惊艳!Fakuma 2017展会上的材料创新
荣格 · 2017-10-18 15:14:30 1621 次浏览
摘要:聚合物配方在过去的一年中得到了爆发式的发展,所以在今年的德国塑料工业展览会Fakuma展上,就值得我们更近距离地了解一下聚合物改性的相关产品细节,比如功能性添加剂或者是特定应用的一些聚合物。总体而言,轻量化设计是持续推动相关技术开发的主要动力,但同时客户自定义材料表面的需求也在不断上升。会上展示的那些创新产品不仅仅只是追随当前的消费趋势,也有不少展现的是其先进的产品与创新的流程开发。

如同往届展会一样,在今年的Fakuma展上依旧有许多材料领域的创新。通常情况都是由汽车行业的需求驱动相关技术的发展,进而刺激和推动了塑料行业的进步,不论是原材料生产商还是加工商都有非常多的新发展成果与产品改良。用于精心计量的添加剂的使用正在帮助创新材料打破现有的技术限制,推动创新材料的进一步开发。通常,功能性添加剂可以实现新的材料特性,因此能够进入迄今尚未开发的应用与销售领域。

阿塔卡德国不莱梅公司(Actega DS)


图 即使经过反复刺穿,医用瓶塞仍然能够保持密封状态。

热塑性弹性体材料TPE是阿塔卡德国不莱梅公司的研究重点,该公司研制的TPE材料主要应用于消费品以及医用瓶盖类产品,旗下Soft Est系列产品总共包含21种不同的材料,提供高度透明、半透明以及自然本色的各种材料,肖氏硬度范围在A-20至A-85之间,这些材料都符合欧盟10/2011号条例以及美国食品与药品监管FDA的规定,属于食品安全级的材料。这些产品可适用与各类溶液、酸性、酒精类、干燥类以及脂肪类食物相接触的应用,但还是必须注意确保接触面积与材料总面积的正确比例。Provamed系列产品中的6145 TL是一款透明材料,6245 NC和6345 NC都是自然本色的材料,这三款TPE化合物都符合美国药典USP第381类关于注射剂橡胶塞的性能与合规要求,同时满足当前所有处理方法的灭菌型要求,所以被用来制作医用的瓶塞类产品 。这些TPE材料具有非常低的迁移率,且不含PVC或是增塑剂,所以非常适合通过注塑成型来生产制造瓶塞类产品。阿塔卡公司表示,这些材料制造而成的瓶塞类产品即使经过反复的刺穿,它们仍然能够立即实现自我恢复,避免活性成分的渗漏和产生污染,为BOPP膜提供长效爽滑性能。

陶氏杜邦材料科学业务部


图 双向拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜处理过程

陶氏杜邦材料科学业务部旗下陶氏高性能有机硅事业部推出新款Dow Corning ®(道康宁)HMB-6301母粒。该独特的正在申请专利的技术是基于已有的成熟的道康宁有机硅技术平台,能够提供长效稳定的爽滑性能,且无迁移,可添加于双向拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜,从而改善包装的生产加工。该先进硅类爽滑剂克服了标准爽滑添加剂的关键性缺陷:包括会从薄膜表面持续析出,且爽滑性能会随时间推移和温度升高而降低。Dow Corning ®(道康宁)HMB-6301母粒同时还能通过降低摩擦系数(COF)来提高包装生产效率,以及通过优异的印刷性和镀铝性能实现高品质和美观的包装,从而使BOPP薄膜制造者和使用者受益。

据了解,使用BOPP膜进行包装生产(如:成型罐装封口)时,摩擦会对薄膜的外观产生负面影响,导致其变形甚至破裂,从而影响产量,这是一个大难题。新款Dow Corning ®(道康宁)HMB-6301母粒不仅解决了这一难题,还可让客户免受存储时间和温度的限制,并减轻其对添加剂迁移的担忧,帮助其最大限度地提高质量、一致性和生产效率。

与其他爽滑添加剂不同,Dow Corning ®(道康宁)HMB-6301母粒需添加于BOPP薄膜的表层,因其具有非迁移性,不会从爽滑层转移到电晕层,避免了对电晕层的表面张力的影响,从而保证了印刷性和镀铝的性能。同时,陶氏的技术使其稳定性不受时间和温度影响,优异的爽滑性能可永久保持。此外,该爽滑添加剂不会析出,不会对透明薄膜的光学特性造成显著影响。

Dow Corning ®(道康宁)HMB-6301母粒专门添加于BOPP和PP挤塑薄膜(主要用于生产食品袋、包装材料、包装和袋子),符合欧盟食品接触材料法规和美国FDA食品接触标准,适用于逐次拉伸生产线和同步拉伸生产线。该爽滑添加剂全球有售,以散粒形态供货,易于加工,兼具高质量外观以及轻量化设计的材料。

德国Akro-Plastic公司

图 Franz Kiel公司生产制造的Citos座椅模块,采用了材料Akromid B3 GF 25 9(6360)


位于德国下齐森的Akro-Plastic公司,其展台上的产品有两个非常显著的特点:高质量的外观以及轻量化的设计。公司研制开发的Akroloy Para ICF 40是一种具有极好流动性的芳香族聚酰胺(PA MXD 6),即使只混合40%的碳纤维增强材料,也可以获得与金属媲美的高强度与高质量表面。制造商称,这种材料的表面质量非常高,用其制作的汽车组件可以不经任何表面涂覆程序而直接安装进宝马7系的车身上。

Akromid-Lite系列产品中的两个新牌号材料(以聚酰胺PA为基底,加入化学偶联的聚丙烯PP),不仅减轻了重量,改进了材料性能,而且对于烯烃TPE牌号的材料有着良好的附着力。相比于含有50%玻璃纤维的短玻璃纤维增强聚酰胺,据称混合有Akromid B28 LGF 40 1L的长玻璃纤维增强聚酰胺具有更为优异的强度值,即使是在120°C的高温下仍能保持这种高强度。Akromid B3 ICF 20 1L则具有能够与未增强PA相媲美的优异机械性能,且重量相对较轻,其重量还可以通过化学发泡剂的使用进一步降低。

位于德国讷德林根的Franz Kiel是一家座椅制造商,Akro-Plastic公司与之合作开发了一款无卤阻燃材料Akromid GF 25 9(6360),用于制作巴士座椅的靠背外壳以及其它部件。该材料可燃性低、流动性好、表面复制性强,并且符合联合国欧洲经济委员会UN/ECE关于机动车技术法规R118附录8中的规定。铁路方面的应用中,Akro-Plastic公司在其产品组合中提供了Akromid B3 1 FR black(5983),这是一款未增强的尼龙PA6材料,已经通过了欧洲铁路标准EN 45545-2(R22/HL3,R23/HL3以及R26/HL3)。另一款材料Akromid B3 GF 30 FRT black(6665)符合EN 45545-2 R24/HL3中的相关规定,阻燃性能级别为UL94 HB,户外产品等级为f1。航空航天领域应用中可以使用复合物Akroloy PA K17 FR black(5762),该材料符合联邦航空条例(FAR)25.853,可专门用于制作航空航天器的内部部件。这种材料具有较低的烟密度与毒性,可燃性也低,可以用作于结构部件。

Akro-Plastic公司采用新的商标名Precite推出了一款组合产品,包括聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)以及各种不同的聚酯混合物。组合产品中主要是含50%玻璃纤维的增强塑料,也有共混物PBT/ASA和PBT/SAN(苯乙烯-丙烯腈共聚物),这些材料不容易翘曲变形,所以很适合制作大尺寸的部件。对表面要求很高的应用,产品组合中基于PBT/PC和PBT/PET的化合物能够满足此类需求。该产品组合还包括具有成本竞争优势的ICF等级碳纤维增强型塑料,这种材料除了具有高强度以及断裂伸长率外,根据其ICF等级的不同能够减少部件10%至20%的重量,适用于制作轻量化设计与电动车应用中的一些精密零件。

Akro-Plastic旗下一家生产清洁类化合物的子公司,已有产品为AF-Clean Basic(180-240°C)、AF-Clean HT(240-350°C)和AF-Color,目前正在为AF-Clean系列开发更多的新产品。此外,该子公司还开发了一款名为PE 990407 TM的添加剂母料,能够在整个聚合物熔体中积极促进气体细胞(核化)的形成,同时使清洁产品能够产生更多的泡沫,而不会降低在有效泡沫形成的过程中所必需的熔体粘度。

德国埃卡特公司(Eckart)


图  Luxan K系列颜料可以使包装呈现出光彩夺目和闪耀的不同效果


“通过使用特殊效应的颜料能够实现产品多种不同的可能性”,位于德国哈滕施泰因的埃卡特公司通过其研制的Luxan K系列效果颜料证实了这一点。由于这些颜料具备特殊的光学性能,可以被用于化妆品包装的透明塑料,使之产生华丽夺目或是闪耀的不同效果 ;也可以被用于汽车内饰中,比如制造出深色的钢琴黑色调汽车内饰。这些颜料也可以应用于家用电器或是运动器材中,用来产生出某种光彩或是光泽的外观效应;还可以用于食品包装。玻璃基颜料有五种不同的干扰色,分别为银色、金色、红色、蓝色以及绿色,它们专门被用于制造聚烯烃和聚氯乙烯(PVC),当然也被用于制造聚碳酸酯(PC)以及丙烯酸聚合物,这些材料可以适用于当前所有的加工方法。根据制造商的说法,这些颜料的色度很高,所以只需要低色素浓度就可以达到饱和干扰。

被称为色彩之路2018的十二种新的流行色,其广告语为“真实的情感”,由于使用了效果颜料,这些颜色非常适合于家具和室内装饰的配色,或是应用于消费品、家居、以及装饰配件,可以提供带有迷人金属效果的蓝色、绿色、烟煤色、和青铜色,灰色因其带有珠光光泽会显得尤为特别,而温暖的红色与黄色因其色调的深度则会显得魅力十足。

创新与轻量化的设计

德国3M公司位于德国诺伊斯的3M公司获得了一个新的专利,通过该专利技术可以利用3D打印来加工全氟聚合物,比如用3D打印来制作聚四氟乙烯(PTFE)部件。3M与其子公司Dyneon一起做了许多工作,推动了具有复杂几何形状零件从原型到小批量生产的增材制造的发展进步。在塑料填料领域,现正在流行球形中空的玻璃微球结构,即3M公司的玻璃气泡产品,该产品易于加工、可以保温、也可以快速冷却,或是作为白色颜料,可以显著减少被涂覆部件的重量。由于一些相关项目的积极推动作用,这种玻璃气泡产品已经广泛应用于汽车行业中,比如一个名为“重量体积计算器”的项目增加了公众对于填料的了解,并且指出了诸多潜在的应用前景。为了进一步优化填料在未来的使用,3M公司已经启动了一个合作伙伴计划,以尽可能为客户提供填料使用与加工方面的专业知识和技术培训。

个性化化合物

德国Sitraplas公司Sitraplas公司位于德国的本德,根据该公司披露的信息,其以EN-Light产品线为基础,为各种照明设计领域的应用开发出了不同定制化的产品。利用光散射添加剂的个性化配方,再结合不同机械特性与颜色特性的优势,由此可将许多材料应用变为可能。另外,Sitraplas公司还提供能满足客户特殊要求的单丝(如机械性能、表面质量或是抗外部影响),可用于3D打印机。

潮流趋势的哑光效果

Grafe先进聚合物公司位于德国布兰肯海恩的Grafe先进聚合物公司,正在扩展其黑色母料Black3的色彩范围,根据公司内部信息称,这些新母料的颜色深度非常高,所以能够制造出具有钢琴黑色泽的PP或PE材料。这些产品可以应用于注塑成型和挤出成型的多种不同应用,又因为易于加工处理,所以既能够做出光泽的表面又能够做出表面哑光的效果。公司的设计中心打出了“色彩追求”的口号,在未来的2018年将推出更多的潮流趋势色。

近几年来,哑光车身的新车型在汽车市场上越来越普遍,与以往金属色泽车身的汽车相比,哑光车因其与众不同的色彩感官在市场上脱颖而出受到追捧。这种哑光色彩趋势也体现在消费品领域,许多的消费者都非常喜欢哑光表面带来的优雅与独特的感觉。消费者在追求这种现代感的哑光表面的同时,对于表面的耐磨与防刮要求也越来越严格。到目前为止,哑光表面只能通过昂贵的后处理工艺来实现,比如喷漆、喷砂、使用软漆或者是使用模内贴标技术在表面贴覆薄膜。Grafe公司现已经开发出了一款消光剂,可以在模具中实现各种不同的表面效果。

在塑料部件的生产过程中直接混入这种添加剂,可以使同一个模具内生产出的部件表面既有光泽部分又有哑光效果部分。消光剂被加入到聚合物熔体中产生漫反射,即使是在抛光的模具表面上也可以制造出绒面质感的哑光效果,该消光剂已经被用于苯乙烯丙烯腈SAN、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物ABS、以及PC与ABS的共混物,可以想象,其它对于要求特殊视觉效果和表面质感的应用也可以考虑使用该消光剂。

更好粘附性与耐久性的TPE材料

凯柏胶宝公司(Kraiburg TPE)位于德国瓦尔德克赖堡的Kraiburg TPE是一家专业定制热塑性弹性体TPE材料的公司,其最新开发的一款TPE材料和乙丙二烯橡胶EPDM 有着非常好的粘附力,该系列的材料特别适合汽车外饰的应用,比如一体成型的TPE角接头上EPDM材质的车窗密封条。制造商称,该公司Thermolast K产品组中的化合物不仅与EPDM有着很好的附着力,而且还具有良好的抗紫外线性、耐气候性与高流动性。TPE材料在娱乐电子行业还有另一个新发展,材料表面可以是丝质也可以是绒质,与极性热塑性材料有着良好的附着力,并且具有很强的机械性能。

特殊材料特性带来的新技术

位于德国鲁多尔施塔特的图林根纺织塑料研究所(TITK)正在研究如何制造出用于储存热能的相变材料PCM,目的是为了开发有节能效果的热管理流程和应用,其实现基础就是PCM化合物,通过使用PCM化合物,从技术上上增大了材料的熔化焓与结晶焓,使得材料在一个窄的温度范围内就能够实现高能量密度,这样就可以使削峰能量或是储存的冷能和热能延迟释放。

PCM化合物的开发秘诀其实就是将聚合物的网络结构绑定为液相,使液相始终保持“固态”,相变的调节温度范围是-4°C至82°C,通过加入石墨或氮化硼等添加剂可以获得复合物的一些其它性能。PCM材料可以通过压缩成型、挤出或注塑成型等工艺制造出各种形状的物品,比如复合板、薄膜、片材或者是铸件。

尺寸稳定性好且阻燃的材料

汽车和电子行业越来越多需求具有高尺寸稳定性的阻燃材料,德国科隆朗盛公司的新款Pocan AF4130材料就能够很好地满足这些要求,这是一种混合有PBT和ASA的玻璃纤维增强型材料,含卤系阻燃剂,且具有极低的排放量。由于不易发生收缩与翘曲变形,所以该材料非常适用于汽车中的电池系统,位于德国利普施塔特的海拉Hella KGaA Hueck公司已经成功用其制作了电池组管理与监控系统的外壳材料。Pocan AF4130材料还可用于汽车内饰,根据制造商的说法,该材料能够抵抗汽车内各种液体以及电池电解液的腐蚀,所以可应用于汽车的引擎系统。另外,这种材料也可以用作于外部的电气元件,比如光伏系统中用到的暴露于外部的电气元件,因为该材料符合美国UL户外产品f1标准,既能防水又能防紫外线。

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