В обзоре технологий «Frontiers» рассматривается ряд проблем, решений в области покрытий, которые наносятся на термопласты. Проблемы, связанные с гладкостью поверхности, эластичностью и низкой энергией поверхности пластмасс затрудняют получение хорошей адгезии покрытий…

В обзоре технологий «Frontiers» рассматривается ряд проблем, решений и специальных рынков покрытий, которые наносятся на термопласты. Большинство пластмасс используется для производства низкозатратных, технологически не сложных, кратковременных или же чисто практических применений, они остаются неокрашенными или же имеют основную окраску, но на них могут быть нанесены покрытия по различным причинам, в число которых входят следующие:
- повышение барьерных свойств упаковочных материалов;
- сведение к минимуму потерь пластификатора, возникающих из-за его перемещения на поверхность из основной части пластмассы, что имеет место у некоторых пластмасс;
- повышение устойчивости к воздействию атмосферных явлений;
- повышение устойчивости к воздействию чистящих веществ, смазок, растворителей и т. д.
- уничтожение следов от формы и/или обеспечение устранения дефектов поверхности с помощью полировки;
- создание специальных декоративных поверхностных покрытий (металлик, перламутр), которые нельзя простыми способами получить при основном окрашивании;
- создание 'мягкого на ощупь' поверхностного покрытия или же какого-либо иное улучшение тактильных свойств;
- использование низкозатратных или же утилизированных для повторного применения пластмасс;
- производство антимикробных поверхностей на мобильных телефонах и других предметах, которыми часто пользуются.

Рынок пластмасс
На долю Европы и Северной Америки приходится примерно по 25% мирового производства и потребления пластмасс, в то время как на долю Азии (исключая Японию) приходится 30%. При подсчете на душу населения (на 2005 г.), это составляет по 100 кг на человека в Европе и Северной Америке, по 20 кг в Азии, и по 30 кг в среднем в мировом масштабе. Эти цифры продолжают расти во всех отраслях, и прогнозируется, что к 2010 г. мировое потребление на душу населения достигнет 37 кг.

В таблице, приведенной ниже, которая предоставлена исследователями рынка IRL, даны удельные доли европейского рынка для основных технологий нанесения покрытий. Неудивительно, что наиболее часто используемыми системами покрытия являются полиуретаны. Они позволяют осуществлять низкотемпературное отверждение, и дают эластичность, которую можно адаптировать к параметрам подложки, а также высокие параметры химической и физической устойчивости к воздействиям.

Практически в каждом секторе рынка покрытий наблюдается устойчивая тенденция к использованию систем полиуретановых дисперсий на водяной основе (PUD), которые особенно удобны благодаря внутренне присущим им хорошим адгезии и эластичности, а также способности смешиваться (или быть непосредственно модифицированными) с другими системами, такими как акриловые дисперсии и компоненты с радиационным отверждением. Многие поставщики предлагают сейчас для этого рынка полиуретановые дисперсии на водяной основе, не содержащие растворитель.

У этого сектора рынка был довольно бурный рост от 120 000 т в 2003 г. до 144 000 т в 2007 г. Самым крупным сектором рынка является автомобильный, по имеющимся оценкам, на него приходится около 40% от общего количества.

Этот объем рынка покрытий сопоставим по масштабам с более крупным рынком общего использования пластмасс в Европе, объем которого по данным Европейской ассоциации пластмасс, составляет 47,5 млн. т в 2005 г.

Таблица 1: Основные технологии, используемые для нанесения покрытий на пластмассы

Отчет по рынку покрытий Китая (также составленный IRL) показывает разделение потребностей рынка, которое отражает наличие в стране больших и очень специализированных экспортных рынков; на производство мобильных телефонов приходится почти 30% спроса, а на производство аппаратных средств для информационных технологий и деталей для автомобильной промышленности приходится почти по 20%.

Проблемы и решения
Основные проблемы, связанные с покрытиями, наносимыми на пластмассы; отдельным сегментом рынка являются проблемы, связанные с гладкостью поверхности, эластичностью и низкой энергией поверхности пластмасс, все эти свойства затрудняют получение хорошей адгезии покрытий.

Целый ряд особых проблем также связан со специальными подложками; например, выделение газа вследствие высвобождения летучих органических веществ часто имеет место при сушке в печи или при ускоренной сушке покрытий на компаундах листового формования (SMC). В то время как термопластические олефины (TPO) сочетают отличные физические свойства и низкие затраты с поверхностью, на которой легко возникают отметины, и с очень низкой энергией поверхности. В высокоэффективных областях также были выявлены и другие проблемы, включая миграцию поглотителей HALS (аминовых светостабилизаторов) и поглотителей УФ из покрытий в основную пластмассу на протяжении срока эксплуатации.
Разумеется, появились и решения проблем: грунтовочные покрытия с ультрафиолетовым отверждением эффективно герметизируют поверхность SMC, специально для использования на TPO и поглотителях УФ были разработаны вещества, способствующие улучшению адгезии, которые образуют поперечные связи в покрытие, сводя к минимуму миграцию.

Количество проблем, с которыми сталкиваются составители рецептур и компании, наносящие покрытия, еще более увеличивается, так как продолжается внедрение новых типов пластмасс. 'Композиты из дерева и пластмассы' (WPC) являются подложками, создающими особенно много проблем, причем ожидается, что в ближайшие годы их станет много больше. WPC представляют собой смеси целлюлозных полимерных материалов с термопластами, такими как PE, PP и PVC, а не хорошо известные композиты из термоотверждающихся пластмасс и целлюлозных полимерных материалов.

WPC можно производить из отходов дерева низкого качества и утилизированной пластмассы, они хорошо поддаются формованию, и обеспечивают устойчивость к воздействию организмов, разлагающих воду и дерево. Тем не менее, они относительно недавно появились на рынке, и сообщается о возникновении проблем, связанных с воздействием атмосферных явлений при их использовании на открытом воздухе. Сильно отличающиеся друг от друга свойства двух компонентов не могут не затруднять нанесение покрытий. По крайней мере, одна компания представила на рынок покрытия с ультрафиолетовым отверждением, специально предназначенные для нанесения на композиты в 2007 г.; неизвестно, появятся ли еще и другие решения в будущем.

Неожиданные решения предлагает появление других новых подложек. Компания BMW недавно представила панели кузова автомобиля (в частности, передние крылья), изготовленные на основе наполненной неорганическим материалом смеси нейлона и ABS, которая способна выдерживать обычное покрытие, которое наносят производители, и процесс высушивания в печи, и поэтому может наноситься на кузов автомобиля до попадания в окрасочный центр.

К чему же приведут нас дальнейшие разработки в этой области? Две технологии представляются особенно подходящими для продолжения разработок в области высокоэффективного нанесения покрытий. Это полиуретаны и радиационное отверждение. Радиационное отверждение оказалось по-настоящему очень удобным при применении ряда специальных технологий нанесения грунтовочных покрытий, а также при герметизации поверхности, в то время как полиуретаны продолжают обеспечивать все большую гибкость, не только в буквальном смысле, но и в плане составления рецептур.

Сэнди Моррисон,
specialchem4coatings.com