Additiv

Additiv

Med additiv menas de tillsatser som görs till polymerer för att förändra deras egenskaper på olika sätt eller hjälpa till vid bearbetnings processer. Alla polymera material innehåller additiv i mer eller mindre omfattning. Vi kommer här ta upp de vanligaste additiven och vad de har för funktion.

 

Antiblock

Antiblock medel används mest inom förpackningsindustrin där man vill förhindra att exempelvis film material fastnar i varandra vid tillverkning, lagring eller användning. Dessa medel används främst för PP och LLDPE eftersom de är vanligast som förpackningsmaterial. Antiblock medel fungerar genom att göra ytan lite skrovlig för att på sä sätt minska ytkontakten. Vanliga antiblock medel är oorganiska ämnen som silica, talk, magnesium sulfat och karbonater av magnesium och kalcium.

Antifogg

Vatten som kondenseras på ytan inuti exempelvis livsmedelsförpackningar ser inte bra ut och kan till och med påverka livsmedlet negativt. Detta kan lösas på två olika sätt. Antingen genom att tillsätta antifogg medel inuti polymeren som sedan vandrar ut till ytan vid bearbetningsprocessen. Här minskar de ytspänningen så att vatten inte ansamlas i droppar. En annan lösning är att lägga på en beläggning som har samma funktion som de internt tillsatta antifogg medlen.

 

Antioxidanter

Polymerer som inte skyddas angrips lätt av syre och oxideras. Denna process snabbas på av värme och ljus och leder till oxidativ nedbrytning. Nedbrytning sker också vid lagring, utomhusanvändning, återvinning av material, och närvaro av värme och ljus. För att skydda polymerer från denna oxidativa nedbrytning tillsätter man antioxidanter. Polyolefina material är särskilt känsliga och har alltid antioxidanter som skydd. Här är PP känsligare än PE eftersom PP innehåller ett tertiärt kol. Antioxidanterna brukar delas in i primära och sekundära. De primära skyddar polymerprodukten under hela dess livstid medans de sekundära är tänkta att mest skydda vid bearbetningsprocessen av en produkt. Primära består ofta av mycket komplexa fenoliska ämnen medans de sekundära är alifatiska ofta innehållande svavel och/eller fosfater.

 

Antistat

För viss användning kan det finnas behov av att tillsätta antistatiska ämnen till polymera material för att minska den statiska uppladdningen av ytan. Detta kan annars beroende på användning leda till risk för brand, problem för bearbetningsutrustning under tillverkning, film material som fastnar i varandra, ansamling av damm på ytor eller skador på elektronisk utrustning. Det finns två mekanismer för dessa ämnen. Vissa vandrar kontinuerligt inifrån polymeren och ut till ytan där de attraherar fukt som minskar den statiska elektriciteten. Exempel på en sådan är GMS (Glyceryl monostearat). GMS är exempel på ett snabbverkande medel och dess förmåga försvinner efter några veckor. Det finns även permanenta medel som fungerar under hela produktens livstid. De består ofta av titan och zirkonium innehållande ämnen. Ofta kombineras korttidsverkande och permanenta.

Biocider

Biocider tillsätter man för att antingen skydda polymerer mot mikrobiologisk nedbrytning eller för att skydda ytan så inte ansamling av bakterier eller liknande organismer sker. Viktiga biocider som används är halogen och zink föreningar med även silver föreningar är vanliga. För PVC användes tidigare mycket OBPA (en oxybisphenoxarsine) men denna användning minskas eftersom ämnet är en arsenik förening.

 
 

Bionedbrytningshjälpmedel

Det finns additiv som tillsätts till polymera material för att hjälpa dem att brytas ner biologiskt. En del anser att de hjälper till att bryta ner även vanliga kommersiella polymerer som PET och PE. Dock har man testat detta och inte kunnat påvisa att det skulle vara fallet.

 
 
 
 

Doftmedel

Doftmedel kan tillsättas för att exempelvis maskera en dålig lukt eller ge en specifik doft åt en polymer produkt. Det finns en stor mängd olika doft och aromämnen som kan tillsättas polymerer för att få dem att dofta på ett speciellt sätt (exempelvis vanilj, citrus etc.). Man tror även att man framöver ska kunna tillsätta dofter till plasten liknande vad produkten inuti doftar så att man kan dofta på förpackningen och få en uppfattning om vad som finns inuti.

 
 
 

Extenders

Extenders är ämnen som man kan blanda in i polymera material för att framförallt minska kostnader. Exempelvis kan man komplettera mjukgörare med extenders. För till exempel PVC kan man tillsätta epoxiderad sojabönolja eller epoxiderad linolja som då är mycket billigare än mjukgörarna och även till viss del har samma effekt.

 
 
 
 

Flamskyddsmedel (rökminskare)

De flesta polymera material är lätt brännbara och vissa ger även ifrån sig svart rök vid brand. Det finns olika anledningar för att tillsätta flamskyddsmedel/brandhämmare/rökminskare och de har olika mekanismer. Man vill kanske göra polymeren mindre brännbar, man vill försena en antändning, man vill sakta ner brandförloppet, man vill minska rökutveckling eller förändra värmeutveckligen. Genom att tillsätta dessa medel får man inte enbart positiva egenskaper utan även negativa. Exempelvis så förändras kemikalie resistensen, de mekaniska egennskaperna kan påverkas negativt, de kan påverka andra additiv och de gör även polymeren dyrare. Exempel på vanliga flamskyddsmedel är halogenerade föreningar (vanligtvis innehållande brom) där de ger ifrån sig en halogenerad gas (ex. HBr) som påverkar förbränningen. Antimon och zink föreningar förbättrar förmågan hos föregående samt försvårar antändning. Antimon hjälper även till med förkolning som isolerar bort värmen. Fosfor ämnen finns ofta i elektroniska produkter, aluminium trihydrat (ATH) är vanlig och bildar vatten och aluminium oxid. Vidare finns även borater, kväveföreningar och tennföreningar.

 

Fyllmedel

Fyllmedel kan tillsättas av olika anledningar. En viktig anledning från början var att försöka minska kostnaderna eftersom fyllmedel är billigare än polymerer och man kunde därför späda ut den dyrare polymeren med billigare ämnen. Man tror dock att kostnadsbesparingen inte blir så stor eftersom det tillkommer en del process steg som adderar kostnader. Fyllmedel tillsätts ofta för att förändra vissa egenskaper hos polymeren eller förbättra bearbetningen och underlätta för processutrustning. Viktiga egenskaper som ändras är styvhet, hårdhet samt minskning i kryp. Vanliga fyllmedel är kalcium karbonat, kol, kaolin, mica, talk, wollastonit. Det förekommer även nanofyllmedel där man utnyttjar den stora ytan och man behöver då inte tillsätta så mycket för att erhålla de egenskaper man efterfrågar.

 
 
 
 
 

Färgämnen

Färgämnen tillsätts för att polymeren ska få precis den färg man önskar. Ofta så köper man så kallade ”master batch” i vilken alla additiver och färgämnen redan finns i fast eller flytande form. När man tillsätter färger bör man även noga kontrollera så att färgen är kompatibel med polymeren. Vissa pigment kommer från mineral som också innehåller andra föroreningar som kan leda till inkompatibilitet.

 

 
 

Jäsmedel (skum medel)

Dessa ämnen tillsätter man för att bilda gasbubblor i den flytande polymeren. Detta förfarande minskar desiteten och ökar volymen på polymeren och det behövs alltså mindre polymer till en större volym. Det används för att förbättra ett materials isoleringsegenskaper. Det finns både kemiska och fysiska medel för att producera gasbubblor. De kemiska bildar genom en kemisk reaktion en gas som exempelvis koldioxid eller kvävgas varpå det bildas gasbubblor i den smälta polymeren. De fysiska medlen ger gasbubblor genom förångning där man kan använda kolväten och tidigare även freoner. Numera är det vanligt att bilda gasbubblor direkt med hjälp av gaser som vattenånga, koldioxid eller kvävgas men dessa räknas då inte som ett additiv.

 

Klarmedel och kärnbildande medel

Klarmedel förbättrar de optiska egenskaperna hos polymera material genom att minska storleken på de kristallina delarna som sprider ljus. Detta görs genom att starta fler bildningspositioner för kristaller så att man får många små istället för färre stora. Då minskar man även ljusspridningen. Klarmedel är därför också kärnbildande medel. PP är det material som använder mest klarmedel. Exempel på klarmedel kan vara sorbitol derivat. Kärnbildande medel påverkar kristalliseringsprocessen genom att starta kristallbildning på flera olika positioner. Dessa skapar bättre mekaniska egenskaper och kortare cykeltider vid bearbetning och tillverkningsprocesser. Vanliga kärnbildande medel är benzoater och mineraler som talk och kaolin.

 

Kombineringsmedel

Blandpolymerer är vanliga och täcker nästan en tredjedel av världens polymerkonsumtion. Man blandar polymerer för att uppnå vissa specifika egenskaper eller för att minska kostnader genom att blanda ut en dyrare polymer med en betydligt billigare. Vid blandningar kan kombinationsmedel behövas för att blandningen ska bli blandbar och inte skikta sig. Kombinationsmedel är ofta polymerer som innehåller enheter av segment vilka är kompatibla med de polymerer som ska blandas.

 
 

Ljusstabilisatorer

De flesta produkter utsätts för solljus eller annat ljus någon gång under sin användning. Ljus hjälper till att bryta ner polymera material. Utsätts dessa material under längre stunder för UV-ljus och då särkilt i området 250-480nm orsakar det färgförändringar, kalkning, sprickbildning och nedsättning i mekaniska egenskaper. Vidare så kan vanliga luftföroreningar som ozon, svavel- och kväveoxider förstärka nedbrytningen. Av denna anledning behöver man tillsätta ljusstabilisatorer för att skydda mot nedbrytningen. Här är PP och PS särskilt känsliga. Det finns många olika stabilisatorer som kol, rutil formen av titandioxid samt organiska (2-hydroxybenzophenone, 2-hydroxybenzotriazole). Aminföreningar används vanligtvis i PP och PE.

Luftfrisättningsmedel

Luftfrisättningsmedel används ofta till härdplaster. Här blandas två komponenter och luft kommer in i blandningen som man behöver bli av med. Då tillsätts dessa medel som arbetar i en tvåstegsmekanism. Först elimineras luftbubblor och sedan förs de upp till ytan och försvinner.

 

 
 
 

Lågprofilmedel

Så kallade lågprofilmedel (LPA) används till härdplaster där man vill minska att den formgivna produkten krymper under polymeriseringen. De kan också tillsättas till glasfiberarmerade plaster för att få en bättre ytfinish.






 

Mjukgörare

Mjukgörare används nästan bara för PVC. De ökar polymerens flexibilitet och motstånd mot sprickbildning särskilt vid låga temperaturer. Om en polymer ska kunna göras mjuk måste den vara kompatibel med mjukgöraren samt vara något men inte för mycket kristallin. Det är inte många polymerer förutom PVC som klarar dessa krav. Vanliga mjukgörare som används är ftalater (ex. DEHP, DINP, DIDP) men många av dem börjar fasas ut på grund av deras hormonstörande effekter. Nyligen fördes en del av dessa (DEHP, DBP, DIBP och BBP) upp av EU på listan över ämnen som bara i undantagsfall bör användas. Andra mjukgörare som används är citrater (betecknas som säkra), trimellitater (tål högre temperaturer), adipater, sebacater m.fl. Mjukgörare påverkar även bearbetningsprocessen.

 

Motståndsmedel mot gnagare

En del polymera produkter som exempelvis kablar och rör kan behöva skyddas från exempelvis gnagare. Då kan man tillsätta vissa medel för att skydda produkterna. Detta kan exempelvis göras genom att en akrylpolymer fylls med en blandning av illaluktande kemikalier och mycket bittra komponenter.

 

Optiska vitmedel

Optiska vitmedel eller klarmedel kan tillsättas för att förstärka vissa färger eller kan de tillsättas för att maskera gulning av vissa polymerer. Det är ofta organiska ämnen som absorberar UV-ljus. De färglösa färgämnena fungerar genom att avge synligt ljus när de absorberar osynligt UV-ljus.

 

Polariserande medel

Dessa medel kan tillsättas för att endast släppa igenom polariserat ljus genom ett polymer material. Detta förfarande används mycket för solglasögon tillverkade i polymera material.



 
 

Repminskande medel

Ofta vill man att en utseendet på en produkt ska vara så bra som möjligt under dess livstid. Vissa polymerer exempelvis PP är väldigt repkänsliga och ser inte så bra ut efter ett tag. För att förbättra utseendet och göra polymeren mindre känslig för repor kan man tillsätta repminskningsmedel. Det gör inte bara ytan finare och mer attraktiv utan det hindrar repor i vilka det kan ansamlas smuts och mikroorganismer. Vanliga repminskningsmedel innehåller silikon polymer delar.

 
 

Slagseghöjare

Vissa polymerer spricker lätt under stress särskilt vid låga temperaturer. Då finns möjlighet att tillsätta slagseghöjande medel för att öka dess förmåga att motstå sprickbildning. Slagseghöjande medel är vanligtvis gummi komponenter (exempelvis polybutadien) som i polymer matrisen fungerar genom att avleda den mekaniska energin och således stoppar en sprickbildning. De polymerer som man oftast tillsätter slagseghöjande medel till är PS, PMMA, PVC, epoxy och polyester.

 
 
 

Släppmedel

Släppmedel kan användas tillsammans med antiblock medel för att minska friktionen. Dessa tillsatser fungerar genom att de tillsätts till den smälta polymeren och när den kristalliserar separeras de ut till ytan där de bildar ett ytlager med låg friktion. Släppmedel består ofta av långa amider som innehåller en cis-dubbel bindning vilket hindrar dem från att kristallisera. Exempel på vanliga släppmedel är erucamide, oleamide och stearamide. Man bör vara medveten om att dessa medel kan lätt fastna på processutrustning.

 
 
 

Smörjmedel och processhjälpmedel

Smörj och processhjälpmedel har ofta båda egenskaperna. Smörjmedel hjälper till att förbättra flödesbeteendet. Man kan dela in dessa medel i interna och externa smörjmedel. Externa migrerar till ytan och förhindrar vidhäftning av polymer till ytan på processutrustningen. Interna smörjmedel är mer blandbara med polymeren och påverkar flödes karaktären, minskar skjuvspänningar och gör att man kan använda lägre processtemperaturer och minskar förslitning på utrustning. Det blir också minskad risk för termisk nedbrytning och förbättrad ytfinish. Smörjmedel för PVC brukar vara fettsyror som stearinsyra eller hydroxystearinsyra, stearater, amider eller alkoholer. Andra polymerer än PVC har mindre behov av smörjmedel. Släppmedel och eller antiblock brukar ge tillräcklig effekt. Processhjälpmedel tillsätts i små mängder för att minska defekter och förbättra process egenskaperna.

 

Syrefångare

Syrefångande medel är framförallt viktiga i förpackningar av livsmedel. Genom att tillsätta dessa kan man få ner syre halten i förpackningen och således förlänga hållbarheten. Etylen omättade kolväten (vanlig är 1,2-polybutadien) och fettsyror kan bäddas in i polymer förpackningen (exempelvis PE, PP, PS) och förlänga hållbarheten av ett livsmedel genom att minska syre halten betydligt.

 
 
 



Tixotropiska medel

Tixotropiska medel kan tillsättas för att förändra viskositeten hos polymer blandningen och göra formsprutningsprocessen bättre så att exempelvis blandningen inte är för tunn och rinner för mycket inuti formen.

 


Torkmedel och kanalbildande medel

I vissa förpackningar kan det vara av vikt att hålla produkten (exempelvis ett livsmedel) inuti så torr som möjligt. Här kan man då skapa en fuktabsorbering inuti förpackningsmaterialet (polymeren). Man blandar först in ett kanalbildande ämne i polymeren och därefter ett torkmedel. När produkten är formad och klar har det bildats kanaler in i polymeren där fukt kan vandra och träffar där på torkmedlet som tar hand om den.

 

Tribologiska medel

Detta är tillsatser som kan göras för att minska mekanisk slitage av en polymer genom friktion. Vanliga tillsater är PTFE, grafit, silkon och olika kol- och glasfiber.

 


 

Värmestabilisatorer

Värmestabilisatorer tillsätts för att skydda mot nedbrytning på grund av värme. PVC är en polymer som måste ha dessa annars bryts den lätt ner. Tidigare användes en del bly föreningar för att stabilisera PVC men dessa fasas ut på grund av miljöpåverkan och toxicitet. Vanligt är att använda en kombination av två metall karboxylat där vanliga kombinationer är barium-zink, kalcium-zink eller till och med ett trippel system med kalcium-barium-zink.

Ytaktiva medel, kärnbildande medel och katalysatorer

Vid tillverkning av exempelvis polyuretan skum behöver man i denna process ett antal olika tillsatser där bland annat ytaktiva medel, kärnbildande och katalysatorer spelar en viktig roll.

 
 

Har du frågor eller funderingar?

Kontakta oss via formuläret