Новинки

Можно было бы подумать, что теперь-то мы уже знаем

Учитывая такую ситуацию, я не воспринял телефонный звонок от моего коллеги как такой уж большой сюрприз. Он только что вернулся со встречи с техническим представителем компании-производителя найлоновых компаундов (всего лишь компаундов, не основного материала), который пытался убедить его, что предельно допустимые нормативы по влагосодержанию для высоконаполненных найлонов и ненаполненных одни и те же. И, действительно, только на прошлой неделе я получил сертификаты на ненаполненный найлон и на найлон 6/6, наполненный стеклом на 40%, и для обоих одним из пунктов спецификации было влагосодержание. В обоих списках максимальное значение было одинаково: 0.20%.

Что же здесь неправильно? Если Вы посмотрите в литературу, изданную производителями исходных найлоновых компаундов, то увидите, что все они сходятся в том, что найлон не следует формовать при влагосодержании выше 0.20%, или 2000 промилле.

Причина проста: химическая группа, содержащаяся в найлонах, известная как амидная группа, будет вступать в реакцию с водой при соответствующих условиях, в результате происходит разрыв цепи найлона. Нужные условия для такой реакции обеспечиваются температурами в цилиндре для литьевого формования, где материал нагревается и плавится. Разрыв цепи снижает молекулярную массу материала, что является основным условием для создания нужного соотношения свойств, которые связаны с жесткостью, устойчивостью к истиранию и такими долговременными свойствами, как сопротивление усталости. Как прекрасно сказал об этом изобретатель найлона Уоллас Каротерс: “Для получения полезной прочности и гибкости необходима молекулярная масса, по крайней мере, 12,000”.

Когда поставщик материалов вручает обработчику мешок со своим материалом, он поставляет компаунд с исходной средней молекулярной массой. И это уже задача формовщика сохранить исходное значение этого параметра по мере того, как материал перерабатывается в формованную деталь. Одним из способов обеспечения его сохранения является высушивание материала перед формованием до определенной степени. Эта степень равняется примерно 0.20% от массы найлонового полимера. Если у вас имеется время, можете убедиться в этом сами, поработав с найлоновым компаундом при различных уровнях влагосодержания в диапазоне между очень сухим (0.04%) и очень влажным (0.50%), а затем измерив либо молекулярную массу, либо какой-либо иной основной параметр, такой как ударопрочность готового продукта. Вы увидите четкую закономерность зависимости свойств от влагосодержания.

Но вот в чем проблема. Многие найлоновые компаунды наполнены неполимерными материалами. Обычно это стекловолокно, но могут быть и стеклянные шарики, арамид или углерод, или какой-либо вид неорганического вещества. На рынке уже имеются товарные компаунды, которые содержат до 60% такого наполнителя. По мере того, как такие ингредиенты с иным составом заменяют найлон, сокращается содержание полимера в компаунде. А это означает, что имеется меньшее количество полимера, способного поглощать влагу, а неорганические материалы, которые обычно содержатся в наполненных найлонах, не гигроскопичны. Так каковы же последствия такого состава для спецификации влагосодержания?

Вы можете сделать простой математический подсчет. Мы сопоставим ненаполненный материал с компаундом, наполненным стеклом на 50%. У обоих материалов содержание влаги 0.20%. А одинаково ли их влагосодержание с точки зрения полимера?

В ненаполненном материале влага распространяется по всему полимеру, так что влагосодержание по весу полимера действительно составляет 0.20%. В материале, наполненном стеклом на 50%, те же 0.20% влаги по весу содержатся только в тех 50% материала, которые составляет полимер. В стекле воды нет, и на стекло не будет воздействовать влага при расплавлении материала. Влагосодержание в 0.20% в данном материале сконцентрировано в той половине компаунда, которой является найлон. Поэтому реальное влагосодержание полимера составляет 0.40%. Он влажный и непригоден к обработке. Влагосодержание данного компаунда должно быть не выше 0.10% для того, чтобы формование прошло должным образом.

Те же самые вычисления Вы можете провести для любой концентрации наполнителя. По мере того, как концентрация наполнителя в материале увеличивается, должно соответственно снижаться и допустимое содержание влаги в компаунде—0.133% для компаунда, наполненного на 33%, 0.12% для материала, наполненного на 40% и так далее. С учетом того факта, что найлон уже используется нами в качестве материала 70 лет, было бы разумно предположить, что наша отрасль должна уже была бы додуматься до этого к настоящему времени. Но, судя по той дискуссии, которая имеет место между моими коллегами и представителями поставщиков материалов, этого не случилось.