มาสเตอร์แบทช์ที่ทนต่ออุณหภูมิต่ำเป็นผู้ปกป้องเงียบของส่วนประกอบพลาสติกที่ต้องสามารถอยู่รอดจากคลังสินค้าที่มีอุณหภูมิต่ำ, ท่อในบริเวณแถบชายแดนแอรติก, ทางหลวงในภูเขา, และความหนาวเย็นที่รุนแรงในระบบส่งสินค้าที่มีการเย็น เมื่อโพลีเมอร์ลดต่ำกว่าอุณหภูมิการเปลี่ยนรูปของตัวเอง โพลีเมอร์จะสูญเสียความเคลื่อนไหวของโมเลกุลที่ทำให้มันสามารถดูดซึมพลังงานได้ และส่วนที่เคลื่อนไหวได้ในอุณหภูมิห้องอาจแตกหักเมื่อได้รับแรงกระแทกครั้งแรก มาสเตอร์แบทช์ที่ออกแบบได้ดีและทนต่ออุณหภูมิต่ำสามารถยืดอายุการใช้งานได้อย่างมาก โดยทำให้จุดล้มเหลวอยู่ต่ำกว่าอุณหภูมิการใช้งาน ทำให้ถังอาหารแช่แข็งไม่แตกหัก, บูมเปอร์รถยนต์สามารถทนต่อสภาพอากาศในฤดูหนาวได้ และผนังป้องกันน้ำยังคงแข็งแรงได้ในสถานที่ก่อสร้างที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า 0 องศาเซลเซียส แนวคิดนี้อธิบายวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีการผลิตที่เกี่ยวข้องกับสูตรที่ทนต่อความหนาวได้อย่างละเอียดตั้งแต่อุณหภูมิการเปลี่ยนสภาพของแก้วและจุดความขรุขระที่วัดโดย ASTM D746 ไปจนถึงสารเสริมความแข็งแรง, สารทำให้ผสมกัน, ระบบพื้นฐาน, อัตราส่วนการผสม, และกระบวนการผสมด้วยสกรูคู่ที่เปลี่ยนส่วนผสมดิบให้เป็นเม็ดที่มีความคงตัวและสามารถผสมได้
Kerke, โรงงาน Wanplas ที่มีประสบการณ์มากกว่า 12 ปี ในการผลิตเครื่องอัดผสมแบบสองแท่ง (twin-screw compounding extruders), ได้พัฒนาเครื่องอัดผสมแบบสองแท่งขนาน (co-rotating parallel twin-screw extruders) ของซีรีส์ KTE ที่สามารถผลิตมาสเตอร์แบทช์ประเภทนี้ได้ในระดับที่ใหญ่กว่า 70 ประเทศ คำแนะนำเหล่านี้มีผลใช้ได้ทั้งในการทำการทดสอบในห้องปฏิบัติการบนเครื่อง KTE-16B หรือเครื่อง KTE-135D ที่มีความจุสูง การเข้าใจวิธีการพัฒนาและผสมสารผสมที่มีค่าความขรุขระช่วยให้ผู้ผลิตสารผสม, ผู้แปรรูป, และผู้ผลิตแบรนด์สามารถกำหนดผลิตภัณฑ์ที่เหมาะสมและหลีกเลี่ยงความล้มเหลวในสภาพอากาศหนาวที่มีค่า ในบทความนี้ เราให้ข้อมูลเกี่ยวกับมาตรฐานการทดสอบ, คลาสของวัสดุ, และค่าปarameter ที่กำหนดว่ามาสเตอร์แบทช์จะได้รับฉลาก "ทนต่ออุณหภูมิต่ำ" หรือไม่
อะไรคือ Masterbatch ที่ทนความเย็นต่ำ?
มาสเตอร์แบทช์ที่ทนต่ออุณหภูมิต่ำคือผสมที่มีความเข้มข้นสูงของสารเสริมความยืดหยุ่น, สารทำให้เข้ากัน, และในบางครั้งเป็นสารเติมแต่งขนาดน้อย ซึ่งถูกนำไปใช้ในโพลีเมอร์ที่เหมาะกับผลิตภัณฑ์สุดท้าย มันถูกปั่นเข้าสู่สารพื้นฐานในอัตราส่วน 2% ถึง 20% ในขณะที่ผลิตกระบอกพลาสติก, ผลิตท่อ, การฉีดพลาสติก, หรือการผลิตแผ่นพลาสติก และมันทำให้คะแนนความขาดแคลนของผลิตภัณฑ์ที่ได้ลดลง รูปแบบของมาสเตอร์แบชช์มีอยู่เนื่องจากการกระจายสารยึดเกาะยางหรือนานอกลายโดยตรงลงในสายการผลิตเป็นเรื่องยาก; การผสมก่อนการผลิตจะช่วยให้กระจายอย่างสม่ำเสมอ, การเก็บรักษาเป็นไปอย่างสม่ำเสมอ, และการปรับขนาดการใส่ได้อย่างสม่ำเสมอ
เป้าหมายที่สามารถวัดได้ของวัตถุดิบที่ทนความหนาวได้คือการลดอุณหภูมิที่ตัวอย่างที่มีร่องจะล้มเหลวในการกระแทก สำหรับโพลีโพรพิลีนที่ไม่เติมอากาศ ความเย็นที่ขีดจำกัดมักอยู่ใกล้ -10 องศาเซลเซียส; สายพันธุ์ที่มีความยืดหยุ่นอย่างเหมาะสมสามารถคงความยืดหยุ่นได้ในอุณหภูมิ -40 องศาเซลเซียส พีลีทีเลนมีประสิทธิภาพอยู่ต่ำกว่า -60 องศาเซลเซียสแล้ว ดังนั้นมาสเตอร์แบทช์ที่ใช้จะช่วยปรับให้ประสิทธิภาพดีขึ้นและปกป้องประสิทธิภาพนั้นมากกว่าที่จะช่วยแก้ไขฐานที่ไม่ดี คุณสมบัติของมันคือเดียวกันเสมอ: คงความแข็งแรงและการดูดซับพลังงานของโพลีเมอร์ไว้ในช่วงอุณหภูมิการใช้งานทั้งหมด
มาสเตอร์แบทช์ที่มีอุณหภูมิต่ำแตกต่างจากมาสเตอร์แบทช์ที่ใช้เป็นตัวปรับผลกระทบทั่วไปในเรื่องของความสำคัญ สารปรับปรุงความแข็งแรงประเภททั่วไปช่วยเพิ่มความแข็งแรงเมื่ออยู่ในอุณหภูมิห้อง; สายพันธุ์ที่ทนต่อความเย็นถูกปรับให้เหมาะกับสภาวะต่ำกว่า 0 องศาเซลเซียสโดยเฉพาะ ซึ่งหมายความว่าต้องเลือกสารปรับปรุงที่มีอุณหภูมิการเปลี่ยนเป็นแก้วอยู่ต่ำกว่าอุณหภูมิการใช้งานที่ตั้งไว้ และยังต้องแน่ใจว่าก้อนยางจะถูกกระจายอย่างละเอียดและมีการยึดเกาะกับวัสดุหลักอย่างแน่นหนา ความแตกต่างดังกล่าวเป็นตัวกำหนดทุกการกำหนดรูปแบบและการเลือกกระบวนการที่จะนำเสนอต่อไปนี้
จากมุมมองการผลิต การผลิตมาสเตอร์แบทช์เป็นความท้าทายในการผลิตผง ตัวเสริมความแข็งที่ใช้งานมักเข้าสู่ระบบในรูปของเม็ดหรือผงที่มีความเข้ากันได้จำกัดกับตัวนำเข้า จึงทำให้ขั้นตอนการผสมต้องแยกส่วนออกเป็นเม็ดขนาดไมโครเมตรหรือน้อยกว่า โดยต้องทำให้รูปร่างของเม็ดเหล่านี้คงอยู่และปิดทับด้วยตัวเสริมความเข้ากันได้เพื่อป้องกันการรวมตัวของเม็ด เพราะฉะนั้นการอัดด้วยเครื่องอัดสองลูกสูบแทนการผสมแบบง่ายจึงเป็นวิธีปกติสำหรับการผลิตสารผสมหลักที่มีความทนต่ออุณหภูมิต่ำอย่างจริงจัง
แกนการแตกที่อุณหภูมิต่ำและอุณหภูมิการเปลี่ยนเป็นกระจก
ความบอบช้ำในอุณหภูมิต่ำขึ้นอยู่กับความเคลื่อนไหวของอนุภาค ชิ้นส่วนของสายโพลีเมอร์สามารถหมุนและเคลื่อนที่ได้เฉพาะที่อุณหภูมิเกินอุณหภูมิการเปลี่ยนแปลงของแก้ว (Tg) เมื่ออุณหภูมิการใช้งานลดต่ำกว่า Tg, ภาคอะมอร์ฟสจะแข็งตัวเป็นสภาวะแก้วที่แข็งแรง และวัสดุจะสูญเสียความสามารถในการย่อยตัวในบริเวณที่รับแรงกระแทกอย่างรุนแรง หลังจากนั้นรอยแตกจะขยายตัวแทนที่จะหย่อนลง และส่วนที่เกิดความเสียหายจะล้มเหลวอย่างแข็งกระด้าง และมักจะเป็นอย่างรุนแรง ดังนั้นอุณหภูมิการเปลี่ยนสภาพเป็นตัวเลขที่สำคัญที่สุดในการคาดการณ์พฤติกรรมที่เย็น แต่จุดความขาดแรงที่ใช้ในการปฏิบัติยังขึ้นอยู่กับความเป็นกระจก ความสัมพันธ์ของความตึงเครียดเช่นรอยขีดข่วน และความเร็วของการกระแทกด้วย
โพลีเมอร์ที่มีสภาพเป็นกะทัดรัดเช่น โพลีเอทิลีน และโพลีโพรพิลีน ทำให้ภาพซับซ้อนเนื่องจากมีทั้งพื้นที่ที่มีสภาพเป็นกะทัดรัดและพื้นที่ที่ไม่มีสภาพเป็นกะทัดรัด คริสตัลทำหน้าที่เป็นสายเชื่อมทางกายภาพและให้ความแข็งแรงแก่วัสดุ แต่ส่วนเชื่อมที่ไม่มีองค์ประกอบสถิตระหว่างคริสตัลคือส่วนที่ต้องคงความเคลื่อนไหวได้ในอุณหภูมิต่ำ โพลีเมอร์เช่นโพลีเอทิลีนความหนาแน่นสูงมีอุณหภูมิต่ำอย่างมากใกล้ -120 องศาเซลเซียส ทำให้ช่วงอะมอร์ฟอสของมันคงอยู่ในสภาพเคลื่อนที่แม้ในห้องแช่แข็ง โพลีโพรพิลีนมีค่าทีโอเกรด (Tg) ที่สูงกว่าใกล้เคียง -10 องศาเซลเซียส ดังนั้นความยืดหยุ่นในอุณหภูมิต่ำก็จะต่ำกว่า และประโยชน์จากเมสเตอร์แบชที่เพิ่มความแข็งแรงจะมากที่สุด
การเพิ่มความแข็งแรงเกิดขึ้นจากการนำเข้าฟ้าโพลิเมอร์ที่มีอุณหภูมิต่ำ (Tg) และมีความยืดหยุ่นเข้าสู่พื้นผิวของวัสดุที่แข็งแรง เมื่อช่องรอยพยายามขยายตัว, ก้อนของส่วนผสมยางจะเกิดการถลำหรือการลดความแข็งแรงและสร้างช่องว่างเล็ก ๆ ที่ช่วยลดแรงดันในพื้นที่นั้น ๆ; ส่วนผสมหลักจึงจะย่อยตัวในแนวแยกแทนที่จะเกิดช่องรอย พลังงานที่ถูกดูดซึมโดยวิธีการกระจายความเสียหายและการย่อยตัวหลายครั้งนี้คือสิ่งที่ทำให้การล้มละลายที่แข็งแรงเปลี่ยนเป็นการล้มละลายที่ยืดหยุ่น ประสิทธิภาพของเครื่องมือขึ้นอยู่กับสามสิ่ง: Tg ของยางต้องต่ำกว่าอุณหภูมิการใช้งาน, ความละเอียดของชิ้นส่วนยางต้องเล็กและมีจำนวนมาก, และพื้นที่สัมผัสระหว่างยางและวัสดุฐานต้องแข็งแรงพอที่จะนำความกดทับไป แต่อ่อนแอพอที่จะเกิดการถลอก
ความกระจายของแผ่นก็ช่วยเพิ่มความแข็งแรงในสภาวะแห้งได้โดยตรง อัตราการคริสตัลที่สูงขึ้นจะเพิ่มอุณหภูมิสูงสุดที่สามารถทนต่อความร้อนได้และความแข็งแรง แต่สามารถลดความต้านทานต่อแรงกระแทกได้อีกด้วย หากมีสเปรูลิตที่ใหญ่เกินไป ซึ่งเป็นจุดที่เกิดความผิดปกติ ดังนั้น, สารนิวเคลียร์และการเย็นที่ควบคุมขณะอัดขึ้นหรือการขึ้นรูปจะมีผลกระทบกับผลของเมสเตอร์แบทช์ ตารางด้านล่างรวบรวมตัวบ่งชี้ที่เกี่ยวข้องกับห้องและตัวบ่งชี้อุณหภูมิต่ำสำหรับโพลีเมอร์ที่เป็นพื้นฐานทั่วไป; ค่าตัวบ่งชี้เป็นช่วงค่าทั่วไปและจะเปลี่ยนไปตามความละเอียด, น้ำหนักโมเลกุล, และปริมาณโคพอลิเมอร์
อัตราส่วนความร้อนและการกระทบที่เป็นตัวบ่งชี้ของโพลีเมอร์ที่ใช้เป็นวัสดุพื้นฐานทั่วไป
| Base Polymer | Glass Transition Tg (typical) | Brittle Point (untreated, typical) | Notched Izod at 23 C (typical) | MFI range (g/10min, typical) |
|---|---|---|---|---|
| HDPE | about -120 C | below -100 C | 5 to 10 kJ/m2 | 0.2 to 30 |
| LLDPE / LDPE | about -110 C | below -80 C | 10 to 30 kJ/m2 (notched film) | 0.5 to 50 |
| PP (homopolymer) | about -10 C | near -10 C to -20 C | 2 to 4 kJ/m2 | 1 to 40 |
| PA6 / PA66 (dry) | about 50 C | near -40 C (conditioned lower) | 4 to 6 kJ/m2 | 1 to 30 |
| PC | about 145 C | below -40 C | 40 to 60 kJ/m2 | 3 to 30 |
| ABS | about 100 C to 110 C | near -30 C to -40 C (toughened) | 15 to 25 kJ/m2 | 5 to 40 |
คำสำคัญที่น่าสนใจคือ Tg ไม่ได้เท่ากับจุดแข็งง่าย ความร้อนของ Polypropylene ที่ใกล้ -10 องศาเซลเซียส นั้นสูงกว่าระดับความแข็งแรงที่ใช้งานได้จริงมาก เพราะความเป็นกระจายของโครงสร้างและรูปร่างมีความสำคัญ; ในทางตรงกันข้าม ความร้อนสูงของ Nylon ไม่สามารถป้องกันการกระทบที่ต่ำกว่า 0 องศาเซลเซียสได้หลังจากการปรับสภาพ เพราะโครงสร้างของชั้นกระจายเป็นส่วนใหญ่ในการตอบสนองทางกล มาสเตอร์บัชช์ที่ทนต่ออุณหภูมิต่ำถูกออกแบบให้ไม่ต่ำกว่าอุณหภูมิที่แน่นอนที่ได้จากการวัดตามมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง ไม่ใช่อุณหภูมิ Tg แยกต่างหาก
มาตรฐานการทดสอบความแข็งแรงและการทดสอบความทนต่อแรงกระแทกในอุณหภูมิต่ำ
ความทนต่อความหนาวคือคำอ้างสิทธิ์ที่ต้องได้รับการพิสูจน์ผ่านการทดสอบ ไม่ใช่การคาดเดาโดยอ้างถึงสูตรการผลิต หลายมาตรฐานกำหนดวิธีการวัดจุดความขาดแคลนและความแข็งแรงในการรับแรงกระแทกในอุณหภูมิต่ำของพลาสติก และวัตถุดิบที่มีความทนทานต่ออุณหภูมิต่ำที่น่าเชื่อถือจะมีการระบุข้อมูลเกี่ยวกับวิธีการวัดจุดความขาดแคลนและวิธีการวัดความแข็งแรงในการรับแรงกระแทกในอุณหภูมิต่ำอย่างน้อยหนึ่งวิธี ที่ได้รับการอ้างอิงมากที่สุด ได้แก่ ASTM D746 สำหรับค่าประเภทแข็งแกร่ง, ASTM D256 สำหรับการทดสอบแรงกระแทกแบบ Izod ที่มีรอยขีดข่วน, ASTM D6110 สำหรับการทดสอบแรงกระแทกแบบ Charpy, ISO 974 เป็นค่าประเภทแข็งแกร่งที่เทียบเท่าระดับนานาชาติ, และ GB/T 5470 เป็นวิธีการทดสอบประเภทแข็งแกร่งของประเทศจีน
ASTM D746 คำนวณอุณหภูมิของความขาดแคลนโดยใช้เครื่องพุ่งลูกบอลพุ่งลงบนตัวอย่างที่มีร่องรอย และทำการวัดอุณหภูมิที่ 50% ของตัวอย่างจะแตกด้วยการขาดแคลน โดยอุณหภูมิจะถูกวัดในระดับที่ลดลงอย่างต่อเนื่อง โดยทั่วไปจะเป็นในช่วง 2 องศาเซลเซียสหรือ 5 องศาเซลเซียส ผลลัพธ์ที่รายงานเป็นค่าประเภทที่แข็งแรง คือ อุณหภูมิที่วัสดุเปลี่ยนจากพฤติกรรมที่เป็นส่วนใหญ่แข็งแรงไปเป็นพฤติกรรมที่เป็นส่วนใหญ่แข็งกร่อน เนื่องจากเป็นการทดสอบเกณฑ์ผ่าน-ไม่ผ่าน แทนที่จะเป็นการวัดพลังงานอย่างต่อเนื่อง ทำให้มันเหมาะสำหรับกำหนดอุณหภูมิการใช้งานต่ำสุด
ASTM D256 นับพลังงานที่ถูกซึมซับโดยตัวอย่าง Izod ที่มีร่องที่อุณหภูมิที่ตั้ง ค่อนข้างจะใช้ได้ดีที่ -20 องศาเซลเซียส, -30 องศาเซลเซียส หรือ -40 องศาเซลเซียส เพื่อประเมินประสิทธิภาพในอุณหภูมิต่ำ ASTM D6110 ทำเช่นเดียวกันในการทดสอบแบบ Charpy pendulum ทั้งสองตัวแสดงผลเป็น kJ/m2 (kilojoule ต่อตารางเมตร) และแสดงความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานที่สะสมและอุณหภูมิที่ลดลง พลาสติกโพลีโพรพีลีนที่มีความทนต่อความเย็นดีอาจแสดงค่าประเภท Izod ที่มีรอยขีดข่วนจากประมาณ 3 kJ/m2 ที่อุณหภูมิ 23 องศาเซลเซียส (ไม่ผ่านการขัด) ไปจนถึงเกิน 20 kJ/m2 ที่อุณหภูมิ -20 องศาเซลเซียสหลังจากการปรับปรุง โดยค่าดังกล่าวขึ้นอยู่กับประเภทและอัตราส่วนการขยาย
ISO 974 และ GB/T 5470 มีความคล้ายคลึงกับ ASTM D746 ในหลักการ โดยใช้วิธีการทดสอบแบบใช้ตัวอย่างที่ถูกทิ้งลงไปในอุณหภูมิที่ลดลงอย่างต่อเนื่อง จึงทำให้ผลการทดสอบสามารถเปรียบเทียบได้อย่างมีประสิทธิภาพสำหรับแหล่งผลิตทั่วโลก เมื่อขายมาสเตอร์แบทช์ไปยังตลาดที่มีระบบที่แตกต่างกัน ผู้ขายสามารถรายงานค่าประเภทแข็งง่ายได้ทั้งสามระบบ เพื่อให้ผู้ซื้อมีความมั่นใจ แผนกข้างล่างแสดงการแยกมาตรฐานตามวัตถุประสงค์, ตัวอย่าง, และหน่วยวัดที่ผลิตได้
การเปรียบเทียบมาตรฐานการทดสอบสภาพอากาศหนาว
| Standard | Test Type | Specimen | Reported Metric | Typical Use in Masterbatch QC |
|---|---|---|---|---|
| ASTM D746 | Brittle point (impact at descending T) | Notched rectangular bar | Brittle temperature, C | Primary low-temperature spec claim |
| ASTM D256 | Notched Izod impact | Notched Izod bar | kJ/m2 at fixed T | Energy retained at -20 / -40 C |
| ASTM D6110 | Charpy impact | Notched Charpy bar | kJ/m2 at fixed T | Cross-check to Izod |
| ISO 974 | Brittle point (intl.) | Notched bar | Brittle temperature, C | EU / global equivalence to D746 |
| GB/T 5470 | Brittle point (China) | Notched bar | Brittle temperature, C | China market compliance |
สำหรับการกำหนดมาสเตอร์แบทช์ ให้ใช้ลำดับการทำงานดังนี้: ตั้งเป้าหมายค่าประเภทแข็งแรงจาก ASTM D746 (เช่น ต่ำกว่า -40 องศาเซลเซียส) แล้วตรวจสอบพลังงานที่เก็บรักษาในอุณหภูมิดังกล่าวด้วย ASTM D256 หรือ D6110 การรายงานทั้งสองชนิดนี้จะป้องกันไม่ให้ได้คะแนนที่เทคนิคแล้ว "ไม่แตกหักได้ที่ -40 องศาเซลเซียส" แต่ก็ไม่สามารถดูดซับพลังงานได้เลยถูกยอมรับสำหรับส่วนที่มีความสำคัญต่อความปลอดภัย ผู้ซื้อควรขออุณหภูมิการทดสอบและความหนาของตัวอย่างด้วย เพราะแผ่นบางและชิ้นงานหนาแสดงผลออกมาแตกต่างกันอย่างมาก
ระบบสารเสริมความแข็งแรงสำหรับความต้านทานต่อความหนาว
สารหลักของมาสเตอร์แบทช์ที่ทนต่ออุณหภูมิต่ำคือสารเสริมความแข็งแรง และการเลือกระหว่าง POE, EPDM, SBS, MBS, CPE และ EVA จะกำหนดค่าประเภทความแข็งแรงที่ต่ำที่สุดได้อย่างไร, ความสามารถในการกระจายของยาง, และค่าของราคา ทุกชนิดของเอลาสโตเมอร์มีอุณหภูมิต่ำสุดของการเปลี่ยนสภาพเป็นแก้ว (glass transition temperature) ของตัวเอง, ความเป็นบวกหรือความเป็นลบ (polarity), และช่วงความเข้ากันได้ (compatibility window) ดังนั้นการเลือกเอลาสโตเมอร์ที่เหมาะสมจะต้องสอดคล้องกับพลาสติกพื้นฐาน (carrier resin) และอุณหภูมิการใช้งานที่ตั้งเป้าหมาย
POE หรือโพลิโอเลฟีน อีลาสโตเมอร์ เป็นคอปอลิเมอร์ของเอทิลีน-โอคโตเนน ที่ผลิตด้วยเมทาล็อกีน มีค่าต่ำสุด (Tg) อยู่ใกล้ -60 องศาเซลเซียส เนื้อหานี้เป็นตัวหลักสำหรับพื้นฐานโพลิโอเลฟีนเนื่องจากโครงสร้างโพลิโอเลฟีนของเนื้อหานี้สามารถผสมเข้ากับ PE และ PP ได้อย่างง่ายดาย และให้ความต้านทานแรงกระแทกในอุณหภูมิต่ำที่ดีเยี่ยมด้วยค่าใช้จ่ายที่สมเหตุสมผล POE สามารถเพิ่มความทนทานของวัสดุที่อุณหภูมิห้อง และสิ่งที่สำคัญกว่านั้นคือสามารถรักษาความยืดหยุ่นของโพลีโพรพีลีนอยู่ที่ประมาณ -40 องศาเซลเซียสได้ในขณะที่ยังสามารถใช้งานได้ เป็นตัวเลือกที่ใช้เป็นค่าทางเลือกเริ่มต้นสำหรับฟิล์มชั้นเย็น, ขวดอาหารแช่แข็ง, และท่อที่วัสดุหลักเป็น PE หรือ PP
EPDM หรือยางเอทิลีนโพรพิลีนไดเอ็นโมโนเมอร์ มีอุณหภูมิต่ำเหมือนในครอบครัวของโพลิโอลีฟีน แต่มีความทนทานต่อการเสื่อมสภาพจากความร้อนและสภาพอากาศที่ดีกว่ามากเนื่องจากโครงสร้างที่เข้มข้น มันมีราคาแพงกว่าปลาสโตนและมีความยืดหยุ่นน้อยกว่า แต่ก็ถูกเลือกใช้ในบริเวณที่ผลิตภัณฑ์ต้องเผชิญกับอากาศหนาวและแสงแดดอย่างต่อเนื่อง เช่น ส่วนประกอบภายนอกรถยนต์และผนังกันน้ำ EPDM ยังสามารถทนต่ออุณหภูมิสูงได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยไม่เกิดการเสื่อมสภาพ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญในบางวิธีการผสม
SBS หรือสเตรีน-บูเตไดีน-สเตรีน บล็อก โคปอลี, เป็นสารเพิ่มความแข็งแรงที่มีความหลากหลายและราคาถูก ซึ่งบล็อกบูเตไดีนกลางของ SBS จะคงความเคลื่อนไหวได้ในอุณหภูมิต่ำ ทำให้มีความแข็งแรงต่อแรงกระแทกในอุณหภูมิต่ำได้ดีในพวกผสมพลาสติก PS, ABS และบางพวกพลาสติก PP ความอ่อนแอของมันคือช่วงโพลิวทาเดียนที่ไม่สมบูรณ์ ซึ่งเป็นเป้าหมายของแสงแดดและการดัดแปลง ดังนั้นมาสเตอร์แบทช์ที่ใช้ SBS จะเหมาะสำหรับการใช้งานภายในหรือการปกป้อง MBS หรือเมทิล เมทแอคริลแอท-บูเตน-สไตร์ีน เป็นตัวปรับคุณสมบัติแบบชัดเจนที่มีผลต่อความแข็งแรงในกรณีตกกระแทกสำหรับ PVC และระบบใส; เนื้อหา MBS สามารถเพิ่มค่าความแข็งแรงในอุณหภูมิต่ำได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยยังคงความใสอยู่ในระดับต้นทุนที่สมเหตุสมผล และได้รับการใช้งานอย่างแพร่หลายในโปรไฟล์ PVC และแผ่น PVC ที่ต้องทนต่อฤดูหนาว
CPE หรือโพลีเอทิลีนที่คลอรีน เป็นตัวเพิ่มความยืดหยุ่นและความทนต่อไฟที่ใช้ใน PVC และบางสารผสมทางเทคนิค; ให้ความทนต่อแรงกระแทกในอุณหภูมิต่ำและความทนต่อสภาพอากาศที่ดีในระดับต้น ๆ แต่คุณสมบัติของคลอรีนและความหนาแน่นสูงต้องพิจารณาในการใช้งานที่มีการกำกับ EVA หรือ ethylene-vinyl acetate ช่วยลด Tg ของพอลิโอลีฟีนและผสมที่มีคุณสมบัติทางโพลา ระหว่างกัน ช่วยเพิ่มความยืดหยุ่น และป้องกันการรั่วซึมได้ดี; ใช้ในสารประกอบของแผ่นและสายไฟที่ต้องการความเย็นต่ำและความยืดหยุ่นสูง โดยมีราคาที่อยู่ในระดับต่ำถึงปานกลาง
การเปรียบเทียบระบบสารเสริมความแข็ง
| Toughener | Approx. Own Tg | Best Carrier Fit | Low-Temp Efficiency | Weather / Heat Aging | Cost Tier |
|---|---|---|---|---|---|
| POE | about -60 C | PE, PP | High | Medium | Medium |
| EPDM | about -50 C to -60 C | PE, PP, TPE | High | High | Medium-High |
| SBS | about -80 C (mid-block) | PS, ABS, PP blends | Medium-High | Low (UV sensitive) | Low-Medium |
| MBS | about -50 C | PVC, transparent blends | Medium-High | Medium | Medium |
| CPE | about -40 C (varies) | PVC, blends | Medium | High | Low |
| EVA | about -30 C to -60 C (by VA) | PE, polar blends | Medium | Medium | Low-Medium |
กฎทั่วไปคือต้องคำนึงถึงความตรงข้าม POE และ EPDM สามารถอยู่ร่วมกันอย่างสบายในโพลิโอลีฟีน; MBS และ CPE ต้องอยู่ร่วมกับ PVC; SBS เหมาะกับผสมสเตรีนและบางผสมโอลีฟีน; EVA สามารถข้ามระหว่างโพลิโอลีฟีนและระบบที่มีค่าความโพลาได้ เมื่อตัวรับและตัวเสริมไม่ตรงกัน, ไม่มีปริมาณการโหลดที่สามารถคืนความกระจายที่เหมาะสมได้ และสารประกอบจะแสดงความทนทานต่อแรงกระแทกที่ไม่ดีและมีความผิดปกติที่ผิว นี่คือจุดที่สารทำให้คงความสมบูรณ์สำคัญมาก
นาโนฟิลเลอร์และสารทำให้เข้ากันในมาสเตอร์แบทช์ที่ทนความหนาวได้
นาโนฟิลเลอร์และสารทำให้ผสมเป็นตัวสนับสนุนที่ทำให้สารเสริมความแข็งแรงที่ดีกลายเป็นมาสเตอร์แบทช์ที่แข็งแรงและมีความเสถียรในการใช้งาน นาโนฟิลเลอร์เช่น นาโนคลาย์, นาโนคาร์บอเนต, และซิลิกาที่ถูกกระบวนการผิวทนทาน ไม่ลดค่า Tg ตนเอง แต่พวกมันช่วยปรับปรุงรูปแบบของสารเคมี, ป้องกันการแพร่กระจายของรอยแตก, และเพิ่มความทนทานและความแข็งแรง ซึ่งรวมกันเพิ่มประสิทธิภาพของวัสดุที่มีอุณหภูมิต่ำของวัสดุคอมโพสิต งานของพวกเขามีผลกระทบโดยตรง แต่มีค่าทางวิทยาศาสตร์ที่มีค่าทางการผลิตในชั้นละเอียดและท่อที่มีรอยแตกเล็ก ๆ เกิดจากจุดรวมตัว
เลเวอร์ที่ใหญ่กว่าเป็นตัวทำให้สารผสมเข้ากันกัน และตัวที่พบมากที่สุดในสารผสมป้องกันความหนาวของโพลิโอเลฟินคือโพลิโพรพิลีนที่มีการแปลงด้วยแอนไฮไดรด์มาลีอิก ซึ่งเขียนเป็น PP-g-MAH น้ำมันนี้มีโครงสร้างจากโพลีโพรพีลีนที่ผสมเข้ากับตัวนำ และกลุ่มไนโตรไซเคนมาลีคที่สามารถเปลี่ยนแปลงหรือติดกับพื้นผิวที่มีค่าความโพลาร์ได้ ไม่ว่าจะเป็นตัวยึดที่มีค่าความโพลาร์ หรือตัวเติมโพลีเมอร์ไนน์ หรือตัวรับที่มีค่าความโพลาร์ เช่น PA หรือ ABS ไม่มี PP-g-MAH, ปริมาณ POE หรือ EPDM ในน้ำมันโพลีโพรพิลีนจะมีแนวโน้มที่จะรวมตัวเป็นก้อนใหญ่และหลุดออกจากกันในขณะที่รับแรงกระแทก ดังนั้นประสิทธิภาพการเพิ่มความแข็งแรงจะลดลง ด้วยระดับการปลูกใหม่ที่เหมาะสม ปartikel ไลคา ร์บจะคงอยู่ในขนาดเล็กและยึดติดกันแน่น และการกระทบที่ -40 องศาเซลเซียสจะมีความแข็งแรงมากขึ้นอย่างมาก
สำหรับตัวเชื่อมที่ใช้พลาสติกคอมโพสิต, โพลิโอลีฟีนอื่น ๆ หรือตัวเชื่อมที่มีคุณสมบัติการติดต่อได้จะมีบทบาทเดียวกัน ในมาสเตอร์แบทช์ที่มีความทนทานต่อความหนาวที่ใช้เทคโนโลยี PA จะมีโพลิโอลีฟที่มีการแทรกแม่เหล็กหรือโพลิแอมิดที่มีความเข้ากันได้กับเอลาสโตเมอร์เป็นสะพานเชื่อมระหว่างวัสดุไนลอนและสภาวะยาง ในระบบ PVC, MBS มีกลุ่มเมทาแครลเลทที่ยึดติดกับวัสดุหลักแล้ว ทำให้ไม่จำเป็นต้องใช้ตัวทำให้ร่วมกันแยกออกเป็นตัวเอง แต่ CPE มีความร่วมกันบางส่วนเนื่องจากมีส่วนประกอบของคลอรีน
การปรับขนาดของสารทำให้สมบูรณ์เป็นเรื่องที่ต้องระมัดระวัง ถ้าเป็นน้อยเกินไป ส่วนผสมจะไม่แข็งแรง; ถ้าเป็นมากเกินไป กลุ่มกลุ่มกรดที่ถูกปลูกสร้างอาจกระตุ้นให้เกิดการเสื่อมสภาพหรือเพิ่มต้นทุนโดยไม่ได้รับประโยชน์ใด ๆ การเพิ่ม PP-g-MAH เป็นปริมาณที่เป็นปกติอยู่ในระดับต่ำคือ 1 หลักเปอร์เซ็นต์ของผงหลัก, มักจะอยู่ในช่วง 2-6 เปอร์เซ็นต์ของสูตร, โดยระดับที่แน่นอนจะถูกปรับให้เหมาะสมโดยการใช้แรงหมุน, การกระจาย, และผลกระทบที่ได้ในที่สุด เนื่องจากวัสดุที่ถูกปลูกสร้างจะมีการตอบสนองในช่วงการละลาย จึงจำเป็นต้องใช้กระบวนการสกรูคู่เพื่อให้เกิดแรงกดและเวลาในการพักที่เพียงพอสำหรับให้วัสดุทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยไม่ทำให้พลาสติกมีความเสียหายมากเกินไป
การเลือกสารเคลือบสำหรับมาสเตอร์แบทช์ที่มีอุณหภูมิต่ำ
ระบบเชื่อมต่อ (carrier resin) คือสารกลางที่พาเอาสารประกอบที่มีประสิทธิภาพไปด้วย และต้องเป็นสารที่เข้ากันได้กับผลิตภัณฑ์สุดท้าย เพื่อให้สารผสมหลักหายไปในโครงสร้างโดยไม่สร้างสภาวะสองชั้นที่อ่อนแอ การเลือกตัวนำนั้นสำคัญเท่ากับการเลือกตัวเสริมความแข็ง เพราะตัวนำที่ไม่เหมาะสมจะทำให้เกิดการแยกตัว, ความกระจายไม่ดี, และการลดคุณสมบัติทางกล สายพานหลัก ได้แก่ PE, PP, PA, PC และ ABS ซึ่งแต่ละชนิดถูกจัดให้เข้ากับครอบครัวผู้ใช้
สำหรับผ้าโพลีเอทิลีน,ท่อ,และผ้าเกมเบรน ความเหมาะสมคือการใช้ตัวนำ LLDPE หรือ LDPE มันมีประสิทธิภาพที่ดีในอุณหภูมิต่ำแล้ว ดังนั้นมาสเตอร์แบทช์ต้องเพียงแค่ส่งสารเพิ่มความแข็งแรงและปกป้องคุณสมบัติของวัตถุดิบ สำหรับโพลีโพรพิลีน (PP) การใช้ตัวนำ PP ที่เป็นคอมโพสิตแบบสุ่มหรือแบ็ค (block copolymer) จะให้ความเข้ากันได้ดีที่สุดและทำให้ POE หรือ EPDM ถูกผสมลงไปอย่างสะอาด; การใช้ตัวนำ PP ที่เป็นโฮโมโพลี (homopolymer) ก็ใช้ได้เมื่อต้องรักษาความแข็งแรง สำหรับส่วนที่ทำจากไนลอน, PA6 หรือ PA66 จะนำสารเสริมเข้าสู่ส่วนเทคโนโลยีและสามารถทนต่ออุณหภูมิสูงในกระบวนการผลิตได้ สำหรับผสม PC และ ABS การใช้ตัวนำจากสายเดียวกันช่วยป้องกันการนำเข้ากลุ่มสารที่จะทำให้ผลิตภัณฑ์เกิดความมืดหรืออ่อนแอ
อัตราการไหลของวัสดุรองรับ หรือ MFI ควรจะติดตามวัสดุหลักเพื่อให้ผสมของเมสเตอร์แบทช์และวัสดุพื้นฐานมีความสม่ำเสมอ สายพันธุ์ที่มี MFI สูงกว่าสายพันธุ์ที่เป็นเจ้าของมากสามารถเคลื่อนย้ายหรือบานออกได้; สายพันธุ์ที่มี MFI ต่ำกว่าอาจไม่กระจายตัว ค่า MFI ของแท่งพีวีซีประเภททั่วไปอยู่ในช่วงประมาณ 1 ถึง 50 กรัม/10 นาที โดยขึ้นอยู่กับกระบวนการผลิต สำหรับแท่งพีวีซีประเภทฟิล์มมักใช้แท่งที่มีค่า MFI สูงเพื่อให้ละลายได้เร็ว และสำหรับแท่งประเภทท่อใช้แท่งที่มีค่า MFI ต่ำเพื่อรักษาความแข็งแรง ตารางด้านล่างรวบรวมตัวเลือกการใช้เครื่องจักรและผลกระทบที่ตามมา
คู่มือการเลือกสารเคลือบ
| Carrier Resin | Typical Host Application | Inherent Low-Temp Behavior | Suggested Toughener | Cost Tier |
|---|---|---|---|---|
| LLDPE / LDPE | PE film, pipe, geomembrane | Excellent (below -80 C) | POE, EPDM, EVA | Low |
| PP (co / homo) | PP crates, automotive, containers | Moderate (near -10 C) | POE, EPDM, SBS | Low |
| PA6 / PA66 | Engineering parts, cable ties | Good (near -40 C conditioned) | Grafted POE, EPDM | High |
| PC | Transparent, impact parts | Excellent (below -40 C) | Silicone, MBS-type | Premium |
| ABS | Appliance, automotive interior | Good with toughener | MBS, SBS, EVA | Medium |
เมื่อตัวรับเป็นผสม, สารนำควรสะท้อนช่วงต่อเนื่องให้อยู่ในเมทริกซ์แทนที่จะอยู่ในช่วงกระจาย สำหรับผสม PP/PE การใช้ตัวนำที่มีส่วนผสม PP มากกว่าเป็นทางเลือกที่ปลอดภัย สำหรับสินค้าที่มีส่วนผสมของวัสดุรีไซเคิล การใช้ตัวนำที่ใกล้เคียงกับสารประกอบที่เป็นส่วนใหญ่ในสายรีไซเคิลจะทำให้มาสเตอร์แบชช์มีประสิทธิภาพแม้ว่าผลิตภัณฑ์จากผู้บริโภคหลังการใช้จะแตกต่างกัน ซึ่งเป็นปัญหาที่พบบ่อยในผู้ผลิตที่ใช้โพลิโอลีฟีนรีไซเคิล
อัตราการลดลง, ระดับการเพิ่มเติม และระดับค่าใช้จ่าย
อัตราส่วนการลดลงคือปริมาณมาสเตอร์แบชช์ที่เพิ่มเข้าสู่สารพื้นฐาน โดยแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ของปริมาณทั้งหมด สำหรับมาสเตอร์บัชช์ที่ทนความเย็นได้ดี มักจะอยู่ในช่วง 2% ถึง 20% ด้านล่างคุ้มครองฟิล์มสำหรับระบบชีลดอุณหภูมิขนาดเล็กที่ PE host มีประสิทธิภาพอยู่แล้ว; ส่วนด้านบนคุ้มครองการใช้งานโพลีโพรพิลีนหรือเทคโนโลยีที่มีความท้าทายสูง โดยมีอุณหภูมิตั้งแต่ -40 องศาเซลเซียส ถึง -60 องศาเซลเซียส การเลือกความจุที่มีประสิทธิภาพอย่างน้อยจะช่วยปกป้องทรัพย์สินและงบประมาณได้ เพราะทุกเปอร์เซ็นต์ของยางที่ใช้จะลดความแข็งแรงและความยืดหยุ่นต่อความร้อนลงเล็กน้อย
มีความสัมพันธ์ที่ไม่เป็นตรงระหว่างการโหลดและจุดความบางเบา เปอร์เซ็นต์แรกของมาสเตอร์แบทช์ POE ที่มีคุณภาพในโพลิโพรพีลีนจะได้รับความคุ้มค่าที่สูงสุด โดยลดค่าประมาณการแตกหักจากระดับใกล้ -10 องศาเซลเซียส ไปสู่ -30 องศาเซลเซียส; ส่วนต่อไปทุกเปอร์เซ็นต์จะให้การลดลงที่น้อยลง และสุดท้ายจะคงที่ เพราะฉะนั้นการใช้มากเกินไปจึงเป็นการเสียเปล่า: เมื่อสภาวะของยางได้รับการดูดซึมและกระจายอย่างสมบูรณ์แล้ว การใช้สารยืดหยุ่นเพิ่มเติมจะทำให้ส่วนที่ผลิตขึ้นมีความยืดหยุ่นมากขึ้น และเป็นการเสียเงินไปโดยไม่จำเป็น ตารางด้านล่างแสดงความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการปล่อย (let-down ratio) กับประสิทธิภาพที่คาดหวังและระดับค่าใช้จ่ายที่เท่าเทียมกันสำหรับระบบ PP-host แบบธรรมดา ที่ใช้ POE พร้อม PP-g-MAH
อัตราการลดลง, ประสิทธิภาพ และระดับต้นทุน
| Let-Down Ratio | Typical Brittle Point (PP host) | Notched Izod at -20 C (typical) | Stiffness Impact | Masterbatch Cost Tier |
|---|---|---|---|---|
| 2 percent | about -20 C | 8 to 12 kJ/m2 | Negligible | Low |
| 5 percent | about -30 C | 15 to 22 kJ/m2 | Slight | Medium |
| 10 percent | about -40 C | 25 to 35 kJ/m2 | Moderate | Medium-High |
| 15 percent | near -50 C | 35 to 45 kJ/m2 | Noticeable | High |
| 20 percent | near -60 C (formulation dependent) | 45+ kJ/m2 | Significant | Very High |
ให้ทราบว่า "ระดับค่าใช้จ่าย" ในที่นี้ หมายถึง ค่าใช้จ่ายในการเพิ่มสารหลักเท่านั้น โดยเทียบกับสารพื้นฐาน ในระดับต่ำไปสูงสุด; เนื่องจากผู้เขียนได้ตั้งใจที่จะไม่ระบุราคาที่แน่นอนและตัวเลขเงินตราต่างประเทศ ผู้แปลงควรพิจารณาค่าใช้จ่ายนี้เป็นตัวชี้วัดกับความเสี่ยงจากการเกิดความผิดพลาดในระบบ ซึ่งในบริบทของระบบขนส่งอาหารหรืออุตสาหกรรมยานยนต์อาจสูงกว่าค่าใช้จ่ายจากการใส่สารผสมน้อยเกินไป สำหรับโพลีเอทิลีน การเคลื่อนตัวของตารางจะย้ายขึ้นไปเพราะตัวแทนอยู่ต่ำกว่า -60 องศาเซลเซียส ดังนั้นแม้จะมีการลดลง 2-5% ก็มักจะตอบโจทย์มาตรฐาน
วิธีการผสมด้วยสกรูคู่สำหรับเมาสเตอร์แบทช์ที่มีอุณหภูมิต่ำ
การผลิตมาสเตอร์แบทช์ที่ทนต่อความเย็นเป็นปัญหาในการผสมและการคงความสมดุลอย่างแท้จริง และเครื่องอัดรีดแบบคู่สายรอบพร้อมกัน (co-rotating parallel twin-screw extruder) คือเครื่องที่สามารถแก้ปัญหานี้ได้ Kerke, โรงงาน Wanplas, สร้างเครื่อง KTE Series ในขนาดตั้งแต่เครื่องอัดลวด KTE-16B สำหรับใช้ในห้องปฏิบัติการจนถึงเครื่อง KTE-135D สำหรับใช้ในการผลิต โดยอัตราส่วน (L/D) สามารถกำหนดได้ตั้งแต่ 36 ถึง 52 ท่อยาวและเป็นแบบมัลติฟังก์ชันช่วยให้เครื่องผลิตสามารถแบ่งพื้นที่การทำงานออกเป็นโซนที่แตกต่างกัน ได้แก่ การใส่วัตถุ, การละลาย, การผสมแบบกระจาย, การทำให้สมบูรณ์, การระบายอากาศ, และการบรรจุเป็นเม็ด
ล็อคเกลียดรวมกันจากส่วนที่สามารถเปลี่ยนได้แทนที่จะเป็นชิ้นที่ติดตั้งแน่น ส่วนประกอบที่เคลื่อนย้ายจะเคลื่อนตัววัสดุที่ละลายไปข้างหน้า; ส่วนประกอบการผสมแบบแรงแยกต่ำและแรงแยกสูง และส่วนประกอบการผสมที่มีฟันหรือลักษณะเป็นลูกบอลจะทำงานในการกระจาย สำหรับมาสเตอร์แบทช์เพิ่มความแข็งแรง การออกแบบที่สำคัญคือการดึงยางให้เป็นเม็ดเล็ก ๆ และรักษาไว้ในรูปแบบนั้น การแยกน้อยเกินไปจะทำให้เกิดส่วนผสมที่ไม่เรียบและไม่สม่ำเสมอ และมีผลกระทบที่อ่อนแอ; การแยกมากเกินไปจะทำให้เกิดความร้อนและอาจทำลายเอลาสโตเมอร์หรือตัวนำ การวางแผนแบบปกติใช้โซนการละลายที่อ่อนโยนเป็นส่วนแรก, แล้วใช้กลุ่มบล็อกการผสมที่หนึ่งหรือสองกลุ่มที่มีมุมการเลื่อนที่ควบคุมเพื่อสร้างแรงดึงที่ตั้งเป้าหมาย, ตามด้วยโซนการผสมและช่องระบายอากาศ
การใส่วัสดุด้านข้างมีความสำคัญเมื่อการโหลดมีปริมาณสูง หรือเมื่อต้องใส่วัสดุเพิ่มลงสายการผลิตเพื่อป้องกันการทำงานที่หนักเกินไป เครื่องวัดน้ำหนักแบบลดน้ำหนักจะวัดสารเพิ่มความแข็งและสารทำให้ผสมกันได้อย่างมีความแม่นยำสูง ส่วนเครื่องวัดน้ำหนักข้างสามารถนำโพลีเมอร์ขนาดน้อยลงไปในท่อที่เนื้อละลายอยู่แล้ว เครื่องใส่สารเคมีแบบไหล (Liquid feeders) ใช้สำหรับใส่สารเพิ่มเติมหรือสารลดแรงตึง (reactive additives or lubricants) เครื่องใส่ปริมาตรและเครื่องใส่ปริมาณดำเนินการกับผงที่มีความหนาแน่นต่ำหรือมีความหนาแน่นต่ำ ความแม่นยำในการวัดปริมาณจะกำหนดความซ้ำซากของจุดแตกหักจากรุ่นไปยังรุ่นได้อย่างตรงไปตรงมา
การระบายอากาศโดยการดูดซึมจะกำจัดอากาศที่ถูกกักขัง, น้ำ, และโอเลอเมอร์ที่มีฤทธิ์ร้อนได้ ซึ่งจะสร้างช่องว่างและทำให้ความแข็งแรงในการรับแรงกระแทกในอุณหภูมิต่ำลดลง บนเครื่อง 36 ถึง 52 ลิตรต่อนาที มีช่องระบายอากาศ 1 หรือ 2 ช่องอยู่ภายใต้การดูดซึมเป็นปกติ; ท่อที่ยาวขึ้นของเครื่อง 48 หรือ 52 ลิตรต่อนาทีให้เวลาในการพักที่เพิ่มขึ้นสำหรับการกระจายและการลดความนิยมได้โดยไม่ต้องเพิ่มความเร็วของแปรงไปสูงเกินไป ในที่สุด, น้ำแข็งจะถูกฉีดผ่านหน้ากากและเครื่องตัดแล้วตัดเป็นเม็ดด้วยการกรองน้ำหรือการผลิตเม็ดด้วยเครื่องตัดสาย โดยขึ้นอยู่กับสูตรและรูปร่างของเม็ดที่ต้องการ
ตารางด้านล่างแสดงโซนการผลิตและความสำคัญของแต่ละโซนในการผลิตมาสเตอร์แบทช์ที่มีความทนต่อความเย็นแบบปกติ ค่าเหล่านี้เป็นจุดเริ่มต้น; การกำหนดค่าแม่กุญแจและจุดตั้งค่าที่แท้จริงจะถูกปรับตามการผลิตในเครื่อง KTE ของ Kerke และได้รับการยืนยันด้วยการทดสอบความแข็งแรงและการทดสอบแรงกระแทก
ส่วนการผลิตแบบ Twin-Screw สำหรับ Masterbatch ที่มีอุณหภูมิต่ำ
| Barrel Zone | Function | Typical Element Type | Process Goal |
|---|---|---|---|
| Feed (1 to 4 D) | Solids conveying | Conveying flights | Stable, surged-free feed |
| Melting (4 to 12 D) | Plasticize carrier | Low-angle kneading blocks | Full melt, no degradation |
| Dispersive (12 to 24 D) | Break up toughener | High-shear kneading + mixing | Fine, uniform rubber particles |
| Compatibilize (24 to 32 D) | React PP-g-MAH | Medium kneading blocks | Strong rubber-matrix interface |
| Vent (32 to 40 D) | Devolatilize | Reverse element + vacuum port | Remove air, moisture, volatiles |
| Metering (40 to 52 D) | Build pressure | Conveying flights | Steady die pressure for cutting |
ผู้แข่งขันในวงการเครื่องมือคู่เหลี่ยมเช่น Coperion ในประเทศเยอรมนี, JSW ในประเทศญี่ปุ่น, และ Leistritz ในประเทศเยอรมนีตั้งมาตรฐานโลกสำหรับเทคโนโลยีนี้ และรุ่น KTE ของ Kerke ได้ถูกสร้างขึ้นตามหลักการคู่หมุนร่วมกันแบบพาราเลลล์ด้วยการติดตั้งเครื่องมือด้วยคอมพิวเตอร์และการออกแบบการผสมที่มีการทำความสะอาดตัวเอง คุณสมบัติการทำความสะอาดเองสำคัญสำหรับแคมเปญของผงรวม (masterbatch) เนื่องจากสามารถจำกัดการติดเชื้อข้ามระหว่างสีหรือระบบที่ใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ช่วยลดเวลาเปลี่ยนสี และปกป้องคำกล่าวอ้างเกี่ยวกับความสามารถในการใช้งานในอุณหภูมิต่ำ
รูปแบบอุณหภูมิและหน้าต่างการกระบวนการ
รูปร่างอุณหภูมิของท่อต้องทำให้ตัวนำเข้าฟุ้งไหม้ได้ในช่วงแรก, ให้การผสมกระจายเกิดขึ้นในส่วนกลางของท่อ, และหลีกเลี่ยงการเกินอุณหภูมิของยางเอลาสติกหรือตัวทำให้คุณสมบัติเหมาะสมได้ในภายหลัง สำหรับตัวนำพาโพลีโพรพีลีนที่มี POE และ PP-g-MAH ความสูงของโปรไฟล์จะเพิ่มขึ้นจากประมาณ 160 องศาเซลเซียสที่จุดอัดเข้าสู่จุดสูงที่ใกล้เคียง 200-210 องศาเซลเซียสในโซนการกระจาย จากนั้นจะลดลงเล็กน้อยไปยังตัวฉีดเพื่อรักษาความเสถียรของสารละลาย สายพานพลาสติกโพลีเอทิลีนมีอุณหภูมิต่ำกว่าหลาย ๆ ทาง โดยมักอยู่ระหว่าง 150 องศาเซลเซียส ถึง 200 องศาเซลเซียส ส่วนสายพาน PA และ PC ต้องมีค่าอุณหภูมิตั้งต้นที่สูงกว่ามาก และยังต้องคำนึงถึงขีดจำกัดความร้อนของสารเสริม
ความเร็วของเครื่องเจาะและความเร็วการเคลื่อนที่กำหนดเวลาในการพักและความร้อนจากการตัด L/D ที่ยาวขึ้น (เช่น 48 หรือ 52) สามารถทำให้ความเร็วของสกรูต่ำลงได้สำหรับคุณภาพการผสมที่เท่ากัน ซึ่งลดความกดทับความร้อนต่อยาง ความเร็วของสกรูที่สูงจะสร้างความร้อนที่มีความคงตัวมากขึ้น ซึ่งอาจทำให้อุณหภูมิล็อกแมนท์ในพื้นที่นั้นสูงกว่าค่าที่ตั้งไว้และทำให้สารเพิ่มความแข็งแรงเสียหาย; เครื่องผลิตจะปรับความเร็วให้สมดุลกับความสามารถในการทำความเย็น ความดันควรอยู่ภายในขีดจำกัดของกล่องเกียร์ และการเพิ่มความดันอย่างฉับพลันมักจะเป็นสัญญาณว่าการป้อนไม่ดีหรือหน้าจอถูกติดขัด
การทำปฏิกิริยาเพื่อทำให้ PP-g-MAH เป็นสังเคราะห์ขึ้นอยู่กับเวลาและอุณหภูมิ หากเย็นเกินไปหรือเร็วเกินไป จะทำให้การปลูกถ่ายไม่สามารถรวมชั้นได้; หากร้อนเกินไปหรือช้าเกินไป ระบบขนส่งอาจจะเผาไหม้ ภาคการระบายต้องร้อนพอที่จะทำให้สารไวไฟเคลื่อนที่ได้ แต่เย็นพอที่จะไม่ทำให้วัสดุที่ละลายไหลออกจากช่องดักกักภายใต้การดูดออก ผู้ปฏิบัติงานจะตรวจสอบหน้าต่างโดยทดสอบความแข็งแรงที่ -20 องศาเซลเซียส, -40 องศาเซลเซียส, และ -60 องศาเซลเซียสต่อชิ้นงานผลิตชิ้นแรก และปรับการตั้งค่าแป้นหรือค่าประมาณการจนถึงจุดที่ความแข็งแรงตามเป้าหมายได้อย่างครบถ้วน
การเย็นและการบดเป็นเม็ดปิดวงจร การกรองน้ำใต้ทะเลผลิตออกเป็นเม็ดกลมและสม่ำเสมอเหมาะสำหรับการใส่สารในปริมาณที่อัตโนมัติและมีฝุ่นน้อย ส่วนการผลิตเม็ดด้วยแผ่นลวดที่เย็นด้วยน้ำหรืออากาศเป็นวิธีที่ง่ายขึ้นและเหมาะสำหรับวัตถุที่ต้องการความเย็นหรือมีปริมาณสารเติมเต็มสูง ไม่ว่าจะเป็นอย่างไร ก็ต้องให้เม็ดเป็นสภาพแห้งและไหลได้อย่างสะดวก เพื่อให้อุปกรณ์ป้อนแบบกราฟิเมตรของเครื่องแปลงสภาพสามารถรักษาระดับการสั่นไหวได้อย่างสม่ำเสมอ เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงปริมาณการใส่จะเป็นสาเหตุหลักของการให้ผลงานเย็นที่ไม่สม่ำเสมอในสถานที่จริง
สถานการณ์การใช้งานในสภาพอากาศหนาว
มาสเตอร์แบทช์ที่ทนความเย็นได้รับความสำคัญในทุกที่ที่ชิ้นส่วนพลาสติกต้องเผชิญกับความเสี่ยงจากการเย็นและแรงกระแทกพร้อมกัน มี 5 สถานการณ์ที่เป็นที่นิยม ได้แก่ การบรรจุสินค้าในระบบชั้นเย็น, ท่อในพื้นที่แถบขั้วโลกและภูมิภาคแอลป์, ส่วนประกอบภายนอกรถยนต์, ขวดบรรจุอาหารแช่แข็ง, และผนังถนน ทุกคนกำหนดจุดแตกหักที่แตกต่างกันและด้วยเหตุนี้มีสูตรและอัตราส่วนการปล่อยที่แตกต่างกัน
ขวดบรรจุภัณฑ์และถุงบรรจุอาหารแช่แข็งต้องอยู่ในสภาพสมบูรณ์ทั้งในขณะแช่แข็ง, การขนส่ง, และการตกกระแทกบนพื้นโรงเก็บสินค้า ผ้าโพลีเอทิลีนหรือถุงมักไม่ต้องการความช่วยเหลือมากนัก เนื่องจาก PE เป็นวัสดุที่มีความแข็งแรงเมื่ออยู่ในอุณหภูมิต่ำ แต่ถังพลาสติกโพลีโพรพีลีนสำหรับอาหารพร้อมรับประทานที่แช่แข็งจะประโยชน์มากจากการใช้เมาสเตอร์แบทช์ POE ที่มีความยืดหยุ่นอยู่ระหว่าง -20°C ถึง -40°C ระดับ 5% ถึง 10% ท่อขนาดเล็กและท่อในภูมิภาคอาร์กติก เช่น ท่อสำหรับระบบความร้อนในเขตหรือการขนส่งทรัพยากร ต้องใช้ระดับความแข็งแรงสูงสุด ซึ่งมักจะอยู่ระหว่าง -40 องศาเซลเซียส ถึง -60 องศาเซลเซียส และพึ่งพา PE หรือ PP ที่มี EPDM หรือ POE พร้อมการทำให้เข้ากันอย่างระมัดระวังเพื่อความแข็งแรงในระยะยาวภายในดิน
ส่วนประกอบภายนอกรถยนต์, รวมถึงเบรค, คลาด, และเคสกระจก, ต้องรับมือกับผลกระทบในฤดูหนาว และต้องผ่านการทดสอบความแข็งแรงตามมาตรฐานของผู้ผลิต, โดยเฉพาะในอุณหภูมิ -30 ถึง -40 องศาเซลเซียส สารประกอบที่ใช้ PP และมีส่วนผสม POE หรือ EPDM เป็นตัวมาตรฐาน โดยปรับปริมาณการใส่ให้คงค่าการกระแทกและความแข็งแรงอยู่ในเกณฑ์ที่กำหนด เกมเบรนภายนอกสำหรับทะเลสาบขยะ, การขุดเจาะ และการควบคุมน้ำต้องคงความทนทานต่อการขาดและแรงกระแทกในขณะติดตั้งในสภาพแวดล้อมที่หนาว; เกมเบรน HDPE และ LLDPE ใช้เมสเตอร์แบชที่มีส่วนผสมของ EPDM หรือ POE พร้อมกับกาวดำและสารเสริมความแข็งแรงเพื่อให้ได้ชั้นผนังที่มีความยืดหยุ่นได้ในสภาพแวดล้อมที่หนาว
สถานการณ์การใช้งานในสภาพอากาศหนาว
| Application | Typical Host | Target Service Temp | Suggested Toughener | Let-Down Ratio |
|---|---|---|---|---|
| Cold chain packaging film | LLDPE / LDPE | -20 C to -40 C | POE, EVA | 2 percent to 5 percent |
| Frozen-food containers | PP, PE | -20 C to -40 C | POE | 5 percent to 10 percent |
| Polar / alpine pipe | PE, PP | -40 C to -60 C | EPDM, POE | 10 percent to 20 percent |
| Automotive exterior | PP compounds | -30 C to -40 C | POE, EPDM | 8 percent to 15 percent |
| Outdoor geomembrane | HDPE, LLDPE | -40 C to -60 C | EPDM, POE | 5 percent to 12 percent |
นอกจากนี้ยังมีมาสเตอร์แบทช์ที่มีอุณหภูมิต่ำที่ใช้ในการปิดถุงสายสำหรับพื้นที่ภูมิภาคที่มีอุณหภูมิต่ำ, ผ้าใบเกษตรสำหรับการปลูกในพื้นที่ที่มีระดับสูง, และโปรไฟล์ PVC ที่แข็งแรงสำหรับหน้าต่างที่ต้องเปิดได้อย่างลื่นหลังจากมีฝนตก ในทุกกรณี คุณค่าที่ระบุในเอกสารควรเขียนเป็นคำอธิบายทางการทดสอบ ได้แก่ ค่าอย่างแข็งแรงจาก ASTM D746 และค่าการกระแทกจาก ASTM D256 หรือ D6110 ที่อุณหภูมิการใช้งานจริง ไม่ใช่การประกาศที่ไม่ชัดเจนว่า "ทนต่อความเย็น"
การดำเนินงานควบคุมคุณภาพและการทดสอบ
การดำเนินงานคุณภาพที่มีระบบจัดการอย่างเข้มงวดช่วยปกป้องคำอ้างสิทธิ์ความทนทานต่อความเย็นตั้งแต่วัตถุดิบจนถึงผลิตภัณฑ์เม็ด เริ่มต้นด้วยการตรวจสอบเช็คเข้าระบบของ MFI, ระดับความแข็งของสารเสริม, และระดับการเพิ่มคุณสมบัติของสารเสริม เพราะการเปลี่ยนแปลงของชุดในตัวใดตัวหนึ่งของสิ่งเหล่านี้จะทำให้ผลลัพธ์เปลี่ยนไป หลังจากนั้นจะตรวจสอบคุณภาพการผสมของผงสังเคราะห์ โดยใช้วิธีการเช่นการตัดด้วยเครื่องมือเล็ก ๆ และการใช้กล้องจุลทรรศน์ หรือการทดสอบการกรองผงละเอียด เพราะส่วนประกอบของยางที่มีขนาดใหญ่เป็นสาเหตุที่พบมากที่สุดของความแข็งแรงต่ำในอุณหภูมิต่ำ
การตรวจสอบกระบวนการขณะอัดชิ้นงานจะบันทึกความเร็วของมอเตอร์, อุณหภูมิของท่อ, ความดัน, และระดับการดูดซึม เพื่อจับการเปลี่ยนแปลงได้ทันที คุณภาพของเม็ดปูนจะตรวจสอบความเรียบร้อยของรูปร่าง, ความหนาแน่นของชิ้นส่วน, และความชื้น สุดท้าย ควรผสมเมสเตอร์แบชช์ลงในวัสดุหลักในอัตราที่กำหนด และทดสอบสารประกอบดังนี้: ความขาดความยืดหยุ่นตาม ASTM D746 พร้อมกับการทดสอบแรงกระแทกตาม ASTM D256 หรือ D6110 ที่อุณหภูมิ -20 องศาเซลเซียส -40 องศาเซลเซียส และที่จำเป็นต้องทดสอบอุณหภูมิ -60 องศาเซลเซียส ผลการทดสอบจุดแตกของ ISO 974 หรือ GB/T 5470 จะเพิ่มขึ้นสำหรับตลาดที่ต้องการ หมู่ที่ผ่านจะถูกปล่อยออกมาโดยมีใบรับรองที่ระบุอัตราส่วนการปล่อยและอุณหภูมิการทดสอบอย่างชัดเจน
บริษัทผลิตสารผสมที่ดียังทำการตรวจสอบการเก็บรักษา: ให้เก็บสารผสมหลักไว้และตรวจสอบอีกครั้งหลังจากระยะเวลาที่กำหนดเพื่อยืนยันว่าสารเสริมความแข็งไม่ได้เปลี่ยนสีหรือสารเพิ่มความเข้ากันไม่ได้เสื่อมสภาพ เนื่องจากประสิทธิภาพในอุณหภูมิต่ำไม่สามารถมองเห็นได้จนกระทั่งเกิดความเสียหาย ดังนั้นเอกสารจึงเป็นหลักฐานเดียวที่สามารถใช้เป็นหลักฐาน และผู้ผลิตที่มีความน่าเชื่อถือจะให้เอกสารตามชุดผลิตภัณฑ์แทนที่จะให้เอกสารตามคุณภาพเท่านั้น
วิธีการผลิตมาสเตอร์แบทช์อุณหภูมิต่ำของเครื่องผลิตสายคู่ Kerke
Kerke, โรงงาน Wanplas ที่มีประสบการณ์ในการผลิตเครื่องบดแบบคู่แขนมากกว่า 12 ปี และมีพื้นที่การผลิตขนาด 19,997 ตารางเมตร จำหน่ายเครื่องบดแบบคู่แขนร่วมหมุน KTE Series ที่ผลิตมาสเตอร์แบทช์ที่มีความทนต่ออุณหภูมิต่ำจากขนาดห้องปฏิบัติการไปจนถึงการผลิตขนาดเต็มที่ ช่วงนี้รวมถึงเครื่องอัดฉีด KTE-16B สำหรับการพัฒนาสูตรไปจนถึงเครื่อง KTE-135D ที่มีความจุสูง มีมากกว่า 2,000 เครื่องที่ทำงานอยู่ในกว่า 70 ประเทศ ที่พื้นฐานที่ติดตั้งหมายถึงว่าสายการผลิตสามารถแสดงการพัฒนารูปแบบบนเครื่อง KTE ขนาดเล็กและขยายไปสู่การผลิตด้วยวิธีการหมุนเหมือนกัน
สำหรับมาสเตอร์แบทช์ที่ทนต่ออุณหภูมิต่ำ Kerke ได้ออกแบบให้เน้นไปที่องค์ประกอบที่สำคัญที่สุด ได้แก่ ความยาว/ความกว้าง (L/D) ที่สามารถปรับได้ตั้งแต่ 36 ถึง 52 เพื่อให้สายการผลิตสามารถรองรับทั้งเครื่องปั่นแบบกระจายและช่องระบายอากาศที่ยาว, การติดตั้งสกรูด้วยคอมพิวเตอร์เพื่อให้ได้รูปร่างที่ซ้ำกันได้, และรูปแบบการปั่นที่มีการทำความสะอาดตัวเองเพื่อลดการติดเชื้อระหว่างแต่ละรอบผลิต ด้านการบดชิ้นส่วนเส้นมีระบบการบดด้วยน้ำ, การบดด้วยอากาศ, เครื่องตัดแผ่นรอบน้ำ, และการบดใต้น้ำ ซึ่งช่วยให้ผู้ผลิตสามารถปรับการตัดให้เข้ากับความไวของสูตรและความต้องการในการดำเนินงานของเครื่องแปรรูปได้
Kerke ยังจัดหาอุปกรณ์อัดและอุปกรณ์เสริมที่ช่วยให้อัตราการละลายถูกต้อง ได้แก่ เครื่องอัดน้ำหนักสำหรับวัตถุเพิ่มความแข็งและวัตถุเพิ่มความเข้ากันได้, เครื่องอัดข้างสำหรับวัตถุเพิ่มขนาด, และเครื่องผสมความเร็วสูงสำหรับการผสมก่อน เนื่องจาก Wanplas เป็นแบรนด์แม่ที่ครอบคลุมชุดคุณลักษณะของเครื่องจักรพลาสติกทั้งหมด ทำให้ผู้ผลิตสารผสมสามารถจัดหาเครื่องผสม ส่งวัตถุดิบ และเครื่องผลิตเม็ดพลาสติกจากกลุ่มเดียวกัน โดยยังคงมาตรฐานคุณภาพที่เดียวกัน เท่าที่เป็นไปได้, การให้บริการร่วมกันของโรงงาน Wanplas จะรวมถึงการให้อะไหล่และการเปลี่ยนแปลงตามการรับประกันฟรีทุกปี เพื่อสนับสนุนการทำงานอย่างต่อเนื่องของเครื่องผลิตสีหลัก
สำหรับเครื่องผลิตที่ขยายขนาด, เครื่องอัดแบบสามวงล้อและเครื่องอัดสองระดับของ Kerke สามารถควบคุมวัสดุพิเศษที่เครื่องอัดชั้นเดียวไม่สามารถประมวลผลได้อย่างสะอาด เช่น น้ำหนักของสารเติมแต่งที่สูงมาก หรือสารเสริมที่มีความไวต่อความร้อนและต้องการชั้นที่สองที่มีการอัดที่นุ่มนวลมากขึ้น จุดสำคัญของการวิศวกรรมคือง่าย: การผลิตสีแม่แบบที่สามารถทนความเย็นได้สำเร็จหรือไม่สำเร็จขึ้นอยู่กับการควบคุมการกระจายและการเชื่อมต่อ และเครื่องอัดขึ้นรูปต้องกำหนดให้เหมาะกับการนี้ ไม่ใช่เพียงเพื่อความเร็วในการผลิตเท่านั้น
คำถามที่ถามบ่อย
อะไรคือ masterbatch ที่ทนต่ออุณหภูมิต่ำ?
มาสเตอร์แบทช์ที่ทนต่ออุณหภูมิต่ำเป็นการผสมสารเสริมที่มีความเข้มข้น ซึ่งเมื่อผสมลงในโพลีเมอร์ฐานในปริมาณ 2 ถึง 20 เปอร์เซ็นต์ จะทำให้จุดความหักของผลิตภัณฑ์ที่ได้ลดลง ทำให้สามารถทนต่อการกระแทกได้ในอุณหภูมิ -20 องศาเซลเซียส, -40 องศาเซลเซียส หรือแม้กระทั่ง -60 องศาเซลเซียส มันบรรจุสารเสริมความยืดหยุ่น, สารทำให้คุณสมบัติเหมาะสม, และบางครั้งก็เป็นสารเติมแต่งขนาดน้อยในสารพีวีซีที่เหมาะกับโพลีเมอร์หลัก รูปแบบของเมสเตอร์แบทช์ (masterbatch) ช่วยให้การผสมผสานมีความสม่ำเสมอและการปรับปริมาณสามารถคงความสม่ำเสมอได้อย่างแน่นอนเมื่อเทียบกับการใส่ยางสำเร็จรูปโดยตรง
จุดแข็งที่สามารถให้ได้จากสีผสมอุณหภูมิต่ำคืออะไร?
ด้วยสารเสริมความแข็งแรง POE หรือ EPDM ในอัตราส่วนการละลาย 10 ถึง 20 เปอร์เซ็นต์ สินค้าโพลิโพรพีเลนจะสามารถลดอุณหภูมิจากจุดที่แข็งแรงอยู่ที่ประมาณ -10 องศาเซลเซียส ไปยังประมาณ -40 องศาเซลเซียส ขณะที่ระบบที่ใช้โพลีเอทีลีนอยู่ต่ำกว่า -60 องศาเซลเซียส ก่อนการปรับปรุง ค่าแท้จริงขึ้นอยู่กับผู้ผลิต, ระดับ, และวิธีการทดสอบความแข็งแรง ดังนั้น ควรตรวจสอบค่าด้วยการทดสอบ ASTM D746 หรือเทียบเท่า ISO 974 และ GB/T 5470 มากกว่าการคาดการณ์จากสูตรการผลิตเท่านั้น
ทดสอบใดที่วัดจุดแตกหักของพลาสติก?
จุดบิดบังเกิดขึ้นได้จากการวัดตามมาตรฐาน ASTM D746 และเทียบเท่ากับมาตรฐาน ISO 974 และ GB/T 5470 ซึ่งจะวัดค่าด้วยการทุบตัวอย่างที่มีอุณหภูมิลดลงจนถึง 50% เนื่องจากเกิดการแตกบิดบัง ความแข็งแรงต่อแรงกระแทกในอุณหภูมิต่ำถูกวัดโดยการใช้เครื่อง Izod ASTM D256 และ Charpy ASTM D6110 ซึ่งจะรายงานพลังงานที่ดูดซึมในหน่วย kJ/m2 ที่อุณหภูมิที่ตั้งไว้ เช่น -20 องศาเซลเซียสหรือ -40 องศาเซลเซียส รวมกันนี้กำหนดคำอ้างสิทธิ์ความทนต่อความหนาวของมาสเตอร์แบทช์
POE หรือ EPDM มีประสิทธิภาพในการรับแรงกระแทกในอุณหภูมิต่ำมากกว่ากันหรือไม่
POE มีความสมดุลที่ดีที่สุดระหว่างความทนทานต่ออุณหภูมิต่ำ, ความสามารถในการผลิต, และต้นทุนสำหรับตัวนำโพลิโอเลฟิน, ในขณะที่ EPDM มีความทนทานต่อความร้อนและสภาพอากาศที่ดีกว่าในระดับต้นทุนที่สูงขึ้น SBS, MBS, CPE และ EVA สามารถใช้กับแท่งขนาดต่าง ๆ และช่วงอุณหภูมิที่แตกต่างกัน ดังนั้นการเลือกใช้จะขึ้นอยู่กับสารพีวีซีและสภาวะการโปร่งแสง สำหรับส่วนภายนอกหรือด้านใต้ฝาครอบ, ความทนทานต่อสภาพอากาศของ EPDM มักจะเป็นข้อดีกว่าความคุ้มค่าในราคาของ POE
อัตราการละลายที่ควรใช้สำหรับมาสเตอร์แบทช์ที่มีอุณหภูมิต่ำคืออะไร?
ส่วนใหญ่จะใช้ปริมาณการผสมที่ 2 เปอร์เซ็นต์ถึง 20 เปอร์เซ็นต์ โดยขึ้นอยู่กับค่าประมาณแข็งแกร่งและโพลีเมอร์หลัก ฟิล์มสำหรับระบบ Cold Chain ที่มีความแข็งแรงต่ำอาจต้องใช้เพียง 3% ถึง 5% เท่านั้น ส่วนการใช้งานในระบบรถยนต์หรือท่อขนส่งที่มีอุณหภูมิต่ำถึง -60 องศาเซลเซียสอาจต้องใช้ถึง 15% ถึง 20% เปอร์เซ็นต์แรก ๆ มักจะให้ผลกำไรสูงสุด ดังนั้นการใช้ปริมาณที่มากเกินไปมักจะเพิ่มต้นทุนและทำให้ชิ้นงานอ่อนลงโดยไม่ได้รับประโยชน์มากนัก
ทำไมต้องใช้เครื่องอัดลวดคู่เพื่อผลิตมาสเตอร์แบทช์ที่ทนต่ออุณหภูมิต่ำ?
เครื่องอัดรีดคู่สายพานร่วมหมุนที่มีอัตราส่วน L/D ระหว่าง 36 ถึง 52 จะแบ่งสารเสริมความแข็งออกเป็นชิ้นส่วนยางที่ละเอียดและมีความเสถียร และสามารถผสมส่วนผสมที่เป็นอนุภาคน้อยและสารเสริมความเข้ากันได้อย่างสมบูรณ์ การผสมผสานบล็อก, การตัดส่วน, การใส่วัตถุดิบด้านข้าง, และการระบายอากาศด้วยการดูดซึม ช่วยให้เกิดการผสมที่ควบคุมและการลดความชื้นอย่างเหมาะสม ซึ่งเป็นสิ่งที่ masterbatch ที่มีจุดแตกง่ายต้องการ วิธีการใช้เครื่องบดแบบมีแขนเดียวหรือวิธีผสมแบบง่ายไม่สามารถให้ขนาดของส่วนผสมและคุณภาพของสัมผัสที่จำเป็นสำหรับการทำงานในอุณหภูมิต่ำกว่าศูนย์ได้อย่างมั่นคง
ระหว่างแร่คาร์ไบด์ใดที่ควรใช้ในการผลิตมาสเตอร์แบทช์?
ตรวจสอบตัวนำกับตัวเชื่อมต่อ: LLDPE หรือ LDPE สำหรับผ้าและท่อโพลีเอทิลีน, คอมโพสิต PP (สุ่มหรือแบ็ค) สำหรับโพลีโพรพิลีน, PA สำหรับชิ้นส่วนไนลอน, PC หรือ ABS สำหรับผสมสำหรับงานวิศวกรรม สายพานที่ตรงกันรักษาคุณสมบัติทางกลและป้องกันการเคลื่อนย้ายหรือการติดแผ่นที่จะทำให้ผลิตภัณฑ์อ่อนแอลง สำหรับผสม, สารนำควรสะท้อนกับสารชนิดต่อเนื่องเพื่อให้อยู่ภายในวัตถุ
สามารถใช้มาสเตอร์แบทช์ที่มีอุณหภูมิต่ำสำหรับการสัมผัสอาหารได้หรือไม่?
ใช่, ตามที่กำหนดไว้ในกฎระเบียบ เช่น FDA และ EU 10/2011 และมาตรฐานความปลอดภัยอาหารของประเทศที่เกี่ยวข้อง การนำสารเคลือบ, สารเพิ่มความแข็งแรง และสารเพิ่มเติมที่มีการรับรองว่ามีความปลอดภัยต่อการสัมผัสอาหาร ตรวจสอบเอกสารระดับความละเอียดเฉพาะอย่างยิ่งกับผู้ผลิตก่อนใช้ในบรรจุภัณฑ์ที่สัมผัสอาหาร และขอใบรับรองความถูกต้องต่อแบ็ค สินค้าที่ไม่ใช่สำหรับอาหารไม่ควรถูกนำไปใช้ในการติดต่อกับอาหารแม้ว่าประสิทธิภาพในการเก็บเย็นจะเหมาะสมก็ตาม
คำสรุป
มาสเตอร์แบทช์ที่ทนความเย็นต่ำคือวิธีการและเทคนิคการผลิตที่ช่วยให้ชิ้นส่วนพลาสติกแข็งแรงเมื่ออุณหภูมิลดลง ประสิทธิภาพของมันอยู่บนจำนวนเล็ก ๆ ของความจริงทางกายภาพ: ควบคุมให้สภาพของยางอยู่ต่ำกว่าสภาวะการเปลี่ยนรูปของตัวเอง, แยกออกเป็นส่วนประกอบที่เล็ก ๆ และยึดส่วนประกอบเหล่านี้กับตัวแทนด้วยตัวทำให้เข้ากันได้เช่น PP-g-MAH จุดแตกง่ายตาม ASTM D746 และพลังงานการกระแทกตาม ASTM D256 หรือ D6110 ซึ่งได้รับการตรวจสอบโดย ISO 974 และ GB/T 5470 เป็นมาตรการที่ถูกต้องที่สุดในการประเมินความสำเร็จ และควรระบุไว้ในเงื่อนไขการผลิตเสมอ
สำหรับเครื่องผสม, วิธีที่นำไปสู่การผลิตมาสเตอร์แบชที่มีความทนต่ออุณหภูมิต่ำอย่างมั่นคงคือการใช้เครื่องผสมแบบคู่สกรูที่มีอัตราส่วน L/D ระหว่าง 36 ถึง 52, บล็อกผสมที่วางอยู่อย่างเหมาะสม, การใส่วัตถุดิบด้วยระบบที่คำนวณความสูญเสียของน้ำหนักอย่างแม่นยำ, การระบายอากาศด้วยการดูด, และการผลิตเม็ดอย่างมีความสะอาด Kerke, โรงงาน Wanplas, ได้ผลิตเครื่องอัดลูกกลิ้งคู่รอบพาเลทแบบคู่ร่วม KTE Series จากเครื่องทดลอง KTE-16B ไปจนถึงเครื่องผลิต KTE-135D ที่สามารถให้ควบคุมอย่างแม่นยำแก่ผู้ผลิตมาสเตอร์แบทช์ทั่วโลก ไม่ว่าผู้ต้องการจะเป็นถุงอาหารแช่แข็งที่มีอุณหภูมิ -20 องศาเซลเซียส หรือท่อในบริเวณแถบแดนขั้วโลกที่มีอุณหภูมิ -60 องศาเซลเซียส ความเข้มข้นที่เหมาะสม, น้ำยาแทนที่, อัตราส่วนการผสม, และกระบวนการผสมจะเปลี่ยนโพลีเมอร์ที่แข็งเป็นอันตรายให้กลายเป็นวัสดุที่สามารถอยู่รอดได้ในสภาพอากาศหนาวเย็น
