Proszek wollastonitowy staje się doskonałym wypełnieniem wzmacniającym dla kompozytów polipropylenowych (PP), szczególnie w produkcji komponentów samochodowych, dzięki swojej unikalnej strukturze iglastej oraz wyjątkowym właściwościom mechanicznym. Ten naturalnie występujący minerał krzemianu wapnia, gdy równomiernie rozprowadzony w matrycach PP, tworzy solidną sieć, która znacząco poprawia właściwości użytkowe materiału, czyniąc go idealnym do produkcji lekkich, a jednocześnie wytrzymałych części.
Wysoki współczynnik długości do średnicy (stosunek długości do średnicy) proszku wollastonitu odgrywa kluczową rolę w jego działaniu wzmacniającym. W przeciwieństwie do wypełniaczów kulistych, jego iglaste cząstki zaplatają się w macierzy polimerowej, tworząc szkielet strukturalny, który opiera się odkształceniom pod wpływem naprężeń. Przekłada się to na znaczny wzrost wytrzymałości na rozciąganie i modułu zginania kompozytów PP. Badania wykazały, że wprowadzenie 20–30% proszku wollastonitu może podnieść wytrzymałość na rozciąganie o 30–50% w porównaniu z niezapełnionym PP, umożliwiając częściom samochodowym wytrzymywanie większych obciążeń mechanicznych bez ulegania uszkodzeniom. Jest to szczególnie istotne dla elementów takich jak belki zderzakowe, paneli drzwiowe i wykończenia wnętrza, które wymagają zarówno wytrzymałości, jak i odporności na uderzenia.
Wadą występującą często w wtryskanych elementach z PP jest odkształcenie wynikające z nierównomiernego chłodzenia i skurczu. Zastosowanie proszku walorytu znacząco zmniejsza to zjawisko. Niski współczynnik rozszerzalności cieplnej napełniacza pomaga w stabilizacji wymiarów kompozytu podczas procesu chłodzenia, zapewniając elementom utrzymanie się w zaprojektowanym kształcie. Stabilność wymiarowa ma kluczowe znaczenie dla komponentów samochodowych wymagających precyzyjnego dopasowania, takich jak zespoły deski rozdzielczej czy pokrywy silnika, gdzie nawet niewielkie odkształcenia mogą prowadzić do problemów z montażem lub wad funkcjonalnych.
Odporność termiczna to kolejna ważna zaleta kompozytów PP wzmacnianych wollastonitem. Niewypełniony PP zazwyczaj zaczyna miąknieć w temperaturze 100–120°C, co ogranicza jego zastosowanie w elementach pod maską. Jednak dodatek proszku wollastonitu zwiększa temperaturę odkształcenia pod wpływem ciepła, pozwalając materiałowi zachować swoje właściwości mechaniczne w temperaturach dochodzących nawet do 150°C lub wyższych. Taka poprawa parametrów termicznych umożliwia stosowanie kompozytów PP w elementach pod maską, takich jak osłony chłodnicy, kolektory dolotowe czy obudowy baterii, gdzie występuje ekspozycja na podwyższoną temperaturę.
Wydajność przetwarzania wzrasta dzięki zastosowaniu w miksach PP proszku wollastonitu. Niskie wchłanianie wilgoci przez wypełniacz eliminuje konieczność jego wstępnej suszki, co skraca czas produkcji i zmniejsza zużycie energii. Jego właściwości smarne poprawiają przepływ ciekłego tworzywa podczas formowania wtryskowego, umożliwiając pełne wypełnienie skomplikowanych form i skracając czas cyklu. Ponadto, biały kolor wollastonitu ułatwia dopasowanie barwy do pigmentów, eliminując potrzebę stosowania kosztownych addytywów nieprzepuszczalnych światła i wspomagając produkcję elementów o spójnym wyglądzie wizualnym.
Względy ekonomiczne dodatkowo sprzyjają stosowaniu proszku wollastonitu w kompozytach PP stosowanych w przemyśle motoryzacyjnym. W porównaniu z włóknem szklanym, tradycyjnym wypełniaczem wzmacniającym, wollastonit zapewnia porównywalną wytrzymałość przy niższych kosztach i mniejszym zużyciu urządzeń. Jego mniejsza gęstość przyczynia się również do redukcji masy, co jest kluczowym czynnikiem w projektowaniu samochodów, umożliwiając poprawę efektywności paliwowej i obniżenie emisji. Zastępując część polimeru tańszym minerałem wypełniającym, producenci mogą obniżyć koszty materiałów, nie pogarszając właściwości użytkowych.
Modyfikacja powierzchni proszku walorytu za pomocą czynników wiążących (takich jak silany) poprawia jego kompatybilność z PP, zwiększa dyspersję oraz połączenie na granicy wypełniacza z polimerem. Ta obróbka zapewnia równomierne rozmieszczenie cząstek, zapobiega ich agregacji i maksymalizuje efekt wzmocnienia. Dostawcy oferują różne gatunki proszku walorytu o kontrolowanej wielkości cząstek (zwykle 10–45 mikronów) oraz stosunkach długości do średnicy (3:1 do 8:1), dostosowane do konkretnych wymagań aplikacyjnych, od wysokowytrzymałościowych elementów konstrukcyjnych po lekkie elementy wnętrza.
×
