Приложение на смазочни материали в пластмасови изделия

Смазочните материали са основни функционални добавки в производството на пластмаси. Чрез намаляване на триенето вътре в пластмасовата стопилка и между стопилката и технологичното оборудване, те подобряват течливостта на обработката, избягват адхезията на стопилката към оборудването и предотвратяват повърхностни дефекти (като драскотини и точковидни вдлъбнатини) върху продукта. В същото време те оптимизират блясъка на повърхността и свойствата на продукта при отделяне от формата. При обработката на пластмаси (като шприцване, екструдиране, формоване чрез раздуване), смазочните материали могат да намалят температурата на обработка и консумацията на енергия, да подобрят ефективността на производството и са подходящи за почти всички категории пластмаси, като Специалист по икономически въпроси, ПП, ПВЦ, ПЕТ, ABS и др. Според начина си на действие, те се разделят на вътрешни смазочни материали (подобряване на вътрешната течливост на стопилката) и външни смазочни материали (намаляване на триенето между стопилката и оборудването). В момента те се развиват към висока ефективност, ниска миграция, екологична съвместимост и многофункционалност, което е основната опора за балансиране на обработваемостта на пластмасите и качеството на продукта.

1. Основният механизъм на смазочните материали: двупосочна оптимизация на обработката и производителността

1. Функция за вътрешно смазване: намаляване на вискозитета на стопилката и подобряване на течливостта

Вътрешните смазочни материали имат добра съвместимост с пластмасови смоли, могат да проникнат между молекулните вериги, да отслабят междумолекулните сили, да намалят триенето в сегментите и да понижат вискозитета на стопилката:

Ефект: Улеснява течливостта на пластмасата по време на обработката, по-пълно запълване на матриците (например за сложни шприцвани части без липсващи материали), намаляване на въртящия момент на екструдера и налягането на инжектиране;

Представителни продукти: бутилстеарат, диоктил адипат, полиетиленгликол;

Сценарии за адаптация: екструдиране на ПВЦ профили, производство на тънкостенни ПП профили чрез шприцване, за да се избегне деформация на продукта, причинена от лоша течливост на стопилката.

2. Функция за външно смазване: образува изолационен филм, подобрява отделянето от формата и повърхността

Външните смазочни материали имат лоша съвместимост с пластмасите и мигрират към повърхността на стопилката по време на обработката, образувайки смазочен филм, който изолира директния контакт между стопилката и оборудването (винтове, форми)

Ефект: Предотвратяване на слепване на стопилка чрез оборудване (като например валяци за екструдиране на фолио, форми за шприцване на части), намаляване на повърхностните драскотини и неравности по продуктите и подобряване на блясъка на повърхността;

Представителни продукти: стеаринова киселина, калциев стеарат, парафинов восък, микрокристален парафинов восък;

Сценарии за адаптация: Специалист по икономически въпроси раздуто фолио, шприцване на корпуси на ABS домакински уреди, екструдиране на ПВЦ тръби, осигуряващи непрекъсната и гладка обработка и подобряване на качеството на външния вид на продукта.

3. Съвместна помощ: Балансиране на множество нужди

Някои лубриканти имат и други функции, като например калциев стеарат и цинков стеарат, които са едновременно външни лубриканти и помощни компоненти на ПВЦ термостабилизаторите; лубрикантите на базата на полиетилен гликол могат да подобрят антистатичните свойства на пластмасите, постигайки синергичен ефект от смазване + стабилност/антистатичност:

Типично приложение: При производството на ПВЦ кабелни материали, калциевият стеарат едновременно решава проблеми със смазването и термичната стабилност, опростявайки формулата; Полиетиленгликоловата смазка се използва за Специалист по икономически въпроси фолио за опаковане на храни, балансирайки течливостта и антистатичните изисквания.

2. Основни видове смазочни материали и съвместими пластмаси: прецизно съвпадение на характеристиките и сценариите

Различните смазочни материали имат значителни разлики в съвместимостта, устойчивостта на топлина и ефективността на смазване и трябва да се избират въз основа на вида пластмаса, технологията на обработка и употребата на продукта:

1. Мастни киселини и техните производни (стеаринова киселина, соли на стеариновата киселина): универсални лубриканти

Основни предимства: ниска цена, балансиран ефект на смазване, с вътрешни и външни функции за смазване, а някои могат да спомогнат за термична стабилност;

Представителни продукти: стеаринова киселина (Южна Африка), калциев стеарат (CaSt ₂), цинков стеарат (ZnSt ₂), магнезиев стеарат (Управител ₂);

Подходящ за пластмаси: Специалист по икономически въпроси, ПП, ПВЦ, ABS;

Типични приложения: кутии за обяд, формовани чрез шприцване от ПП (за подобряване на отделянето от формата), ПВЦ тръби (противозалепваща форма + спомагателна термична стабилност), ABS играчки (за подобряване на блясъка на повърхността), с типично количество добавка от 0,1% -1,0%.

2. Естерни лубриканти (бутилстеарат, диоктил адипат): основно вътрешно лубрикантно средство

Основни предимства: Добра съвместимост със смола, висока ефективност на вътрешното смазване и липса на влияние върху прозрачността на продукта;

Съвместими пластмаси: ПВЦ, ПЕТ, компютър, прозрачен ПП;

Типични приложения: прозрачно ПВЦ фолио, заготовки за ПЕТ бутилки за напитки, капаци за компютър лампи, за да се избегне замъгляване, причинено от утаяване на вътрешни смазочни материали, с добавено количество от 0,3% -2,0%.

3. Парафинов восък (парафинов восък, микрокристален парафинов восък, полиетиленов восък): основен лубрикант за външно смазване

Основни предимства: Силен външен смазващ ефект, умерена устойчивост на топлина (температура на обработка ≤ 200 ℃), може значително да подобри повърхностния блясък на продуктите;

Представителни продукти: напълно рафиниран парафинов восък, микрокристален парафинов восък (МПВ), полиетиленов восък (Специалист по икономически въпроси восък);

Съвместими пластмаси: Специалист по икономически въпроси, ПП, ABS, П.С.;

Типични приложения: Специалист по икономически въпроси фолио за пазарски торби чрез издухване (ролка против залепване), ПП тъкани торби за изтегляне на тел (подобрява филаментоспособността), ABS корпус за домакински уреди (подобрява гладкостта на повърхността), с добавяне на количество от 0,2% -1,5%.

4. Полиетер (полиетилен гликол ПЕГ): Специален функционален тип

Основни предимства: Регулируема съвместимост, комбинираща смазващи и антистатични функции, ниска миграция, екологичност, съответствие със стандартите за контакт с храни;

Съвместими пластмаси: Специалист по икономически въпроси, ПП, ПЕТ, ПВЦ за хранителни цели;

Типични приложения: Специалист по икономически въпроси фолио за храна, ПП кутии за обяд в микровълнова фурна, ПЕТ бутилки за опаковане на храни, за предотвратяване на миграция на смазочни материали и замърсяване на храната, с добавено количество от 0,2% -0,8%.

3. Практика на приложение на смазочни материали в ключови пластмасови продукти: Разработване на формули, базирани на сценарии

1. Полиолефинови продукти (Специалист по икономически въпроси, ПП): Балансиране на ефективността на обработката и качеството на повърхността

Специалист по икономически въпроси и ПП имат добра течливост при обработка, но са необходими смазочни материали, за да се оптимизира отделянето от формата и повърхностният блясък. Най-често използваното съединение е d"парафинов восък + стеариранddhhh:

Формоване на Специалист по икономически въпроси селскостопанско фолио с раздувна леене:

Формула: Специалист по икономически въпроси суровина + 0,3% микрокристален парафин + 0,2% калциев стеарат + 0,15% антиоксидант 1076;

Процес: температура на издухвания филм 150-180 ℃, съотношение на издухване 2,5-3,0;

Ефект: Фолиото няма феномен на адхезивна ролка, повърхността е гладка без драскотини, пропускливостта на светлината е по-голяма от 85%, а намотката е гладка без адхезия.

ПП тънкостенни шприцвани части (като например държач за телефон):

Формула: ПП суровина + 0,5% полиетиленов восък + 0,3% бутил стеарат + 0,2% антиоксидант 168;

Процес: Температура на шприцване 180-200 ℃, налягане на шприцване 80-100MPa;

Ефект: Пълнената със стопилка форма се запълва бързо и напълно, без следи от недостиг или свиване, гладко отделяне от формата, а гланцът на повърхността на продукта е ≥ 90.

2. ПВЦ продукти: смазване и термична стабилност в синергия

Температурата на обработка на ПВЦ е близка до температурата на разлагане и е необходима смазка, за да се намали температурата на обработка. В същото време се използва термостабилизатор, обикновено използващ комбинация от вътрешно смазване с естер дддххх + външно смазване със стеарат":

Екструдиране на ПВЦ профили за врати и прозорци:

Формула: ПВЦ смола + 0,8% бутил стеарат (вътрешно смазване) + 0,5% калциев стеарат (външно смазване + спомагателна термична стабилност) + 2,0% калциево-цинков композитен термичен стабилизатор;

Процес: Температура на екструдиране 150-170 ℃, скорост на сцепление 5-8 м/мин;

Ефект: Повърхността на профила е гладка и без дефекти, размерът е стабилен, екструдерният шнек няма натрупване на материал, а производствената ефективност се увеличава с 15%.

Екструзия на прозрачен ПВЦ маркуч:

Формула: ПВЦ смола + 1,0% диоктил адипат (вътрешно смазване) + 0,3% стеаринова киселина (външно смазване) + 1,5% епоксидно соево масло (пластификационна + смазваща синергия);

Процес: Температура на екструдиране 140-160 ℃, температура на охлаждане 40-50 ℃;

Ефект: Маркучът е прозрачен и не се замъглява, с гладка повърхност, без гънки или слепвания при огъване.

3. Инженерни пластмасови изделия (ПЕТ, компютър, ABS): температурна устойчивост и прецизен контрол на повърхността

Температурата на обработка на инженерните пластмаси е висока (ПЕТ: 260-280 ℃, компютър: 280-320 ℃), което изисква устойчиви на висока температура смазочни материали, за да се избегне разлагането и да се повлияе на производителността на продукта:

Шприцване на преформи от ПЕТ бутилки за напитки:

Формула: ПЕТ суровина + 0,4% полиетиленгликол (ПЕГ-6000) + 0,2% хипофосфит 168;

Процес: температура на сушене 160 ℃, температура на шприцване 270-280 ℃;

Ефект: Повърхността на заготовката за бутилка е гладка и без следи от леене. След формоване чрез раздуване, тялото на бутилката е прозрачно, без пожълтяване или драскотини, а ефективността на отделяне от формата е подобрена с 20%.

ABS корпус за домакински уреди под налягане:

Формула: ABS смола + 0,6% микрокристален парафин + 0,4% цинков стеарат + 0,3% антиоксидант 1010;

Процес: Температура на шприцване 220-240 ℃, температура на матрицата 60-80 ℃;

Ефект: Повърхностният блясък на корпуса е равномерен, без драскотини или неравности, а степента на задържане на ударната якост е по-голяма от 95%, което отговаря на изискванията за външен вид и производителност на домакинските уреди.

4. Пластмаси за контакт с храни: ниска миграция, екологичен приоритет

Пластмасите, предназначени за контакт с храни, имат строги изисквания за токсичност и миграция на смазочни материали и трябва да се избират продукти, които отговарят на стандартите Великобритания 9685 и ЕС № 10/2011.

ПП кутия за обяд в микровълнова фурна, шприцване:

Формула: ПП суровина + 0,3% полиетиленгликол (ПЕГ-4000) + 0,1% калциев стеарат + 0,1% антиоксидант 1010;

Ефект: Миграционното количество на смазката е по-малко от 0,01 мг/кг, което отговаря на стандартите за хранителен клас. Повърхността на кутията за обяд е гладка и лесна за почистване, и може да издържи нагряване в микровълнова фурна до 130 ℃ без никаква миризма.

Специалист по икономически въпроси фолио за консервиране на храни, раздуто фолио:

Формула: Специалист по икономически въпроси суровина + 0,2% полиетиленгликол (ПЕГ-2000) + 0,15% бутилстеарат;

Ефект: Фолиото няма адхезия, гладка повърхност и няма риск от миграция при контакт с храна, което гарантира свежестта на храната.

4. Предизвикателства пред приложението и тенденции в развитието

1. Съществуващи предизвикателства

Труден баланс на съвместимост: Прекомерното вътрешно смазващо вещество може лесно да се утаи и да направи продукта лепкав, докато прекомерното външно смазващо вещество може лесно да мигрира и да повлияе на адхезията на повърхността (като например печат и боядисване);

Адаптиране към температурата на обработка: Инженерните пластмаси имат високи температури на обработка, а обикновените смазочни материали са склонни към разлагане и повреда, което изисква специализирани продукти, устойчиви на високи температури;

Натиск за съответствие с екологичните изисквания: Някои традиционни смазочни материали (като например стеарат на тежки метали) не отговарят на директивата на ЕС за ограничение на опасните вещества (RoHS (Директива за ограничение на опасните вещества)) и стандартите за контакт с храни, което ограничава сценариите от висок клас.

2. Тенденции в развитието

Ефективна и ниска миграция: Разработване на смазочни материали с високо молекулно тегло (като модифициран полиетиленов восък), намаляване на миграцията чрез заплитане на молекулярните вериги и адаптиране към опаковки за храни и фармацевтични продукти;

Екологично чисти и многофункционални: Разработване на биобазирани лубриканти (като производни на рициново масло и растителен восък), които са нетоксични и биоразградими, като същевременно притежават лубрикационни, антиоксидантни и антистатични функции;

Прецизна адаптация: Разработване на специализирани устойчиви на високи температури смазочни материали за специфични пластмаси (като компютър и ПЕТ, обработвани при високи температури) и разработване на смазочни материали без замъгляване за прозрачни продукти;

Композитна интеграция: Разработване на композитни добавки смазване+терм стабилност+антиоксидант, опростяване на формулите, намаляване на разходите за обработка, като например сложни продукти от соли на стеаринова киселина и антиоксиданти.

5. Резюме: Смазочни материали - балансът между обработката на пластмаси и качеството

От гладкото формоване чрез раздуване на Специалист по икономически въпроси фолио, до стабилното екструдиране на ПВЦ профили, до изящния външен вид на ABS корпусите на домакинските уреди, смазочните материали са се превърнали в ключ към балансирането на ефективността и качеството в производството на пластмаси чрез оптимизиране на плавността на обработката, подобряване на разформоването и повишаване на качеството на повърхността. Това не само е помощно средство за обработка, но и пряко влияе върху степента на квалификация на пластмасовите продукти (като намаляване на повърхностните дефекти), производствените разходи (като намаляване на консумацията на енергия) и сценариите на приложение (като съответствие с изискванията за контакт с храни). В бъдеще, с пробиви в научноизследователската и развойна дейност на ефективни, нискомигриращи и екологични многофункционални смазочни материали, пластмасовата индустрия ще бъде допълнително насърчавана към висок клас и зелено развитие, осигурявайки подкрепа за производството на по-търсени пластмасови продукти.