מהם הגורמים המשפיעים על שינוי חומרי מילוי מפלסטיק?

באופן כללי, צורת חומר המילוי, גודל החלקיקים, מבנה פני השטח, טיפול פני השטח, פיזור הערימה של חומר המילוי, תנאי התהליך והציוד משפיעים על אפקט השינוי של פלסטיק שעבר שינוי ממולא.

1. צורת המילוי

ניתן לסווג את צורת המילוי באופן כללי כמיקרו-כדוריים, גרגיריים, עמודיים, פתיתיים, סיבריים וחלולים. לצורת המילוי יש השפעה חזקה על השפעת שינוי המילוי. למעט מיקרו-כדורים כדוריים וחלולים, כל שאר צורות המילוי מראות אניזוטרופיה וככל שיחס הממדים של מילוי אניזוטרופי זה גדול יותר, כך התכונות המכניות והתרמיות טובות יותר.

באופן כללי, חומרי מילוי בעלי יחסי גובה-רוחב גדולים, כגון סיביים, עמודיים ופתיתיים, מועילים לשיפור החוזק המכני של חומרים מרוכבים ולכן נקראים לעיתים חומרי חיזוק, אך חומרי מילוי אלה יכולים להשפיע על תכונות היציקה והעיבוד של החומרים שעברו שינוי; חומרי מילוי בעלי יחסי גובה-רוחב קטנים, כגון כדוריים וגרגירי, יכולים לשפר את תכונות היציקה והעיבוד, אך יכולים להפחית את החוזק המכני של החומרים.

השימוש בחומר מילוי רב-רכיבי יכול להתגבר על החסרונות הנ"ל, כגון תוספת אבקת נציץ פתיתי בשרף PVC, עלייה בקשיחות תוך ירידה בחוזק הפגיעה, ולאחר מכן תוספת של CaCO3 מתחת ל-1 מיקרומטר חיזוק, יכולה למנוע את הירידה בחוזק הפגיעה. אם משתמשים באבקת מילוי ומילוי סיבים, ניתן לאזן את התכונות המכניות של המוצרים שעברו שינוי, סיבי זכוכית בתוספת אבקת מילוי מינרלים אנאורגנית או סיבי פחמן בתוספת אלומיניום הידרוקסיד וכו', יכולים לאזן את ביצועי החומרים שעברו שינוי.

הוסיפו 15% עד 20% EPDM ו-15% עד 25% CaCO3 ל-PP, לחומר חוזק פגיעה מעולה ועמידות בפני טמפרטורה נמוכה, וניתן להשתמש בו בייצור חלקים חשובים לרכב.

על ידי הוספת 25% עד 35% סיבי אסבסט ו-15% עד 35% CaCO3 לשרף PVC, החומר יכול לשמש לייצור מוצרי אריחי רצפה מפלסטיק מאסבסט.

2. גודל החלקיקים של חומר המילוי

גודל החלקיקים של חומר המילוי יכול לבוא לידי ביטוי במונחים של גודל אמיתי (מיקרומטר) או במונחים של מספר הרשתות של המסננת דרכה הוא עובר. מספר הרשתות מתייחס למספר החורים לאינץ' מרובע של רשת מסננת, שהוא 200 אם מספר החורים הוא 200. הקשר בין רשת למיקרון (מיקרומטר) הוא: קוטר מסננת = 15400 מיקרומטר/רשת מסננת.

לגודל החלקיקים של חומר המילוי יש השפעה רבה על ביצועי החומר המרוכב הממולא. באופן כללי, בטווח מינון מסוים, ככל שגודל החלקיקים של חומר המילוי קטן יותר, כך שטח הפנים הסגולי גדול יותר, כך גדלה הספיחה של מולקולות פולימר על חומר המילוי (בשל שטח המגע הגדול), כך השרף נקשר בצורה חזקה יותר לממשק החומר, וכך גדל השיפור בקשיחות, חוזק המתיחה, חוזק הפגיעה, יציבות הממדים ומראה החומר.

במיוחד מבחינת חוזק מתיחה וחוזק פגיעה, כאשר גודל החלקיקים של חומר המילוי גדול יותר, שניהם יורדים; כאשר גודל החלקיקים קטן עד לערך מסוים, שניהם עולים, אך עם העלייה בכמות המילוי עד לערך גבול מסוים, כלומר, מתחיל לרדת; גודל ערך הגבול, כלומר, ככל שכמות המילוי וגודל החלקיקים הגבוהים ביותר, ככל שגודל החלקיקים גדול יותר, כך ערך הגבול גבוה יותר.

ככל שגודל החלקיקים של חומר המילוי קטן יותר, אם ניתן לפזר אותו באופן אחיד, כך התכונות המכניות של חומר המילוי טובות יותר; אך ככל שגודל החלקיקים קטן יותר, כך קשה יותר להשיג פיזור אחיד, מה שמצריך יותר תוספים וציוד עיבוד טוב יותר, וככל שהחלקיקים דקים יותר, כך עלויות העיבוד הנדרשות גבוהות יותר, לכן עלינו לבחור את גודל החלקיקים המתאים לצורכי השימוש.

טבלה 2-10 מציגה את התכונות המכניות של החומר עם גדלי חלקיקים שונים של סידן פחמתי, תחת אותו תהליך גרנולציה, באותה דרגה של HDPE ממולא ב-25% (חלק מסה) סידן פחמתי.

מהנתונים הספציפיים בטבלה 2-10 ניתן לראות כי ביקרבונט בעובי 1250 רשת נותן את התוצאות הטובות ביותר, ואחריו 800 רשת. מבחינת יחס ביצועי החומר למחיר, ראוי להשתמש ביקרבונט בעובי 800 עד 1250 רשת.

אםייצור סרט פלסטיקגודל החלקיקים של סידן פחמתי לא יעלה על 1250 רשת, חלקיקים גדולים לא רק משפיעים על התכונות המכניות של הסרט, אלא גם הסרט המנופח יגרום לקשיים. עבור חומרי מילוי עדינים במיוחד, כגון חומרים בקנה מידה ננומטרי, גודל החלקיקים יכול להיות כ-10 ננומטר. חומרי מילוי עדינים במיוחד מספקים דרך יעילה מאוד לשינוי חומרים, מה שיכול לשפר הן את הנוקשות והן את הקשיחות של החומר. פיזור גודל החלקיקים של חומר המילוי משפיע על פיזורו במערכת המילוי. כאשר פיזור גודל החלקיקים רחב, הוא אינו מתפזר באופן שווה במערכת המילוי, ובכך משפיע על ביצועי מערכת המילוי.