UV-stabiloitu termoplastinen elastomeeri automarkkinoille: Käytännön opas

Heinäkuun parkkipaikka on yksi autoteollisuuden kovimmista kestävyyspenkeistä. Tumman kojetaulun pintalämpötilat kohoavat huomattavasti ympäristön yläpuolelle, ja ultraviolettisäteily vaikuttaa jokaiseen polymeeriketjuun, jonka se voi saavuttaa. Osat, jotka näyttivät moitteettomilta tuotannon alussa, voivat muuttua kalkkimaisiksi, tahmeiksi tai näkyvästi kevyemmiksi muutamassa kesässä. Tästä syystä UV-stabiloitu termoplastinen elastomeeri on siirtynyt tiedoissa olevasta mukavasta rivistä kiinteään vaatimukseen useimmissa autojen materiaalispesifikaatioissa.

Termoplastiset elastomeerit ansaitsevat paikkansa ajoneuvoissa, koska niissä yhdistyy kumimainen tuntuma termoplastiseen käsittelyyn: ei vulkanointivaihetta, lyhyet sykliajat ja usein uudelleen jauhattava romu. Mutta kaikki TPE eivät vanhene samalla tavalla ulkona. Ero johtuu yleensä kahdesta asiasta, polymeerirungon kylläisyydestä ja sen ympärille rakennetun stabilointipaketin laadusta. Molempien ymmärtäminen tekee arvosanan valinnasta paljon ennakoitavamman.

Miksi UV-vakaus on nyt ostokriteeri?

Sää oli ennen jonkun muun ongelma. Ulkoverhoilu oli metallia tai raskaasti täytettyä muovia, sisätilat peitettiin PVC:llä, eikä kukaan odottanut sinetin pysyvän kauniina viisitoista vuotta. Nykyään TPE esiintyy paikoissa, joissa auringonvalo, lämpö ja mekaaninen rasitus kohtaavat:

• Ulkopuoliset tiivistysprofiilit, lasikanavat, hihnalinjat ja vedenohjaimet
• Pyöränkaaren laajennukset, kattotelineiden pehmusteet, lokasuojat ja latausporttien tiivisteet sähköajoneuvoissa
• Kojetaulun pinnat, ovirullan suojukset, konsolin kannet ja pehmeät kädensijat ohjaamon sisällä
• Turvatyynynsuojukset muotoilluilla repeytymissaumoilla, joissa vanheneminen muuttaa repeytymiskäyttäytymistä

Kolme trendiä nosti vaatimusta. Seinäosista tuli ohuempia painon säästämiseksi, mikä jättää vähemmän materiaalia absorboimaan tiettyä UV-annosta. Värit siirtyivät kohti syviä mustia ja kylläisiä sävyjä, jotka peittävät lian, mutta myös kuumenevat. Ja takuu-odotukset pidentyivät, joten osa arvioidaan nyt sen mukaan, miltä se näyttää vuonna kymmenen, ei miltä se näyttää kuukaudessa kolme.

Mitä UV-stabilointi oikeastaan sisältää

Säänkestävä TPE ei ole yhden ihmelisäaineen tuote. Se on järjestelmä, jossa kolme puolustuslinjaa toimii samanaikaisesti.

1. Selkärangan kemia. Kyllästetyssä keskilohkossa on paljon vähemmän reaktiivisia kohtia kuin tyydyttymättömässä, joten ketju vastustaa hapettumista ennen kuin mitään lisäainetta harkitaan.
2. Stabilisaattori paketti. Primaariset ja sekundaariset antioksidantit suojaavat sulatetta ja käyttöikää, estyneet amiinivalostabilisaattorit keskeyttävät valohapetussyklin ja UV-absorptioaineet suojaavat korkean energian säteilyä ennen kuin se saavuttaa herkän sidoksen.
3. Pinta ja pigmentti. Hiilimusta ja hyvin valitut pigmenttijärjestelmät suojaavat polymeerimassaa, kun taas mattapintainen tai päällystetty pinta muuttaa hajoamisen näkyvyyttä.

Koska TPE on seosmateriaali eikä yksittäinen hartsi, sama peruspolymeeri voi käyttäytyä täysin eri tavalla kahdessa koostumuksessa. Tämä on käytännön syy keskustella loppukäytön altistumisesta materiaalin toimittajan kanssa sen sijaan, että verrattaisiin pelkästään tietolehtiä.

Selkäranka ensin: Miksi hydratut keskilohkot vanhenevat hitaammin

Styreeni-butadieeni-lohkokopolymeerit sisältävät polybutadieeni-välilohkon, jossa on jäännöskaksoissidoksia. Nämä allyyliasemat ovat juuri siellä, missä happi ja UV-energia mieluummin hyökkäävät, tuottaen yhdistelmän silloittumista ja ketjun katkeamista. Näkyvä tulos on yleensä liituuntumista, värien ajautumista ja pinnan halkeilua, joka ilmenee kappaleen taipuessa.

Hydraus poistaa suurimman osan näistä kaksoissidoksista ja muuntaa keskilohkon kylläiseksi kumisegmentiksi. Hydrattu styreeni-butadieeni-lohkokopolymeeri (SEBS) ja hydrattu styreeni-isopreenikopolymeeri (SEPS) pitävät kestomuovisen kaksifaasisen rakenteen ja antavat formuloijille paljon hiljaisemman polymeerin työskentelyyn. Hydrattu isopreenipolymeeri (EP) menee pidemmälle eri suuntaan, koska se ei sisällä polystyreenilohkoja ja käyttäytyy tyydyttyneenä modifiointiaineena eikä itsenäisenä termoplastisena elastomeerina. Näiden erojen taustalla olevaa kemiaa ja sitä, miten se muuttuu hapettumiskestävyydeksi, käsitellään tarkemmin muistiossamme kuinka lohkokopolymeerit reagoivat UV-altistukseen ja ympäristön hajoamiseen .

Hydrogenoitu styreeni-butadieenilohkokopolymeeri (SEBS) H-sarja Katso ZHOPOLY H-sarjan SEBS-laadut hydratuille SBS-termoplastisille elastomeereille, joita käytetään muovin modifioinnissa, jalkineissa, TPE:ssä, kalvoissa ja lääketieteellisissä tuotteissa. Näytä tuote →

Automotive-luokan vaihtoehtojen vertailu

Alla oleva taulukko on keskustelun lähtökohta, ei määrittely. Kovuus, öljypitoisuus ja stabilointiaineen kuormitus muuttavat rajoja huomattavasti.

Tyydyttymättömät arvot ovat edelleen täysin järkeviä sinne, missä auringonvaloa ei koskaan saavu. Verhoilupaneelin alle istuva pyörän kaarivuoraus tai tavaratilan matto ei tarvitse luettelon kalleinta tukijärjestelmää. Näissä sovelluksissa SBS-pohjainen seos voi olla taloudellinen valinta edellyttäen, että spesifikaatio ei myöskään vaadi pitkää lämpövanhentamista.

Zhongli SBS -sarjan styreeni-butadieenilohkokopolymeeri Tarkastele Zhongli SBS -laatuja tyydyttymättömien styreenielastomeerien asfaltti- ja polymeerimuunnoksissa, liimoissa, jalkineissa ja tiivisteissä, joissa UV- ja lämpövanhenemisvaatimukset ovat alhaisemmat. Näytä tuote →

Monia autojen TPE:itä ei ole valettu ollenkaan siistiksi elastomeeriksi. Ne ovat sekoituksia, joissa hydrattu lohkokopolymeeri on dispergoitu polypropeeniin tai TPO-matriisiin, minkä vuoksi sekoittajat työskentelevät usein kanssamme muovinen muokkaus ja iskukarkistus pelkkien elastomeeriosien sijaan.

Yhdistelevät yksityiskohdat, jotka ratkaisevat, kestääkö osa 10 kesää

Stabilisaattorin valinta ei ole numeropeliä

Estetyn amiinin valostabilisaattorin lisääminen ei ole automaattisesti parempi. HALS-laadut eroavat emäksisyydestään, ja erittäin emäksiset tyypit voivat olla huonosti vuorovaikutuksessa happamien jäämien, halogenoitujen palonestoaineiden tai tiettyjen pigmenttikäsittelyjen kanssa. Bentsotriatsoliperheen UV-absorberit toimivat hyvin ohuissa osissa ja vaaleissa väreissä, kun taas hiilimustalla täytetyt mustat osat ovat usein enemmän riippuvaisia ​​HALSista ja ensisijaisesta antioksidantista. Tiosynergistit parantavat pitkäaikaista lämmön ikääntymistä, mutta voivat toimia valon stabiiliutta vastaan, joten tasapaino on säädettävä todellista altistusprofiilia varten.

Väri muuttaa kaiken

Vaalean beige pilariverhoilu ja musta vyölinjainen tiiviste kohtaavat samaa aurinkoa, mutta heikkenevät eri tavalla. Vaaleat osat kellastuvat melkein välittömästi, joten seulontaabsorboilla on enemmän merkitystä, kun taas paksut mustat osat riippuvat pinnan stabiilisuudesta ja kiillon säilyvyydestä. Metalliset ja efektipigmentit tuovat toisinaan katalyyttisiä jäämiä, jotka nopeuttavat hapettumista, mikä on yksi syy, miksi pigmenttilaadut tulisi paljastaa seoksen tekijälle.

Muutto, huurtuminen ja matkustamon ilma

Autojen sisätilojen tekniset tiedot rajoittavat yhä enemmän haihtuvia ja kondensoituvia päästöjä. Lisäaineet, jotka ovat tarpeeksi liikkuvia kukkimaan pintaan, voivat auttaa lyhytaikaisesti liukumaan tai vapautumaan, mutta voivat vaarantaa huurtumisen ja jättää lasiin samean kalvon. Lisäaineen pysyvyyden sovittaminen osan lämpöhistoriaan on osa suunnittelutyötä, ei jälkikäteen.

Konepellin alla ja tiivistyssovellukset: erilainen stressiprofiili

Kaikki autojen sääongelmat eivät liity auringonvaloon. Konepellin alla hallitsevia stressitekijöitä ovat lämpö, ​​happi, öljy, jäähdytysneste ja otsoni, usein syklisessä yhdistelmässä. Suora UV-säteily on rajoitettua, mutta lämpöhapettuminen etenee nopeammin ja näkyy kovettumisena, puristumana tai halkeiluna puristetussa reunassa. Täysin tyydyttyneet polymeerit, kuten EP, ovat houkuttelevia tässä, koska ne sietävät jatkuvaa kohonnutta lämpötilaa ilman jäännöstyydyttymättömyyttä, josta muuten tulisi heikoin lenkki.

Hydrattu isopreenipolymeeri EP ZL-D700 Tarkista ZL-D700, kylläinen tähden muotoinen EP-polymeeri voiteluaineen viskositeettiindeksin parantamiseen, polyolefiinien modifiointiin, liimoihin ja tiivistysaineisiin, joissa lämmön- ja hapettumiskestävyydellä on merkitystä. Näytä tuote →

Kuinka teollisuus testaa sään

Nopeutettu säänkesto on mielekästä vain, kun testisykli muistuttaa sovellusta. Ulkopyörät ovat lämpimämpiä ja kosteampia kuin sisäpyörät, ja sisäpyörät sisältävät usein lasisuodattimen, joka jäljittelee ohjaamon laseja. Yleisiä viitteitä, joita näet eritelmässä, ovat:

• ISO 4892-2 ja ASTM G155 ksenonkaarivalotus, vesisuihkulla tai ilman
• ASTM G154 ja ISO 4892-3 fluoresoiva UV UVA-340 lampuilla
• SAE J2527 ja J1960 autojen ulkopyörät
• Yksittäisten ajoneuvovalmistajien kirjoittamat toimittajakohtaiset syklit

Tulokset arvioidaan sitten mitattavissa olevilla kriteereillä: värisiirtymä ilmaistuna Delta E:nä, harmaasävyluokitus, kiillon säilyminen ja vetolujuuden ja venymän säilyminen. Tyypillinen kohde saattaa vaatia vähintään 80 prosentin venymän säilymistä, kun värisiirtymä on alle kolme yksikköä, mutta luvut vaihtelevat suuresti OEM-valmistajien sekä sisä- ja ulkoalueiden välillä. Pinnan tahmeus, taipumisen aiheuttamat halkeilut ja ylimuovattujen osien tartuntahäviö tarkistetaan myös visuaalisesti, koska ne näkyvät usein ennen bulkkiominaisuuksien siirtymistä.

Käsittelytavat, jotka suojaavat stabilointipakkausta

Hyvin formuloitu yhdiste voi silti epäonnistua, jos prosessi rankaisee sitä. Tuotannossa tärkeitä käytännön asioita:

1. Kuivaa hygroskooppiset täyteaineet ja masterbatsit ja säilytä elastomeeri suljetussa pakkauksessa.
2. Käytä ruuvigeometrioita kohtalaisella leikkausvoimalla ja vältä pitkiä viipymäaikoja korkeassa sulamislämpötilassa.
3. Dispersoi stabilointiperusseokset tasaisesti; sulamattomista agglomeraateista tulee paikallisia heikkouksia.
4. Tarkkaile hiontasuhteita, koska toistuva lämpöhistoria kuluttaa antioksidanttikapasiteettia.
5. Ohjaa sidosvyöhykettä kahdella iskulla tai koekstrudoiduilla osilla, joissa rajapintojen hajoaminen voi alkaa.

Pitkän aikavälin kumppanin valinta

Säänkesto on järjestelmän ominaisuus, joten kannattaa kysyä, miten toimittaja itse asiassa ohjaa muuttujia. Meidän puolellamme se tarkoittaa hydrauskykyä SBS-, SEBS-, SEPS- ja EP-perheissä, laitoksen ohjausta hajautetun ohjausjärjestelmän avulla ja kahdeksaa tarkastusvaihetta raaka-aineen saannista valmiiseen tuotteeseen. Tohtorintutkinnon suorittava työasemamme ja T&K-tiimimme käyttävät suuren osan ajastaan ​​lohkorakenteen suunnitteluun ja funktionaalisointiin reaktiivisen suulakepuristuksen avulla, joka on juuri se työkalupakki, jota tarvitaan, kun asiakas pyytää pehmeämpää laatua, jolla on sama ulkoilukestävyys.

Useimmat autoprojektit tarvitsevat myös toimittajan, joka ymmärtää, että spesifikaatio on keskustelu, ei toivelista. Valotusjakson, seinämän paksuuden, värin ja liitostavan lähettäminen antaa yleensä hyödyllisemmän vastauksen kuin pelkän kovuusluvun lähettäminen.

Käytännön takeaways

• Aloita kylläisellä rungolla ja suunnittele sitten stabilointipakkaus todellisen altistusalueen ympärille.
• Käsittele pigmenttiä, leikkauspaksuutta ja pintakäsittelyä osana UV-ratkaisua koristelun sijaan.
• Yhdistä nopeutettu testi todelliseen ympäristöön; sisä- ja ulkopyörät eivät ole keskenään vaihdettavissa.
• Suojaa koostumusta käsittelyn aikana, koska lämpöhistoria kuluttaa hiljaa maksamasi suojan.
• Säilytä tyydyttymättömiä laatuja suojatuissa osissa ja käytä niitä siellä, missä taloudellisuus on tärkeämpää kuin auringonvalo.

Mikään näistä ei ole monimutkaista, mutta se palkitsee varhaisen suunnittelun. Kun polymeerikemia, lisäainejärjestelmä ja prosessi-ikkuna valitaan yhdessä, UV-stabiloitu termoplastinen elastomeeri voi pysyä joustavana ja edustavana ajoneuvon käyttöiän ajan eikä takuuvaatimuksen ajan.