Modyfikacja materiałów polimerowych to jedna z najciekawszych dziedzin nauki związana z przetwórstwem tworzyw sztucznych. Biorąc pod uwagę, że materiały polimerowe praktycznie nie występują w formie niemodyfikowalnej, jest to zagadnienie nie tylko interesujące ale również bardzo istotne. Komercyjnie dostępna jest ogromna ilość różnego rodzaju dodatków modyfikujących podstawowe właściwości polimerów. Jednym z najistotniejszych dodatków są plastyfikatory, które mają za zadanie zapewnienie elastyczności gotowemu wyrobowi.
Co wiemy o plastyfikatorach?
Plastyfikatory to zwykle średnio lub wysokopolarne związki chemiczne dodawane do polimeru podczas procesów przetwórczych. Z chemicznego punktu widzenia plastyfikator w efektywny sposób zwilża ziarno polimeru, wchodząc w strukturę związku, tym samym rozpychając łańcuchy polimerowe. Dzięki temu powstaje materiał elastyczny. Tego typu modyfikacja tworzywa sztucznego przekłada się na obniżoną wytrzymałość i twardość materiału.
Plastyfikatory niezbędne do produkcji PCW
Około 80% światowej produkcji plastyfikatorów zagospodarowane jest przez przetwórców elastycznego polichlorku winylu, czyli PCW (pol.) lub PVC (eng.). Tak duży udział tylko jednego tworzywa jest spowodowany strukturą chemiczną PCW, która jest bardzo podatna na działanie plastyfikatorów. W konsekwencji modyfikacja PCW jest bardzo efektywna i opłacalna ekonomicznie, a co najważniejsze odwracalna. Elastyczny PCW można z powodzeniem poddawać recyklingowi, stosując domieszki zużytego materiału w produkcji zupełnie nowych wyrobów. Co ciekawe nawet twardy PCW stosowany do produkcji rur kanalizacyjnych lub profili okiennych zużywa niewielkie ilości plastyfikatorów w celu ułatwienia procesów przetwórczych.
PCW jest tworzywem bardzo interesującym ze względu na swoje unikalne właściwości. Niemodyfikowany polichlorek winylu jest materiałem trudnopalnym ze względu na wysoką zawartość chloru (ok. 57%). Dodatek klasycznych plastyfikatorów wpływa jednak na zwiększenie palności tego materiału ze względu na wysoką palność samych dodatków modyfikujących. Co jednak, gdy wymogiem jest jednocześnie otrzymanie produktu elastycznego oraz niepalnego? Naprzeciw tym wymaganiom „wychodzi” chemia fosforu, a dokładnie związki zwane fosforanami.
Fosforany – kluczowy dodatek dla tworzyw elastycznych i niepalnych
Dodatki oparte na chemii fosforu łączą w sobie funkcję plastyfikatora i uniepalniacza. Dlatego też fosforany stają się kluczowym dodatkiem w specjalistycznych aplikacjach, gdzie wymagane jest efektywne uplastycznienie, a także skutecznym uniepalnienie tworzywa. Dodatkowe zalety tych plastyfikatorów to niska lepkość oraz postać jednorodnej i klarownej cieczy. Parametr ten jest niezwykle istotny przy produkcji wyrobów przezroczystych np. membran, folii technicznych, kurtyn. Plastyfikatory uniepalniające zastępują w nich dodatki w formie stałej, które powodują zmętnienie (ang. fogging) gotowego materiału. Istotnym zagadnieniem jest również niska migracja fosforanów z tworzywa, która wpływa na poprawę właściwości użytkowych gotowego produktu.
Plastyfikatory uniepalniające z grupy fosforanów znajdują coraz częściej swoje zastosowanie w innych tworzywach sztucznych. Ze względu na swoją uniwersalność mogą być stosowane w przetwórstwie EVA czy EPDM (izolacje kabli i przewodów). Coraz większe zainteresowanie fosforanami pochodzi z branży motoryzacyjnej (eng. automotive) oraz meblarskiej gdzie stosowane są w modyfikacji termoplastycznych elastomerów jak TPU, TPE czy PUD (tkaniny powlekane, sztuczna skóra, ekrany projekcyjne).
Gdzie szukać dodatków do tworzyw sztucznych?
Dzisiejsze wymagania rynkowe to już nie tylko zdolność efektywnej plastyfikacji tworzywa i wysoki profil uniepalnienia. Zmieniające się regulacje prawne dedykowane segmentowi tworzyw sztucznych nakładają na producentów coraz większe wymagania w zakresie tworzenia się trujących dymów oraz toksycznych gazów czy wydzielania się ciepła podczas spalania. Duży nacisk kładzie się również na inne zalety stosowanych dodatków tj. ekologiczne aspekty produktu czy te z zdolność do zapewnienia plastyfikacji w niskich temperaturach. Ostatnie z zagadnień stało się wyznacznikiem zmian w technologii produktów opracowywanych przez dział R&D PCC Rokita.
W ostatnich latach portfolio plastyfikatorów serii Roflex zostało rozbudowane o produkty, które łączą w sobie kilka pożądanych funkcji jednocześnie. Dodatkowo jednym z głównych wyzwań było zaproponowanie rozwiązań, które zostałyby dostosowane do zminimalizowania negatywnego wpływu na środowisko, a także zdrowie i życie człowieka. Najnowsze produkty serii Roflex w portfolio PCC Rokita:
- Roflex T70L – plastyfikator stworzony z myślą o wyrobach charakteryzujących się wysokimi wymaganiami dotyczącymi ekologiczności. Odznacza się brakiem klasyfikacji zagrożeń wg systemu GHS ( no-labelling);
- Roflex T120 – dodatek z łagodniejszą klasyfikacją środowiskową, daje możliwość uniknięcia klasyfikacji ADR w systemie transportowym dla gotowego wyrobu;
- Roflex T45 – pierwszy w portfolio PCC modyfikowany fosforan, który zapewnia wysoką plastyfikację w niskich temperaturach. Charakteryzuje się również mniejszym poziomem generowania dymów w trakcie procesu spalania. No-labelling.
Nawiązując do tytułu, produkty PCC Rokita zapewniają elastyczność i nie tylko!
Patryk Juszczak
Technical Support Manager
PCC Rokita