มาสเตอร์แบทช์ซิลิโคนได้พัฒนาไปไกลกว่าการเป็นเพียงสารเติมแต่ง; ตอนนี้มันเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการทำให้พลาสติกทำงานได้ดีขึ้น สารเติมแต่งเหล่านี้มีซิลิโคนมากมาย (โดยปกติ 40%–50%) ผสมกับเรซินพื้นฐาน ก่อนหน้านี้ใช้น้ำมันซิลิโคนเหลว แต่มีความยุ่งเหยิงและยากต่อการวัด นอกจากนี้ยังมีปัญหาที่น้ำมันจะเคลื่อนที่ไปยังพื้นผิว ทำให้เกิดปัญหาในการพิมพ์หรือการติดติด.
มาสเตอร์แบทช์ซิลิโคน แก้ปัญหาเหล่านี้โดยการใช้เม็ดพลาสติกแข็ง ซึ่งผสมได้ดีและคงทนยาวนานขึ้น วันนี้ สารเติมแต่งเหล่านี้ถูกใช้ในพลาสติกต่างๆ เช่น โพลีโอเลฟิน พลาสติกวิศวกรรม และ TPE คู่มือนี้จะช่วยให้นักออกแบบและวิศวกรเรียนรู้วิธีการเลือกมาสเตอร์แบทช์ซิลิโคนที่เหมาะสม ปริมาณที่ควรใช้ และวิธีการทำงานกับมันอย่างถูกต้อง.
วิธีการเลือกมาสเตอร์แบทช์ซิลิโคนที่เหมาะสม
การเลือกเกรดที่เหมาะสมนั้นไม่ง่าย การทำงานของสารเติมแต่งขึ้นอยู่กับว่าซิลิโคนที่ใช้เป็นตัวพาเข้ากับเรซินหลักได้ดีเพียงใด
1. การซิงโครไนซ์เรซินตัวพา
เรซินตัวพาคือสิ่งที่เชื่อมโยงซิลิโคนที่ใช้งานกับวัสดุหลักของคุณ การผสมที่ไม่ดีหมายถึงการจับตัวเป็นก้อนในมาสเตอร์แบทช์ ซึ่งนำไปสู่การแตกหักหรือข้อบกพร่องที่ผิวหน้า
- ตัวพาโพลีโอเลฟิน (PE/PP): เหล่านี้ส่วนใหญ่ใช้ในบรรจุภัณฑ์และชิ้นส่วนรถยนต์ SiMB ที่มีพื้นฐานจาก PE เป็นส่วนประกอบหลักสำหรับฟิล์ม HDPE/LLDPE และตัวที่มีพื้นฐานจาก PP เป็นกุญแจสำคัญสำหรับฟิล์ม BOPP และ TPO ภายในรถยนต์.
- EVA Carriers: เนื่องจากเอทิลีนไวนิลอะซิเตทมีความเป็นขั้ว จึงสามารถนำไปใช้ได้หลายวิธี เป็นตัวเลือกที่ใช้กันทั่วไปสำหรับมาสเตอร์แบทช์ซิลิโคนในแอปพลิเคชันสายเคเบิล โดยเฉพาะในสารประกอบที่มีควันต่ำและไม่มีฮาโลเจน ซึ่งช่วยในการบรรจุสารเติมแต่งที่ช่วยป้องกันไฟได้มากมาย.
- Engineering Plastic Carriers (SAN, PC, PA): สำหรับเมทริกซ์ที่มีอุณหภูมิสูงหรือมีความเป็นขั้ว เช่น ABS, โพลีคาร์บอเนต หรือโพลีเอไมด์ (ไนลอน) ตัวพาหะทั่วไปมักไม่เพียงพอ มาสเตอร์แบทช์ซิลิโคนเฉพาะสำหรับสารประกอบทางวิศวกรรมจะต้องใช้ตัวพาหะที่ตรงกับอุณหภูมิหลอมและความเป็นขั้วของเรซินพื้นฐานเพื่อป้องกันการแยกชั้นหรือผลกระทบ "ลอก" บนชิ้นส่วนที่เสร็จสมบูรณ์.
2. แมทริกซ์การใช้งานฟังก์ชัน
อุตสาหกรรมที่แตกต่างกันให้ความสำคัญกับคุณสมบัติของซิลิโคนที่แตกต่างกัน ตารางด้านล่างเน้นการเลือกเชิงกลยุทธ์ตามการใช้งานสุดท้าย:
การใช้งาน | ตัวพาแนะนำ | ข้อเสนอคุณค่าเบื้องต้น |
บรรจุภัณฑ์ที่ยืดหยุ่น | PE / LLDPE | ลดสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน (COF); ป้องกันการ "บล็อก" ในสายการผลิตความเร็วสูง. |
สายไฟ & สายเคเบิล | EVA / PE / เฉพาะทาง | มาสเตอร์แบทช์ซิลิโคนสำหรับสายเคเบิล ช่วยปรับปรุงการกระจายตัวของสารเติมแต่งและความเร็วในการอัดรีด. |
ภายในรถยนต์ | PP / TPO | ประสิทธิภาพป้องกันรอยขีดข่วนและการทำลาย; ความรู้สึกไม่เหนียวเหนอะหนะ; ตรงตามข้อกำหนด VOC/กลิ่นต่ำ. |
สารประกอบวิศวกรรม | SAN / PA / PET | มาสเตอร์แบทช์ซิลิโคนสำหรับสารประกอบวิศวกรรม ลด "ความเด่นของเส้นใยแก้ว." |
การอัดรีดท่อ | PE / PP | ลดการเกิดรอยดึงจากแม่พิมพ์ (plate-out) และแรงเสียดทานภายในท่ออย่างมาก. |
การเจาะลึกในกลยุทธ์การปริมาณและการผสม
เพื่อให้ได้พื้นผิวที่สมบูรณ์แบบและรักษาความแข็งแรงของพลาสติก คุณต้องหาปริมาณซิลิโคนมาสเตอร์แบทช์ที่เหมาะสมพอดี.
1. ขนาดการใช้ตามเป้าหมายการใช้งาน
- ตัวช่วยในการประมวลผล (0.2% – 1.0%): ปริมาณซิลิโคนเล็กน้อยช่วยให้พลาสติกไหลได้ดีขึ้น ซึ่งหมายถึงแรงเสียดทานที่น้อยลงภายในพลาสติกและกับเครื่องจักร ทำให้การผลิตเร็วขึ้น.
- การปรับเปลี่ยนพื้นผิว (1.5% – 3.0%): สิ่งนี้ทำให้รู้สึกเรียบและนุ่ม หรือช่วยลดแรงเสียดทานในฟิล์ม.
- ความต้องการประสิทธิภาพสูง (3.0% – 5.0%): ใช้ในปริมาณนี้เพื่อความต้านทานรอยขีดข่วนในชิ้นส่วนรถยนต์หรือเพื่อให้เกียร์พลาสติกมีอายุการใช้งานนานขึ้น.
- ข้อมูลเชิงเทคนิค: การศึกษาแสดงให้เห็นว่าการเพิ่มซิลิโคนมาสเตอร์แบทช์ 1-3% ลงในพลาสติกรีไซเคิลสามารถทำให้ทำงานได้ง่ายเหมือนพลาสติกใหม่.
2. เทคนิคการผสมและการป้อนขั้นสูง
วิธีที่คุณแนะนำมาสเตอร์แบทช์เข้าสู่ระบบจะกำหนดความสม่ำเสมอของผลิตภัณฑ์สุดท้าย.
- การผสมก่อน (Tumble Mixing): เป็นที่นิยมในงานขนาดเล็ก แต่เนื่องจากเม็ดซิลิโคนอาจมีขนาดและความหนาแน่นที่แตกต่างจากพลาสติก พวกมันอาจแยกตัวในฮอปเปอร์ ซึ่งหมายความว่าคุณอาจไม่ได้รับซิลิโคนในปริมาณที่เท่ากันในแต่ละชุด.
- การป้อนด้านข้าง: นี่เป็นการเคลื่อนไหวที่ดีสำหรับการใช้งานที่สำคัญ การเพิ่มมาสเตอร์แบทช์ในระยะที่ลึกลงไป เมื่อเรซินหลอมละลายแล้ว จะช่วยป้องกันปัญหาต่างๆ เช่น วัสดุเลื่อนบนสกรูในช่วงต้น นอกจากนี้ยังช่วยป้องกันไม่ให้ซิลิโคนร้อนเกินไปนานเกินไป.
- การให้อาหารแบบ Loss-in-Weight (Gravimetric): หากคุณต้องการความแม่นยำ นี่คือวิธีที่ควรใช้ มันรักษาร้อยละของมาสเตอร์แบทช์ซิลิโคนให้คงที่ แม้ว่าการไหลของพลาสติกจะเปลี่ยนแปลงไปก็ตาม.
คู่มือการประมวลผลและข้อพิจารณาเชิงปฏิบัติ
ความสำเร็จในการประมวลผลซิลิโคนต้องการมากกว่าการผสม; ต้องมีการปรับแต่งสภาพแวดล้อมทางกลของเครื่องอัดรีดอย่างละเอียด
1. การจัดการโปรไฟล์อุณหภูมิ
ในขณะที่โพลีไซลอกเซนมีความเสถียรทางความร้อนสูงถึง 300°C เรซินตัวพาไม่เป็นเช่นนั้น
- กฎ "การป้อนเย็น": รักษาอุณหภูมิในโซนป้อน (โซน 1) ให้อยู่ต่ำกว่าปกติเล็กน้อย หากมาสเตอร์แบทช์หลอมละลายเร็วเกินไปในลำคอ มันอาจเคลือบใบสกรูทำให้เรซิน "หมุน" แทนที่จะเคลื่อนที่ไปข้างหน้า (การลื่นของสกรู)
- อุณหภูมิแม่พิมพ์: การเพิ่มอุณหภูมิแม่พิมพ์เล็กน้อยสามารถช่วยให้ซิลิโคนเคลื่อนที่ไปยังพื้นผิวได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นในระหว่างขั้นตอนการทำให้เย็น ซึ่งช่วยเพิ่ม "ผลกระทบการลื่น"
2. กลศาสตร์การตัดและการกระจาย
ซิลิโคนไม่ผสมได้ดีนักกับพลาสติกส่วนใหญ่ เพื่อให้มันทำงานได้ คุณต้องกระจายมันเป็นชิ้นเล็ก ๆ ภายในพลาสติก
- รูปทรงสกรู: หากคุณใช้เครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่ คุณจะต้องมีชิ้นส่วนการผสมที่มีความเร็วสูง (เช่น บล็อกนวด)
- ระยะเวลาที่อยู่: เครื่องอัดรีดควรมีความยาวพอสมควร (โดยทั่วไปควรมีอัตราส่วน L/D มากกว่า 32:1) เพื่อให้ทุกอย่างผสมได้อย่างสม่ำเสมอ
3. สุขอนามัยของอุปกรณ์และกระบวนการรอง
ซิลิโคนเป็นสารหล่อลื่นที่ดี แต่บางครั้งมันก็ดีเกินไป
- การทำความสะอาด: เมื่อคุณเปลี่ยนจากผลิตภัณฑ์ที่มีซิลิโคนมาก ใช้ส่วนผสมการล้างที่แข็งแรง หากมีซิลิโคนเหลืออยู่บนกระบอก มันอาจทำให้เกิดปัญหากับการเคลือบ
- ปัญหาพื้นผิว: หากคุณเพิ่มซิลิโคนมากเกินไป (มากกว่า 2%) มันอาจเปลี่ยนพื้นผิวของพลาสติกและทำให้เกิดปัญหากับการติดหมึกหรือฉลาก ควรทำการทดสอบ dyne เสมอหากคุณต้องการเพิ่มการตกแต่งในภายหลัง
การแก้ไขปัญหาที่พบบ่อย
เมื่อใช้มาสเตอร์แบทช์ซิลิโคนในสภาพแวดล้อมการผลิต วิศวกรมักจะพบอุปสรรคเฉพาะ นี่คือวิธีการแก้ไข:
อาการ | สาเหตุที่เป็นไปได้ | วิธีแก้ไขจากผู้เชี่ยวชาญ |
การไหลที่ไม่สม่ำเสมอ | การลื่นของสกรูเนื่องจากการหล่อลื่นมากเกินไปในส่วนการป้อนวัสดุ. | ลดอุณหภูมิในโซนกระบอกแรก; เปลี่ยนไปใช้การป้อนด้านข้าง. |
การเกิดรอยขีดข่วนบนพื้นผิว | การกระจายตัวไม่ดีหรือความไม่เข้ากันของตัวพา/แมทริกซ์. | เพิ่มแรงดันกลับ; ตรวจสอบว่า MFI ของเรซินตัวพามีความแตกต่างจากเรซินพื้นฐานมากเกินไปหรือไม่. |
การเกิดรอยดึงจากแม่พิมพ์ (การสะสม) | ในตอนแรก ซิลิโคนสามารถ "ล้าง" วัสดุเก่าที่เสื่อมสภาพ. | ดำเนินการต่อ; ซิลิโคนมักจะเคลือบแม่พิมพ์และ ลด การสะสมหลังจาก 30–60 นาที. |
การสูญเสียเชิงกล | ปริมาณที่มากเกินไปทำให้เกิดการรบกวนกับการพันกันของโซ่พอลิเมอร์. | ลดขนาดการใช้; ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณกำลังใช้ซิลิโคน UHMW (น้ำหนักโมเลกุล > 500,000). |
การทดสอบประสิทธิภาพและการเปรียบเทียบ
ต้องการให้แน่ใจว่าซิลิโคนมาสเตอร์แบทช์ของคุณมีคุณภาพดีหรือไม่? นี่คือวิธีการตรวจสอบโดยใช้การทดสอบมาตรฐาน:
- การทดสอบ COF (ASTM D1894): การทดสอบนี้ตรวจสอบแรงเสียดทานทั้งเมื่อหยุดนิ่ง (สถิต) และเคลื่อนที่ (จลน์). หากซิลิโคนมาสเตอร์แบทช์ของคุณทำงานได้ดี มันควรจะลด COF จลน์ของฟิล์ม PE จากประมาณ 0.6 ลงต่ำกว่า 0.2.
- ความต้านทานรอยขีดข่วน (ISO 19252): ผู้ผลิตรถยนต์ใช้สิ่งนี้มาก มันวัดว่ารอยขีดข่วนมีความชัดเจนเพียงใด (ค่า ΔL) หลังจากลากสิ่งของข้ามพื้นผิว ซิลิโคนมาสเตอร์แบทช์สามารถทำให้รอยขีดข่วนดูน้อยลงได้ถึง 80%!
- ดัชนีการไหลของวัสดุ (ASTM D1238): ดูว่าวัสดุไหลอย่างไรเมื่อมีและไม่มีมาสเตอร์แบทช์ การเพิ่มเพียง 1% มักจะเพิ่มการไหลได้ถึง 10-15%.
บทสรุป
การได้รับ
ซิลิโคนมาสเตอร์แบทช์การใช้ซิลิโคน UHMW แบบแข็งจะทำให้คุณได้เปรียบในธุรกิจพลาสติก แทนที่จะใช้ของเหลวที่ยุ่งเหยิง การใช้ซิลิโคนแข็งสามารถนำไปสู่พื้นผิวที่ดูดีขึ้น การผลิตที่รวดเร็วขึ้น และชิ้นส่วนที่แข็งแรงขึ้น.
ไม่ว่าคุณจะทำงานเกี่ยวกับชิ้นส่วนสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าหรือเร่งความเร็วในสายการบรรจุหีบห่อ ให้แน่ใจว่าผู้ขนส่งทำงานได้ดีร่วมกับวัสดุของคุณ ใช้ปริมาณมาสเตอร์แบทช์ที่ถูกต้อง และคุณต้องคอยดูการตัดเฉือน เริ่มต้นด้วยการปรับเล็กน้อย (0.5% ต่อครั้ง) เพื่อหาสมดุลที่ดีที่สุดระหว่างประสิทธิภาพและต้นทุน.