Технологии

Энергосбережение уменьшает загрязнение и снижает потребление топлива, экономя, таким образом, деньги и улучшая окружающую среду. Переработка промышленных полимеров требует потребления энергии при реализации каждой технологической операции, в особенности, при формовании и экструзии... Энергопотребление зависит от реологии, температуры и давления обработки, а также производимого литьевым формованием или экструзией количества полимеров.

В предыдущей статье рассматривались общие вопросы, а в этой мы рассмотрим примеры использования свойств универсальности, эффективности, а также некоторые специальные свойства веществ, улучшающих обрабатываемость, и аналогичные добавки, которые также оказывают косвенное воздействие на текучесть и другие параметры, повышающие энергосбережение.

Статья не претендует на то, чтобы быть исчерпывающей. Мы рассмотрим полимеры с низкой молекулярной массой, вещества, снижающие молекулярную массу, вещества, повышающие обрабатываемость полимеров (PPA), воски, полиэтиленовые олигомеры, модифицированный полиэтилен, полипропилен, металлоценовый полиолефин, жидкие полимеры, силоксаны, фторполимеры, CBT, внутренние и внешние смазочные вещества, пластификаторы (сложные эфиры, неорганические масла, растительные масла и их производные, реактивные, устойчивые), мыла и прочие производные жирных кислот, неорганические добавки (наполнители, нитрид бора), титанаты, комплексы....
Приводимые ниже фактические данные являются лишь примерами, на рынке имеются и многие другие добавки.

Выберите нужную марку нужного семейства
Все семейства полимеров реализуются на рынке в виде нескольких марок, отличающихся друг от друга по вязкости, для получения одних и тех же или несколько отличающихся свойств. Приведенный ниже рисунок 'Вязкость EPDM-в зависимости от-соотношения E/P' показывает на примере каучуков EPDM зависимость между вязкостью и соотношением этилена и пропилена. Можно привести целый ряд значений вязкости:

Вязкость твердых марок находится в диапазоне от 35% до 100% от среднего значения примерно одинакового соотношения E/P.

Жидкие марки с тем же или различным соотношением E/P имеют значения вязкости значительно ниже по сравнению с твердыми EPDM.

Вязкость EPDM-в зависимости от соотношения-E/P.

За счет выбора и/или смешивания нужных марок смогли получить твердый компаунд с низкой вязкостью, например, ML(1+4) при 125°C в 47 для твердости по Шору А 89.

Существуют также легко обрабатываемые марки для товарных и конструкционных термопластов, таких как: полиэтилены, поликарбонаты, полиэфиры и т. д.

Сопоставляли традиционные марки полиэтилена и легко обрабатываемого полиэтилена, используемые для экструзии экструзионно-раздувных пленок. В зависимости от типа традиционного полиэтилена энергосбережение с использованием EPPE может колебаться от 10% до 28%. На приведенном ниже графике 'Энергосбережение в зависимости от марки PE' показано энергосбережение при нагревании, эксплуатации, а также в целом. Нетрудно заметить, что на нагревание расходуется небольшое количество энергии, на эксплуатацию идет несколько больше, но, в целом, самое низкое энергопотребление для EPPE.

Энергопотребление в зависимости от марок PE.

Натуральный PA6 быстрого цикла от компании Grupo Repol позволяет получать более высокую производительность при более низких температурах, экономить энергию и затраты на обработку. Этот полиамид подходит для любого сектора промышленности, включая производство товаров, вступающих в контракт с пищевыми продуктами; его можно легко окрашивать в любой цвет.

Использование веществ, повышающих обрабатываемость полимеров - РPA
Большое количество полимеров, от традиционных восков до усовершенствованных или экзотически функционализированных полимеров, может добавляться к рецептурам, созданным на основе другого полимера, для того, чтобы улучшить обработку. Приведем некоторые примеры, не претендуя на то, чтобы они были исчерпывающими:
- Воски, которые использовались уже на протяжении длительного времени. Они могут быть натуральными или синтетическими.
- Гомополимеры и сополимеры полиолефинов, полиэтилена или полипропилена, возможно оксидированные или функционализированные малеиновым ангидидом и т. д.

Полиолефиновые пластомеры с низкой молекулярной массой (POP) могут добавляться к другим пластмассам, термопластическим олефинам (TPO) или термопластическим вулканизированным каучукам (TPV) или к стирол/этилен/бутиленстиролу (SEBS), для повышения свойств текучести без снижения ударопрочности. При испытаниях TPO добавление 5 - 7% POP может повысить производительность на 15%. В Таблице 1 даны два примера POP (AFFINITY от Dow).

Таблица 1: Примеры свойств POP.

EXCEREX от Mitsui Chemicals представляет собой вещество, повышающее обрабатываемость на основе технологии использования металлоценового катализатора. Оно существенно повышает производительность в целом ряде областей, позволяя получать скорость обработки на 30% выше; температура становится на 30°C ниже, а также создается соответствующая экономия энергии и затрат.

FUSABOND® AEB-560D от DUPONT представляет собой химически модифицированный этиленакрилатный сополимер, предназначенный для эффективной модификации и улучшения текучести при формовании.

Добавки, повышающие обрабатываемость полимеров (PPA), такие как DYNAMAR, являются многоцелевыми экструзионными добавками, которые могут использоваться в целом ряде термопластических смол, включая LLDPE, mLLDPE, HDPE, LDPE, EVA, полипропилен, PVC, акриловую смолу, нейлон, термопластический полиэфир, полистирол. В число преимуществ входит повышенная производительность и энергосбережение, снижение отложений головки, снижение обратного давления.

Жидкие каучуки, такие как полибутадиен, EP(D)M, деполимеризованный натуральный каучук (DPNR), бутиловый каучук... Например:
- От 5 до 20 частей DPNR, добавленного к стандартным каучукам, таким как полихлоропрен, EPDM, полибутадиен, SBR, акрилонитрил-изопрен, снижают вязкость, энергопотребление и риск пригорания, что сокращает количество отходов. Поскольку DPNR отверждается с традиционным эластомером, это постоянный пластификатор.

- Жидкий бутиловый каучук действует как реактивный пластификатор для традиционного бутилового каучука, повышая смешиваемость компаунда, снижая вязкость и энергопотребление без ущерба для газовой проницаемости. Он стойкий, поскольку отверждается с традиционным бутилом.

- Transpolyoctenamer используется (до 20 фунтов в час) в натуральном каучуке, снижая ML(1+4) при 100°C на значение, доходящее до 40% в зависимости от продолжительности смешивания.

- Добавки для повышения обрабатываемости фторполимеров (PPA), такие как Viton® FreeFlow™ Z-100 и Viton® FreeFlow™ Z-200 от DuPont Dow Elastomers, можно использовать при производстве экструзионно-раздувной пленки, литой пленки, а также экструдированной трубы, провода и кабеля. Оптимальное использование модифицированных фторэластомеров может сэкономить энергозатраты, повысить производительность и качество продукции без повышения затрат, а также обеспечить хорошие эксплуатационных характеристики большинства проблемных смол.

- PolymersNet Co. Ltd. предложила смолу CBT® (Cyclics Corp.), модифицированную поликарбонатом, с улучшенным свойствами формования за счет увеличения вязкости расплава на 30-50%, или более, при сохранении хороших механических свойств. Первым применением является переносная карта с цифровой памятью, но потенциальными применениями являются, например, внутренние и внешние компоненты мобильных телефонов, электронные и автомобильные детали. Добавление смол CBT также дает преимущество лучшей дисперсии красителя, добавок и армирования.

Пластификаторы на основе сложных эфиров
Здесь можно разграничить фталатные и не фталатные вещества.

Фталаты: Диэтилгексил (также называемый диоктил) фталат DEHP (или DOP) в промышленном отношении является самым важным, он широко используется для пластификации PVC. Существует также множество других производных, таких как:
- алифатические углеводороды: диметил, диэтил, дипропил, дибутил, дипентил, дигексил, диизогептил, динонил, диизононил...
- алифатические/ароматические углеводороды: бутилбензил...
- ароматические углеводороды: дибензил...

Не фталаты:
- Фосфаты: триоктилфосфат, октилдифенил, крезилдифенил, трикоезил
- Себацинаты: дибутил, диоктил, дибутоксиэтоксиэтил...
- Адипаты диоктил, диизодецил, дибутоксиэтоксиэтил...
- Азелаинаты: диоктил ...
- Глутараты: диизодецил, дибутокисэтоксиэтоксиэтил...
- Формиаты, гексоаты, капраты, каприлаты, таллаты, тримеллитаты, трицитраты...
Так, например, полиэфир глутарат может снизить вязкость по Муни на 57% при добавлении 20 фунтов в час к компаунду HNBR.