Poliwęglan (PC) to jeden z najbardziej wszechstronnych termoplastycznych tworzyw konstrukcyjnych stosowanych w soczewkach samochodowych, elektronice użytkowej, okularach i odzieży ochronnej. Jego wysoka udarność, przejrzystość optyczna i stabilność wymiarowa sprawiają, że idealnie nadaje się do wymagających zastosowań. Jednak znaną wadą PC jest niska twardość powierzchni, która prowadzi do niskiej odporności na zarysowania i zużycie – zwłaszcza w warunkach częstego kontaktu lub ścierania.
Jak zatem producenci mogą zwiększyć trwałość powierzchni PC bez utraty jego transparentności i właściwości mechanicznych? Przyjrzyjmy się szeregowi skutecznych rozwiązań i sprawdzonych w branży technik, które pomogą sprostać tym wyzwaniom.
Rozwiązanie: Połączenie udoskonaleń w przetwarzaniu i modyfikacji właściwości powierzchni z zaawansowanymi technologiami ochrony.
1. Dodatki na bazie silikonu: smarowność wewnętrzna
Wprowadzenie do formulacji poliwęglanu (PC) wysokowydajnych dodatków silikonowych, takich jak polidimetylosiloksan (PDMS) lub koncentraty na bazie siloksanu, takie jak Dow MB50-001, Wacker GENIOPLAST i SILIKE Silicone Masterbatch LYSI-413, może znacząco poprawić parametry materiału. Stosowanie tych dodatków w ilości 1-3% pozwala skutecznie obniżyć współczynnik tarcia, co przekłada się na lepszą odporność na zarysowania i zużycie.
Główne korzyści: Te dodatki silikonowe, jako dodatki i modyfikatory do przetwarzania PC, nie tylko zachowują przejrzystość optyczną PC, ale także poprawiają smarowność powierzchni. Skutkuje to znaczną redukcją uszkodzeń powierzchni podczas kontaktu z materiałami ściernymi, co ostatecznie przekłada się na wydłużenie żywotności produktu.
Praktyczna wskazówka: Aby zapewnić optymalną wydajność, konieczne jest osiągnięcie właściwej dyspersji poprzez wytłaczanie dwuślimakowe. Pomaga to zapobiec rozdzieleniu faz i maksymalizuje korzyści płynące ze stosowania dodatków.
Chengdu SILIKE Technology Co., Ltd jest wiodącym chińskim dostawcądodatki silikonowe do modyfikowanych tworzyw sztucznychFirma oferuje innowacyjne rozwiązania mające na celu poprawę wydajności i funkcjonalności różnych tworzyw sztucznych. Jednym z jej wyróżniających się produktów jestSILIKE Koncentrat silikonowy LYSI-413,Wysoce skuteczna granulowana formuła zawierająca 25% polimeru siloksanowego o ultrawysokiej masie cząsteczkowej rozproszonego w poliwęglanie (PC). Ten dodatek na bazie silikonu jest szczególnie skuteczny w systemach żywic kompatybilnych z PC. Poprawia właściwości przetwórcze i jakość powierzchni poprzez zwiększenie płynności żywicy, ułatwienie napełniania i wyjmowania z formy, zmniejszenie momentu obrotowego wytłaczarki, obniżenie współczynnika tarcia oraz zapewnienie doskonałej odporności na zarysowania i ścieranie. Dodatkowo, ten koncentrat na bazie siloksanu działa jako dodatek zapobiegający zarysowaniom, co czyni go doskonałym rozwiązaniem zwiększającym odporność na zarysowania produktów PC, a tym samym poprawiającym ich ogólną wydajność i trwałość.
2. Twarde powłoki utwardzane promieniami UV z nanotechnologią
Nałóż zaawansowane, organiczne i nieorganiczne powłoki twarde na bazie siloksanu lub hybrydowe powłoki organiczno-nieorganiczne (np. Momentive SilFORT AS4700 lub DuraShield firmy PPG). Powłoki te osiągają twardość ołówkową do 7H-9H, co znacznie poprawia odporność na zarysowania.
W celu dalszego zwiększenia odporności na ścieranie należy stosować powłoki utwardzane promieniami UV, zawierające nanocząsteczki (np. krzemionkę lub cyrkonię).
Zaleta: Zapewnia warstwę ochronną zabezpieczającą przed zarysowaniami, substancjami chemicznymi i promieniowaniem UV, idealną do zastosowań optycznych i motoryzacyjnych.
Zastosowanie: Aby uzyskać równomierną grubość (5–10 µm), należy stosować powlekanie zanurzeniowe, natryskowe lub przepływowe.
3. Wzmocnienie nanokompozytowe
Dodaj nanowypełniacze, takie jak nanokrzemionka, tlenek glinu lub tlenek grafenu (0,5-2% wagowo) do matrycy PC. Zwiększają one twardość powierzchni i poprawiają odporność na zużycie bez znaczącego wpływu na przezroczystość, jeśli rozmiar cząstek jest mniejszy niż 40 nm.
Przykład: Badania wykazują, że 1% nanokrzemionki w PC może poprawić odporność na ścieranie metodą Tabera o 20–30%.
Wskazówka: Aby zapewnić równomierną dyspersję i uniknąć aglomeracji, należy stosować środki zwiększające kompatybilność (np. silanowe środki sprzęgające).
4. Mieszanki PC dla zrównoważonej wydajności
Mieszanka PC z PMMA (10-20%) zwiększa twardość powierzchni, a z PBT poprawia wytrzymałość i odporność na zużycie. Mieszanki te łączą odporność na zarysowania z naturalną udarnością PC.
Przykład: Mieszanka PC/PMMA z dodatkiem 15% PMMA może zwiększyć twardość powierzchni, zachowując jednocześnie przejrzystość w zastosowaniach wyświetlaczy.
Uwaga: Należy zoptymalizować proporcje mieszanki, aby nie naruszyć stabilności termicznej i wytrzymałości komputera.
5. Zaawansowane techniki modyfikacji powierzchni
Obróbka plazmowa: Zastosowanie plazmowego osadzania chemicznego z fazy gazowej (PECVD) w celu naniesienia cienkich, twardych powłok, takich jak tlenoazotek krzemu (SiOxNy), na powierzchnie PC. Poprawia to odporność na zarysowania i zużycie.
Teksturowanie laserowe: tworzenie mikro- lub nanotekstur na powierzchni komputera w celu zmniejszenia powierzchni styku i rozproszenia zarysowań, co poprawia trwałość estetyczną.
Zaleta: Teksturowanie może zmniejszyć widoczne zarysowania nawet o 40% w zastosowaniach wymagających częstego kontaktu.
6. Kombinacje addytywne dla synergii
Łączenie dodatków silikonowych z innymi dodatkami funkcjonalnymi, takimi jak mikroproszki PTFE (politetrafluoroetylenu) (0,5-1%), zapewnia efekt synergii. PTFE poprawia smarowność, a silikon poprawia odporność na zużycie.
Przykład: Mieszanka 2% koncentratu silikonowego i 0,5% PTFE może zmniejszyć zużycie o 25% w zastosowaniach ślizgowych.
7. Zoptymalizowane warunki przetwarzania:
Stosuj mieszanie z wysokim ścinaniem, aby równomiernie rozprowadzić dodatki i wypełniacze. Utrzymuj temperaturę przetwarzania PC (260-310°C), aby uniknąć degradacji.
Stosuj precyzyjne techniki formowania (np. formowanie wtryskowe przy użyciu polerowanych form), aby zminimalizować wady powierzchni, które mogą powodować zarysowania.
Wyżarzanie formowanych elementów w temperaturze 120–130°C w celu uwolnienia naprężeń wewnętrznych i poprawy odporności na zużycie w dłuższej perspektywie.
Obserwacja innowacji: Wzrost popularności powłok samonaprawiających i DLC
Nowe technologie, takie jak powłoki samonaprawiające się (oparte na chemii poliuretanu lub siloksanu) oraz powłoki z węgla diamentopodobnego (DLC), oferują przyszłościowe rozwiązania dla ultrawytrzymałych, wysoce dotykowych aplikacji komputerowych. Choć technologie te są wciąż zbyt drogie dla produktów masowych, rokują nadzieje w segmencie elektroniki luksusowej, motoryzacji i lotnictwa.
Zalecane podejście do optymalnej wydajności w inżynierii tworzyw termoplastycznych
Producentom poszukującym praktycznego, skalowalnego rozwiązania, które pozwoli na zwiększenie trwałości powierzchni komputerów PC, polecamy:
1)2% dodatek silikonu UHMW zapewniający wewnętrzną smarowność
2) Powłoka UV na bazie siloksanu + 1% nanokrzemionki dla twardości powierzchni
3) Mikroteksturowanie metodą formowania laserowego w celu ukrycia zarysowań
To trójstronne podejście zapewnia równowagę między opłacalnością, kompatybilnością przetwarzania i wydajnością, dzięki czemu idealnie nadaje się do produktów narażonych na codzienne użytkowanie i wymagających długotrwałego wyglądu.
Sprawdzony w branży
Według raportu MarketsandMarkets z 2024 roku, globalny rynek twardych powłok ma przekroczyć 1,3 miliarda dolarów do 2027 roku, napędzany rosnącym popytem na tworzywa sztuczne odporne na zarysowania w wyświetlaczach samochodowych, urządzeniach mobilnych i soczewkach optycznych. Twórcy formulacji i compounderów materiałów, integrujący wielofunkcyjne dodatki i nanonapełniacze, są w dobrej pozycji, aby przewodzić w rozwoju kolejnej generacji trwałych produktów na bazie PC.
Chcesz udoskonalić swoje tworzywa sztuczne, np. PC, zwiększając ich odporność na zarysowania i zużycie?
Odkryj SILIKEdodatek do tworzyw sztucznychrozwiązania, które udoskonalają przetwarzanie i właściwości powierzchni, aby spełnić Twoje wymagania dotyczące trwałości.
For further information, please visit our website at www.siliketech.com, or contact us at Tel: +86-28-83625089 or via email at amy.wang@silike.cn. we provide efektywne rozwiązania w zakresie przetwórstwa tworzyw sztucznych.
Czas publikacji: 02-07-2025
