Стеклонаполненный полиамид КВС-30: конструкционный материал на основе ПА-6 с 30 % короткого стекловолокна
КВС-30 — композиция на базе полиамида ПА-6, армированная коротким стекловолокном с массовой долей 30 %. Наполнитель распределён по объёму расплава при компаундировании, что обеспечивает изотропию свойств в плоскости литья и повышает жёсткость при сохранении ударной вязкости. Материал перерабатывается литьём под давлением и экструзией, выпускается в виде гранул с влажностью не более 0,2 % в герметичной упаковке.
Технические характеристики
| Показатель | Метод | Значение | Условия | Единица |
|---|---|---|---|---|
| Плотность | ISO 1183 | 1,36–1,40 | 23 C | г/см |
| Предел прочности при растяжении | ISO 527 | 160–180 | сухой образец | МПа |
| Модуль упругости при изгибе | ISO 178 | 7000–8500 | 23 C | МПа |
| Ударная вязкость по Шарпи | ISO 179 | 45–60 | без надреза | кДж/м |
| Теплостойкость по Вика | ISO 306 | 200–210 | нагрузка 50 Н | C |
| Водопоглощение | ISO 62 | 1,5–1,9 | 24 ч, 23 C | % |
| Усадка при литье | ISO 294-4 | 0,3–0,8 | вдоль/поперёк потока | % |
Состав и структура
Полимерная матрица — полиамид ПА-6 (поликапроамид) с молекулярной массой, обеспечивающей текучесть расплава ПТР 8–15 г/10 мин при 275 C и нагрузке 2,16 кг. Армирующий компонент — рубленое стекловолокно диаметром 10–13 мкм и длиной резки 3–4,5 мм с силановым аппретированием, обеспечивающим адгезию на границе «волокно–матрица». В рецептуру вводят термостабилизаторы (медьсодержащие или на основе ароматических аминов), смазки и нуклеаторы для ускорения кристаллизации.
Анизотропия усадки — характерная особенность материала: разница между продольным и поперечным направлениями достигает 0,4–0,5 %, что учитывается при проектировании литьевых форм и назначении допусков на коробление.
Технология переработки
- Сушка гранулята перед литьём: 4–6 ч при 80–90 C в вакуумных или деhumidifying сушилках до остаточной влажности 0,1 %.
- Температура расплава по зонам материального цилиндра: 260–285 C; температура формы — 80–100 C.
- Давление впрыска — 80–140 МПа; скорость впрыска средняя, выдержка под давлением 15–25 с.
- Оборудование: термопластавтоматы с узлом смыкания усилием 100–500 тс, шнеки со степенью сжатия 2,5–3,0 и износостойким покрытием.
- Вторичная переработка литников допускается в доле до 20–25 % при условии отсутствия деструкции ПА-6.
Применение в узлах и системах
КВС-30 применяют там, где требуется сочетание жёсткости, теплостойкости и стойкости к знакопеременным нагрузкам при ограниченной ползучести:
- Корпусные детали электроинструмента, редукторов и мотор-редукторов, кронштейны и фланцы.
- Элементы топливной и тормозной систем автомобиля: впускные коллекторы, крышки ГБЦ, корпуса термостатов, патрубки.
- Детали бытовой и профессиональной техники: шестерни, втулки, направляющие, рычаги.
- Арматура и фитинги трубопроводов технического водоснабжения и пневмосистем.
- Изоляционные и несущие элементы низковольтного электрооборудования, кабельные вводы, клеммные колодки.
- Детали сельхозтехники и насосного оборудования, работающие при контакте с ГСМ и охлаждающими жидкостями.
Эксплуатационные ограничения
Материал сохраняет работоспособность в диапазоне –40…+120 C при длительной нагрузке; кратковременно допускает нагрев до 150–160 C. Стекловолокно повышает абразивность расплава, поэтому литьевые формы требуют упрочнения поверхностей каналов и оформляющих вставок. Стойкость к гидролизу ограничена: в средах с горячей водой и паром выше 80 C наблюдается снижение молекулярной массы ПА-6. Для УФ-стойких исполнений применяют светостабилизированные модификации.
Вопросы и ответы
Чем КВС-30 отличается от стеклонаполненного ПА-6 с 30 % длинного волокна?
КВС-30 содержит короткое рубленое стекловолокно длиной 3–4,5 мм, что даёт изотропию свойств в плоскости детали и технологичность при литье. Длинноволоконные композиции обеспечивают более высокую ударную вязкость и жёсткость вдоль ориентации, но сложнее перерабатываются и требуют специального оборудования.
Какой ПТР у КВС-30 и как он влияет на литьё?
Показатель текучести расплава составляет 8–15 г/10 мин при 275 C и 2,16 кг. Значение в этом диапазоне обеспечивает заполнение тонкостенных полостей толщиной от 1,5 мм и одновременно достаточную вязкость расплава для формования деталей с арматурой.
Нужна ли сушка гранулята КВС-30 перед переработкой?
Да. Полиамидная матрица гидроскопична, поэтому гранулят сушат 4–6 ч при 80–90 C до остаточной влажности не более 0,1 %. Переработка влажного материала приводит к гидролитической деструкции, падению прочности и появлению серебристых полос на поверхности изделия.
Как учитывается анизотропия усадки при проектировании формы?
Разница усадки вдоль и поперёк направления потока достигает 0,4–0,5 %. В литьевой форме закладывают компенсацию по обоим направлениям, располагают впускные каналы так, чтобы ориентация волокон совпадала с направлением максимальных нагрузок, и назначают допуски на коробление с учётом разностенности стенок.
