ผงวอลลาสโตไนต์ได้กลายเป็นสารเติมแต่งชนิดหนึ่งที่มีคุณสมบัติเสริมความแข็งแรงให้กับโพลิโพรพิลีน (PP) คอมโพสิตส์ โดยเฉพาะในกระบวนการผลิตชิ้นส่วนยานยนต์ เนื่องจากโครงสร้างรูปร่างแบบเข็ม (acicular structure) ที่เป็นเอกลักษณ์และคุณสมบัติเชิงกลที่ยอดเยี่ยม แร่ธาตุแคลเซียมซิลิเกตที่เกิดขึ้นตามธรรมชาตินี้ เมื่อถูกกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอภายในแมทริกซ์ของโพลิโพรพิลีน จะสร้างเครือข่ายที่มีความแข็งแรงสูง ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของวัสดุอย่างมาก ทำให้วัสดุนี้เหมาะสำหรับการผลิตชิ้นส่วนที่มีน้ำหนักเบาแต่ทนทาน
อัตราส่วนความยาวต่อเส้นผ่านศูนย์กลาง (length-to-diameter ratio) ที่สูงของผงวอลลาสโตไนต์มีความสำคัญต่อผลการเสริมแรง ต่างจากสารเติมแต่งที่มีลักษณะเป็นทรงกลม อนุภาคของวอลลาสโตไนต์ที่มีลักษณะคล้ายเข็มจะประสานล็อกกันภายในแมทริกซ์โพลิเมอร์ สร้างโครงสร้างที่สามารถต้านทานการบิดงอได้ดี ซึ่งส่งผลให้ความแข็งแรงแรงดึง (tensile strength) และค่ามอดุลัสการดัด (flexural modulus) ของคอมโพสิต PP เพิ่มขึ้นอย่างมาก การทดสอบแสดงให้เห็นว่า การใช้ผงวอลลาสโตไนต์ในสัดส่วน 20-30% สามารถเพิ่มความแข็งแรงแรงดึงได้มากขึ้น 30-50% เมื่อเทียบกับพลาสติก PP ที่ไม่ได้ผสมสารเติมแต่ง ช่วยให้ชิ้นส่วนรถยนต์สามารถรับแรงกระทำได้มากขึ้นโดยไม่เกิดการแตกหัก ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อชิ้นส่วนต่างๆ เช่น คานกันชน แผงประตู และชิ้นส่วนตกแต่งภายในที่ต้องการทั้งความแข็งแรงและการทนต่อแรงกระแทก
การบิดงอ (Warpage) ซึ่งเป็นปัญหาที่พบบ่อยในชิ้นส่วนพลาสติก PP ที่ผลิตด้วยวิธีอัดฉีด เกิดจากกระบวนการเย็นตัวและหดตัวที่ไม่สม่ำเสมอ สามารถลดปัญหาดังกล่าวได้อย่างมีนัยสำคัญด้วยผงวอลลาสโตไนต์ (wollastonite powder) เนื่องจากสารเติมแต่งชนิดนี้มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวจากความร้อนต่ำ จึงช่วยให้โครงสร้างของวัสดุคอมโพสิตมีความเสถียรในระหว่างกระบวนการเย็นตัว ทำให้ชิ้นส่วนต่างๆ รักษารูปร่างตามแบบที่ถูกออกแบบไว้ ความเสถียรทางมิตินี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อชิ้นส่วนรถยนต์ที่ต้องการความแม่นยำในการประกอบ เช่น ชุดแผงหน้าปัด (dashboard assemblies) และฝาครอบเครื่องยนต์ (engine covers) เนื่องจากแม้แต่การบิดงอเพียงเล็กน้อยก็อาจนำไปสู่ปัญหาในการประกอบชิ้นส่วนหรือข้อบกพร่องในการใช้งานได้
อีกหนึ่งประโยชน์หลักของคอมโพสิต PP ที่เสริมด้วยวอลลาสโตไนต์คือความทนทานต่อความร้อน โดยทั่วไปแล้ว PP ที่ไม่ได้เสริมวัสดุอื่นจะเริ่มอ่อนตัวที่อุณหภูมิ 100-120°C ซึ่งจำกัดการใช้งานในส่วนประกอบใต้ฝากระโปรงรถ อย่างไรก็ตาม การเติมผงวอลลาสโตไนต์ช่วยเพิ่มอุณหภูมิการบิดตัวจากความร้อน ทำให้วัสดุสามารถรักษาคุณสมบัติทางกลไว้ได้ที่อุณหภูมิสูงถึง 150°C หรือมากกว่า การเพิ่มประสิทธิภาพด้านความร้อนนี้ทำให้คอมโพสิต PP สามารถใช้ในชิ้นส่วนใต้ฝากระโปรง เช่น ชิ้นส่วนครอบหม้อน้ำ (radiator shrouds) ท่อรับอากาศ (air intake manifolds) และกล่องบรรจุแบตเตอรี่ (battery housings) ซึ่งมักต้องสัมผัสกับอุณหภูมิที่สูง
ประสิทธิภาพในการผลิตดีขึ้นเมื่อใช้ผงวอลลาสโตไนต์ในคอมโพสิตโพลีโพรพิลีน (PP) คุณสมบัติการดูดซับความชื้นต่ำของสารเติมแต่งช่วยลดความจำเป็นในการอบแห้งก่อนใช้งาน ทำให้ประหยัดเวลาและพลังงานในการผลิต นอกจากนี้ คุณสมบัติในการหล่อลื่นยังช่วยเพิ่มการไหลของเนื้อหลอมในขั้นตอนการฉีดขึ้นรูป ทำให้แม่พิมพ์ซับซ้อนเติมเต็มได้อย่างสมบูรณ์และลดเวลาที่ใช้ในแต่ละรอบการผลิต อีกทั้งสีขาวของวอลลาสโตไนต์ยังช่วยให้จับคู่สีกับสีย้อมได้ง่ายขึ้น ลดความจำเป็นในการใช้สารเพิ่มความทึบแสงที่มีราคาสูง และสนับสนุนการผลิตชิ้นส่วนที่มีคุณภาพทางทัศน์ที่สม่ำเสมอ
ประสิทธิภาพด้านต้นทุนช่วยส่งเสริมการใช้ผงวอลลาสโตไนต์ในคอมโพสิต PP สำหรับอุตสาหกรรมยานยนต์เพิ่มมากขึ้น เมื่อเทียบกับไฟเบอร์กลาสซึ่งเป็นสารเติมแต่งเพื่อเพิ่มความแข็งแรงแบบดั้งเดิม วอลลาสโตไนต์มีความแข็งแรงในระดับใกล้เคียงกัน แต่ในราคาที่ต่ำกว่า และก่อให้เกิดการสึกหรอของอุปกรณ์น้อยกว่า ความหนาแน่นที่ต่ำกว่ายังช่วยให้ชิ้นส่วนมีน้ำหนักเบาลง ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญในกระบวนการออกแบบรถยนต์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการประหยัดเชื้อเพลิงและลดการปล่อยมลพิษ การใช้แร่ธาตุที่มีราคาถูกกว่ามาแทนส่วนหนึ่งของโพลิเมอร์ ช่วยให้ผู้ผลิตสามารถลดต้นทุนวัตถุดิบได้โดยไม่ต้องแลกกับสมรรถนะของผลิตภัณฑ์
การเคลือบผิวของผงวอลลาสโตไนต์ด้วยสารเชื่อมประสาน (เช่น ซิเลน) จะช่วยเพิ่มความสามารถในการเข้ากันได้กับพอลิโพรพิลีน (PP) ทำให้การกระจายตัวและการยึดเกาะที่บริเวณระหว่างสารเติมแต่งกับพอลิเมอร์ดีขึ้น การบำบัดรักษานี้ช่วยให้เกิดการกระจายตัวของอนุภาคได้อย่างสม่ำเสมอ ป้องกันการจับตัวเป็นก้อน และเพิ่มประสิทธิภาพในการเสริมแรง ผู้จัดจำหน่ายมีผงวอลลาสโตไนต์หลายเกรดให้เลือก โดยควบคุมขนาดอนุภาค (โดยทั่วไป 10-45 ไมครอน) และอัตราส่วนความยาวต่อความกว้าง (aspect ratios) (3:1 ถึง 8:1) เพื่อให้ตรงกับข้อกำหนดการใช้งานเฉพาะ ตั้งแต่ชิ้นส่วนโครงสร้างที่ต้องการความแข็งแรงสูงไปจนถึงชิ้นส่วนตกแต่งภายในที่มีน้ำหนักเบา
×
