Plastik dolgu modifikasyonu, plastiklerin mekanik özelliklerini, işleme özelliklerini, kullanılabilirliğini değiştirmek veya maliyetini düşürmek amacıyla inorganik veya organik dolgu maddelerinin (örneğin kalsiyum karbonat, talk pudrası, cam elyafı vb.) eklenmesi yöntemidir. Başlıca amacı, plastiklerin mukavemetini, sertliğini, ısı direncini artırmak ve maliyetini düşürmektir. Laboratuvar tipi çift vidalı ekstrüder, plastik dolgu modifikasyonunda önemli bir rol oynamaktadır.
İnorganik dolgu maddelerinin uygulanması
Kalsiyum karbonat dolgu modifikasyonu
Performans iyileştirmesi: Kalsiyum karbonat, plastik dolgu modifikasyonunda en yaygın kullanılan inorganik dolgu maddelerinden biridir. Laboratuvar tipi çift vidalı ekstrüderlerde, kalsiyum karbonat polietilen (PE), polipropilen (PP) ve polivinil klorür (PVC) gibi çeşitli plastiklerle karıştırılabilir. Kalsiyum karbonat plastiğe eklendiğinde, plastiğin sertliğini ve rijitliğini artırabilir. Örneğin, PP'ye uygun miktarda kalsiyum karbonat eklenmesi, Rockwell sertliğini yaklaşık 80-90R'den yaklaşık 100-110R'ye çıkarabilir; bu da plastik borular ve plastik mobilyalar gibi daha yüksek sertlik gerektiren ürünlerin üretimi için çok faydalıdır.
Maliyet düşürme: Kalsiyum karbonatın fiyatı nispeten düşüktür ve plastik kutuya doldurulması malzeme maliyetlerini bir dereceye kadar azaltır. Dolum miktarı, plastiğin temel özelliklerinin kullanım gereksinimlerini karşıladığından emin olarak ürün gereksinimlerine göre ayarlanabilir. Genellikle, kalsiyum karbonatın dolum miktarı plastik kütlesinin yaklaşık %10-%50'sine ulaşabilir. Örneğin, sıradan PVC profilleri üretirken, yaklaşık %30 kalsiyum karbonatla doldurmak yalnızca üretim maliyetlerini düşürmekle kalmaz, aynı zamanda profillerin temel mekanik özelliklerini ve görünüm kalitesini de koruyabilir.
Talk pudrası dolum modifikasyonu
Geliştirme etkisi: Talk tozu katmanlı bir yapıya sahiptir ve çift vidalı ekstrüderin etkisi altında plastik matris içinde homojen bir şekilde dağılarak plastik özelliklerini geliştirme ve iyileştirme rolü oynar. Poliamid (PA) içerisine talk tozu eklenmesi, PA'nın ısı direncini ve boyutsal kararlılığını önemli ölçüde artırabilir. Örneğin, talk tozu içermeyen PA6, yüksek sıcaklık ortamlarında deformasyona eğilimlidir; ancak %30 talk tozu ile doldurulduktan sonra, termal deformasyon sıcaklığı yaklaşık 60 ℃'den yaklaşık 120 ℃'ye çıkarılabilir. Bu modifiye edilmiş PA6, yüksek ısı direnci ve boyutsal kararlılık gerektiren otomotiv motorları çevresindeki bileşenlerin üretiminde kullanılabilir.
Bariyer performansının iyileştirilmesi: Talk tozu dolgusu, plastiklerin bariyer performansını da iyileştirebilir. Talk tozuyla doldurulmuş PP film gibi bazı ambalaj malzemeleri için, su buharı ve oksijene karşı bariyer özellikleri iyileştirilir. Bunun nedeni, talk tozunun katmanlı yapısının plastik matriste kıvrımlı bir kanal oluşturması, gaz ve su buharının geçebileceği yol uzunluğunu artırması ve böylece geçirgenliği azaltmasıdır.
Titanyum dioksit dolgu modifikasyonu
Optik performans iyileştirmesi: Titanyum dioksit, yüksek kırılma indisine ve iyi örtücülüğe sahip beyaz bir pigmenttir. Plastiklere titanyum dioksit eklenmesi esas olarak plastiklerin optik özelliklerini iyileştirmek için kullanılır. Örneğin, polistirene ( PS ) titanyum dioksit eklenmesi , PS'nin beyazlığını ve parlaklığını önemli ölçüde artırabilir. Çift vidalı bir ekstrüderde, titanyum dioksitin dolum miktarı ve dağılım derecesi hassas bir şekilde kontrol edilerek, ambalaj malzemeleri, kırtasiye ve diğer alanlarda kullanılmak üzere farklı beyazlık ve parlaklığa sahip PS ürünleri üretilebilir.
UV koruma etkisi: Titanyum dioksit ayrıca UV koruma işlevine de sahiptir. Plastik çöp kutuları ve dış mekan plastik mobilyaları gibi bazı dış mekan plastik ürünlerinde , titanyum dioksit dolgusu ultraviyole ışınlarını etkili bir şekilde emer ve yansıtır, ultraviyole ışınlarının plastikler üzerindeki foto yaşlanma etkisini azaltır ve plastik ürünlerin kullanım ömrünü uzatır.
Organik dolgu maddelerinin uygulanması
Ahşap elyaf dolgu modifikasyonu
Biyobazlı malzemelerin hazırlanması: Odun lifi, yenilenebilir bir organik dolgu maddesidir. Laboratuvar tipi çift vidalı ekstrüderde, termoplastiklerle karıştırılarak biyobazlı kompozit malzemeler hazırlanabilir. Örneğin, odun liflerinin polilaktik asit (PLA) ile karıştırılması, PLA'nın maliyetini düşürmenin yanı sıra, malzemeye iyi bir biyolojik bozunabilirlik ve odunsu doku kazandırır. Bu modifiye edilmiş malzeme, tek kullanımlık sofra takımları ve ambalaj malzemeleri gibi çevre dostu ürünlerin üretiminde kullanılabilir.
Geliştirme ve sertleştirme etkileri: Ahşap lifleri ayrıca plastikleri belirli bir ölçüde geliştirebilir ve sertleştirebilir. Ahşap liflerini PP'ye doldurmak, ahşap lifleri ve PP matrisi arasındaki etkileşim nedeniyle PP'nin çekme mukavemetini ve darbe dayanıklılığını iyileştirebilir. Örneğin, doldurma miktarı yaklaşık %20 olduğunda, PP'nin çekme mukavemeti yaklaşık %20-%30 oranında artırılabilir ve darbe dayanıklılığı yaklaşık %30-%40 oranında artırılabilir. Mekanik özellikler için belirli gereksinimleri olan bazı ev ürünlerinin üretiminde kullanılabilir.
Atık kauçuk dolgusunun modifikasyonu
Kaynak geri dönüşümü ve kullanımı: Atık kauçukla doldurma, kaynak geri dönüşümü ve kullanımının etkili bir yoludur. Çift vidalı ekstrüderde, atık kauçuk (örneğin atık lastik kauçuğu) ezilir ve plastik içine doldurulur. Örneğin, etilen vinil asetat kopolimerine ( EVA ) doldurulması, EVA'nın elastikiyetini ve aşınma direncini artırabilir. Bu, ayakkabı tabanları ve spor sahası malzemeleri gibi ürünlerin üretiminde çok avantajlıdır ve aynı zamanda atık kauçuk bertarafı sorununu çözerek çevre kirliliğini azaltır.
Sönümleme performansının iyileştirilmesi: Atık kauçukla doldurmak, plastiklerin sönümleme performansını da iyileştirebilir. Araba iç parçaları gibi şok emilimi ve gürültü azaltma gerektiren bazı ürünler için, atık kauçukla doldurulmuş plastik titreşimi ve gürültüyü etkili bir şekilde emebilir ve zayıflatabilir, böylece sürüş konforunu iyileştirebilir.
Nanofillerin Uygulamaları
Nano kalsiyum karbonat dolgu modifikasyonu
Önemli performans iyileştirmesi: Sıradan kalsiyum karbonatla karşılaştırıldığında, nanokalsiyum karbonat nanoskala etkisi nedeniyle plastik özellikleri önemli ölçüde iyileştirebilir. Laboratuvar çift vidalı ekstrüderinde, nanokalsiyum karbonat plastik matriste eşit şekilde dağılabilir. Örneğin, nanokalsiyum karbonatı PVC'ye doldurmak sadece sertliğini ve rijitliğini iyileştirmekle kalmaz, aynı zamanda tokluğunu da artırabilir. Bunun nedeni, nanokalsiyum karbonat parçacıklarının PVC matrisinde gerilim konsantrasyon noktaları olarak hareket edebilmesi, gümüş çizgiler ve kayma bantlarına neden olabilmesi, enerjiyi emebilmesi ve böylece tokluğu iyileştirebilmesidir. Bu arada, nanokalsiyum karbonatın doldurulması PVC'nin işleme performansını da iyileştirebilir ve eriyiğin akışkanlığını artırabilir.
Çok işlevli modifikasyon: Nano kalsiyum karbonat dolgusu plastiklere bazı özel işlevler de kazandırabilir. Örneğin, PE filme nano kalsiyum karbonat doldurmak, filmin bariyer ve anti-statik özelliklerini belirli bir ölçüde iyileştirebilir. Bunun nedeni, nano kalsiyum karbonatın varlığının filmin mikro yapısını değiştirmesi, gaz ve su buharı iletimine karşı direnci artırması ve yüklerin iletilmesini kolaylaştırarak statik elektrik birikimini azaltmasıdır.
Karbon nanotüp dolgu modifikasyonu
Elektriksel performans iyileştirmesi: Karbon nanotüpler mükemmel elektriksel özelliklere sahiptir. Bir laboratuvar çift vidalı ekstrüderinde, karbon nanotüpleri polianilin gibi iletken polimerler gibi plastiklere doldurmak, malzemenin iletkenliğini büyük ölçüde iyileştirebilir. Karbon nanotüpler, plastik matriste iletken bir ağ oluşturarak, başlangıçta yalıtkan olan plastiği belirli bir iletkenliğe sahip bir malzemeye dönüştürür. Bu modifiye edilmiş malzeme, anti-statik malzemeler, elektromanyetik kalkanlama malzemeleri vb. üretmek için kullanılabilir.
Gelişmiş mekanik özellikler: Karbon nanotüpler plastiklerin mekanik özelliklerini de geliştirebilir. Karbon nanotüpleri epoksi reçinesine doldurmak, karbon nanotüplerin yüksek mukavemeti ve modülü nedeniyle çekme mukavemetini ve modülünü önemli ölçüde iyileştirebilir. Bu arada, karbon nanotüpler ve epoksi reçine matrisi arasındaki etkileşim, havacılık ve elektronik gibi üst düzey alanlarda kullanılabilen malzemenin tokluğunu da iyileştirebilir.
Laboratuvar tipi çift vidalı ekstrüder, geniş uygulama beklentilerine ve plastik dolum modifikasyonunda önemli avantajlara sahiptir. Proses parametrelerini makul bir şekilde seçip optimize ederek, performansı, doldurulmuş modifiye plastiklerin kalitesini ve performansını iyileştirmek için tam olarak kullanılabilir.
