Более высокие стандарты в области проницаемости, которые вступают в силу с начала 2008 г., стимулируют создание новых разработок в области барьерных технологий: от новых материалов до получения меньшего количества слоев и металлизации. Компания Solvay Advanced Polymers, которая занимается топливными системами в рамках своего совместного предприятия с компанией Plastic Omnium, создала смолу, которая имеет специальный состав специально для обеспечения барьерных свойств для использования при изготовлении применений с помощью экструзии и выдувного формования, включая баки для бензина, наливные патрубки баков. Материал компании Ixef BXT-2000, который создан на основе полиариламида (PAI), от природы обладает прочностью, жесткостью, хорошим поверхностным покрытием, высокой текучестью и низким влагопоглощением. По сравнению с традиционными конструкциями на основе полиэтилена (PE), в которых для создания барьерного слоя используется EVOH, и, как правило, имеется, много слоев (начиная с пяти, т. е. PE, скрепляющий слой, барьерный слоя, скрепляющий слой, PE), Solvay предлагает использовать двух- или трехслойную конструкцию с EVOH и Ixef. Для того, чтобы сделать материал приспособленным для технологии выдувного формования, в Solvay работали со специалистом по экструзионным головкам В. Мюллером для того, чтобы сконструировать систему, которая позволит экструдировать очень тонкий слой EVOH для самого внутреннего слоя баков, который имеет непосредственный контакт с топливом. Эта конструкция создала проблему оптимизации охлаждения и потока для обеспечения связывания EVOH с материалом Ixef. В свой презентации, представленной на Ежегодной конференции по выдувному формованию Общества инженеров по переработке пластмасс, Мария Гэллахью, менеджер по глобальному маркетингу топливных систем компании Solvay, рассказала, что материал Ixef BXT-2000 пригоден для экструзии или выдувного формования трубы, листа или магистральных труб. Гэллахью говорит, что у материала низкая температура обработки, и он позволяет создавать структуры с непрерывными барьерными свойства прямо через линии зажима. Ixef совместим с полиэтиленом высокой прочности (HDPE) в рамках двух- и трехслойных конструкций, у него высокая ударопрочность, которая сохраняется в присутствии дизельного или спиртового топлива. По словам Гэллахью, на последней стадии разработки сейчас находится проводящий компаунд, который будет обладать свойствами рассеивания электростатических зарядов. На той же конференции, Чэд Маккланг из компании-поставщика топливных систем Stant Manufacturing Inc. (Коннерсвилль, Индиана), рассказал о том, как в его компании сочетают использование смолы от Solvay и технологию всасывающего выдувного формования от Kautex Maschinenbau для создания наливных патрубков для топливных баков с интегрированным входным отверстием, получая конструкцию, которая исключает проникновение и возможностm протечки топлива. После первого совещания в декабре 2005 г. и начала разработки материала в январе 2006 г. была разработана двухслойная конструкция, в которой барьерной слой размещен по внутреннему диаметру. В результате была получена деталь с затратами, сопоставимыми с затратами на аналогичную деталь с барьерным слоем из EVOH, которая может иметь до семи слоев. При этом упрощается окончательная сборка системы, и можно избежать швов и соединений, через которые могло бы просачиваться топливо. Stant работала с Garrtech Inc. над разработкой инструментария, который имеет подвижные внутренние стержни ядра и индивидуально разработанные покрытия, что позволяет изготавливать все подвижные компоненты из алюминия. Раздел 213 Закона о чистом воздухе обязывает ЕРА регулировать выбросы от двигателей и оборудования внедорожных транспортных средств. Выбросы в виде выделений испарений топлива из баков, топливных трубопроводов и карбюраторов могут создаваться тремя способами: 1) потери в процессе эксплуатации, выбросы при работе двигателя, 2) горячее просачивание топлива из карбюратора после выключения двигателя (выбросы в течение часа после остановки двигателя), 3) суточные выбросы, образующиеся из-за изменений температуры за отдельные сутки. - Стандарты для транспортных средств для отдыха вступают в силу для моделей 2008 года, 1.5 г/м2/день, работающих на Е-10 (бензин с 10% этанола) при температуре 280 С. Оборудование классифицируется по перемещению топлива: как имеющее менее 80 куб. см., имеющее от 80 до 225 куб. см., и имеющее более 225 куб. см. - Стандарты для средств ухода за садами и газонами разделяют их на ручные и не ручные, также с объемом 1.5 г/м2/день до 2.5 г/м2/день для структурно интегрированных найлоновых топливных баков. - Стандарты для переносных баков для морских судов (с искровым зажиганием) и личных водных транспортных средств вступают в силу с 2011 года, для встроенных баков с 2012 года при 1.5 г/м2/день для Е 10 при 280 С и повышении до 2.5 г/м2/день при 400 С. Здесь также необходимо избегать обратного хода топлива или его протекания при заправке.
СЕ 10 (СТF1) Топливо для испытаний при 600 С (1) Рис. 1 При использовании топлива для испытаний из изооктана (45%), толуола (45%) и этанола (10%) компания Solvay Advanced Polymers показала, как ее полиариламидный барьерный материал, Ixef BXT-2000, превосходит конкурирующие с ним полимеры в области проникновения топлива. Источники: Alan Stout, US Environmental Protection Agency, and Joseph DeLorme, Regulatory programs engineer, Sabic Innovative Plastics. Представлено на Ежегодной конференции по выдувному Формованию Общества инженеров по производству пластмасс, состоявшейся в октябре 2007 г. в Толедо, Огайо. Путь полиамида к созданию однослойного барьерного материала для топливных систем Тем временем, компания Ube Industries (Юбе, Япония), объявила о значительном достижении в области технологии полиамида , достигнутом благодаря разработке материала, который соответствует требованиям CARB (Калифорнийского Совета по воздушным ресурсам) по проникновению топлива для баков небольшого размера, и, в то же время, обеспечивает решение проблемы, предоставляя возможность создания однослойной структуры без необходимости изменений поверхности. В материал, который называется Ube Nylon 1030IU50, включены две органические добавки, модифицирующие вязкость и барьерные свойства. Он может похвастаться ударопрочностью, которая в 5.9 раз выше, чем у марки для литьевого формования с высокой ударопрочностью при -40°C. Он также превосходит полиамидные барьерные марки с наноматериалами. Проницаемость для топлива составляет всего одну десятую от значения для HDPE, в то время как вязкость расплава аналогична вязкости расплава HDPE, а это обеспечивает создание хорошей заготовки и хорошую обрабатываемость на стандартном оборудовании для выдувного формования. Компания Ube работала совместно с японским обработчиком Takagi Seiko (Такаока) над совершенствованием технологии обработки, а первым коммерческим применением стали детали для японского мотоцикла-внедорожника, который продается в Северной Америке. В середине 2007 г., компания Sabic Innovative Plastics запустила в промышленное производство смолы Xenoy 6620-GT и X6800BM в качестве однослойных полибутилен терефталатовых решений проблемы проникновения топлива (см. MPW за июнь 2007 г. World Tour for initial report). В компании говорят, что марки для литьевого формования и выдувного формования отвечают всем требованиям CARB и EPA в области барьерных свойств, а также соответствуют потребностям производителей в том, что касается ударопрочности при низких температурах и устойчивости к воздействию химических веществ. Достижения металлизации оправдывают надежды в области барьерных свойств Наряду с использованием новых пластмасс в качестве средств создания барьера от проникновения топлива, были представлены также в качестве методов борьбы с утечкой топлива металлизация и нанесение гальванического покрытия. Джек Маккэски, старший менеджер по глобальному бизнесу и технологиям нанесения покрытий в компании Rohm and Haas (Филадельфия, Пенсильвания), совместно с компанией Surface Activation Technologies (SAT; Трой, Мичиган), представил металлизацию никелевого покрытия, полученного методом химического восстановления, для добавления пластмассам барьерных и ряда иных свойств. Сообщается, что у NiP (никельно-фосфорного) или NiB (никельно-борного) покрытия более высокие барьерные свойства, чем у поверхностей, обработанных одним газом, а также, что оно способно выдерживать воздействие этанолового и биодизельного топлива. Кроме того, покрытие, на которое не оказывают воздействия ультрафиолетовые лучи, обладает свойствами проводимости, что позволяет осуществлять создание антистатических поверхностей или же окраску способом электростатического распыления. В соответствии с технологией SAT поверхность полимера подвергается воздействию специальных концентраций газообразного триоксида серы, что обеспечивает присоединение атомов серы и кислорода к молекулярной цепи полимера. Затем сульфонат делается химически инертным с помощью обработки поверхности нейтрализующим веществом. В результате образуется поверхностный слой, который полярен в глубину до 25 µм. В SAT говорят, что эта технология отличается от сульфирования по целому ряду признаков, включая уменьшение химических выбросов и расхода воды. В компании говорят, что они успешно обрабатывали полипропилен, HDPE, найлон 6, поливинилхлорид, и другие материалы, металлизируя поверхности трехвалентным хромом, никелевым покрытием, полученным методом химического восстановления, а также медью. Единственными смолами, о которых в SAT говорят, что их поверхности нельзя активировать, являются силиконы или фторированные полимеры. Как сообщают в компании, технологию можно реализовать с любыми полимерами, которые имеют либо углеродно/водородные, либо азотно/водородные связи, хотя некоторые добавки и могут препятствовать процессу. Том Шмоер из компании SAT говорит, что с помощью технологии можно обрабатывать все поверхности детали, даже очень труднодоступные, и что она позволяет инженерам выбирать из широкого диапазона полимеров, которые ранее нельзя было использовать для некоторых применений. Компания уже получила один патент, и в настоящее время ожидает получения еще пяти. В компании SAT также говорят, что, помимо того, что их технология позволяет придавать барьерные и электростатические свойства, она улучшает адгезию, уменьшает миграцию пластификаторов, придает устойчивость к запотеванию, смазыванию и снижает прилипание. www.polymery.ru |
