Trendy i nowości na rynku PA

Producenci poliamidów ciągle opracowują i wprowadzają na rynek nowe, innowacyjne gatunki tych materiałów.

Potencjalny zakres możliwości poliamidów sięga od wysokiej przezroczystości, przez twardość, po wysoką wytrzymałość na rozciąganie – który jest praktycznie nieporównywalny z żadnym innym materiałem.

Doskonałe właściwości techniczne poliamidów sprawiają, że nadają się do szerokiego stosowania, np.: na koła zębate, łożyska ślizgowe, obudowy urządzeń elektrycznych, zbiorniki na płyny, folie kompozytowe, drążone części i wiele innych. Rosnące zastosowanie poliamidów w sektorze motoryzacyjnym napędza wzrost wielkości rynku tych tworzyw sztucznych. Producenci poliamidów ciągle opracowują i wprowadzają na rynek nowe, innowacyjne gatunki tych materiałów.

Poliamid to półkrystaliczny polimer. Na etapie produkcji rozróżnia się polimery kondensacyjne i polimery jonowe. Kategoryzacja typów poliamidów odbywa się na podstawie danych liczbowych dotyczących liczby atomów węgla w stosunku do liczby atomów wodoru w łańcuchu. Na przykład poliamid 6.6 wytwarza się z heksametylenodiaminy i kwasu adypinowego. Poliamid 6 powstaje w wyniku polimeryzacji kaprolaktamu z otwarciem pierścienia. Precyzyjna klasyfikacja jest dokonywana w zależności od rodzaju monomerów, składu monomerów i sposobu wiązania. Inne powszechnie stosowane polimery to PA 12, PA 10, PA 4.6 i PA 6.12.

Do wartych podkreślenia właściwości poliamidu należą:

wysoka stabilność wymiarowa w wysokich temperaturach,
wysoka odporność na uderzenia i ścieranie,
doskonałe właściwości poślizgowe,
bardzo dobra odporność chemiczna (z wyjątkiem narażenia na stężony kwas mrówkowy),
minimalne oznaki zmęczenia przy długotrwałym użytkowaniu.

Stopień krystalizacji można znacznie zwiększyć poprzez wybór metody przetwarzania, co z kolei poprawia niektóre inne podstawowe właściwości. Podobnie jak w przypadku innych materiałów termoplastycznych, metody przetwarzania poliamidu opierają się głównie na technikach formowania wtryskowego, wytłaczania i formowania z rozdmuchiwaniem.

Rynek

Wielkość globalnego rynku poliamidów wg Allied Market Research została wyceniona na 26,7 mld USD w 2020 r. i przewiduje się, że do 2028 r. osiągnie 40,6 mld USD, przy wzroście CAGR na poziomie 5,4% od 2021 do 2028 r. Czynniki napędzające globalny rynek poliamidu obejmują wzrost popytu w przemyśle motoryzacyjnym, elektrycznym oraz elektronicznym, tekstylnym, lotniczym i obronnym, elektronicznym i opakowaniowym. Przewiduje się, że wzrastająca sprzedaż samochodów osobowych, szczególnie w krajach rozwijających się, zwiększy popyt na poliamidy w zastosowaniach motoryzacyjnych (30,4% udziału w rynku). Zwiększone zapotrzebowanie na lekkie samochody również napędza wzrost rynku poliamidów. Materiał ten jest coraz częściej wykorzystywany przez producentów samochodów do obniżania kosztów i integrowania komponentów w celu poprawy efektywności paliwowej pojazdów. Wentylatory chłodnic, zbiorniki benzyny, obudowy filtrów oleju i przekładnie prędkościomierzy należą do najczęstszych zastosowan inżynieryjnego poliamidu w samochodach.

Ze względu na dużą odporność na temperaturę przewiduje się, że ta właściwość również przyczyni się do wzrostu jego popularnosci, ponieważ lutowanie bezołowiowe staje się coraz bardziej powszechne w produkcji elektroniki. Poliamidy są powszechnie stosowane w połączeniach elektronicznych, a także w systemach przenośnikowych jako materiał ekranujący. Dlatego też prognozuje się, że rozwijający się przemysł elektryczny i elektroniczny ma szansę przyczynić się do wzrostu wielkości rynku poliamidów.

Ponadto przewiduje się, że zmiana trendu w kierunku wytwarzania poliamidów pochodzenia biologicznego oraz wzrost działalności badawczo-rozwojowej w branży przyniesie znaczne korzyści uczestnikom rynku.

Również segment włókien i folii poliamidowych znacząco przyczynia się do rozwoju rynku poliamidów. Rosnące zapotrzebowanie na materiały do pakowania produktów spożywczych do stosowania w kuchence mikrofalowej jest jednym z kluczowych czynników napędzających przemysł folii nylonowej.

Co nowego?

Na bazie bio

Nowa fabryka Arkemy do wytwarzania poliamidu 11 pochodzenia biologicznego

Arkema potwierdza, że jest na dobrej drodze do rozpoczęcia produkcji Amino 11 i jej flagowego wysokowydajnego polimeru Rilsan poliamidu 11 w nowej fabryce na wyspie Jurong w Singapurze w pierwszej połowie przyszłego roku. Ta fabryka, której produkcja będzie w 100% bazowała na odnawialnych ziarnach rącznika, przyczyni się do 50% wzrost globalnych zdolności produkcyjnych w zakresie poliamidu 11. Dzięki temu ambitnemu projektowi. Arkema kontynuuje swoje silne zaangażowanie w materiały specjalne na bazie biologicznej. Po zakończeniu będzie to największa na świecie zintegrowana biofabryka dedykowana wysoko wydajnym polimerom. Po przezwyciężeniu trudności związanych z Covid-19, projekt ten jest w pełni na dobrej drodze, a firma potwierdza splany rozpoczęcia produkcji w pierwszej połowie 2022 roku. Inwestycja ta wspiera silny wzrost popytu na zaawansowane biologicznie materiały. Swoją popularność Rilsan poliamid 11 zawdzięcza swoim właściwościom i wydajności w bardzo wymagających aplikacjach, znacząco przyczyniając się do rozwoju zrównoważonych rozwiązań w szybko rozwijających się sektorach, takich jak nowe pojazdy, druk 3D, a także dóbr konsumpcyjnych, tj. elektronice.

Radici Group – produkcja nylonu z biokwasu

Radici Group, twierdzi, że z powodzeniem wykazała wykonalność produkcji nylonu na dużą skalę ze zużytego oleju, po realizacji projektu badawczego o wartości 6,2 mln EUR (7,2 mln USD). Firma zajęła się produkcją poliamidów (nylonu) z biokwasu adypinowego pozyskiwanego z surowców odnawialnych, w tym oleju odpadowego i innych produktów ubocznych przemysłu naftowego. Stwierdzono, że potencjalne zastosowania nylonu produkowanego w tym procesie obejmują tekstylia, a także produkty dla przemysłu motoryzacyjnego, elektrycznego i elektronicznego.

Evonik opracował trwały przezroczysty poliamid dla przemysłu optycznego

Evonik dodał do swojego portfolio nowy materiał – TROGAMID myCX eCO. Jest to wysokiej czystości mikrokrystaliczny poliamid wysoko wydajny, specjalnie zoptymalizowany dla przemysłu optycznego. Nazwa eCO oznacza „wyeliminuj CO2”. Z jednej strony osiąga się to poprzez zastąpienie surowca pochodzenia petrochemicznego surowcem opartym na biomasie (w wyniku bilansu masy uzyskuje się w polimerze 40 procent surowców pochodzenia biologicznego). Po drugie, do jego produkcji wykorzystywana jest wyłącznie energia odnawialna. To i wynikające z tego zmniejszenie o połowę bilansu węgla w porównaniu z produktem opartym na paliwach kopalnych jest potwierdzone certyfikatem TÜV Rheinland.

Opracowany proces produkcyjnynie nie wpływa na zmianę właściwości nowego materiału, takich jak doskonała przezroczystość wynosząca ponad 90%, wyjątkowe właściwości mechaniczne, odporność na pękanie naprężeniowe. To sprawia, że sprawdzi się w zastosowaniach, takich jak soczewki premium lub wizjery gogli narciarskich i snowboardowych, a także zapewnia komfort noszenia ze względu na niską wagę.

Ekologiczne rozwiazania

DSM i Fibrant redukują emisję gazów cieplarnianych dla Akulon PA6 dzięki EcoLactam nowej generacji

DSM i Fibrant osiągnęły znaczną redukcję emisji gazów cieplarnianych – kaprolaktamu, a tym samym PA6 produkowanego w Europie do lipca 2021 roku. Oszczędność emisji gazów cieplarnianych szacuje się na około 800 milionów kg CO2 rocznie. Od lipca Fibrant sprzedaje kaprolaktam o zredukowanym śladzie węglowym pod nazwą handlową EcoLactam. Dzięki nowej i niezwykłej generacji produktów obniżeniu ulegnie CFP (ślad węglow) o ponad 50% dzięki znacznej redukcji N2O oraz zastosowaniu zastrzeżonej technologii HPO i Hydranone, zachowując jednocześnie wysoką wydajność i jakość na tym samym wysokim poziomie. Wraz z wprowadzeniem EcoLactam, DSM Engineering Materials będzie w stanie zaoferować swoje istniejące portfolio Akulon PA6 produkowane w Europie z najniższym w swojej klasie śladem węglowym PA6 dostępnym na rynku.

Wytrzymałe i lekkie mieszanki poliamidowe wzmocnione przetworzonym włóknem węglowym od ROMIRA

Firma ROMIRA opracowała niedawno nowe, lekkie i wysokowytrzymałe mieszanki PA oparte na przetworzonym włóknie węglowym (rp-CF). Rp-CF jest produkowany z pozostałości ścinków/odpadów dostarczanych przez wiodących producentów włókien węglowych. W konsekwencji, ponieważ włókna są włóknami pierwotnymi o jednorodnych właściwościach, nie ma wahań właściwości związanych z mieszanymi rodzajami włókien. Ta ekologiczna i zrównoważona powtórna obróbka na najwyższym poziomie, powoduje do 90% mniej emisji CO2 w porównaniu z pierwszorzędną produkcją włókna węglowego. Związki PA wytwarzane przy użyciu rp-CF wykazują również dobre właściwości mechaniczne. Niewielka waga jest jednym z kluczowych obszarów zainteresowania związanych z compoundami PA. PA wzmocnione włóknem szklanym są szeroko stosowane w przemyśle motoryzacyjnym ze względu na ich niski koszt i korzystne właściwości mechaniczne, w szczególności pod względem udarności. Nowy PA6 rp-CF20 oferuje również standardowy poziom właściwości, jednocześnie osiągając większą redukcję masy niż PA6 GF20.

Poliamid ECONAMID firmy DOMO – teraz jeszcze bardziej ekologiczny

Firma DOMO Chemicals rozpoczął stosowanie nowej czarnej przedmieszki opartej na materiale z recyklingu, aby uzupełnić recyklingowy polimer bazowy w swojej marce poliamidów ECONAMID, których bazą są przetworzone odpady przemysłowe. Nowym składnikiem jest czarna przedmieszka TECHBLAK PE1003 firmy Cabot Corporation. Wykorzystuje poprzemysłowy nośnik PE z recyklingu jako alternatywę dla pierwotnego polimeru, o podobnych właściwościach przetwarzania techanicznego. TECHBLAK PE1003 został opracowany do standardowych mieszanek i został specjalnie zaprojektowany, aby pomóc branży obniżyć ślad węglowy, a także zwiększyć ilość materiałów pochodzących z recyklingu w produktach końcowych.

O wyjątkowcyh właściwościach

Wyjątkowa odporność na ciepło nowego Ultramidu PA6 DF30 od BASF

Ultramid PA6 DF30 firmy BASF charakteryzuje się innowacyjną stabilizacją cieplną i odpornością na temperaturę do 190ºC/374 F. Ponadto ten gatunek Ultramid spełnia wymagania do użytku w hybrydowych i elektrycznych układach napędowych. Konstrukcyjne tworzywa sztuczne do tego typu zastosowań muszą nie tylko wytrzymać wysokie temperatury przez długi czas, ale także zapobiegać korozji galwanicznej elementów elektrycznych. Nowa stabilizacja chroni przed korozją galwaniczną daje odporność na wysoką temperaturę, dzięki czemu uzyskuje się dobre właściwości w długim okresie użytkowania. Niezależnie od tego, czy chodzi o silnik spalinowy, czy pojazd hybrydowy czy elektryczny, niezawodne technicznie materiały są niezbędne w wymagającym środowisku. Nowa stabilizacja P zapewnia wyjątkową odporność na ciepło do 190°C i zapobiega korozji galwanicznej na elementach elektrycznych dzięki rozwiązaniu bez halogenków i metali (zawartość halogenków: <50 ppm). Opracowany materiał może być stosowany nie tylko w konwencjonalnych środowiskach, ale nadaje się również do zastosowań elektronicznych, takich jak pojazdy elektryczne. Wprowadzając Ultramid B3PG6 BK23238, BASF dodał kolejny gatunek do swojej oferty poliamidów wzmacnianych włóknem szklanym i odpornych na wysoką temperaturę. Materiał przekonuje znacznie lepszymi właściwościami starzenia niż istniejące systemy PA6 GF30, które są obecnie dostępne na rynku.

Nowe gatunki HiDura od Ascend o wyjątkowych właściwościach

Firma Ascend Performance Materials wprowadziła na rynek kilka nowych gatunków długołańcuchowych poliamidów HiDura. Poliamid HiDura 610 i 612 zaprojektowano z myślą o zapewnieniu wyjątkowej stabilności wymiarowej i długiej żywotności przy zwiększonej odporności na chemikalia, uderzenia i ścieranie. Opracowane materiały są wytrzymywałe w ekstremalnych warunkach i zastosowaniach. Firma Ascend opracowała wiele nowych gatunków HiDura PA610 i 612 do zastosowań w samochodowych układach paliwowych i przewodach hamulcowych, złącza do paneli słonecznych, uszczelnieniach akumulatorów oraz włóknach do produkcji szczotek. Niezależnie od tego, czy są używane w złączu do paneli słonecznych, czy jako włosie szczotki, firma zapewnia, że materiał zachowa swoje właściwości przez cały okres użytkowania.

Durethan do technologii hybrydowej wykorzystującej profile zamknięte od Lanxness

Koncern LANXESS wprowadził na rynek technologię hybrydową wykorzystującą profile zamknięte, która pozwala łączyć metalowe profile zamknięte z tworzywami sztucznymi przy użyciu konwencjonalnych wtryskarek. W rezultacie otrzymuje się plastikowo-metalowe elementy kompozytowe charakteryzujące się sztywnością i wytrzymałością na skręcanie znacznie większą niż możliwa do uzyskania przy zastosowaniu innych technologii łączenia profili zamkniętych z tworzywem. Potencjalne zastosowania w branży motoryzacyjnej obejmują stelaże deski rozdzielczej, łączniki stabilizatora, stabilizatory i elementy foteli. Ponadto ta nowa, lekka technologia może zostać wykorzystana do produkcji kijków narciarskich i trekkingowych, a także np. do otrzymywania elementów mebli i komponentów na potrzeby branży budowlanej.

Najważniejszym atutem nowej technologii są krótkie czasy cykli produkcyjnych, typowe dla formowania wtryskowego w produkcji wielkoseryjnej. Zapewnia to wydajność i ekonomiczność procesu produkcji. Nie ma potrzeby stosowania jednostek pomocniczych ani technologii narzędziowych, co obniża koszty inwestycji. Możliwość wykorzystania niedrogich profili zamkniętych charakteryzujących się względnie dużymi odchyłkami wymiarowymi również pomaga zapewnić efektywność kosztową procesu.

Na potrzeby technologii hybrydowej wykorzystującej profile zamknięte LANXESS oferuje wysoko wzmocnione poliamidy 6, takie jak charakteryzujący się dużą plastycznością Durethan BKV60H2.0EF DUS060, o zawartości masowej krótkich włókien szklanych wynoszącej 60% Dzięki swojej dużej wytrzymałości i sztywności związki te dodatkowo poprawiają parametry stosownych komponentów. Koncern LANXESS przeprowadził badania symulacyjne wpływu zastosowania tych związków na projektowanie stelaży samochodowych desek rozdzielczych, na podstawie ich wyników stwierdzono, że element ten można zaprojektować tak, by ważył o ok. 30% mniej niż konstrukcja wykonana w całości ze stali, a jednocześnie charakteryzował się w pewnym zakresie lepszą wytrzymałością mechaniczną.

Nowe gatunki Creamid Teknor Apex Company

Creamid A3H7G3, C3H2G4 i C3H2G6 firmy Teknor Apex Company są materiałami na bazie poliamidu 66 o zawartości włokna szklanego odpowiednio 15%, 20% i 30%. Ich bezhalogenowe formuły zmniejszające palność umożliwiają zgodność z europejskimi dyrektywami RoHS i WEEE, a także z wewnętrznymi wymaganiami OEM. Teknor Apex zaleca te mieszanki do zastosowań, takich jak obudowy urządzeń i elektronarzędzi, elektroniczne urządzenia przenośne, elementy infrastruktury ładowania pojazdów elektrycznych oraz niektóre części samochodowe o wymagających właściwościach niepalnych. Firmie Teknor Apex uzyskało się zwiększyć zdolność tych materiałów do zachowania właściwości rozciągania i sztywności po ekspozycji na działanie wilgoci. Produkt A3H7G3 jest obecnie używanay do pokrywania silnika samochodowego, spełniając specyfikację OEM dotyczącą zachowania właściwości po starzeniu cieplnym w temperaturze 170°C. Nowe związki Creamid umożliwiają inżynierom spełnienie coraz bardziej rygorystycznych wymagań dotyczących formuł bezhalogenowych FR.

PA antybakteryjne od Grupy Azoty

Opracowany w Grupie Azoty Tarnamid MB AMB to koncentrat antybakteryjny z dodatkiem srebra, którego bazowym tworzywem jest poliamid 6 produkowany przez spółkę. Jego zastosowanie jako dodatku do tworzyw, powoduje, że wyroby uzyskują właściwości antybakteryjne, jednocześnie nie tracąc swoich dotychczasowych parametrów.

Wykorzystanie srebra i jego związków w dedykowanym tworzywie powoduje, że elementy dotykowe wykonane z niego, jak poręcze autobusów i tramwajów, również uchwyty mebli i aparatury stanowiących wyposażenie szpitali, przychodni, domów opieki, są dla nas bezpieczne. Srebro skutecznie oddziałuje na komórki bakteryjne i inne drobnoustroje powodując ich niszczenie. Co warto podkreślić, srebro jest jednym z metali wykazujących właściwości antybakteryjne, ale cechą, która wyróżnia go spośród innych jest znikome oddziaływanie na człowieka.

Tarnamid MB AMB to poliamid 6 antybakteryjny z dodatkiem srebra, który zaleca się dozować przy wytwarzaniu wyrobów z szerokiej gamy odmian poliamidu 6, np. z włóknem szklanych lub niewzmocnionych w udziale co najmniej 2%, aby wyrób uzyskał satysfakcjonujące działanie antybakteryjne na powierzchni. W takim rozwiązaniu srebro cząsteczkowe jest zdyspergowane w całej masie wyrobu oraz na jego powierzchni i w razie ścierania się powierzchni produktu, działanie antybakteryjne nie ulega zmniejszeniu.

Badania skuteczności rozwiązania zaproponowanego w Tarnamidzie MB AMB prowadzone były w wyspecjalizowanych jednostkach zewnętrznych posiadających stosowne uprawniania i doświadczenie. Co istotne, rozwiązanie, które zastosowano w Tarnamidzie MB AMB jest uniwersalne i może być przeniesione na inne tworzywa sztuczne np. poliacetal, polipropylen, polietylen i inne tworzywa, z zachowaniem skuteczności działania.

Podsumowanie

Poliamidy są wytrzymałe, charakteryzują się wysoką wytrzymałością na rozciąganie i elastycznością oraz posiadają wyjątkowo dobrą odporność na ścieranie. Mają szeroki zakres zastosowań przemysłowych i są szeroko stosowane w prawie wszystkich kluczowych gałęziach przemysłu, od motoryzacji i produktów konsumenckich po sektor elektroniczny i medyczny/opieka zdrowotna. Rynek materiałów PA znacznie się rozwinął w ostatnich latach. Znajdują one zastosowanie w szybko rozwijających się gałęziach przemysłu, które wymagają lżejszych materiałów o takich samych lub lepszych właściwościach jak metale, przy jednoczesnym zachowaniu jakości i efektywności kosztowej.

Marta Lenartowicz-Klik  

Sieć Badawcza Łukasiewicz  

Instytut Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników w Toruniu 

Odział Farb i Tworzyw w Gliwicach

Literatura:

1. https://www.plasticsinsight.com/news/

2. https://www.prnewswire.com/news-releases/

3. https://www.arkema.com/global/en/

4. http://polymerwerkstatt.com

5. https://www.ecotextile.com/

6. https://lanxess.com

7. https://www.romira.de