Инженерные пластики и их применение. Часть 15

Полугибкие пенопласты высокой плотности используются в производстве передних и задних бамперах легковых автомобилей. Эти бамперы будут противостоять ударам на низкой скорости без постоянных деформаций благодаря их упругому поведению. Эти бамперы также поддерживают совершенно новые конструкционные технологии, потому что они могут быть отлиты в более сложные формы, чем обычные стальные бамперы. Структурные пены также могут использоваться в качестве амортизаторов, опор двигателя и в качестве элементов в пружинных системах. Стоимость сырья варьируется в зависимости от специфических свойств получаемых пен. По объему же они могут легко конкурировать с самыми дешевыми инженерными материалами из-за их очень низкой плотности. Поскольку с коммерческой точки зрения стало возможным получать полугибкие пенопласты с цельной оболочкой, состоящей из той же уретановой композиции, что и пенопласт под ней, различные по дизайну готовые детали можно изготавливать за одну операцию.

Это, разумеется, устраняет несколько этапов производства, тем самым дополнительно снижая стоимость готовых деталей. Жесткие уретановые пенопласты высокой плотности — недавняя разработка, основанная на технологии, полученной из известной технологии изготовления жестких пенопластов низкой плотности. В то время как последние использовались главным образом из-за их превосходных изоляционных качеств, первые используются в качестве конструкционных элементов. Метод литья под давлением при реакции позволяет быстро производить различные компоненты мебели, некоторые из которых имеют очень замысловатый дизайн, имитирующий резное дерево. Если эти детали выполнены с цельной гладкой поверхностью, их можно легко покрасить без предварительной подготовки поверхности. Эта концепция в настоящее время наиболее распространена на рынке бюджетной мебели. Быстрый процесс «литья под давлением» дал дизайнерам новые возможности для более современных и сложных конструкций стульев и диванов.

Концепция жесткого пенополиуретана со встроенными кожухами также вызвала значительный интерес в автомобильной промышленности. Такая технология позволяет изготавливать внешние части кузова, такие как крышки моторного отсека или багажника, элементы крыш и даже полные крыши. Эти детали могут быть усилены металлическими вставками, где это необходимо, или же петли и крепежные детали могут быть отлиты для готовой установки. Большой интерес, который проявляют многие отрасли промышленности к этим недорогим высокоэффективным пенопластам, которые в конечном итоге будут продаваться по всё более низкой цене, уже привел к быстрому росту в этом последнем сегменте уретановой промышленности. Далее заметим, что прикладные исследования направлены на поиск применений для новых полимеров и пластмасс. Вполне возможно, что у нас возникнут сомнения относительно того, чтобы приступить к этому вопросу, когда разработка новых полимеров достигает состояния убывающей отдачи, поскольку они появляются менее часто и потому что они становятся все более дорогими и химически сложными.

Прикладные исследования обычно включают в себя спиральную разработку, которая постоянно анализирует все интеллектуальные данные о пластмассовых материалах с большей детализацией. Современные компьютерные программы предусматривают моделировать характеристики и производить оценку материалов без влияния «человеческого фактора». Предварительная характеристика вновь созданного полимера позволит провести сравнение со спектром существующих материалов, предлагая ряд применений. Предварительная характеристика должна быть достаточно подробной, чтобы позволить модификацию полимера в первом приближении. Разработав таким образом предварительные цели для материала, становится уместным провести более детальную характеристику и, в конечном счете, обратиться к потенциальным клиентам для получения информации, необходимой для определения того, стоит ли налаживать производство нового полимера, какие объемы производства выбрать и какой капитал инвестировать в поиск нового полимера.

Из-за широкого спектра экспериментальных трудностей продукты новой процедуры полимеризации могут быть неокрашенными из-за загрязнения сырья, загрязнения, вызванного необходимостью обработки, или неправильной стабилизации. Кроме того, общий характер полимера может потребовать корректировки путем изменения степени полимеризации или использования сополимеризующихся материалов, а также путем добавления пластификаторов и других модифицирующих добавок для придания компаунду необходимых свойств. Короче говоря, исследователь должен знать о обычных недостатках новых лабораторных материалов и должен быть готов и не обескуражен некоторыми довольно явными дефектами в исходных продуктах. На ранней стадии важно понять основные свойства продукта, чтобы сосредоточиться на свойствах, представляющих интерес, и тем самым направить усовершенствование экспериментального полимера.

Основные методы оценки хорошо известны, поскольку разрабатывались на протяжении многих лет, и они позволяют довольно надежно характеризовать качественные и количественные параметры новых полимеров. Если экспериментальное оборудование не является дешевым и легкодоступным, а сырье может быть дешево подготовлено, важно, чтобы первая оценка проводилась на микроуровне, а не на экспериментальных партиях, поскольку могут возникнуть многочисленные экспериментальные модификации, а также сомнительная повторяемость количеств экспериментального масштаба может создать серьезную финансовую брешь в программе. Большое количество рецептов часто можно приготовить очень дешево в лаборатории; это, например, является причиной разработки популярного «бутылочного полимеризатора». В следующей части продолжим разговор о том, как создаются новые полимерные компаунды для различных целей.