Kalsium karbonat (CaCO₃)

Disebut sebagai "kapur" dalam industri plastik, kalsium karbonat berasal dari batu kapur dan marmer. Digunakan dalam banyak aplikasi termasuk PVC dan poliester tak jenuh. Sebanyak 90% CaCO₃ dapat digunakan untuk membuat komposit. Penambahan ini dapat meningkatkan produktivitas pencetakan dengan mengurangi laju pendinginan. Mereka juga dapat meningkatkan suhu operasi bahan dan memberikan isolasi untuk kabel listrik.^[7]

CaCO3 digunakan dalam masterbatch pengisi sebagai basis dengan persentase besar dalam komposisi. Bubuk kalsium karbonat yang berjumlah 97% dari komposisi akan memberikan lebih banyak keputihan pada produk putih/buram. Sehingga produsen dapat mengurangi penggunaan masterbatch putih. Dengan persentase yang lebih kecil, bubuk kalsium karbonat dapat digunakan untuk produk berwarna. Selain itu, hal ini memberikan produk plastik akhir permukaan yang lebih cerah dan lebih mengkilap.^[8]

Kaolin

Kaolin terutama digunakan dalam plastik karena karakteristik anti-bloknya serta sebagai penyerap inframerah dalam penandaan laser. Kaolin meningkatkan kekuatan benturan dan ketahanan panas. Metakolinit digunakan untuk menstabilkan PVC. Kaolin juga telah terbukti meningkatkan ketahanan abrasi dan dapat menggantikan karbon hitam sebagai bahan pengisi dan meningkatkan sifat aliran zat yang diperkuat kaca.^[7]

Magnesium hidroksida (talk)

Talk, mineral lunak dan umumnya lebih mahal daripada kalsium karbonat. Talk diperoleh dari pelapisan lembaran magnesium hidroksida dengan silika. Dalam industri plastik, talk digunakan untuk kemasan dan penggunaan pada makanan karena stabilitas termalnya yang lama.^[7][6]

Wollastonit (CaSiO₃)

Wollastonit memiliki struktur jarum dengan massa jenis yang relatif tinggi dan kekerasan yang tinggi. Pengisi ini dapat meningkatkan kadar air, ketahanan aus, stabilitas termal, dan kekuatan dielektrik yang tinggi. Wollastonit bersaing dengan zat pengisi berbentuk pelat seperti mika dan talk, dan juga dapat digunakan untuk menggantikan serat kaca saat membuat termoplastik dan termoset.^[6]

Kaca

Bahan pengisi kaca hadir dalam beberapa bentuk yang beragam: manik-manik kaca, serat kaca pendek, dan serat kaca panjang. dalam plastik berdasarkan tonase. Serat kaca digunakan untuk meningkatkan sifat mekanik termoplastik atau termoset seperti modulus lentur dan kekuatan tarik. Biasanya tidak ada keuntungan ekonomi untuk menambahkan kaca sebagai bahan pengisi. Beberapa kekurangan memiliki kaca dalam matriks termasuk kualitas permukaan yang rendah, kekentalan yang tinggi saat dilelehkan, kemampuan pengelasan yang buruk, dan distorsi.^[6] Penambahan butiran kaca akan membantu penyerapan minyak dan ketahanan kimia.^[7]

Abu terbang

Abu terbang batubara dan minyak serpih telah digunakan sebagai pengisi untuk termoplastik yang dapat digunakan untuk penggunaan injeksi molding.^[9]

Pengisi nano

Pengisi nano memiliki ukuran partikel kurang dari 100 nanometer. Mereka memiliki rasio aspek yang tinggi dan terutama digunakan sebagai pengisi tahan gores dan tahan api.^[5] Pengisi nano dapat dibagi menjadi tiga kelompok yaitu pelat nano, serat nano, dan partikel nano. Partikel nano lebih banyak digunakan daripada pelat nano dan serat nano, tetapi pelat nano mulai banyak digunakan. Pelat nano mirip dengan pengisi plat konvensional seperti talk dan mika, hanya saja ketebalannya jauh lebih kecil. Keuntungan menambahkan pengisi nano termasuk membuat penghalang gas dan sifat tahan apinya.^[6]

Butiran busa polimer

Butiran Busa Polimer dapat memiliki kepadatan curah serendah 0,011 g/cc dan berkisar dalam ukuran dari 45 mikron hingga lebih dari 8 mm. Kekurangan umum dalam penggunaan butiran busa polimer dalam sistem formulasi meliputi keterbatasan ketahanan statis, suhu, dan kimia, serta kesulitan mencapai campuran homogen dalam sistem formulasi karena kepadatan curahnya yang sangat rendah. Namun, keterbatasan ini sebagian besar atau seluruhnya dapat diatasi melalui penggunaan modifikasi formulasi, aditif, dan perawatan permukaan lainnya. Terlepas dari tantangan potensial ini, Butiran Busa Polimer dapat ditambahkan ke sistem formulasi ketika penghematan berat atau biaya pada barang jadi diperlukan.

Pengisi dinding bata

Pengisi dinding bata sebenarnya adalah material komposit yang disebut pengisi karena digunakan untuk memperbaiki retakan dan lubang di dinding. Biasanya terbuat dari semen dan kapur hidrat dengan agregat halus sebagai bahan pengisi.^[10]

Polimer alami

Berbagai polimer alami dapat digunakan sebagai pengisi. Contoh yang dikenal adalah serat selulosa, tepung dan serat kayu, flaks, kapas, sisal, dan pati.^[4]

Pengisi lainnya

Bahan pengisi beton disebut agregat konstruksi dan meliputi kerikil, batu, pasir, dan besi beton. Kerikil, batu, dan pasir digunakan untuk mengurangi biaya beton. Besi beton digunakan untuk memperkuat beton.^[11]

Kekuatan tarik

Kekuatan tarik adalah metode yang paling sering digunakan untuk mengevaluasi bahan pengisi. Kekuatan tarik komposit dapat dihitung menggunakan persamaan

σ_c= σ_p(1-aΦ^b_f +cΦ_f^d)^[13]

Di mana

σ_c = kekuatan tarik komposit

σ_p = kekuatan tarik matriks polimer

Φ_f = fraksi volume pengisi

a, b, c, d adalah konstanta yang bergantung pada jenis pengisi. "a" berkaitan dengan konsentrasi tegangan dan didasarkan pada karakteristik adhesi material pengisi. "b" biasanya 0,67. c dan d adalah konstanta yang berbanding terbalik dengan ukuran partikel.^[13]

Modulus elastisitas

Modulus elastisitas (modulus Young) dari polimer yang diisi dapat ditemukan menggunakan persamaan di bawah ini:

E = E₀ (1 + 2.5Φ + 14.1Φ²)^[13]

Dimana:

E₀ = Modulus resin atau pengikat tanpa pengisi

Φ = Konsentrasi pengisi

Polimer dengan penambahan pengisi yang lebih kecil mengikuti persamaan ini dengan cermat. Secara umum, penambahan bahan pengisi akan meningkatkan modulus. Penambahan kalsium karbonat dan talk akan meningkatkan modulus elastisitas, sedangkan penambahan bahan pengisi elastis dapat sedikit mengurangi nilainya. Bahan pengisi meningkatkan modulus karena kekakuan atau kekencangannya dan adhesi yang baik dengan matriks polimer.^[13]

Ketahanan benturan (ketangguhan)

Secara umum, pengisi akan meningkatkan ketahanan benturan. Faktor-faktor yang berkontribusi untuk meningkatkan ketahanan benturan adalah ukuran partikel, bentuk partikel, dan kekakuan partikel. Serat paling meningkatkan ketahanan benturan karena rasio aspeknya yang besar. Pengisi dengan kekerasan rendah akan menurunkan kekuatan benturan. Dalam rentang tertentu, ukuran partikel dapat meningkatkan kekuatan benturan berdasarkan bahan pengisi.^[13]

Ketahanan aus

Volume aus (W_s) untuk bahan plastik dapat dihitung:

W_s = KμPDW/(EI_s)^[13]

Dimana:

K = Konstanta proporsionalitas

P = gaya

E = Modulus

D = Jarak geser

W = Beban

I_s= Kekuatan geser antar lapisan

Matriks dan pengisi sama-sama berkontribusi pada ketahanan aus. Secara umum, pengisi dipilih untuk menurunkan koefisien gesekan material. Ukuran dan bentuk partikel merupakan faktor yang berkontribusi. Ukuran partikel yang lebih kecil meningkatkan ketahanan aus karena menyebabkan lebih sedikit serpihan. Silika, aluminium oksida, molibdenum disulfida, dan bubuk grafit adalah pengisi umum yang meningkatkan ketahanan aus.^[13]

Ketahanan terhadap kelelahan

Pengisi dapat memiliki efek negatif atau positif pada ketahanan terhadap kelelahan tergantung pada jenis dan bentuk pengisi. Secara umum, pengisi menciptakan diskontinuitas kecil dalam matriks. Hal ini dapat berkontribusi pada titik inisiasi retak. Jika pengisi bersifat getas, ketahanan terhadap kelelahan akan rendah, sedangkan jika pengisi sangat ulet, komposit akan tahan terhadap kelelahan. Adhesi juga merupakan faktor penting yang mempengaruhi ketahanan terhadap kelelahan. Jika tegangan lebih tinggi daripada adhesi partikel, retakan akan terbentuk/menyebar. Ujung serat adalah area di mana retakan paling sering berinisiasi karena tegangan tinggi pada ujung serat dengan adhesi yang lebih rendah. Talk adalah pengisi yang dapat digunakan untuk meningkatkan ketahanan terhadap kelelahan.^[13]

Deformasi termal

Bahan pengisi memiliki pengaruh besar pada deformasi termal pada polimer kristalin. Polimer amorf hampir tidak terpengaruh oleh bahan pengisi. Penambahan serat kaca paling banyak digunakan untuk membelokkan panas. Serat karbon telah terbukti lebih baik daripada kaca dalam beberapa material dasar. Secara umum, material berserat lebih baik dalam membelokkan panas daripada pengisi partikel.^[13]

Pergeseran

Ketahanan terhadap pergeseran sangat dipengaruhi oleh bahan pengisi. Persamaan di bawah ini menunjukkan regangan pergeseran (creep strain) dari material yang diisi:^[13]

ε_c(t)/ε_m(t) = E_m/E_c

Dimana:

ε_c(t) = regangan polimer yang diisi

ε_m(t) = regangan matriks atau polimer yang tidak diisi

E_m = Modulus Young matriks

E_c = Modulus Young polimer yang diisi

Semakin baik ikatan pengisi dengan matriks, semakin baik pula ketahanan terhadap pergeseran (creep resistance). Banyak interaksi akan memiliki pengaruh positif. Manik-manik kaca dan serat telah terbukti meningkatkan ketahanan terhadap pergeseran pada beberapa material. Aluminium oksida juga memiliki efek positif pada ketahanan terhadap pergeseran. Penyerapan air akan mengurangi ketahanan terhadap pergeseran dari material yang diisi.^[13]