KOPOLIMERY STYRENU - NOWOŚCI RYNKOWE
Bogactwo odmian, szerokie spectrum zastosowań
Polimery styrenu są rodziną ekonomicznych tworzyw sztucznych ze styrenem jako kluczowym budulcem. Ze względu na swoją strukturę amorficzną mogą być przetwarzane w temperaturze powyżej temperatury mięknienia, a także w szerokim zakresie temperatur. Nie mają jednoznacznej temperatury topnienia w porównaniu z innymi polimerami półkrystalicznymi. Umożliwia to nie tylko szybsze przetwarzanie tych polimerów, ale także wysoką stabilność wymiarową i doskonałe właściwości mechaniczne. Polimery styrenu są używane do produkcji różnych artykułów gospodarstwa domowego, takich jak kubki, naczynia, meble, elektronika użytkowa, części samochodowe, sprzęt sportowy i rekreacyjny, łodzie i trwałe, lekkie opakowania itd. Materiały te to przede wszystkim konstrukcyjne tworzywa termoplastyczne. Najważniejszymi w tej grupie są kopolimery ABS (akrylonitryl/ butadien/styren) i SAN (styren/akrylonitryl). Znane są również kopolimery z innymi monomerami, takimi jak metakrylan metylu i bezwodnik maleinowy. Swoje miejsce na rynku znalazły także blendy kopolimerów styrenu z innymi termoplastami, spośród których najbardziej znane są blendy ABS z PC i PA.
Bogactwo odmian
Kopolimery styrenu można podzielić na trzy podgrupy: termoplastyczne tworzywa konstrukcyjne, elastomery termoplastyczne i kauczuki. Najbardziej popularne w pierwszej grupie są następujące kopolimery: ASA – akrylonitryl/styren/akrylan, ABS- akrylonitryl/butadien/styren, ACS - akrylonitryl/chlorowany polietylen/ styren, AEPDS – akrylonitryl(etylen-propylen-dien)/styren, MABS – metakrylan metylu/butadien/styren, SAN – styren/akrylonitryl. Termoplastyczne elastomery styrenowe to kopolimery blokowe. Najczęściej spotykane są: SBS - styren /butadien/styren, SEBS – styren/etylen/butadien/styren, SIS – styren/izopren/styren. Znalazły liczne zastosowania jako zamienniki kauczuku ogólnego stosowania. Łatwo mieszają się z innymi polimerami, olejami, napełniaczami, co pozwala dostosować właściwości wyrobu do określonych wymagań.
Rynek
Jak prognozuje raport opracowany przez Allied Market Research wielkość światowego rynku styrenów została wyceniona na 76,6 mld USD w 2020 r. a do 2030 r. ma osiągnąć wartość 134,9 mld USD, przy czym prognozuje się, że globalny rynek styrenów wzrośnie w latach 2021-2030 z CAGR na poziomie 5,9%. W przypadku kopolimerówo blokowych styrenu (SBC) rynek został oszacowany na 5909,9 mln USD w 2019 r. i jak szacuje w swojej analizie rynkowej Precision Reports wzrośnie do 6824,3 mln USD do końca 2026 r., a średnia roczna stopa wzrostu (CAGR) wyniesie 2,1% w latach 2022-2026.
Pandemia COVID-19 miała negatywny wpływ na wzrost światowego rynku styrenów, ze względu na spadek popytu ze strony przemysłu motoryzacyjnego, budowlanego i konsumenckiego. Oczekuje się, że wzrost zapotrzebowania na energię i różne krajowe plany dotyczące zielonej energii stworzą liczne możliwości w przemyśle styrenowym. Głównym czynnikiem napędzającym wzrost rynku jest rosnące wykorzystanie polimerów styrenowych w przemyśle motoryzacyjnym. Zapotrzebowanie na tworzywa sztuczne w tej branży rośnie z powodu rosnących potrzeb zmniejszania całkowitej masy samochodów, a tym samym spełnienie rygorystycznych przepisów dotyczących emisji. Według American Chemistry Council zmniejszenie masy pojazdu o 10% może poprawić zużycie paliwa o 6-8%. Tworzywa sztuczne zmniejszają wagę nowoczesnych samochodów, obniżając w ten sposób zużycie paliwa w przeciętnym samochodzie o 750 litrów przy żywotności 150 000 km.
Oprócz zwykłej estetyki powierzchni, materiały styrenowe zapewniają również odporność na zarysowania, wysoką udarność, doskonałą odporność na warunki atmosferyczne i stabilność UV. Główne zastosowania motoryzacyjne obejmują niepomalowane części zewnętrzne, takie jak przednie kratki, osłona chłodnicy, obudowy lusterek bocznych i lusterka wsteczne oraz wewnętrzne elementy galwanizowane. Oczekuje się, że znaczny wzrost przemysłu motoryzacyjnego we wschodzących gospodarkach Azji i Pacyfiku oraz Bliskiego Wschodu i Afryki będzie dalej napędzał wzrost rynku tych materiałów. Innym kluczowym czynnikiem napędzającym zwyżkę poytu jest rosnąca popularność polimerów styrenowych w zastosowaniach medycznych do produkcji narzędzi chirurgicznych, pojemników na płyny, przenośnych urządzeń medycznych. Przejście od stosowania PVC do polimerów styrenowych, ze względu na kilka zalet funkcjonalnych i środowiskowych oferowanych przez te ostatnie, prawdopodobnie zwiększy zapotrzebowanie w branży medycznej.
Co nowego i u kogo?
Nowy materiał NAS ECO (współpraca BASF i Styrolution) zastosowany przez FratelliGuzzini
NAS ECO to nowy SMMA (styren / metakrylan metylu), który jest wynikiem współpracy INEOS Styrolution i BASF. Bazą jest otrzymywany przez BASF przy zastosowaniu bilansu masowego monomer styrenu pochodzący z surowców odnawialnych. INEOS Styrolution wykorzystuje ten materiał jako surowiec do produkcji nowych zrównoważonych rozwiązań styrenowych. Pierwszym klientem w branży zastawy stołowej i AGD, który skorzystał z nowych rozwiązań, jest firma FratelliGuzzini, którzy wykorzystała go do produkcji swojej nowej gamy rozwiązań do napojów.
Styren firmy BASF oparty na bilansie biomasy (BMB) jest wykorzystywany przez firmę INEOS Styrolution do produkcji specjalnych tworzyw styrenowych z udziałem biomasy, głównie przezroczystych tworzyw styrenowych, takich jak rodzina produktów SMMA NAS i rodzina produktów SAN (kopolimer styrenu z akrylonitrylem) Luran. Kompleksowa, zrównoważona produkcja masowa nowego asortymentu rozwiązań jest certyfikowana przez ISCC w procesach BASF i INEOS Styrolution. Dzięki współpracy obu firm klienci otrzymują rozwiązania o znacznie zmniejszonym śladzie CO2, które pomagają im dostarczać zrównoważone rozwiązania użytkownikom końcowym.
W produkcji styrenu BMB firma BASF zastępuje surowce kopalne, takie jak benzyna czy gaz ziemny, odnawialnymi surowcami pochodzącymi z odpadów organicznych lub olejów roślinnych. Jest to jeden ze sposobów produkcji styrenu z zastosowaniem metody bilansu masowego. Producenci surowców i tworzyw sztucznych, tacy jak Ineos Styrolution i BASF, mogą dzięki takiemu podejściu oferować produkty o lepszym profilu środowiskowym, ale o takich samych właściwościach jak te wytwarzane z surowców kopalnych.
Barnes i INEOS Styrolution – Terluran ECO
Moulding Solutions, strategiczna jednostka biznesowa w Barnes i pionier nowych technologii w formowaniu wtryskowym i INEOS Styrolution współpracują przy opracowywaniu nowych ABS, które ułatwią otrzymywanie biomateriałów i tworzyw sztucznych wytwarzanych zgodnie z zasadami zrównoważonego rozwoju.
Molding Solutions i INEOS Styrolution połączyły swoje bogate doświadczenie i unikalne technologie, aby ułatwić przetwarzanie mechaniczne odzyskiwanych ABS i uzyskać powtarzalną jakość formowanych wyrobów, w szczególności przy użyciu materiałów Terluran ECO MR-50/70 firmy INEOS Styrolution.
Terluran ECO jest to ABS pochodzący z recyklingu mechanicznego. Oferuje on właściwości identyczne z odpowiednim materiałem rodzimym. Będzie on oferowany z 50% zawartością recyklatu (MR50) lub z 70% zawartością recyklatu (MR70) .
Tworzywa Terluran ECO GP-22 to pierwszy produkt firmy INEOS Styrolution, który spełnia zobowiązanie INEOS do stosowania w swoich produktach co najmniej 325 kt/rok materiałów pochodzących z recyklingu. Dwa nowe gatunki, Terluran ECO GP-22 MR50 i Terluran ECO GP-22 MR70, zawierają odpowiednio 50 i 70 procent przetworzonych odpadów zużytego sprzętu elektrycznego i elektronicznego (WEEE). Oba gatunki będą dostępne w kolorze czarnym. Właściwości materiałów z tych gatunków odpowiadają profilowi właściwości mechanicznych ich odpowiedników, niepochodzących z recyklingu.
Trinseo wprowadza Magnum Bio ABS z zawartością biologiczną do 80%
W ramach dalszych wysiłków mających na celu wspieranie stałych ambicji swoich klientów w zakresie zrównoważonego rozwoju, Trinseo wprowadziło nową alternatywę dla tworzyw Magnum ABS do zastosowań motoryzacyjnych. Według firmy bio-ABS są chemicznie identyczne z ich odpowiednikami na bazie paliw kopalnych i oferują równoważne właściwości użytkowe i przetwarzalność. Podczas polimeryzacji polimery oparte na paliwach kopalnych są łączone z surowcami odnawialnymi zgodnie z procesem bilansu masy. W rezultacie Magnum Bio ABS może uzyskać do 80% bioprzypisanej zawartości, w oparciu o podejście do bilansu masy ISCC. Surowiec wykorzystywany przez Trinseo jest oparty na odpadach drugiej generacji, takich jak zużyty olej kuchenny i pozostałości z przemysłu celulozowego. Surowiec ten jest dodawany do krakera i dalej rafinowany i przetwarzany w materiał, który jest strukturalnie i funkcjonalnie taki sam jak jego odpowiednik na bazie kopalin. Ponieważ surowce odnawialne stają się identyczne pod względem składu chemicznego do ich odpowiedników opartych na paliwach kopalnych podczas krakingu surowca, segregacja podczas produkcji jest zbędna. Bio-ABS może być używany z istniejącym oprzyrządowaniem i sprzętem w tych samych warunkach przetwarzania co konwencjonalny ABS. Jednocześnie oferuje znacznie mniejszy ślad CO2. Jego premiera jest następstwem wcześniejszego, udanego wprowadzenia serii Pulse GX Eco, PC/ABS z zawartością materiałów pochodzących z recyklingu.
B9Creations wprowadza na rynek linię żywic Robust z ABS i ABS/PC
Nowe żywice są porównywalne z termoplastycznym tworzywem ABS/PC, o wysokiej temperaturze ugięcia pod wpływem ciepła (HDT) i mogą być stosowane do produkcji części końcowych oraz jako zamiennik form drukowanych 3D dla form wtryskowych i metalowych, charakteryzując się zarówno odpornością na uderzenia, jak i wyjątkowo gładkim wykończeniem powierzchni, które naśladuje części formowane wtryskowo. Formy drukowane 3D kosztują ułamek ceny form tradycyjnych, a także umożliwiają produkcję krótkich serii i szybsze, bardziej opłacalne iteracje.
Do linii materiałów Robust firmy B9Creations dołączyła również żywica ABS odporna na wysokie temperatury i uderzenia. Odpowiednia do produkcji mocnych i sztywnych części, Robust - ABS jest sztywnym i trwałym materiałem inżynieryjnym, który naśladuje stabilność tworzywa ABS.
Tradycyjne formy metalowe kosztują zazwyczaj od 5 000 do 10 000 USD lub więcej, podczas gdy formy drukowane 3D z żywicy Robust ABS/PC firmy B9Creations kosztują od 1 do 10 USD. Cykl iteracji tradycyjnych form wynosi od 2 do 6 tygodni, podczas gdy tworzenie form drukowanych w 3D zajmuje średnio tylko godzinę.
Nowa fabryka ABS CHIMEI
Tajwański producent tworzyw sztucznych CHIMEI uruchomił swoją nową fabrykę ABS w Zhangzhou. Początkowa zdolność produkcyjna zakładu wynosi 450,000 ton rocznie, która ma być stopniowo zwiększana do 600,000 ton rocznie. Roczna zdolność produkcyjna ABS firmy CHIMEI Corporation wzrośnie do 2,6 mln ton. Nowy zakład będzie obsługiwał przede wszystkim region południowych Chin oraz rynek Chin kontynentalnych. Dodatkowa fabryka będzie miała również pozytywny wpływ na rynek europejski, ponieważ w głównym zakładzie na południu Tajwanu zostaną uwolnione dodatkowe moce produkcyjne w celu eksportu do Europy, Afryki Północnej i Ameryki Łacińskiej.
Nowy obiekt w Zhangzhou spełnia najwyższe standardy ochrony środowiska. Jest to zgodne z licznymi wysiłkami CHIMEI na rzecz zmniejszenia wpływu na środowisko, takimi jak budowa własnej farmy solarnej oraz niedawne dostawy butadienu neutralnego pod względem emisji dwutlenku węgla do fabryki firmy w Tainan, co jest nowością na świecie.
Sabic+Kraton = odnawialne kopolimery styrenowe (SBC)
SABIC współpracuje z firmą Kraton w zakresie certyfikowanego odnawialnego butadienu w celu produkcji certyfikowanych odnawialnych styrenowych kopolimerów blokowych. Kooperacja z firmą Kraton zapewni certyfikowany odnawialny butadien z portfolio TRUCIRCLE firmy SABIC do stosowania w certyfikowanych, odnawialnych styrenowych kopolimerach blokowych (SBC) firmy Kraton. Każdy kilogram biobutadienu firmy SABIC zmniejsza emisje CO2 średnio o 4 kilogramy w porównaniu do pierwotnych alternatyw opartych na paliwach kopalnych. Wysiłki te wpisują się w strategię SABIC 2025. Certyfikowany odnawialny butadien firmy SABIC pochodzi z surowców odnawialnych „drugiej generacji”, takich jak olej talowy, produkt uboczny procesu roztwarzania drewna w przemyśle papierniczym. Certyfikowany odnawialny butadien firmy SABIC zostanie wykorzystany w nowo wprowadzonej przez firmę Kraton odnawialnej serii CirKular+ ReNew, aby rozszerzyć istniejący pakiet rozwiązań zaprojektowanych z myślą o postępie w gospodarce o obiegu zamkniętym. Dzięki 70% certyfikowanej zawartości odnawialnych surowców, seria ReNew oferuje klientom możliwość zastosowania podejścia opartego na bilansie masy i przyjęcia certyfikatu ISCC PLUS do produkcji produktów odnawialnych. Kraton z powodzeniem wyprodukował uwodornione styrenowe kopolimery blokowe (HSBC) CirKular+ ReNew w zakładzie Berre na początku tego roku przy użyciu odnawialnego butadienu firmy SABIC. Ta innowacja może pomóc zmniejszyć ślad węglowy HSBC na bazie paliw kopalnych wytwarzany w zakładzie w Berre nawet o 65 procent.
HYBRAR SV o wyjątkowych właściwościach tłumiących hałas od Kuraray
Od nowoczesnych pojazdów oczekuje się, że będą lżejsze i cichsze. Dlatego przemysł motoryzacyjny potrzebuje materiałów, które skutecznie tłumią silne wibracje i hałas – nawet w wymagających warunkach. Dlatego też firma Kuraray opracował serię wysokowydajnych kopolimerów trójblokowych marki HYBRAR. Temperatura zeszklenia tych materiałów jest wyższa od temperatury pokojowej, dzięki czemu mają one optymalne właściwości tłumiące w zastosowaniach w podwyższonych temperaturach do 80°C. Materiały HYBRAR są kompatybilne z różnymi tworzywami sztucznymi, takimi jak poliolefiny, polistyren i ABS. Aby uzyskać wysokie właściwości tłumiące w szerokim zakresie temperatur, można łączyć różne rodzaje materiałów HYBRAR, uzyskując materiały spełniające wymagane specyfikacje.
HYBRAR SV 7119 i SV 7318 to uwodornione produkty o bardzo dobrych właściwościach tłumiących w podwyższonych temperaturach otoczenia. Gatunki HYBRAR SV 7119 mają wysokie właściwości tłumienia hałasu i drgań w temperaturach od 40°C do 80°C. W temperaturze 40°C, HYBRAR SV 7318 znacząco tłumi częstotliwości od 1 do 100 000 herców.
Kopolimery blokowe styrenu (SBC) marki HYBRAR mają polistyrenowe bloki końcowe i polidienowy blok środkowy z dużą zawartością winylu. Różne gatunki pokrywają szeroki zakres częstotliwości - od bardzo niskich częstotliwości, takich jak rezonans karoserii samochodowych, do bardzo wysokich częstotliwości powodowanych przez tarcie pomiędzy elementami szklanymi. Właściwości te pozwalają na pochłanianie różnego rodzaju hałasu i wibracji. Materiały HYBRAR są odporne na wysoką temperaturę i warunki atmosferyczne oraz nadają się do stosowania w trudnych warunkach. Ze względu na swoją specjalną strukturę, mogą być stosowane w mieszankach z poliolefinami, polistyrenami i kopolimerami akrylonitrylowo-butadienowo-styrenowymi (ABS). Umożliwia to produkcję compoundów o właściwościach tłumiących dostosowanych do różnych zastosowań. Na przykład w przemyśle motoryzacyjnym są to wnętrza pojazdów, kratki chłodnicy, amortyzatory i uszczelki. W temperaturach pomiędzy 20°C a 60°C, 10% dodatek HYBRAR SV 7319 do materiałów ABS powoduje znaczny wzrost wartości współczynnika strat przy częstotliwości 2000 herców. Dodatek 10% HYBRAR V 7119 pozwala osiągnąć maksymalną wartość współczynnika strat w zakresie temperatur od 40°C do 80°C.
Łączenie różnych typów HYBRAR umożliwia przetwórcom produkcję materiałów o wysokich właściwościach tłumiących w bardzo szerokim zakresie temperatur. Oprócz sektora motoryzacyjnego, właściwości tłumiące materiałów HYBRAR są wykorzystywane w wielu innych dziedzinach – na przykład w sprzęcie sportowym, uchwytach narzędzi, urządzeniach elektronicznych oraz w budownictwie i architekturze.
Nowy SIS od TSRC
Firma TSRC, wcześniej znana jako Taiwan Synthetic Rubber Corp., opracowała nowy rodzaj wysokowytrzymałego, wysoce elastycznego kopolimeru styren-izopren-styren (SIS) w odpowiedzi na wymagania stosowania elastycznych folii do higieny osobistej. Oprócz poprawy wytrzymałości folii nowy SIS nie tylko poprawia wytrzymałość folii, ale także zwiększa odporność materiału na topnienie, dzięki czemu jest on bardziej odpowiedni do przetwarzania z rozdmuchem. Wydajność zapachowa została znacznie poprawiona dzięki nowo zainstalowanym urządzeniom do granulowania, które skutecznie zmniejszają ilość lotnych związków organicznych (VOC).
Nowy GLOBALPRENE GP7533 od LCY
Nowy polimer, GLOBALPRENE GP7533, to liniowy trójblokowy kopolimer SEBS o ultrawysokiej masie cząsteczkowej z 30% zawartością polistyrenu. Został on wyprodukowany komercyjnie w najnowocześniejszym zakładzie produkcyjnym SBC firmy LCY w Huizhou w Chinach. W porównaniu do konwencjonalnych polimerów SEBS, GP-7533 ma m.in. wyższe temperatury pracy, niższe odkształcenie na ściskania, szerszy zakres twardości mieszanek. Producenci TPE mogą stosować GP7533 w mieszankach ogólnego przeznaczenia do zastosowań konsumenckich i przemysłowych. Polimer o wysokiej masie cząsteczkowej może zapewnić lepsze właściwości fizyczne. Może być stosowany w aplikacjach motoryzacyjnych, które wymagają niskiej kompresji w wysokiej temperaturze. GP7533 można mieszać ze związkami TPV w celu uzyskania lepszej płynności i wytrzymałości na rozciąganie. Mieszanki TPE wykonane z GP7533 mogą wytrzymać sterylizację parową do zastosowań medycznych. Lepsze działanie w wysokich temperaturach pozwala na stosowanie go w zastosowaniach specjalistycznych klejów lub uszczelniaczy. Może służyć również jako modyfikator udarności lub kompatybilizator dla stopów lub mieszanek polimerowych. GLOBALPRENE GP7533 spełnia wymagania FDA zawarte w kodeksie przepisów federalnych w 21 CFR 177.1810 (a)(3) i (b)3 oraz jest zgodny z rozporządzeniem (UE) nr 10/2011 wraz z poprawkami. GP7533 przeszedł również testy USP VI i ISO 10993. GP7533 jest dostępny na całym świecie.
Marta Lenartowicz-Klik
Sieć Badawcza Łukasiewicz – IMPiB Toruń
Literatura
1. Fratelli Guzzini selects sustainable styrenics solution from INEOS Styrolution based on biomass balanced styrene from BASF (pressreleasefinder.com)
2. SABIC collaborates with Kraton for certified renewable butadiene to produce certified renewable styrenic block copolymers (pressreleasefinder.com)
4. https://www.lcygroup.com/lcygroup/en/news_info. php?dtid=0&cid=1&nid=202&Page=0
7. https://www.kuraray.eu/company/media/singleview?tx_news_ pi1%5Baction%5D=detail&tx_news_pi1%5Bcontroller%5D=News&tx_news_ pi1%5Bnews%5D=290&cHash=daf8d7c11d6e89de3284e019d7846456
9. https://www.marketresearchfuture.com/reports/styrenic-polymersmarket-1021 10. https://www.alliedmarketresearch.com/styrenics-market-A12527
11. https://omnexus.specialchem.com/news/product-news/b9creations-resins3d-printed-000225910
