CPOL Additieven Vulstoffen

Vulstoffen Doel vulstoffen Effect van vulstoffen CPOL Additieven Vulstoffen Doel vulstoffen Effect van vulstoffen De belangrijkste kosten reducerende vulstoffen Invloed vulstoffen op mechanische eigenschappen

Doel vulstoffen: In het algemeen zijn vulstoffen relatief goedkope, vaste stoffen die in tamelijk hoge percentages aan polymeren worden toegevoegd om volume, gewicht, kosten of technische eigenschappen aan te passen.   Vulstoffen kunnen worden onderverdeeld in twee categorieën, te weten: inactieve of kosten reducerende vulstoffen versterkingsvulstoffen Inactieve vulstoffen: Kostenreductie door vervanging van duurdere polymeren Hebben vaak wel degelijk invloed op de eindeigenschappen van de kunststoffen Actieve vulstoffen: Geven speciaal gewenste eigenschappen mee aan de kunststoffen zoals: mechanische eigenschappen (sterkte en modulus), hardheid, UV en warmte stabiliteit, corrosie bestendigheid, chemische bestendigheid, vlamvertraging enz.

Inactieve of kosten reducerende vulstoffen: Calcium Carbonaat Talc Kaolien Barium Sulfaat Calcium Sulfaat Klei Silica Wollastoniet Kosten reductie, mechanische eigenschappen, stijfheid, warmte en UV stabiliteit, chemische bestendigheid en slagvastheid. Versterkings vulstoffen: Glasvezels Koolstofvezels Grafietvezels Aramide vezels Minerale vezels Uitzettingscoëfficiënt, wrijvingscoëfficiënt, geleiding, mechanische eigenschappen, warmte bestendigheid en chemische bestendigheid.

Effect van vulstoffen: Dichtheid:   Dichtheid: dichtheid van de meeste commerciële vulstoffen = 2,6 – 2,8 g/cm3 dichtheid van de meest gebruikte polymeren = 0,9 – 1,3 g/cm3 hogere dichtheid van de kunststof Mechanische eigenschappen: De meeste vulstoffen verhogen de modulus en de treksterkte, slagsterkte en buigmodulus Thermische eigenschappen: De warmtegeleiding van vulstoffen is meestal 10-20 maal groter dan die van het polymeer zelf, terwijl de soortelijke warmte zelfs 50% lager ligt. Bij gebruik van vulstoffen zal het opwarmen van de smelt dus sneller gaan kortere cyclus tijd van het b.v. extruderen /spuitgieten dalende productiekosten De thermische uitzettingscoëfficiënt van polymeren is ongeveer 10 keer hoger dan die van de vulstoffen. verlaging thermische uitzettingscoëfficiënt van de kunststof interne spanningen kunnen ontstaan / vervorming (warping).

Elektrische eigenschappen: Elektrische geleidbaarheid kan flink worden aangepast door gebruik te maken van het juiste type en juiste hoeveelheid vulstof. Zo zullen vulstoffen als Carbon black, metaal poeders en vezels, grafiet en aramide vezels de elektrische geleidbaarheid verhogen. Ook kunnen antistatische effecten worden bereikt door toepassing van de juiste vulstoffen.   Vochtgehalte: Sommige vulstoffen bevatten in water oplosbare zouten. Bloostelling aan de buitenlucht kan dus nadelige effecten hebben op de kunststof. Versterkende eigenschappen: Vezelachtige materialen verhogen de mechanische eigenschappen van kunststoffen aanzienlijk. Dit is afhankelijk van de sterkte en lengte van de toegevoegde vezel en de mate van binding tussen de vezel en de matrix. Vezel versterking in kunststoffen zal een positief effect hebben op treksterkte, elasticiteit en slijtage. Carbon en metaal vezels hebben ook effect op elektrische geleiding.

Calcium Carbonaat Talc Kaolien Wollastoniet Andere De belangrijkste kosten reducerende vulstoffen: Vulstof Calcium Carbonaat Talc Kaolien Wollastoniet Andere Aandeel (%) 66 6 3 19

Calcium Carbonaat CaCO3: goedkoop -> kostenreductie. lichte toename van de modulus en slagsterkte, krimp reductie, goede kleurbaarheid en oppervlakte eigenschappen, verhoogt glans, goede warmtegeleiding -> verhoogt productiviteit met 10 – 40% Toepassing: ± 65% als vulstof in PVC. Verder wordt Calcium Carbonaat toegepast bij polyester, PP en PE. kabel ommanteling, kunststof kozijnen, badkuipen, douche bakken, keuken artikelen, kunststof flessen, industriële verpakkingen en PVC pijpen. Eigenschappen Calcium Carbonaat PVC PP PE Dichtheid (g/cm3) 2,9 1,1 - 1,45 0,95 0,9 - 0,95 Modulus (GPa) 35 1,5 - 3 1,5 - 2 0,11 - 0,8 Thermische geleidbaarheid (W/mK) 2,5 0,14 - 0,28 0,1 - 0,22 0,23 - 0,29 Thermische uitzettingscoëfficiënt (1/K) 10-5 5*10-5 10 - 20-5 20-5 Soortelijke warmte (J/kgK) 867 900 1700-1900 1900-2300

Talc Mg3Si4O10(OH)2: Toepassing: Magnesium Silicaat Hydraat treksterkte, stijfheid, kruip, krimp, thermische uitzetting, kras bestendigheid en maakt het oppervlak matter taaiheid, rek bij breuk, lasnaad sterktes, lange termijn thermische veroudering en UV bestendigheid. Toepassing: Grootste hoeveelheid in PP kunststoffen voor de automobiel industrie. Verder wordt talc toegepast in PA, PVC en PE Talc wordt verder veel toegepast t.b.v. aniti-blocking in LDPE- en PP- folies. Eigenschappen Talc PP PA PVC Dichtheid (g/cm3) 2,75 0,95 1,15 1,1 - 1,45 Modulus (GPa) 20 1,5 - 2 2,9 - 4,6 1,5 - 3 Thermische geleidbaarheid (W/mK) 2,1 0,1 - 0,22 0,25 0,14 - 0,28 Thermische uitzettingscoëfficiënt (1/K) 8*10-6 10 - 20-5 5,5*10-5 5*10-5 Soortelijke warmte (J/kgK) 869 1700-1900 1700 900

Kaolien Al2Si2O5(OH)4: Toepassingen: Aluminium Silicaat Hydraat verkregen uit klei mineralen Goedkoop, hoge opaciteit, zacht en niet-abrasief, verhoogt slagsterkte, treksterkte, E-modulus, stijfheid, chemische bestendigheid, krimp tijdens het productieproces, mechanische, elektrische en thermische eigenschappen, kras bestendigheid en geeft de kunststof een glad oppervalk Door de goede elektrische eigenschappen is het uitermate geschikt in kunststoffen die worden gebruikt voor kabel isolatie. Toepassingen: -vulstof in de rubber industrie -kunststoffen voor kabel isolatie, schoeisel, pijpen, kunststof ramen, tuinmeubelen en auto onderdelen -nano klei wordt toegepast als barrière stof tegen zuurstof Eigenschappen Kaolien PA PVC PE Dichtheid (g/cm3) 2,6 1,15 1,1 - 1,45 0,9 - 0,95 Modulus (GPa) 20 2,9 - 4,6 1,5 - 3 0,11 - 0,8 Thermische geleidbaarheid (W/mK) 1,96 0,25 0,14 - 0,28 0,23 - 0,29 Thermische uitzettingscoefficient (1/K) 8*10-6 5,5*10-5 5*10-5 20-5 Soortelijke warmte (J/kgK) 920 1700 900 1900-2300

Invloed vulstoffen op mechanische eigenschappen: Invloed op modulus bij PP Invloed op buigmodulus en Slagsterkte bij PP Invloed op kruip bij PP Invloed op warmte geleiding bij PP

Invloed vulstoffen op mechanische eigenschappen: Invloed hoeveelheid en deeltjesgrootte op buigmodulus bij PP

Bronvermelding: Additives for plastics handbook; second edition   Additives for plastics handbook; second edition John Murphy Handbook of Fillers for Plastics Harry S. Katz / John V. Milewsky Functional Fillers for Plastics; second updated and enlarged edition Marino Xanthos www.specialityminerals.com www.sciencedirect.com http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0266353806002569 www.heritageplastics.com http://www.heritageplastics.com/en/products_whitepapers_talc_cc_blend_effects_on_pp.htm