ในกระบวนการผลิตพลาสติก มักมีการเติมสารเติมแต่งประเภทต่างๆ เพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดด้านกระบวนการผลิตและการใช้งานที่แตกต่างกันของวัสดุ และการเลือกสารเติมแต่งนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่งในการออกแบบสูตรการปรับปรุงคุณสมบัติของพลาสติก

I. นิยามของสารเติมแต่งพลาสติก

สารเติมแต่งพลาสติก หรือที่รู้จักกันในชื่อสารช่วยพลาสติก คือสารประกอบที่ต้องเติมลงในพอลิเมอร์ (เรซินสังเคราะห์) ในระหว่างการขึ้นรูปและการแปรรูป เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพในการแปรรูป หรือเพื่อชดเชยข้อบกพร่องในคุณสมบัติของเรซินเอง

1. สามารถเติมสารเพิ่มความยืดหยุ่นเพื่อลดอุณหภูมิในการขึ้นรูปของเรซินโพลีไวนิลคลอไรด์และทำให้ผลิตภัณฑ์นุ่มขึ้นได้

2. สามารถเติมสารทำให้เกิดฟองเพื่อเตรียมพลาสติกโฟมที่มีน้ำหนักเบา ทนต่อแรงสั่นสะเทือน เป็นฉนวนกันความร้อน และเป็นฉนวนกันเสียงได้

3. พลาสติกบางชนิดมีอุณหภูมิการสลายตัวทางความร้อนที่ใกล้เคียงกับอุณหภูมิการขึ้นรูปและการแปรรูป และไม่สามารถขึ้นรูปได้หากไม่เติมสารกันความร้อน

ดังนั้น สารเติมแต่งพลาสติกจึงมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในการขึ้นรูปและแปรรูปพลาสติก

II ข้อกำหนดพื้นฐานและข้อควรระวังในการเลือกใช้สารเติมแต่ง

1. สารเติมแต่งควรมีความเข้ากันได้ดีกับพลาสติก เพื่อให้สามารถคงตัวและกระจายตัวได้อย่างสม่ำเสมอในผลิตภัณฑ์เป็นเวลานานและแสดงประสิทธิภาพได้อย่างเต็มที่ หากความเข้ากันได้ไม่ดี สารเติมแต่งก็มีแนวโน้มที่จะตกตะกอน

2. สารเติมแต่งควรมีความทนทาน เลือกสารเติมแต่งที่ไม่เคลื่อนย้ายออกจากพลาสติกได้ง่าย

3. สารเติมแต่งควรปรับตัวได้ดีกับสภาวะการแปรรูป ไม่ควรสลายตัวหรือระเหยได้ง่ายที่อุณหภูมิการแปรรูป

4. สารเติมแต่งต้องไม่เป็นอันตรายหรือเป็นพิษต่อผลิตภัณฑ์ และต้องเป็นไปตามมาตรฐานด้านสุขอนามัย

3.วิธีการคัดเลือกสารเติมแต่งพลาสติก

1. เลือกสารเสริมฤทธิ์ตามวัตถุประสงค์

ปรับปรุงประสิทธิภาพการประมวลผล: สารหล่อลื่น, สารปลดปล่อย, สารคงตัว, สารช่วยในการผลิต, สารเพิ่มความหนืด, สารทำให้พลาสติกอ่อนตัว, สารคงตัวสำหรับพีวีซี

ปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกลสารเพิ่มความยืดหยุ่น สารเสริมแรง สารเพิ่มความเหนียว และสารปรับปรุงความทนทานต่อแรงกระแทก

การปรับปรุงคุณสมบัติทางแสง: เม็ดสี สีย้อม สารก่อผลึก และสารฟอกขาวเรืองแสง

ประสิทธิภาพการชะลอวัยที่ดีขึ้น: สารต้านอนุมูลอิสระ, สารทำให้คงตัว PVCสารดูดซับรังสียูวี สารฆ่าเชื้อแบคทีเรีย และสารยับยั้งเชื้อรา

ปรับปรุงคุณสมบัติของพื้นผิวสารป้องกันไฟฟ้าสถิต, สารหล่อลื่น, สารต้านทานการสึกหรอ, สารป้องกันการอุดตัน, สารป้องกันการเกิดฝ้า

การลดต้นทุน: สารเจือจาง, สารเติมเต็ม

ปรับปรุงคุณสมบัติอื่นๆ: สารทำให้เกิดฟอง, สารช่วยในการเผาไหม้, สารเชื่อมโยงทางเคมี, สารเชื่อมต่อ ฯลฯ

2. สารเติมแต่งเหล่านี้มีคุณสมบัติเฉพาะเจาะจงต่อเรซิน

สารหน่วงไฟฟอสฟอรัสแดงมีประสิทธิภาพสำหรับ PA, PBT และ PET; สารหน่วงไฟที่มีไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบมีประสิทธิภาพสำหรับพลาสติกที่มีออกซิเจนเป็นส่วนประกอบ เช่น PA, PBT และ PET; การปรับปรุงคุณสมบัติของใยแก้วให้ทนความร้อนมีประสิทธิภาพสำหรับพลาสติกผลึก แต่ไม่ดีสำหรับพลาสติกอสัณฐาน; สารตัวเติมคาร์บอนแบล็กมีประสิทธิภาพในเรซินผลึก; สารก่อผลึกมีประสิทธิภาพสำหรับโคพอลิเมอร์โพลีโพรพีลีน

3. ความเข้ากันได้ระหว่างสารเติมแต่งและเรซิน

สารเติมแต่งและเรซินต้องเข้ากันได้ดีเพื่อให้แน่ใจว่ามีการกระจายตัวตามโครงสร้างที่ต้องการ ซึ่งจะช่วยรับประกันการบรรลุข้อกำหนดด้านการออกแบบและทำให้มั่นใจได้ว่าผลกระทบของสารเหล่านั้นจะคงอยู่ตลอดอายุการใช้งาน พร้อมทั้งทนต่อการสกัด การเคลื่อนย้าย และการตกตะกอน

นอกเหนือจากสารเติมแต่งบางชนิด เช่น สารลดแรงตึงผิวแล้ว ความเข้ากันได้ดีกับเรซินถือเป็นกุญแจสำคัญในการเพิ่มประสิทธิภาพและเพิ่มปริมาณการใช้งานให้สูงสุด

ดังนั้น จึงจำเป็นต้องหาวิธีปรับปรุงหรือเพิ่มความเข้ากันได้ เช่น การใช้สารเพิ่มความเข้ากันได้หรือสารเชื่อมต่อสำหรับการปรับสภาพพื้นผิว

4. การเลือกรูปทรงของสารเติมแต่ง

สารเติมแต่งที่เป็นเส้นใยมีคุณสมบัติในการเสริมแรงได้ดี ระดับความเป็นเส้นใยของสารเติมแต่งสามารถแสดงได้ด้วยอัตราส่วนความยาวต่อเส้นผ่านศูนย์กลาง ยิ่งอัตราส่วนความยาวต่อเส้นผ่านศูนย์กลางสูงเท่าไร ประสิทธิภาพในการเสริมแรงก็ยิ่งดีขึ้นเท่านั้น นี่คือเหตุผลที่เราเติมใยแก้วผ่านรูระบายอากาศ

สถานะหลอมเหลวเอื้อต่อการรักษาสัดส่วนและลดโอกาสการแตกหักของเส้นใยได้ดีกว่าสถานะผง สารเติมแต่งทรงกลมมีผลในการเพิ่มความแข็งแรงและให้ความเงางามสูงกว่า

แบเรียมซัลเฟตเป็นสารเติมแต่งทรงกลมทั่วไป จึงใช้เป็นสารเติมเต็มสำหรับ PP ที่มีความเงางามสูง และยังสามารถใช้เพื่อเพิ่มความแข็งและความเหนียวเล็กน้อยได้อีกด้วย

5. ปริมาณสารเติมแต่งที่ใส่เข้าไป

การเติมสารปรุงแต่งในปริมาณที่เหมาะสมไม่เพียงแต่จะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของเรซินเป้าหมายให้ได้ตามที่ต้องการเท่านั้น แต่ยังช่วยลดต้นทุนตามหลักเศรษฐศาสตร์ได้อีกด้วย

สารเติมแต่งแต่ละชนิดต้องการปริมาณการใช้ที่แตกต่างกัน:

1)สารหน่วงไฟเช่น สารเพิ่มความแข็งแรง ผงแม่เหล็ก สารกั้น ฯลฯ แม้ว่ายิ่งเติมสารเหล่านี้มากเท่าไหร่ ประสิทธิภาพก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น แต่ก็ต้องพิจารณาต้นทุนด้วยเช่นกัน

2) สารเติมแต่งนำไฟฟ้า โดยทั่วไปแล้วจำเป็นเพียงแค่สร้างเส้นทางวงจรเท่านั้น

3) สารป้องกันไฟฟ้าสถิต จะสร้างชั้นกระจายประจุบนพื้นผิว

4) สารเชื่อมประสาน ซึ่งสามารถใช้ในการสร้างชั้นเคลือบผิวได้