Guide d'application du masterbatch en silicone : sélection, dosage et optimisation du traitement
Créé le Aujourd'hui
Le masterbatch en silicone est allé au-delà d'un simple additif ; il est désormais essentiel pour améliorer les performances des plastiques. Ces additifs contiennent beaucoup de silicone (généralement 40 % à 50 %) mélangé à une résine de base. Auparavant, des huiles de silicone liquides étaient utilisées, mais elles étaient salissantes et difficiles à mesurer. Elles avaient également un problème où l'huile remontait à la surface, causant des problèmes d'impression ou d'adhérence.
Masterbatches en silicone résoudre ces problèmes en utilisant des granulés solides, qui se mélangent bien et durent plus longtemps. Aujourd'hui, ces additifs sont utilisés dans différents plastiques comme les polyoléfines, les plastiques techniques et les TPE. Ce guide aidera les concepteurs et les ingénieurs à apprendre comment choisir les bons masterbatches de silicone, combien en utiliser et comment travailler avec eux correctement.
Comment sélectionner le bon masterbatch de silicone
Choisir le bon grade n'est pas simple. L'efficacité d'un additif dépend beaucoup de la manière dont le porteur de silicone se mélange avec la résine principale.
1. Synchronisation de la résine porteuse
La résine porteuse est ce qui relie le silicone actif à votre matière principale. Un mauvais mélange signifie des agglomérats dans le masterbatch, entraînant des ruptures ou des défauts de surface.
- Porteurs de polyoléfine (PE/PP) : Ceux-ci sont principalement utilisés dans l'emballage et les pièces automobiles. Le SiMB à base de PE est un composant principal pour les films HDPE/LLDPE, et ceux à base de PP sont essentiels pour les films BOPP et le TPO intérieur de voiture.
- Transporteurs EVA : Parce que l'acétate de vinyle d'éthylène est polaire, il peut être utilisé de nombreuses manières. C'est le choix habituel pour le masterbatch en silicone dans les applications de câbles, en particulier dans les composés à faible fumée et zéro halogène, où il aide à charger de nombreux agents ignifuges.
- Transporteurs en plastique d'ingénierie (SAN, PC, PA) : Pour des matrices à haute température ou polaires comme l'ABS, le polycarbonate ou le polyamide (nylon), un transporteur universel est souvent insuffisant. Un masterbatch en silicone spécialisé pour les composés d'ingénierie doit utiliser un transporteur qui correspond à la température de fusion et à la polarité de la résine de base pour éviter la délamination ou un effet de "peeling" sur la pièce finie.
2. Matrice d'application fonctionnelle
Différentes industries priorisent différentes propriétés du silicone. Le tableau ci-dessous met en évidence la sélection stratégique en fonction de l'utilisation finale :
Application | Transporteur recommandé | Proposition de valeur principale |
Emballage flexible | PE / LLDPE | Réduit le coefficient de frottement (COF) ; empêche le "blocage" dans les lignes à grande vitesse. |
Fil & Câble | EVA / PE / Spécialisé | Masterbatch en silicone pour câbles améliore la dispersion des charges et la vitesse d'extrusion. |
Intérieurs automobiles | PP / TPO | Performance anti-rayures et anti-mar ; sensation non collante ; répond aux exigences de faibles COV/odeurs. |
Composés d'ingénierie | SAN / PA / PET | Masterbatch en silicone pour composés d'ingénierie réduit la "prominence des fibres de verre." |
Extrusion de tuyaux | PE / PP | Réduit considérablement la goutte de moule (accumulation) et la friction interne des tuyaux. |
Plongée approfondie dans les stratégies de dosage et de mélange
Pour obtenir la finition de surface idéale et maintenir la résistance du plastique, vous devez trouver juste la bonne quantité de masterbatch de silicone.
1. Dosage selon les objectifs fonctionnels
- Aide au traitement (0,2 % – 1,0 %) : De petites quantités de silicone aident le plastique à mieux s'écouler. Cela signifie moins de friction à l'intérieur du plastique et contre la machine, ce qui accélère la production.
- Modification de surface (1,5 % – 3,0 %) : Cela donne une sensation lisse et douce ou réduit la friction dans les films.
- Exigences de haute performance (3,0 % – 5,0 %) : Utilisez cela pour la résistance aux rayures dans les pièces de voiture ou pour prolonger la durée de vie des engrenages en plastique.
- Aperçu technique : Des études montrent qu'ajouter 1-3 % de masterbatch de silicone au plastique recyclé peut le rendre aussi facile à travailler que le plastique neuf.
2. Techniques avancées de mélange et d'alimentation
La façon dont vous introduisez le masterbatch dans le système détermine la cohérence du produit final.
- Pré-mélange (Mélange par Tumble) : Commun dans les opérations à petite échelle. Mais, parce que les granulés de silicone peuvent avoir des tailles et des densités différentes de celles du plastique, ils peuvent se séparer dans l'entonnoir. Cela signifie que vous pourriez ne pas obtenir la même quantité de silicone dans chaque lot.
- Alimentation latérale : C'est un bon choix pour les applications critiques. Ajouter le masterbatch plus loin dans le processus, une fois que la résine est déjà fondue, évite des problèmes comme le glissement du matériau sur la vis trop tôt. Cela empêche également le silicone de devenir trop chaud trop longtemps.
- Alimentation par perte de poids (gravimétrique) : Si vous avez besoin de précision, c'est la solution à adopter. Cela maintient le pourcentage de masterbatch en silicone constant, même si le flux de plastique change.
Guide de traitement et considérations pratiques
Le succès dans le traitement du silicone nécessite plus que simplement mélanger ; il nécessite un ajustement fin de l'environnement mécanique de l'extrudeuse.
1. Gestion du profil de température
Bien que les polysiloxanes soient thermiquement stables jusqu'à 300°C, la résine porteuse ne l'est pas.
- La règle du "Cold Feed" : Gardez la température dans la zone d'alimentation (Zone 1) légèrement inférieure. Si le masterbatch fond trop tôt dans le goulot, il peut enrober les volutes de vis, provoquant un "glissement" de la résine au lieu de se déplacer vers l'avant (glissement de vis).
- Température de la filière : Augmenter légèrement la température de la filière peut aider le silicone à migrer vers la surface plus efficacement pendant la phase de refroidissement, améliorant l'effet de "glissement".
2. Mécanique de cisaillement et de dispersion
Le silicone ne se mélange pas bien avec la plupart des plastiques. Pour que cela fonctionne, vous devez le répartir en petits morceaux dans le plastique.
- Forme de vis : Si vous utilisez un extrudeuse à double vis, vous aurez besoin de pièces de mélange à haute cisaillement (comme des blocs de pétrissage).
- Durée de maintien : L'extrudeuse doit être suffisamment longue (idéalement avec un rapport L/D supérieur à 32:1) pour que tout se mélange uniformément.
3. Hygiène des équipements et processus secondaires
Le silicone est un excellent lubrifiant, mais parfois il est trop efficace.
- Nettoyage : Lorsque vous passez d'un produit riche en silicone, utilisez un mélange de purge puissant. S'il reste du silicone sur le cylindre, cela peut causer des problèmes avec les revêtements.
- Problèmes de surface : Si vous ajoutez trop de silicone (plus de 2 %), cela peut modifier la surface du plastique et causer des problèmes d'adhérence de l'encre ou de l'étiquette. Effectuez toujours un test de dyne si vous devez ajouter des décorations plus tard.
Dépannage des problèmes courants
Lors de l'utilisation d'un masterbatch en silicone dans un environnement de production, les ingénieurs rencontrent souvent des obstacles spécifiques. Voici comment les résoudre :
Symptôme | Cause racine probable | Solution d'expert |
Débit erratique | Glissement de vis dû à une sur-lubrification dans la section d'alimentation. | Abaisser la température de la première zone du baril ; passer à un alimentateur latéral. |
Rayures de surface | Mauvaise dispersion ou incompatibilité du porteur/matrice. | Augmenter la contre-pression ; vérifier si l'IMF de la résine porteuse est trop différent de celle de la résine de base. |
Goutte de moule (Accumulation) | Au départ, le silicone peut "évacuer" l'ancien matériau dégradé. | Continuer à fonctionner ; le silicone recouvre généralement le moule et réduit l'accumulation après 30 à 60 minutes. |
Perte mécanique | Dosage excessif interfère avec l'enchevêtrement des chaînes polymères. | Réduisez la dose ; assurez-vous d'utiliser du silicone UHMW (poids moléculaire > 500 000). |
Tests de performance et étalonnage
Vous voulez être sûr que votre masterbatch de silicone est à la hauteur ? Voici comment vérifier en utilisant des tests standards :
- Test de COF (ASTM D1894) : Ce test vérifie la friction, à la fois lorsqu'il est immobile (statique) et en mouvement (cinétique). Si votre masterbatch de silicone fonctionne, il devrait réduire le COF cinétique d'un film PE de, disons, 0,6 à moins de 0,2.
- Résistance aux rayures (ISO 19252) : Les constructeurs automobiles l'utilisent beaucoup. Cela mesure à quel point les rayures sont visibles (valeur ΔL) après avoir traîné quelque chose sur la surface. Les masterbatches de silicone peuvent rendre les rayures beaucoup moins visibles – jusqu'à 80 % de moins !
- Indice de fluidité de fusion (ASTM D1238) : Voir comment le matériau s'écoule avec et sans le masterbatch. Ajouter juste 1 % peut souvent augmenter le flux de 10 à 15 %.
Conclusion
Obtenirmasterbatch de silicone avoir un avantage dans le secteur des plastiques. Au lieu d'huiles liquides désordonnées, l'utilisation de silicone UHMW solide peut conduire à des surfaces de meilleure qualité, une production plus rapide et des pièces plus solides.
Que vous travailliez sur des pièces pour des voitures électriques ou que vous accélériez les lignes d'emballage, assurez-vous que le transporteur fonctionne bien avec vos matériaux, que vous utilisez la bonne quantité de masterbatch et que vous surveillez le cisaillement. Commencez par de petits ajustements (0,5 % à la fois) pour trouver le meilleur équilibre entre performance et coût.
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