UV-stabilizált termoplasztikus elasztomer az autóipar számára: Gyakorlati útmutató

A júliusi parkoló az egyik legkeményebb tartóssági pad az autóiparban. A sötét műszerfal felületi hőmérséklete jóval a környezeti hőmérséklet fölé emelkedik, és az ultraibolya sugárzás folyamatosan hat minden polimer láncra, amelyet elérhet. Azok az alkatrészek, amelyek a gyártás kezdetén hibátlannak tűntek, néhány nyáron belül krétássá, ragacsossá vagy láthatóan könnyebbé válhatnak. Ez az oka annak, hogy az UV-stabilizált hőre lágyuló elasztomer az adatlapon szereplő szép sorból a legtöbb autóipari anyagspecifikációban rögzített követelménysé vált.

A hőre lágyuló elasztomerek azért nyerik el helyüket a járművekben, mert a gumiszerű tapintást a hőre lágyuló megmunkálással kombinálják: nincs vulkanizálási lépés, rövid ciklusidők és gyakran újraőrölhető hulladék. De nem minden TPE öregszik ugyanúgy a szabadban. A különbség általában két dologban adódik, a polimer gerinc telítettségében és a köré épített stabilizációs csomag minőségében. Mindkettő megértése sokkal kiszámíthatóbbá teszi a fokozatválasztást.

Miért számít manapság az UV-stabilitás vásárlási kritériumnak?

Az időjárás másnak volt a problémája. A külső borítás fémből vagy erősen kitöltött műanyagból készült, a belső tereket PVC-bőr borította, és senki sem számított arra, hogy a tömítés tizenöt évig szép marad. Manapság a TPE olyan helyeken jelenik meg, ahol a napfény, a hő és a mechanikai igénybevétel együtt ér:

• Külső tömítőprofilok, üvegcsatornák, övvonal-szegélyek és vízterelők
• Kerékív-hosszabbítások, tetőcsomagtartó-betétek, sárszárnyak és töltőnyílások tömítései elektromos járműveken
• Műszerfalburkolatok, ajtóhenger-burkolatok, konzolfedelek és puha tapintású fogantyúk az utastérben
• A légzsák fedelek öntött szakítóvarratokkal, ahol az öregedés megváltoztatja a szakadási viselkedést

Három tendencia nyomta felfelé a követelményt. A falszakaszok a súly megtakarítása érdekében vékonyabbak lettek, így kevesebb anyag marad az adott UV-dózis elnyelésére. A színek a mélyfeketék és a telített tónusok irányába mozdultak el, amelyek elrejtik a szennyeződéseket, de még melegebbek is. A garanciális elvárások pedig meghosszabbodtak, így egy alkatrészt most az alapján ítélnek meg, hogy a tizedik évben hogyan néz ki, nem pedig a harmadik hónapban.

Mit jelent valójában az UV-stabilizálás?

Az időjárásálló TPE nem egyetlen csodaadalék terméke. Ez egy olyan rendszer, amelyben három védelmi vonal működik egyszerre.

1. A gerinc kémiája. A telített középső blokkban sokkal kevesebb reaktív hely van, mint a telítetlenben, így a lánc ellenáll az oxidációnak, mielőtt bármilyen adalékot figyelembe vennénk.
2. Stabilizátor csomag. Az elsődleges és másodlagos antioxidánsok védik az olvadékot és az élettartamot, az akadályozott amin fénystabilizátorok megszakítják a fotooxidációs ciklust, az UV-elnyelők pedig szűrik a nagy energiájú sugárzást, mielőtt az érzékeny kötéseket érne el.
3. Felület és pigment. A korom és a jól megválasztott pigmentrendszerek védik a polimer tömegét, míg a matt vagy bevont felület megváltoztatja a degradáció láthatóságát.

Mivel a TPE egy összetett anyag, nem pedig egyetlen gyanta, ugyanaz az alappolimer két készítményben teljesen eltérően viselkedhet. Ez a gyakorlati oka annak, hogy a végfelhasználói expozíciót megbeszéljük az anyagszállítóval, ahelyett, hogy pusztán az adatlapokat hasonlítanánk össze.

Első a gerinc: Miért öregszenek lassabban a hidrogénezett középső blokkok?

A sztirol-butadién blokk-kopolimerek egy polibutadién középső blokkot tartalmaznak maradék kettős kötésekkel. Ezek az allil pozíciók pontosan azok, ahol az oxigén és az UV-energia előszeretettel támad, térhálósodás és láncszakadás keverékét hozva létre. A látható eredmény általában krétás, színsodródás és felületi repedés, amely az alkatrész hajlításának pillanatában jelenik meg.

A hidrogénezés eltávolítja a legtöbb kettős kötést, és a középső blokkot telített gumiszegmenssé alakítja. A hidrogénezett sztirol-butadién blokk-kopolimer (SEBS) és a hidrogénezett sztirol-izoprén kopolimer (SEPS) megőrzi a hőre lágyuló kétfázisú szerkezetet, miközben sokkal csendesebb polimert biztosít a készítők számára. A hidrogénezett izoprén polimer (EP) tovább megy egy másik irányba, mivel nem hordoz polisztirol blokkokat, és telített módosítóként viselkedik, nem pedig önálló hőre lágyuló elasztomerként. Az e különbségek mögött meghúzódó kémiával és az oxidációval szembeni ellenállással való átültetéssel részletesebben foglalkozunk a következővel kapcsolatos megjegyzésünkben. hogyan reagálnak a blokk-kopolimerek az UV-sugárzásra és a környezeti leromlásra .

Hidrogénezett sztirol-butadién blokk-kopolimer (SEBS) H-sorozat Tekintse meg a ZHOPOLY H-Series SEBS minőségeit a hidrogénezett SBS hőre lágyuló elasztomerekhez, amelyeket műanyagok módosításához, lábbelikhez, TPE-hez, fóliákhoz és orvosi termékekhez használnak. Termék megtekintése →

A fő autóipari minőségi opciók összehasonlítása

Az alábbi táblázat a beszélgetés kiindulópontja, nem pedig specifikáció. A keménység, az olajtartalom és a stabilizátor terhelés jelentősen eltolják a határokat.

A telítetlen minőségek még mindig tökéletesen érzékelhetők ott, ahol a napfény soha nem érkezik meg. Egy kerékív-betéthez vagy egy burkolat alá helyezett raktérszőnyeghez nem kell a katalógus legdrágább stabilizáló rendszere. Ezekben az alkalmazásokban az SBS-alapú keverék gazdaságos választás lehet, feltéve, hogy a specifikáció nem követeli meg a hosszú hőöregítést.

Zhongli SBS sorozatú sztirol-butadién blokk kopolimer Tekintse át a Zhongli SBS minőségeket a telítetlen sztirol elasztomerekhez az aszfaltban és a polimerekben, a ragasztókban, a lábbelikben és a tömítésekben, ahol alacsonyabb az UV- és hőöregedési igény. Termék megtekintése →

Sok autóipari TPE-t egyáltalán nem öntöttek tiszta elasztomernek. Ezek olyan keverékek, amelyekben egy hidrogénezett blokk-kopolimert polipropilénben vagy TPO-mátrixban diszpergálnak, ezért a keverők gyakran dolgoznak velünk műanyag módosítás és ütési keményítés nem pedig önmagában az elasztomer alkatrészeken.

Összetett részletek, amelyek eldöntik, hogy egy alkatrész túlél-e tíz nyarat

A stabilizátor kiválasztása nem játék a számokkal

Több gátolt amin fénystabilizátor hozzáadása nem automatikusan jobb. A HALS fokozatok bázikusságban különböznek egymástól, és az erősen bázikus típusok rosszul kölcsönhatásba léphetnek a savas maradékokkal, halogénezett égésgátlókkal vagy bizonyos pigmentkezelésekkel. A benzotriazol család UV-elnyelői vékony részekben és világos színekben jól működnek, míg a szénfeketével töltött fekete részek gyakran nagyobb mértékben támaszkodnak a HALS-ra és egy elsődleges antioxidánsra. A tio-szinergisták javítják a hosszú távú hőöregedést, de a fénystabilitás ellen hathatnak, ezért az egyensúlyt a tényleges expozíciós profilhoz kell hangolni.

A szín mindent megváltoztat

A világos bézs színű oszlopdísz és a fekete övvonalú tömítés ugyanarra a napra néz, de eltérően lebomlik. A sápadt részek szinte azonnal sárgulnak, így az árnyékoló abszorberek fontosabbak, míg a vastag fekete részek a felületi stabilitástól és a fényesség megőrzésétől függenek. A fémes és effektpigmentek alkalmanként katalitikus maradékokat visznek be, amelyek felgyorsítják az oxidációt, ami az egyik oka annak, hogy a pigment minőségét közölni kell a keverővel.

Vándorlás, párásodás és a kabin levegője

Az autók belső specifikációi egyre inkább korlátozzák az illékony és kondenzálódó kibocsátásokat. Azok az adalékanyagok, amelyek elég mozgékonyak ahhoz, hogy kivirágozzanak a felületen, rövid ideig segíthetik a csúszást vagy felszabadulást, de veszélyeztethetik a párásodást, és homályos filmréteget hagyhatnak az üvegen. Az adalékanyag tartósságának az alkatrész hőtörténetéhez való hozzáigazítása a tervezési munka része, nem utólagos gondolat.

Motorháztető alatti és tömítő alkalmazások: másfajta stresszprofil

Nem minden autóipari időjárási problémához kapcsolódik a napfény. A motorháztető alatt a domináns stressztényezők a hő, az oxigén, az olaj, a hűtőfolyadék és az ózon, gyakran ciklikus kombinációban. A közvetlen UV-sugárzás korlátozott, de a termikus oxidáció gyorsabban megy végbe, és keményedésként, összenyomódásként vagy repedésként látható a szorított élnél. A teljesen telített polimerek, mint például az EP, azért vonzóak itt, mert elviselik a tartósan megemelt hőmérsékletet anélkül, hogy a maradék telítetlenség keletkezne, amely egyébként a leggyengébb láncszem lenne.

Hidrogénezett izoprén polimer EP ZL-D700 Tekintse át a ZL-D700 telített csillag alakú EP polimert a kenőanyag viszkozitási indexének javításához, poliolefin módosításához, ragasztókhoz és tömítőanyagokhoz, ahol fontos a hő- és oxidációállóság. Termék megtekintése →

Hogyan teszteli az ipar az időjárást

A gyorsított időjárásnak csak akkor van értelme, ha a tesztciklus hasonlít az alkalmazáshoz. A külső ciklusok melegebben és nedvesebben futnak, mint a belsők, a belső ciklusok pedig gyakran tartalmaznak üvegszűrőt, hogy utánozzák a kabin üvegezését. A specifikációban látható gyakori hivatkozások a következők:

• ISO 4892-2 és ASTM G155 xenon-ív expozíció, vízpermettel vagy anélkül
• ASTM G154 és ISO 4892-3 fluoreszkáló UV UVA-340 lámpákkal
• SAE J2527 és J1960 autóipari külső ciklusok
• Az egyes járműgyártók által írt szállítóspecifikus ciklusok

Az eredményeket ezután mérhető kritériumok alapján ítélik meg: Delta E-ben kifejezett színeltolódás, szürkeárnyalatos minősítés, fényesség megtartása, valamint a szakítószilárdság és nyúlás megtartása. Egy tipikus célpont legalább nyolcvan százalékos nyúlásmegtartást igényelhet három egység alatti színeltolódás mellett, de a számok nagymértékben eltérnek az eredeti gyártók, valamint a belső és külső zónák között. A felületi tapadást, a hajlítás alatti repedést és a tapadási veszteséget a fröccsöntött részek esetében vizuálisan is ellenőrizzük, mivel ezek gyakran megjelennek, mielőtt a tömeges tulajdonságok elmozdulnának.

A stabilizátorcsomagot védő feldolgozási szokások

Egy jól összeállított vegyület akkor is meghibásodhat, ha a folyamat bünteti. Gyakorlati szempontok, amelyek számítanak a gyártás során:

1. Szárítsa meg a higroszkópos töltőanyagokat és a mesterkeverékeket, és tárolja az elasztomert zárt csomagolásban.
2. Mérsékelt nyírású csavargeometriát használjon, és kerülje a hosszú tartózkodási időt magas olvadékhőmérsékleten.
3. A stabilizátor mesterkeverékeket egyenletesen diszpergálja; a fel nem olvadt agglomerátumok lokális gyenge pontokká válnak.
4. Figyelje az újraőrlési arányokat, mivel az ismételt hőkezelés antioxidáns kapacitást fogyaszt.
5. Irányítsd a kötési zónát kétlövéses vagy koextrudált részekben, ahol a határfelületi degradáció megkezdődhet.

Hosszú távú partner kiválasztása

Az időjárási teljesítmény egy rendszer tulajdonsága, ezért érdemes megkérdezni, hogy egy szállító valójában hogyan szabályozza a változókat. A mi oldalunkon ez az SBS, SEBS, SEPS és EP családok közötti hidrogénezési képességet, az elosztott vezérlőrendszeren keresztüli üzemirányítást és nyolc ellenőrzési szakaszt jelent a nyersanyagfelvételtől a késztermékig. Posztdoktori munkaállomásunk és K+F csapatunk idejük nagy részét blokkszerkezet-tervezéssel és reaktív extrudálással történő funkcionalizálással tölti, amely pontosan az az eszközkészlet, amelyre szükség van, ha az ügyfél puhább minőséget kér, ugyanolyan kültéri tartóssággal.

A legtöbb autóipari projekthez olyan beszállítóra is szükség van, aki megérti, hogy a specifikáció beszélgetés, nem kívánságlista. Ha elküldjük nekünk az expozíciós ciklust, a falvastagságot, a színt és az illesztési módot, általában hasznosabb választ adunk, mint önmagában a keménységi szám elküldése.

Gyakorlati elvitel

• Kezdje telített gerinccel, majd tervezze meg a stabilizátorcsomagot a tényleges expozíciós zóna köré.
• A pigmentet, a metszetvastagságot és a felületkezelést az UV-oldat részeként kezelje dekoráció helyett.
• Igazítsa a gyorsított tesztet a valós környezethez; a belső és a külső ciklusok nem cserélhetők fel.
• Védje a készítményt a feldolgozás során, mivel a hőtörténet csendben felemészti azt a védelmet, amelyért fizetett.
• Tartsa meg a telítetlen minőségeket a védett alkatrészekhez, és használja azokat ott, ahol a gazdaságosság fontosabb, mint a napfény.

Ezek egyike sem bonyolult, de jutalmazza a korai tervezést. Ha a polimer kémiát, az adalékanyag-rendszert és az eljárási ablakot együtt választják ki, az UV-stabilizált hőre lágyuló elasztomer rugalmas és reprezentatív maradhat a jármű teljes élettartama alatt, nem pedig a garanciaigény időtartama alatt.