Nowości i trendy na rynku compoundów
Compounding umożliwia otrzymywanie specjalnych mieszanek tworzyw o pożądanych właściwościach przy jednoczesnym obniżeniu kosztów, dzięki zastosowaniu tańszych surowców. Jest metodą coraz częściej używaną w przetwórstwie tworzyw sztucznych.
Analizując trendy i potrzeby rynku compoundów można zaobserwować, że firmy nieustannie wdrażają nowe rozwiązania technologiczne. Inwestując w innowacje, ciągle poszerzają swój asortyment produktów i czasem nawet wdrażają własne, opatentowane rozwiązania. Asortyment jest na bieżąco uzupełniany o nowe produkty tak, aby odpowiadał na bieżące potrzeby klientów, przy uwzględnieniu aktualnej sytuacji rynkowej, a w szczególności wprowadzanych regulacji prawnych, mających na celu ochronę środowiska naturalnego. Ważne jest dla nich również pochodzenie surowców i określony „scenariusz zakończenia cyklu życia produktu”. Firmy oferują portfolio produktów nadających się do łatwej integracji z istniejącymi już procesami produkcyjnymi, co sprzyja przejściu na materiały bardziej przyjazne dla środowiska. A produkty dostosowane do potrzeb wytwarzane są metodą compoundingu tworzyw sztucznych.
Krótko i zwięźle: Na czym polega compounding?
Rozwój technologii tworzyw sztucznych sprawia, że możemy nadać im pożądane przez nas właściwości. Jedną z takich metod jest compounding (mieszanie tworzyw). Złożony proces compoundingu tworzyw sztucznych dzieli się na etapy. W każdym zakładzie proces compoundingu może wyglądać inaczej. Jednak można wyróżnić w nim kilka niezmiennych i podstawowych etapów:
dodanie modyfikatorów do pojemnika z bazowym komponentem,
mieszanie modyfikatorów i podstawowego tworzywa,
osiągnięcie jednolitego produktu końcowego,
chłodzenie powstałego materiału,
wytłaczanie granulek.
Ogólnie można powiedzieć, że w pierwszym etapie ustalane są pożądane parametry techniczne tworzywa i dobierane odpowiednie składniki. Drugi etap to przygotowywanie partii próbnej, która jest badana pod względem zgodności z projektem. Ostatni etap to przygotowanie partii zgodniej z zamówieniem i ponowna kontrola jakości wyrobu. Można zastosować szereg materiałów m.in. polipropylen, polietylen, polichlorek winylu, polistyren i polistyren ekspandowany, politereftalan etylenu, poliuretan, akrylonitryl butadien styren (ABS), nylon i inne polimery. To do nich dodaje się odpowiednie modyfikatory czy wypełniacze, występujące w postaci wiórów powstałych w procesie recyklingu, proszku oraz granulek. Należą do nich także przeciwutleniacze, środki ułatwiające przetwarzanie, barwniki, odporne na zużycie, środki spieniające, smary, wypełniacze i wzmocnienia, środki antystatyczne, środki poślizgowe/antypoślizgowe, środki zapobiegające blokowaniu się, środki zmniejszające palność, stabilizatory światła, modyfikatory udarności i środki sieciujące.
Zazwyczaj mieszanie odbywa się na wytłaczarkach dwuślimakowych. Może to być konstrukcja współobrotowa lub przeciwbieżna. Inne opcje obejmują wytłaczarki jednoślimakowe, ugniatarki i mieszalniki. Dostępna jest szeroka gama produktów, w zależności od dodatków i wypełniaczy zintegrowanych podczas przetwarzania polimerów. Metoda ta posiada szerokie zastosowanie w wielu branżach przemysłowych. Daje ona możliwość stworzenia produktu idealnego m.in. dla branży tworzyw sztucznych. Compounding wykorzystuje się m.in. do: usuwania substancji lotnych, tworzenia blend polimerowych, produkcji masterbaczy czy granulacji proszków. Jak widać compounding ma bardzo szerokie zastosowanie i usprawnia działanie wielu, często niepowiązanych ze sobą branż.
Rynek
Wg raportu ResearchAndMarkets.com wielkość globalnego rynku mieszanek tworzyw sztucznych powinna wzrosnąć z 475,9 mld dolarów w 2021 r. do 540,4 mld funtów do 2026 r., przy złożonej rocznej stopie wzrostu (CAGR) wynoszącej 2,6% w okresie 2021-2026. Wśród najnowszych trendów coraz popularniejsze staje się wykorzystanie biotworzyw. Produkcja compoundów to duży i bardzo konkurencyjny biznes. Konkurencja opiera się na wielu czynnikach, takich jak szybkość, dostawa, obsługa, wydajność, innowacyjność produktu, rozpoznawalność produktu, jakość i cena. Przemysł motoryzacyjny jest wiodącym użytkownikiem compoundów. Trendy obejmują również zwiększone wykorzystanie biotworzyw, które zapewniają lepsze wykończenie powierzchni do zastosowań wewnętrznych i zewnętrznych w samochodach. To jeszcze bardziej zwiększy udział branży. Sektor ten oferuje ciągłą szansę dla rynku compoundów, umożliwiając tym samym pożądaną redukcję masy. Polipropylen i PET wypełniony włóknem szklanym należą do głównych złożonych tworzyw sztucznych wykorzystywanych w tym sektorze. Ponadto szybka industrializacja, a także urbanizacja i ekspansja przemysłu motoryzacyjnego, elektronicznego i elektrycznego oraz budowlanego to niektóre z kluczowych czynników, które uzupełniają wzrost rynku mieszanek tworzyw sztucznych. Ponadto tworzywa sztuczne są wykorzystywane w sektorze budowlanym do produkcji podłóg, materiałów izolacyjnych, zbiorników magazynowych, bezpiecznych okien, drzwi, rur i kabli. Czynnik ten doprowadził do wzrostu popytu na compoundy i oczekuje się, że będzie napędzał wzrost rynku. Ponadto dzięki takim właściwościom, jak niewielka waga, odporność na zmęczenie oraz lepsza odporność chemiczna i temperaturowa wzrasta wykorzystanie compoundów w przemyśle samochodowym oraz elektronicznym i elektrycznym. Przewiduje się, że czynnik ten w przyszłości zwiększy zapotrzebowanie na takie compoundy.
Co nowego w świecie compoudingu?
Inwestycje The Compound Company
Firma The Compound Company z siedzibą w Holandii, producent compoundów, nabyła zakład produkcyjny, portfolio produktów i bazę klientów żywic polimerowych Exxelor od ESSO Deutschland GmbH, ExxonMobil w Kolonii w Niemczech. Przejęcie zwiększy globalne zdolności produkcyjne The Compound Company do około 154 mln funtów/rok i znacznie rozszerzy zasięg grupy na nowe rynki. Polimery Exxelor to chemicznie modyfikowane żywice na bazie poliolefin i elastomerów, stosowane w celu zwiększenia wydajności konstrukcyjnych tworzyw termoplastycznych i innych polimerów. Jako modyfikatory udarności poprawiają wytrzymałość compoundów. Jako kompatybilizatory, środki sprzęgające i promotory adhezji zwiększają siłę wiązania niepolarnych polimerów z poliolefinami, wypełniaczami i wzmocnieniami oraz metalami, gumami termoutwardzalnymi i większością podłoży polarnych, w tym ze szkłem.
Inwestycja Covestro
Firma Covestro niedawno uruchomiła dwie linie produkcyjne do mieszania poliwęglanów w swoim zakładzie Greater Noida w pobliżu New Delhi w Indiach. Nowe zakłady mają na celu zaspokojenie rosnącego zapotrzebowania na kompozytowe tworzywa sztuczne, w szczególności dla przemysłu motoryzacyjnego oraz elektrycznego i elektronicznego. Jest to pierwszy na świecie projekt Covestro w ramach koncepcji Blue Print w zakresie compoundowania. Wiąże się to w dużej mierze ze standaryzacją projektu linii mieszających Covestro, co umożliwi firmie szybsze i bardziej ekonomiczne budowanie nowych linii w przyszłości.
Współpraca BASF i chińskiego compoundera w celu opracowania wysokiej jakości compoundów pochodzących z recyklingu
Firma BASF podpisała strategiczną umowę o współpracy z chińskim producentem compoundów Zhejiang REEF Technology Co., Ltd. w celu opracowania najnowocześniejszych termoplastycznych compoundów pochodzących z recyklingu, które będą wykorzystywane w przemyśle motoryzacyjnym, opakowaniowym i w zastosowaniach konsumenckich. W ramach umowy BASF dostarczy swoją gamę dodatków IrgaCycle wraz z doradztwem technicznym i wsparciem w zakresie receptur polimerów pochodzących z recyklingu, prowadzonych w zakładach testowych BASF.
Wprowadzona na rynek w ubiegłym roku seria dodatków IrgaCycle jest skierowana do firm zajmujących się recyklingiem, compoundingiem i przetwórstwem, które chcą zwiększyć zawartość tworzyw sztucznych pochodzących z recyklingu we wszystkich głównych zastosowaniach. Linia IrgaCycle obejmuje dodatki, które mogą pomóc w zwiększeniu udziału procentowego zawartości tworzyw pochodzących z recyklingu w zastosowaniach końcowych, takich jak opakowania, motoryzacja i mobilność oraz budownictwo. Materiały te rozwiązują problemy jakościowe związane z żywicami pochodzącymi z recyklingu, takie jak ograniczona przetwarzalność, słaba długoterminowa stabilność termiczna i niewystarczająca ochrona przed czynnikami zewnętrznymi.
R&P Polyplastic zmodyfikował materiał na życzenie klienta z Polski
W grudniu 2021 r. firma R&P Polyplastic rozpoczęła przemysłowe dostawy swoich materiałów dla polskiego budownictwa. Przed wejściem na polski rynek, granulat Armamid PA6-4T, produkowany był wyłącznie w kolorze naturalnym. Obecnie został on zmodyfikowany zgodnie ze specyfikacją kolorystyczną użytkownika końcowego. Na poczet tego przedsięwzięcia został wykorzystany nowy gatunek o nazwie Armamid PA6-4T-831. Producent tych elementów tradycyjnie produkuje je w kolorze szarym RAL 7035. Dlatego po pomyślnych testach próbek materiałów w kolorze naturalnym specjaliści z działu badawczo - rozwojowego R&P Polyplastic stworzyli recepturę wymaganego koloru. Po przetestowaniu 3-tonowej partii pilotażowej otrzymano pozytywne opinie. Pierwszą partia materiału została wysłana w połowie grudnia ub.r. Armamid PA6-4T to popularny materiał na rynku. Ze względu na zwiększoną elastyczność, udarność, mrozoodporność i odporność na zmienne obciążenia, materiał może być stosowany do produkcji w wielu gałęziach przemysłu, w tym inżynierii mechanicznej, motoryzacyjnej, E&E, inżynierii oprzyrządowania i wielu innych.
Biocompoundy Bio-Fed: M·Vera PPH i M·Vera PPC
Jedną z nowości firmy Bio-Fed są compoundy M·Vera z certyfikatem zrównoważonego rozwoju ISCC PLUS lub REDcert², które są produkowane z polipropylenu (PP) zbilansowanego biomasą. Źródłem surowca do produkcji PP są roślinne odpady olejowe i tłuszczowe, które powstają w różnych procesach, np. w przemyśle spożywczym. ISCC PLUS i REDcert2 to wiodące systemy certyfikacji zrównoważonego rozwoju dla materiałów na bazie bio i materiałów pochodzących z recyklingu w przemyśle chemicznym. Nowe produkty są sprzedawane przez Bio-Fed pod nazwami M·Vera PPH i M·Vera PPC. Przejście z konwencjonalnego polipropylenu na wariant zrównoważony jest łatwe dla przetwórców, ponieważ materiał może być stosowany w produkcji jako rozwiązanie typu drop-in bez konieczności dostosowywania parametrów procesu. Alternatywa materiałowa o zmniejszonym śladzie węglowym oferuje stałe właściwości i nadaje się do szerokiego spektrum zastosowań, począwszy od formowanych wtryskowo opakowań cienkościennych i przezroczystych pojemników po dwuosiowo orientowane folie (folie BOPP) i zaawansowane aplikacje z włókien (proces meltblown). Wysoka wytrzymałość polipropylenu zbilansowanego biomasą umożliwia produkcję wkładów włókninowych z bardzo cienkimi, odpornymi na rozdarcia włóknami. Na przykład maski FFP2 z wkładami włókninowymi wykonanymi z PP dzięki temu materiałowi mogą być teraz produkowane w oparciu o zrównoważony surowiec.
Nowe materiały od RTP Company
Globalny producent mieszanek termoplastycznych, firma RTP Company, udostępniła niedawno nową serię mieszanek specjalistycznych wykorzystujących żywice pokonsumenckie (PCC). Regenerowane żywice to tworzywa sztuczne, które zostały wycofane ze strumieni odpadów stałych w ramach programów recyklingu. Materiały PCC zapewniają dodatkową, proekologiczną opcję w procesie doboru materiałów. Związki pokonsumenckie zamykają pętlę zrównoważonego rozwoju materiałów. Materiały PCC mają wyraźną przewagę środowiskową w porównaniu z materiałami nieprzetworzonymi i są odpowiednim rozwiązaniem dla tych, którzy potrzebują bardziej ekologicznych produktów. Procent odzyskanego materiału w składniku polimerowym mieszanek PCC może wahać się od 1 do 100% w zależności od wymagań poszczególnych zastosowań. Oprócz zapewniania właściwości barwnych, przewodzących, ognioodpornych, strukturalnych lub odporności na zużycie, Materiały PCC firmy RTP Company można łatwo dostosować, aby spełnić korporacyjne cele zrównoważonego rozwoju środowiskowego czy marketingowe, aby zwiększyć atrakcyjność dla konsumentów. Mogą również pomóc w poprawie punktacji produktów dla narzędzi do pomiaru środowiska, takich jak EPEAT lub LEED. Materiały PCC są dostępne na całym świecie w postaci żywic nylonowych (PA), poliwęglanowych (PC) i politereftalanu etylenu (PET), a także stopów opartych na tych surowcach poużytkowych. Wszechstronność inżynieryjna umożliwia wykorzystanie tych materiałów pochodzących z recyklingu w szerokim zakresie zastosowań w produktach konsumpcyjnych, materiałach budowlanych, komponentach samochodowych i urządzeniach elektronicznych.
Nowe materiały od Sabic
Koncern SABIC wprowadził na rynek dwa nowe compoundy: LNP ELCRIN WF006XXPiQ i LNP ELCRIN WF0061XPiQ. Są to pierwsze dwa gatunki, które zawierają przedkonsumpcyjne włókno szklane pochodzące z procesu recyklingu. Nowe materiały, czyli związki politereftalanu butylenu (PBT), każdy wzmocniony 30% krótkim włóknem szklanym z recyklingu przedużytkowego, zapewniają właściwości mechaniczne i równoważność kolorów wcześniejszych gatunków ELCRIN iQ, wykorzystujących wzmocnienie z pierwotnego włókna szklanego. Ta nowa technologia dodatkowo zmniejsza ślad węglowy materiałów ELCRIN iQ, które już teraz wspierają gospodarkę o obiegu zamkniętym i pomagają zmniejszyć ilość odpadów z tworzyw sztucznych dzięki zastosowaniu przetworzonego politereftalanu etylenu (PET) z wyrzuconych butelek po wodzie. Firma nieustannie poszukuje nowych dróg, aby przyspieszyć neutralność pod względem emisji dwutlenku węgla dla materiałów w swoim portfolio. Obejmuje to ocenę każdego składnika związków termoplastycznych i współpracę z innymi podmiotami w łańcuchu wartości w celu zidentyfikowania potencjalnych zamienników, które mogą prowadzić do obiegu zamkniętego. Krótkie włókno szklane, zastosowane w tych nowych materiałach ELCRIN iQ zawiera 100% materiałów pochodzących z recyklingu zgodnie z odpowiednimi procedurami. W porównaniu z pierwotnym PBT wzmocnionym włóknem szklanym, compound LNP ELCRIN WF006XXPiQ zawiera 67% materiałów pochodzących z recyklingu i zmniejsza ślad węglowy o 29%, podczas gdy compound LNP ELCRIN WF0061XPiQ zawiera 55% materiałów pochodzących z recyklingu i zmniejsza ślad węglowy o 24%. W ocenie ekspertów firmy SABIC, oprócz ulepszonego profilu zrównoważonego rozwoju, wprowadzane materiały zapewniają dobrą wydajność strukturalną (sztywność i wytrzymałość), odporność chemiczną i kolorowalność w zastosowaniach w branży elektroniki użytkowej, motoryzacji oraz w przemyśle elektrycznym i elektronicznym. Co więcej, nowy compound LNP ELCRIN WF0061XPiQ oferuje niehalogenową ognioodporność. Jako zamiennik dla pierwotnych gatunków PBT i ELCRIN iQ, te dwa nowe compoundy umożliwiają klientom zwiększenie trwałości aplikacji bez konieczności zmiany w designie wyrobu lub oprzyrządowaniu. SABIC planuje również rozszerzyć zastosowanie przedkonsumpcyjnego włókna szklanego z recyklingu na wzmocnione materiały oparte na innych żywicach.
Nowe materiały od Borealis
Borealis wprowadziła na rynek innowacyjny compound HE1355, który nie zawiera ADCA. HE1355 przeznaczony jest do produkcji kabli telekomunikacyjnych. Jest to pierwszy na świecie spieniony chemicznie polietylen o wysokiej gęstości wolny od azodikarbonamidu. Borealis wykorzystuje swoją wiedzę ekspercką w zakresie innowacji, aby umożliwić producentom kabli zabezpieczenie przyszłych operacji produkcyjnych: zastosowanie HE1355 pozwala im całkowicie ominąć wszelkie problemy wynikające z planowanego włączenia ADCA do załącznika XIV UE REACH. Związek chemiczny ADCA jest stosowany głównie jako środek spieniający przy produkcji tworzyw piankowych. Obecnie jest klasyfikowany jako substancja wzbudzająca szczególnie duże obawy (SVHC) przez Europejską Agencję Chemikaliów. Jednak ostatnio zalecono włączenie go do załącznika XIV rozporządzenia REACH. Umieszczenie na tej liście wymagałoby od producentów, przetwórców i innych dalszych użytkowników ubiegania się o specjalne tymczasowe zezwolenie na stosowanie tej substancji w produkcji. Biorąc pod uwagę ciągły wzrost sektora kablowego spowodowany cyfryzacją, takie działanie może mieć negatywny wpływ na globalny łańcuch dostaw. Przewidując potencjalnie destrukcyjne skutki dla branży kablowej, Borealis opracował rozwiązanie dla swoich globalnych klientów, tworząc nowy związek HDPE, HE1355. Wolny od ADCA i wszystkich innych SVHC, HE1355 ma parametry techniczne innych spienionych chemicznie gatunków HDPE dostępnych obecnie na rynku. Łączy w sobie sprawdzone zalety swoich poprzedników, mieszanek Borealis HE1345 i HE1344: znakomitą przetwarzalność, wysoką stabilizację i wymaganą wytrzymałość.
Marta Lenartowicz-Klik
Sieć Badawcza Łukasiewicz – IMPiB Toruń
Literatura:
1. https://bio-fed.com/sustainability-certifications/
3. https://www.plasticsnews.com
5. https://www.thecompoundcompany.com/markets/compounding/
7. https://www.plastech.pl/wiadomosci/RP-Polyplastic-zmodyfikowal-materialna-zyczenie-klienta-17347
10. www.covestro.com
