透明填充母料的優缺點及生產工藝經驗

Gemme
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2020年02月18日

透明填充母料是指在塑膠加工成型過程中,為了提高操作便利性,先將所需的各類助劑及填充材料與少量載體樹脂進行混合與混煉,製成粉狀或顆粒狀的中間材料,統稱為「母料」。

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透明填充母料概述:

 

透明填充母料主要由折射率接近樹脂本體的納米級填充材料構成,廣泛應用於聚烯烴材料(聚乙烯 PE 及聚丙烯 PP)的加工成型,因此亦稱為聚烯烴透明填充母料。

 

透明填充母料的主要優點:

 

卓越的透明性能:

Gemme Micron 為專門針對吹膜類塑膠產品而研發的創新型功能性填充材料。其粒徑接近納米級,並具備精確且狹窄的粒徑分佈曲線,可形成理想的「半波長比例」,對 390~780nm 可見光波段具有極佳的穿透能力。此外,Gemme Micron 具備約 1.6 的折射率特性,該折射率與其顆粒尺寸及形態形成完美組合,並接近 PE(1.51~1.54)及其他大多數合成樹脂的折射率。由於折射率實際上是光線由一種介質進入另一種介質時,因速度變化而產生折射角與入射角正弦值之比,因此 Gemme Micron 能有效降低光散射損失。目前,Gemme Micron 已成功應用於高透明吹膜及流延聚烯烴薄膜製品中,不僅提供卓越的光學性能,同時改善薄膜的開口性能。在農用保溫膜、園藝膜及養殖用膜的應用環境下,Gemme Micron 有助於光散射、紅外吸收與保溫,並具備防霧滴功能,可有效提升農作物、觀賞植物及水產養殖的產量與成活率。

 

強大的分散性能:

Gemme Micron 表面具有特殊的有機包覆層,在高分子聚合物體系中展現出卓越的分散相容性。其通常以濃縮母料形式添加至聚烯烴體系中,使高分子鏈能有效包覆並承載納米顆粒,均勻延展並形成類蜂巢狀排列結構,建立更完善的受力網絡。此結構可大幅提升製品的緩衝能力及抗衝擊性能,同時改善拉伸強度、抗穿刺性及耐磨性能,並有效控制製品收縮率,縮短成型時間,提高整體生產效率。

 

優異的表面光澤:

 

符合多項國際法規與安全標準:

Gemme Corp. 所有產品均採用綠色、無害化生產製程,全面通過 SGS 的 RoHS、PAHs、Halogen 及 FDA 檢測認證,可安全應用於兒童用品及食品接觸級製品。

 

通過歐盟 REACH 正式註冊

 

Gemme Corp.带领集美精化于2013年完成了欧洲化学品管理局(ECHA)委员会有Registration, Evaluation,Authorizationand Restriction of Chemicals化学品注册、评估、许可和限值管理法规即REACH正式注册。并推广实行欧洲GHS化学品分类管控措施和标签管理规范,令所有应用于Gemme材料的众多最终产品获得畅通欧盟市场的行销便利和确实可靠的合法性。

 

透明填充母料的组成:

聚烯烴填充母料主要由三部分組成:載體樹脂、填充材料、助劑,其中填充材料為主要成分,一般佔 80~90%。大量應用實踐證明,當填充比例超過 80% 時,母料的透明性、分散性等性能會明顯下降。然而,部分生產商為追求成本競爭力,將填充比例提高至 83% 甚至 87%,雖然降低了成本,卻往往導致品質下降,為客戶實際應用帶來困擾。

 

填充材料:常用填料包括納米硫酸鋇、重質碳酸鈣、滑石粉。碳酸鈣與滑石粉多以機械研磨方式製備,粒徑越細,設備磨損越嚴重,磨損物亦會混入粉體中。目前主流粉碎設備的量產極限粒徑 D50 約為 2μm,已無法滿足高端應用需求。納米硫酸鋇則採用 BaCO₃ + H₂SO₄ 液相合成法製備,粒徑可精確控制於 50~300nm,為高端應用提供可靠保障。粉體的粒徑大小及分佈曲線寬度是關鍵技術指標,粒徑越細、分佈越窄,填充效果越佳。由於粒徑越小表面能越高,容易產生團聚,因此需進行表面包覆處理,以降低吸油量並改善分散性,使其在聚烯烴中達到更理想的單顆粒分散效果,進一步提升透明性與力學性能。

 

載體樹脂:載體樹脂一般佔 10~20%,其選擇直接影響母料性能與成本。載體樹脂須與基體樹脂具備良好相容性,且熔點不高於基體樹脂。目前常用的載體樹脂包括 LLDPE 及 PP,並依實際應用選擇相近熔融指數的樹脂組合。

 

助劑:主要為分散劑或潤滑劑,用於改善流動性及分散效果,常用品種包括:白油、石蠟、聚乙烯蠟、偶聯劑、硬脂酸

 

填充母料的加工工藝:

聚烯烃填充母料加工工艺及相关设备随着载体树脂的不断变更也随之发生变化。

 

第一代(APP 母料)載體:無規聚丙烯,工藝:混煉 → 開煉拉片 → 水冷切粒,特點:間歇式生產

 

第二代(PEP 母料),載體:LDPE(1F7B),設備:高長徑比單螺杆擠出機

 

第三代(PPM 母料),載體:PP/PE 共混,採用模面熱切風冷工藝,提高效率、降低成本

 

最佳設備:同向旋轉雙螺杆擠出機,具備連續生產、品質穩定、效率高、能耗低等優點。

 

透明填充母料的推薦添加比例:

 

吹膜 PE(農膜、地膜、民用膜) --8%~12%

 

一次性餐盒、打包帶 PP --40~60%

 

流延膜、垃圾袋、購物袋--20~50%

 

擠出/中空成型 LDPE --10~40%

 

机用/手工打包带、不干胶涂覆、纸品涂覆、注塑成型 LDPE-- 10~40%

 

發泡製品 PP-- 20-30% , PE-- 15~30%

 

中空吹塑 HDPE--10~40% ,PP-- 20~40%

 

注塑製品 PP10~30%,PP----20~30%

 

PS 片材---15~30%,ABS----10~25%

 

以上比例僅作參考,實際添加量須視產品要求及填充母料品質而定。

 

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