Высоконаполненные Концентраты
Высоконаполненный концентрат по весу содержит более 50% наполнителя, который диспергирован в полимерной матрице. Экструдеры poex могут содержать очень большое количество наполнителя, например, в наполненном концентрате. Наполненные концентраты, по сути, используются для оптимизации и увеличения ударной вязкости, уменьшения усадки и улучшения внешнего вида поверхности конечного продукта и/или снижения стоимости компаунда.
Компаундеры poex со шнеками с глубокими витками предназначены для достижения лучших результатов при производстве высоконаполненных компаундов за счет большого свободного объема шнеков. Комплектация технологического оборудования зависит от типа и количества наполнителя.
Процесс компаундирования делится на следующие этапы:
- расплавление полимерной матрицы
- пластификация наполнителя в расплавленный полимер
- диспергирование агломератов и комков
- равномерное диспергирование в полимерной матрице
- гомогенизация и дегазация расплава
Общее использование неорганических наполнителей и их особенности
- Тальк отличается мягкостью, высоким сопротивлением, низкой газопроницаемостью, низкой абразивностью, высокой смазывающей способностью, и обеспечивает особые свойства поверхности конечного продукта, рекомендуемо вводится в расплавленный полимер через боковой дозатор.
- Карбонат кальция (CaCO3) отличается объемностью, высокой теплостойкостью, ударной вязкостью и твердостью внутри полимера, содействует улучшению или компенсации потери блеска, обеспечивает минеральную модификацию (для производства воздухопроницаемой пленки), функциональное наполнение и экономичность, вводится через боковой дозатор, что позволяет вводить в трех состояниях, как мел, известняк и мрамор.
- Сульфат бария (BaSO4) имеет форму ромбовидных кристаллов, отличается стойкостью к кислотам и щелочам, непрозрачностью, имеет высокую удельную массу и плотность и обеспечивает идеальный звукоотражающий барьер, вводится через боковой дозатор.
- Волластонит представляет собой волокнистый материал, который улучшает прочность на растяжение и изгиб, обеспечивает термическую и геометрическую стабильность при повышенных температурах, вводится через боковой дозатор.
- До 85% наполнителя вводится в полимер через боковые дозаторы (два или более), чтобы достичь их большего распределения. Однако, большее количество наполнителя требует оборудование с длиной в пределах между 52 и 60D, чтобы гарантировать, что частицы наполнителя будут полностью введены в полимерную матрицу.
Три важных критерия, которые влияют на взаимодействие между наполнителем и полимерной матрицей:
- Структура частиц наполнителя Частицы с небольшим соотношением сторон, такие как CaCO3 или BaSO4 не обеспечивают значительное улучшение прочности на растяжение и сопротивление на разрыв, но улучшают коэффициент упругости. Частицы с большим соотношением сторон, такие как тальк или волластонит, помогают улучшить прочность на разрыв и сопротивление износу, а также коэффициент упругости.
- Распределение частиц наполнителя Поведение частиц наполнителя в процессе зависит от вандерваальсовых сил, действующих между частицами (размер частиц > 1 мкм), и дисперсионных сил трения в
экструдере (размер частиц < 10 мкм). - Поверхность наполнителя Степень диспергирования на поверхности (м/г) обозначает число точек адгезии между наполнителем и полимерными цепочками: больше поверхность > многочисленные точки адгезии > улучшенные механические свойства (более высокая ударная
вязкость и лучший блеск поверхности полимера, более высокая прочность на разрыв и лучшее сопротивление растяжению, а также более высокая ударная прочность). Аппретирование поверхности также имеет важное значение, поскольку оно изменяет поверхностную энергию: гидрофильная поверхность становится гидрофобной. Гидрофобность означает образование меньшего количества агломератов и улучшение свойств текучести. На пластифицирующую способность существенно влияет расстояние между поверхностными энергиями частиц и полимерной матрицей.