Инженерные пластики и их применение. Часть 8

В окончательном сочетании материалов и приложений небольшие краткосрочные решения обычно основаны на непосредственной позиции конкретного производителя: производитель материалов будет искать любое возможное использование для своих продуктов, переработчик будет пытаться обработать любой возможный материал в любой возможной конечной ситуации, а производитель потребительских товаров будет использовать любые материалы и процессы, которые быстрее всего открывают рынок. Но для крупных рынков с долгосрочным прогнозом выбор должен быть гораздо более объективным и беспристрастным. Чтобы создать новый конечный продукт, проектировщик должен сначала составить предварительные проекты, которые указывают общие свойства, которые будут необходимы, затем использовать компьютерный поиск, чтобы определить один или несколько материалов, наиболее подходящих для его потребностей.

Только после этого потребуется вернуться к своему продукту и изучить оптимальный дизайн с использованием каждого из этих материалов, затем рассмотреть методы обработки, требуемые для каждой комбинации дизайна материала, и, наконец, уточнить этот трехсторонний выбор, чтобы принять окончательное решение. Конечно, помимо этого первоначального теоретического подхода, основанного на определенных инженерных и дизайнерских правилах, существует критическая потребность в экспериментальных доказательствах реальных технологических процессов и «полевых» испытаний прототипа, чтобы вынести обоснованное суждение для определения технического успеха любого пластикового изделия. Это направление, в котором в будущем должны развиваться прикладные исследования и дизайн продукта, чтобы превратить искусство использования пластмасс в полноценную науку о пластиках, что сейчас и происходит. Что касается реальных технологических процессов при производстве материала, то здесь может помочь анализ добавок в полимерах, о котором мы подробно рассказываем в параллельном цикле статей. Важность такого анализа трудно переоценить, если серьёзно подходить к выбору инженерного пластика.

Теперь поговорим о термореактивных материалах или, как их часто называют, реактопластах. Термореактивные формовочные составы подразделяются на алкидные, диаллилфталатные, эпоксидные, меламиновые, фенольные, полиэфирные, силиконовые и мочевинные. Каждый материал имеет свою особую характеристику. Эти материалы можно найти в следующих областях рынка: электроприборы, автомобили, запорные устройства, средства связи, электрические переключатели, электрические стартеры, бытовая техника, электроинструменты, текстиль и многие другие сопутствующие товары. Все материалы обрабатываются путем выполнения операции формования, требующей нагрева и давления. Доступен ряд формовочного оборудования. Операция формования может выполняться либо полуавтоматически, либо полностью автоматически. Теперь возможно литье под давлением термореактивных материалов, и многие детали формуются таким образом. В прошлом некоторые реактопласты могли быть преобразованы в термопластичные материалы, однако с новыми технологиями обработки и системами смол эта тенденция может получать и обратное направление.

Термореактивные формовочные материалы — это такие пластичные соединения, которые при формовании образуют постоянную форму при воздействии на них тепла и давления, будучи заключенными в закаленную форму. Наиболее распространенные и широко используемые термореактивные формовочные составы классифицируются следующим образом: (а) алкид, (б) аллиловый (диаллилфталат), (в) амино (меламин и мочевина), (г) эпоксидная смола, (д) фенолы, (е) полиэстер и (ж) силикон. Могут быть другие специальные термореактивные материалы, используемые в определенных областях применения. Будучи искусственными, термореактивные формовочные смеси могут быть обработаны с использованием различных наполнителей, чтобы получить практически любое свойство, желаемое в конечном продукте. Сама базовая смола придает определенные желательные результаты при смешивании с наполнителями, которые дают конечный продукт, который может иметь превосходные электрические, физические и термические характеристики.

Широкое и растущее использование этих искусственных материалов можно объяснить уникальной комбинацией свойств, которые и дают им столь серьёзные преимущества во многих областях. Преимуществами термореактивных материалов являются малый вес, широкая цветовая гамма, хорошие физические свойства, отличные электрические характеристики, термостойкость, химическая стойкость, стабильность размеров, приспособляемость к методам массового производства и зачастую более низкая стоимость. Недавнее развитие в обработке разрешает чрезвычайно короткие циклы, поэтому чрезвычайно высокая производительность при низких затратах на инструмент оказалась реальной для этих материалов. Как указывалось выше, базовое оборудование позволяет обрабатывать рекомендуемый формовочный состав для конкретного конечного использования или применения. Общие физические, электрические, специфические свойства и их применение могут быть более понятны, если исследовать термореактивное формовочное соединение каждого типа.

Описание термореактивных материалов начнем с алкидных смол. Алкидные смолы являются продуктом реакции полифункционального спирта и полифункциональной кислоты. Когда смолу объединяют с наполнителем, катализатором, пигментом и разделительным агентом, полученный продукт представляет собой гранулированный или формовочный состав волоконного типа. Используемые наполнители могут быть мелкими минеральными продуктами, стекловолокном и нейлоновыми соединениями в зависимости от желаемого конечного продукта. Алкидные формовочные смеси при формовании в готовые детали могут иметь превосходное дуговое сопротивление (минимум 180 секунд). Другие хорошие электрические характеристики, такие как диэлектрическая прочность и сопротивление изоляции также могут быть получены при изготовлении путем комбинирования добавок. Комбинации наполнителей могут также привести к превосходной стабильности размеров и превосходному сохранению электрических и физических свойств после воздействия повышенных температур (вплоть до 230 °C) в течение длительных периодов времени. Значения водопоглощения алкидных смол чрезвычайно низкие, что помогает поддерживать требуемые электрические значения этих материалов.