меловая добавка

Меловая добавка — это специальный компаунд (мастербатч), состоящий из карбоната кальция, полипропилена или полиэтилена и ряда специальных процессинговых добавок. Меловые добавки, как и другие суперконцентраты для полимеров, предназначены для модификации свойств полимерного сырья.

ПЭ – это синтетический термопластичный неполярный полимер, являющийся продуктом полимеризации этилена и принадлежащий к классу полиолефинов. Получается, что с химической точки зрения макромолекула ПЭ независимо от его разновидности выглядит одинаково, но не с точки зрения пространственной структуры и морфологии: у разных видов ПЭ вид цепочки немного различается. И чтобы понять эти отличия, нужно вспомнить о надмолекулярной структуре ПЭ и о том, что это аморфно-кристаллический полимер с высокой степенью кристалличности, но различной у различных видов ПЭ. Кристаллиты в полимере отвечают за его упругопрочностные свойства, а аморфные области – за гибкость и эластичность. Получается, что сравнительно высокие (среди ПЭ) модуль упругости и прочность ПЭВП, которые позволяют изготавливать из него «шуршащие» пленки толщиной всего от 4 мкм, определяются тем, что его структура более кристалличная (степень кристалличности ПЭВП – 80–90 %), а более эластичный, но менее прочный ПЭНП (относительно прочная пленка из чистого ПЭНП получится, если ее толщина будет не менее 25–30 мкм) имеет такие механические свойства, оттого что в его структуре больше доля аморфной фазы (степень кристалличности ПЭНП – от 20 до 65 %). Что будет, если, например, ввести в ПЭВП добавку, которая также создана на основе ПЭВП? И так этот очень кристалличный полимер станет еще более жестким. В определенный момент, совпадающий с повышением процента ввода меловой добавки на основе ПЭВП (по опыту – начиная с 15 %), начнется охрупчивание полимера и резкое падение прочности. Внешне это проявится, например, в учащении обрывов пленочного рукава, а при испытаниях на разрыв пленка будет слабо тянуться и резко, как струна, рваться. Как говорится, «такой пакет нам не нужен». Логично было бы предположить, что в таком случае можно приготовить добавку на основе ПЭНП, более аморфная структура которого могла бы послужить повышению эластичности пленки из ПЭВП. Но здесь мы вновь натыкаемся на препятствие: температура плавления ПЭВП выше чем у ПЭНП. Если ПЭВП плавится при 125–132 °С, то ПЭНП – всего лишь при 103–110 °С.

Получается, что при переработке ПЭВП добавка на основе ПЭНП будет деструктировать раньше, и

это налагает очень нежелательные ограничения на регулирование температур переработки. К тому же ПЭНП и ПЭВП практически несовместимы и не смешиваются между собой. Если рассмотреть обратную ситуацию, т. е. сделать добавку на основе ПЭВП и ввести ее в ПЭНП, то будет очень большой вопрос с ее расплавлением. Вполне возможно образование уплотнений, гелей, «акульей шкуры» и других дефектов структуры пленки или литьевого изделия. Вот сделать добавку на основе ПЭНП и в ПЭНП же ее вводить –можно. Но такая добавка будет иметь крайне узкий диапазон применения. А ведь всех интересует такой продукт, который можно было бы вводить и в ПЭНП, и в ПЭВП, чтобы в производственном процессе не возникало путаницы и не создавались условия для совершения ошибок оператором экструдера или литьевой машины. Как же создать такую добавку, чтобы она подходила и для ПЭВП (не повышала степень кристалличности, а, напротив, увеличивала эластичность и при этом не деструктировала слишком рано с созданием нагара на экструзионной головке), и для ПЭНП (плавилась при достаточно низких температурах и не увеличивала аморфность структуры)?

Молекулярная структура ЛПЭНП – достаточно разветвленная и похожая на структуру ПЭНП, но с более короткими ответвлениями. Степень кристал - личности ЛПЭНП – 75–85 %, т. е. более близкая к таковой у ПЭВП, чем у ПЭНП. Этот полиэтилен имеет более высокую температуру размягчения и плавления (118 °С), чем ПЭНП, лучшие эксплуатационные свойства при низких и высоких температурах, более высокую химическую стойкость, в 2–3 раза более высокие стойкость к раздиру и проколу, прочность и относительное удлинение при разрыве, устойчивость к растрескиванию, ударную вязкость. Прочность у ЛПЭНП при растяжении ниже, чем у ПЭВП, но опять-таки выше, чем у ПЭНП. Полимер отлично смешивается и с ПЭВП, и с ПЭНП. Для полипропилена (ПП) добавка на основе ЛПЭНП также подойдет, но с некоторыми ограничениями: при повышении процента ввода (например, более 10 % в случае экструзии пленки для мешков) прочность на разрыв готового изделия является более низкой по сравнению с результатами использования с ПП меловой добавки на основе того же ПП.  Добавка, созданная на основе ЛПЭНП, будет оптимально сочетаться как с ПЭВП, так и с ПЭНП и может быть использована на экструзионных линиях, на которых изготавливается пленка и из ПЭВП, и из ПЭНП. Однако применение с ПП такой добавки ограничено падением прочности на разрыв готового изделия при повышении нормы ее ввода.

огромное спасибо))

подскажите какую роль во всем этом играет воск

Полимерный или же иначе полиэтиленовый воск, чаще всего применяемый в производстве суперконцентратов, представляет собой низкомолекулярный продукт либо полимеризации этилена по процессу Фишера – Тропша, как и обычный ПЭ, либо же высокотемпературной деполимеризации ПЭНП. Т. е. это вовсе не «побочный продукт полимеризации этилена». Разумеется, качество воска разнится именно в силу различий в процессе его получения. Полиэтиленовые воски занимают по молекулярной массе промежуточное положение между n-парафинами и полиэтиленом. Для качественного смешивания компонентов добавки (непосредственно мела и полимера) необходимо связующее, в качестве которого, собственно, и выступает полиэтиленовый воск. Он легко плавится при достаточно низких температурах и способствует снижению сдвиговых напряжений в расплаве, а также пластифицирует полимер для лучшего «обтекания» частичек мела. Кроме того, при по следующем применении меловой добавки полиэтиленовый воск в ее составе попадает в экструдер и таким же положительным образом влияет на процессы плавления и смешения, уменьшая в том числе нагрузку на двигатель. Получается, что если стремиться к пониженным сдвиговым напряжениям при переработке и контролируемой вязкости расплава, к повышению производительности и энергоэффективности процесса, то без полиэтиленового воска не обойтись. Но здесь может возникнуть вопрос: как же тогда многие продавцы добавок столь однозначно отказываются от наличия в своих добавках «полимерного воска»? Полагаем, что в каких-то случаях это происходит намеренно. Дело в том, что за воском держится не очень хорошая слава, его применение дискредитировано очень широким разбросом его характеристик и его неправильным применением в составе меловых добавок. Воск в добавке должен быть, но его не должно быть много. Оптимальное количество воска – до 4 %. И это должен быть качественный, а следовательно – дорогой воск, упакованный в мешки или гофротару, имеющий форму пластинок или порошка. Дешевый воск продается в виде огромных глыб, от которых несчастные азиатские рабочие потом откалывают куски какого придется размера. Этот дешевый глыбообразный воск, как правило, содержит примеси, в том числе и полярные, потому и к металлу притягивается, и адсорбирует на себе частицы мела. Результат – «сосульки» из мела на перерабатывающем оборудовании. Вторая отрицательная черта дешевого воска – его высокая влажность, доходящая, по нашему опыту исследований дешевых добавок, до 10 %. Данная влага переходит в расплав полимерного материала и при высокотемпературной пластикации испаряется, образуя в готовом изделии пустоты. Результат – линзы на готовой пленке или раковины в готовом литьевом изделии, что, конечно же, недопустимо. Для них проще просто сказать: в нашей «композиции» полимерных восков нет. В итоге приходим к тому, что без воска не обойтись. Но это должен быть хороший воск, и его количество должно быть лимитировано.

Кратко о важных вещах

• лучше, если добавка сделана на меле, нежели на мраморе, из соображений меньшей абразивности;
• качество самого мела важнее того обстоятельства, природный он или химически осажденный;
• максимальный размер частиц мела (D97 или D98) важнее среднего (D50), который чаще всего и указывают в характеристиках меловых добавок их продавцы;
• мел обязательно должен быть обработан стеариновой кислотой еще на стадии производства самого мела;
• если продавец заявляет, что в состав его добавки входит стеариновая кислота как отдельная составляющая, то, скорее всего, она просто засыпана в виде порошка уже при производстве самой добавки, и ничего хорошего это не несет;
• кроме всего прочего, в состав добавки должен входить стеарат цинка как внешняя смазка;
• в добавках не обойтись без высококачественного полиэтиленового воска как внутренней смазки; если продавец заявляет, что в его добавке нет воска, то он либо говорит не всю правду, либо в его добавке использованы низкокачественные заменители;
• ЛПЭНП как основа меловой добавки позволяет ей использоваться и с ПЭВП, и с ПЭНП, а также (ограниченно) и с ПП;
• хорошая способность добавки к «разжевыванию» и «богатый» внешний вид гранулята не гарантируют его требуемого качества, так как для получения «яркой внешности» в добавку зачастую добавляется полимерный клей.