केबल यौगिक फॉर्मूलेशन में ज्वलनशीलता पर न्यूनतम प्रभाव वाले स्नेहक का चयन

केबल कंपाउंड फॉर्मूलेशन में ज्वलनशीलता पर न्यूनतम प्रभाव वाले स्नेहक का चयन

परिचय

केबल कंपाउंड फॉर्मूलेशन में स्नेहक का चयन करते समय उनकी लौ मंदता पर पड़ने वाले प्रभाव पर सावधानीपूर्वक विचार करना आवश्यक है। एक इष्टतम स्नेहक को सामग्री के अग्नि प्रतिरोध से समझौता किए बिना उत्कृष्ट प्रसंस्करण सहायता प्रदान करनी चाहिए। यह लेख रासायनिक संरचना, तापीय स्थिरता और लौ मंदक प्रणालियों के साथ सहक्रियात्मक प्रभावों के आधार पर सिफारिशों को रेखांकित करता है, जो उद्योग प्रथाओं और अनुसंधान डेटा से प्राप्त होता है।

1. अनुशंसित स्नेहक प्रकार और तंत्र

1.1. सिलिकॉन-आधारित स्नेहक (सिलिकॉन पाउडर/तेल)

• मुख्य लाभ:सिलिकॉन में Si-O बंधन ऊर्जा (452 kJ/mol) C-C बंधनों (348 kJ/mol) की तुलना में काफी अधिक होती है। उच्च तापमान पर, वे एक घने सिलिका सुरक्षात्मक परत बनाते हैं जो लौ प्रसार को रोकता है। उदाहरण के लिए, हैलोजन-मुक्त लौ-मंदक पॉलीओलेफ़िन केबल कंपाउंड में Javachem® GT श्रृंखला (झेजियांग जियाहुआ) का 0.5-3% मिलाने से ऑक्सीजन इंडेक्स (OI) 37% से अधिक हो सकता है, डाई बिल्डअप कम हो सकता है, और लाइन की गति 20% बढ़ सकती है।

• अनुप्रयोग:ईवीए/पीई-आधारित केबल कंपाउंड के लिए उपयुक्त, विशेष रूप से अत्यधिक भरे हुए सिस्टम (>60% भराव) में। उनकी हाइड्रोफोबिक प्रकृति नमी के अवशोषण को कम करती है और मौसम क्षमता में सुधार करती है।

• विशिष्ट ग्रेड:डॉव कॉर्निंग डीसी-3200, शिन-एत्सु केएफ-96, झेजियांग जियाहुआ जीटी-300।

1.2. धात्विक साबुन (कैल्शियम/जिंक स्टीयरेट)

• लौ मंदता तंत्र:कैल्शियम स्टीयरेट 200-250°C पर विघटित होता है, जिससे CaO और CO₂ उत्पन्न होता है। CaO एल्यूमीनियम ट्राइहाइड्रॉक्साइड (ATH) के साथ प्रतिक्रिया करके कैल्शियम एलुमिनेट बना सकता है, जिससे चार परत का घनत्व बढ़ता है। अध्ययनों से पता चलता है कि 2-3% कैल्शियम स्टीयरेट पीक हीट रिलीज रेट (PHRR) को 15% तक कम कर सकता है और भराव फैलाव में सुधार कर सकता है।

• प्रक्रिया संगतता:फॉस्फोरस-नाइट्रोजन लौ मंदक (जैसे, एमपीपी) के साथ महत्वपूर्ण तालमेल दिखाता है। यूएल94 वी-0 रेटिंग को प्रभावित किए बिना 1-2% पर उपयोग किए जाने पर हैलोजन-मुक्त फॉर्मूलेशन में पारंपरिक स्नेहक का एक हिस्सा बदल सकता है।

• ध्यान दें:अत्यधिक उपयोग से खिलना हो सकता है; आंतरिक स्नेहक (जैसे, पेंटाएरिथ्रिटोल स्टीयरेट) के साथ संयोजन में उपयोग करने की अनुशंसा की जाती है।

1.3. ऑक्सीकृत पॉलीइथिलीन वैक्स (ओपीई वैक्स)

• विशेषताएँ:कार्बोनिल सामग्री (1.5-3%) मैग्नीशियम हाइड्रॉक्साइड (एमडीएच) जैसे ध्रुवीय लौ मंदक के साथ संगतता में सुधार करती है। उच्च तापमान पर बनने वाली ऑक्सीकृत परत दहन को दबा सकती है। परीक्षणों से पता चलता है कि 1.5% ओपीई वैक्स वाले केबल कंपाउंड 32% का ओआई बनाए रखते हैं, जो मानक पीई वैक्स वाले लोगों की तुलना में 5 अंक अधिक है।

• अनुप्रयोग सलाह:उच्च गलनांक ग्रेड (ड्रॉप पॉइंट: 105-115°C) को 8000-15000 के बीच आणविक भार के साथ पसंद करें, जो 180-220°C पर एक्सट्रूज़न प्रक्रियाओं के लिए उपयुक्त हैं।

• विशिष्ट ग्रेड:हनीवेल ए-सी 629, क्लारिएंट लिकोवैक्स ओपी।

1.4. पॉलीटेट्राफ्लुओरोएथिलीन (पीटीएफई) माइक्रोपाउडर

• लौ मंदता विशेषताएं:पीटीएफई में उच्च अपघटन तापमान (~500°C) होता है, जो दहन पर केवल ट्रेस मात्रा में CO₂ और HF उत्पन्न करता है। बनी हुई चार परत पिघलने से टपकने से रोकती है। लौ-मंदक पीपी में 0.5-1% पीटीएफई माइक्रोपाउडर मिलाने से पिघलने से टपकने की घटना 70% से घटकर 10% से कम हो सकती है।

• विशिष्ट मान:कम-धुआँ केबलों (जैसे, रेल पारगमन) के लिए उपयुक्त, जहाँ घर्षण का इसका बहुत कम गुणांक (0.05-0.1) उच्च गति के एक्सट्रूज़न के दौरान इंटरफेशियल घर्षण गर्मी को कम करता है।

• विशिष्ट ग्रेड:ड्यूपॉन्ट टेफ्लॉन® एमपी100, डाइकिन पॉलीफ्लोन® एल-15।

2. सावधानी की आवश्यकता वाले स्नेहक प्रकार

2.1. फैटी एसिड (स्टीयरिक एसिड/ओलिक एसिड)

• जोखिम विश्लेषण:स्टीयरिक एसिड (C18H36O2) में उच्च दहन ऊष्मा (42 MJ/kg, ~10% PE से अधिक) होती है। इसका अपघटन लंबी-श्रृंखला वाले हाइड्रोकार्बन उत्पन्न करता है जो लौ प्रसार को बढ़ावा दे सकते हैं। 0.5% से अधिक मिलाने से यूएल94 रेटिंग वी-0 से वी-2 तक गिर सकती है।

• विकल्प:पूरी तरह से कैल्शियम स्टीयरेट से बदलें या कम आणविक भार हाइड्रॉक्सिस्टीयरिक एसिड (जैसे, 12-हाइड्रॉक्सिस्टीयरिक एसिड) का उपयोग करें, जिसमें दहन की 18% कम ऊष्मा होती है।

2.2. मानक एमाइड (ईबीएस)

• सीमाएँ:ईबीएस 300°C से ऊपर विघटित होता है, जिससे अमोनिया और नाइट्राइल गैसें उत्पन्न होती हैं, जो फास्फोरस-आधारित लौ मंदक के चार-निर्माण तंत्र में हस्तक्षेप कर सकती हैं। प्रयोगों से पता चलता है कि 1% ईबीएस ऊर्ध्वाधर जलने के समय को 2-3 सेकंड तक बढ़ा सकता है।

• सुधार दिशा:सिलान-संशोधित ईबीएस (जैसे, क्लारिएंट लिकोवैक्स ईबीएस-एस) का उपयोग करें, जहाँ दहन के दौरान जारी सिलोक्सेन एमाइड अपघटन के नकारात्मक प्रभावों का आंशिक रूप से प्रतिकार कर सकते हैं।

2.3. पैराफिन वैक्स (तरल पैराफिन/माइक्रोक्रिस्टलाइन वैक्स)

• दहन जोखिम:पैराफिन के वाष्पशील घटक सतह पर चले जाते हैं, जिससे एक ज्वलनशील परत बनती है। ओआई परीक्षणों में, 2% पैराफिन मिलाने से ओआई मान 3-5 अंक तक कम हो सकता है।

• विकल्प:उच्च गलनांक (>90°C) फिशर-ट्रॉप्स वैक्स का उपयोग करें, जिनमें एक संकीर्ण आणविक भार वितरण होता है, पैराफिन की तुलना में बेहतर तापीय स्थिरता होती है, और दहन पर उच्च चार अवशेष होते हैं।

3. चयन रणनीति और प्रक्रिया अनुकूलन

3.1. लौ मंदक के साथ सहक्रियात्मक डिजाइन

• फॉस्फोरस-सिलिकॉन सहक्रिया:जब सिलिकॉन स्नेहक को एल्यूमीनियम फॉस्फिनेट के साथ मिलाया जाता है, तो सिलोक्सेन फॉस्फोरस-आधारित लौ मंदक के सतह संवर्धन को बढ़ावा दे सकते हैं, जिससे एक "Si-P-चार" समग्र सुरक्षात्मक परत बनती है, जिससे OI 35% से अधिक हो जाता है।

• धात्विक साबुन-हाइड्रॉक्साइड सहक्रिया:1:10 (कैल्शियम स्टीयरेट:एटीएच) के द्रव्यमान अनुपात पर, बनने वाला कैल्शियम एलुमिनेट चार की ताकत को बढ़ाता है, जिससे 800°C पर अवशेष 22% से बढ़कर 28% हो जाता है।

3.2. प्रसंस्करण पैरामीटर मिलान

• तापमान नियंत्रण:सिलिकॉन स्नेहक के लिए इष्टतम प्रसंस्करण तापमान 180-200°C है; Si-O बंधन टूटने से रोकने के लिए 220°C से अधिक न करें। समय से पहले अपघटन को रोकने के लिए मिश्रण चक्र में बाद में धात्विक साबुन (130-150°C) जोड़ें।

• फैलाव प्रक्रिया:अत्यधिक भरे हुए सिस्टम के लिए, स्नेहक और लौ मंदक के समान फैलाव के लिए उच्च कतरनी (पेंच गति 300-400 आरपीएम) के साथ जुड़वां-पेंच एक्सट्रूडर का उपयोग करें। एटीएच के साथ सिलिकॉन पाउडर को पहले से मिलाने और दो चरणों में जोड़ने से तन्य शक्ति 12% बढ़ सकती है।

3.3. प्रमाणन और परीक्षण सत्यापन

• बुनियादी परीक्षण:ऑक्सीजन इंडेक्स (जीबी/टी 2406.2) ≥32%; ऊर्ध्वाधर जलना (यूएल94) वी-0; धुआँ घनत्व (जीबी/टी 8323.2) डीएम(4मिनट) ≤75।

• दीर्घकालिक प्रदर्शन:तापीय एजिंग (120°C×168h) के बाद, तन्य शक्ति में परिवर्तन ≤±10% होना चाहिए, और टूटने पर बढ़ाव में परिवर्तन ≤±15% होना चाहिए।

• पर्यावरण अनुपालन:आरओएचएस और रीच के अनुरूप स्नेहक पसंद करें। चिकित्सा केबलों के लिए, यूएसपी क्लास VI जैसे मानकों का पालन करें।

4. विशिष्ट फॉर्मूलेशन उदाहरण

4.1. हैलोजन-मुक्त लौ-मंदक पॉलीओलेफ़िन केबल कंपाउंड

• फॉर्मूलेशन (भार के भाग):ईवीए (वीए 18%) 100, मैग्नीशियम हाइड्रॉक्साइड 120, सिलिकॉन पाउडर 2, कैल्शियम स्टीयरेट 1.5, एंटीऑक्सीडेंट 1010 0.5, लाइट स्टेबलाइजर 770 0.3।

• गुण:ओआई 37%, तन्य शक्ति 11 एमपीए, टूटने पर बढ़ाव 160%, गर्मी संकोचन (120°C×24h) 0.8%।

4.2. उच्च लौ-मंदक पीवीसी केबल कंपाउंड

• फॉर्मूलेशन (भार के भाग):पीवीसी 100, एंटीमनी ट्राइऑक्साइड 5, फॉस्फेट एस्टर लौ मंदक 20, कैल्शियम स्टीयरेट 1.2, ओपीई वैक्स 1.0, एपॉक्सीकृत सोयाबीन तेल 5।

• गुण:यूएल94 वी-0, ओआई 34%, सतह प्रतिरोधकता >10^14 Ω·सेमी। औद्योगिक नियंत्रण केबलों के लिए उपयुक्त।

5. जोखिम नियंत्रण और उद्योग रुझान

• बैच स्थिरता:आने वाले स्नेहक बैचों पर थर्मोग्रावimetric विश्लेषण (टीजीए) करें ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि प्रारंभिक अपघटन तापमान >250°C और वाष्पशील ≤0.5% हो।

• वैकल्पिक सत्यापन:आयातित स्नेहक को बदलने के लिए एक "चरणबद्ध प्रतिस्थापन विधि" का उपयोग करें: 30% घरेलू उत्पाद से शुरू करें, प्रदर्शन सत्यापन के बाद धीरे-धीरे 100% तक बढ़ाएँ। उदाहरण के लिए, यानशान पेट्रोकेमिकल के सिलिकॉन पाउडर ने फोटोवोल्टिक केबलों में डॉव कॉर्निंग डीसी-3200 को सफलतापूर्वक बदल दिया है।

• स्थिरता:जैव-आधारित स्नेहक (जैसे, अरंडी के तेल-आधारित एमाइड) में पारंपरिक लोगों की तुलना में ~40% कम कार्बन उत्सर्जन होता है, और दहन के दौरान जारी CO₂ को पौधों द्वारा अवशोषित किया जा सकता है, जो यूरोपीय संघ के सीबीएएम जैसे नियमों के अनुरूप है।

निष्कर्ष

सिलिकॉन-आधारित स्नेहक, धात्विक साबुन, ऑक्सीकृत पॉलीइथिलीन वैक्स, और पीटीएफई माइक्रोपाउडर केबल कंपाउंड के लिए आदर्श विकल्प हैं जो स्नेहन और लौ मंदता को संतुलित करते हैं। व्यावहारिक अनुप्रयोग के लिए विशिष्ट लौ मंदक प्रणाली, प्रसंस्करण स्थितियों और प्रदर्शन आवश्यकताओं के आधार पर अनुकूलन की आवश्यकता होती है, जिसे संगतता और जलने के प्रदर्शन के लिए छोटे पैमाने पर परीक्षणों के माध्यम से मान्य किया जाता है।