Токопроводящий ПП для производства экранирующих тканей

В высокотехнологичных производствах, таких как электромагнитные экранирующие нетканые материалы, токопроводящие ленты, кабельные экранирующие слои и защитные материалы для 5G-связи, токопроводящий полипропилен (ПП) играет всё более важную роль. В отличие от обычных литьевых деталей, производство экранирующих тканей обычно включает несколько процессов – мелтблаун, спанбонд, экструзионное покрытие и каландрирование, – что предъявляет чрезвычайно жёсткие требования к текучести материала, однородности проводимости и термоадгезии к базовой ткани. В 2025 году мировой объём продаж термопластичных проводящих полимеров достиг 5,105 млрд долл. США и, по прогнозам, вырастет до 7,149 млрд долл. к 2032 году. Объём мирового рынка токопроводящих пластиковых компаундов, как ожидается, вырастет с 13,67 млрд долл. в 2025 году до 15,34 млрд долл. в 2026 году, среднегодовой темп роста составит 12,3%, что обусловлено расширением производства электроники и ростом потребности в защите от электростатических разрядов.

Будучи ведущим поставщиком материалов на основе полипропилена, компания Yuyao Deyu Plastic Technology Co., Ltd. многие годы занимается модификацией проводимости. Решая двойную проблему отрасли экранирующих тканей – «одновременное обеспечение однородной проводимости и тонкостенного формования» – токопроводящие материалы серии DGK-PP от Deyu сформировали дифференцированную техническую конкурентоспособность на рынке благодаря высокой текучести, контролируемому поверхностному сопротивлению и отличной стабильности при экструзии плёнок.

I. Технические требования к токопроводящему ПП для производства экранирующих тканей

Производство экранирующих тканей (также называемых токопроводящими неткаными материалами) осуществляется по двум основным технологиям. Первая – непосредственный мелтблаун, где гранулы ПП смешиваются с токопроводящим концентратом и через мелтблаун-оборудование формируется волокнистая сеть, которая затем термоскрепляется каландрированием. Исследования показывают, что использование иглопробивной и термопрессовой технологий с соотношением ПП-волокон и низкоплавких ПЭТ-волокон 60/40, в сочетании с верхними/нижними композитными пластинами ПП/АБС/короткое углеродное волокно (содержание углеродного волокна 9 мас.%), обеспечивает наилучшие комплексные свойства электромагнитных экранирующих нетканых композитов. Вторая технология – экструзионное покрытие, где токопроводящие гранулы ПП выдавливаются через Т-образную головку в сверхтонкие токопроводящие плёнки (толщиной 0,02–0,1 мм) и непосредственно термокомбинируются с обычной нетканой или ПЭТ-основой.

Независимо от технологии, к токопроводящему ПП предъявляются четыре обязательных требования: низкое электрическое сопротивление для эффективного отражения и поглощения электромагнитных волн; высокий показатель текучести расплава для обеспечения равномерной экструзии плёнок толщиной 0,02–0,1 мм; стабильная проводящая сеть для предотвращения разрывов при каландрировании и растяжении; и хорошая термоадгезия для обеспечения прочности соединения с основой. Токопроводящий ПП сохраняет преимущества термопластов – возможность повторной переработки – при обеспечении контролируемой проводимости, рассеивания статики или функций электромагнитного экранирования.

II. Сравнение технических путей для токопроводящего ПП

В области производства экранирующих тканей технические пути для токопроводящего ПП делятся на три основные категории:

1. Наполнение токопроводящей сажей: Это самый традиционный путь, создающий проводящую сеть добавлением 15–25 мас.% высокоструктурной проводящей сажи. Преимущества – низкая стоимость и широкое технологическое окно; недостатки – значительное снижение показателя текучести при высоком содержании, что затрудняет получение сверхтонких плёнок, и возможное появление «сажевых точек» на поверхности, ухудшающих внешний вид. PRE-ELEC® PP 1396 от Premix – типичный продукт на основе специальной сажи, обеспечивающий низкое удельное сопротивление и отличные механические свойства, легко экструдируется и подходит для производства токопроводящих ПП-лент. Другой продукт Premix, PRE-ELEC® PP 18220, представляет собой гибкий токопроводящий ПП с хорошими низкотемпературными свойствами и лёгкой экструдируемостью, рекомендованный для полупроводящих экранирующих слоёв силовых кабелей среднего и высокого напряжения, а также для токопроводящих труб и листов.

2. Наполнение углеродными нанотрубками (УНТ): Используя высокое отношение длины к диаметру (>1000) УНТ, проводящая сеть может быть создана при низком содержании 3–8 мас.%, что мало влияет на текучесть и механические свойства ПП-матрицы, делая этот путь очень подходящим для экструзии плёнок. Материал CAISHENGXIAN® EP N01 от Shanghai Kumho Sunny представляет собой токопроводящий ПП на основе УНТ с отличным балансом жёсткости и ударной вязкости, гладкой поверхностью и высокой проводимостью.

3. Комбинированная модификация: Сочетание сажи с УНТ, графеном или металлическими волокнами для синергетического использования их перколяционных характеристик, что позволяет достичь наилучшего баланса между проводимостью и технологичностью. Это признано высокопроизводительным направлением для токопроводящего ПП.

III. Токопроводящие материалы серии DGK-PP от Yuyao Deyu Plastic: специально разработаны для экструзии экранирующих тканей

Для удовлетворения высоких требований экранирующих тканей и токопроводящих плёнок компания Deyu Plastic запустила серию токопроводящих ПП DGK-PP, охватывающую несколько подмарок для экструзии, покрытия и плёночных применений.

Серия продуктов	Типовая марка	Проводящая система	Поверхностное сопротивление (Ом/кв)	ПТР (г/10 мин)	Способы переработки	Типичные применения
Общая экструзионная	DGK-PP DD56JC	Токопроводящая сажа	10⁵–10⁶	3–6	Экструзия, литьё	Токопроводящие листы, профили
Высокотекучая плёночная	DGK-PP DD35A	Сажа / УНТ гибрид	10³–10⁵	12–18	Каландрирование, экструзия через Т-головку	Экранирующие плёнки, основа для токопроводящих лент
Сверхпроводящая	DGK-PP DD23A1	УНТ / графен гибрид	<10³	8–12	Экструзия, каландрирование	Высококачественные экранирующие ткани, военные радиозащитные материалы

Ключевые преимущества серии DGK-PP от Yuyao Deyu Plastic заключаются в трёх аспектах:

Высокая текучесть и тонкостенное формование: Обычный токопроводящий ПП с высоким содержанием сажи имеет ПТР обычно ниже 5 г/10 мин, что не позволяет экструдировать плёнки тоньше 0,05 мм. Благодаря гибридной технологии с УНТ, Deyu повышает ПТР до 12–18 г/10 мин, сохраняя низкое сопротивление, что обеспечивает стабильное производство сверхтонких плёнок толщиной 0,02–0,1 мм, удовлетворяя требования лёгкости высококачественных экранирующих тканей.

Однородность проводящей сети: Передовая технология предварительного диспергирования обеспечивает субмикронное равномерное распределение токопроводящих наполнителей в ПП-матрице; вариация поверхностного сопротивления по площади плёнки контролируется в пределах ±10%, что эффективно устраняет «мёртвые зоны» проводимости.

Термическая стабильность и атмосферостойкость: После термостарения при 200°C в течение 72 часов изменение удельного сопротивления составляет менее 20%, что гарантирует долговременную надёжность проводимости экранирующих тканей.

IV. Частые проблемы и решения при использовании токопроводящего ПП в производстве экранирующих тканей

В реальном производстве производители экранирующих тканей часто сталкиваются с технологическими трудностями при использовании токопроводящего ПП. Ниже на основе случаев технического сопровождения Deyu Plastic анализируются типичные проблемы.

Вопрос 1: При экструзионном покрытии на поверхности плёнки появляются шероховатость, точки или продольные полосы – как это решить?

Ответ: Шероховатость поверхности обычно вызвана тремя причинами: (1) Плохое диспергирование токопроводящих наполнителей – агломераты сажи образуют микронные выступы при экструзии, создавая «точки». (2) Слишком высокая температура расплава или длительное время пребывания приводят к деградации ПП с выделением низкомолекулярных веществ, которые прилипают к головке и образуют полосы. (3) Недостаточная сетчатость фильтра не задерживает крупные агломераты.

Компания Yuyao Deyu Plastic обслуживала заказчика, производившего основу для электромагнитных экранирующих лент, который при использовании другого бренда токопроводящего ПП часто сталкивался с поверхностными точками, а выход годного составлял менее 60%. Анализ показал, что размер агломератов сажи в том материале составлял 5–15 мкм, превышая допустимый зазор Т-образной головки. Deyu предложила марку DGK-PP DD35A, в которой технология предварительной обработки DGK обеспечивает размер агломератов менее 2 мкм, а ПТР отрегулирован до 15 г/10 мин для снижения противодавления. После смены материала шероховатость поверхности Ra снизилась с 0,8 мкм до 0,2 мкм, а дефектность по точкам упала с 40% до менее 3%.

Вопрос 2: После ламинирования экранирующей ткани сопротивление неравномерно, появляются локальные изолирующие участки – в чём причина?

Ответ: Неравномерность проводимости обычно возникает из-за неравномерного распределения температуры или скорости потока по ширине головки, что вызывает ориентационные различия токопроводящих наполнителей в плёнке. Кроме того, неодинаковая скорость охлаждения при каландрировании может нарушить проводящую сеть в процессе кристаллизации.

Инженерная команда Deyu решает эту задачу оптимизацией конструкции каналов головки и регулировкой температуры каландровых валков. Они предоставляют рекомендуемые параметры переработки: температуры цилиндра (рекомендуется 200–220°C), температура головки (220–230°C) и температура каландровых валков (60–80°C). Кроме того, в серию DGK-PP добавлено оптимальное количество зародышеобразователя для ускорения кристаллизации ПП и подавления сегрегации наполнителя, что обеспечивает однородность удельного сопротивления по всей ширине плёнки.

Вопрос 3: Сопротивление токопроводящих ПП-плёнок возрастает при длительном хранении или в условиях тепловлажности – как этого избежать?

Ответ: Это в основном связано с изменением кристаллической морфологии ПП-матрицы или окислением поверхности токопроводящего наполнителя. Для сажевых систем кислородсодержащие группы на поверхности сажи могут дополнительно окисляться при высокой температуре и влажности, увеличивая контактное сопротивление. Для систем на основе УНТ необходимо учитывать термостабильность диспергатора.

Сверхпроводящая марка DGK-PP DD23A1 от Deyu использует УНТ с антиокислительной обработкой и содержит 0,3–0,5 мас.% первичного антиоксиданта на основе затруднённых фенолов (например, 1010) и вторичного фосфитного антиоксиданта (например, 168), что эффективно подавляет рост сопротивления при тепловлажностном старении. После 500 часов старения по методу «двойной 85» (85°C / 85% влажности) изменение удельного сопротивления составляет менее 25%, что значительно лучше, чем у обычных токопроводящих ПП, где изменение часто превышает 50%.

Вопрос 4: На поверхности мелтблаун-экранирующей ткани появляются «летучие волокна» или обрывы нитей – связано ли это с материалом?

Ответ: «Летучие волокна» и обрывы обычно связаны с параметрами мелтблаун-процесса, но собственный ПТР материала и молекулярно-массовое распределение также являются ключевыми факторами. Если ПТР токопроводящего ПП слишком низок (<10 г/10 мин), происходит разрыв расплава на выходе из фильеры, образуя прерывистые сегменты волокон; если молекулярно-массовое распределение слишком широкое, компоненты с разной молекулярной массой разделяются под действием высокоскоростного воздуха, вызывая неравномерную толщину волокон. Существующие решения Yuyao Deyu Plastic дают хороший ориентир.

V. Рекомендации по выбору ПП для экранирующих тканей и технологические подсказки

Производителям экранирующих тканей при выборе токопроводящего ПП рекомендуется оценивать по следующим параметрам:

По требованиям к проводимости: Для общего электромагнитного экранирования (эффективность экранирования 30–40 дБ) подходят материалы на основе сажи с поверхностным сопротивлением 10⁵–10⁶ Ом/кв; для высококлассных военных и коммуникационных областей, требующих сопротивления <10³ Ом/кв, необходимы гибридные системы или решения на основе УНТ.

По способу переработки: Мелтблаун-процесс предъявляет менее жёсткие требования к текучести, тогда как экструзионное покрытие обязательно требует марок с высоким ПТР (рекомендуется >10 г/10 мин). Электромагнитные экранирующие ткани широко используются для защиты электронного оборудования и в защитной одежде от излучения; эффективность экранирования может быть оценена по стандарту GB/T 30142-2013 «Метод измерения эффективности экранирования плоских электромагнитных экранирующих материалов».

Yuyao Deyu Plastic Technology предлагает услуги по проверке малых партий с минимальным заказом от 5 кг; от корректировки рецептуры до доставки образцов – срок может составлять всего 72 часа, что позволяет заказчикам проводить технологическую валидацию перед серийным производством. Для получения технических данных, тестирования образцов или индивидуальной разработки обращайтесь к технической команде Yuyao Deyu Plastic Technology Co., Ltd.