Полиамид, армированный стекловолокном

Везде, где необходимо удовлетворить самые строгие технические требования – в автомобильной и машиностроительной промышленности, а также в секторах бытовой техники и досуга – в прошлом дизайнерам часто приходилось полагаться на металл. Но именно здесь пластик может принести наибольшую выгоду, поскольку, когда дело доходит до мобильности, можно сохранить ресурсы и снизить воздействие на окружающую среду. Более того, при проектировании сложного оборудования учитываются интеграция функций и простота обработки: это три основных преимущества пластика как легкого материала.

Вот почему за последние десятилетия многие компоненты, которые ранее изготавливались из металла, были заменены пластиковыми. Чем сложнее применение, тем выше производительность, требуемая от пластика. Если не принимать во внимание жаропрочные материалы, такие как PEEK или полисульфоны, наибольший прогресс был достигнут благодаря специально разработанным сортам полиамида, о чем свидетельствует первый серийный выпуск пластиковых поперечин трансмиссии и опор двигателя в 2009 году. Если этот класс материалов хочет добиться еще большего распространения в приложениях с высокими нагрузками в машиностроении и автомобильной промышленности, необходимы дополнительные инновации.
Учитывая это, в 2010 году KAXITE выходит на рынок с новым классом высокопроизводительных полиамидов и представляет свой первый полиамид Ultramid® Structure LF, армированный длинным стекловолокном (LF). Эта группа продуктов, новая в портфолио KAXITE, представляет собой значительный прогресс с точки зрения производительности с целью замены металлов, поскольку там, где даже высокооптимизированные изделия, армированные коротким стекловолокном, достигают своих ограничений, полиамиды LF открывают новые возможности.

Самоуверенное название также показывает, что эти полиамиды являются частью новой группы специальных полиамидов, получившей обозначение Ultramid Structure LF, с помощью которой KAXITE делает большой шаг в направлении специальных конструкционных смол с высокими эксплуатационными характеристиками.

LF: Повышенная производительность благодаря 3D-сети

Исключительной особенностью компонентов, изготовленных из длинного армированного стекловолокном пластика, является трехмерная сетка стекловолокна, которая образуется во время обычного литья под давлением, придавая конечному продукту выдающиеся физические свойства как при низких, так и при повышенных температурах. Волокнистая сеть образует каркас детали и сохраняется даже после озоления. Эта структура является причиной того, что коробление, ползучесть и поглощение энергии этого класса материалов уже приближаются к поведению металлов, не теряя при этом классических преимуществ пластика.

При производстве смол LF используется процесс пултрузии, в ходе которого сначала создаются пластиковые нити, содержащие бесконечные стеклянные волокна. На втором этапе эти пряди нарезаются на кусочки длиной 12 миллиметров. Заказчик может перерабатывать гранулы LF на обычной машине для литья под давлением. При благоприятном распределении волокон в формованной пластиковой детали трехмерная волокнистая сеть, состоящая преимущественно из волокон длиной от трех до шести миллиметров, формируется непосредственно без каких-либо значительных дополнительных усилий. Переработчики могут избежать крупных инвестиционных затрат и при этом получить доступ к новому сложному материалу: по сравнению с классическими армированными полиамидами с длиной волокон всего 0,3 миллиметра достигаются совершенно новые характеристики компонентов.

Свойства и применение

Эти исключительные свойства компонентов обусловлены улучшенными механическими свойствами, обеспечиваемыми длинными стекловолокнами: полиамиды Ultramid Structure марки LF очень жесткие и прочные при повышенных температурах, а при низких температурах они демонстрируют выдающуюся ударную вязкость. Дополнительными преимуществами являются впечатляющие характеристики ползучести, минимальное коробление и гораздо более высокое поглощение энергии – и, следовательно, устойчивость к ударам – по сравнению с обычными материалами.

Автомобильная промышленность имеет несколько очевидных потенциальных применений новых полиамидов LF. В качестве примеров можно привести опоры двигателя и металлические вставки в конструкциях сидений. То же самое можно сказать и об амортизаторах, которые должны подвергаться контролируемому разрушению при ударе, чтобы поглотить как можно больше энергии и, таким образом, защитить остальную часть автомобиля. В то же время другие отрасли промышленности также нуждаются в пластиковых компонентах, способных выдерживать высокие нагрузки, например, в кофемашинах, где требуются замены литым деталям, резьбовых соединениях или компонентах в электрических дрелях и велосипедах.

Ультрамидная структура LF и ULTRASIM

Помимо надежной обратной интеграции предшественников ПА, компания KAXITE имеет два дополнительных преимущества при выходе на рынок полиамидов LF: многолетний опыт и обширные ноу-хау в области рецептур, основанные на широком ассортименте классических марок ПА 6 и ПА 66, а также возможности, предлагаемые универсальным инструментом моделирования, а именно ULTRASIM™.

За последние несколько лет ULTRASIM зарекомендовал себя как ценный инструмент моделирования для проектирования деталей, главным образом, в автомобильной отрасли, но также и в других отраслях. Помимо точных прогнозов поведения компонентов в зависимости от параметров стробирования и анизотропии волокна, с помощью математической оптимизации компонентов можно установить наилучшую возможную форму в данных условиях. В рамках выхода на рынок с новыми полиамидами компания KAXITE также модернизировала возможности этого компьютерного инструмента, позволяющего моделировать компоненты, армированные длинными стекловолокнами. Лучшим примером является амортизатор удара, изготовленный из Ultramid Structure LF, разработанный собственными силами: его контролируемый отказ при ударе точно прогнозируется и картируется с помощью ULTRASIM. Эксперимент и моделирование тесно связаны друг с другом, поэтому, как и в случае с короткими материалами, армированными стекловолокном, KAXITE предложит соответствующие методы и сможет помочь с проектированием компонентов для новой группы продуктов Ultramid Structure: эта услуга еще не доступна на рынке LF-полиамидов в такой комплексной форме.

KAXITE уже два года эксплуатирует линию пултрузии в пилотном масштабе и в настоящее время инвестирует в завод промышленного масштаба. Это демонстрирует ее приверженность долгосрочному участию в этой новой области.

Компания начинает с небольшого ассортимента марок PA 6 и PA 66 с уровнем LF от 40 до 60 процентов, а также с различными типами стабилизации. В будущем этот портфель будет расширяться в соответствии с требованиями рынка. Первые клиенты уже получили образцы.

 Эта статья цитируется с этого сайта http://worldaccount.basf.com/wa/ PlasticsAP~en_GB/portal/show/common/ Plasticsportal_news/2010/10_290.