มาสเตอร์แบทช์เติมไมโครสเฟอร์กลายเป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพอย่างมากสำหรับผู้ผลิตสารประกอบพลาสติกที่ต้องการลดน้ำหนักส่วนประกอบพร้อมเพิ่มความทนความร้อนในขั้นตอนเดียว โดยผสมกลไกหรือเซรามิกไมโครเซฟในตัวนำโพลีเมอร์ ผู้ผลิตเมาสเตอร์แบทช์สามารถสร้างวัตถุเสริมที่มีความเข้มข้น ซึ่งช่วยให้ผู้ผลิตเครื่องฉีดพลาสติก, เครื่องฉีดแผ่น, และผู้ผลิต SMC และ BMC สามารถลดความหนาแน่นของผลิตภัณฑ์ได้ 10 ถึง 30 เปอร์เซ็นต์ และลดความนำความร้อนโดยไม่ทำให้เสียความแข็งแรง แนวคำแนะนำนี้อธิบายถึงการลดน้ำหนักและการอิเล็กโทรสลายที่อยู่เบื้องหลังของเมาส์เตอร์แบชช์ไมโครสเปียร์, ปัญหาสำคัญที่เกี่ยวข้องกับการแตกหักของไมโครสเปียร์ขณะผสมวัตถุ, การออกแบบเครื่องอัดรีดสองแท่งหมุนร่วมกันที่มีการแยกแรงดันน้อยเพื่อรักษาส่วนของสเปียร์ไว้ในสภาพเดิม, และวิธีการทดสอบความหนาแน่นและความนำความร้อนที่ใช้ในการคัดเลือกผลิตภัณฑ์ที่ได้ ไม่ว่าคุณจะดำเนินการในโรงงานผลิตมาสเตอร์แบทช์สีและสารเพิ่มเติม, โรงงานผลิตสารประกอบที่ปรับแต่ง, หรือโรงงานผลิตแผ่นที่มีเส้นใยแก้ว, วิธีการผลิตที่อธิบายในบทความนี้จะกำหนดว่ามาสเตอร์แบทช์ที่มีเม็ดไมโครสเฟียร์จะประสิทธิผลในสายการผลิตหรือไม่ หรือจะล้มเหลวในเครื่องอัด, เครื่องฉีด, หรือเครื่องฉีดพลาสติก Kerke, โรงงาน Wanplas ที่สำเร็จรูปในการผลิตเครื่องอัดเม็ดแบบคู่แขน (twin-screw compounding extruder), ใช้ความรู้นี้กับเครื่องอัดเม็ดแบบคู่แขนร่วมหมุน (co-rotating parallel twin-screw) ของซีรีส์ KTE ที่ใช้โดยผู้ผลิตสีหล่อในกว่า 70 ประเทศ
แรงดึงทางการค้าเบื้องหลังมาสเตอร์แบทช์ไมโครสเฟอร์ง่ายมาก: ผู้ผลิตสินค้าในอุตสาหกรรมรถยนต์และอาคารต้องต้องการเป้าหมายด้านน้ำหนักและประสิทธิภาพการใช้พลังงาน และฟองไซนทิคที่ทำจากสารไมโครสเฟอร์ที่ไม่มีรอยแตกสามารถให้น้ำหนักที่น้อยกว่าปลาสติกและการอุดหรือตัดความร้อนได้ดีกว่าปลาสติกแข็ง ความต้องการทางเทคนิคมีความแข็งแกร่งเท่ากันเนื่องจากไมโครสเฟอร์ที่เป็นรูพรุนยังช่วยลดการหักตัว, ลดปัจจัยการขยายตัวความร้อนแบบเส้นตรง, ปรับปรุงความเสถียรทางขนาด, และปรับปรุงการดูดซับเสียง ความยากคือสฟีเรียบนดวงดาวนั้นอ่อนแอ กระบวนการแปรรูปผงจะทำให้ลูกกระบอกกลมแตกเป็นชิ้นส่วนที่ไม่มีค่า หรือเป็นชิ้นแก้วหรือเซรามิกที่เพิ่มความหนาแน่นและความนำไฟฟ้า และอาจเป็นจุดสะสมความเครียดได้ ทั้งกระบวนการตั้งแต่การเลือกตัวนำไปจนถึงการออกแบบรูปร่างของลูกปืน จึงต้องถูกออกแบบร่วมกันเพื่อให้ได้เป้าหมายเดียว: คงสังเกตลูกกลมไว้อย่างสมบูรณ์พร้อมกับการให้เกิดการผสมผสานอย่างสม่ำเสมอ
อะไรคือ Masterbatch สำหรับเติมเม็ดไมโครสเฟอร์ (Microsphere Filler Masterbatch)
Microsphere filler masterbatch เป็นสารเสริมที่มีความเข้มข้น ซึ่งประกอบด้วยกลุ่มของวงกลมขนาดเล็กที่มีช่องว่าง ซึ่งส่วนใหญ่ผลิตจากแก้วหรือเซรามิก และถูกกระจายในปริมาณสูงในพื้นที่รองรับของโพลีเมอร์ เพื่อสร้างเม็ดที่มีความนุ่มและสามารถวัดได้โดยตรงเพื่อเติมลงในโพลีเมอร์หลัก รูปแบบของเมสเตอร์แบชช์สามารถแก้ไขปัญหาทางปฏิบัติสองปัญหาในเวลาเดียวกัน: ให้ผู้ผลิตสามารถควบคุมผงที่มีความหนาแน่นต่ำและเป็นฝุ่นได้เป็นเม็ดที่สะอาด และสามารถทำให้สังเคราะห์มีความละเอียดก่อนการใช้งาน ทำให้ผู้ใช้งานสามารถใช้อัตราการลดความหนาแน่นที่ต่ำเพื่อให้ได้อัตราส่วนของช่องว่างตามเป้าหมาย น้ำหนักของผงปูนทั่วไปอยู่ในช่วง 15 ถึง 45 เปอร์เซ็นต์ของไมโครสเฟอร์ และส่วนที่ผลิตแล้วมักจะมีน้ำหนักผงปูนอยู่ที่ 2 ถึง 15 เปอร์เซ็นต์ โดยขึ้นอยู่กับความหนาแน่นและเป้าหมายการอิเล็กทรอนิกส์
ส่วนประกอบของวงกลมเองแบ่งออกเป็นสามกลุ่ม มิกโรสเฟอร์รูกลาส (microspheres) เป็นกลุ่มกลมที่มีผนังบางและเป็นเซลล์ปิดของกระจกสารบอโรซิลิเกตที่ผลิตจากการทำให้กระจกละเอียดอ่อนร้อนด้วยตัวกระตุ้นการขยายตัวจนกระจกกลมขยายตัวเป็นกลุ่มกลมที่มีอากาศภายในหรือเติมด้วยก๊าซอินเฟิร์ต ไมโครเซรามิกที่มักใช้เคมีภายในอัลมินอซิลิเกต มีความแข็งแรงในการแตกหักและอุณหภูมิในการใช้งานสูงกว่า แต่มีราคาที่สูงกว่า เซนอสฟีรของไฟล์แอช (fly-ash cenospheres) เป็นผลผลิตจากการเผาไหม้ก๊าซธรรมชาติที่มีรูปร่างเป็นวงกลมและเป็นสารละลายของซิลิกาและอัลูมินา ซึ่งมีราคาถูกแต่ขนาดและความแข็งแรงไม่เท่ากัน สูตรแต่ละชนิดถูกจัดจำหน่ายเป็นผงแห้ง มีขนาดของอนุภาคประมาณ 10 ถึง 200 ไมโครเมตร และความหนาแน่นของอนุภาคจริงอยู่ระหว่าง 0.10 ถึง 1.10 กรัมต่อเซนติเมตร
ระบบปฏิบัติการของสารยึดใช้สารยึดที่เหมาะสมกับโพลีเมอร์หลักของผลิตภัณฑ์ที่จะผลิต สารพานจากโพลิโพรพีเลนและโพลีเอทิลีนเป็นที่นิยมสำหรับส่วนของโพลิโอลีฟีน, สารพานจากโพลีเอมิไนด์และโพลีเอสเตอร์ใช้สำหรับสารประกอบของพลาสติก, และสารพานพิเศษเช่น EVA, TPU, หรือ PVC ใช้สำหรับฟิล์ม, เอลาสโตเมอร์, และพลาสติโซล เครื่องพยาบาลที่ออกแบบได้ดีจะมีความเข้ากันได้อย่างเต็มที่กับตัวแทนที่ใช้งาน จึงไม่มีการนำเข้าส่วนที่สองหรือพื้นที่เชื่อมต่อที่อ่อนแอขึ้นในอัตราส่วนการลดลง Kerke, โรงงาน Wanplas, จำหน่ายเครื่องอัดลูกกลิ้งคู่หมุนแบบ KTE ที่ช่วยให้ผู้ผลิตมาสเตอร์แบทช์เปลี่ยนตัวนำและประเภทลูกกลิ้งได้อย่างรวดเร็วด้วยการปรับแต่งลูกกลิ้งและท่อแบบโมดูลาร์ในช่วงขนาด KTE-16B ถึง KTE-135D
นอกจากความหนาและคุณสมบัติการอุดหูดแล้ว มาสเตอร์แบทช์ไมโครสเฟอร์ยังมีประโยชน์อื่น ๆ ที่สำคัญอีกมากมาย ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้มันแพร่หลายไปในตลาดที่มีความท้าทายสูง ช่องว่างของเซลล์ที่ปิดลดปัจจัยการขยายตัวความร้อนแบบเส้นตรง ซึ่งลดการหักงอในส่วนที่มีผนังบางและใหญ่ วัสดุที่มีรูปร่างเป็นวงกลมช่วยเพิ่มความไหลของวัสดุที่ละลายและลดการสึกหรอของสกรูและท่อเมื่อเทียบกับวัสดุที่มีรูปร่างแหลม เช่น ทาลคหรือใยแก้ว ช่องอากาศช่วยลดการดูดซับเสียง และเนื่องจากวงกลมเหล่านี้มีความเป็นอิสโตรปิก (isotropic), จึงสามารถหลีกเลี่ยงความเป็นอิสโตรปิกและการอ่านข้อมูลจากผิวที่อาจเกิดขึ้นจากวัสดุเติมแบบแผ่นได้ ความเสี่ยงคือการลดความแข็งแรงในการยึดและการยืดหยุ่น และค่าความแข็งของวัสดุถ้าการโหลดถูกเพิ่มขึ้นเกินไป ซึ่งเป็นเหตุผลที่การพัฒนารูปแบบที่ระมัดระวังและการลดการแตกหักเป็นสิ่งที่สำคัญ
เครื่องมือลดน้ำหนักและการอิ่มตัวความร้อน
คุณสมบัติการลดน้ำหนักและการอิ่มตัวของมาสเตอร์แบทช์ไมโครสเฟอร์ขึ้นอยู่กับสองหลักการทางกายภาพ ได้แก่ กฎของการผสมสำหรับความหนาและการจับอากาศที่ยังคงอยู่สำหรับความต้านทานความร้อน สฟีเรียที่เป็นรูปร่างเปลือยส่วนใหญ่เป็นพื้นที่ว่าง ดังนั้น การแทนที่พื้นที่ของโพลีเมอร์ที่เป็นวัสดุแข็งด้วยพื้นที่เท่ากันของสฟีเรียจะทำให้ความหนาแน่นของวัสดุคอมโพสิตลดลงทันที ถ้าวงกลมเหล่านี้อยู่ในส่วนว่างและมีความหนาแน่นจริงต่ำกว่ามาตรฐานมาก ความหนาแน่นของส่วนที่ผลิตขึ้นจะใกล้เคียงกับเฉลี่ยที่มีน้ำหนักคำนวณจากทั้งสองอย่าง ในทางปฏิบัติ เนื่องจากวงกลมเหล่านี้เป็นรูปทรงเปลือย จึงทำให้น้ำหนักที่ประหยัดมากกว่าระบบที่ถูกแทนที่ ซึ่งทำให้ฟองสังเคราะห์มีประสิทธิภาพในการเพิ่มความทนทานและลดน้ำหนักได้อย่างมาก
การอุดหรือป้องกันความร้อนทำงานผ่านทางที่แตกต่างกันแต่เกี่ยวข้องกัน อากาศที่เงียบมีค่าความนำความร้อนประมาณ 0.025 วัตต์ต่อเมตร-เคลวิน ส่วนที่พลาสติกทั่วไปอยู่ระหว่าง 0.15 ถึง 0.40 วัตต์ต่อเมตร-เคลวิน เมื่อไมโครสเปซรูปหลอดซึ่งถูกแทนที่และยังคงอยู่ในสภาพเดิม จะสร้างเครือข่ายสามมิติของช่องอากาศเล็ก ๆ ที่ความร้อนต้องผ่านไป ในทุกจุดสัมผัสระหว่างโพลีเมอร์กับลูกบอล พโนนและจุลกายภาพอากาศจะพบกับความต้านทานที่เรียกว่า ความต้านทานของ Kapitza ซึ่งทำให้การนำความร้อนกระจายออกไปถูกกระจายไป เมื่อมีสายต่อที่ยังสมบูรณ์มากขึ้น ความนำความร้อนของวัสดุที่ผสมจะลดลง ชิ้นส่วนที่เติมด้วยไมโครสเฟอร์ 20 เปอร์เซ็นต์ที่ยังไม่เสียหายสามารถแสดงความต้านทานไฟฟ้าลดลง 20 ถึง 40 เปอร์เซ็นต์เมื่อเทียบกับวัสดุหล่อที่ไม่เติมไมโครสเฟอร์ โดยขึ้นอยู่กับความหนาและการจัดวางของผนังไมโครสเฟอร์
สำคัญอย่างยิ่งคือทั้งสองระบบขึ้นอยู่กับการที่สนามจะคงอยู่ในสภาพปิดและเปลือย เมื่อมีลูกบอลถูกบด ทำให้โพลีเมอร์ของแผ่นฐานไหลเข้าไปในช่องว่าง ทำให้เกิดการลดช่องว่างของอากาศและการลดพื้นที่สัมผัส ทำให้ชิ้นงานมีความหนาแน่นและสูญเสียความไวต่อความร้อนในเวลาเดียวกัน เนื่องจากสาเหตุนี้ ทั้งหมดของกลยุทธ์การคำนวณที่อธิบายต่อไปในแนวคำแนะนำนี้ถูกสร้างขึ้นรอบการควบคุมการแตกหัก การเพิ่มขึ้นเล็กน้อยในอัตราการแตกหักที่ยังไม่สามารถมองเห็นได้ชัดในการตรวจสอบความหนาแน่นพื้นฐานอาจทำลายส่วนใหญ่ของประโยชน์ในการอุดหรือป้องกันความร้อน และทำให้ผลิตภัณฑ์คุณภาพสูงกลายเป็นสารผสมที่ไม่มีคุณภาพ
ส่วนอัตราการขยายตัวของความร้อนมีความคล้ายคลึงกัน กรวดหินแข็งที่มีความหนาแน่นอยู่แล้วลดการขยายตัวลงเนื่องจากมีความเสถียรทางขนาด แต่กลุ่มก้อนที่มีช่องว่างทำได้อย่างนุ่มนวลมากกว่านั้นเนื่องจากเพิ่มความจุที่สามารถรับแรงดึงจากความร้อนได้ สำหรับเครื่องอุปโภคและเครื่องใช้ที่ต้องมีความละเอียดที่แม่นยำในช่วงอุณหภูมิสูงและต่ำ ความต้องการนี้เป็นเหตุผลสำคัญที่ทำให้ผู้ผลิตต้องเสียค่าใช้จ่ายเพิ่มขึ้นในการใช้ไมโครเซรามิกหรือไมโครแก้วที่มีความแข็งแรงสูง แม้ว่าปรับโครงสร้างจะเป็นเรื่องจริง แต่ก็เป็นเรื่องสำคัญ: การเพิ่มเปอร์เซ็นต์ของช่องว่างจะลดคุณสมบัติการรับน้ำหนัก ดังนั้นผู้ออกแบบจึงจะทำการปรับความหนาแน่นตามเป้าหมายและคำนึงถึงความต้องการทางกลของผลิตภัณฑ์ด้วยการใช้การออกแบบทางทฤษฎีแทนการใช้ความคิดเห็นส่วนตัว
จากมุมมองการประมวลผล, หมายเลขความไวต่อความร้อนยังมีผลต่อความสามารถในการรับแรงกดของสารประกอบได้มากน้อยเพียงใด เกล็ดที่มีความแข็งแกร่งสูงสามารถทนต่อมอเตอร์สกรูที่แรงกว่าและผลผลิตที่สูงขึ้นได้ ขณะที่เกล็ดแก้วขนาดเล็กที่มีค่าคุ้มค่าทางเศรษฐกิจจำเป็นต้องใช้สูตรที่นุ่มนวลมากขึ้น การเข้าใจแรงบดตามระดับที่กำหนด, ซึ่งมักจะระบุเป็นเมกะปาสแคล (MPa) และวัดที่แรงดันบดที่กำหนด, เป็นขั้นตอนแรกในการตั้งค่าระบบอัด ส่วนที่มีกำลัง 28 เมกะปาสกาลสามารถทนต่อการผสมที่เบามาก; ส่วนที่มีกำลัง 3 เมกะปาสกาลต้องใช้โปรไฟล์การแยกที่มีแรงแตกต่ำอย่างระมัดระวัง ซึ่งหลายสายสำหรับใช้ทั่วไปไม่สามารถให้ได้โดยไม่ต้องปรับแต่ง
ประเภทของไมโครสเฟอร์ และวิธีการเลือกใช้
การเลือกชนิดของไมโครสเฟอร์ที่เหมาะสมเป็นฐานสำคัญของการผลิตเมสเตอร์แบทช์ที่ประสบความสำเร็จ เพราะชนิดของไมโครสเฟอร์กำหนดความสูงสุดของการลดความหนาแน่น การป้องกันความร้อน และความสามารถในการรับมือกับข้อกำหนดในกระบวนการผลิต แผนภูมิด้านล่างเปรียบเทียบสามสกุลหลักในด้านปัจจัยที่สำคัญที่สุดต่อผู้ผลิตสารเคมี ราคาแสดงด้วยคำอธิบาย "ต่ำ", "กลาง", "สูง", และ "มากเกินไป" แทนตัวเลขเงิน เพราะการเลือกที่ถูกต้องขึ้นอยู่กับค่าการประสิทธิภาพที่ได้รับในส่วนสุดท้าย
การเปรียบเทียบกลุ่มเมกซิโสเฟอร์
| Microsphere family | Composition | True density (g/cm3) | Typical size (micron) | Crush strength (MPa) | Max service temp | Relative cost tier |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Hollow glass microspheres | Soda-lime borosilicate | 0.10 to 0.60 | 10 to 150 | 2 to 120 | 600 deg C | Medium |
| Ceramic microspheres | Aluminosilicate | 0.40 to 0.85 | 20 to 200 | 30 to 200 | 1000 deg C | High |
| Fly-ash cenospheres | Silica-alumina | 0.60 to 0.90 | 50 to 300 | 3 to 20 | 500 deg C | Low |
| Polymer microspheres | PMMA or PVDC shell | 0.60 to 1.00 | 5 to 50 | Low | 180 deg C | Medium |
นอกจากความหนาแน่นและความแข็งแรงแล้ว มีสามเกณฑ์การเลือกที่ตัดสินผลสำเร็จในแต่ละวัน สิ่งแรกคือ ความทนทานต่อสารเคมี: กระจกสโตน-ไลม์จะถูกสารกรดแข็งทำลาย ดังนั้นในกรณีที่มีพื้นฐานหรือเคลือบเป็นวัสดุเซรามิกหรือมีการบำบัดผิว จำเป็นต้องใช้วัสดุที่มีคุณสมบัติเหมาะสม The second is thermal stability versus the melt temperature of the carrier; glass spheres survive the 180 to 260 deg C window of polyolefin and engineering-resin compounding without deformation, but polymer microspheres collapse above roughly 180 deg C and are therefore limited to low-temperature carriers or post-blending. ส่วนที่สามคือการบำบัดผิว: ส่วนใหญ่ของชนิดที่ใช้ในธุรกิจจะได้รับสารซิลานหรือสารยึดที่ช่วยเพิ่มความติดกันกับวัสดุหลักและลดการดูดซึมของน้ำ และการบำบัดเฉพาะนี้ต้องเป็นไปตามความร่วมสมัยของตัวนำที่เลือกใช้
สำหรับผู้ผลิตมาสเตอร์แบทช์ การสอดคล้องของระดับสีมีความสำคัญเท่ากับระดับสีเอง เซนอสเฟอร์เป็นผลผลิตธรรมชาติ จึงทำให้ระยะการกระจายขนาด ความหนาแน่น และความแข็งแรงของการแตกหักแตกต่างกันตามล็อตผลิตภัณฑ์ ทำให้อัตราการลดลงและผลลัพธ์ของการอุดหูลดหลุดลอยไป มิกโรสเฟอร์รูปทรงกลมที่ทำจากแก้วและเซรามิกที่สังเคราะห์มีความละเอียดสูง ซึ่งเป็นเหตุผลที่มันเป็นวัสดุที่ใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์และอิเล็กทรอนิกส์ที่มีความแม่นยำสูงแม้จะมีราคาแพงกว่าวัสดุอื่น ๆ การตรวจสอบคุณภาพวัตถุดิบที่เข้ามาอย่างเข้มแข็ง โดยนำตัวอย่างที่เป็นตัวแทนมาพิจารณาและวัดความหนาแน่นของวัตถุดิบ รวมถึงการตรวจสอบจำนวนคราบหอยที่แตกหักด้วยวิธีการใช้กล้องจุลทรรศน์ จะช่วยป้องกันเส้นทางการผลิตมาสเตอร์แบทช์จากวัตถุดิบที่ไม่ตรงตามมาตรฐาน
การควบคุมอัตราการแตกของไมโครสเฟอร์ระหว่างการผสม
อัตราการแตกหักเป็นตัววัดคุณภาพที่สำคัญที่สุดสำหรับเม็ดสีไมโครสเปียร์ โดยกำหนดเป็นเปอร์เซ็นต์ของเม็ดที่ถูกทำลายขณะการผลิต และควรวัดได้ดีที่สุดโดยเปรียบเทียบความหนาแน่นรวมและความหนาแน่นของส่วนที่ปรากฏกับค่าทฤษฎีจากกฎผสม ระดับการแตกหักที่ต่ำ, โดยทั่วไปอยู่ต่ำกว่า 5 เปอร์เซ็นต์, จะรักษาความหนาและประโยชน์ในการอิเล็กทรอนิกส์ไว้ได้; ระดับที่สูงกว่า 15 เปอร์เซ็นต์มักหมายถึงว่าสินค้ามีคุณค่าที่ลดลงไปมากแล้ว เนื่องจากการควบคุมการแตกหักจึงเป็นงานวิศวกรรมหลักของทั้งกระบวนการ และสามารถทำได้โดยการจัดการที่และวิธีที่กลุ่มสนามประสบความเครียดทางกลและความดัน
ความกดดันที่ทำให้ลูกบอลแตกเป็นชิ้นๆ นั้นง่ายต่อการระบุ ความเร็วของสกรูที่สูงทำให้ความเร็วการตัดในแหล่งไหลของวัสดุเพิ่มขึ้น และความถี่ของการกระทบของชิ้นส่วนกับสกรูและท่อเพิ่มขึ้น ความแรงทางเคมีที่สูง, ค่าความแรงต่อหน่วยน้ำหนักที่ถูกส่งมอบโดยเครื่องยนต์, เป็นตัวแทนที่ตรงต่อการทำงานในการแตกหักรวม แผ่นแปรงและส่วนกลับที่มีประสิทธิภาพในการกระจายสีและวัสดุเติมที่ดีเยี่ยม สามารถสร้างโซนแรงดันสูงและแรงต้านแรงดึงสูงอย่างแม่นยำ ซึ่งจะทำให้ลูกกลมที่บอบบางแตกสลาย การผสมเข้ากับอาหารหลักในช่วงแรกจะนำสังเคราะห์ที่แห้งและยังคงเป็นก้อน ๆ ลงในเขตขนส่งของส่วนผสมแข็งและเขตละลาย โดยที่สังเคราะห์เหล่านี้จะถูกบดกับผนังทรงกลมก่อนที่จะมีฟิล์มละลายป้องกันเกิดขึ้น ในที่สุด, เครื่องสูบเกียร์ที่มีความดันสูงหรือชุดกรองที่มีความละเอียดมากเกินไปที่ตัวแท่งจะทำให้สารผสมที่ผสมกันอยู่แล้วประสบแรงกดที่สูงจนทำให้ลูกบอลที่ติดอยู่ในกระแสแตกออก
วิธีควบคุมคือการทำให้สนามหลักอยู่ห่างจากทุกพื้นที่ดังกล่าว วิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุดคือการใส่วัสดุด้านล่าง: การละลายและการทำให้พลาสติกของวัสดุพื้นฐานเกิดขึ้นในช่วงครึ่งแรกของท่อด้วยตัวหมุนที่จำเป็นเพื่อให้เกิดความเหมือนกันของวัสดุละลาย และเม็ดพลาสติกถูกใส่ผ่านเครื่องใส่ด้านล่างลงไปในวัสดุละลายที่ได้รูปร่างสมบูรณ์ในช่วงครึ่งหลัง จากจุดนี้ไปทางล่างสายการผลิต, ลูกบอลใช้แค่ส่วนที่ขนส่งไปทางหน้าโดยไม่มีการผสมผสาน จึงทำให้ลูกบอลถูกนำไปส่งและจัดสรรอย่างนุ่มนวลแทนที่จะถูกตัดขาด เนื่องจากสฟีเรียเข้าสู่สารละลายที่ทำหน้าที่ลดแรง摩ยึด จึงทำให้เกิดการป้องกันและอัตราการแตกหักลดลงอย่างมากเมื่อเทียบกับการใส่สฟีเรียเข้าสู่กระบวนการหลัก
การตั้งค่าการประมวลผลช่วยเสริมความเป็นรูปทรง ความเร็วของสกรูถูกควบคุมอยู่ในช่วงต่ำถึงปานกลาง, น้ำหนักเฉลี่ยของพลังงานเฉลี่ยอยู่ต่ำกว่า 0.10 ถึง 0.12 กิโลวัตต์-ชั่วโมงต่อกิโลกรัม และอุณหภูมิของวัตถุดิบถูกควบคุมให้อยู่ในระดับสูงเพียงพอที่จะทำให้วัตถุดิบไหลออกมาโดยไม่กระทบต่อความแข็งแรงของสังเคราะห์ เครื่องปล่อยอากาศวางอยู่ด้านหน้าของเครื่องใส่เม็ด เพื่อให้สารไวไฟออกไปก่อนที่เม็ดจะเข้าสู่เครื่อง เมื่อใช้เครื่องสูบเกียร์เพื่อความเสถียรของแรงดัน นั้นจะต้องมีขนาดและตั้งค่าให้มีแรงดันความต่างต่ำ และต้องเปิดแผ่นกรองให้เป็นรูปแบบที่ละเอียดมาก เพื่อให้กระจกไม่ถูกบดเป็นผงในช่องแทง ทุกตัวเลือกนี้จะซื้อขายความเร็วในการส่งข้อมูลเล็กน้อยเพื่อความสมบูรณ์แบบ และการคำนวณความสมดุลที่ถูกต้องจะได้จากการวัดความเสียหายในการทดสอบ
แผนภาพค่าปarameter การควบคุมการแตกหัก
| Process variable | Low-breakage setting | High-risk setting | Why it matters |
|---|---|---|---|
| Screw speed | 150 to 350 rpm | Above 500 rpm | Shear rate scales with speed |
| Specific energy | Below 0.10 kWh/kg | Above 0.25 kWh/kg | Cumulative crushing work |
| Kneading discs | Short 30 to 45 deg, carrier only | Long 60 to 90 deg staggered | High-pressure shear zones |
| Incorporation point | Side feed downstream | Main feed upstream | Dry spheres crushed in solids zone |
| Die pressure | Low, coarse screen | High, fine screen or pump | Pressure spike breaks spheres |
การวัดการแตกหักในสายทำให้วงจรปิด การตรวจสอบในโรงงานที่ง่ายที่สุดคือการนำตัวอย่างปริมาตรที่ทราบดีของมาสเตอร์แบชช์ที่เสร็จสมบูรณ์มาตรฐานและเปรียบเทียบกับความหนาแน่นโดยปริมาณที่คำนวณจากสูตร การเพิ่มความหนาแน่นที่เร็วกว่าที่คาดไว้แสดงว่ามีการแตกหัก สำหรับผลทางคณิตศาสตร์ การตรวจสอบชิ้นส่วนขนาดเล็กที่ตัดเป็นแผ่นแล้วดูด้วยวิธีการทางกลศาสตร์หรือการสแกนอิเล็กทรอนไฟฟ้า จะทำให้เทคนิคการทดสอบสามารถนับหอยที่ยังไม่แตกหักและหอยที่แตกหักได้โดยตรง และวิธีนี้ยังแสดงให้เห็นถึงการกระจายตัวที่ไม่ดีหรือการกลุ่มตัว โรงงานผลิตเมสเตอร์แบทช์ชั้นนำจะทำการตรวจด้วยวิธีไมโครสโคปป์กับตัวอย่างแรกของแต่ละชุดการผลิต และจะปรับสูตรการหมุนแปรงเพียงหลังจากการตรวจสอบอัตราการแตกหักได้รับการยืนยัน
การกำหนดรูปแบบสกรูและการออกแบบกระบวนการการตัดด้วยแรงขัดน้อย
การกระบวนการแรงขับต่ำดำเนินการผ่านมอเตอร์สกรูแบบโมดูลของเครื่องอัดแรงดันคู่หมุนแบบพาโรลล์ (co-rotating parallel twin-screw extruder) และเครื่อง Kerke KTE-Series ได้ถูกออกแบบเฉพาะสำหรับการผสมชนิดนี้อย่างชัดเจน เส้น KTE นี้รวมถึงเครื่องทดสอบเช่น KTE-16B ไปจนถึงเครื่อง KTE-135D ที่มีความจุสูง ทั้งหมดใช้ระบบการติดตั้งลูกบอลแบบคอมพิวเตอร์และมีบล็อกปั่นที่ออกแบบให้มีการทำความสะอาดตัวเองอย่างดีเยี่ยม การทำความสะอาดตัวเองเป็นสิ่งที่มีค่าเฉพาะสำหรับงานการผลิตไมโครสเฟอร์เนื่องจากมันจะป้องกันไม่ให้วัสดุที่เสื่อมสภาพเกาะติดอยู่ในจุดที่ไม่มีการเคลื่อนไหวและหลังจากนั้นก็หลุดออกเป็นสารปนเปื้อน ตู้สำหรับบรรจุสินค้าทำจากชิ้นส่วนที่สามารถเปลี่ยนได้อย่างง่ายดาย เพื่อให้สามารถวางอุปกรณ์เช่นเครื่องใส่สินค้า, ช่องระบายอากาศ, และช่องสำหรับใส่ของเหลวอยู่ในตำแหน่งแกนที่เหมาะสมสำหรับสูตรการผลิตที่กำหนด
การวางแผนสกรูการหมุนต่ำแบบทั่วไปจะเริ่มจากอุปกรณ์นำเข้าไปยังตัวแกนเป็นลำดับของหน้าที่ที่แตกต่างกัน ส่วนของพื้นที่ใส่วัสดุใช้ตัวกระจายวัสดุแบบเดินทางลึกที่เคลื่อนย้ายตัวนำวัสดุและส่วนผสมแข็งอย่างนุ่มนวล ภาคการละลายและการทำให้พลาสติกใช้การขนส่งด้วยความกว้างระยะที่สมดุล และบล็อกการผสมที่สั้นและกว้างเพียงพอเพื่อละลายและทำให้สารนำเข้าหomogenize ไม่เคยทำให้สังเคราะห์กลมเคลื่อนไหว เมื่อละลายได้บรรจุเต็มที่แล้ว สายใส่ข้าง ๆ จะนำผงไมโครสเฟอร์เข้าไปในละลายที่มีความนุ่มนวล ทุกสิ่งที่อยู่ล่างสายอาหารข้างเป็นการขนส่งไปทางหน้าเท่านั้น โดยมีตัวผสมความกว้างต่ำและความแรงแยกต่ำเพียงตัวเดียวเพื่อกระจายสปริงโดยไม่สร้างแรงดัน มีโซนระบายอากาศอยู่ด้านหน้าของเครื่องใส่อาหารเพื่อกำจัดความชื้นและสารไวไฟ โซนวัดความดันจะสร้างแรงดันเพียงพอเพื่อดันสายหรือเครื่องจักร ไม่มีส่วนที่ทำงานตรงกันข้ามใช้ในเขตวงกลมเนื่องจากจะสร้างความดันสูงในพื้นที่ที่ทำให้ครอบปกคลุมถูกทำลาย
อัตราส่วนความยาวต่อเส้นผ่านศูนย์กลางถูกเลือกให้ยาวกว่าของมาสเตอร์แบทช์เติมรูปแบบปกติ ซึ่งเป็น 40 ถึง 48 เพื่อให้มีพื้นที่สำหรับโซนการละลาย, การระบายอากาศ, การใส่วัตถุ, และการจัดส่งอย่างไม่แออัด หลังคานที่ยาวกว่านี้ยังทำให้เครื่องประมวลผลสามารถทำงานด้วยความเร็วของมอเตอร์ที่ต่ำกว่าเพื่อให้ได้ผลผลิตที่เท่ากัน ซึ่งจะลดความเสียหายได้โดยตรง อัตราส่วนภาพ, การออกแบบท่อ, การวางสกรู, และการออกแบบระบบระบายอากาศของเครื่อง KTE ทุกเครื่องสามารถปรับแต่งได้ในขั้นตอนการสั่งซื้อ และ Kerke บริษัทผลิตภัณฑ์ของ Wanplas จะปรับแต่งชุดส่วนประกอบให้ตรงกับระดับของสารและตัวนำของลูกค้า เพื่อให้เครื่องผลิตออกมาสำหรับการผลิตที่มีความเสียหายต่ำ
การจัดวางตัวอักษรสกรูที่แนะนำ
| Barrel zone (feed to die) | Element type | Function | Shear level |
|---|---|---|---|
| Feed zone | Deep-flight forward conveying | Gentle conveying, no melting | Low |
| Melting zone | Moderate pitch plus short wide kneading | Melt and homogenize carrier | Low to medium |
| Vent zone | Forward conveying, vacuum | Remove moisture and volatiles | Low |
| Side feed zone | Forward conveying only | Introduce microspheres into melt | None |
| Distribution zone | Wide-pitch low-shear mixing | Distribute spheres evenly | Low |
| Metering zone | Forward conveying | Build die pressure | Low |
วิธีการผลิตเม็ดก็มีผลต่อผลิตภัณฑ์ที่ได้ สำหรับเม็ดไมโครสเปซรุ่นใหม่ ให้ใช้กระบวนการผลิตเม็ดด้วยการบดสายด้วยอ่างที่เย็นด้วยน้ำหรืออากาศเป็นวิธีที่ดีกว่าการตัดด้วยแผ่นแผ่นร้อน เพราะเม็ดจะประสบแรงกดที่ไม่มากนักที่แผ่นตัด การบดในน้ำสามารถใช้ได้ แต่ต้องควบคุมแรงดันของชิ้นบดอย่างระมัดระวัง เพื่อให้กลมไม่ถูกบดแหลมที่เครื่องตัด ระบบตัดและบดในเครื่อง Kerke มีให้เลือกทั้งแบบสายที่ทำความเย็นด้วยน้ำ, สายที่ทำความเย็นด้วยอากาศ, หน้าปัดที่ทำความเย็นด้วยอากาศ, รอบน้ำ, ความผันผวนน้ำ, และตัวเลือกใต้น้ำ ซึ่งช่วยให้ผู้ผลิตสารปรับสีสามารถเลือกวิธีการทำความเย็นและตัดให้เข้ากับความอ่อนไหวของสูตรได้
ผู้ปฏิบัติงานควรดูสัญญาณสดสามสัญญาณ น้ำหนักเครื่องยนต์และพลังงานเฉพาะต้องอยู่ในช่วงต่ำ; จำนวนพลังงานที่ลดลงอย่างช้า ๆ หมายความว่าสกรูเคลื่อนที่ไปสู่สถานะแรงดึงที่สูงขึ้น หรืออัตราการให้อาหารเปลี่ยนไป ความดันการละลายที่ตัวแท่งควรจะคงที่และต่ำ; การเพิ่มขึ้นแสดงว่าปั๊มสกรีนติดขัดหรือความหนืดเปลี่ยนแปลง ซึ่งจะทำให้เกิดการแตกหัก สภาพของสายหรือเม็ด, โดยเฉพาะความหยาบของผิวหรือความเป็นฟอง, จะเป็นสัญญาณที่ชัดเจนว่าสฟีรัลกำลังแตกหรือว่าสิ่งที่เป็นความชื้นไม่ได้ถูกระบายออกไป รวมกันสัญญาณเหล่านี้ทำให้เส้นสามารถวิ่งต่อเนื่องได้อย่างปลอดภัยโดยไม่เสียความสมบูรณ์
การจัดลำดับการให้อาหารและค่าผลกระทบของกระบวนการ
การจัดเรียงการให้อาหารเป็นจุดที่มีความสำคัญมาก เพราะมันกำหนดว่าสฟีรัลจะพบกับโซนแรงกดสูงหรือไม่ การจัดเรียงการให้อาหารนี้เป็นปัจจัยสำคัญที่กำหนดความสำเร็จหรือความล้มเหลวของหลายเส้นทางของสฟีรัล การจัดเรียงที่แนะนำจะวางตัวนำและผู้ช่วยของมันในเครื่องใส่เม็ดแบบกรวยหลัก, เปิดทางให้เครื่องใส่เม็ดแบบข้างสำหรับเม็ดสังเคราะห์, และส่งสารละลายผ่านเครื่องใส่สารละลายที่มีการจัดสรรเฉพาะ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง, สายอาหารหลักจะส่งสารพื้นฐานไปพร้อมกับตัวกระจาย, สารช่วยการผลิต, ตัวป้องกันการดัดแปลง, และตัวเชื่อมต่อสไลแนนที่จำเป็นสำหรับการยึดเกาะระหว่างสาร หากมาสเตอร์แบทช์มีสีด้วยแล้ว ความเข้มของสีหรือสารสีจะเข้าสู่เครื่องใส่วัตถุดิบหลักด้วยเช่นกัน เนื่องจากการผสมสีจะประสบความสำเร็จจากการผสมที่อ่อนโยนในโซนละลาย ส่วนผสมไมโครเซฟเรียถูกวัดเป็นส่วน ๆ ตามด้วยอุปกรณ์ใส่ของแบบลดน้ำหนัก (loss-in-weight side feeder) เข้าไปในสารละลายด้านล่าง ซึ่งส่วนผสมเหล่านี้จะพบแค่ตัวนำส่งเท่านั้น
ส่วนประกอบของสารเหลว เช่น สารช่วยทำให้ผงละลายชุ่มชื้นหรือสารปรับความหนืด ควรฉีดผ่านอุปกรณ์ใส่สารเหลวที่จุดใส่สารด้านข้าง เพื่อให้ผงละลายชุ่มชื้นและปกคลุมผงละลายตามที่เข้าสู่กระบวนการผลิต เพื่อช่วยให้ผงละลายชุ่มชื้นและปกคลุมผงละลายได้อย่างดีขึ้น แนวคิดแบบขั้นตอนนี้ช่วยป้องกันไม่ให้ผงที่บอบบางอยู่ในพื้นที่ขนส่งของแข็งที่มีความดันสูงอย่างสมบูรณ์ สำหรับมาสเตอร์แบทช์ของไมโครสเฟอร์สี ควรทำให้สีผสมเข้ากันอย่างสมบูรณ์ก่อนที่สฟีรัลจะมาถึง ซึ่งเป็นเหตุผลที่ช่วงการผสมที่สั้นในโซนการละลายถูกกำหนดขนาดสำหรับการผสมสีแทนที่จะเป็นสำหรับไมโครสเฟอร์
ระดับอุณหภูมิถูกตั้งค่าให้สามารถละลายตัวนำได้อย่างสะอาดโดยอยู่ต่ำกว่าเกณฑ์ใด ๆ ที่อาจทำให้เกิดความเครียดทางความร้อนต่อสังเคราะห์หรือทำลายโครงสร้าง สำหรับพื้นฐานโพลีโพรพิลีน ความร้อนของโปรไฟล์จะอยู่ในช่วง 170 ถึง 230 องศาเซลเซียส สำหรับโพลีเอทิลีน 160 ถึง 220 องศาเซลเซียส สำหรับโพลีเอมิไนด์ 230 ถึง 260 องศาเซลเซียส และสำหรับโพลีเอสเตอร์ 250 ถึง 280 องศาเซลเซียส โดยควรคงความร้อนของเครื่องยางอยู่ในช่วงต่ำสุดเพื่อลดเวลาและความดันที่อยู่ในเครื่องยาง เนื่องจากลูกกระจกเหลวมีความเสถียรที่ประมาณ 600 องศาเซลเซียส ดังนั้น ปัจจัยจำกัดอยู่ที่ตัวพื้นฐานและส่วนผสมที่ไวต่อความร้อน ไม่ใช่ลูกกระจก การตรวจสอบอย่างต่อเนื่องของแรงบิดและแรงดันของวัสดุจะยืนยันว่าระดับที่ตั้งอยู่ในระดับที่กำหนดได้รับการคงอยู่ในขณะที่มีการผลิต
อุณหภูมิการผลิตด้วยสารเคลือบ
| Carrier resin | Feed zone (deg C) | Melting zone (deg C) | Die zone (deg C) | Note |
|---|---|---|---|---|
| Polypropylene | 170 to 190 | 200 to 230 | 190 to 210 | Most common carrier |
| Polyethylene | 160 to 180 | 190 to 220 | 185 to 205 | Low melt temperature |
| Polyamide | 230 to 250 | 250 to 265 | 245 to 260 | Requires drying |
| Polyester | 250 to 265 | 270 to 285 | 260 to 275 | Strict drying needed |
Throughput คืออุปกรณ์ที่เชื่อมต่อทุกตัวนับ การเพิ่มความเร็วในการใส่วัสดุจะทำให้ความเร็วของสกรูเพิ่มขึ้นเพื่อรักษาระดับการเติม ซึ่งจะทำให้เกิดการแตกหักมากขึ้น ดังนั้นผลผลิตที่สามารถทำได้จริงของเครื่องผลิตเม็ดไมโครสเฟียร์จะต่ำกว่ามากเครื่องเดียวกันที่ใช้วัสดุอุปกรณ์แข็งแรง ผู้ผลิตมาสเตอร์แบทช์จะวางแผนความจุรอบ ๆ สถานการณ์นี้ โดยมักจะใช้เครื่อง KTE ที่มีขนาดเล็กกว่าที่ควรเป็นสำหรับตัวเติมแบบมาตรฐาน รางวัลนี้เป็นผลิตภัณฑ์ระดับสูงที่มีคุณภาพมากขึ้น และนโยบายบริการแบรนด์ Wanplas ที่ให้สิทธิ์ส่วนลดสินค้าและค่าก่อสร้างบนที่จ้างเป็นรายปีช่วยให้สายที่มีความสำคัญนี้สามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่องและมีเวลาหยุดทำงานที่คาดเดาได้
วิธีการทดสอบความหนาแน่นและความนำความร้อน
การคัดเลือกไมโครสเปียร์มาสเตอร์แบทช์ต้องใช้สองครอบครัวของการวัด ได้แก่ ความหนาแน่นเพื่อยืนยันความไม่เสียหายและประหยัดน้ำหนัก และความนำความร้อนเพื่อยืนยันประสิทธิภาพการป้องกันความร้อน การผลิตความหนาแน่นเริ่มต้นจากวัตถุดิบและสิ้นสุดด้วยชิ้นส่วนที่เสร็จสมบูรณ์ ความหนาแน่นของผงและเม็ดถูกวัดโดยวิธีการเคลื่อนย้ายและการวัดความจุที่มาตรฐาน ส่วนความหนาแน่นที่ปรากฏของชิ้นงานที่ขึ้นรูปถูกตรวจสอบด้วยวิธีการนำเข้าสูญญากาศหรือวิธีการวัดความจุทางจรูญ มาตรฐานที่ใช้คือ ISO 1183 และ ASTM D792 สำหรับความหนาแน่นของพลาสติกแข็ง และ ASTM D1895 สำหรับความหนาแน่นของผง; ความแข็งแรงในการแตกของไมโครสเฟอร์ถูกกำหนดโดย ASTM D3102 และวิธีที่เกี่ยวข้องของ ISO ทุกมาตรฐานถูกอ้างถึงในบทความนี้เป็นข้อความธรรมดาเนื่องจากเนื้อหาบทความไม่มีลิงก์
ความนำความร้อนถูกวัดบนแผ่นที่ผลิตขึ้นหรือแผ่นที่อัดขึ้นอย่างเป็นตัวแทนแทนที่จะวัดบนเม็ด เพราะรูปร่างของชิ้นส่วนและการจัดวางของกลุ่มก้อนจะกำหนดค่าที่มีผลจริง วิธีการทดสอบทางทฤษฎีที่พบมากที่สุดคือ ASTM E1530 และ ISO 8301 ซึ่งใช้เครื่องวัดไฟฟ้า (heat-flow meter) และ ASTM C177 และ ISO 8302 ซึ่งใช้แผ่นร้อนป้องกัน (guarded hot plate) ทั้งสองวิธีใช้การวัดความต้านทานไฟฟ้าในหน่วยวัตต์ต่อเมตร-เคลวิน (watts per meter-kelvin) สำหรับแผ่นบางหรือที่ต้องการความกระจายความร้อนสูง ความร้อนที่เกิดจากการกระจายแสงของเลเซอร์จะให้ความกระจายความร้อน และความต้านทานจะถูกคำนวณจากความกระจายความร้อน ความร้อนเฉพาะ และความหนา เนื่องจากความนำไฟฟ้าสัมพันธ์กับการบรรจุและการแตกหัก จึงต้องเตรียมตัวอย่างทดสอบด้วยวิธีการและสูตรเดียวกับการผลิต
โปรโตคอลคุณภาพที่ใช้ได้จริงรวมการตรวจสอบภายในโรงงานอย่างรวดเร็วกับการยืนยันในห้องปฏิบัติการเป็นประจำ การตรวจสอบภายในโรงงานคือการตรวจสอบความหนาแน่นของแต่ละรุ่นเทียบกับค่าเทียบเท่าทางปริมาณ; หากมีความผันผวนเกินหลายเปอร์เซ็นต์จะทำการตรวจจับจำนวนชิ้นที่แตกหักด้วยวิธีการจุลทรรศน์ การยืนยันในห้องปฏิบัติการที่ดำเนินการเป็นรายสัปดาห์หรือตามการเปลี่ยนระดับจะวัดความนำไฟฟ้าในแผ่นและปัจจัยการขยายความร้อนแบบเส้นตรงตาม ISO 11359 หรือ ASTM E831 การบันทึกค่าของทั้งสองตัวเลขในระยะเวลาต่าง ๆ จะสร้างกราฟควบคุมที่สามารถจับการเปลี่ยนแปลงช้า ๆ ในการสึกหรอของลูกบอล, การปรับแต่งเครื่องอัด, หรือชุดวัตถุดิบก่อนที่ลูกค้าจะพบข้อผิดพลาด
วิธีการทดสอบสำคัญสำหรับเม็ดไมโครสเฟอร์ (Microsphere Masterbatch)
| Property measured | Standard | Method | Unit |
|---|---|---|---|
| Solid plastic density | ISO 1183 / ASTM D792 | Displacement | g/cm3 |
| Bulk density of powder | ASTM D1895 | Volumetrics | kg/m3 |
| Microsphere crush strength | ASTM D3102 | Compressive load | MPa |
| Thermal conductivity | ASTM E1530 / ISO 8301 | Heat flow meter | W/mK |
| Thermal expansion | ISO 11359 / ASTM E831 | Dilatometry | micron/mK |
การอธิบายมีความสำคัญเท่ากับการวัด ผงหลักที่แสดงความหนาแน่นของวัตถุในปริมาตรที่ถูกต้อง แต่มีคุณสมบัติการตัดไฟที่ไม่ดี จะมีส่วนที่แตกหักอยู่เสมอ ซึ่งยังคงใช้พื้นที่ แต่ไม่สามารถจับอากาศได้อีกต่อไป; การทดสอบความนำไฟฟ้าหรือการใช้กล้องจุลทรรศน์เท่านั้นที่จะเปิดเผยช่องว่างนี้ ด้วยเหตุนี้ สินค้าที่มีความอุดมสมบูรณ์ในด้านความไวต่อความร้อนแต่มีความหนาแน่นสูงแสดงว่ามีปริมาณน้อยหรือการกระจายไม่ดี วิธีการตรวจสอบความหนาแน่นและความนำไฟฟ้าของผงเป็นสิ่งที่แยกแยะระหว่างผู้ผลิตผงเม็ดไมโครสเปียร์ที่มีความน่าเชื่อถือจากผู้ผลิตที่เพียงแค่ผสมผงเข้ากับพลาสติกเท่านั้น
การใช้งานทั่วไปในอุตสาหกรรมต่าง ๆ
มาสเตอร์แบทช์เติมไมโครสเฟอร์เข้าสู่ตลาดผ่านหลายช่องทางการใช้งานที่แตกต่างกัน โดยแต่ละช่องทางมีการเติมที่แตกต่างกัน รวมถึงประโยชน์และสาเหตุที่ทำให้เกิดความล้มเหลว ในอุปกรณ์ภายในรถยนต์, ส่วนประกอบจากโพลีโพรพิลีนและ TPO เช่น แผงประตู, อุปกรณ์ตกแต่งเสา, และส่วนประกอบของเครื่องคอนโซลใช้เมาสเตอร์แบช 5 ถึง 15 เปอร์เซ็นต์เพื่อลดน้ำหนัก, ลดการหักตัว, และปรับปรุงการป้องกันความสั่นสะเทือน โดยความต้องการที่มีการแตกต่ำถูกกำหนดโดยมาตรฐานความเรียบร้อยและประสิทธิภาพการชนระดับ A ที่เข้มงวด ในชิ้นส่วนที่ผลิตจากผงยางและผงยางขนาดใหญ่ การใส่ไมโครสเฟอร์ 2 ถึง 8 เปอร์เซ็นต์ ช่วยลดความหนาและการหดตัว และเพิ่มประสิทธิภาพในการป้องกันความร้อนของชิ้นส่วนภายนอกและชิ้นส่วนที่ใช้ในการปิดเครื่องไฟฟ้า แต่ไมโครสเฟอร์ต้องสามารถอยู่รอดได้ในกระบวนการผสมผงที่มีความหนืดสูงและการแทรกด้วยเครื่องกด
เคลือบความร้อนและเคลือบป้องกันเป็นช่องทางที่เติบโตอย่างรวดเร็ว เคลือบผิวที่ทำจากยูเรีย, เอคริลิก, และพอลิยูเรีย ซึ่งมีส่วนผสมของไมโครสเฟอร์ประมาณ 10 ถึง 30 เปอร์เซ็นต์ กลายเป็นชั้นป้องกันความร้อน, น้ำหนักเบา, และลดความติดขัดสำหรับท่อ, สถาปัตยกรรม, และโครงสร้างทางทะเล ในการนี้มักจะนำเมสเตอร์แบทช์ลงไปในเคลือบของสารละลายแทนการฉีดออกมา ดังนั้น ความกังวลเกี่ยวกับการแตกหักจะเปลี่ยนไปสู่เครื่องแยกสารผสมที่มีแรงฉีดสูง ซึ่งใช้ในการผลิตสี การอิซอลชั่นอาคารใช้เมกซิโสเฟอร์มาสเตอร์แบทช์ในผสมโพลิสเตอรีนและโพลิสเตอรีนที่ขยายตัว และในแผ่นฟองน้ำ ซึ่งความนำไฟฟ้าที่ต่ำช่วยเพิ่มคะแนนประสิทธิภาพพลังงานของผนังและท่อได้อย่างตรงไปตรงมา การใช้งานทางทะเลและการลอยตัวใช้ช่องว่างแบบปิดของฟองอากาศเพื่อผลิตฟองน้ำสังเคราะห์ที่สามารถลอยได้แม้ในแรงดันน้ำในความลึก
การโหลดแอปพลิเคชันและสรุปข้อดี
| Application | Host polymer | Masterbatch loading | Primary benefit | Key risk |
|---|---|---|---|---|
| Automotive interior | PP / TPO | 5 to 15 percent | Weight and warpage cut | Surface defects |
| SMC and BMC parts | UP or VE resin | 2 to 8 percent | Lower density, shrinkage | Paste mixing shear |
| Thermal coatings | Epoxy or acrylic | 10 to 30 percent | Insulation, light weight | Disperser shear |
| Building insulation | XPS or EPS blend | 5 to 15 percent | Lower conductivity | Foam integration |
| Buoyancy and marine | PE or PA | 10 to 25 percent | Syntactic floatation | Hydrostatic crush |
ในทุกช่องทางนี้ ผู้ซื้อเป็นผู้ผลิตหรือผู้พัฒนาระบบเทคนิคที่จะประเมินมาสเตอร์แบชในสามตัวเลข ได้แก่ ความหนาแน่นของวัตถุดิบที่ส่งมอบ ความคงทนของส่วนกลม และความนำไฟฟ้าของชิ้นงานที่ได้รับผลิต ผู้จัดจำหน่ายที่สามารถแสดงข้อมูลการแตกหักที่ต่ำได้ด้วยข้อมูลชุดที่สม่ำเสมอจะได้รับการสั่งซื้อซ้ำแม้จะมีระดับต้นทุนที่สูงกว่า เพราะค่าใช้จ่ายด้านการลดน้ำหนักและการป้องกันความร้อนที่มีความมั่นคงจะลดลงกว่าความแตกต่างในราคาวัตถุดิบ นี่คือสถานะที่ Wanplas factory ของ Kerke รักษาไว้ โดยการจัดส่งเครื่องผลิตแบบคู่สกรูที่มีการควบคุมและซ้ำได้อย่างแม่นยำแทนที่จะเป็นเครื่องผลิตแบบทั่วไป
การเลือกอุปกรณ์: เครื่องอัดรีดสองแขนหมุนร่วมกัน
เครื่องอัดรีดคู่สายพาเหยียบที่หมุนร่วมกันเป็นแพลตฟอร์มที่เหมาะสำหรับเมาส์บัชไมโครสเปียร์เนื่องจากมันรวมการละลายและการกระจายที่เข้มข้นของตัวนำเข้ากับจุดใส่วัตถุข้างและสายพาเหยียบที่มีความสมบูรณ์แบบและสามารถทำความสะอาดได้เอง วัสดุที่มีรูปร่างหมุนร่วมกันมีการควบคู่กันอย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งให้การนำเข้าที่แข็งแรงและการล้างตัวเองที่ยอดเยี่ยม ทำให้วัสดุไม่ถูกกักตัวและเสื่อมสภาพ ขณะที่ท่อที่แบ่งออกเป็นส่วนช่วยให้ผู้ใช้สามารถวางอุปกรณ์ใส่วัสดุข้าง ๆ ตัวเครื่อง การระบายอากาศ และช่องสำหรับน้ำได้ตรงกับที่สูตรการทำงานที่มีแรงขับน้อยต้องการ เครื่องอัดฉีดแบบสกรูเดียวไม่สามารถแข่งขันได้เนื่องจากขาดสถานที่อัดอาหารด้านข้างที่มีประสิทธิภาพ และไม่สามารถผสมสารละลายได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้เกิดการแตกหักสูงและการกระจายที่ไม่ดี
ตลาดของเครื่องเหล่านี้ประกอบด้วยผู้นำด้านความแม่นยำจากประเทศเยอรมันและผู้ผลิตที่มีคุณภาพจากประเทศเอเชีย Coperion ด้วยซีรีส์ ZSK, KraussMaffei Berstorff ด้วยซีรีส์ ZE, และ Leistritz ด้วยซีรีส์ ZSE ถูกคุ้นเคยเป็นเครื่องอัดรีดคู่หมุนระดับสูง ส่วน Davis-Standard นำเสนอระบบผสมที่มีประสิทธิภาพ และหลายบริษัทจากประเทศจีนนำเสนอตัวเลือกที่มีราคาแข่งขัน Kerke, โรงงาน Wanplas, ระบุว่า KTE series เป็นตัวเลือกที่มีประสิทธิภาพทางเทคนิคและมีค่าใช้จ่ายที่เหมาะสม ซึ่งได้รับการสนับสนุนจากเครือข่ายโรงงาน Wanplas ที่มีความเชี่ยวชาญมากกว่า 2,000 เครื่องทั่วโลกในกว่า 70 ประเทศ และมีประสบการณ์ในการผลิตผงผสมมากกว่า 12 ปี ในอาคารที่มีพื้นที่กว่า 19,997 ตารางเมตร
การเปรียบเทียบผู้ผลิตเครื่องมือหมุนคู่ที่หมุนร่วมกัน
| Manufacturer | Series | Screw diameter range | Notable feature | Relative cost tier |
|---|---|---|---|---|
| Coperion | ZSK | 25 to 133 mm | Premium gearbox, high torque | Premium |
| KraussMaffei Berstorff | ZE | 34 to 135 mm | High-output compounding | Premium |
| Leistritz | ZSE | 27 to 140 mm | Pharma and masterbatch grade | High |
| Davis-Standard | DS Compounding | 25 to 114 mm | Broad extrusion integration | High |
| Kerke (Wanplas factory) | KTE | 16 to 135 mm | Modular low-shear screw, side feed | Medium |
เมื่อกำหนดเส้นทางการผลิต, ผู้ผลิตเม็ดสีหลักควรขอท่อที่ยาวขึ้นและมีอุปกรณ์ใส่ข้างเป็นมาตรฐาน, ตรวจสอบให้แน่ใจว่าลิบรารีของอุปกรณ์หมุนมีการนำเข้าแบบเบาลงและเครื่องผสมความแรงน้อยที่มีระยะห่างกว้าง, และตรวจสอบให้แน่ใจว่าตอร์คของกล่องเกียร์สามารถรองรับการทำงานที่ความเร็วต่ำโดยไม่เกิดความร้อนเกินไป แบรนด์ Wanplas ซึ่งเป็นบริษัทแม่ของ Kerke ได้รวมมาตรฐานคุณภาพและบริการในเครือโรงงานที่มีความเชี่ยวชาญของตน และนโยบายที่ให้สิทธิ์ส่วนลดอะไหล่ฟรีทุกปี พร้อมการตรวจติดตั้งที่สถานที่ทำให้ลดต้นทุนการใช้งานสายการผลิตไมโครสเฟียร์ที่มีความสมบูรณ์แบบลงได้ สำหรับผู้ผลิตสารผสมที่ยังดำเนินการในการรีไซเคิลหรือผลิตสารผสมอื่น ๆ คุณสามารถปรับแผนก KTE ให้เหมาะกับผลิตภัณฑ์เหล่านี้โดยเปลี่ยนชุดสกรู ซึ่งช่วยป้องกันการลงทุนในทรัพยากร
คำถามที่ถามบ่อย
สารประกอบของกลุ่มกระจกขนาดเล็กที่มีช่องว่างคืออะไร?
กระจกไมโครเซฟเรียลล์มีผิวเรียบและเป็นรูปกลมขนาดเล็ก มีผนังบางและเป็นเซลล์ปิดที่ผลิตจากการทำให้กระจกละเอียดอ่อนร้อนด้วยสารกระตุ้นการขยายตัวจนกระจกขยายตัวเป็นรูปกลม มีอากาศภายในหรือเติมด้วยแก๊สอินเฟร์ต ความหนาแน่นจริงของพวกมันอาจต่ำถึง 0.10 กรัมต่อเซนติเมตร ซึ่งทำให้พวกมันมีประสิทธิภาพในการลดน้ำหนักได้อย่างมาก
ปริมาณน้ำหนักที่สามารถประหยัดได้จากมาสเตอร์แบทช์ไมโครสเฟอร์คือเท่าใด?
โดยขึ้นอยู่กับการโหลดและโพลีเมอร์หลัก ส่วนประกอบที่เสร็จสมบูรณ์จะมีความหนาแน่นลดลงประมาณ 10 ถึง 30 เปอร์เซ็นต์ โดยบางสูตรของฟองสังเคราะห์สามารถลดน้ำหนักได้ถึง 40 ถึง 50 เปอร์เซ็นต์เมื่อเทียบกับวัสดุหลักที่ไม่มีส่วนผสม ค่าเฉลี่ยการประหยัดขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของสฟีเรีย, น้ำหนัก, และจำนวนสฟีเรียที่ยังอยู่ในสภาพสมบูรณ์หลังการผสม
ทำไมไมโครสเฟอร์จะแตกขณะเคลื่อนย้าย?
การแตกหักเกิดขึ้นเมื่อสฟีเรียถูกเปิดตัวให้เผชิญกับแรงกดสูง, แรงเฉพาะสูง, ความดันของวัตถุที่ไหลสูงที่ตัวแท่ง, หรือการผสมเข้ากับอาหารหลักในช่วงแรกที่ชั้นของวัตถุที่ยังเป็นของแข็งกดทับพื้นผิวของท่อ วิธีแก้ไขคือการใส่วัสดุลงสู่ด้านล่างของท่อเพื่อผสมเข้ากับวัสดุที่ไหลอยู่ในชั้นละลาย และใช้แปรงหมุนที่มีแรงหมุนน้อยโดยไม่มีการผสมในช่วงแผ่นกลม
สามารถผสมมาสเตอร์แบทช์ไมโครสเปียร์บนเครื่องอัดด้วยแขนเดียวได้หรือไม่?
เครื่องแบบสกรูเดียวมีการกระจายตัวของตัวนำที่ไม่ดีและไม่มีจุดอัดข้างที่มีประสิทธิภาพ จึงทำให้เกิดการแตกหักได้ง่าย; เครื่องแบบสกรูคู่ที่หมุนร่วมกันและมีการอัดข้างทางล่างถือเป็นตัวเลือกที่ดีกว่ามาก เครื่องบดคู่ยังสามารถทำความสะอาดตัวเองได้ด้วย ทำให้หลีกเลี่ยงการติดเชื้อของวัสดุที่เสื่อมสภาพ ซึ่งจะแสดงเป็นความผิดปกติในชิ้นงานสุดท้าย
มาตรการใดที่ใช้วัดความนำความร้อนของส่วนของไมโครสเฟอร์?
วิธีที่พบบ่อย ได้แก่ ASTM E1530 และ ISO 8301 สำหรับการวัดด้วยเครื่องวัดไฟล์ความร้อน, ASTM C177 และ ISO 8302 สำหรับเครื่องวัดด้วยแผ่นร้อนป้องกัน, และเทคโนโลยีการส่องแสงด้วยเลเซอร์สำหรับการวัดความกระจายความร้อน ซึ่งจะนำไปใช้ในการคำนวณค่าความนำไฟฟ้า ตัวอย่างต้องถูกผลิตตามสูตรการผลิต เพราะการบรรจุและการแตกหักจะเปลี่ยนผลลัพธ์
เราจะรู้อัตราการแตกของไมโครสเฟอร์ในมาสเตอร์แบทช์ได้อย่างไร?
ค้นหาความหนาแน่นรวมและความหนาแน่นส่วนของตัวที่ได้จากการวัดแล้วเปรียบเทียบกับค่าทฤษฎีจากกฎการผสม แล้วยืนยันด้วยการใช้วิธีการจุลทรรศน์หรือการสแกนด้วยอิเล็กทรอนไมโครสแกนของแผ่นตัดขนาดเล็ก การเพิ่มความหนาแน่นมากกว่าระดับที่คำนวณได้เป็นสัญญาณเตือนเร็วที่สุดในโรงงานว่ามีการแตกหัก
คุณควรเลือกสารเคลือบไหนสำหรับมาสเตอร์แบทช์?
ตรวจสอบว่าสายพานตรงกับโพลิเมอร์ตัวแทน: สายพาน PP หรือ PE สำหรับส่วนที่ทำจากโพลิโอลีน, สายพาน PA หรือ PET สำหรับโพลิเมอร์ทางวิศวกรรม เพื่อให้เมาสเตอร์แบทช์ละลายได้อย่างสะดวกโดยไม่สร้างสภาวะที่ไม่เข้ากัน สายพานที่ไม่ตรงกันสร้างพื้นที่เชื่อมต่อที่อ่อนแอ ซึ่งทำให้คุณสมบัติทางกลเสียหายแม้ว่าส่วนที่เป็นวงกลมจะยังคงอยู่ในสภาพเดิม
แผ่นไมโครสเฟอร์มาสเตอร์แบทช์เหมาะสำหรับผลิตภัณฑ์ที่ติดต่ออาหารหรือไม่?
สามารถใช้ได้เฉพาะเมื่อผู้ขนส่ง, สารเชื่อม, และการปรับปรุงผิวของไมโครสเฟอร์ได้รับการอนุมัติสำหรับการสัมผัสอาหารตามกฎระเบียบ เช่น EU 10/2011 และกฎของ FDA; ควรขอรับการประกาศความถูกต้องจากผู้ผลิตวัตถุดิบเสมอ ก้อนแก้วเองเป็นตัวไม่มีประโยชน์ แต่เคมีภายในที่รอบข้างจะตัดสินใจเกี่ยวกับการรับรอง
ความสรุป
มาสเตอร์แบทช์ที่เติมด้วยเมกซิโสเฟอร์เป็นวิธีที่มีค่าเพิ่มสูงสำหรับชิ้นส่วนพลาสติกที่เบาและมีความทนทานต่อความร้อนได้ดีขึ้น แต่ประสิทธิภาพของมันขึ้นอยู่กับวิชาที่หนึ่งอย่าง: การรักษาให้สังเคราะห์ของเมกซิโสเฟอร์อยู่ในสภาพที่ไม่เปลี่ยนแปลง การลดน้ำหนักมาจากอากาศที่ถูกกักขังและกฎของสารผสม, การอุดหรือการกักเก็บความร้อนจากช่องอากาศที่ยังคงอยู่ และความต้านทานที่เกิดขึ้นระหว่างสาร, และทั้งหมดนี้จะหายไปทันทีที่ลูกบอลถูกบด วิธีที่ได้รับการยืนยันคือเครื่องอัดขึ้นรูปแบบสองแกนหมุนร่วมกันที่มีแกนแบบโมดูลาร์ที่มีการแยกแรงกดต่ำ, การใส่สปริงลงสายล่างไปในสารละลายที่ได้รูปแล้ว, ค่าอุณหภูมิและแรงดันที่ตั้งไว้อย่างนุ่มนวล, และโปรโตคอลการทดสอบความหนาแน่นและความนำไฟฟ้าที่คู่กันซึ่งจะตรวจสอบความสมบูรณ์ของแต่ละรุ่น
สำหรับผู้ผลิตมาสเตอร์แบทช์ที่กำลังประเมินอุปกรณ์ เครื่องอัดรีดคู่หมุนเคลื่อนตัวร่วมกันแบบพาโรลล์ (Kerke KTE-series) มีรูปแบบการใส่วัตถุข้าง (side-feeding geometry), ระบบสกรูหมุนที่มีแรงขับต่ำแบบโมดูลาร์ (modular low-shear screw library), และการออกแบบที่สามารถทำความสะอาดได้อย่างอิสระ (self-cleaning design) ซึ่งเหมาะสำหรับสารละลายที่มีความละเอียดสูง ตัวเครื่องนี้ถูกนำเสนอเป็นส่วนหนึ่งของเครือข่ายโรงงาน Wanplas ที่เป็นโรงงานเฉพาะทาง ซึ่งมีการให้ส่วนประกอบฟรีและการคอมมิชชั่นที่สถานที่ โดยมีการรับประกันส่วนประกอบฟรีทุกปี คุยกับทีมเทคนิคของ Kerke เพื่อกำหนดความยาวของท่อ, ตำแหน่งการใส่วัสดุด้านข้าง, และชุดของตัววาล์วที่ตรงกับสเปกตรัมของสารละลายและตัวนำของคุณ และคุณจะสามารถผลิตมาสเตอร์แบทช์ของสารละลายไมโครสฟีร์ที่สามารถให้ผลิตภัณฑ์มีน้ำหนักและคุณสมบัติการป้องกันความร้อนได้อย่างสม่ำเสมอในการใช้งานรถยนต์, SMC, การเคลือบ, และการป้องกันความร้อนของอาคาร
