Носитель-смола — это полимер, в который компаундируется пигмент или добавка, чтобы её можно было дозировать в виде гранул — базовый полимер мастербатча. Здесь “смола” означает термопластичную гранулу, так что это не то же самое, что литейная или эпоксидная смола в ремесленной сфере, и не базовый полимер очищающего компаунда, который некоторые поставщики тоже называют носителем.
Что делает носитель-смола в мастербатче
В мастербатче носитель — это среда, в которую диспергируется пигмент или добавка при компаундировании, и транспортное средство, которое доставляет эту дисперсию в ваш расплав без изменений.
Носитель также придаёт добавке форму, с которой может работать переработчик. Скомпаундированный и гранулированный пигмент, который иначе поступал бы в виде пыли, точно дозируется на автоматическом дозирующем оборудовании или предварительно смешивается с базовой смолой без сегрегации, и остаётся защищённым на протяжении всей термической истории концентрата до момента его разбавления.
Сколько носителя-смолы попадает в изделие
Носитель составляет примерно от половины процента до шести процентов готового изделия, в зависимости от того, насколько сильно нагружен концентрат и сколько его вы добавляете.
Нагрузка определяет первую половину. Обычный чёрный концентрат содержит 25–40 % технического углерода, а высоконаполненный чёрный — до 55 %, тогда как высококонцентрированный чёрный или белый концентрат нормируется на 30–50 % технического углерода или 50–70 % диоксида титана. Таким образом, носитель составляет около половины обычного чёрного и может упасть до трети сильно наполненного белого.
Степень добавления определяет вторую половину, и она следует из того, что добавка должна делать в применении, а не из единой заводской цифры: 1–3 % концентрата при литье под давлением, 4–10 % в плёнке, 6,25 % там, где чёрный обеспечивает максимальную УФ-защиту. Перемножьте эти два значения, и коммерческий чёрный оставляет примерно 0,6–1,8 % носителя в литьевом изделии и 2,4–6 % в выдувной плёнке.
Какие полимеры используются в качестве носителей-смол
Носитель обычно берётся из того же семейства полимеров, что и базовая смола, поэтому основную работу выполняют крупнотоннажные полимеры — полиэтилен прежде всего, затем полипропилен и стирольные пластики, при этом носители из инженерных смол продаются для баз, которым они нужны.
| Носитель | Базовые полимеры, которым он служит | Примечание |
|---|---|---|
| LDPE / LLDPE | PE-плёнка и формование, HDPE, большинство PP | Носитель по умолчанию для полиолефинов; плавится при 104–110 °C, значительно ниже любой базы PP |
| HDPE | HDPE-плёнка, трубы и формование | Выбирается там, где концентрат сильно наполнен, а база — труба или марка для работы под давлением |
| Гомополимер PP, статистический или блок-сополимер | PP-волокно, плёнка и литьё под давлением | Подбирается под собственное семейство марок базы |
| SAN или сам ABS | АБС | SAN является непрерывной фазой ABS |
| PS | PS и HIPS | Носитель того же семейства; не замена SAN в базе ABS |
| PA6 или другой нейлон с более низкой температурой плавления | PA66, наполненные и ненаполненные нейлоны | PA6 плавится при 220 °C против 260 °C у PA66 |
| PET | Полиэфирное волокно и плёнка | Нормируется по характеристической вязкости, а не по показателю текучести расплава |
| PBT или PC | Смеси PC/PBT | Любой компонент смеси может нести концентрат |
| EVA или воск | Продаётся как универсальный носитель | Низкая температура плавления; приемлем в полиолефинах, но не в инженерных смолах |
Какие свойства нужны носителю-смоле
Марка носителя должна течь свободнее базовой смолы, чтобы концентрат сначала размягчался и распределялся, выдерживать две термические истории, смачивать пигмент при высокой нагрузке и привносить как можно меньше собственного пакета добавок.
Показатели текучести сравнимы только тогда, когда оба значения измерены одинаковым способом. Для PE-носителя указывают 190 °C и 2,16 кг, для базы PP — 230 °C и 2,16 кг, а для нейлона — скорость объёмного течения расплава при 275 °C и 5 кг — три числа, объединённые единицей измерения и ничем больше. ISO 1133 и ASTM D1238 охватывают один и тот же тест, но различаются по техническому содержанию, поэтому стандарт должен присутствовать в сравнении наряду с температурой и нагрузкой.
Производители продают марки носителей с приёмом наполнителя выше 80 %. Носитель не должен привносить собственную химию стабилизаторов, поэтому марки носителей предлагаются с намеренно низким пакетом антиоксидантов или нестабилизированными в порошковой форме.
Сама дисперсия поддаётся нормированию: тест на значение фильтрационного давления по ISO 23900-5 — это приёмочный показатель, который следует указывать в запросе.
Почему носитель-смола должен соответствовать базовому полимеру
Потому что носитель остаётся в изделии: полимер, который не смешивается с базовой смолой, остаётся отдельной фазой с высоким межфазным натяжением на границе, что укрупняет структуру и ухудшает механические свойства.
У правила есть названные исключения, и их немного. SAN несёт концентрат ABS. Нейлон с более низкой температурой плавления нейлон работает в более высокоплавком, PA6 в PA66. В такой смеси, как PC/PBT, концентрат на основе любого из компонентов работает. Носители LDPE и LLDPE принимаются в HDPE и обычно в полипропилене, при этом живой шарнир является известной ловушкой.
Универсальные носители-смолы
Универсальный носитель — это низкоплавкий этиленовый полимер, обычно EVA или LDPE, или воск, продаваемый с техническим паспортом, в котором перечислены все семейства полимеров и никогда не указан сам носитель.
В пределах полиолефинов это утверждение в основном справедливо. Полиолефиновая основа выдерживает несколько процентов другого этиленового полимера.
За пределами полиолефинов оно не выдерживает критики уже по одной температуре. Производитель EVA устанавливает потолок деградации на уровне 240 °C для марки с содержанием винилацетата 18 % и 220 °C для марки 27 %, и эти марки плавятся при 83 °C и 72 °C. PA6 не плавится до 220 °C и перерабатывается при 250–270 °C, поэтому концентрат на носителе EVA проводит всё своё время пребывания выше потолка, установленного его собственным производителем.
Что идёт не так с неподходящим носителем
Несоответствие носителя обычно проявляется как проблема переработки и списывается на машину или на плохую партию базовой смолы. Цветовые полосы и неравномерная дисперсия — это мягкая версия.
В один документированный случай, серый концентрат на носителе EVA попал в деталь из PC/PBT с длинным тонким сердечником. Деталь деформировалась, время цикла выросло с 32 до 51 секунды, а концентрат, пересобранный на носителе PBT, вернул его к 32.
В другом случае универсальный концентрат на носителе LDPE был добавлен в поликарбонат с MFR 10 г/10 мин, и отформованные детали получились с 30–40 г/10 мин. Та же оснастка, работающая на натуральной смоле, дала рост только на 20–25 %.
Как проверить, какой носитель-смолу использует ваш мастербатч
Спросите и получите ответ на бумаге. Полимер-носитель — это строка, которую вы можете потребовать в техническом паспорте, повторить на сертификат анализа для получаемой вами партии и вписать в заказ на покупку.
Когда в паспорте заявлена совместимость со всеми семействами полимеров и не указан носитель, этот носитель является этиленовым полимером или воском. Уточните “подходит для всех полимеров” до заказа, а не после первой пробы формования.
Когда концентрат изготовлен по контракту по вашему рецепту, носитель — это ваша спецификация, а не выбор компаундера по умолчанию.
Когда документация молчит, лаборатория быстро это решает: DSC-сканирование даёт точку плавления носителя, а инфракрасный анализ идентифицирует полимер там, где одной точки плавления недостаточно.