Rozmanitost změkčovadel v kaučuku: přehled

Změkčovadla se často dělí podle původu na změkčovadla na bázi minerálních olejů, syntetická a přírodní. Pro speciální požadavky má společnost Nordmann ve svém portfoliu další specializovaná změkčovadla.

Změkčovadla z minerálních olejů, která se získávají přímo z ropy, se používají hlavně k rozšíření a snížení nákladů na polymery a lze je rozdělit na parafinické, naftenické a aromatické oleje (podle toho, která složka převažuje).

Parafínové minerální oleje: Tyto minerální oleje jsou vhodné pro vulkanizované výrobky odolné vůči UV záření a vyznačují se dobrou rozpustností. Odborníci rozlišují bílé oleje podle stupně čistoty a klasifikují je jako technické nebo lékařské. Lékařské bílé oleje splňují přísné požadavky mezinárodních lékopisů, jako je Evropský lékopis (Ph. Eur.) a Lékopis USA (USP).

• Technické bílé oleje: Bílé oleje Shell Catenex T a Shell Risella X jsou vysoce rafinované technické oleje vyráběné různými metodami. Společnost Shell vyrábí oleje Catenex T pomocí rozpouštědlové extrakce, zatímco oleje Shell Risella X jsou založeny na inovativní technologii přeměny plynu na kapalinu (GTL). Oba oleje se vyznačují prakticky bezbarvým složením bez obsahu síry. Díky tomu jsou ideální pro použití v gumárenských směsích. Jako změkčovadla mají vynikající barevnou stálost, nízkou těkavost a nízký obsah síry. Technické bílé oleje zvyšují pohyblivost řetězců polymerů. To zlepšuje pružnost a trvanlivost kaučukových směsí, přispívá k rovnoměrnému rozložení plniv a snižuje tvrdost. Výsledkem je lepší pružnost a delší životnost konečných výrobků. Oleje Shell Catenex T a Risella X jsou kompatibilní se širokou škálou polymerů, včetně BR, EPDM, IIR a NR.
• Zdravotnické bílé oleje: Oleje Shell Ondina jsou bílé parafínové oleje bez obsahu aromatických látek. Jako změkčovadla v kaučukových směsích nabízejí vynikající barevnou stálost, nízkou těkavost a nízký obsah síry. Oleje Shell Ondina jsou kompatibilní se širokou škálou polymerů, včetně BR, EPDM, IIR a NR.

Naftenové minerální oleje: Naftenické minerální oleje jsou dalším typem změkčovadel minerálních olejů používaných při zpracování pryže a obsahují především naftenické, tj. cykloalkanové sloučeniny.

• Procesní oleje: Oleje HyPrene od společnosti Ergon International se vyrábějí rafinací surové ropy. Ve srovnání s parafinickými produkty nabízejí vyšší rozpustnost, a tím pomáhají zlepšovat fyzikální vlastnosti elastomerů. Díky svým vlastnostem (včetně výrazně nižších bodů tuhnutí) jsou také ideální pro zpracování při nízkých teplotách. HyPren je kompatibilní s mnoha polymery (např. NR, SBR, EPDM, BR a NBR). Partner společnosti Nordmann, společnost Ergon International, jej nabízí v různých viskozitách.
• Procesní oleje EcoPrene od společnosti Ergon International jsou částečně bio oleje, které mají lepší ekologickou rovnováhu a jsou certifikovány ISCC+.

Aromatické minerální oleje: Aromatické minerální oleje, jako jsou TDAE, RAE a MES, jsou oblíbené díky své nízké ceně a dobré rozpustnosti. Zlepšují disperzi sazí a vedou ke zvýšení odolnosti proti roztržení a lepší odolnosti proti roztržení.

• Procesní oleje Aurora od společnosti Ergon International jsou udržitelnou alternativou k aromatickým minerálním olejům a jsou 100% na biologické bázi.
• Naftenové minerální oleje mohou díky svému složení a vlastnostem nahradit i aromatické minerální oleje. Například Hyprene L2000 od společnosti Ergon International může nahradit TDAE a RAE, zatímco Hyprene L1200 je dobrou náhradou MES.

Syntetická změkčovadla zahrnují monomerní a polymerní estery, fosfáty, ethery a thioethery, ftaláty a kapalné polymery.

Monomerní estery se synteticky vyrábějí reakcí karboxylových kyselin s alkoholy. V závislosti na použité karboxylové kyselině a alkoholu lze tyto estery rozdělit mimo jiné na adipáty, sebakáty a trimelitáty:

• Estery kyseliny adipové (adipáty ), jako jsou Glyplast DOA a Glyplast DIDA od společnosti Condensia, se často používají ke zlepšení nízkoteplotních vlastností elastomerů. Nabízejí dobrou kombinaci nízké těkavosti a chování za studena. Kromě toho jsou obzvláště vhodné jako změkčovadla polymerů, jako jsou ACM, AEM, CR nebo NBR, a jsou tak vynikající alternativou ftalátů. Glyplast 801 a Glyplast 803 jsou optimalizované estery kyseliny adipové s provozními teplotami optimalizovanými ve srovnání s DOA a DIDA, které pokrývají rozsahy od -50 do 175-180 °C.
• Estery kyseliny sebakové (sebakáty), jako jsou Glyplast DOS a Glyplast DIDS, se používají především k optimalizaci pružnosti za studena, protože mají vynikající vlastnosti při nízkých teplotách. Nabízejí také vynikající odolnost proti stárnutí a oxidaci. Tím se prodlužuje životnost pryžových výrobků. Sebakátová změkčovadla jsou také známá svou nízkou těkavostí, což vede k nižším emisím těkavých organických látek (VOC). Díky jejich vysoké kompatibilitě s různými elastomery, jako jsou CR, CM, CSM a NBR, jsou univerzální a výrazně zlepšují mechanické vlastnosti pryžových směsí.
• Estery kyseliny trimelitové (trimelitany ) se vyznačují velmi nízkou těkavostí a dobrou odolností vůči vysokým teplotám. Často se používají jako náhrada ftalátů a jsou vysoce kompatibilní s ACM, AEM, NBR a HNBR. Glyplast TML810 od společnosti Condensia se skládá ze 70 % z udržitelných surovin a významně tak přispívá k udržitelnosti. Kromě toho nabízí vyšší tepelnou odolnost než Glyplast TMO (známý také jako TOTM). Ftaláty: Glyplast DTDP: DINP, DOTP, DOP, DIDP a Glyplast DTDP
• Vybrané ftaláty jsou již klasifikovány jako toxické pro reprodukci. Podle americké Agentury pro ochranu životního prostředí jsou DINP a DIDP rovněž podezřelé z toho, že se v organismech hromadí ve vysokých koncentracích. Společnost Ergon International vyvinula alternativu pro průmyslové aplikace na bázi udržitelných surovin: Aurora PHFree.

Polyesterová změkčovadla jsou polymerizované estery a lze je vyrábět jako reakční produkty alkoholů a karboxylových kyselin.

• Polymerizovaná esterová změkčovadla se vyznačují především zvýšenou odolností proti migraci a extrakci. Nabízejí také vynikající kompatibilitu s různými polymery, jako jsou NBR/PVC, HNBR a CO/ECO. Polyesterová plastifikátory řady Glyplast 206/X NL od společnosti Condensia pokrývají široký rozsah viskozity (850-9000 cP). Mají nízkou těkavost a jsou vysoce stabilní při vysokých teplotách. Změkčovadla řady Glyplast 20K/X NL od společnosti Condensia se vyznačují zvýšenou teplotní a voděodolností. Glyplast 1070C s viskozitou 15 000 cP je vhodný pro extrémní požadavky na odolnost proti migraci.

Jako nehořlavá změkčovadla lze často použítfosfáty nebo estery kyseliny fosforečné. S nepolárními kaučukem jsou kompatibilní pouze v malých množstvích.

Kapalné polymery

• Tekutý kaučuk KURARAY LIQUID RUBBER zahrnuje tekutý izoprenový kaučuk (LIR) a tekutý butadienový kaučuk (LBR). Tyto syntetické kaučuky s vysokou viskozitou jsou založeny na izoprenu, butadienu a styrenu. Jsou bezbarvé, průhledné, téměř zcela bez zápachu a mají nízký obsah těkavých organických látek.
• Různé typy KURARAY LIQUID RUBBER slouží jako reaktivní změkčovadla a ve srovnání s jinými změkčovadly mají výrazně vyšší molekulovou hmotnost. Jsou spoluvulkanizovatelné a výrazně snižují migraci. Použití KURARAY LIQUID RUBBER ve fázi výroby kaučukové směsi zkracuje dobu zpracování při zachování podobných fyzikálních vlastností. Typické aplikace zahrnují pneumatiky, pásy, hadice a další výrobky z technické pryže.
• Společnost Kuraray vyvinula nový typ tekutého kaučuku (LIR, LBR, L-SBR ), který se nazývá tekutý farnesenový kaučuk (LFR). Tento výrobek je založen na přírodních a udržitelných surovinách a obsahuje polymerizovanou formu β-farnesenu (obnovitelný monomer). Prostřednictvím zavedených fermentačních procesů přeměňují patentované kmeny kvasinek zdroje cukru (např. cukrovou třtinu) na β-farnesen.

Lucant

Lucant od společnosti Mitsui Chemical je ethylen/α-olefinový oligomer, a tedy syntetický změkčovací olej. Ve srovnání s minerálními oleji poskytuje zejména směsím EPDM lepší zpracovatelnost, pružnost, odolnost vůči teplu a chladu a optimalizované mazací a odpěňovací vlastnosti. Díky tomu je Lucant vynikající volbou pro aplikace, jako jsou dopravníkové pásy, tlumiče a těsnění. Zejména mechanické vlastnosti, jako je pevnost v tahu a prodloužení při přetržení za vysokých teplot, se použitím materiálu Lucant výrazně zlepšují, stejně jako zpracovatelské vlastnosti na válcích díky zvýšené lepivosti. Přípravek Lucant lze použít k výraznému snížení kompresní sady směsí. Díky této vlastnosti je výrobek zvláště vhodný pro použití v tlumicích aplikacích. Lucant je k dispozici v různých viskozitách.

Rostlinné oleje, jako je palmový, sójový, řepkový a slunečnicový olej a jejich deriváty, obsahují mastné kyseliny, které mohou mít na kaučuk změkčující účinek.

• Procesní oleje: Rostlinné oleje RBD od společnosti Ergon International jsou ekologické procesní oleje, které byly speciálně vyvinuty pro použití v kaučukových směsích. Tyto oleje lze vyrábět z rafinovaných, bělených a deodorizovaných rostlinných olejů. Díky tomu jsou udržitelnou alternativou ke konvenčním minerálním olejům. Nabízejí vynikající tepelnou stabilitu a odolnost proti oxidaci. Tím se prodlužuje životnost pryžových výrobků. Rostlinné oleje RBD navíc zlepšují mechanické vlastnosti pryžových směsí tím, že zvyšují jejich pružnost a elasticitu. Jejich nízká těkavost vede ke snížení emisí těkavých organických látek (VOC). Celkově rostlinné oleje RBD od společnosti Ergon International přispívají k výrobě vysoce výkonných pryžových výrobků s dlouhou životností, které spolehlivě fungují v horkém i chladném prostředí.
• Epoxidovaný sójový olej je derivát sójového oleje vyrobený epoxidací. Epoxol od společnosti FACI se často používá jako přírodní změkčovadlo pryže, protože má dobrý plastifikační účinek a je šetrnější k životnímu prostředí než některá syntetická změkčovadla.
• Mezi další přírodní změkčovadla patří pryskyřice, jako je kalafuna, gumová pryskyřice a dammarská pryskyřice, a také dehtová smola, což je přírodní produkt získaný destilací uhelného dehtu.

• Antistatické prostředky: Glyplast AS3 od společnosti Condensia je polymerní změkčovadlo s vysokou polaritou, které bylo navrženo pro zlepšení antistatických vlastností. Vyznačuje se schopností výrazně snížit elektrický odpor pryžových směsí po krátké době aktivací vzdušnou vlhkostí. Je to jediné změkčovadlo na trhu, které tento účinek vyvolává ve směsích bez sazí. Tento účinek se projevuje na povrchu a lze jej snížit nebo odstranit otěrem. Glyplast AS3 je schválen FDA.
• Alternativně a v kombinaci s ním lze použít Glyplast AS809. Antistatický účinek tohoto změkčovadla není povrchový, ale působí uvnitř kaučukové směsi, a proto jej nelze odstranit oděrem nebo třením. Glyplast AS809 není schválen FDA.
• Pomůcky pro odformování: Glyplast 706/5 byl vyvinut speciálně pro odformování polárních ACM/AEM elastomerových směsí. Tento změkčovací olej na vodní bázi snižuje počet čisticích cyklů. Lze jej obnovit destilací, a proto jej lze několikrát opakovaně použít.

Plastifikátory jsou klíčovou složkou při zpracování polymerů. Jejich cílený výběr a použití může významně ovlivnit vlastnosti materiálu a zpracovatelnost polymerů. Umožňují výrobu výrobků na míru se specifickými funkcemi, a rozhodujícím způsobem tak přispívají k výkonnosti moderních materiálů.