Dolgu maddeleri yalnızca üretim maliyetlerini düşürmek ve kar marjlarını artırmakla kalmaz, aynı zamanda yüksek sıcaklık dayanımı, korozyon direnci, yüzey sertliği, mukavemet, aşınma direnci, alev geciktiricilik ve bir dereceye kadar yalıtım gibi özellikleri de geliştirir. Plastikler için yaygın olarak kullanılan dolgu maddeleri arasında cam elyafı, kalsiyum karbonat, cam mikroküreler, silikat mineralleri ve titanyum dioksit bulunur.
Cam Elyafı
Cam elyafı, mühendislik plastiklerinde yaygın olarak kullanılan bir dolgu maddesidir. Başlıca bileşeni silikon dioksittir ve diğer türetilmiş metal oksitleri içerir. Uluslararası ana üretim yöntemi tank fırınında çekme yöntemidir. Camdaki alkali içeriğine göre alkali içermeyen, orta alkali ve yüksek alkali cam elyafları olarak sınıflandırılabilir. Mühendislik plastiklerinde öncelikle alkali içermeyen doğranmış cam elyafları ve bükülmemiş uzun cam elyafları kullanılır. Cam elyafları eklendikten sonra, mühendislik plastikleri aşağıdaki değişikliklere uğrar:
Avantajlar:
Geliştirilmiş sertlik ve dayanıklılık: Cam elyaf ilavesi, plastiklerin mukavemetini ve sertliğini artırır.
Geliştirilmiş ısı direnci ve ısı sapma sıcaklığı: Örneğin, naylona cam elyafı eklemek, ısı sapma sıcaklığını en az 30°C artırır. Genel olarak, cam elyaf takviyeli naylon 220°C'nin üzerindeki sıcaklıklara dayanabilir.
Diğer avantajlar şunlardır: Geliştirilmiş boyutsal kararlılık ve azalmış büzülme. Azaltılmış çarpılma deformasyonu. Azaltılmış sünme. Daha düşük nem emilimi.
Dezavantajları:
Ürünün modülünün artması, dayanıklılığını azaltabilir. Fitil etkisi nedeniyle alev geciktirici özelliğe olumsuz etki eder, alev geciktirici sistemle etkileşime girer ve etkinliğini azaltır. Açığa çıkan cam elyafları ayrıca plastik ürünlerin yüzey parlaklığını da azaltabilir.
Cam elyaflarının uzunluğu, malzemenin kırılganlığını doğrudan etkiler. Kötü işlenmiş kısa elyaflar darbe dayanımını azaltabilirken, iyi işlenmiş uzun elyaflar bunu artırabilir. Kırılganlığı en aza indirmek için uygun elyaf uzunluğunun seçilmesi çok önemlidir.
Üründeki lif içeriği de kritik öneme sahiptir. Endüstri standartları, ürünün kullanım alanına bağlı olarak genellikle 15%, 25%, 30% veya 50% gibi tam sayı yüzdeleri kullanır.
En uygun mekanik özellikleri ve yüzey etkilerini elde etmek için lif çapı, uzunluğu, modifikasyon sırasındaki yüzey işlemi ve lif içeriği dikkatlice değerlendirilmelidir.
Kalsiyum Karbonat
Kalsiyum karbonat ürünleri ağır kalsiyum karbonat ve hafif kalsiyum karbonat olmak üzere ikiye ayrılır. Kısaltması GCC olan ağır kalsiyum karbonat, doğal kalsit, kireç taşı, tebeşir, kabuklar vb. maddelerin mekanik olarak ezilmesiyle üretilir. "Ağır" olarak adlandırılmasının nedeni, çökelme hacminin hafif kalsiyum karbonattan daha küçük olmasıdır. Şu anda, GCC'nin endüstriyel üretimi iki işlemle gerçekleştirilmektedir: kuru ve ıslak yöntemler. Kuru yöntem, ıslak yönteme kıyasla daha uygun maliyetli ve daha yaygın olarak kullanılabilen ürünler üretir.
Hafif kalsiyum karbonat, kısaca PCC veya çöktürülmüş kalsiyum karbonat olarak bilinir ve kireçtaşı gibi ham maddelerin kalsinasyonuyla kireç (esas olarak kalsiyum oksit ve karbondioksit) üretilmesiyle elde edilir. Daha sonra kireç, kireç sütü (esas olarak kalsiyum hidroksit) oluşturmak üzere hidratlanır ve bu da karbondioksit ile karbonatlaştırılarak kalsiyum karbonat çöktürülür. Son olarak, susuzlaştırılır, kurutulur ve toz haline getirilir. Alternatif olarak, sodyum karbonat ve kalsiyum klorürün çift ayrışma reaksiyonuyla kalsiyum karbonat çökeltisi oluşturulması, ardından susuzlaştırma, kurutma ve toz haline getirme işlemleriyle de üretilebilir.
Kalsiyum karbonat, PP'nin dayanıklılığını artırmak ve sertleştirmek için kullanılan en eski inorganik dolgu maddelerinden biridir. Mikron boyutlu kalsiyum karbonat uzun zamandır uygulamalarda baskın konumdadır. Çalışmalar, kalsiyum karbonat eklenmesinin PP'nin darbe dayanımını artırdığını ancak çekme dayanımını azalttığını göstermektedir. Hafif kalsiyum karbonat hem darbe dayanımını hem de akma dayanımını iyileştirebilir; stearik asit ile işlem görmüş PCC daha iyi sonuçlar vermektedir. Titanat bağlayıcı madde ile işlem görmüş kalsiyum karbonat, PP'nin darbe dayanımını önemli ölçüde artırır.
Nano boyutlu kalsiyum karbonatın ortaya çıkmasıyla birlikte, nano-CaCO₃'ün PP'yi aynı anda güçlendirebildiği ve tokluğunu artırabildiği, mikron boyutlu kalsiyum karbonata göre daha iyi tokluk artırıcı etkiler gösterdiği bulunmuştur. Araştırmalar, nano-CaCO₃'ün morfolojisinin kompozitlerin mekanik özelliklerini büyük ölçüde etkilediğini göstermektedir. Kübik nano-CaCO₃ darbe performansını iyileştirirken, lifli nano-CaCO₃ çekme özelliklerini artırır. Nano-CaCO₃ ayrıca PP küreciklerini inceltir ve β-kristallerinin oluşumunu destekler.
Cam Mikroküreler
Cam mikroküreler, katı ve içi boş çeşitleri içeren yeni bir silikat malzeme türüdür. Tipik olarak, parçacık boyutu 0,5–5 mm olan cam boncuklara ince boncuklar, 0,4 mm'nin altındakilere ise mikro boncuklar denir. Mikro boncuklar, uçucu külden elde edilen hafif küresel parçacıklar olan uçucu kül cam mikroküreleri gibi çeşitli kaynaklardan gelir. Ana bileşenleri silikon dioksit ve çeşitli metal oksitlerdir. Uçucu kül cam mikroküreleri, yüksek sıcaklık direnci ve düşük ısı iletkenliği gibi avantajlar sunar. Plastiklerde dolgu maddesi olarak kullanıldıklarında aşınma direncini, sıkıştırma direncini ve alev geciktiriciliği artırırlar. Eşsiz küresel şekilleri işleme akışkanlığını iyileştirirken, pürüzsüz yüzeyleri ürün parlaklığını artırır ve kir yapışmasını azaltır.
Cam mikroküreler, PP'yi güçlendirmek ve sertleştirmek için yaygın olarak kullanılmaktadır. Çalışmalar, cam mikroküre içeriği arttıkça, tek ve çift vidalı ekstrüzyon yöntemiyle üretilen PP/cam mikroküre kompozitlerinin çekme modülü, eğilme dayanımı ve modülünün doğrusal olarak arttığını, akma dayanımının ise hafifçe azaldığını göstermektedir. Kırılma gerinimi düşük içerikte iyileşirken, daha yüksek seviyelerde hızla azalmaktadır. Hem tek hem de çift vidalı ekstrüzyon yöntemiyle üretilen malzemelerin darbe dayanımı, belirli bir aralıkta cam mikroküre içeriğiyle birlikte artmaktadır. Tek vidalı ekstrüzyon yöntemiyle üretilen malzemelerin darbe dayanımı, çift vidalı ekstrüzyon yöntemiyle üretilen malzemelere göre biraz daha yüksektir. Cam mikrokürelerin partikül boyutu, PP/cam mikroküre kompozitlerinin tokluğunu önemli ölçüde etkilemektedir.
Silikat Mineralleri
En yaygın kullanılan ve üzerinde en çok araştırma yapılan silikat mineralleri arasında talk, montmorillonit (MMT) ve wollastonit bulunur; attapulgit ve zeolit de önemli ölçüde ilgi görmektedir.
Talk ve MMT, katmanlı silikat mineralleridir. Talk, tabaka benzeri bir yapıya sahip magnezyum silikat mineralidir. Genellikle daha ince parçacıklar daha iyi dağılım sağlar, bu da malzemenin ısı sapma sıcaklığını ve yüzey pürüzsüzlüğünü artırır. MMT daha büyük katmanlar arası boşluğa sahiptir ve genellikle ara katmanlama yöntemiyle PP kompozitlerinin hazırlanmasında kullanılır. MMT, PP matrisi içinde iyi bir şekilde ara katmanlı bir yapı oluşturarak darbe direncini ve boyutsal kararlılığı artırabilir.
Attapulgit (ATP), zincir katmanlı bir silikattır. Temel yapısal birimleri iğne benzeri veya kısa lifli tek kristallerden oluşan, doğal, tek boyutlu bir nanomalzeme silikat mineralidir. ATP, hem mikron dolgu hem de nano takviye seviyelerinde polipropilen ile kompozit oluşturarak malzemenin mekanik özelliklerini iyileştirir. Bu yeni tip kısa kil lifi, genel cam elyaf takviyeli reçinelerin zayıf akışkanlık, pürüzlü görünüm ve işleme ekipmanında ciddi aşınma gibi dezavantajlarının üstesinden gelerek, geliştirme için son derece değerli hale gelmektedir.
Wollastonit, tipik olarak tabaka benzeri, radyal veya lifli agregatlar halinde görünen tek zincirli bir silikat mineralidir. Çalışmalar, wollastonit dolgulu plastiklerin yalnızca mekanik özellikleri iyileştirmekle kalmayıp, aynı zamanda cam elyaflarının yerini alarak maliyetleri düşürebileceğini göstermektedir. Bununla birlikte, dolgu içeriği arttıkça kompozitin sertliği de artar ve bu da işleme ekipmanlarında önemli aşınmaya neden olur.
Zeolit, iskelet yapılı bir silikat mineralidir. Zengin gözenek yapısı, fonksiyonel parçacıkları adsorbe etmesine veya yüklemesine olanak tanıyarak, yüksek fonksiyonelliğe sahip polipropilen kompozitlerin hazırlanmasını ve ürün değerinin artmasını sağlar. Bu nedenle, PP/zeolit fonksiyonel kompozitlerin geliştirilmesi büyük bir potansiyel taşımakta ve güncel araştırmalarda önemli bir konu haline gelmiştir.
Titanyum Dioksit
Titanyum dioksitin kimyasal bileşimi TiO₂'dir. Kristal formuna bağlı olarak rutil veya anatas olabilir. Rutil, yoğun bir yapıya sahip en kararlı kristal formudur ve anatas'a göre daha iyi sertlik, hava koşullarına dayanıklılık ve tebeşirlenmeyi önleme özellikleri sunar. Atmosferdeki çeşitli kimyasallara karşı kararlıdır, suda çözünmez ve iyi ısı direncine sahiptir. Titanyum dioksit eklenmesi sadece ürünün beyazlığını iyileştirmekle kalmaz, aynı zamanda UV hasarını azaltarak polipropilenin ışık yaşlanmasına karşı direncini de artırır. Ayrıca ürünlerin sertliğini, dayanıklılığını ve aşınma direncini de iyileştirir. Bununla birlikte, PP ve PA gibi kristal malzemelerle uyumluluğu zayıftır, bu nedenle uyumluluk modifikasyonu gereklidir.
Destansı Toz
Sektörde köklü bir marka olan Epic Powder Machinery, müşteri odaklılık, kalite ve inovasyona kendini adamıştır. Uzun vadeli başarınız için güvenilir ortağınızız. Verimli, enerji tasarruflu ve çevre dostu toz işleme çözümleri için Epic Powder'ı tercih edin! Ürünlerimiz hakkında daha fazla bilgi edinmek için bizimle iletişime geçin!
