Rozwój w segmencie dodatków uszlachetniających tworzywa sztuczne
Prezentujemy treść wykładu Leopolda Katzmayera, dyrektora firmy Gabriel-Chemie International Holding GmbH poświęconego trendom występującym w branży dodatków uszlachetniających tworzywa sztuczne. Gabriel-Chemie Group specjalizuje się w dziedzinie barwienia i uszlachetniania tworzyw sztucznych. Istnieje już niemal 60 lat i zalicza się dziś do wiodących producentów barwników do tworzyw sztucznych w Europie. Rocznie generuje obroty w wysokości 70 mln euro. Działa również w Polsce.
- Przemysł polimerowy w postaci nowych systemów katalitycznych oraz technik reaktorowych przynosi dużą różnorodność typów bazy, ale jednocześnie mocno redukuje tzw. ofertę Inhouse-Compounds, a także podwyższa minimalne ilości odbioru. Jednocześnie z różnych powodów stale rosną wymagania, co do właściwości , co zmusza do indywidualnego dopasowania w zakładach kompandowania i/lub obróbki za pomocą masterbaczy.
Z powodu wszystkich tych czynników powstaje ogromny nacisk na specjalistów od kompaundowania i producentów barwników do tworzyw sztucznych, tak by dla każdego potencjalnego wymagania dotyczącego właściwości opracowywać strategie jego rozwoju lub prezentować gotowe już rozwiązania.
To z kolei przejawia się w tym, że te gałęzie branży tworzyw sztucznych zmuszone są ciągle szukać lukratywnych nisz, ponieważ dla małych i średnich przedsiębiorców pełna paleta możliwości modyfikacyjnych pod względem opracowań technicznych jest w pojedynkę praktycznie nie do zrealizowania. Potencjalne środki pomocowe przeważnie nie wystarczają, bo nie da się nimi dysponować odpowiednio szybko. W szczególności wysokich i długotrwale obciążających kosztów rozwoju oraz związanych z tym kosztów kontroli i jakości nie da się ulokować w cenie.
Poliolefiny ze względu na wielość swoich typów: od VLDPE do UHM HDPE, od PIB do PP znalazły rozmaite zastosowanie, które sprawiły, że w codziennej praktyce możliwe są ich niezliczone modyfikacje.
Wprawdzie ciągle jeszcze dominują klasyczne dodatki modyfikujące, takie jak ochrona przeciwstarzeniowa, antystatyczna, Antiblock, antyadhezyjna, przeciwogniowa, to jednak w każdym pojedynczym obszarze na bieżąco pracuje się nad udoskonaleniem szczegółów. W tym zakresie popularne są zwłaszcza "opakowania aktywne", jak np. elementy tworzyw sztucznych, które zawierają wychwytywacze tlenu, a tym samym przedłużają trwałość zapakowanego towaru. Zwiększone wysiłki podejmuje się również w takim celu by inne, lotne cząstki związać w polimery, które z uwagi na lotność, także w śladowych ilościach, powodują niepożądane zapachy.
Z tego właśnie wynika rosnące znaczenie właściwości organoleptycznych: zapachu i smaku. Jest to bardzo złożony temat, w którym najcięższa praca w zakresie obróbki tworzyw sztucznych jest jeszcze przed nami.
Ogólne warunki higieny i wymagania, co do jednostki produktu oraz obszary krańcowe (ppb) zmuszają nas do zastanawiania się nad warunkami produkcji. Pokazują również potrzebę udoskonaleń w zakresie techniki kontroli, analityki i toksykologii. Podczas gdy wcześniej takie żądania były ograniczone do przemysłu farmaceutycznego i techniki medycznej, dziś dostrzegamy te wymagania w obszarze kosmetyki i opakowań artykułów żywnościowych.
Szybki rozwój analityki umożliwia aktualnie znajdowanie zanieczyszczeń, które w przeszłości pozostawały po prostu ukryte. Toksykologia w oparciu o bieżące opracowania informuje nas o nowych potencjalnych zagrożeniach, które prowadzą do ograniczeń i zakazów (np. azodikarbonamid, zmiękczacz ftalowy, barwniki azowe, bisfenol A, określone bromowane związki aromatyczne, HCKW, etc.), ale także o substancjach, których początkowo wysuwane zastrzeżenia już nie dotyczą.
Z powyższego twierdzenia wynika więc konieczność korzystnej zamiany, o ile dadzą się znaleźć odpowiednie alternatywy. Przykładem niech będą od dawna istniejące wymaganie dotyczące bezhalogenowości, choć do tej pory nie znaleziono dla nich zasadniczej alternatywy. Z pewnością jednak REACH - system kontroli substancji chemicznych w Unii Europejskiej - znacznie wzmocni tę tendencję.
W tym kontekście należy też wspomnieć o biocydowym wyposażeniu tworzyw sztucznych, które obok klasycznych dodatków modyfikujących, także w zakresie nowatorskich technik szczepienia, dają obiecujące wyniki. Równocześnie szczególnie interesującą dziedziną badań jest biotolerancja tworzyw sztucznych w protetyce i technice medycznej. Ale nie tylko w zakresie masy (compound, masterbatch) funkcjonalność jest osiągalna. Coraz większego znaczenia nabiera także modyfikacja nawierzchni elementów tworzyw sztucznych.
Mówiąc dziś o trendach w rozwoju, nie sposób pominąć nanotechnologii, której przypisuje się skuteczne zastosowania w bardzo wielu obszarach. Niektóre funkcjonalne dodatki modyfikujące zostały zmniejszone w ich przestrzennych rozmiarach o 2 - 3 potęgi liczby dziesięć: od kilku my do kilku nm. Mimo to staramy się przy pomocy dotychczas stosowanych urządzeń i technologii w niezmienionym wymiarze osiągać optymalną dyspersję.
Najbardziej obiecującą funkcjonalność dodatków modyfikujących można osiągnąć, podwyższając mechaniczne wartości wytrzymałości (wpływ na morfologię), przy dokładnie określonej zmianie przewodności elektrycznej, poprawie biokompatybilności, synergizmach w obszarze ogniotrwałości, modyfikacji nawierzchni itp.
Zwiększenie skuteczności, przy pomocy nanocząsteczek w stosunku do tradycyjnych wielkości cząsteczek, zostało już uznane za dowiedzione, natomiast zachowanie tradycyjnej technologii obróbki jest niewystarczające w celu optymalnego wykorzystania możliwości oddziaływania nanocząsteczek. Jednak nanotechnologia rzeczywisty przełom w klasycznym obszarze tworzyw sztucznych ma jeszcze przed sobą.
Starzenie się poliolefinów od dawna należy do stale opracowywanych problemów i dokonano już w tej dziedzinie milowych kroków. Od czasu odkrycia pierwszych stabilizujących działań przy pomocy określonych dodatków modyfikujących - początkowo były to związki siarki, następnie pochłaniacze UV i kilka pigmentów wraz z rozwojem pierwszych HAS (Hindered Amine Stabilisers), czyli akceptorów rodnikowych - nastąpił autentyczny przełom. Z powodu silnego nacisku niektórych krajów, by stosować ulegające biodegradacji torebki i opakowania, ponownie podejmuje się badania nad poliolefinami ulegającymi biodegradacji.
Chociaż technicznie są ku temu możliwości, to jednak trzeba zadać sobie pytanie o sens takich działań. Materiał sam w sobie nie ulegający biodegradacji, który jest ceniony z powodu swoich inherentnych właściwości, nie powinien właściwie być zmieniany. W szczególności nie wtedy, gdy są już na rynku alternatywne materiały ulegające biodegradacji. Należy postawić pytanie, czy zwolennicy takich działań zbadali konsekwencje swoich wymagań oraz możliwość ich realizacji, czy też działają według zasady, że pod naciskiem przemysł zrobi wszystko.
Jeśli chodzi o przyszłość, to przed nami bardzo mocno rysuje się trend polegający na chęci zmierzenia kolejnych ludzkich zmysłów. Przed wielu laty jedyną możliwością kolorysty było wizualne, subiektywne barwienie zgodnie z wzorcem. W ciągu ostatnich 15 lat powstała z tego przemysłowa, logiczna kolorymetria, wystarczająco precyzyjna, by jako podstawa specyfikacji i zabezpieczenie jakości służyć także w wielkoprzemysłowych procesach i codziennych rutynowych działaniach.
Dzisiaj stoimy przed wyzwaniem zmierzenia zapachu elementów z tworzywa sztucznego lub też również zabezpieczenia go za pomocą reprodukowanych wyników pomiarowych. Z tym natomiast wiąże się wizja ulepszenia typowych zapachów tworzyw sztucznych lub usunięcia ich. To proste zdanie nie pozwala jednak dostrzec, jak ogromna problematyka kryje się w dziedzinie organoleptyki. Następnym zmysłem, który ma być mierzalny będzie smak.
Inna rodząca się tendencja polega na tym, by odpowiednie tworzywa sztuczne uczynić tak dalece biotelerancyjnymi, by stały się możliwe wysoce ryzykowne zastosowania w medycynie, w szczególności w dziedzinie protetyki. Przy tym z całą pewnością chodzi o lukratywną niszę i zaistniałą potrzebę. Koszty opracowania oraz ryzyko zastosowania mogłyby jednak odstraszać.
