Фото: Grafe
Изделия из нетканых материалов на основе коротких ПП-волокон с очень мягкой и приятной на ощупь поверхностью теперь можно эффективно и недорого производить с использованием так называемых смягчающих добавок, таких, как Polyvel NH-P01, разработанных недавно немецкой компанией Polyvel Europe. Достигаемые с их помощью эффекты варьируются от простой гладкости поверхности до «ультрамягкости» (supersoft) нетканых материалов, сравнимых по ощущениям с натуральным шелком. При этом достаточно очень низкой дозировки добавки, начиная с 0,5 %. Таким образом, можно обойтись без классических пластификаторов и тому подобных химических веществ в составе материала. В отличие от альтернативных решений, данная добавка, предварительно растворенная в волокнообразующем ПП, постоянно мигрирует на поверхность волокон, придавая уникальную мягкость нетканому материалу. Тщательные испытания в независимых сертификационных и испытательных лабораториях подтвердили, что эти добавки абсолютно безопасны при контакте с пищевыми продуктами или с кожей человека, даже, например, в детских подгузниках (рис. 1).
Еще одна новая разработка той же компании представляет собой экологичную процессинговую добавку S-2899, предназначенную для экструзии полиолефиновых упаковочных пленок и не содержащую PFAS (пер- и полифторалкильные вещества), которые, начиная с октября 2026 г., будут запрещены для использования, в частности, в пластиковой упаковки согласно постановлению ЕС от 20 сентября 2024 г. Эта добавка при дозировке всего от 1,0 до 2,0 % очень тонко и равномерно распределяется в составе полиолефинов, мигрируя к поверхности перерабатываемого материала, улучшая скольжение по экструзионному инструменту и сводя к минимуму такие дефекты, как разрушение расплава и «акулья кожа». В компании сообщают, что S-2899 также увеличивает блеск лленки, уменьшает ее помутнение и значительно стабилизирует поток расплава, делая возможной более высокую скорость экструзии.
Для пожаробезопасности электрооборудования, используемого в строительстве, требуется высокая огнестойкость используемых полимерных материалов, которую обеспечивают огнезащитные добавки на основе галогенов (брома и хлора) и сурьмы. Однако при горении эти вещества выделяют токсичные и агрессивные газы и представляют опасность для окружающей среды и человека при вдыхании. Разработанные компанией Ampacet суперконцентраты антипиренов Halolite 527 (с низким содержанием галогенов) и Halofree 533 (без галогенов), предназначенные для литьевых или экструдированных изделий из ПП, используемых в строительстве, имеют классификацию огнестойкости UL94 V2 и высокий индекс воспламеняемости от раскаленной проволоки (GWFI: Glow Wire Flammability Index) в соответствии со стандартами EN 50642 и IEC 61249-2-21 (рис. 2).
Израильская компания Tosaf также предлагает безгалогенные антипирены, в частности, марки FR8719PP, которая специально разработана для повышения огнестойкости литьевого или экструзионного ПП без снижения физико-механических свойств продукции (рис. 3). Выбор конкретной марки антипирена и его дозировки в пределах от 3 до 10 % в значительной степени зависит от типа и показателя текучести расплава ПП, толщины детали, присутствия других добавок и от того, какая степень огнестойкости должна быть достигнута в соответствии со стандартом UL 94.
Важным признаком качества вторичного полимерного сырья является, в частности, его заданный цвет, добиться которого сложнее, чем у первичного, тем более, когда рециклят уже был ранее окрашен. Немецкие компании Sensor Instruments и PreZero Polymers совместно разработали систему автоматизированного поточного измерения и контроля цвета регранулята, а также управления им. Для измерения цвета в этой системе, встроенной в экструзионную линию компаундирования и гранулирования вторсырья, используются четыре цветовых параметра, из которых три – традиционные для распространенной цветовой модели CIELAB:
- L* – координата светлоты;
- a* – координата от красного к зеленому;
- b* – координата от жёлтого к синему.
Из них рассчитывается четвертый параметр – dE, который характеризует, как известно, точность цветопередачи.
При этом основной суперконцентрат красителя определяет базовый цвет регранулята, фактические значения которого L*, a* и b* немного ниже их желаемых значений, для достижения которых добавляются так называемые настроечные суперконцентраты пигментов или красителей с помощью дозирующих устройств, имеющихся в компаундирующем экструдере. Теперь с помощью белого суперконцентрата можно увеличить значение L*, красного – значение a*, а желтого – значение b*, так что в течение короткого времени регранулят принимает заданное значение цвета. В качестве альтернативы можно выбрать базовый цвет с несколько более высокими значениями параметров цвета, который необходимо достичь. Тогда вместо белого суперконцентрата добавляется черный (L*), вместо красного – зеленый (a*) и вместо желтого – синий (b*).
Измерение цвета потока регранулята выполняется с помощью датчика Spectro-3-FIO-MSM-ANA-DL и соответствующей измерительной головки KL-D-0 °/45°-1200-A3.0 фирмы Sensor Instruments. В качестве подходящего для этого места была выбрана область на вибропроводе экструзионной линии после операции гранулирования (рис. 4).
На рис. 5 представлена схема измерения, регулирования и стабилизации цвета регранулята. Базовый суперконцентрат добавляется в исходный рециклят в процессе экструзии и гранулирования (в центре) через дозатор (слева). Датчик цвета, установленный на вибропроводе (справа), затем анализирует цвет гранул и передает значения цветовых параметров в управляющее программное обеспечение, автоматически регулирующее подачу настроечных суперконцентратов, которые добавляются в количестве 2 % от общего количества подаваемого рециклята. На экран монитора системы управления выводятся в числовой форме и в виде графиков текущие значения цвета L*, a* и b*, их отклонения dL*, da*, db*, а также финального параметра dE.
Датчик расположен на расстоянии 85 мм от поверхности потока регранулята на вибропроводе (см. рис. 4). Круглое пятно света диаметром около 20 мм при этом направлено перпендикулярно потоку, в то время как приемная оптика рассматривает поверхность потока под углом 45°. Оптимальная продолжительность измерения 15 с была определена эмпирически. При скорости потока 100 мм/с его измерительная длина была выбрана равной 1500 мм для усреднения показаний. В результате площадь поверхности потока гранул, на которой определяется его цвет, составляет 1500´20 мм. При этом случайное расположение гранул, а также вибрации желоба практически полностью компенсируются, что обеспечивает точность измерения, равную dE = 0,3 (для справки: отклонение dE £ 1.0 не воспринимается человеческим зрением, даже у эксперта).
Немецкая компания Gabriel-Chemie сконцентрировалась среди прочего также на рециклинге пластиков, но не стандартных, а инженерно-технического назначения, эксплуатирующихся в условиях более высоких механических нагрузок и требующих высокой безопасности изделий и длительного срока службы. Ранее использование вторичных инженерных пластиков практически не рассматривалось, поскольку их свойства подвержены большим колебаниям в отличие от первичных. В сотрудничестве с ведущими мировыми компаниями лыжной индустрии Gabriel-Chemie решает эту задачу с помощью специального компатибилизатора в составе рециклята, почти не изменяя или немного изменяя известный режим переработки первичного пластика. Поэтому собранные отходы пластмасс в лыжной промышленности и применение этой добавки позволяют перерабатывать вторичный материал на существующем оборудовании (рис. 6). Одной из таких новых добавок является MAXILOOP UNS7AB5220COM.
Поскольку потоки отходов инженерных пластиков в процессе их сбора обычно меньше, чем у стандартных крупнотоннажных пластиков, коммерческие сорта рециклятов часто загрязнены другими полимерами. Указанная добавка была разработана для покрытия широкого спектра инженерных пластиков. Добавление суперконцентрата нового компатибилизатора позволяет совместить отходы ценных инженерных пластиков, такие как ТПУ, ПА и АБС. Кроме того, как уверяют в Gabriel-Chemie, при этом может быть достигнуто повышение ударной вязкости материала, а также уменьшение образования пыли. Наконец, существенно улучшаются внешний вид поверхности изделий, что косвенно свидетельствует об однородности смеси разнородных пластиков (рис. 7).
Когда пластиковые изделия подвергаются воздействию солнечного излучения, они, как правило, значительно нагреваются. Так обстоит дело, например, с оконными профилями, фасадными панелями и другими полимерными конструкциями, устанавливаемыми снаружи зданий. Слишком высокая температура значительно увеличивает риск коробления, потери механических свойств, повреждения и сокращения срока службы таких изделий. Нагрев пластмасс под воздействием солнечного света происходит главным образом из-за входящего в него ИК-излучения, на которое приходится 41 % солнечной энергии. В течение нескольких минут может произойти повышение температуры более чем на 20 °C, а в экстремальных случаях она может достичь 80 °C. При этом чем темнее цвет изделий, тем интенсивнее они поглощают ИК-излучение и сильнее нагреваются. Компания Delta Tecnic (Испания) предлагает один из способов решения этой проблемы. Это достигается с помощью специальных охлаждающих пигментов, которые снижают повышение температуры пластмассовой детали под воздействием солнечного света более чем на 30 %, что было подтверждено в процессе испытаний (рис. 6). Принцип их действия заключается в существенном снижении поглощения ИК-излучения изделий, даже окрашенных в темные цвета.
Немецкая компания Grafe вывела на рынок серию суперконцентратов красителей, предназначенных для всех распространенных термопластов, используемых в 3D-печати. Примером служат три продукта черного цвета серии Black на основе термопластов-носителей в виде ПЭТГ и полилактида, соответствующие среди прочего строгим требованиям FDA в отношении контакта с пищевыми продуктами (рис. 9 и титульное фото). Как известно, ПЭТГ обладает высокими показателями прочности, ударной вязкости, термо- и атмосферостойкости, а также низкой усадкой. Благодаря этому комплексу свойств, а также высокой межслоевой адгезии, этот полимер оптимально подходит для производства прототипов и конечных изделий методом 3D-печати.
Подготовил Р. Б. Палыга с использованием пресс-материалов упомянутых в данном обзоре компаний
Polymer Additives and Colorants: New Developments
Functional and technological additives, as well as pigments and colorants, have long been a low-tonnage, but integral part of polymer raw materials, allowing to expand the range of polymer materials depending on their purpose. The production of additives and dyes is growing in proportion to the production of plastics, which has already exceeded 400 million tons per year. This brief overview provides examples of new developments by a number of foreign companies in this field.
Опубликовано в журнале «Полимерные материалы» № 2 (321) 2026 г., с. 8-12.
