Характеристики, применение и производство полиацеталя

Полиацеталь представляет собой антифрикционный термопластичный материал, который также называют полиформальдегидом, полиметиленоксидом или полиоксиметиленом. Этот полимер отличается высоким уровнем упругости, устойчивостью к нагрузкам и износостойкостью, благодаря чему получил широкое применение в различных отраслях промышленности.

Свойства полиацеталя и его марок

Существует два основных типа полиоксиметилена — гомополимер и сополимер, которые отличаются друг от друга методами производства, но обладают сходными эксплуатационными характеристиками. К уникальным свойствам полиоксиметилена, благодаря которым он приобрел широкую популярность, относятся:

• твердость и жесткость, обеспечивающие высокую стойкость материала к ударным нагрузкам;
• усталостная прочность при динамических нагрузках;
• низкая ползучесть в условиях высоких температур;
• износостойкость;
• низкий коэффициент трения;
• нетоксичность, предоставляющая возможность применения полимера в пищевой промышленности;
• размерная стабильность, которая делает материал идеальным решением для производства деталей высокой точности;
• пружинные свойства;
• способность к поляризации в электрическом поле;
• возможность длительного использования при температуре окружающей среды в широком диапазоне: от -60 до +100–135 °С;
• химическое сопротивление многим органическим веществам, маслам, автомобильному топливу, слабым щелочам и кислотам;
• превосходная обрабатываемость;
• стойкость к растрескиванию.

На рост популярности полиформальдегида влияют и его эстетические характеристики, в частности, наличие привлекательной блестящей поверхности. Кроме того, его можно красить, маркировать при помощи лазера и сваривать ультразвуком. Минусы данного полимера — неустойчивость к воздействиям радиации и сильных кислот.

Существующий ассортимент полиацеталя представлен несколькими группами материалов:

• Основной тип. К нему относятся сополимеры и гомополимеры, а также некоторые их модификации. Например, высоко стабилизированные сополимеры и гомополимеры с улучшенными технологическими свойствами, в том числе такие, которые могут применяться в контакте с водой, и полимеры с повышенной стойкостью к УФ-излучению.
• Наполненные и армированные полиацетали. К преимуществам материалов с наполнителями — со стеклянными микросферами, рубленым стекловолокном, мелом, тальком — можно отнести повышенную упругость и прочность при разрыве. Благодаря этому свойству они широко используются при производстве формованных деталей, характеризующихся стабильными размерами. В данную группу также входят материалы с калийтитанатными монокристаллическими волокнами, которые обладают высочайшей упругостью и сниженной скоростью износа.
• Модифицированные марки. Основное преимущество таких полиацеталей — отличные трибологические характеристики, достичь которых удается благодаря использованию особых модификаторов — воска, мела, силиконового масла, дисульфида молибдена (МоS₂), ПТФЭ. Материал повышенной износостойкости получается при производстве смесей сверхвысокомолекулярного полиэтилена и сополимеров.
  Использование углеродных волокон или электропроводящей сажи позволяет получить полимер с высокой электропроводностью. Для сохранения повышенной вязкости в такие смеси добавляется эластомер. В последнее время в автомобилестроении получили распространение материалы с матовой поверхностью. Их можно получить, например, при сплаве полиформальдегида со стекловолокном, сажей, с эластомерами и матирующими наполнителями.
• Полимерные смеси с высокой ударной вязкостью. Значительной популярностью пользуются модифицированные полимеры с термопластичными полиуретановыми эластомерами. Эти материалы отличаются сниженной твердостью, жесткостью и теплоформоустойчивостью, но при этом деформируемостью, эластичностью и повышенным уровнем поглощения энергии при ударе. Они применяются при изготовлении деталей, которые устанавливаются на автомобилях, бытовых приборах и работают в критическом режиме.

Также на рынок выходит новая разработка — хостаформ S9243 и S9244 с каучуком. Данные полимеры отличаются высокой вязкостью, в том числе с надрезом, а также прочностью стыков.

Переработка материала

Вышеуказанные типы полиацеталя применяются при производстве стержней, втулок, труб, листов и гранул, которые являются заготовками для последующей переработки. Наиболее широкое применение полиформальдегид нашел в машиностроении, медицине, электротехнике, пищевой и текстильной промышленности.

Существует несколько способов получения изделий из полиформальдегида, но основным из них является литье под давлением. Доля продукции, произведенной таким образом, составляет 90%. В принципе, этим способом могут изготавливаться все типы изделий.

Второе место по популярности занимает метод раздувного формования, который предусматривает применение специальных сополимеров, отличающихся повышенной устойчивостью к плавлению. Еще один метод, используемый в настоящее время, — прессование. Также существует метод экструзии, он используется для производства высокомолекулярных стержней и панелей.

Применение полиацеталя

Такие свойства полиацеталя, как эластичность, твердость, жесткость, вязкость, стойкость к смазочным материалам и другие, обеспечивают его широкое использование в различных областях техники. До 40% данного полимера в России применяется в автомобилестроении. Вторая по значимости сфера использования — электроника, производство конторских и бытовых приборов (до 25%). Главные отрасли применения этого полимера в мире — электротехника и автомобилестроение (по 23%), а также потребительские товары (21%).

Полиацеталь в гранулах и других формах незаменим в механике. Из него изготавливают зубчатые колеса и передачи, подшипники, конвейерные ролики, эксцентрики и прочее. Физиологическая инертность и возможность использования в воде при температуре до 80 °С допускают применение данного пластика при производстве пищевых упаковок.

Полиформальдегид не гигроскопичен, поэтому используется при производстве электротехники (в частности, изоляторов). Возможность его применения в химии обеспечивается устойчивостью к воздействию многих агрессивных соединений. Из этого материала изготавливают детали насосов, фланцев и других комплектующих для химоборудования.

Формальдегид (полиформальдегид) применяется и при производстве таких товаров бытового назначения, как счетчики воды и газа, элементы одноразовых шприцев и топливных насосов, стеклоподъемники. Стойкость к химическому воздействию и гидролизу позволяет использовать его в кабельной промышленности, при производстве труб, фитингов и контейнеров.

На особенности использования данного материала влияет и форма заготовок. Так, полиацеталь в пластинах, стержнях и плитах отличается повышенной прочностью при низких температурах, поэтому широко используется при производстве сельскохозяйственного, промышленного и строительного оборудования.

Производство полиацеталя

Спрос на полиоксиметилен в последние несколько лет в России значительно вырос. Так, в 2011 году зафиксирован скачок спроса на целых 56%. После этого объем его закупок закрепился на новом уровне. Эксперты прогнозируют среднегодовой рост потребления полиацеталей в странах Европы на отметке в 5%, а в мире — 6–7% (наиболее интенсивный рост спроса справедливо ожидается в КНР). Затронет этот процесс и российский рынок. По мнению специалистов, потребление данного материала будет расти в связи с расширением возможностей его применения в автомобилестроении, медицине и санитарии.

Общий объем отечественного рынка данного полимера составляет около 4 тысяч тонн ежегодно. 60–70% от этих объемов составляет продукция отечественных производителей. Среди импортеров лидирует Южная Корея. 58% зарубежного полиформальдегида идет именно из этой страны. Ведущий иностранный поставщик — KOREA Engineering Plastics Co. Ltd. (32,5% импортных закупок). На данный момент один из крупных представителей отечественного рынка — компания «МетПромStar». Наиболее широким спросом у отечественных переработчиков пользуются стержни и пластины из полиацеталя.

Цены на заготовки

Цена полиацеталя зависит от нескольких факторов: типа проката и его марки, компании-изготовителя, условий продажи и поставки, размера приобретаемой партии товара и других параметров. Оптовая стоимость пластины толщиной 20 мм и размером 1000х1000 мм начинается от 17 300 рублей. Лист такой же толщины, но размером 1000х2000 мм будет стоить от 35 000 рублей. За 11 000 рублей можно приобрести пластину 10х1000х1000 или 5х1000х2000 мм.

Купить полиацеталь в стержнях можно немного дешевле. Изделие весом 0,3 кг (15х1000 мм) продается различными поставщиками в диапазоне от 93 до 221 рубля. Стержень весом 2,5 кг (45х1000 мм) можно приобрести как за 665, так и за 1644 рублей. Стоимость стержня, который весит 11,7 кг (100х1000 мм), соответственно составляет 3113–8118 рублей. Розничная цена превышает оптовую примерно на 10–15%, иногда значительнее, в зависимости от конкретных условий закупки.

Итак, полиформальдегид является материалом с превосходными эксплуатационными характеристиками. Благодаря сочетанию доступной цены с высокой вязкостью и устойчивостью к негативным воздействиям внешней среды, он приобрел широкое распространение. Наиболее востребован этот материал в сферах автомобильного производства и электроники.