ความแตกต่างระหว่าง SBS กับ SEBS กับ SIS และคู่มือการใช้งาน

ความแตกต่างระหว่าง เอสบีเอส กับ ซีบีเอส กับ ซิส และคู่มือการใช้งาน

โคพอลิเมอร์บล็อคสไตรีน-บิวทาไดอีน (SBS) , โคโพลีเมอร์บล็อกไฮโดรเจนสไตรีน-บิวทาไดอีน (SEBS) และสไตรีน-ไอโซพรีน-สไตรีน (SIS) เป็นโคโพลีเมอร์บล็อกเชิงพาณิชย์สามชนิดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นตัวดัดแปลง อีลาสโตเมอร์ และยางเทอร์โมพลาสติก การเลือกระหว่างสิ่งเหล่านี้ต้องอาศัยความเข้าใจโครงสร้างทางเคมี พฤติกรรมทางความร้อนและทางกล ความสามารถในการแปรรูป ความเข้ากันได้กับโพลีเมอร์และสารเติมแต่งอื่นๆ และข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพการใช้งานขั้นสุดท้าย คู่มือนี้จะอธิบายความแตกต่างหลัก ให้เกณฑ์การคัดเลือกในทางปฏิบัติสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมทั่วไป (กาว การดัดแปลงแอสฟัลต์ รองเท้า อุปกรณ์ทางการแพทย์/ไม่ใช่ทางการแพทย์ สารเคลือบหลุมร่องฟัน และส่วนผสมเทอร์โมพลาสติก) และให้การทดสอบที่นำไปปฏิบัติได้และจุดตรวจสอบข้อมูลจำเพาะเมื่อคัดเลือกวัสดุหรือซัพพลายเออร์

เคมีและโครงสร้างพื้นฐาน

ในระดับโมเลกุล ทั้งสามเป็นบล็อกโคโพลีเมอร์ที่มีส่วนปลายโพลีสไตรีนที่ให้โดเมนเทอร์โมพลาสติกและมิดบล็อกที่ให้พฤติกรรมแบบอีลาสโตเมอร์ โดยทั่วไป SBS จะเป็นไตรบล็อค ABA เชิงเส้น โดยที่ A คือโพลีสไตรีน และ B คือโพลีบิวทาไดอีน SEBS ผลิตโดยการเติมไฮโดรเจนให้กับบิวทาไดอีนมิดบล็อกของ SBS โดยเปลี่ยนพันธะไม่อิ่มตัวไปเป็นส่วนของเอทิลีน–บิวทิลีนอิ่มตัว (ปรับปรุงความเสถียรทางความร้อนและออกซิเดชั่น) SIS ใช้โพลีไอโซพรีนเป็นบล็อกกลางแทนบิวทาไดอีน ซึ่งให้การยึดติดที่สูงกว่าและความยืดหยุ่นที่อุณหภูมิต่ำที่แตกต่างกันเมื่อเทียบกับ SBS

ผลกระทบเชิงปฏิบัติของโครงสร้าง

• SBS: ให้การคืนตัวของยางที่แข็งแกร่งและความแข็งแรงเชิงกลที่ดี แต่มีความไม่อิ่มตัว (เสี่ยงต่อการเกิดออกซิเดชัน ความร้อน และสารเคมีบางชนิด)
• SEBS: การเติมไฮโดรเจนจะขจัดพันธะคู่ในบล็อกกลาง ทำให้เกิดการเสื่อมสภาพจากความร้อน ทนต่อรังสียูวี และทนต่อสารเคมีได้ดีกว่า มีลักษณะเหมือนยางอิ่มตัวมากกว่า
• SIS: การยึดเกาะและการยึดเกาะที่สูงขึ้นเนื่องจากไอโซพรีนมิดบล็อค อ่อนตัวลงที่อุณหภูมิต่ำกว่า SBS ที่เทียบเท่า แต่อาจมีความไวต่อการย่อยสลายด้วยออกซิเดชันมากกว่า SEBS

การเปรียบเทียบประสิทธิภาพด้านความร้อน กลไก และการเสื่อมสภาพ

สำหรับวิศวกรด้านการออกแบบและกระบวนการนั้น มิติด้านประสิทธิภาพทั้งสามมีความสำคัญ: ช่วงอุณหภูมิการใช้งาน ความคงตัวของการเสื่อมสภาพ/ออกซิเดชัน และคุณสมบัติทางกล (ความต้านทานแรงดึง การยืดตัว ความแข็ง และชุดแรงอัด) โดยทั่วไป SEBS จะทำงานได้ดีที่สุดในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงหรือออกซิเดชัน SBS อาจให้ความแข็งแรงเชิงกลสูงกว่าเล็กน้อยในบางสูตร ในขณะที่ SIS ให้การยึดเกาะที่เหนือกว่าและความยืดหยุ่นที่อุณหภูมิต่ำ

ข้อควรพิจารณาในการประมวลผลและประนอม

โพลีเมอร์ทั้งสามชนิดสามารถนำไปแปรรูปบนอุปกรณ์เทอร์โมพลาสติกทั่วไปได้ (การอัดขึ้นรูป การฉีดขึ้นรูป การผสมแบบหลอมร้อน) แต่พฤติกรรมในการหลอมละลายและความเข้ากันได้กับสารเติมแต่งจะแตกต่างกัน SEBS ไหลเหมือนเทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์อิ่มตัวมากกว่า และยอมรับสารเติมแต่งที่มีขั้วและตัวเติมได้ดีกว่า SBS เนื่องจากการเติมไฮโดรเจนจะช่วยลดปฏิกิริยาความไม่อิ่มตัวที่ไม่มีขั้ว SIS เข้ากันได้สูงกับเรซินที่ยึดเกาะและน้ำมันที่ละลายต่ำสำหรับสูตรกาว

เคล็ดลับการผสมในทางปฏิบัติ

• SBS: ใช้สารต้านอนุมูลอิสระและสารเพิ่มความคงตัวเมื่อคาดว่าจะสัมผัสกับความร้อนหรือออกซิเจนระหว่างการแปรรูปหรือในการให้บริการ
• SEBS: แนวโน้มที่จะเกิดการเชื่อมขวางหรือถ่านต่ำกว่า - ช่วยให้อุณหภูมิในการประมวลผลสูงขึ้นและประสิทธิภาพในสภาพอากาศดีขึ้น
• SIS: จับคู่กับตัวช่วยยึดเกาะและพลาสติไซเซอร์ที่เข้ากันได้สำหรับกาวที่ไวต่อแรงกดและการติดที่อุณหภูมิต่ำ

พื้นที่ใช้งานและเกณฑ์การคัดเลือก

โพลีเมอร์แต่ละตัวมีช่องการใช้งานที่สมดุลของคุณสมบัติทำให้เป็นตัวเลือกที่ต้องการ ด้านล่างนี้คือหมวดหมู่การใช้งานทั่วไปพร้อมคำแนะนำในการเลือกที่ใช้งานได้จริง

กาวและสูตรไวต่อแรงกด

SIS เป็นเลิศสำหรับกาวไวต่อแรงกด (PSA) เนื่องจากมีแรงยึดเกาะสูงและความเหนียวที่อุณหภูมิต่ำ SBS ใช้สำหรับกาวร้อนละลายเมื่อต้องการความแข็งแรงสูงขึ้นและมีแรงยึดเกาะปานกลาง กาวที่ใช้ SEBS ให้ความร้อนและความต้านทานรังสียูวีได้ดีกว่า—มีประโยชน์เมื่อข้อต่อกาวต้องเผชิญกับอุณหภูมิสูงหรือสัมผัสกลางแจ้ง

การดัดแปลงแอสฟัลต์และน้ำมันดิน

SBS คือมาตรฐานอุตสาหกรรมสำหรับการดัดแปลงยางมะตอย (น้ำมันดินดัดแปลง SBS) ช่วยเพิ่มความยืดหยุ่น ความต้านทานต่อการเป็นร่องและการแตกร้าว และช่วยให้สามารถคืนรูปได้ภายใต้ภาระ SEBS สามารถใช้ได้ในกรณีที่กังวลเรื่องการเกิดออกซิเดชันหรืออุณหภูมิการใช้งานที่สูง แต่การพิจารณาด้านต้นทุนและการผสมมักนิยมใช้ SBS บนผิวทาง

รองเท้าและชิ้นส่วนยางยืด

SBS มอบความสมดุลระหว่างความยืดหยุ่นและความแข็งแกร่งสำหรับพื้นรองเท้าชั้นกลางและส่วนประกอบของรองเท้าที่ยืดหยุ่น SEBS ให้ความทนทานต่อรังสียูวีและความร้อนในรองเท้ากลางแจ้งในระยะยาว SIS ถูกใช้โดยให้ความสำคัญกับความนุ่มนวลและการยึดเกาะ เช่น ในชั้นความสบายแบบพิเศษบางชั้นหรือส่วนประกอบที่มีกาวด้านหลัง

การแพทย์และสุขอนามัย (ถ้ามี)

เนื่องจากความอิ่มตัวของสีและความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชัน SEBS จึงมีแนวโน้มที่จะเป็นไปตามข้อกำหนดด้านความเสถียรในระยะยาวในการใช้งานทางการแพทย์บางประเภทมากกว่า สำหรับการสัมผัสกับผิวหนัง ตรวจสอบให้แน่ใจว่าซัพพลายเออร์ให้ข้อมูลความเข้ากันได้ทางชีวภาพและผลการทดสอบตามกฎระเบียบที่เกี่ยวข้อง (ความเป็นพิษต่อเซลล์ การระคายเคืองต่อผิวหนัง) และยืนยันว่าไม่มีโมโนเมอร์ที่ไม่ทำปฏิกิริยาหรือสารตกค้างที่เป็นอันตราย

ความเข้ากันได้กับโพลีเมอร์และสารเติมแต่งอื่น ๆ

ความเข้ากันได้ส่งผลต่อความเสถียรของส่วนผสมและคุณสมบัติขั้นสุดท้ายเมื่อผสมกับโพลีโอเลฟินส์ พีวีซี น้ำมัน สารยึดเกาะ สารตัวเติม และสารหน่วงการติดไฟ SEBS มีแนวโน้มที่จะเข้ากันได้กับสารเติมแต่งที่มีขั้วมากกว่าและกระจายสารตัวเติมได้ดีกว่าเนื่องจากมีบล็อกกลางที่อิ่มตัว SBS เข้ากันได้ดีกับน้ำมันดินและเทอร์โมพลาสติกไม่มีขั้ว SIS มีความเข้ากันได้ที่เหนือกว่ากับสารช่วยยึดเกาะและน้ำยาปรับผ้านุ่มที่ใช้ในกาว

การทดสอบ ข้อกำหนด และเกณฑ์การยอมรับ

เมื่อพิจารณาคุณสมบัติวัสดุ ให้กำหนดข้อกำหนดที่ชัดเจน: ปริมาณสไตรีน น้ำหนักโมเลกุลของบล็อก การไหลหลอมเหลว (MFR) หรือความหนืดมูนนีย์ ความแข็งของชายฝั่ง โมดูลัสแรงดึงและการยืดตัว และคุณสมบัติทางความร้อน (Tg ของบล็อคสไตรีน ช่วงอุณหภูมิการใช้งาน) สำหรับการใช้งานกลางแจ้งหรืออายุการใช้งานยาวนาน รวมถึงการทดสอบการเร่งอายุ (รังสียูวี ความร้อน) และความเสถียรต่อออกซิเดชัน สำหรับการใช้งานกาว ให้ระบุการยึดติด ความแข็งแรงการลอก และแรงยึดเฉือนภายใต้สภาพแวดล้อมที่เกี่ยวข้อง

รายการทดสอบที่แนะนำสำหรับการจัดซื้อจัดจ้าง

• GPC หรือ GPC-SEC เพื่อยืนยันการกระจายน้ำหนักโมเลกุลของบล็อกโคโพลีเมอร์
• อัตราการไหลหลอมเหลว (MFR) หรือรีโอโลยีแรงเฉือนสำหรับพฤติกรรมการประมวลผล
• ความแข็งฝั่ง A หรือ D ความต้านทานแรงดึง และการยืดตัวเมื่อขาด
• การเร่งการแก่ชรา (ความร้อน, UV) และเวลาการเหนี่ยวนำออกซิเดชั่น (OIT) เพื่อความเสถียรในระยะยาว

การประมวลผลความท้าทายและการบรรเทาผลกระทบ

ความท้าทายในการผลิตที่พบบ่อย ได้แก่ การย่อยสลายด้วยความร้อน (โดยเฉพาะสำหรับ SBS และ SIS ที่ไม่อิ่มตัว) ปัญหาในการจัดการที่เกี่ยวข้องกับการยึดติด และการแยกเฟสในส่วนผสมที่เข้ากันไม่ได้ กลยุทธ์ในการลดผลกระทบ ได้แก่ อุณหภูมิในกระบวนการผลิตที่มีการควบคุม แพ็คเกจสารต้านอนุมูลอิสระ การเลือกตัวทำให้ติดแน่น/พลาสติไซเซอร์ที่เหมาะสมสำหรับกาว และการใช้สารเข้ากันได้หรือโคโพลีเมอร์กราฟต์สำหรับการผสมที่ยาก

หมายเหตุด้านสิ่งแวดล้อม กฎระเบียบ และการรีไซเคิล

SEBS และ SIS เป็นเทอร์โมพลาสติกและสามารถรีไซเคิลได้ในกระแสการรีไซเคิลทางกลหากเข้ากันได้ SBS มีไซต์ที่ไม่อิ่มตัวแต่ยังสามารถรีไซเคิลได้โดยใช้เครื่องจักร อย่างไรก็ตาม การแก่ชราจากออกซิเดชันอาจส่งผลต่อคุณสมบัติในการรีไซเคิล สำหรับการใช้งานที่มีการควบคุม (สัมผัสอาหาร ทางการแพทย์) ขอคำประกาศ รายงานผลการทดสอบ และยืนยันการปฏิบัติตามกฎระเบียบท้องถิ่น (EU REACH, FDA หากเกี่ยวข้อง) พิจารณาปัญหาวงจรชีวิต: การเติมไฮโดรเจน (เพื่อสร้าง SEBS) เพิ่มขั้นตอนการประมวลผลและการป้อนพลังงาน แต่ให้อายุการใช้งานยาวนานขึ้นในการใช้งานหลายประเภท

วิธีเลือก: ขั้นตอนการเลือกทีละขั้นตอน

ใช้ขั้นตอนการทำงานที่มีโครงสร้างเพื่อเลือกบล็อกโคโพลีเมอร์ที่เหมาะสมที่สุด:

• กำหนดข้อกำหนดด้านการทำงาน: การยึดติด ความยืดหยุ่น ช่วงอุณหภูมิ การสัมผัสกับรังสี UV/ออกซิเดชัน การสัมผัสสารเคมี และข้อจำกัดด้านกฎระเบียบ
• จัดอันดับคุณสมบัติตามลำดับความสำคัญ: ตัวอย่างเช่น ในกาวจะจัดลำดับความสำคัญของการยึดเกาะและการลอก ในแอสฟัลต์ให้ความสำคัญกับการฟื้นตัวแบบยืดหยุ่นและการต้านทานการเสื่อมสภาพ
• คัดเลือกโพลีเมอร์ที่ต้องการ (SBS, SEBS, SIS) และเกรดที่ต้องการ (ปริมาณสไตรีน ช่วงน้ำหนักโมเลกุล)
• ดำเนินการทดสอบการผสมและประสิทธิภาพในระดับห้องปฏิบัติการด้วยส่วนประกอบของการกำหนดสูตรจริงและการเร่งอายุ
• สรุปซัพพลายเออร์ด้วยเอกสาร: การตรวจสอบย้อนกลับล็อต ใบรับรองการทดสอบ และการทดสอบการยอมรับที่ตกลงกัน (FAT/PAT หากเกี่ยวข้อง)

รายการตรวจสอบคุณสมบัติของซัพพลายเออร์และข้อมูลจำเพาะ

เมื่อซัพพลายเออร์ที่มีคุณสมบัติตามที่กำหนดขอเอกสารข้อมูลทางเทคนิค ใบรับรองการวิเคราะห์เป็นชุด และการจัดส่งทดลองเล็กน้อยสำหรับการทดสอบภายในองค์กร ยืนยันคำแนะนำในการจัดเก็บและการจัดการ อายุการเก็บรักษา และมาตรการรักษาเสถียรภาพที่จำเป็น

• TDS และ CoA สำหรับแต่ละล็อต (ปริมาณสไตรีน, Mooney/MFR, Tg, เถ้าหากเติม)
• ข้อมูลสารต้านอนุมูลอิสระ/สารทำให้คงตัว และขั้นตอนการประมวลผลที่แนะนำ
• การจัดการที่แนะนำ สภาพการเก็บรักษา และอายุการเก็บรักษา

คำแนะนำขั้นสุดท้าย

เลือก SBS เมื่อคุณต้องการการดัดแปลงอีลาสโตเมอร์ที่ได้รับการพิสูจน์แล้วในบิทูเมน ประสิทธิภาพของอีลาสโตเมอร์ที่คุ้มค่า และในกรณีที่การสัมผัสออกซิเดชันอยู่ในระดับปานกลางแต่สามารถจัดการได้ด้วยสารเพิ่มความคงตัว เลือก SEBS เมื่อความเสถียรทางความร้อนและออกซิเดชันในระยะยาว ความต้านทานต่อสภาพอากาศ และความเข้ากันได้ที่ดีขึ้นกับสารเติมแต่งขั้วเป็นสิ่งสำคัญ เลือก SIS เมื่อแรงยึดเกาะสูง การยึดเกาะที่ดีเยี่ยมที่อุณหภูมิต่ำ และความนุ่มนวลครองความต้องการ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกาวที่ไวต่อแรงกด ตรวจสอบตัวเลือกวัสดุด้วยการทดลองตัวแทน ระบุการทดสอบการยอมรับที่ชัดเจน และคัดเลือกซัพพลายเออร์ด้วยเอกสารเฉพาะกลุ่มเพื่อลดความเสี่ยงทางเทคนิคและเชิงพาณิชย์