Aplicarea lubrifianților în produsele din plastic

Lubrifianții sunt aditivi funcționali esențiali în producția de plastic. Prin reducerea frecării în interiorul topiturii de plastic și dintre topitură și echipamentul de procesare, aceștia îmbunătățesc fluiditatea procesării, evită aderența topiturii la echipament și previn defectele de suprafață (cum ar fi zgârieturile și corodarea) ale produsului. În același timp, optimizează luciul suprafeței și proprietățile de demulare ale produsului. În prelucrarea plasticului (cum ar fi turnarea prin injecție, extrudarea, turnarea prin suflare), lubrifianții pot reduce temperatura de procesare și consumul de energie, pot îmbunătăți eficiența producției și sunt potriviți pentru aproape toate categoriile de plastic, cum ar fi PE, PP, PVC, PET, ABS etc. În funcție de modul lor de acțiune, aceștia se împart în lubrifianți interni (care îmbunătățesc fluiditatea internă a topiturii) și lubrifianți externi (care reduc frecarea dintre topitură și echipament). În prezent, aceștia se dezvoltă către o eficiență ridicată, o migrare redusă, compatibilitate cu mediul și multifuncționalitate, care reprezintă suportul principal pentru echilibrarea procesabilității plasticului și a calității produsului.

1. Mecanismul de bază al lubrifianților: optimizarea bidirecțională a procesării și performanței

1. Funcția de lubrifiere internă: reduce vâscozitatea topiturii și îmbunătățește fluiditatea

Lubrifianții interni au o bună compatibilitate cu rășinile plastice, pot pătrunde între lanțurile moleculare, pot slăbi forțele intermoleculare, reduc frecarea segmentelor și scad vâscozitatea topiturii:

Efect: Face ca plasticul să curgă mai ușor în timpul procesării, umple matrițele mai complet (cum ar fi pentru piese complexe turnate prin injecție fără materiale lipsă), reduce cuplul șurubului extruderului și presiunea de injecție;

Produse reprezentative: stearat de butil, adipat de dioctil, polietilen glicol;

Scenarii de adaptare: extrudare profile PVC, producție prin injecție PP cu pereți subțiri, pentru a evita deformarea produsului cauzată de fluiditatea slabă a topiturii.

2. Funcție de lubrifiere externă: formează o peliculă izolatoare, îmbunătățește demularea și suprafața

Lubrifianții externi au o compatibilitate slabă cu materialele plastice și migrează la suprafața topiturii în timpul procesării, formând o peliculă lubrifiantă care izolează contactul direct dintre topitură și echipament (șuruburi, matrițe).

Efect: Prevenirea echipamentelor de aderență la topire (cum ar fi rolele de lipire a foliei de extrudare, piesele turnate prin injecție care lipesc matrițele), reducerea zgârieturilor și bavurilor de suprafață ale produselor și îmbunătățirea luciului suprafeței;

Produse reprezentative: acid stearic, stearat de calciu, parafină, parafină microcristalină;

Scenarii de adaptare: folie suflată din PE, turnare prin injecție a carcasei electrocasnice din ABS, extrudare a țevilor din PVC, asigurând o procesare continuă și lină și îmbunătățind calitatea aspectului produsului.

3. Asistență colaborativă: Echilibrarea nevoilor multiple

Unii lubrifianți au și alte funcții, cum ar fi stearatul de calciu și stearatul de zinc, care sunt atât lubrifianți externi, cât și componente auxiliare ale stabilizatorilor termici pentru PVC; Lubrifianții pe bază de polietilen glicol pot spori proprietățile antistatice ale materialelor plastice, obținând un efect sinergic de lubrifiere + stabilitate / antistaticitate:

Aplicație tipică: În producția de materiale pentru cabluri din PVC, stearatul de calciu rezolvă simultan problemele de lubrifiere și stabilitate termică, simplificând formula; Lubrifiantul pe bază de polietilen glicol este utilizat pentru folia de ambalare alimentară din PE, echilibrând fluiditatea și cerințele antistatice.

2. Tipuri de lubrifianți convenționale și materiale plastice compatibile: potrivirea precisă a caracteristicilor și scenariilor

Diferiți lubrifianți prezintă diferențe semnificative în ceea ce privește compatibilitatea, rezistența la căldură și eficiența lubrifierii și ar trebui selectați în funcție de tipul de plastic, tehnologia de procesare și utilizarea produsului:

1. Acizi grași și derivații acestora (acid stearic, săruri ale acidului stearic): lubrifianți universali

Avantaje principale: cost redus, efect de lubrifiere echilibrat, cu funcții de lubrifiere atât interne, cât și externe, iar unele pot ajuta la stabilitatea termică;

Produse reprezentative: acid stearic (SA), stearat de calciu (CaSt ₂), stearat de zinc (ZnSt ₂), stearat de magneziu (MgSt ₂);

Potrivit pentru materiale plastice: PE, PP, PVC, ABS;

Aplicații tipice: cutii de prânz turnate prin injecție din PP (pentru îmbunătățirea demulării), țevi din PVC (matriță antiaderentă + stabilitate termică auxiliară), jucării din ABS (pentru îmbunătățirea luciului suprafeței), cu o cantitate tipică de adaos de 0,1% -1,0%.

2. Lubrifianți esterici (stearat de butil, adipat de dioctil): principalul lubrifiant intern

Avantaje principale: Compatibilitate bună cu rășina, eficiență ridicată a lubrifierii interne și niciun impact asupra transparenței produsului;

Materiale plastice compatibile: PVC, PET, PC, PP transparent;

Aplicații tipice: folie transparentă din PVC, preforme pentru sticle de băuturi din PET, capace pentru lămpi din PC, pentru a evita aburirea cauzată de precipitarea lubrifianților interni, cu o cantitate adăugată de 0,3% -2,0%.

3. Parafină (parafină, parafină microcristalină, polietilenă): principalul lubrifiant pentru lubrifierea externă

Avantaje principale: Efect puternic de lubrifiere externă, rezistență moderată la căldură (temperatura de procesare ≤ 200 ℃), poate îmbunătăți semnificativ luciul suprafeței produselor;

Produse reprezentative: parafină complet rafinată, parafină microcristalină (MPW), polietilenă (ceară PE);

Materiale plastice compatibile: PE, PP, ABS, PS;

Aplicații tipice: folie suflată pentru pungi de cumpărături din PE (rolă antiaderentă), tragerea sârmei pentru pungi țesute din PP (îmbunătățește filamentabilitatea), carcasă pentru electrocasnice din ABS (îmbunătățește netezimea suprafeței), cu un adaos de 0,2% -1,5%.

4. Polieter (polietilen glicol PEG): Tip funcțional special

Avantaje principale: Compatibilitate reglabilă, combinând funcțiile de lubrifiere și antistatice, migrare redusă, ecologic, în conformitate cu standardele de contact cu alimentele;

Materiale plastice compatibile: PE, PP, PET, PVC de calitate alimentară;

Aplicații tipice: folie alimentară din PE, cutii de prânz din PP pentru microunde, sticle de ambalare a alimentelor în PET, pentru a preveni migrarea lubrifiantului și contaminarea alimentelor, cu un adaos de 0,2% -0,8%.

3. Practica de aplicare a lubrifianților în principalele produse din plastic: Proiectarea formulelor bazate pe scenarii

1. Produse din poliolefine (PE, PP): Echilibrul dintre eficiența procesării și calitatea suprafeței

PE și PP au o fluiditate bună de procesare, dar sunt necesari lubrifianți pentru a optimiza demularea și luciul suprafeței. Compusul utilizat în mod obișnuit este ceara de parafină + stearat.

Turnare prin suflare a foliei agricole PE:

Formulă: materie primă PE + 0,3% parafină microcristalină + 0,2% stearat de calciu + 0,15% antioxidant 1076;

Proces: temperatura filmului suflat de 150-180 ℃, raportul de suflare de 2,5-3,0;

Efect: Filmul nu are fenomenul rolei adezive, suprafața este netedă fără zgârieturi, transmitanța luminii este mai mare de 85%, iar înfășurarea este netedă fără aderență.

Piese turnate prin injecție cu pereți subțiri din PP (cum ar fi suportul de telefon):

Formulă: materie primă PP + 0,5% ceară de polietilenă + 0,3% stearat de butil + 0,2% antioxidant 168;

Proces: Temperatura de turnare prin injecție 180-200 ℃, presiunea de turnare prin injecție 80-100 MPa;

Efect: Matrița umplută prin topire se umple rapid și complet, fără urme de lipsă sau contracție, demulare lină, iar luciul suprafeței produsului este ≥ 90.

2. Produse din PVC: lubrifiere și stabilitate termică în sinergie

Temperatura de procesare a PVC-ului este apropiată de temperatura de descompunere și este necesar un lubrifiant pentru a reduce temperatura de procesare. În același timp, se utilizează un stabilizator termic, de obicei o combinație de lubrifiere internă cu stearat și lubrifiere externă cu stearat.

Extrudarea profilelor de uși și ferestre din PVC:

Formulă: rășină PVC + 0,8% stearat de butil (lubrifiere internă) + 0,5% stearat de calciu (lubrifiere externă + stabilitate termică auxiliară) + 2,0% stabilizator termic compozit calciu-zinc;

Proces: Temperatura de extrudare 150-170 ℃, viteza de tracțiune 5-8 m/min;

Efect: Suprafața profilului este netedă și fără imperfecțiuni, dimensiunea este stabilă, șurubul extruderului nu acumulează material, iar eficiența producției este crescută cu 15%.

Extrudare furtun transparent din PVC:

Formulă: rășină PVC + 1,0% adipat de dioctil (lubrifiere internă) + 0,3% acid stearic (lubrifiere externă) + 1,5% ulei de soia epoxidic (sinergie plastifiant + lubrifiere);

Proces: Temperatura de extrudare de 140-160 ℃, temperatura de răcire de 40-50 ℃;

Efect: Furtunul este transparent și nu se aburește, are o suprafață netedă, fără cute sau aderențe atunci când este îndoit.

3. Produse din plastic ingineresc (PET, PC, ABS): rezistență la temperatură și control precis al suprafeței

Temperatura de procesare a materialelor plastice inginerești este ridicată (PET: 260-280 ℃, PC: 280-320 ℃), necesitând lubrifianți rezistenți la temperaturi ridicate pentru a evita descompunerea și afectarea performanței produsului:

Turnare prin injecție a preformelor de sticle de băuturi PET:

Formulă: materie primă PET + 0,4% polietilen glicol (PEG-6000) + 0,2% hipofosfit 168;

Proces: temperatură de uscare de 160 ℃, temperatură de turnare prin injecție de 270-280 ℃;

Efect: Suprafața semifabricatului sticlei este netedă și fără urme de țesut. După turnarea prin suflare, corpul sticlei este transparent, fără îngălbenire sau zgârieturi, iar eficiența de demulare este îmbunătățită cu 20%.

Turnare prin injecție a carcasei electrocasnice ABS:

Formulă: rășină ABS + 0,6% parafină microcristalină + 0,4% stearat de zinc + 0,3% antioxidant 1010;

Proces: Temperatura de turnare prin injecție 220-240 ℃, temperatura matriței 60-80 ℃;

Efect: Luciul suprafeței carcasei este uniform, fără zgârieturi sau bavuri, iar rata de retenție a rezistenței la impact este mai mare de 95%, îndeplinind cerințele de aspect și performanță ale electrocasnicelor.

4. Materiale plastice destinate contactului cu alimentele: migrare redusă, prioritate de mediu

Materialele plastice destinate contactului cu alimentele au cerințe stricte privind toxicitatea și migrarea lubrifianților, iar produsele care respectă standardele GB 9685 și UE nr. 10/2011 trebuie selectate.

Turnare prin injecție pentru cutia de prânz cu microunde din PP:

Formulă: materie primă PP + 0,3% polietilen glicol (PEG-4000) + 0,1% stearat de calciu + 0,1% antioxidant 1010;

Efect: Cantitatea de lubrifiant migrată este mai mică de 0,01 mg/kg, ceea ce îndeplinește standardele alimentare. Suprafața cutiei de prânz este netedă și ușor de curățat și poate rezista la încălzirea la microunde la 130 ℃ fără miros.

Folie suflată din folie PE pentru conservarea alimentelor:

Formulă: Materie primă PE + 0,2% polietilen glicol (PEG-2000) + 0,15% stearat de butil;

Efect: Folia nu aderă, are o suprafață netedă și nu prezintă risc de migrare în contact cu alimentele, asigurând prospețimea acestora.

4. Provocări ale aplicațiilor și tendințe de dezvoltare

1. Provocări existente

Echilibru dificil de compatibilitate: Excesul de lubrifiant intern poate precipita ușor și poate face ca produsul să devină lipicios, în timp ce excesul de lubrifiant extern poate migra ușor și poate afecta aderența la suprafață (cum ar fi imprimarea și vopsirea);

Adaptarea la temperatura de procesare: Materialele plastice inginerești au temperaturi ridicate de procesare, iar lubrifianții obișnuiți sunt predispuși la descompunere și defectare, necesitând produse specializate rezistente la temperaturi ridicate;

Presiune privind conformitatea cu reglementările de mediu: Unii lubrifianți tradiționali (cum ar fi stearatul de metale grele) nu respectă standardele UE RoHS și standardele de contact cu alimentele, ceea ce limitează scenariile de top.

2. Tendințe de dezvoltare

Eficiență și migrare redusă: Dezvoltarea de lubrifianți cu greutate moleculară mare (cum ar fi ceara de polietilenă modificată), reducerea migrării prin încurcarea lanțurilor moleculare și adaptarea la ambalajele alimentare și farmaceutice;

Ecologic și multifuncțional: Dezvoltarea de lubrifianți biologici (cum ar fi derivați din ulei de ricin și ceară vegetală) care sunt netoxici și biodegradabili, având totodată funcții lubrifiante, antioxidante și antistatice;

Adaptare precisă: Dezvoltarea de lubrifianți specializați rezistenți la temperaturi ridicate pentru anumite materiale plastice (cum ar fi PC și PET procesate la temperaturi ridicate) și dezvoltarea de lubrifianți fără aburire pentru produse transparente;

Integrare compozită: Dezvoltarea de aditivi compoziti pentru lubrifiere + stabilitate termică + antioxidant, simplificarea formulelor, reducerea costurilor de procesare, cum ar fi produse complexe de săruri ale acidului stearic și antioxidanți.

5. Rezumat: Lubrifianți - legătura de echilibru dintre prelucrarea plasticului și calitate

De la turnarea prin suflare lină a foliei de PE, la extrudarea stabilă a profilelor din PVC, până la aspectul deosebit al carcasei electrocasnicelor din ABS, lubrifianții au devenit cheia pentru echilibrarea eficienței și calității în producția de plastic prin optimizarea fluidității procesării, îmbunătățirea demulării și creșterea calității suprafeței. Nu este doar un ajutor în procesare, ci afectează direct și rata de calificare a produselor din plastic (cum ar fi reducerea defectelor de suprafață), costurile de producție (cum ar fi reducerea consumului de energie) și scenariile de aplicare (cum ar fi conformitatea cu normele de contact cu alimentele). În viitor, odată cu progresele înregistrate în cercetarea și dezvoltarea de lubrifianți multifuncționali eficienți, cu migrație redusă și ecologici, industria plasticului va fi promovată în continuare către o dezvoltare de înaltă calitate și ecologică, oferind sprijin pentru producția de produse din plastic cu o cerere tot mai mare.