فیلر ، پر کننده پلاستیک

فیلر یا پرکننده یکی از پرمصرف مواد اولیه در صنایع مختلف از جمله صنعت پلیمر و پلاستیک، کاغذ، سیمان، صنعت رنگ، پوشش و ... هستند. فیلر معدنی به ماده معدنی گفته می‌شود که در پوسته زمین فراوان بوده، مراحل تهیه و خالص سازی آن به نسبت آسان بوده و در نتیجه ارزان است. فیلرهای معدنی کربنات کلسیم، تالک، میکا و ... از مهم ترین فیلرها می‌باشند. امروزه علاوه بر فیلرهای معدنی، فیلرهای طبیعی ( تهیه شده از ضایعات چوب و گیاهان) و همچنین فیلرهای پلیمری نیز در برخی کاربردها مورد استفاده قرار می‌گیرد. سالانه در حدود 50 میلیارد تن فیلر در دنیا تولید شده و گردش مالی 18 میلیارد دلاری را به خود اختصاص داده است. فیلرها به تنهایی در حدود 30 درصد حجم کل افزودنی پلیمری را به خود اختصاص داده اند و در بسیاری فرمولاسیون‌های تولیدی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

فیلرها عمدتا با هدف کاهش قیمت به پلیمر اضافه می‌شوند. با این حال فیلرها می‌توانند برخی خواص از جمله استحکام کششی، مقاومت ضربه، مقاومت حرارتی، رنگ، شفافیت و ...را تحت تاثیر قرار دهند. امروزه فیلرهای نانو نیز ساخته شده اند که می‌توانند خواص ویژه ای را در پلیمر مورد نظر ایجاد کنند.

 

فیلر کربنات کلسیم

فیلر کربنات کلسیم با فرمول شیمیایی CaCO3که در برخی موارد با عنوان chalk نیز شناخته می‌شود به علت خواص مناسب و ارزان بودن به عنوان مطرح ترین فیلر شناخته می‌شود. فیلر کربنات کلسیم عمدتا از سنگ‌های معدنی مرمر و سنگ آهک ( limestone and marble) تولید می‌شود. فیلرکربنات کلسیم در دو دو نوع کربنات کلسیم آسیابی  و رسوبی در بازار موجود است. کربنات کلسیم در مش 500 تا 5000 در بازر برای کاربردهای مختلف استفاده شده که عمدتا مش 2500 آن متداول تر است. کربنات کلسیم به دو صورت غیر پوشش داده uncoated) (calcium carbonate و پوشش دار شده(coated calcium carbonate ) با استفاده از اسید استئاریک تولید می‌شود. کربنات کلسیم ماده سفید بوده و در برخی گریدهای آن سفیدی قابل توجهی دارد. این ماده با اسیدهای قوی همچون جوهر گوکرد شروع به جوشیدن می‌کند و از این راه می‌توان آن را از تیتان دی اکسید و سایر مواد گران قیمت سفید رنگ تشخیص دارد. کلسیم کربنات ماده ای بهداشتی بوده و استفاده آن در محصولات بهداشتی منعی ندارد. سختی کربنات کلسیم در محدوده 3 تا 4 قرار داشته و به عنوان ماده ای که سبب سایش تجهیزات و ماشین آلات تولید می‌شود، شناخته شده است.

 

فیلر تالک

فیلر تاک (talc) در واقع نوعی منیزیم سیلیکات هیداراته  با فرمول شیمیایی Mg3S4iO10(OH)4 فیلر پر کاربردی است که در صنایع مختلف از جمله صنایع بهداشتی، روان کننده‌ها، پلیمر و پلاستیک و ... کاربرد دارد. ( تالک همان ماده ای است که به عنوان پودر بچه استفاده می‌شده است.) تالک یکی از نرم ترین مواد معدنی شناخته شده در جهان است و سختی آن 1 می‌باشد. فیلر تالک نیز مانند کربنات کلسیم پود سفید بوده و در برخی گریدهای آن از سفیدی قابل توجهی برخودار است. قیمت تالک عمدتا از کربنات کلسیم بالا تر است. تالک منابع گسترده ای در ایران و کشورهای خاورمیانه داشته و گفته می‌شود، ریشه ای کلمه نیز فارسی است. از جمله مهم ترین کاربردهای تالک در پلیمر تولید کامپاند پلی پروپیلن/تالک می‌باشد.

 

انواع پیگمنت، میزان سختی و اندازه ذرات آنها

نوع فیلر چگالی(g/cm3) شاخص سختی(MHS) اندازه متوسط(میکرون) نسبت ابعاد
کربنات کلسیم 2.7 3-4 0.02-30 1-3 Blocky
تالک 2.7-2.8 1 0.5-20 5-40 Plate
ولاستونیت 2.9 4.5 1-500 5-30 Fiber
میکا 2.8-2.9 2.5-4 5-1000 20-100 Plate
کائولن 2.6 2 0.2-8 10-30 Plate
سیلیس (رسوب شده) 1.9-2.1 5.5 0.005-0.1 ~1 Round
کربن سیاه 1.7-1.9 2-3 0.014-0.25 ~1 Round
دولومیت 2.85 3.5-4 1-30 ~1 Round
سولفات باریم 4.0-4.5 3-3.5 0.1-30 ~1 Round
آلومینیوم هیدروکسید 2.42 2.5-3 5-80 1-10 Plate
منیزیم هیدروکسید 2.4 2.5-3 0.5-8 1-10 Plate
خاک دیاتومه 2-2.5 5.5-6 4-30 2-10 Disc
مگنتیت/هماتیت 5.2 5.5-6 1-50 ~1 Blocky
هالوسیت 2.54 2.5 1-20 5-20 Tube
زینک اکساید 5.6 4.5 0.05-10 1 Round
تیتانیم دی اکسید 4.23 6 0.1-10 1 Round

 

شاخص BET در پلیمر

بالا بودن شاخص BET به معنی بیشتر بودن سطح تماس فیلر است. بالا بودن میزان BET برای فیلرها ریسک کلوخه ای شدن فیلر را افزایش می‌دهد.

خنثی- نیمه فعال بوده و فعال بودن را می‌توان با استفاده از شاخص BET تعیین کرد. در جدول زیر عدد BET برای انواع پر کننده نشان داده شده است.

 

شاخص BET در واحد مترمربع بر گرم نوع فیلر
کمتر از 10 خنثی
10 تا 60 نیمه فعال
بیشتر از 60 فعال
بیشتر از 100 بسیار فعال

 

پر کننده های عمومی از جمله کربنات کلسیم- تالک- والستونیت- میکا و... معمولا دارای عدد BET در حدود 10 تا 60 بوده و در محدوده خنثی تا نیمه خنثی قرار دارند.

 

ذرات فوق فعال یا SUPER ACTIVE

این ذرات بیشتر در محدوده مواد نانو از جمله نانو کلی- نانو گرافن و... قرار دارند که نشان دهنده برهمکنش بالای فیلرهای نانو با پلیمر است.

 

طبقه بندی فیلرها از نظر اندازه ذرات

فیلرهای به طور کلی در محدوده اندازه ذره 10 نانومتر تا 100 میکرون قرار می‌گیرند. اندازه ذرات فیلر دوده در محدوده 50 نانومتر و اندازه ذرات فیلر کربنات کلسیم در محدوده 50 میکرون قرار می‌گیرد. اندازه ذرات بسیار کوچکتر دوده سبب شده تا ریسک کلوخه ای شدن این مواد افزایش یابد.

 

طبقه بندی انواع فیلر پلیمری

انواع فیلرهای پلیمری شامل الیاف شیشه-هیدروکسیدها-نمک‌ها-سیلیکات‌ها-فلزات- الیاف کربنی-الیاف سلولزی-الیاف چوب و... می‌باشند.

 

پر کننده پلیمری

برخی پلیمرها از جمله پلی وینیل الکل- 

هفت روز هفته، 24 ساعت شبانه روز پاسخگوی شما هستیم.
© 2024 polyno All Right Reserved