Пунила се широко користе у незасићеној полиестерској смоли за контролу понашања обраде, модификовање перформанси производа и смањење трошкова материјала. Уобичајена пунила укључују калцијум карбонат, силицијум диоксид, кварц, глиницу трихидрат, талк, глину и стаклене микросфере.
Међутим, додавање више пунила не даје увек бољу формулацију. Прекомерна количина може отежати мешање смоле, смањити проток, задржати ваздух, ометати влажење стаклених влакана и ослабити готов производ.
Исправан систем пуњења мора да уравнотежи три важна фактора: вискозитет, механичке перформансе и укупне трошкове производње. Овај чланак објашњава како пунила утичу на свако од ових својстава и како произвођачи могу да одреде одговарајуће пуњење пунила.
Шта су пунила у незасићеној полиестерској смоли?
Пунила су чврсте честице дисперговане у течној смоли пре ливења или калуповања. У зависности од одабраног материјала, могу се користити за:
Смањите потрошњу смоле
Повећајте вискозитет
Побољшајте крутост или тврдоћу
Контролишите скупљање очвршћавања
Побољшајте стабилност димензија
Измените густину
Подржава перформансе отпорне на пламен
Побољшајте изглед површине
Пунила не треба мешати са ојачавајућим влакнима. Стаклена влакна првенствено носе структурна оптерећења, док минерална пунила обично модификују обраду, цену, стабилност димензија или одабрана физичка својства.
У СМЦ и БМЦ апликацијама, комплетна смеша за обликовање може да садржи незасићену полиестерску смолу, пунила, стаклена влакна, пигменте, иницијаторе, средства за одвајање, згушњиваче и друге адитиве.
Уобичајени пуниоци и њихови ефекти Утицај
| пунила |
на вискозитет |
Могући утицај на перформансе |
Разматрање трошкова |
| Калцијум карбонат |
Повећава се са оптерећењем |
Може побољшати тврдоћу и контролу димензија |
Обично се користи за смањење потрошње смоле |
| Силицијум или кварц |
Може се значајно повећати |
Може побољшати тврдоћу и својства компресије |
Зависи од величине честица и чистоће |
| Алуминијум трихидрат |
Обично повећава вискозитет |
Може подржати перформансе отпорне на пламен |
Функционална вредност може оправдати већи трошак |
| Талк |
Модификује проток и реологију |
Може побољшати крутост и стабилност |
Често релативно економично |
| Шупље микросфере |
Може повећати вискозитет |
Смањите густину, али може смањити неке јачине |
Већа цена може бити надокнађена уштедом тежине |
Ефекти приказани у табели су опште тенденције. Стварни резултати зависе од величине честица, облика, површине, нивоа оптерећења, дисперзије и компатибилности са смолом.
Како пуниоци утичу на вискозитет
Вискозност је обично прво својство које се мења након што се пунило дода незасићеној полиестерској смоли.
Чврсте честице ограничавају кретање течне смоле. Како се оптерећење пунилом повећава, честице се приближавају једна другој и јаче ступају у интеракцију, узрокујући да формулација постане гушћа.
Однос није увек линеаран. Мало повећање на ниском нивоу пунила може произвести само умерену промену. Исто повећање при високом нивоу оптерећења може изазвати нагли пораст вискозитета.
Прекомерна вискозност може довести до:
Висок вискозитет није увек непожељан. Може помоћи у спречавању таложења пунила и смањењу опуштања на вертикалним површинама. Тачан вискозитет зависи од процеса производње.
Величина честица
Фине честице имају већу укупну површину од грубих честица исте тежине. Потребно је више смоле да навлажи ту површину, тако да фини пуниоци често јаче повећавају вискозитет.
Контролисана комбинација финих и грубих честица може побољшати ефикасност паковања. Мање честице заузимају простор између већих, понекад дозвољавајући да се дода више пунила, а да формулација не постане претерано густа.
Партицле Схапе
Заобљене честице углавном лакше теку од угаоних, љускастих или игличастих честица. Неправилне честице стварају већи отпор и могу значајно повећати вискозитет.
Облик честица такође може утицати на крутост, квалитет површине и отпорност на хабање. Произвођачи би стога требало да процене и обраду и коначни учинак.
Температура и мешање
Незасићена полиестерска смола обично постаје мање вискозна како температура расте. Иста пуњена формулација стога може различито да тече лети и зими.
Услови мешања су такође важни. Недовољно мешање може оставити агломерате, док преагресивно мешање може унети ваздух и повећати температуру материјала. Брзина миксера, дизајн сечива, време мешања и редослед додавања треба да буду стандардизовани.
Хуаке-ова званична слика производа ХС-2250 приказује смолу, паковање и наношење полиестер бетона.
Како пунила утичу на снагу
Ефекат пунила на чврстоћу је компликованији од његовог утицаја на вискозитет. Пунило може побољшати једну особину док смањује другу.
Крутост и тврдоћа
Чврсте минералне честице могу ограничити деформацију осушене полимерне матрице. Правилно одабрана пунила могу стога побољшати крутост, површинску тврдоћу, понашање при притиску или отпорност на хабање.
Међутим, крутост и снага нису исте. Формулација може постати тврђа и чвршћа, а истовремено и крхка.
Својства затезања и савијања
Смола се мора навлажити и везати за површину пунила. Добра дисперзија и одговарајући интерфејс смола-пунило помажу у преношењу напрезања кроз материјал.
Лоша компатибилност може створити слабе границе на којима почињу пукотине. Агломериране честице пунила и заробљени ваздух такође делују као тачке концентрације напона.
При превеликом оптерећењу, можда неће бити довољно смоле да ефикасно веже честице и арматуру. Као резултат тога, затезна чврстоћа, издужење, отпорност на удар или чврстоћа на савијање могу се смањити.
Минерална пунила не треба третирати као замену за ојачање стакленим влакнима у структуралним ФРП производима.
Отпорност на удар
Велике количине крутог пунила често смањују истезање и повећавају ломљивост. Ово може учинити компоненту рањивијом на ударце, вибрације или поновљено оптерећење.
Ако производ доживи шок или замор, произвођачи би требало да спроведу релевантне тестове на комплетној очвршћаној формулацији уместо да се ослањају само на податке о чистој смоли.
Скупљање и димензиона стабилност
Минерални пуниоци не очвршћавају и не скупљају се на исти начин као матрица смоле. Замена дела реактивне смоле стабилним чврстим материјалом може смањити укупно скупљање очвршћавања.
Ово је корисно у полиестер бетону, ливеним производима, СМЦ/БМЦ компонентама и апликацијама алата. Мање скупљање може побољшати тачност димензија и смањити савијање или видљиве шаре арматуре.
Ипак, пунило је само један део контроле скупљања. Хемија смоле, брзина очвршћавања, температура калупа, дебљина дела и нископрофилни адитиви такође могу утицати на резултат.
Како пунила утичу на цену
Основна минерална пунила, као што је калцијум карбонат, често коштају мање по килограму од незасићене полиестерске смоле. Замена дела смоле пунилом може стога смањити директне трошкове материјала.
Овај приступ је уобичајен код ливених производа, вештачког камена, полиестер бетона и смеша за обликовање.
На пример, Хуаке описује своје ХС-2250 Незасићена полиестерска смола као смола ниског вискозитета дизајнирана за полиестер бетон, са карактеристикама влажења пунила намењена за подршку великом оптерећењу пунилом.
Међутим, најјефтинија формулација по килограму можда неће произвести најјефтинији готови део.
Скривени трошкови високог пуњења пунила
Прекомерно пунило може повећати:
Тврди минерални пуниоци могу повећати хабање пумпи, миксера, шрафова, калупа и опреме за сечење. Густи пуниоци такође могу повећати тежину готове компоненте и повећати трошкове транспорта или уградње.
Исправна калкулација стога треба да обухвати укупну цену по прихватљивом производу, а не само цене смоле и пунила.
Функционална пунила
Нека пунила се бирају првенствено због перформанси, а не због смањења трошкова.
Алуминијев оксид трихидрат се може уградити у правилно дизајниран систем отпоран на пламен. Шупље микросфере могу смањити густину производа. Специјализована пунила такође могу да подрже побољшано термичко понашање, завршну обраду површине или електрична својства.
Ова пунила могу коштати више од уобичајених минерала, али њихове функционалне предности могу помоћи да готов производ испуни важне захтеве перформанси.
Хуаке-ова званична БМЦ слика приказује масу за обликовање, индустријску амбалажу и репрезентативне ливене компоненте.
Пуњење мора да одговара процесу
Различити процеси производње захтевају различите карактеристике вискозитета и протока.
Формулација полиестер бетона или ливења може садржати релативно велику количину минералног пунила. Смола за ручно полагање мора остати довољно течна да правилно навлажи арматуру од стаклених влакана.
СМЦ и БМЦ системи захтевају пажљиво контролисану реологију. Током обликовања, материјал мора да тече под топлотом и притиском, испуни сложене карактеристике калупа, носи ојачање и успешно се ослободи након очвршћавања.
Хуаке'с Масовна маса за калупљење је описана као једињење које садржи смолу, минерална пунила, стаклена влакна, иницијаторе, средства за одвајање, згушњиваче и помоћна средства за обраду. Његов учинак стога зависи од баланса комплетне формулације.
Како оптимизовати формулацију пуњене смоле
1. Дефинишите потребне перформансе
Одредите циљни вискозитет, чврстоћу, крутост, отпорност на удар, скупљање, густину, квалитет површине и отпорност на околину.
2. Изаберите одговарајућу смолу
Изаберите незасићену полиестерску смолу дизајнирану за предвиђени процес и пуњење пунила. Низак почетни вискозитет може подржати већи садржај пунила, али се такође морају узети у обзир очвршћавање и механичке перформансе.
3. Контрола квалитета пунила
Проверите величину честица, облик, садржај влаге, чистоћу, боју и површинску обраду. Варијације између серија пунила могу променити вискозитет и понашање калупа.
4. Тестирајте неколико нивоа оптерећења
Припремите контролисане серије са различитим садржајем пунила. Измерите вискозитет, време гелирања, квалитет очвршћавања, скупљање и механичка својства релевантна за производ.
5. Спровести производне пробе
Лабораторијски тестови не могу да репродукују свако фабричко стање. Пробе треба да користе стварни миксер, арматуру, калупе, температуре и производни циклус.
6. Израчунајте укупне трошкове
Укључује потрошњу материјала, рад, енергију, хабање опреме, време циклуса, транспорт, отпад и завршну обраду. Изаберите формулацију која обезбеђује потребне перформансе уз најнижу поуздану укупну цену.
Уобичајене грешке које треба избегавати
Произвођачи треба да избегавају:
Додавање пунила без провере вискозитета
Под претпоставком да више пунила увек значи нижу цену
Коришћење влажног или неконзистентног пунила
Третирање пунила као структурног ојачања
Занемаривање ваздуха унешеног током мешања
Промена пуњења пунила без провере времена гела
Скалирање лабораторијске формуле директно у производњу
Поређење података теста добијених под различитим условима
Свим материјалима треба руковати у складу са њиховим безбедносним листовима. Потребна је одговарајућа вентилација, заштитна опрема и поступци за контролу прашине.
Закључак
Пунила могу значајно утицати на вискозитет, снагу и цену незасићене полиестерске смоле.
Повећање садржаја пунила обично повећава вискозитет и смањује потрошњу смоле. Одговарајуће пунило може побољшати крутост, тврдоћу, стабилност димензија или функционалне перформансе. Превише или слабо дисперговано пунило може смањити проток, заробити ваздух, ослабити интерфејс смола-пунило и учинити крајњи производ крхким.
Најбоља формулација није она која садржи највеће пуњење пунила. То је онај који постиже тражена својства, конзистентно обрађује и испоручује најниже укупне трошкове по прихватљивом готовом производу.
Произвођачи треба да процене смолу, пунило, арматуру, систем очвршћавања и услове производње као један комплетан систем. Лабораторијско испитивање праћено опсежним испитивањима пружа најпоузданију основу за одређивање одговарајућег нивоа пунила.
