Yüksek Dolgulu Masterbatchler

Yüksek dolgulu masterbatch, ağırlıkça %50’den fazla dolgu maddesinin bir polimer matrisine dağılmış olduğu masterbatchlerdir. poex ekstrüderleri, yüksek oranlarda dolgu maddesi işleyebilmek üzere tasarlanmış ekstrüderlerdir. Dolgu masterbatchleri esasen, tokluğu optimize etmek ve arttırmak, çekmeyi azaltmak ve nihai ürünün yüzey görünümünü iyileştirmek ve/veya kompaundun üretim maliyetlerini düşürmek için kullanılır.

Derin hatveli vidalara sahip poex ekstrüderleri, yüksek serbest hacimli bu vidaların özelliğine bağlı olarak yüksek dolgulu bileşiklerin üretiminde daha iyi sonuçlar elde etmek için uygundur. Dolgunun cinsine ve miktarına bağlı olarak farklı proses sistemleri kullanılabilir.

Uygulama işlem basamakları aşağıda belirtilmiştir:

  • Formülasyon girdisinde yer alan polimerin erimesi
  • Dolgu maddesinin erimiş polimer ile bağlayıcılar aracılığıyla yağlanması
  • Aglomerlerin ve topakların dağılması
  • Polimer matrisinde homojen dağılım
  • Eriyiğin homojenleştirilmesi ve gazdan arındırma

İnorganik Dolguların Yaygın Kullanımı ve Özellikleri

Talk — Çok yumuşak, yüksek direnç, düşük gaz geçirgenliği, düşük aşınma ve yüksek kayganlık özellikleri ile nihai ürün için özel yüzey elde edilmesini sağlar — eritilmiş polimere tercihen bir yan besleme ile eklenir.

Kalsiyum karbonat (CaCO₃) — Polimer içerisinde kübik, yüksek ısıya dayanıklılık, tokluk ve sertlik gibi özellikleri ile matlaşmayı geliştirir veya dengelemeye yardımcı olmasının yanı sıra, mineral modifi kasyonu (nefes alabilir film üretmek için), fonksiyonel dolgu malzemesi, uygun maliyet gibi özellikler sağlar. Yan besleme ile sisteme eklenir ve ayrıca tebeşir, kalker ve mermer formunda 3 farklı şekilde bulunabilir.

Baryum Sülfat (BaSO₄) — Rombik kristaller halindedir, asidik ve alkali direnci, opaklığı, yoğunluğuna ve mükemmel bir ses bariyeri olarak bilinir. Yan besleme ile sisteme eklenir.

Volastonit — Liflidir ve yüksek sıcaklıklarda çekme ve bükülme mukavemeti, termal ve boyutsal kararlılığı arttırır; yan besleme ile sisteme eklenir.

%85’e kadar dolgulu polimerlerin üretilmesi ekstrüdere entegre iki veya daha fazla yan besleme kullanılmasıyla mümkündür. Ek olarak, yüksek dolgu oranları, dolgu malzemelerinin polimer matrisinde mükemmel bir şekilde dağılmasını sağlamak için 52D ve 60D arasında uzun proses bölgeleri gerektirir.

Dolgu ve polimer matrisi arasındaki etkileşime etki eden üç önemli kriter aşağıdaki gibidir:

Dolgunun tanecik yapısı

CaCO₃ veya BaSO₄ gibi düşük en/boy orandaki tanecikler, gerilme mukavemetini ve kopma direncini önemli ölçüde iyileştirmez, ancak elastikiyet modülünü geliştirirler. Talk veya volastonit gibi yüksek orana sahip tanecikler ise, çekme dayanımı ve yırtılma direncinin yanı sıra elastikiyet
modülünün geliştirilmesine de yardımcı olmaktadırlar.

  • Dolgunun tanecik boyutu dağılımı

Dolgu taneciklerinin işlem sırasındaki davranışı hem tanecikler arasında etki eden Van-der-Wals kuvvetlerine (tanecik boyutu> 1 um) hem de ekstrüderdeki ayırıcı kesme kuvvetlerine (tanecik boyutu <10 um) bağlıdır.

  • Dolgu yüzeyi

Spesifik yüzey (m²/g), dolgu maddesi ile polimer zincirleri arasındaki adezyon noktalarının sayısını belirtir: büyük spesifik yüzey> daha çok adezyon noktası> daha iyi mekanik özellikler demektir. (Polimerin daha yüksek tokluk ve yüzey parlaklığı, darbe dayanımı yanında daha iyi gerilme direnci ve yırtılma mukavemeti demektir.) Yüzey kaplaması yüzey enerjisini değiştirdiğinden önemlidir: hidrofilik bir yüzeyin hidrofobik hale gelmesi gibi. Bu hidrofobiklik, daha az aglomerat oluşumu anlamına gelir ve ürünün serbest akış özelliğini de geliştirilir. Akışkanlaştırma esas olarak, parçacıkların ve polimer matrisinin yüzey enerjileri arasındaki fark ile ilişkilidir.