PP 스펀본드 롤은 수직 연소 테스트에서 4초 이내에 동전 크기의 구멍이 남을 때까지 결함이 없어 보였습니다. 줄은 아침 내내 순조롭게 운행되고 있었습니다. 문제는 기계가 아니라 난연성 마스터배치였습니다. 부직포 생산에서 이 첨가제는 고분자 유변학, 화염 화학 및 공정 안정성의 교차점에 있습니다. 잘못된 캐리어, 잘못된 첨가 화학 또는 잘못된 감소 비율을 선택하면 규정을 준수하는 레시피가 비용이 많이 드는 불량품으로 바뀔 수 있습니다.

이 가이드에서는 난연성 마스터배치가 무엇인지, 어떻게 작동하는지, PP 스펀본드 및 멜트블로운 생산을 위해 이를 판단하는 방법, 장비 선택에 있어서 이것이 무엇을 의미하는지 설명합니다.

난연 마스터배치가 하는 일

난연성 마스터배치는 폴리머 캐리어에 분산된 난연성 첨가제의 농축 혼합물로, 압출 중에 폴리프로필렌에 투입되도록 설계되었습니다. 플라스틱을 불연성으로 만들지는 않습니다. 점화를 지연시키고 화염 확산을 제한하며 많은 제제에서 연기를 줄입니다. 이러한 차이는 벌크 플라스틱보다 부직포에 더 중요합니다. 얇은 필라멘트 웹은 단위 질량당 엄청난 표면적을 가지고 있습니다. 산소는 모든 섬유에 도달하므로 폴리머 용융물이 분자 수준에서 변형되지 않으면 화재가 빠르게 퍼질 수 있습니다.

난연제는 여러 메커니즘을 통해 작용할 수 있습니다. 일부는 라디칼 제거제를 기체상으로 방출하여 연소를 중단합니다. 다른 것들은 섬유 표면의 숯 형성을 촉진하고 밑에 있는 폴리머를 열적으로 절연시킵니다. 금속 수산화물은 흡열 분해되어 열을 흡수하고 수증기를 방출합니다. 대부분의 상용 시스템은 특정 테스트를 통과하기 위해 두 개 이상의 메커니즘을 결합합니다.

할로겐화 및 무할로겐 마스터배치

난연성 마스터배치의 두 가지 광범위한 제품군은 서로 다른 공정 및 규정 준수 프로필을 가지고 있습니다. 할로겐화 시스템은 부하가 낮고 가격이 저렴할 때 효과적이지만 화재 시 짙은 연기와 부식성 가스를 생성할 수 있어 일부 시장에서는 제한됩니다. 일반적으로 인 기반 또는 팽창성인 무할로겐 시스템은 더 높은 부하가 필요할 수 있음에도 불구하고 연기가 덜 발생하고 독성이 낮기 때문에 점점 더 선호되고 있습니다. 선택은 최종 사용 표준, 직물의 의도된 화재 시나리오 및 생산 라인의 첨가제 처리 능력에 따라 달라집니다.

PP 부직포 생산의 주요 선택 기준

스펀본드 또는 멜트블로운 라인에 대한 난연 마스터배치를 평가할 때 첨가제의 화염 화학은 이야기의 절반에 불과합니다. 마스터배치는 압출 공정에서도 살아남아야 하며 폴리머 흐름과의 호환성을 유지해야 합니다. 중요한 기준은 다음과 같습니다:

• 캐리어 수지 호환성. 캐리어는 기본 PP 등급에 가까운 용융 흐름 속도를 가져야 합니다. 고속 스펀본드 라인에서 점도가 높은 캐리어는 다이 압력 서지와 불균일한 필라멘트 분포를 유발할 수 있습니다.
• 용융 흐름 지수 정렬. 스펀본드 부직포용 PP는 일반적으로 MFI 범위가 15~40g/10분입니다. 멜트블로운은 종종 더 높은 MFI를 사용합니다. 마스터배치 캐리어의 MFI가 훨씬 낮은 경우 흐름 보조제가 아닌 강화제 역할을 하여 공정을 방해할 수 있습니다.
• 여과 및 입자 크기. 멜트블로운 다이의 경우 여과되지 않은 응집체는 방사구를 차단합니다. 입자가 미세하고 잘 분산된 마스터배치를 요청하고 공정 온도에서 스크린 팩을 통과할 수 있는지 확인하십시오.
• 열 안정성. 섭씨 230~260도의 가공 온도에서는 첨가제가 분해되거나 표면 결함을 형성하는 휘발성 가스가 생성되어서는 안 됩니다.
• 목표 표준 및 복용량. UL 94 V-0, FMVSS 302 및 EN 13501은 다양한 수준의 보호를 요구합니다. 첨가량은 활성 함량과 직물 중량에 따라 일반적으로 5~20중량%입니다. 명판뿐만 아니라 정확한 직물 구성을 테스트하십시오.
• 2차 효과. 색상, 냄새, 습윤성, 정전기 전하 및 기계적 강도는 모두 로딩에 따라 변경될 수 있습니다. 화염 테스트를 통과한 마스터배치는 부드러움이나 여과 요건을 충족하지 못할 수도 있습니다.

FR 마스터배치가 스펀본드 및 멜트블로운 가공에 미치는 영향

난연성 마스터배치를 추가하면 용융물의 유변학과 직물의 물리적 특성이 변경됩니다. 스펀본드 라인에서 더 높은 첨가제 로딩은 종종 인장 강도와 신장률을 감소시킵니다. 왜냐하면 고농도의 무기 또는 팽창성 입자가 폴리머 사슬 연속성을 방해하기 때문입니다. 마스터배치 농도가 스크류의 혼합 용량을 초과하면 필라멘트 파손이 나타날 수 있습니다. 멜트블로운 라인에서는 동일한 로딩으로 인해 다이가 막히고 입자가 충분히 미세하지 않은 경우 여과 효율이 낮아질 수 있습니다.

이것이 바로 첨가제 호환성이 실험실의 호기심이 아닌 이유입니다. 라인 성능 문제입니다. 플라크 테스트에서 좋아 보이는 마스터배치는 여전히 핀홀, 다이 줄무늬 또는 열악한 정수압 헤드가 있는 부직포를 생산할 수 있습니다. 전체 레시피를 확정하기 전에 동일한 스크린 팩 및 다이 구성을 사용하여 실제 라인에서 소규모 시험을 실행하십시오. 첨가제가 부직포 품질과 성능에 영향을 미치는 방식 화학만큼이나 분산에도 크게 좌우됩니다.

FR 부직포에 적합한 생산 라인 선택

생산 라인에서는 공정이 불안정해지기 전에 첨가할 수 있는 난연제의 양을 결정합니다. 에이 단일 빔 스펀본드 부직포 기계 제한된 화염 확산과 적당한 첨가물 부하로 사양이 측정되는 쇼핑백, 농업용 커버 또는 자동차 트림과 같은 저가형 FR 직물에는 종종 충분합니다. 공정 경로가 단순해 세척 및 제제 변경이 더 쉬워졌습니다.

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침구, 좌석, 장벽 및 보호복과 같은 고부가가치 FR 응용 분야의 경우 SMS 또는 SMMS와 같은 다층 구조를 사용하면 더 많은 설계 자유를 얻을 수 있습니다. 4빔 SMMS 스펀멜트 부직포 생산 라인은 특정 층에 난연성 마스터배치를 유지하면서 다른 곳에서는 여과나 손으로 느끼는 느낌을 보존할 수 있습니다. 이 레이어링 접근 방식은 모든 레이어를 동일한 로딩으로 처리하는 것과 비교하여 필요한 첨가제의 총량을 줄입니다.

빔 구성은 공정 온도, 체류 시간 및 냉각에 영향을 미치며, 이 모두가 첨가제 성능에 영향을 미칩니다. 빔 구성이 생산에 미치는 영향 이해 FR 기능을 어디에 배치해야 할지 결정하는 데 도움이 됩니다. 주로 일반 직물을 생산하는 경우, 한 번의 FR 주문을 위해 추가 빔을 구입하지 마십시오. 대신 단일 라인 시험과 검증된 마스터 배치를 사용하십시오.

실제 적용 및 테스트

난연성 부직포는 단일 제품 카테고리가 아닙니다. 자동차 내부 직물에는 연소율을 100mm/분 미만으로 제한하는 FMVSS 302가 필요할 수 있습니다. 공공 건물 커튼에는 가연성뿐만 아니라 연기 생성 및 화염 방울도 평가하는 EN 13501 B-s1,d0이 필요할 수 있습니다. 어린이 소파 커버는 TB 117을 향할 수 있습니다. 이러한 표준은 서로 바꿔 사용할 수 없으며 하나를 통과한 마스터배치가 다른 하나를 통과하지 못할 수도 있습니다.

라인을 시운전하고 마스터배치를 선택할 때 항상 평면 필름보다는 완성된 롤을 테스트하십시오. 부직포의 무게, 밀도, 마감 처리에 따라 연소 경로가 달라집니다. 매우 가벼운 스펀본드 직물은 동일한 등급을 달성하기 위해 더 무거운 직물보다 그램당 더 많은 난연제가 필요할 수 있습니다. 반대로, 첨가제가 너무 많으면 용융된 폴리머를 작은 물방울로 끌어당기는 위킹 채널이 생성될 수 있습니다. 열접착 온도도 중요합니다. 캘린더가 너무 뜨거우면 난연제가 눈에 보이는 결함 없이 표면 근처에서 휘발될 수 있습니다.

규정을 준수하는 난연성 부직포를 만들기 위한 신뢰할 수 있는 경로는 우수한 마스터배치 화학, 적절한 투여, 웹 품질 저하 없이 높은 첨가량을 처리할 수 있는 장비의 조합입니다. 검증된 마스터배치로 시작하여 목표 직물 중량에서 테스트한 다음 스케일링 전에 라인 안정성을 확인하십시오. 여기서 올바른 결정은 부직포에서 가장 비용이 많이 드는 문제인 보기에도 좋고 빨리 타는 완성된 롤을 방지합니다.