首先从塑料说起。科思创旗下的聚碳酸酯塑料产品主要由模克隆®、模本兰®、拜本兰®以及雅霸®等系列产品。根据使用场景的不同,不同品牌的PC也有不同的应用价值。以下将选取较有代表性的产品进行详细介绍。
模克隆®
模克隆®作为科思创几十年以来的“拳头产品”,目前已广泛运用于医疗设备、汽车大灯、电子电气、LED照明等众多领域。
Makrolon® 6717
以Makrolon® 6717为例,这款材料达到了UL94 V-0级阻燃(2.0mm),灼热丝燃烧指数为960℃,而玻璃化温度高达146℃。作为聚碳酸酯材料,透明度也是重要的考量标准之一。这款材料在4mm厚度时的透光率也达到了84%,零下30℃时,穿透能量可达65J。
更重要的是,由于其信号透明、轻量化、耐冲击性等特点,模克隆®现在最抢眼的领域就在于5G行业及其设备中的应用。
应用案例
此前,科思创牵头进行了一项试点项目,主要是尝试以模克隆®聚碳酸酯作为材料,开发出实用、小巧的户外5G基站外壳。要求是能够经久耐用,且满足5G信号的技术要求。
在城市环境中5G基站除了要满足5G技术的基本要求,还需要隐入环境中,且保证良好的耐用性。由于模克隆®在毫米波长下也具有出色的信号穿透性,以及高低温中都具备良好的抗冲击性,且着色能力较自由等特点,几乎都一一实现。
Makrolon® TC8030就是模克隆®TC系列中一款典型的产品,其在兼顾了阻燃能力的同时,进一步提升了抗冲击性,弯曲模量和抗拉模量分别达到了7100MPa和6200MPa。
由此一来,这款产品就结合了良好的导热性、抗冲击性和稳定的射频传输特点。基于这些特点,模克隆®TC系列目前广泛应用于汽车行业,尤其是电池设备以及LED照明等。
应用案例
由于热管理性能良好,该材料是一种非常理想的压铸铝替代物,能有效满足整车轻量化。同时对于电动汽车电池而言,聚碳酸酯可以设计产出高导热、高冲击的电池散热座,保证电池的寿命以及性能,此外良好的尺寸稳定性也可以帮助实现新能源汽车电池组装的自动化,降低生产成本。
Makrolon® TC8030可注塑成型制成雾灯外壳,这也是汽车行业首次在OEM部件中使用导热聚合物。不仅比压铸铝的重量减轻了40%以上,同时减少了10%的组件数量,使装配更为简单。
拜本兰®
拜本兰®系列产品的设计理念以低温韧性、硬度、尺寸稳定性、耐热阻燃性为主。其中包括了通用品级、阻燃、增强和非增强品级,同时也有一些适应电镀、金属表面处理的特种品级。
Bayblend® FR3040
作为一种PC/ABS共混物,Bayblend® FR3040主打的特色就是尺寸稳定性和阻燃性。其阻燃性能十分优越,0.75mm级厚度的阻燃性就可达到UL 94 V-0级别。
同时,在阻燃过程中也能保持优异的流动特性,以及在142℃的高温中也能保持可靠的尺寸稳定性。
此外,韧性也是其主要卖点之一。Bayblend® FR3040的断裂应变在50%以上,拉伸模量为2700MPa,尤其是在低温当中也能保证良好的韧性,在较宽的温度范围内抗蠕变性也比较优异。
应用案例
科思创为高效锂离子电池封装提供了解决方案。由于汽车电气化不断发展,锂离子电池的性能成为了关键。由于封装过程中粘合剂需要通过紫外线固化,电池底座是否能有效透过紫外线就成了关键问题。
其中,锂离子电池的电池座部分正是科思创旗下的拜本兰®系列产品。这款产品不仅能满足阻燃、尺寸稳定性等安全方面的要求,更对波长在380纳米以上的紫外线有着良好的透过性,使得快速固化封装成为可能。
Bayblend® T85 XF
这是一款以冷稳定与高冲击强度为主要应用特性的产品。虽然其在阻燃性方面不如其他几位“兄弟”那么出色,但在耐冲击方面可以说是“独领风骚”:其Izod缺口冲击强度在-30℃的环境下仍然能保持35kJ/㎡,23℃的室温中能达到48kJ/㎡。同时在各种温度环境中(尤其是低温)可以具备可靠的尺寸稳定性。
更重要的是其流动特性优异,适合模塑大尺寸薄壁部件,在加快生产时间、降低成本的同时,这款材料本身的高冲击强度和尺寸稳定性让零部件能够更加耐用,同时提升用户使用感。
模本兰®
科思创将聚碳酸酯与聚酯的特性结合在一起,配制出了模本兰®系列产品。特点在于具有强大的低温稳定性、耐化性、可涂装性以及强度。目前,在体育用品、电子电气、汽车等诸多行业都有模本兰®的身影。
Makroblend® UT235 M
这款产品属于PC+PBT塑料,其机械性能出众,并将耐冲击和高强度发挥到了极致。其Izod冲击强度在常温时和-30℃时都能达到75kJ/㎡,这就要归功于其材料内部的15%矿物填充量。
此外值得一提的是,这款材料的线性热膨胀系数非常低,耐热耐化性都比较优良,且流动性强、易脱模,在生产过程中可以有效降低废品率和成本。
应用案例
与汽车内饰一样,汽车外饰行业的竞争同样激烈。奥迪A7车型就采用了科思创旗下的模本兰®产品。在设计A7时,尾门的部件材料选择成为了焦点——材料必须同时满足高强度、抗UV、耐化、可涂装等性能。
Makroblend® UT235 M恰好都满足了这些条件,同时低线性热膨胀系数和高强度让它能够帮助车企控制间隙同时保障安全。其对于化学品的耐受度以及可涂装的特性也满足了在外饰方面用户的需求。
雅霸®
雅霸®属于科思创塑料中较为独特的产品。这种线性非结晶共聚碳酸酯在保持透明度和亮度的同时,具备耐高温特性。可以长时间承受从约-30℃到150摄氏度的温度范围,甚至可以短时承受高达200℃的温度。目前,这种材料也是汽车、电子、工业照明和医疗技术领域的理想材料之一。
Apec® FR1892
这款聚碳酸酯材料的主要特点在于透明度极高。众所周知,塑料这种聚合物的透明度一般较低,难以透光。
而这款材料的透光率高达89%,折射系数为1.573。这样一种更轻、更坚固,同时高透光的产品,也是目前替代玻璃的理想材料。
此外,作为聚碳酸酯它也“不忘初心”,在阻燃方面也同样达到了V-0级别阻燃(3.0mm),同时具有较低的吸水性,吸水性的静态均衡值仅为0.12%。
Apec® 1745
Apec® 1745的主要特点为耐高温、耐冲击,且具有良好的热稳定性。其线性热膨胀系数仅为0.65,而热变形温度可达到160℃,在高温环境下可以有效保证尺寸稳定性。同时和其他雅霸®系列产品相同,其透光率也非常高,可达到88%,且拥有良好的耐冲击性能。
应用案例
由于目前新冠疫情仍在全球范围内肆虐,医疗资源紧张的背景下,医疗器械的消毒速度决定了收治效率。基于这些原因,当下医疗过程中的消毒系统对聚碳酸酯提出了新的要求:能够具备生物相容性、耐化性,同时具备良好的抗冲击和耐高温性能。
而Apec® 1745就很好地满足了这一点,其高透光率可以让用户监测整个消毒过程;而优异的耐高温性可以满足143℃环境下的超热蒸汽灭菌,且在此期间能够维持有效的高温尺寸稳定性,可以显著缩短消毒所需时间。
据不完全统计,采用这种材料作为外壳的消毒清洗机可以将病人的治疗效率提高大约87%左右。
细分应用领域
汽车行业
当下电动出行方式的激增,为新材料的应用打开了大门。过去由于使用机油和汽油等化学品,碳酸聚酯在引擎盖之下的组件应用中始终无法放开手脚,而今天电驱动系统为PC创造了新机会。
从电驱动热管理方面来看, 快充意味着电池将会快速过热,超过40℃时电池的性能就会逐步下降。拜本兰®FR系列产品在容纳水/乙二醇电池冷却液时,可以保留90%以上的冲击强度。
更为重要的是,拜本兰®FR系列能够打造制作电芯支架的板材,让制品能够在极低到极高(最高80℃)的温度范围内保持尺寸稳定,同时也完成了电池轻量化的要求。
此外,在新能源行业中亟待解决的问题之一,就是供电设备的网络密度不足。造成这一问题的原因是在室外充电,势必对充电桩、充电枪等零部件的材料选择要求非常高。
而科思创的轻质PC树脂可以满足充电器外壳要求,PC树脂具有极佳的抗紫外线、抗风化、耐腐蚀性,是户外设备的理想材料。目前,模克隆®和拜本兰®等聚合物产品在充电器外壳、前盖、显示屏镜片、光导、室内和室外充电站的连接器等部位都有广泛应用。
电子电气行业
除了上面所提到的在5G领域的应用以外,科思创将行业触角也扩展至了照明及LED、家用电器、3C电子产品外壳以及电池和充电器之中。
以照明为例,其中应用最多的要数模克隆®和雅霸®两种产品线。这些材料在很好地满足了每瓦流明效率、阻燃性、光导质量等性能要求以外,同时也具备媲美玻璃的透明度、漫射聚光LED光束、引导光线增强光学性等能力。
另外值得注意的是,通过模克隆®这种一体化材料,在智能灯具中带来了全新方案——具有环境感知功能的智能通信技术。科思创能够在一个智能灯具中集成WiFi热点、摄像头镜头、应急报警扬声器、时间显示、系统状态指示器以及其他传感器。
这些都是借助其PC材料本身的特性如透光透射、耐热耐候、兼容物联网信号传输等性能,大大提高了设计自由度。
轨道交通行业
在传统轨交行业,一般都使用玻璃制作灯光散射罩、门窗以及挡风玻璃。由于当下环保意识逐渐普及,轨道运输工具的轻量化、环保化进程也在不断推进。
而科思创旗下的拜本兰®品牌系列就是理想的玻璃替代品——重量只有一半、比玻璃更强的抗冲击抗老化性能,而且在寿命结束时这种碳基产品还能回收利用,节约成本的同时也能符合环保要求。
此外,德国的某列车线就选择了科思创产品来作为其列车座椅靠背套的材料。由于轨交的内饰更新率、使用频率都非常高(每日至少上万人次),这就要求了材料在具备安全性的同时,还要足够耐用,以承受持续的损耗。
而科思创正有一种公交专用品级的拜本兰®FR411 MT产品可供使用。这种材料可以通过挤出和热成型工艺加工成靠背套,不仅能够提供不同质感的表面,兼顾外观,更重要的是符合欧洲EN45545 R6标准“危险等级HL2”的阻燃防火要求(0.75mm达到UL94 V-0级别),同时其机械性能优异,能够做到经久耐用。
医疗行业
众所周知,医疗行业的绝大多数产品都代表着行业最顶尖的科技成果,科思创也不例外。在这方面,前身为拜耳集团的科思创拥有了超过50年在专业医疗材料领域的丰富经验,其医用品级材料都符合ISO 10993-1标准,同时具有超强的耐化性耐磨性,适应各种不同的工况。
以静脉输液为例,模克隆®Rx1805医用品级材料就能够抵抗基于脂基的药物/营养素,以及经常接触的异丙醇,耐化性良好;同时具备透明度高、耐冲击性强、流动性好等优异的平衡属性。此外,医用品级材料也可以承受氧化乙烯、伽马辐射、高温蒸汽等多种消毒方式。
在电子医疗设备领域中,拜本兰®和模本兰®系列产品也可以用于电子医疗设备外壳以及与皮肤直接接触的设备等等。由于其优秀的尺寸稳定性、低温韧性以及阻燃性,目前广泛用于氧气浓缩器、体外自动除颤仪、传感器设备等等产品之中。