Режим работы: Пн-Пт 9:00 - 18:00
Авторизация
Войти как пользователь
Вы можете войти на сайт, если вы зарегистрированы на одном из этих сервисов:

Каталог продукции

Прочее


Рим технология полиамидов

ФОРМОВАНИЕ ИЗДЕЛИЙ ПО RIM-ТЕХНОЛОГИИ ПОЛИАМИДОВ

Все права принадлежат ООО «Анион» и издательству журнала «Полимерные материалы»            

Название сравнительно нового для России метода формования изделий из термопластов - так называемой «RIM-технологии» - включает в себя аббревиатуру от англоязычного словосочетания «reaction-injection molding» (реакционно-литьевое формование).

Схема РИМ технологии полиамидов
Схема РИМ технологии полиамидов

Основным отличием RIM-технологии от известного метода изготовления изделий из термопластов литьем под давлением является то, что в качестве исходного полуфабриката, загружаемого в специализированное оборудование (рис. 1), используется не полимерный гранулят, а реакционная смесь, полученная после смешения в заданном соотношении нескольких жидких низкомолекулярных компонентов. Эта смесь подается в литьевую форму, где и происходит химическая реакция взаимодействия компонентов с одновременным образованием готового полимерного изделия. В этом смысле можно сказать, что данная технология подобна известному методу литья под давлением реактопластов.В настоящее время данная технология реализована применительно к изделиям из полиамида. 

Помимо указанных выше, ее отличают следующие особенности:

  • Основным исходным компонентом сырья для RIM-технологии полиамидов служит мономер - капролактам (до 70%), к которому добавляют активатор, катализатор и другие добавки. Таким образом, для изготовления полиамидных изделий по RIM-технологии не требуются дополнительное время и энергозатраты на промежуточные стадии процесса - синтез полимера, гранулирование полимерного материала и неоднократное термическое воздействие на него (сушка, плавление).   
  • Процесс RIM-технологии полиамидов проходит при относительно низких температурах и давлениях (рис.2). При этом даже толстостенные изделия получают практически с минимальным уровнем остаточных напряжений. Таким способом можно без труда изготавливать полиамидные изделия сложных форм с толщиной стенки до 40...50 мм и габаритами до 1500x2000 мм и более, что является важным преимуществом данной технологии.
  • Стоимость литьевых форм для продукции, изготовляемой по RIM-технологии, на порядок ниже, чем для подобных изделий, полученных литьем под давлением. Литьевые формы более тонкостенные, но требуют обогрева.
  • Процесс формования происходит в течение 3.. .5 мин, т.е. данный процесс, также как и литье под  давлением, относится к высокопроизводительным методам получения полимерных изделий.

Процесс получения полиамидов по RIM-технологии принципиально близок по своей сути к получению блочного ПА-6, где также основным сырьем служит капролактам. В России капролактам в жидком и кристаллическом состояниях выпускают многие промышленные предприятия в количестве сотен тысяч тонн. Чаще для RIM-технологии используют наиболее дешевый продукт - жидкий капролактам (рыночная стоимость капролактама составляет 1,6-1,8  долларa  США за 1 кг).

Процесс производства изделий осуществляется по двухпоточной схеме, где в одном из потоков капролактама присутствует катализатор, а в другом - активатор (рис. 2). При смешении этих потоков капролактама с различными добавками при повышенной температуре происходит их химическое взаимодействие, которое заканчивается в обогреваемой форме с одновременным образованием полимера и формованием изделия из него. 

Принципиальным отличием RIM-технологии от процесса получения блочного ПА-6 является то, что в целях повышения скорости полимеризации в качестве катализатора используется высокоскоростной катализатор (магнийбромкапролактам), а в качестве активатора - полимерный активатор, который в процессе реакции встраивается в полиамидную цепочку. Содержание активатора составляет около 15...30%, а катализатора - 8...10%. Оба этих компонента реакционной смеси были разработаны и запатентованы фирмой ООО «Анион» (Москва). 

Примером материалов для изделий, получаемых по RIM-технологии, служат материалы марки «АНИЛОН Л», которые разработаны той же фирмой и представляют собой блок-сополимеры строения А-Б-А, в которых два внешних сегмента А являются полиамидными звеньями, а внутренний сегмент Б - простым полиэфиром в количестве от 10 до 30%. Компоненты реакционной смеси имеют низкую вязкость, и их легко впрыскивать в форму как без наполнителя, так и с наполнителем, например, в виде коротких стекловолокон. 

Для придания этмосферостойости в композицию вводят также термо- и светостабилизаторы. Кроме того, в составе смесей используются и другие специальные добавки (антивспениватели, антиадгезионные добавки, красители и др.). 

Для реализации RIM-технологии фирма «Kraus Maffei Kunststofftechnik GmbH» (Германия) спроектировала и изготавливает специализированное оборудование (рис. 1), в которое входят следующие основные узлы:

  • Оборудование РИМ технологии полиамидов
    Оборудование РИМ технологии полиамидов
    узел подготовки компонентов (рис. 3), включающий два обогреваемых бака, в которых находятся растворы капролактама с активатором и катализатором;
  • узел дозирования (рис.4), состоящий из двух плунжерных насосов, обеспечивающих дозирование каждого из потоков в камеру смешения и литьевую форму;
  • смесительная головка (рис. 5), где происходит смешение компонентов и впрыск полученной смеси в форму;
  • формодержатель и форма (рис.6).

Оборудование для RIM-технологии полиамидов отличается от оборудования для получения, например, полиуретанов прежде всего тем, что требуется обогрев всех коммуникаций и литьевой формы.

Единственная установка на территории СНГ для осуществления этой технологии находится в Беларуси, на ГПО «Азот», которое производит и капролактам - основное сырье для RIM-технологии полиамидов. На этом предприятии также проектируются и изготавливаются формы для RIM-технологии полиамидов, имеются производственные мощности.

Блок-сополимер «АНИЛОН Л» нетоксичен, и его можно окрашивать в процессе получения в массе или поверхностно, например, эмалями, применяемыми в автомобильной промышленности. Кроме того, этот полимер сочетает в себе ряд полезных свойств, присущих как полиамидам (достаточно высокая прочность, жесткость, высокая температура плавления, деформационная стойкость при повышенных температурах), так и каучукам (высокая ударная прочность при низких температурах, эластичность и поглощение вибрации) (табл. 1).«АНИЛОН Л» не является огнеопасным материалом, а изделия из него устойчивы к воздействию углеводородов (нефть, газолин, керосин и др.), масел, жиров, эфиров, кетонов, слабых щелочей и кислот. Вместе с тем они обладают недостаточной стойкостью к сильным минеральным и органическим кислотам, щелочам, фенолу, низшим спиртам (метиловому, этиловому, пропиловому). Применение блок-сополимера «АНИЛОН Л» в качестве материала конструкционного назначения в машиностроении разрешено в соответствии с ГОСТ 12.1.007-76.

Свойства «АНИЛОН Л» можно регулировать в широких пределах. Это достигается за счет:

  • Примеры изделий полученных по РИМ технологии полиамидов
    Примеры изделий полученных по РИМ технологии полиамидов
    варьирования содержания в составе композиции полиамида и полиэфира (10...30%) (табл. 2);
  • варьирования  содержания  стеклонаполнителя (О...30%) (табл. 3).

Введение стекловолокон в состав «АНИЛОН Л» позволяет получить материал с увеличенной прочностью, жесткостью, теплостойкостью, стойкостью к текучести, менее  растрескивающийся в условиях повышенных температур. При этом значительно снижаются коэффициент линейного термического расширения, водопоглощение, повышаются стойкость к износу, размерная точность и стабильность изделий. Однако эластичность у стеклонаполненного материала меньше, а плотность больше, чем у ненаполненного.

Удачная совокупность свойств блок-сополимеров семейства «АНИЛОН Л» позволяет успешно применять их для изготовления по RIM-технологии изделий различного назначения в автомобилестроении (подкрылки для автомобилей, бамперы, сиденья, топливные баки, решетка для автомобиля МАЗ и т.д.,), в сельскохозяйственном машиностроении (валки для кормоуборочных комбайнов, крыльчатки), в машиностроении (корпусные детали), приборостроении, в электротехнической, кожевенной, мебельной промышленности, в строительстве и для изготовления спортивных изделий (рис. 7), которые выпускаются ГПО «Азот». Кроме того, возможность производства крупногабаритных деталей с массой до 20 кг и более выгодно отличает RIM-технологию от других способов получения изделий из ПА.