Поліаміди склонаповнені властивості, особливості екструзії па, торгові марки

Поліамід - сучасний синтетичний матеріал з унікальними властивостями. Поліаміди мають високу міцність, мають низький коефіцієнт тертя з будь-яким матеріалом, легко обробляються. Полімерні матеріали на основі поліаміду дозволяють отримати гладку поліровану поверхню, стійку до пошкоджень.

За зовнішнім виглядом поліаміди представляють собою тверді рогоподібні речовини. Залежно від складу і ступеня очищення вихідних продуктів їх забарвлення може змінюватися від безбарвної до жовто-коричневого. Деякі полімери, переважно змішані, представляють собою майже прозорі матеріали.

Композитні матеріали, до складу яких крім поліамідної смоли входять структуровані скляні нитки. Вони відрізняються підвищеною міцністю, стійкістю до ударних навантажень, хімічної інертністю, що робить їх масло-і бензостійкі. Також склонаповнені поліаміди характеризуються хорошими діелектричними властивостями.

Введення в поліаміди скловолокнистого наповнювача дозволяє отримати матеріал зі збільшеною міцністю, жорсткістю, теплостійкість, менш розтріскується в умовах підвищених і знижених температур. При цьому значно знижується усадка і коефіцієнт лінійного розширення. Еластичність матеріалу і опір до стирання у стеклонаполненного матеріалу менше, ніж у ненаполненного.

З стеклонаполненного поліаміду виготовляють деталі точних приладів, кулачкові диски, корпуси електроінструментів, наприклад дрилів, кожухи малогабаритних насосів, сепаратори підшипників, що несуть деталі трансформаторів, голчасті роликові підшипники і т.д. Для зменшення коефіцієнта тертя і поліпшення зносостійкості використовують в якості наповнювача графіт і дисульфід молібдену. Наповнення поліаміду тальком дозволяє отримати деформаційні марки із збільшеною розмірної стабільністю.

Поліаміди ПА6 і ПА66 армовані скловолокном, мають високу жорсткість, міцність, ударну в'язкість, стійкість до термокоробленію і різних середовищ.

До переваг в експлуатації стеклонаполненного полиамидов можна віднести:

Висока жорсткість, ударна в'язкість і стійкість до термокоробленію.

Знижений коефіцієнт тертя і знос.

Працездатність при температурі від -60 до + 150 ° С.

Тривала працездатність в умовах одночасного впливу підвищених температур, значних механічних напружень, в тому числі знакозмінних, парів води і хімічних середовищ: масел, бензину, дизельного палива, гальмівної рідини.

Стійкість до лугів, слабких кислот, електроліту, неполярних розчинників і розчинів солей.

Вироби з стеклонаполненного термопластичних полімерів, що отримуються литвом під тиском, мають ряд суттєвих недоліків і в першу чергу: малу еластичність, низьку ударну міцність, переробка їх супроводжується значним подрібненням армуючих волокон, а також абразивним зносом обладнання.

Скловолокно як армуючий матеріал має високу щільність і низьку адгезію до сполучною. Внаслідок цього - високий вага виробів, неповне використання міцності волокна, невисока водостійкість, розшарування виробів і т.п. ускладнює застосування скло армовані термопластів.

Був розроблений новий КМ на основі поліамідів і високоміцних термостійких органічних волокон, які при правильному виборі мають ряд переваг перед скловолокном: гарне змочування полімерами, висока міцність зв'язку з матрицею, менша схильність до подрібнення. Оскільки густина органічних волокон значно менше скляних, значення питомої міцності і жорсткості нових КМ зростають (табл. 1).

Таблиця 1: Фізико-механічні властивості армованих поліамідів

Руйнівна напруга при розтягуванні, МПа

Устаткування і технологічне оснащення

Поліаміди зазвичай переробляють на одношнекових екструдерах. Застосування двухшнекових екструдерів не дає особливих переваг навіть щодо рівномірності подачі розплаву.

Шнеки. Поліаміди відрізняються від більшості термопластів вузьким діапазоном плавлення і різким переходом з твердого в розплавлений стан. У зв'язку з цим зона стиснення традиційного трьохзонного шнека повинна бути, по можливості, короткою, іноді навіть менше половини витка. Для переробки висококрісталліческіх поліамідів (поліамідів 6, 66 і 610) рекомендують параметри шнеків, зазначені нижче:

довжина шнека, не менше 20D (D - діаметр шнека);

довжина зони завантаження 13,5D;

довжина зони стиснення 0,5D;

довжина дозуючої зони, не менше 6D;

ступінь стиснення 2,5: 4. 4: 1;

крок шнека (1. 1,8) D;

кут підйому гвинтової лінії 17 ° 30`;

висота каналу зони завантаження (0,15. 0,20) D;

висота каналу зони дозування, не більше 0.08D.

Для переробки поліамідів 11 і 12 вимоги до конструкції шнеків менш жорсткі. Для них можливе застосування шнеків з конічною зоною стиснення довжиною (1. 8) D. Проміжна конічна зона впливає на рівномірність подачі матеріалу. При переробці поліаміду 11 типу Rilsan кращі результати були отримані при найдовших конічних зонах стиснення.

Для оптимізації процесу екструзії і збільшення продуктивності були розроблені різні варіанти конструкції шнеків. Для полегшення видалення вологи та інших летких продуктів з поліамідів іноді використовують екструдери з зоною дегазації, в яких встановлюють Пятизонний шнеки з зоною декомпресії. При роботі з такими шнеками необхідно правильно підбирати температурний режим по зонах циліндра і швидкість екструзії для унеможливлення потрапляння розплаву під тиском в отвір вакуум-відсмоктування.

Для зменшення коливання тиску і витрати при екструзії зазор між гребенями витка шнека і поверхнею циліндра повинен бути якомога менше і не перевищувати 0,15 мм на діаметр. Кращі результати виходять при зазорах: шнек D = 45 мм - зазор 0,08-0,10 мм; шнек D = 60 мм - зазор 0,10-0,15 мм.

Циліндр екструдера. Більшість екструдерів виконують з азотованих сталей. Іноді на внутрішній поверхні циліндра встановлюють втулку із зносостійкого сплаву типу Xalloy.

При переробці полиамидов особливу увагу слід приділяти підтриманню температурного режиму по довжині циліндра і головки. На циліндрі бажано мати не менше трьох зон нагріву. Обігрів циліндра виробляється бандажними електронагрівачами. Особливо важливо точно підтримувати задану температуру перехідної зони від циліндра до голівки. Приєднувальні фланці або роз'ємні хомути для кріплення головок доцільно підключати до окремої регульованою тепловою зоні; при відсутності такої можливості фланці або адаптер головки слід теплоізолювати. Зона завантаження циліндра екструдера повинна охолоджуватися циркулюючої водою.

Екструзійні головки. Для виробництва суцільних і порожнистих профілів з поліамідів використовують, як правило, прямоточні головки звичайного типу. Для отримання профілів з сердечником застосовують кутові головки. На вході в головку часто встановлюють решітку; відстань між кінцем шнека і гратами повинно составяет 5-15 мм, діаметр отворів решітки 2-3 мм, оптимальне число отворів - 40/1 дюйм. Наприклад, для шнека D = 45 мм решітка довжиною 6 мм має 176 отворів 2 мм. У екструдерах з «плаваючим» шнеком регулювання опору здійснюють зміною величини зазору між конічним кінцем шнека і втулкою на вході в головку.

Екструзионная головка для виробництва поліамідних виробів повинна мати не менше двох регульованих теплових зон. Формующий інструмент також повинен обігріватися або теплоізольовані.

Незважаючи на те, що поліаміди щодо термостабільним, в голівці не допускаються застійні зони, так як застій матеріалу може призводити до його перегріву, утворення чорних крапок і появи в виробах підвищених залишкових напружень. Поліаміди - вязкоупругие матеріали, які виявляють при екструзії такі ж ефекти, як і інші термопласти (розбухання, орієнтацію). Тому при конструюванні каналів головки слід враховувати нерівномірність розбухання і витяжку розплаву при перебігу його по каналах складної геометрії. Наприклад, при екструзії труб з ПА6 діаметр мундштука приймають на 5-10% більше зовнішнього діаметра труби, діаметр дорна - на 5% більше внутрішнього діаметра труби, а довжина формуючої частини становить 10-22 товщини стінки труби. Ступінь витяжки екструдата полиамидов знаходиться в межах 1,5-4,0 для більшості застосувань.

Калібрувальні пристрої. Конструкції калібрують пристроїв застосовуються такі ж, як і при екструзії інших жорстких кристалізуються полімерів. Перед входом в калібр доцільно встановити пристосування для попереднього охолодження екструдата повітрям або тонким струменем води під невеликим тиском або самопливом. Розміри перетину калібрує каналу повинні враховувати лінійну термічну усадку матеріалу, яка для поліамідів становить 2,08-2,57%. Припуск на усадку для товстостінних ділянок приймається більше, ніж для тонкостінних. При виробництві порожнистих профілів або труб зазвичай використовують довгомірні вакуумні калібратори або калібрувальні втулки або пластини, встановлені у вакуумній ванні. Застосування довгомірних калібраторів дозволяє отримувати більш точні вироби, ніж при використанні калібрують втулок або пластин. Діаметр отворів в вакуумних зонах повинен бути 0,5-0,8 мм. Можливе використання прорізів замість отворів, але товщина їх також не повинна виходити за вказані межі, інакше можливі задираки на поверхні профілю або навіть порушення процесу, особливо якщо вакуум по зонам не регулюється. Зазвичай у вакуумній зоні є 3-4 ряди отворів з кроком 5 мм. Зони охолодження доцільно охолоджувати незалежно один від одного. На вході в калибратор температура води повинна бути 18-25 0С, в наступних зонах - 13-18 0С. Температура води в системі охолодження ванні повинна бути не нижче 15 0С: при температурі води вище 30 0С вироби стають надмірно пластичними і можуть деформуватися в тягнучому пристрої, при більш різкому охолодженні виріб стає крихким і може розтріскуватися при різанні.

Особливості технології екструзії поліамідів

Для розплавлення поліамідів потрібно тепла більше, ніж для плавлення інших поширених термопластів. Тривале перебування матеріалу в циліндрі або голівці екструдера призводить до його до деструкції і погіршення якості виробів, у зв'язку з чим необхідно очищати екструдер перед його зупинкою. Матеріал, що залишився в голівці, при налагодженні процесу слід повністю оновити новою порцією поліаміду.

Температурний режим переробки поліамідів залежить від їх типу: поліаміди з високою температурою плавлення вимагають підвищених температур переробки. У таблиці 2 наведені орієнтовні температури по зонах екструдера (D = 60 мм, L / D = 20: 1, частота обертання шнека 60 об / хв) при переробці різних поліамідів.

Високов'язкі марки полиамидов мають гарну формоустойчивостью і їх переробка не викликає особливих труднощів. Необхідно тільки з високою точністю підтримувати температуру по зонах циліндра і головки і не допускати охолоджень поліаміду на шнеку нижче температури плавлення. Зупинка екструдера з матеріалом навіть на кілька хвилин може привести до різкого охолодження розплаву.

Таблиця 2: Температури по зонам екструдера при екструзії різних поліамідів, 0С

Точка виміру температури

Редакція оплачує на договірній основі
технічні статті, маркетингові звіти, рецептури, огляди ринку
і іншу галузеву інформацію та права не її розміщення

Повне або часткове використання будь-яких матеріалів, розміщених на Plastinfo.ru,
в ЗМІ, друкованих виданнях, маркетингових звітах, дозволяється тільки за умови посилання
на «Plastinfo.ru» і в деяких випадках вимагає письмового дозволу ТОВ Пластінфо