(Окончание. Начало в ПМ № 1 2025 г.)
В ближайшие годы, особенно с окончательным внедрением сетей 5-го поколения мобильной связи 5G, телекоммуникационным компаниям необходимо будет сделать значительные инвестиции в инфраструктуру для обеспечения более высоких скоростей соединения и большей емкости данных. Так, по данным консалтинговой компании Pricewaterhousecoopers, только в 2027 г. по всему миру придется инвестировать в сетевую инфраструктуру около 342,1 млрд долл. США. Особую роль здесь играют оптоволоконные кабели, которые необходимы для высокоскоростной передачи данных. При этом растет спрос на более тонкие кабели, которые позволяют снизить затраты на их прокладку, но одновременно требуют значительного уменьшения толщины стенки полимерных трубок – вплоть до 0,1–0,2 мм, что, однако, повышает их прозрачность и искажает их цвет, затрудняя точную идентификацию для монтажников. Эту проблему удалось решить с помощью разработанного компанией Delta Tecnic (г. Барселона, Испания) суперконцентрата красителя, который обеспечивает непрозрачность трубок из ПБТ и их точное окрашивание, а также способствует минимизации их усадки после экструзии (рис. 6).
Ранее разработка диэлектрических эластомерных актюаторов (ДЭА) находилась в основном на стадии исследований. В настоящее время усилиями трех партнерских компаний налажено серийное производство этих инновационных мехатронных исполнительных механизмов (рис. 7). Зоны ответственности между ними распределились следующим образом. Компания Momentive Performance Materials (г. Леверкузен, Германия) разработала и производит электроактивный эластомер, на основе которого на заводе Dätwyler в г. Шаттдорфе (Швейцария) на автоматической линии изготавливаются ДЭА. В свою очередь компания BSC Computer (г. Аллендорф, Германия) разработала и производит электронный блок управления, который подает на ДЭА необходимое высокое напряжение, используя цифровой интерфейс между ним и объектом управления. По словам разработчиков, преимущества новых актюаторов перед аналогами заключаются в низком энергопотреблении, меньшем количество деталей, малых весе и объеме, прочности, долговечности и бесшумной работе.
Литье под давлением двухкомпонентных изделий из ПК и жидкого силиконового каучука (LSR) обычно используется для изготовления респираторных масок и других медицинских устройств, требующих герметизации. Для этих целей компания Covestro (г. Леверкузен, Германия) разработала специальный сополикарбонат марки Apec 2045 с очень высокой теплостойкостью, которая перерабатывается со значительно меньшими временем цикла и затратами на производство без ущерба для качества продукции (рис. 8). Дело в том, что при литье подобных изделий время цикла в значительной степени зависит от времени вулканизации LSR, которое можно сократить за счет повышения температуры литьевой формы, что допускает новый ПК с более высокой теплостойкостью. Например, в данном случае удалось добиться увеличения объема производства более чем в два раза. К другим преимуществам нового материала разработчики относят высокую долговечность, прозрачность, биосовместимость и стерилизуемость с использованием наиболее распространенных в отрасли здравоохранения методов стерилизации – облучением, горячим воздухом и в автоклаве при температуре вплоть до 180 °C.
Компания HD Plastics (г. Сан-Паулу, Португалия), входящая с 2015 г. в состав группы компаний Grafe (г. Бланкенхайм, Германия) разработала версию ПММА, адаптированную к ротационному формованию (ротоформованию), и определила оптимальный технологический режим переработки ПММА этим методом. Дело в том, что когда речь идет о производстве промышленных и потребительских изделий методом ротоформования, наиболее предпочтительным материалом является порошковый ПЭ, который наряду с ПВХ в виде пластизоля стал основным и наиболее доступным и дешевым сырьем. Кроме того, ПЭ имеет широкое технологическое окно переработки и может быть очень легко переработан вторично. Однако в отрасли растут запросы в отношении изделий, изготавливаемых ротоформованием из прозрачных аморфных термопластов, окрашенных в различные желаемые цвета. Известен опыт использования для этих целей ПК, который, однако, чувствителен к УФ-излучению, свету и температуре, что проявляется в помутнении, изменении цвета, пожелтении и механических повреждениях поверхности. По этой причине ПК требует дополнительной УФ- и термостабилизации. В этом смысле более предпочтительным выглядит ПММА, который очень хорошо сваривается и покрывается лаком, обладает высоким блеском и высокой прозрачностью даже при очень большой толщине стенки, а также устойчив к царапинам и атмосферным воздействиям по сравнению с другими пластиками. Однако на рынке до сих пор не было марок ПММА, пригодных к ротоформованию. Задачу удалось решить, придав исходному материалу методом экструзии форму микрогранулята с распределением частиц по размерам от 500 до 800 мкм (рис. 9, а), который может быть окрашен в различные цвета с помощью красителей Grafe (рис. 9, б). Кроме того, в сравнении с порошком микрогранулят не пылит и не загрязняет тем самым окружающую среду.
Поскольку для переработки ротоформованием термопласт должен обладать высокой текучестью, были выбраны марки ПММА с наиболее высокими значениями ПТР – от 10 до 50 г/10 мин при испытательном грузе весом 3,8 кгс и температуре измерения от 220 до 250 °C соответственно. Как отмечают в HD Plastics, особое внимание следует уделять точному выдерживания и контролю температурного режима ротоформования, поскольку ПММА, как известно, обладает очень узким технологическим окном переработки: его температура плавления составляет от 200 до 220 °C, а разложение начинается уже при 240 °C.
Для силовой электроники следующего поколения компания BASF разработала новый полифталамид (ПФА) марки Ultramid Advanced N3U41 G6, который особенно подходит для изготовления корпусов для полупроводниковых биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT: Insulated-Gate Bipolar Transistor) и других мощных электронных элементов, используемых в электромобилях, высокоскоростных поездах, ветроэнергетических установках и т.п. (рис. 10). Этот ПФА, имеющий в составе негалогенированный антипирен, пришел на смену использовавшемуся до сих пор для указанных целей ПБТ Ultradur благодаря улучшенному сочетанию высокой термостойкости, низкого водопоглощения, электроизоляционных свойств, высокого сопротивления ползучести и перерабатываемости литьем под давлением, в том числе с закладными элементами.
Компания Wacker (г. Мюнхен, Германия) разработала новую двухкомпонентную фенилсиликоновую смолу марки SILRES H60 A/B, предназначенную для пропитки обмотки катушек электродвигателей (рис. 11). Продукт не содержит растворителей, ингибиторов, отвердителей и пригоден к немедленному использованию. При температуре 150 °C гелеобразование этой смолы наступает через 13 мин, а полное отверждение заканчивается через 6 ч, при 180 °C – через 5 мин и 2,5 ч соответственно. В отвержденном состоянии смола прозрачна, гидрофобна, химически инертна, обладает твердостью 65 по Шору D, а также высокими электро- и теплоизоляционные свойствами. Так, ее электрическая прочность составляет до 27 кВ/мм, теплостойкость – до 200 °C и выше. Примерами ее применения могут служить обмотки катушек электродвигателей рельсовых транспортных средств и силовых агрегатов гибридных и электрических автомобилей.
На выставке Fakuma-2024 компания HNP Mikrosysteme (г. Шверин, Германия) объединила на своем стенде еще пять компаний, демонстрируя на литьевой машине BOY 25 E компании Boy изготовление из прозрачного ПС (производитель – Ineo Styrolution) изящных разноцветных вазочек многоразового использования для деликатесных продуктов (рис. 12). Жидкие красители производятся компаниями Repi и Rowasol, а их точное дозирование непосредственно в поток гранулята обеспечивает дозирующая система Colordos компании Schweriner. Масса одной вазочки составляет 25 г, содержание красителя – 0,5 %. Быструю смену цвета можно было наблюдать вживую несколько раз в день.
Компания Karl Finke (г. Вупперталь, Германия) все большее внимание уделяет вопросам экологичности и разработке красителей и процессов окрашивания пластмасс с высоким содержанием «вторички», не жертвуя при этом привлекательными цветами (рис. 13, а). Помимо ярких цветов и пастельных тонов, изделия могут быть окрашены суперконцентратами серии Fibafekt с металлическим, перламутровым или блестящим покрытиями. На темной поверхности можно также создать интерферирующий цветной фон. Серия Fibarec включает суперконцентраты красителей на основе вторсырья для обычных термопластов, которые можно перерабатывать так же, как и первичные. Термопласты, содержащие новые продукты из линейки добавок для лазерной маркировки Fibaplast и серии бесцветных добавок Fibatec могут без проблем перерабатываться повторно. Более того, суперконцентраты добавок для лазерной маркировки позволяют создавать привлекательный декор на поверхности изделий без использования печати (рис.13, б). По сообщениям Karl Finke, красители Fibatec обладают защитными свойствами, предохраняющими от УФ-излучения, и не содержат вредных веществ.
Наконец, для лучшей идентификации отходов полимерной упаковки был разработан суперконцентрат марки Fibaplast NIR detectable Black, который не содержит сажи и поэтому позволяет распознавать черные пластмассы в системах ИК-сортировки.
Компания AF-Сolor (г. Нидерциссен, Германия), дочерняя компания Feddersen Group, представила суперконцентраты красителя оранжевого цвета RAL 2003, специально предназначенные для долговечной маркировки изготовленных литьем под давлением высоковольтных компонентов из инженерных пластиков для электромобилей (рис. 14). Другая линейка суперконцентратов AF-color основана на матрице в виде поликетона, отличается широким выбором цветов и получила одобрение в соответствии с директивами EU 10/2011. По словам представителей компании, поликетон в настоящее время пользуется все большей популярностью. Предлагаются также разработанные специально для полиамидов вспениватели, которые обеспечивают снижение на 40 % плотности материала и тем самым значительное уменьшение массы изделий и, как следствие, углеродного следа.
В компании Lifocolor (г. Лихтенфельс, Германия) считают, что современной тенденцией в области окрашивания изделий из пластмасс является придание им эстетичного дизайна, имитирующего природные цвет и фактуру. Для этих целей была разработана представленная на выставке Fakuma-2024 серия суперконцентратов красителей, придающих изделиям мерцающие эффекты древесины, металла или камня, в частности гранита (рис. 16, а), а также ощущение поверхности, приятной на ощупь.
Пигменты с металлическим, в частности серебристым, эффектом придают изделиям привлекательный дизайн и по-прежнему пользуются большим спросом. для их успешного продвижения на рынке. Однако они, как и пигменты черного цвета, содержащие сажу, могут затруднить последующую идентификацию материала в процессах сортировки отходов. Дело в том, что сортировка пластмасс по цвету и типу полимера осуществляется обычно за доли секунды с использованием ближнего ИК-диапазона. Однако частицы пигментов с металлическим эффектом действуют при этом как микроскопические зеркала и центры рассеивания ИК-излучения, что приводит к ослаблению отраженного ИК-сигнала. Путем комбинирования ряда пигментов для создания серебристого цвета Lifocolor совместно с компанией Eckart, известным производителем пигментов с металлическим эффектом и перламутровым блеском, разработали суперконцентрат красителя, придающий серебристый эффект окрашенным им изделия из ПЭНП и ПП, но обеспечивающий при этом надежную детектируемость в ИК-диапазоне (рис. 15, б).
На выставке Fakuma-2024 компания Lifocolor представила также около 20 добавок серии Lifolas, предназначенных для высококонтрастной лазерной маркировки изделий из различных типов пластмасс без использования печатной краски и растворителей.
До сих пор в качестве антибактериальных преимущественно используются полимерные добавки, выделяющие ионы серебра. Однако исследования показали, что их высвобождение создает риски для окружающей среды и здоровья. Так, в рамках обзора всех антимикробных технологий, проведенного Европейским химическим агентством, более 53 % из них, связанные с выделением ионов серебра, уже классифицированы как не подлежащие утверждению. Альтернативой служит добавка AGXX, предлагаемая немецкой компанией Heraeus Precious Metals из г. Ханау (рис. 16). Механизм ее действия основан на каталитической реакции, вызываемой взаимодействием двух драгоценных металлов – серебра и рутения. При этом не выделяются никакие вредные вещества, а кислород в присутствии влаги переходит в реактивную форму, убивающую все виды микроорганизмов.
Эффективность данной технологии, особенно для гигроскопичных термопластов, таких как ПА и ТПУ, была подтверждена результатами испытаний в независимых микробиологических лабораториях.
Лондонская компания Pinter продает наборы для любителей пива, которые хотят самостоятельно готовить свой любимый напиток в домашних условиях. При этом для изготовления реакционного сосуда производитель использует представленный на выставке новый АБС-пластик марки Terluran GP-35 компании Ineos Styrolution (г. Франкфурт, Германия) (рис. 17). Порекомендовала его для использования компания Albis (г. Гамбург, Германия), дистрибьютор Ineos Styrolution, поскольку этот АБС-пластик обладает хорошей ударной вязкостью, стабильностью размеров изготовленных из него изделий, очень подходит для окрашивания, безопасен для пищевых продуктов и хорошо поддается переработке благодаря улучшенной текучести. АБС-пластик также доступен в экологически чистой версии, во вторичном виде или на основе сертифицированного биосырья.
Подготовил С. Н. Коломиец с использованием пресс-материалов упомянутых в обзоре компаний
Polymer Raw Materials at the Fakuma-2024: New Developments
(Continued from PM No. 1, 2025)
This year’s Fakuma exhibition (15–19.10.2024, Friedrichshafen, Germany), in addition to innovations in the field of equipment and tooling, again presented many new developments in the field of polymer raw materials, of which only some of them are reflected in this review. But here’s what’s interesting… In recent years, manufacturers of polymer raw materials have invested heavily in products and projects related to the theme of sustainable development and the closed-loop economy, and many of the novelties at the exhibition were still aimed at reducing the use of fossil raw materials in products and increasing their recyclability. However, this topic no longer had an overwhelming presence, as in the last seasons of the Fakuma or at the K-2019 and K-2022. Apparently, the difficult economic situation has forced many companies to focus on other issues, among which the issue of price is again coming to the fore.
Опубликовано в журнале «Полимерные материалы» № 2 (309) 2025 г., с. 38-43.
