Сипаттама
Пластикалық композиттер тұтынушылық тауарлар мен өнеркәсіптік машиналар салаларында кеңінен қолданылады, бірақ олар көбінесе шектеулерге ие: төмен механикалық беріктік әрі қымбат толтырғыштарды, мысалы, шыны талшықты қажет етеді, көп түсу өлшемдік тұрақсыздыққа әкеледі, ал жылуға төзімсіздік жоғары температуралы ортада қолдануды шектейді. Құны тиімді, әрі ерекше беріктік қасиеттері бар толтырғыш минерал болып табылатын турмалин ұнтағы осы проблемаларды шешеді, сондықтан ол инжекциялық калыптау процесстерінде қолданылатын пластикалық композиттерге қосуға идеалды құрам болып табылады.
Пластикалық композиттердегі турмалин ұнтағының қаттыландыру механизмі оның бөлшек құрылымы мен интерфейстік байланысында жатыр. Механикалық қолдау көрсетпейтін сфералық толтырғыштардан айырмашылығы, турмалин бөлшектерінің пішіні күрделі, бұрышты болып келеді, сондықтан полимер матриксімен (мысалы, полиэтилен, полипропилен немесе ABS) механикалық байланыс түзіледі. Бұл байланыс композиттің созу күші мен иілу модулін толтырғыш-полимер желісіне таралуына әкеліп соғады. Тест нәтижелері полипропилен (PP) композиттеріне 15-20% турмалин ұнтағын қосқан кезде созу күші 25-35% (30 МПа-дан 37-40 МПа-ға дейін) және иілу модулі 40-50% (1500 МПа-дан 2100-2250 МПа-ға дейін) артатынын көрсетті – бұл шыны талшынмен армировандалған PP-қа ұқсас, бірақ 30% арзан бағаға. Сонымен қатар, ұнтақтың үлкен ұзындық-ені қатынасы (3:1-ден 5:1-ге дейін) соққыға төзімділікті арттырып, толтырғышсыз пластиктердің қаттылығын азайтады. Мысалы, ABS композиттерінде 18% турмалин ұнтағы бар екенінде Изод соққы беріктігі 18 кДж/м² болатын толтырғышсыз ABS-қа қарағанда 25 кДж/м² құрайды, сондықтан олар ұзақ мерзімді пайдаланылатын тұтынушы тауарлары, мысалы, құрал-сайман корпусы үшін қолайлы.
Пластмасса композиттеріне турмалин ұнтағының қосылуы термостойкостьты арттыруға критикалық үлес қосады. Әдеттегі толтырғышсыз пластмассалар, мысалы, PP әдетте 100-110°C құрайтын жылу ығысу температурасына (HDT) ие, бұл автомобильдердің моторлық бөліктері немесе электр қораптары сияқты қолданыстарда қолдануды шектейді. Алайда, турмалиннің жоғары термиялық тұрақтылығы (балқу температурасы 1500°C-тан жоғары) композиттердің HDT-ін көтереді: 20% турмалин ұнтағы бар PP-нің HDT-і 135-145°C құраса, 15% ұнтақпен ABS композиттері 120-130°C-қа жетеді. Бұл термиялық өнімдердің жұмыс істеу температурасын кеңейтеді, сондықтан пластмасса композиттері орташа температурадағы қолданыстарда бағалы материалдардың, мысалы, нейлон немесе полиэфирдің орнына пайдалануға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, ұнтақ композиттің термиялық өткізгіштігін азайтады, оны электр құрылғыларындағы оқшаулау үшін пайдалы етеді: турмалинмен күшейтілген PP-нің термиялық өткізгіштігі 0,25 Вт/м·К құрайды, бұл толтырғышсыз PP-ден 15% төмен, жылу беруді азайтып, энергия тиімділігін арттырады.
Инъекциялық қалыптау кезінде турмалин ұнтағының қосымша пайдалы қасиеті - қысқаруды азайту. Пластикалық композиттер жиі суыған кезде қысқарады, өлшемдік дәлсіздіктерге (мысалы, бұралу, жарықшақ) әкеліп соғады, бұл бөлшектерді пайдалануға болмайтын қалыпқа келтіреді. Турмалиннің жылу ұлғаюының төмен коэффициенті (CTE: 5-8 × 10⁻⁶/°C) көптеген полимерлерден (PP: 150 × 10⁻⁶/°C, ABS: 90 × 10⁻⁶/°C) едәуір төмен болып табылады, сондықтан осы ұнтақты қосу композиттің жалпы CTE мәнін азайтады. Мысалы, 20% турмалин ұнтағы бар PP композиттерінің қысқару қарқыны 1,2-1,5% құрайды, ал толтырғышсыз PP үшін бұл көрсеткіш 2,5-3,0% құрайды. Дәл инъекциялық қалыптау арқылы жасалған бөлшектер үшін өлшемдік тұрақтылық өте маңызды, мысалы, тісті дөңгелектер, электр қосқыштары және автомобиль ішкі бөліктері, онда 0,5% қысқару ғана жинау кезінде қиындықтар туғызады.
Пластикалық құюда турмалин ұнтағын пайдаланғанда өңдеу тиімділігі артады. Ұнтақтың төменгі ылғалдылықты абсорбциялауы (25°C температурада және 50% салыстырмалы ылғалдылықта <0,1%) тальк немесе кальций карбонаты сияқты толтырғыштар үшін қажетті уақытқа созылатын алдын ала кептіру сатысын жояды. Оның майлау қасиеттері құю қалыбындағы балқыған күйдің ағуын жақсартып, цикл уақытын 10-15% қысқартады – мысалы, турмалин ұнтағының 18% құрайтын PP тісті дөңгелектің қалыптау циклі 45 секунд құраса, толтырғыш емес PP үшін 55 секунд құрайды. Сонымен қатар, турмалиннің қаттылығы (Моос шкаласы бойынша 7-7,5) шыны талшықтың қаттылығынан (Моос шкаласы бойынша 6,5-7) төмен болып, құю қондырғылары мен құрылғылардың тозуына әлдеқайда аз әсер етеді. Бұл шыны талшықпен армаланған композиттерге қарағанда жабдықтардың қызмет көрсету мерзімін 20-30% ұзартып, техникалық қызмет көрсету шығындарын азайтады.
Әр түрлі пластика түрлері мен қоспалармен үйлесімділік турмалин ұнтағының кеңейтілуіне мүмкіндік береді. Ол термопластика (PP, PE, ABS, PVC) және термореактивті шайырлармен (эпоксидті, полиэфирлік), сондай-ақ антиоксиданттар, УҚ тұрақтандырғыштар мен бояғыш заттар сияқты кең таралған пластикалық қоспалармен жұмыс істейді. Кейбір толтырғыштар отбәсеңдеткіштермен әрекеттесетініне қарамастан, турмалин химиялық инертті, электр қолданбалары үшін отбәсеңдеткіш композиттерде қолдануға мүмкіндік береді. Мысалы, отбәсеңдеткіш қосымшамен турмалин-армированный PP UL 94 V-0 стандарттарына сәйкес келеді, оны электр қораптары үшін қолайлы етіп жасайды.
Түрлі құю үлпілді қажеттіліктеріне сәйкес келетін баптау опциялары. Тәуелсіз түйіршіктердің өлшемдерін басқару арқылы турмалин ұнтағын ұсыну: бетіндегі ақаулардан сақтау үшін жұқа қабырғалы бөлшектерге (мысалы, электрондық түйіспелер) арналған ұсақ ұнтақ (5-10 мкм) және күштілікті максималды арттыру үшін қалың қабырғалы бөлшектерге (мысалы, машиналардың қораптары) арналған ірі ұнтақ (20-30 мкм). Бетінде өңделген ұнтақ түрлері—титанат немесе силан көміртегі агенттерімен қапталған—гидрофобты полимерлерге (мысалы, полиэтилен) жабысуын жақсартады, толтырғыштардың топталуын болдырмаиды және біркелкі таралуын қамтамасыз етеді. Жоғары тазалықтағы ұнтақ түрлері (турмалиннің 95% және одан да көп) тамақ өнімдерімен байланысатын пластмассалар үшін (FDA 21 CFR 177.1520 стандартына сай) қолайлы, ал арзан ұнтақ түрлері (турмалиннің 80-90%) тамақ емес қолданыстар үшін қажет.
Практикалық қолдану жағдайлары турмалин ұнтағының құндылығын растайды. Қытай тұтынушылар заттарын өндіру компаниясы өзінің PP лақтырғыш ыдыстардың қолтетігіндегі шыны талшықтың 50%-ын турмалин ұнтағымен ауыстырып, созу беріктігін сақтап, материалдық шығындарды 25%-ға және құрал-жабдықтың тозуын 30%-ға азайтты. Неміс автомобиль өндірушісі ішкі есік панельдері үшін турмалинмен күшейтілген ABS пластик қолданып, ығысуын 20%-ға азайтып, бұрын 15% бөлшек жарамсыз болуға алып келген пішіннің бұзылуын болдырмақты. Бұл жағдайлар глобалды пластик өндірушілер үшін турмалин ұнтағының өнімділігі мен құнында нақты жақсаруын көрсетеді.
Шетелдік сауда мердігерлері үшін турмалин ұнтағын пластмасса композитін толтырғыш ретінде насихаттау техникалық өнімділікті, шығындарды үнемдеуді және өңдеу артықшылықтарын көрсетуді талап етеді. Механикалық беріктілік, ыстыққа төзімділік пен түсу көрсеткіштерін растайтын тәуелсіз сынақ зертханаларының (мысалы, SGS немесе ISO) есептерін ұсыну сенімділікті арттырады. Құрылғы өзгерістерінсіз өз құю процесстерімен үйлесімділігін көрсету қабылдау барьерлерін төмендетеді. 10-20 кг көлеміндегі үлгі партияларды ұсыну клиенттерге толтырғышты өз құрамдарында сынауға мүмкіндік береді, ал 1000 кг-нан асатын тапсырыстарға қаптамалық баға үлкен көлемді өндірушілерді тартады.
Халықаралық сауда үшін логистика және талаптарға сай келу өте маңызды. Турмалин ұнтағын жабық, ылғалдылықтан қорғайтын ыдыстарға фасовкалау керек, сонда жіңішке түйіршіктер пайда болмайды – әдетте 25 кг пластмасса қаптары ішкі қабатпен қолданылады, ал ірі тапсырыстар үшін 1 тонналық үлкен қаптар да бар. Ағылшын тіліндегі TDS және SDS құжаттарын ұсыну импорттық реттеу талаптарына (мысалы, ЕО REACH, АҚШ FDA) сай келуін қамтамасыз етеді. Техникалық қолдау көрсету, мысалы, белгілі бір полимерлер үшін ұсынылатын тиеу деңгейлері мен дисперсиялау мәселелері бойынша кеңес беру – бұл тұтынушылардың қанағаттылығын арттырып қана қоймай, ұзақ мерзімді серіктестікке де көмектеседі.
