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热塑性弹性体创造更安全舒适的生活

时间: 2011-06-26 21:17 来源: 作者: 段庆生    点击:
环保与安全备受关注

在当前全球关注环保与安全的大时代背景下,塑胶、的广泛应用由於其中必不可少的各种添加成分可能带来的环保与安全问题,而备受诟病。以RoHS、WEEE、REACH等为代表的各种环保指令对材料的应用提出了严峻的挑战。在聚合物应用领域,尤以PVC材料、卤系阻燃剂、颜料等产品为聚焦的中心。这些材料可能含有的增塑剂、阻燃剂、重金属等成分被认为或被测试证明是对人体安全具有一定威胁的物质。一些终端用户也在自己的供应体系中开始采用相应的绿色环保认证。

热塑性弹性体作为一种全新的材料,兼具塑胶的可重复加工性,同时又具有橡胶的高弹性,而其环保性又远优於传统的软PVC材料;与传统的橡胶比较,又具有加工简便、高效、能耗显着降低的特点,因而成为市场迅速推广的一种全新材料,在玩具、汽车、医疗、工具、密封、绝缘等领域发挥着日益重要的作用。

尽管如此,热塑性弹性体的更广泛应用同样面临着改性、安全性、满足相应环保要求等的挑战。更环保、安全的热塑性弹性体新品成为各供应商重点推介的新品。

全球领先的高性能定制热塑性弹性体制造商,普立万公司旗下吉力士热塑性弹性体部门在第二十三届国际橡塑展期间推出无卤阻燃(HFFR)热塑性弹性体(TPE)系列新品,可替代消费电子产品中使用的传统软质聚氯乙烯(PVC)电线皮和绝缘材料。吉力士全新的OnFlex TPE材料专为消费电子产品电源线应用设计,符合高标准的安全和法规规定,并确保产品的优异性能和优美外观。全新OnFlex产品系列符合相关的性能及法规要求,并能带来出色的美感和手感体验。该产品的所有等级均不含卤素阻燃剂及邻苯二甲酸盐,而其加工使用与加工软PVC挤出和注射一样的设备即可。吉力士全球市场总监Rick Noller指出:“为了帮助客户遵循目前已有和即将颁布的相关法规,我们开发的OnFlex TPE在不含卤素阻燃剂的情况下,依然满足交流电和直流电以及附件连接线应用所要求的苛刻的性能标准。”

医用器材对材料具有极高的安全性要求,因而也成为热塑性弹性体这一安全环保材料替代传统软PVC应用的重要方向。

摩比斯公司在国际橡塑展期间特别推出满足医疗器材用(盐水袋、针筒塞)的柔韧胶产品。柔韧胶Mobiflex具有耐候性佳、高透明性、柔软性、耐高温及高延伸性、医疗食品卫生性(符合FDA及透明性)及电器特性良好等独特的优势,可应用於医疗器材、运动用品、汽车零件与电线电缆等产业。柔韧胶Mobiflex产品可以100%回收利用,大幅降低制品的加工成本,是取代传统橡胶的最新材料,更是新型的环保材料。

使用更环保的再生资源

在材料的安全环保性之外,面对全球性能源高消耗的时代,积极寻找新的可再生资源用於合成热塑性弹性体,同样成为不同厂家关注的热点。

今年年初,知名运动用品生产企业Salomon宣布,已采用杜邦公司的Hytrel® RS作为其新款“Ghost”自由式高山滑雪靴的靴筒。Salomon公司选择杜邦工程的主要原因是该材料既是一种可再生物料,又可满足消费者对冬季运动用品的高性能要求。Salomon研发项目经理Pascal Pallatin说:“是次挑选的Hytrel®弹性体牌号含有相当分量的可再生原料,这使我们的靴子增加了全新的卖点。”

Hytrel® RS弹性体所采用的多元醇是由植物提炼出来的可再生原料制造而成,重量比约占20-60%,同时该弹性体容易加工,只需要利用传统的热塑性塑胶加工工艺即可。其他特性还包括优异的耐弯曲疲劳性能丶低温下优异的弹性及很高的耐冲击强度。

杜邦部可再生资源材料全球业务经理Marsha Craig表示,杜邦的发展战略是为客户提供含有至少20%可再生原料的聚合物,它们的性能与客户需要替换的石化材料相当或更佳。这样,客户就无需在产品性能与环境保护之间面临两难的选择。她同时指出:“杜邦的目标是提供一系列可再生工程塑料,确保材料的性能可与现有的产品媲美。”

麦金莎公司开发出基於可再生资源的聚合物新系列ECO TPU。新开发的TPU产品包括20-90%的生物基组分,并可以满足ASTM D 6866对TPU材料或弹性体粘接性能的要求,而且,其使用的可再生材料为非食品或饲料竞争资源。ECO TPU品级的机械性能非常接近标准的TPU产品。

特别值得一提的是,新产品的耐磨性与石化基TPU相当,这一性能正是聚氨酯不同於其他弹性体的主要性能差异,并使之成为相应高耐磨工作环境下的首选。同时兼具机械性能和耐磨性能的材料,其生物组分的含量约为40%,且生物基材料Pearlthane® ECO D12T85具有更好的流动性,加工温度可以比石化原料基TPU (Pearlthane® 11T85)更低,大约可以低10℃左右。通常而言,石化基材料往往具有更佳的流动性。同时,由於天然资源基材料加工过程更纯净,因而具有更佳的着色性。

最近,高性能运动产品生产商Brooks Sports公司与麦金莎达成一致,决定将麦金莎的Pearlthane ECO弹性体用於其新近推出的高端跑鞋系列。

优异的加工性能更节能、更舒适

热塑性弹性体的广泛应用不仅得益於优异的物理机械性能,无与伦比的加工性能也是其优於传统橡胶与软PVC的重要原因之一,其加工过程较传统橡胶加工具有显着的节能效果。

热塑性弹性体优异的安全性与环保性能使其在玩具、各种工具、医疗器材等领域广泛应用。在这些应用领域,不可避免常常需要进行多色加工,在满足相应功能性的同时需要具有更佳的美感。而优异的多色加工性正是TPE的优势之一。

凭藉优良的流动及粘接性能,凯柏胶宝的TPE材料被曼奈柯斯公司用於连接器的双色注塑成型。TPE可以直接喷注在连接器PBT(聚丁烯对苯二甲酸酯)材质的表面上,这个工序取代了费时、费工及费钱的手动组装,曼奈柯斯因此得以节省生产时间及成本。而且,直接注塑的部分如盖子及PowerTOP Xtra插头前端的密封圈,和一般工艺制作而成的连接器相比较,不会发生脱落或遗失问题,安装工人在使用连接器时可以迅速简单地完成工作,节省工时。TPE材料典型的超软特性还可提供手握时的最佳触感,就算在恶劣的工作环境下,如潮湿、冰雪或污垢情况下,工业连接器的使用者依旧能够稳握插头及插座。

“通过使用TPE,我们能够为客户提供安全且方便使用的PowerTOP Xtra 工业连接器,此外更因为它迅速及节省成本的生产工艺,使我们产品更加节约成本。”曼奈柯斯塑胶项目负责人Thomas Tigges表示。此外,凯柏胶宝的TPE材料符合进入美国市场所需的UL认证。曼奈柯斯在生产过程当中就能够放心地使用经过认证的材料。

近年来,TPE薄膜也成为市场关注的重要应用领域之一。满足各种薄膜用途同样是热塑性弹性体优异加工性能的一个重要体现。埃克森美孚在2009国际橡塑展期间介绍了三种新的Vistamaxx弹性体品级,是高性能薄膜及纤维应用的理想品级。同所有Vistamaxx特殊弹性体一样,这些新的品级可以与PE、PP混合或用作PE、PP结构的粘接层,从而实现优异的层合性能。由於初始粘合温度非常低,同时又具有极高的粘接强度,因而非常适合共挤结构中的粘合层。这些新品级易於加工并以粒子状态供料,可为最终制品提供优异的光学性能和耐化学品性能。

Vistamaxx特殊弹性体可以用於所有聚烯烃基材配混料或作为苯乙烯基共聚物与聚异丁烯材料的一部分。使用Vistamaxx弹性体可以降低配混料的成本并改进其性能,实现柔性、抗冲击性和透明度的良好平衡。典型应用包括压延或挤出片材、型材,挤出涂覆,无纺布或注射、吹塑制品。

中国市场制造与生产技术迅速提升

近年来,国内热塑性弹性体技术发展也非常迅猛,从技术水平到应用领域都迅速发展。
苏州特威塑胶有限公司历时三年多,开发出一种新的生产EPDM/PP热塑弹性体TPV的专利技术。

现有技术中,美国蒙山都(Monsanto)公司是最早获得动态硫化乙丙橡胶/聚烯烃热塑性弹性体专利的公司。美国专利US4311628和中国专利200310106228.0采用的都是酚醛树脂交联体系。用酚醛树脂交联体系制备的热塑性弹性体具有较好的压缩变形性能和较好的加工性能,该技术目前被大多数的生产商在应用。国内一些使用该技术的公司由於生产程式控制不好,产品往往会带有恼人的气味,而且产品往往是黄色或浅黄色。中国专利200310112701.6,中国专利200410013832.3采用的是过氧化物交联体系动态硫化制备聚丙烯热塑性弹性体。利用过氧化物交联体系可生产出颜色更浅的产品,但是,由於过氧化物在使EPDM交联时往往伴随着降解反应的发生,对热塑性弹性体的物理性能有不利影响。用过氧化物交联体系的另外一个缺点是很难制备到挤出表面好同时压缩变形性能好的产品。

苏州特威以经典的有机氢矽化加成反应原理为依据,在铂催化剂的存在下,利用聚甲基矽氧烷分子上的矽氢基团与三元乙丙橡胶分子上的不饱和双键进行加成反应来实现三元乙丙橡胶的交联。通过加成反应来实现橡胶的交联,过程中没有副产物产生,没有低分子量的物质产生,产品没有颜色和气味问题,而且,交联的速率和密度可以控制。生产的TPV性能优越,可以满足不同用途的需要。

在自主生产的同时,积极将国外技术与产品引入国内市场,也是发展这一市场的重要途径之一。为响应目前提出的节能要求,和氏璧化工向国内市场推出埃克森美孚的新型特种弹性体—Vistamaxx,该弹性体呈透明粒状,可以直接添加,无需二次造粒,有效节省能源,降低综合成本。主要用於改性PP等聚合物,作为改性剂,根据添加量的不同,可改善聚合物,使其具有高弹性、高透明度、高抗穿刺、抗撕裂、良好的低温性能和极佳触感。应用领域包括建材,食品包装,体育用品,玩具,家电电缆配件,工程机械塑胶配件改性,医药产品,薄膜产品等等。

面对全球性的金融危机,中国市场在危机中继续保持的高速增长使得业界对中国市场的关注度前所未有的高涨,各热塑性弹性体供应商同时迅速提升其中国制造基地的产品水平。提供本地化更高性能的新产品与更高水准的资质认证,如医疗保证相关认证成为最多的表现形式。

RTP公司最近为其苏州工厂增加了新的特殊弹性体产能。这些产品包括五个不同的TPE产品以及粘接级、医用级以及用於替代橡胶的专用弹性体。RTP苏州工厂成立於2005年。RTP开发的一条生产无decaBDE(十溴二苯醚)的阻燃级TPE配混料,这一产品可以满足RoHS的要求,可以满足欧盟相关指令要求电子工业相关元件不得有decaBDE的要求。RTP公司TPE分部技术市场经理Paul Killian表示,“我们拥有强有力的阻燃技术,如今RTP公司所有主要的TPE树脂都可以提供无decaBDE的阻燃产品,为工业界提供广泛的材料解决方案。”RTP公司提供的阻燃级TPE具有优异的粘接性能并可用於多色成型或重叠成型。在维持性能的同时,TPE配混料还可以与其他配混技术相结合,如从着色到导电等,而且都可以满足RoHS的要求。

吉力士热塑性弹性体部门位於中国苏州工业园区的生产基地最近获得了ISO 13485:2003认证。该生产基地於2006年6月开始运营,为世界各地的医疗器械OEM(原始设备制造商)提供一系列热塑性弹性体材料方案。

ISO 13485:2003是一个规定医疗器械的设计和生产要求的综合性质量管理体系,更多地关注医疗行业的焦点问题。如:提高人们对医疗器械管理要求的理解是质量管理体系的责任之一;监控保证产品质量的工作环境;检验和可跟踪性的专门要求;确认纠正和预防措施的有效性等。

安全环保的热塑性弹性体技术与市场应用的飞速发展,不仅为产品设计提供了更大的空间和可能性,还为我们创造了更安全、更舒适的生活与工作环境,更重要的是,也同时为社会的和谐与可持续发展增添了新的生力军。(end)

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