Bei der Herstellung besserer Polymere arbeiten wir daran, die richtige Mischung aus einfacher Verarbeitung und erstklassiger Oberflächenqualität mit Hilfe von Additiven zu finden.
Silicon-Masterbatch ist zu einer Schlüsselantwort geworden. Es besteht aus Polysiloxan (in der Regel
Polydimethylsiloxan oder PDMS) gemischt mit einem Kunststoffträger. Aber es ist mehr als nur ein Schmiermittel.
Wie funktioniert Silikon-Masterbatch?
Siloxanketten bewegen sich an die Polymeroberfläche, wenn sie geschmolzen werden. Da sie nicht viel Oberflächenenergie haben, bewegen sie sich zur Kante zwischen dem Schmelzmittel und der Maschine und bilden eine dauerhafte glatte Schicht. Aber da diese Ketten sehr groß sind (über 500.000 g/mol), bleiben sie im Polymer stecken. Dadurch bleiben sie lange aktiv, ohne das fettige Gefühl, das man von Silikonölen mit kleinen Molekülen bekommt.
Silikon-Masterbatch-Additive sind jetzt dafür bekannt, verschiedene Aufgaben gleichzeitig zu erfüllen. Sie helfen dabei, die Dinge zu erleichtern, die Oberflächen zu verbessern und sogar die Wirksamkeit von Flammschutzmitteln zu steigern. Wenn Sie mit schwierigen Formulierungen arbeiten, ist Silikon-Masterbatch jetzt eine bewährte Lösung, um die üblichen Kompromisse bei der Herstellung von Kunststoffen heute zu beheben.
Kernmultifunktionale Vorteile von Silikon-Masterbatch
1. Prozessoptimierung und Energieeffizienz
Die Hauptmotivation vieler Ingenieure, Silikon-Masterbatch einzusetzen, ist die sofortige Verbesserung der Rheologie. Durch die Reduzierung der inneren und äußeren Reibung senken diese Additive die Schmelzviskosität und verringern das Drehmoment des Extruders.
- Drehmoment- und Druckreduzierung: In hochgefüllten Systemen, wie halogenfreien Flammschutzmittel (HFFR) Kabelverbindungen, kann die Zugabe von 1 % bis 3 % Silikon-Masterbatch das Drehmoment des Extruders um bis zu 30 % reduzieren.
- Durchsatzgewinne: Die Verringerung der Reibung ermöglicht höhere Schraubengeschwindigkeiten, ohne die Schmelztemperatur zu erhöhen oder das Risiko einer Degradation zu erhöhen. Bei der PET-Flaschenproduktion kann der Einsatz dieser Additive zu 20 % bis 30 % schnelleren Zykluszeiten führen.
- Energieeinsparungen: Direkte Betriebsdaten zeigen, dass das verbesserte Fließverhalten den Energieverbrauch in der PET-Herstellung um 12% bis 15% und während der Extrusion von LDPE-Folien um bis zu 25% senken kann.
2. Verbesserung der Oberflächenleistung
Silicon-Masterbatch bietet eine dauerhafte Modifikation der Oberflächenkinetik des Materials. Im Gegensatz zu migratorischen Amiden, die abnutzen oder nachgelagerte Prozesse wie Drucken stören können, bieten UHMW-Siloxane stabile, langanhaltende Vorteile.
- Reibungskoeffizient (COF): Diese Additive sind äußerst effektiv bei der Senkung des COF, was für Hochgeschwindigkeitsverpackungsfolien und bewegliche mechanische Teile von entscheidender Bedeutung ist. Bei POM-Zahnrädern wurde beispielsweise eine Reduzierung des COF um 28 % beobachtet.
- Kratz- und Abriebfestigkeit: Die selbstschmierende Oberfläche hilft, mechanische Spannungen abzubauen und verhindert die Bildung von tiefen Kratzern oder "Aufhellungs"-Marken. Dies ist besonders evident bei PE-Außenprodukten, bei denen die Wetterbeständigkeit und die Widerstandsfähigkeit gegen umweltbedingte Rissbildung um 40 % verbessert werden können.
- Taktile und ästhetische Verbesserungen: Es beseitigt Oberflächenfehler wie "Haifischhaut" oder Schmelzbruch und verleiht geformten Teilen ein "seidenartiges" oder hochwertiges Soft-Touch-Gefühl.
3. Gesamtleistung und Nachhaltigkeit
Über die Verarbeitung und Oberflächenqualität hinaus trägt Silikon-Masterbatch zur strukturellen und funktionalen Integrität des Verbunds bei.
- Schlagfestigkeit: Bei ABS-Komponenten für Armaturenbretter in Fahrzeugen wurde eine um 35 % höhere Schlagfestigkeit festgestellt, wenn sie mit Silikon modifiziert wurden, wahrscheinlich aufgrund der Siloxan-Mikrotröpfchen, die als Spannungsumverteiler wirken.
- Nachhaltigkeit und Recycling: Im Kontext der Kreislaufwirtschaft fungiert Silikon-Masterbatch als "Leistungsrestaurator" für recycelte Polymere (PCR). Es hilft, die MFI inkonsistenter Chargen zu stabilisieren, reduziert Gele und minimiert Oberflächenfehler in recyceltem PP und PE, wodurch der Marktwert des Endprodukts erhöht wird.
Anwendungen von Silikon-Masterbatch für technische Verbindungen
Die anspruchsvollsten Anwendungen für Silikon-Technologie finden sich im Bereich der technischen Kunststoffe, wo hohe Verarbeitungstemperaturen und komplexe Füllstoffe üblich sind.
1. Automobilindustrie
Ingenieure in der Automobilindustrie haben oft mit Stick-Slip zu kämpfen, bei dem sich berührende Teile innen (wie Armaturenbretter oder Türverkleidungen aus PC/ABS) unangenehme Geräusche und Klappern erzeugen. Silikon-Masterbatch bietet eine dauerhafte Lösung, indem es die Reibung niedrig und konstant hält. Das bedeutet kein zusätzliches Fett oder Filz mehr, was die Produktion erleichtert.
2. Draht und Kabel
Im HFFR- und LSZH-Kabelgeschäft kann das Hinzufügen von vielen mineralischen Füllstoffen (bis zu 70%) das Ausdrücken des Kabels erschweren. Silikon-Masterbatch verhindert, dass die Polyethylen-Isolierung kleben bleibt, was die Dinge wirklich beschleunigt.
Typischer Fall: Eine LSZH-Kabellinie verzeichnete einen Anstieg der Geschwindigkeiten von 300 m/min auf 450 m/min – das sind 50% mehr Output – nur durch die richtige Verwendung des Silikonadditivs.
3. Technische Kunststoffe
Bei Polyamid (PA6/PA66 GF30), das Glasfasern enthält, ist ein übliches Problem das Herausstehen von Fasern, bei dem Fasern herausragen und die Oberfläche rau machen. Silikonprodukte helfen dem Polymer, die Glasfasern besser zu greifen und verbessern den Fluss des Kunststoffs. Dadurch bleiben die Fasern im Inneren und die Oberfläche bleibt glatt und glänzend, gefüllt mit Harz.
Für PC/ABS-Mischungen in der Elektronik macht Silikon-Masterbatch die Dinge so stark, dass Unternehmen die Gehäusedicke um 20 % reduziert haben, während alles stabil bleibt.
Fazit
Silicon-Masterbatch verändert die Kunststoffwelt. Es verwendet spezielle Siloxane, um einige langjährige Probleme bei der Verarbeitung von Kunststoffen und deren Haltbarkeit zu beheben. Es kann die Kabelherstellung um 50% beschleunigen, den Energieverbrauch bei PET-Verpackungen senken und helfen, dünnere, stärkere Gehäuse für Elektronik zu schaffen. Wir haben die Zahlen, um dies zu untermauern. Da wir komplexere Kunststoffe und recycelte Materialien verwenden, wird Silicon-Masterbatch noch wichtiger für eine bessere Leistung.