Podstawowa metoda regulacji gęstości, twardości i połysku produktów PE, PP, PVC

Gęstość, twardość i połysk tworzywa sztucznego można zmniejszyć lub zwiększyć odpowiednimi metodami, aby obniżyć lub podnieść jego początkową względna gęstość, zwiększyć twardość lub elastyczność oraz zmienić połysk w celu spełnienia potrzeb różnych zastosowań.

1. Jak zmniejszyć gęstość tworzywa sztucznego?

Redukcja gęstości tworzywa sztucznego polega na obniżeniu jego początkowej względnej gęstości za pomocą odpowiednich metod, aby spełnić różne potrzeby aplikacyjne. Istnieją trzy metody redukcji gęstości tworzyw: modyfikacja spienianiem, dodawanie lekkich wypełniaczy oraz mieszanie lekkich żywic.

1. Modyfikacja spienianiem

Formowanie piankowe produktów z tworzywa sztucznego jest najskuteczniejszym sposobem na zmniejszenie jego gęstości. Dwie metody modyfikacji – dodawanie lekkich dodatków i mieszanie lekkich żywic – mogą tylko nieznacznie zmniejszyć gęstość, a spadek zwykle wynosi około 50%. Najniższa względna gęstość może osiągnąć tylko około 0,5. Grubość produktów piankowych z tworzywa sztucznego może się znacznie różnić, a ich względna gęstość może spaść nawet do 10-3. Obecnie powszechnie stosowanymi produktami piankowymi z PVC są płyty piankowe z PVC, podeszwy butów z PVC, rury piankowe z PVC, profile piankowe z PVC, PVC produkty piankowe drewnopodobne (panel drzwi przesuwnych, listwa drzwiowa, panel ściany itp.), maty podłogowe z PVC do moczenia włosów i inne.

2. Dodawanie lekkich wypełniaczy

Takie jak PE, PP, CPE, ABS, MBS, a także mąka drzewna, puste kule szklane itp.; przykładowo mikrostruktura mikrokulistych wypełniaczy sprawia, że zmniejszenie gęstości jest stosunkowo niewielkie. Zazwyczaj najniższa względna gęstość może spaść do około 0,4–0,5. Wypełniacze mają z reguły wyższą gęstość niż tworzywa sztuczne, a jedynie niektóre rodzaje wypełniaczy mają gęstość niższą od tworzyw sztucznych. Najlepszym wypełniaczem jest wapno kalcytowane, które ma mniejszą gęstość od wapna w proszku. Cena nie różni się znacząco od ceny wapna lekkiego, a wartość absorpcji oleju jest równa wartości wapna w proszku.

1) Kule

• Względna gęstość szklanych mikropustych kul (pływających kulek) wynosi 0,4–0,7, głównie stosuje się je do żywic termoutwardzalnych;
• Względna gęstość fenolowych mikrokulek wynosi 0,1.

2) Organiczne wypełniacze

• Względna gęstość proszku korkowego wynosi 0,5, a widoczna lepkość to 0,05–0,06;
• Względna gęstość pyłu włóknistego i bawełnianego wynosi 0,2–0,3;
• Rośliny o skórce owocowej, takie jak proszek ze słomy ryżowej, proszek z orzeszków ziemnych i proszek ze skórki kokosowej.
• Takie jak płyny plastyczne, płynne smary wewnętrzne i zewnętrzne itp., gęstość czystego polichlorku winylu wynosi 1,4 g/cm3, a plastycyzowany polichlorek winylu (zawierający około 40% plastycyzatora) wynosi 1,19–1,35;

3. Mieszanie lekkich materiałów

Dodawać mieszaniny tworzyw o niskiej gęstości, takie jak PE, PP, CPE, ABS, MBS; istnieje również rodzaj lekkich wypełniaczy: mąka drzewna, czyli drobne włókna drewna, które są bardzo lekkie. Jednak istnieją pewne ograniczenia, zależnie od tego, jakie metody użyjesz.

2. Jak zwiększyć gęstość tworzyw sztucznych?

Zwiększanie gęstości tworzywa sztucznego to sposób na podwyższenie względnej gęstości pierwotnej żywicy, głównie poprzez dodawanie ciężkich wypełniaczy i mieszanie ciężkich żywic.

1. Dodawanie ciężkich wypełniaczy

• Proszek metalowy
• Ciężki mineralny wypełniacz

2. Mieszanie ciężkich żywic

Ta metoda daje stosunkowo niewielką poprawę i zwykle może osiągnąć maksymalnie około 50%. Jest ona głównie odpowiednia dla niektórych lekkich żywic, takich jak PE, PP, PS, EVA, PA1010 i PPO itp. Ciężkie żywice często dodawane to PTFE, FEP, PPS i POM itp.

3. Jak zmienić twardość tworzywa sztucznego?

1. Pojęcie i reprezentacja twardości

Twardość odnosi się do zdolności materiału do oporu wobec innych bardziej skomplikowanych przedmiotów dociskanych do jego powierzchni.

Wartość twardości jest warunkowym odzwierciedleniem ilościowym charakteryzującym twardość materiału. Nie jest to czysta i określona wielkość fizyczna. Wielkość wartości twardości zależy nie tylko od samego materiału, ale także od warunków testowych i metod pomiarowych. Przy różnych metodach pomiaru twardości, wartość twardości zmierzona dla tego samego materiału nie jest taka sama. Dlatego, aby porównać twardość między materiałami, należy użyć tej samej metody pomiaru, aby porównania były możliwe.

Istnieje kilka metod powszechnie stosowanych do wyrażania twardości:

• Twardość Shore
• Twardość Rockwella
• Twardość Mohsa

2. Mieszanie poprawia twardość tworzyw sztucznych

Metoda modyfikacji tworzyw sztucznych polega na mieszaniu żywicy o wysokiej twardości z żywicą o niskiej twardości, aby zwiększyć ogólną twardość. Standardowymi mieszaninami żywic są PS, PMMA, ABS i MF itp. Życe wymagające modyfikacji to głównie PE, PA, PTFE i PP.

3. Kompozyt poprawiający twardość tworzywa sztucznego

Metoda kompozytowa poprawy twardości polega na naniesieniu warstwy żywicy o wysokiej twardości na powierzchnię produktów z tworzywa sztucznego o niskiej twardości. Ta metoda jest głównie odpowiednia dla produktów wytłaczanych, takich jak płyty, arkusze, folie i rury. Powszechnie stosowanymi żywicami kompozytowymi są PS, PMMA, ABS i MF.

4. Poprawiona twardość powierzchni tworzyw sztucznych

Ta metoda odnosi się wyłącznie do poprawy twardości zewnętrznego produktu z tworzywa sztucznego, podczas gdy twardość wewnętrzna produktu pozostaje bez zmian. Jest to niedroga metoda poprawy twardości.

Ta metoda modyfikacji jest głównie stosowana w przypadku obudów, materiałów dekoracyjnych, materiałów optycznych i artykułów codziennych. Metoda ta obejmuje wyraźnie trzy sposoby: pokrycie powierzchni, galwanizację i obróbkę powierzchni.

4. Jak poprawić elastyczność tworzyw sztucznych?

Intuicyjnie rzecz ujmując, elastyczność tworzywa sztucznego odnosi się do miękkości produktów z tworzywa sztucznego. Czyli im miększy produkt z tworzywa sztucznego, tym lepsza jego elastyczność. W fizyce polimerów elastyczność definiuje się jako właściwość łańcuchów polimerowych, która umożliwia zmianę ich jednorodności. Elastyczność tworzywa sztucznego zależy od struktury łańcucha molekularnego jego polimeru.

1. Dodawanie plastycyzatora

Plastycyzator to grupa substancji, które mogą poprawić plastyczność polimerów. Głównie stosuje się go w przypadku żywicy PVC. Ilość plastycyzatora w PVC może stanowić ponad 98% całkowitej ilości plastycyzatora. Oprócz PVC, plastycyzatory stosuje się również w polimerach takich jak PVDC, CPE, SBS, octan poliwinylowy, azotokrzemian, PA, ABS i PVA.

2. Główne funkcje plastycyzatorów są następujące:

• Obniżenie temperatury topnienia i lepkości roztopionego polimeru, co pozwala obniżyć temperaturę jego obróbki formowania.
• Umożliwienie produkcji produktów polimerowych o miękkości, elastyczności i odporności na niskie temperatury.

3. Specyficzny mechanizm działania plastycyzatora jest następujący:

• Efekt objętościowy
• Efekt ekranujący

5. Poprawa połysku tworzyw sztucznych

Istnieją dwa sposoby poprawy połysku tworzyw sztucznych. Jeden polega na poprawie połysku powierzchni produktów z tworzywa sztucznego, co nazywa się modyfikacją nabłyszczającą; drugi polega na zmniejszeniu połysku powierzchni produktów z tworzywa sztucznego, co nazywa się modyfikacją matującą.

Nabłyszczanie tworzyw sztucznych oznacza poprawę połysku lub wykończenia powierzchni produktów z tworzywa sztucznego. Oprócz rozsądnej selekcji surowców, konkretne metody obejmują dodawanie metody nabłyszczającej, mieszanie metody nabłyszczającej, kontrolę kształtu metody nabłyszczającej, kontrolę gładkości urządzeń formujących, dwie metody wzmacniania jasności podczas obróbki i metodę wzmacniania jasności powłokami powierzchniowymi itp.

Poniżej przedstawiamy głównie metodę nabłyszczania tworzyw sztucznych:

1. Wybór surowców tworzyw sztucznych

Rozsądny wybór surowców tworzyw sztucznych jest najbardziej fundamentalnym czynnikiem wpływającym na poprawę wykończenia powierzchni produktów z tworzywa sztucznego. Jeśli dobrze dobierzemy surowce, łatwiej będzie poprawić połysk; w przeciwnym razie będzie to bardziej skomplikowane.

Surowce tworzyw sztucznych dzielą się na dwie kategorie: żywice i dodatki.

2. Wybór żywicy

Charakterystyka żywicy ma większy wpływ na połysk powierzchni produktów z tworzywa sztucznego i jest najskuteczniejszym sposobem kontroli połysku powierzchni produktów z tworzywa sztucznego. Jej wpływ na połysk powierzchni powiązanych produktów z tworzywa sztucznego zależy głównie od następujących aspektów:

1) Rodzaj żywicy

Połysk produktów powiązanych z różnymi rodzajami żywic jest dość różny. Ogólnie uważa się, że połysk produktów związanych z następującymi żywicami jest lepszy: żywica melaminowa, ABS, PP, HIPS, PE, POM, PMMA i PPO itp., wśród których żywice melaminowe i ABS wyróżniają się najbardziej.

Dla tej samej żywicy metoda syntezy jest inna, a połysk żywicy odpowiadającej produkcie jest również inny. Na przykład:

• Dla PP połysk różnych typów syntetyzowanych innymi metodami polimeryzacji jest następujący: PP-R > homopolimer PP > kopolimer blokowy PP.
• Dla PE połysk trzech różnych odmian jest następujący: LDPE > LLDPE > HDPE
• Dla PVC żywica emulsyjna PVC ma wyższy połysk niż żywica zawieszeniowa PVC.
• Dla żywicy PS połysk polistyrenu wysokoutwardzonego (HIPS) jest większy niż polistyrenu ogólnego przeznaczenia (GPPS)

2) Charakterystyka żywicy

Specyficzne cechy są różne, a połysk także różni się. Wśród właściwości żywicy istnieją czynniki wpływające na połysk.

• Ogólnie rzecz biorąc, im większa prędkość przepływu stopionego (MFR), tym większy połysk produktu powiązanego.
• Wpływ masy cząsteczkowej odbija się głównie w szerokości rozkładu masy cząsteczkowej. Im szerszy rozkład masy cząsteczkowej, tym niższy połysk produktów powiązanych. Dzieje się tak, ponieważ rozkład masy cząsteczkowej jest kompleksowy, a niejednorodność materiału wzrosła.
• Wpływ wchłaniania wody Żywa z dużym wchłanianiem wody ma znaczący wpływ na połysk produktów powiązanych. Na przykład PA, PI, PSF i PC z grupą estrową (-COOR) oraz grupą galantaminy (-CONH2) w cząsteczce, jeśli nie zostaną wysuszone lub zostaną wysuszone nie w pełni, na powierzchni produktu pojawią się rysy wodne, pęcherze i srebrne żyłki, ślady, plamy itp., co znacznie obniża połysk powierzchni.

3. Wybór dodatków

Spośród wszystkich dodatków do tworzyw sztucznych wypełniacze mają najważniejszy wpływ na połysk, następnie płyny plastyczne, stabilizatory i opóźnialniki palności, ale ich wpływ jest stosunkowo niewielki. Wpływ wypełniaczy na połysk można podzielić na następujące aspekty:

1) Rodzaj wypełniacza

Różne wypełniacze mają różny wpływ na połysk. Poza mikrokulami szklanymi prawie wszystkie wypełniacze zmniejszają połysk produktów wypełnionych, ale spadek jest dodatkowy.

Wpływ kilku wypełniaczy na połysk produktów wypełnionych jest następujący: sól metalowa > włókno szklane < proszek talkowy < słojek.

2) Forma wypełniacza

Różne mikroskopowe kształty cząstek wypełniacza mają inne efekty na połysk produktów wypełnionych. Porządek wielkości wpływu to kuliste < ziarniste < igłowe < płaskie.

3) Rozmiar cząstek wypełniacza

Im mniejszy rozmiar cząstek wypełniacza, tym mniejszy spadek połysku produktu wypełnionego. Również szerokość rozkładu rozmiaru cząstek wypełniacza jest różna, a wpływ na połysk produktu wypełnionego jest również inny. Zasada wpływu jest taka, że im bardziej kompleksowy jest rozkład rozmiaru cząstek wypełniacza, tym niższy połysk powierzchni dostarczanego produktu. Dzieje się tak głównie dlatego, że im szerszy zakres rozmiaru cząstek wypełniacza, tym nierówniej jest powierzchnia produktu wypełnionego, tym bardziej możliwe jest rozproszone odbicie padającego światła.

4) Ilość wypełniacza

Zwiększenie ilości wypełniacza prowadzi do zmniejszenia połysku powierzchni produktu wypełnionego. Biorąc jako przykład system PP z wypełnieniem CaCO3, gdy ilość wypełnienia CaCO3 wynosi 5%, połysk powierzchni dostarczanego produktu wynosi 50%. Gdy ilość wypełnienia CaCO3 wynosi 15%, połysk wypełnienia spada do 32%.