectie
Criteria voor de keuze tussen ATH en MDH
Parameters waarmee u uw voorselectie kunt verfijnen
Een vlamvertrager waarvan de waterafscheiding al onder de verwerkingstemperatuur begint, verliest zijn werking voordat het product klaar is. Dit kan ook tijdens het verwerkingsproces leiden tot uitval of een gebrekkig oppervlak. Controleer daarom eerst welke temperatuur uw proces in de menger of extruder bereikt; voor de verwerking van PP leidt deze controle bijvoorbeeld tot MDH. De overige rijen van de tabel geven aan welk type binnen de gekozen werkstofbasis bij uw recept zou kunnen passen.
| Parameter | Technische betekenis | Gevolgen voor de selectie |
|---|---|---|
| Verwerkingstemperatuur van het proces | Boven de ontledingstemperatuur begint de afsplitsing van water al in de menger of extruder | Bepaalt de voorselectie tussen ATH en MDH |
| Basis van de werkzame stof | Bepaalt vanaf welke temperatuur water vrijkomt | ATH vanaf ca. 200 °C, MDH vanaf ca. 300 °C |
| Karakter oppervlak | ATH amfoteer, MDH basisch; beïnvloedt de interactie met additieven | Additieven uit de receptuur opnemen in de voorselectie |
| Korrelgrootteverdeling | Heeft onder andere invloed op de dispersie, de oppervlaktekwaliteit en de haalbare vulgraad | Fijnere soorten voor homogenere oppervlakken bij een sterkere toename van de viscositeit, grovere soorten voor een hogere belasting |
| Oppervlaktebehandeling | Onbehandelde oppervlakken zijn hydrofiel, gecoate oppervlakken zijn hydrofoob | Een hydrofobe coating kan de dispergeerbaarheid verbeteren en een hogere vulgraad mogelijk maken; het effect is afhankelijk van de toepassing |
| Vulgraad | Het minerale effect is hoeveelheidsafhankelijk en hangt af van de vulgraad van de betreffende samenstelling of toepassing | De hoogte wordt onder andere bepaald door de toepassing, de testresultaten, de verwerkbaarheid en de oppervlakteafwerking |
| Bindmiddelen en andere ingrediënten van de receptuur | Bepalen wanneer en hoe de vlamvertrager in het eindproduct werkt | Beoordeling van de samenwerking tussen uw laboratorium en het laboratorium van Alpha Calcit |
Deze opsomming is niet volledig; er zijn nog andere factoren die van invloed zijn, afhankelijk van uw receptuur en toepassing.
Hydrofobe coating aan de hand van het voorbeeld van Solid Surface
Solid Surface, oftewel minerale composietmaterialen voor werkbladen, wandbekleding, planken of vensterbanken, laat zien wat een hydrofobe coating van ATH kan bewerkstelligen. Een speciale coating kan daar de viscositeit van de gevulde harsmassa verlagen en bijdragen aan mediabestendige, vuilafstotende oppervlakken. Omdat deze coating bovendien de dispergeerbaarheid kan verbeteren, kan de massa onder bepaalde omstandigheden met meer vulstoffen worden verrijkt. Welk type en welke korrelgrootte in aanmerking komen, is niet algemeen te beantwoorden, aangezien elke samenstelling anders is.
Technisch advies
De keuze tussen ATH en MDH bij technisch advies
Welke gegevens hebben we nodig voor de voorselectie?
Voor technisch advies hebben we onder andere informatie nodig over uw toepassing, een globaal overzicht van het verwerkingsproces met de hoogste temperatuur die daarbij wordt bereikt, de tot nu toe gebruikte vulstof, de vereiste brandveiligheidstest en uw eisen ten aanzien van kleur, oppervlak en dichtheid. Aan de hand van deze gegevens bepalen we samen met u de basis van de werkzame stof en stellen we een individuele selectie samen van de in aanmerking komende ALFRIMAL®-types, of we onderzoeken of een oplossing op maat voor uw toepassing zinvol is. Hiervoor sturen we u monsters toe, die u in uw eigen receptuur kunt testen. Indien dit voor uw toepassing zinvol is, stellen wij de monsters zo samen dat u een gecoate en een ongecoate uitvoering naast elkaar kunt testen.
Contact: Contact Verkoop · Telefoon +49 2236 8914-0 · E-mail sales@alpha-calcit.de
Productlijnen
ALFRIMAL® voor ATH, ALFRIMAL® MG voor MDH
Welke lijn hoort bij welke werkzame stof
ALFRIMAL® omvat onze vlamvertragers op basis van aluminiumhydroxide. De typen verschillen onder andere in korrelgrootte en oppervlaktebehandeling. Tot de grovere typen behoren die met een geoptimaliseerde korrelgrootteverdeling, die hoge vulgraden en een betere verwerkbaarheid van sterk gevulde systemen mogelijk kunnen maken. Het overzicht vindt u onder ALFRIMAL®-types op basis van aluminiumhydroxide.
ALFRIMAL® MG is de productlijn op basis van magnesiumhydroxide, met en zonder hydrofobe oppervlaktecoating. Deze lijn is geschikt wanneer uw verwerkingsproces, zoals bij PP, buiten het temperatuurbereik van ATH valt. Uitvoeringen en typen vindt u onder ALFRIMAL® MG op de productpagina Magnesiumhydroxide. Beide productlijnen worden door ons verwerkt uit gecontroleerde bronnen.
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
Veelgestelde vragen van receptuurontwikkelaars over ATH en MDH
Meer informatie
Aanvullende pagina's over ATH en MDH
- ALFRIMAL®-types op basis van aluminiumhydroxide · Overzicht van de ALFRIMAL®-productlijn
- ALFRIMAL® MG op de productpagina magnesiumhydroxide · Soorten en uitvoeringen van de ALFRIMAL® MG-lijn
- Contact Verkoop · Contactformulier, contactlocaties en contact Verkoop
We nemen graag contact met je op.
Aanvraagformulier