Millised tegurid mõjutavad plasttäiteainete modifitseerimist?

Üldiselt mõjutavad täiteaine kuju, osakeste suurus, pinna struktuur, pinnatöötlus, täiteaine virnastusjaotus, protsessitingimused ja seadmed täidetud modifitseeritud plastide modifitseerimise efekti.

1. Täiteaine kuju

Täiteaine kuju võib laias laastus liigitada sfääriliseks, granuleeritud, sammas-, helves-, kiuliseks ja õõnsaks mikrosfääriks. Täiteaine kuju mõjutab oluliselt täite modifitseerimise efekti. Välja arvatud sfäärilised ja õõnsad mikrosfäärid, on kõik muud täiteaine kujud anisotroopilised ning mida suurem on nende anisotroopsete täiteainete külgsuhe, seda paremad on mehaanilised ja termilised omadused.

Üldiselt on suure külgsuhtega täiteained, näiteks kiulised, sammas- ja helbekujulised täiteained, kasulikud komposiitmaterjalide mehaanilise tugevuse parandamiseks ja seetõttu nimetatakse neid mõnikord tugevdavateks aineteks, kuid need täiteained võivad mõjutada modifitseeritud materjalide vormimis- ja töötlemisomadusi; väikese külgsuhtega täiteained, näiteks sfäärilised ja granuleeritud, võivad parandada vormimis- ja töötlemisomadusi, kuid võivad vähendada materjalide mehaanilist tugevust.

Mitmekomponendilise täiteaine kasutamine aitab ületada ülaltoodud puudusi, näiteks kui PVC-vaigule lisatakse helvestelist vilgupulbrit, mis suurendab jäikust ja vähendab löögitugevust, siis CaCO3 lisamine alla 1 μm tugevdusele aitab vältida löögitugevuse langust. Kui kasutatakse nii pulbrilist kui ka kiudtäiteainet, saab modifitseeritud toodete mehaanilisi omadusi tasakaalustada. Klaaskiud koos anorgaanilise mineraalpulbri või süsinikkiud koos alumiiniumhüdroksiidiga jne tasakaalustavad modifitseeritud materjalide toimivust.

Lisage PP-le 15–20% EPDM-i ja 15–25% CaCO3-d, materjalil on suurepärane löögikindlus ja madal temperatuuritaluvus ning seda saab kasutada autotööstuse oluliste osade tootmisel.

Kui PVC-vaigule lisada 25–35% asbestikiude ja 15–35% CaCO3, saab materjali kasutada plastist asbestist põrandaplaatide valmistamiseks.

2. Täiteaine osakeste suurus

Täiteaine osakeste suurust saab väljendada kas tegeliku suuruse (μm) või sõela silmaarvu järgi, millest see läbib. Sõela silmaarv viitab aukude arvule sõela silma ruuttolli kohta, mis on 200, kui aukude arv on 200. Sõela ja mikroni (μm) vaheline seos on: sõela läbimõõt = 15400 μm/sõela silma.

Täiteaine osakeste suurus mõjutab oluliselt täidetud komposiidi toimivust. Üldiselt, teatud doseerimisvahemikus, mida väiksem on täiteaine osakeste suurus, seda suurem on eripind, seda suurem on polümeerimolekulide adsorptsioon täiteainele (suure kontaktpinna tõttu), seda tugevamalt on vaik täiteaine liidesega seotud ning seda suurem on materjali jäikuse, tõmbetugevuse, löögikindluse, mõõtmete stabiilsuse ja välimuse paranemine.

Eriti tõmbetugevuse ja löögitugevuse puhul langevad täiteaine osakeste suuruse suurenedes mõlemad; kui osakeste suurus on teatud väärtuseni väike, siis mõlemad suurenevad, kuid täitekoguse suurenemisega piirväärtuseni, st hakkavad vähenema; piirväärtuse suurus, st suurim täitekogus ja osakeste suurus, mida suurem on osakeste suurus, seda kõrgem on piirväärtus.

Mida väiksem on täiteaine osakeste suurus ja kui seda saab ühtlaselt hajutada, seda paremad on täitematerjali mehaanilised omadused; kuid mida väiksem on osakeste suurus, seda raskem on saavutada ühtlast hajumist, mis nõuab rohkem lisaaineid ja paremaid töötlemisseadmeid, ning mida peenem on osake, seda suuremad on töötlemiskulud, seega peame valima sobiva osakeste suurusega täiteaine vastavalt kasutusvajadustele.

Tabel 2-10 näitab erineva suurusega kaltsiumkarbonaadi osakestega materjali mehaanilisi omadusi sama granuleerimisprotsessi käigus sama HDPE klassi puhul, mis on täidetud 25% (massifraktsioon) kaltsiumkarbonaadiga.

Tabelis 2-10 esitatud andmetest on näha, et parimad tulemused annavad 1250 mešši suurune vesinikkarbonaat, millele järgneb 800 mešši suurune vesinikkarbonaat. Materjali ja hinna suhte seisukohast on asjakohane kasutada 800–1250 mešši suurust vesinikkarbonaati.

Kuiplastkile tootmineKaltsiumkarbonaadi osakeste suurus ei tohiks olla suurem kui 1250 mešši, suured osakesed mõjutavad mitte ainult kile mehaanilisi omadusi, vaid ka puhutud kile tekitab raskusi. Ülipeente täiteainete, näiteks nanoskaala materjalide puhul võib osakeste suurus olla umbes 10 nm. Ülipeened täiteained pakuvad materjalide modifitseerimiseks väga tõhusat viisi, mis võib parandada nii materjali jäikust kui ka vastupidavust. Täiteaine osakeste suurusjaotus mõjutab selle jaotumist täitesüsteemis. Kui osakeste suurusjaotus on lai, ei ole see täitesüsteemis ühtlaselt jaotunud, mõjutades seega täitesüsteemi jõudlust.