Наполнитель — это твёрдая добавка (порошок, волокно, шарики), которую смешивают с полимером на этапе производства гранул. Её вводят, чтобы изменить жёсткость, стабильность размеров, трение или цену сырья. Самый известный вариант — стекловолокно, ему посвящена отдельная статья про стеклонаполненные пластики. Здесь — общая картина: какие наполнители бывают и как выбирать.
Какие наполнители бывают
| Наполнитель | Что даёт детали | Что ухудшает или усложняет |
|---|---|---|
| Стекловолокно | Жёсткость, прочность, теплостойкость, меньшая усадка | Коробление из-за ориентации волокон, шероховатая поверхность, износ формы |
| Тальк | Жёсткость и стабильность размеров, меньшее коробление, чем у стекловолокна | Снижает ударную вязкость; поверхность менее блестящая. Часто встречается в полипропилене |
| Мел (карбонат кальция) | Удешевляет сырьё, повышает жёсткость | Снижает ударную прочность, увеличивает плотность; чаще в хозяйственных изделиях |
| Стеклянные шарики | Ровная усадка и меньше коробления, чем с волокном | Прочность ниже, чем у волокна; сырьё дороже |
| Углеродное волокно | Высокая жёсткость при малом весе, электропроводность | Дорогое сырьё, износ формы |
| Антифрикционные добавки (графит, дисульфид молибдена, PTFE) | Снижают трение и износ пары деталей | Меняют цвет и цену; применяются в шестернях, втулках — см. литьё ПОМ |
Что меняется при литье
| Износ формы | Волокна и минералы работают как абразив и изнашивают полость, линию разъёма и литник быстрее, чем чистый полимер — см. ремонт и обслуживание пресс-форм |
| Усадка и коробление | Наполнители обычно уменьшают усадку, но волокно делает её разной вдоль и поперёк потока, что даёт коробление — см. усадка пластика при литье |
| Течение и впуск | Расплав с наполнителем вязче, а волокна ориентируются по потоку, поэтому место впуска влияет на прочность — см. точка впуска |
| Поверхность | Наполнитель может проступать на лицевой стороне. Для видимых деталей подбирают текстуру — см. текстура поверхности |
| Цвет | Наполнитель влияет на оттенок, поэтому точное попадание в цвет по RAL усложняется — см. цветоподбор по RAL |
| Линии спая | Места встречи потоков в наполненных материалах слабее и заметнее — см. дефекты литья пластмасс |
| Сушка | Наполнитель не отменяет требований к полимеру: влажный полиамид с наполнителем даёт те же дефекты — см. сушка и подготовка сырья |
Как читать обозначение марки
В названии наполненной марки доля добавки обычно указана числом. Буквы берут из международного ряда ISO 1043: GF — стекловолокно, CF — углеволокно.
| Запись | Расшифровка |
|---|---|
| PA6-GF30 | Полиамид 6 с 30% стекловолокна по массе |
| PA66-CF20 | Полиамид 66 с 20% углеродного волокна |
| Полипропилен, тальк 20% | Полипропилен с 20% талька; запись у разных производителей отличается, так что опирайтесь на техкарту марки |
Как выбирать наполнитель под задачу
| Задача | Что рассматривают |
|---|---|
| Нужна высокая жёсткость и прочность при нагрузке | Стекловолокно, для особо ответственных деталей — углеволокно |
| Нужна ровная деталь без коробления, корпус | Тальк или стеклянные шарики |
| Деталь трётся о другую | Антифрикционные добавки в полиамиде или ПОМ |
| Главное — цена сырья, нагрузки невелики | Мел в полиолефинах, если ударная прочность не критична |
| Нужна зеркальная или прозрачная поверхность | Материал без наполнителя — см. прозрачное литьё |
Таблица — ориентир. Точные свойства зависят от марки гранулята, и их стоит смотреть в техкарте поставщика сырья.
На странице литьё пластмасс на заказ завод называет полный цикл под ключ и пробную партию перед серией, а на странице изготовление пластиковых деталей на заказ — работу с инженерными пластиками и DFM-анализ. Наличие конкретной наполненной марки и её режим переработки подтверждаются при расчёте детали.
Часто задаваемые вопросы
Чем наполнитель отличается от добавки?
Наполнитель вводят заметной долей (обычно десятки процентов) ради жёсткости, стабильности или цены. Добавки — стабилизаторы, красители, антипирены — добавляют в малых количествах, чтобы дать материалу отдельные свойства.
Наполнитель всегда повышает прочность?
Нет. Жёсткость растёт почти всегда, а ударная вязкость у многих марок снижается: деталь становится прочнее на изгиб, но хуже переносит удар.
Можно ли добавить наполнитель в гранулят самостоятельно?
На практике наполненные марки поставляет производитель сырья, который контролирует состав и распределение добавки. Самостоятельное смешивание на литье обычно не применяют, так как свойства деталей получаются нестабильными.
Влияет ли наполнитель на цену формы?
Косвенно. Наполненные материалы быстрее изнашивают оснастку, поэтому для них берут более износостойкую сталь — см. сталь для пресс-форм.
Можно ли красить деталь с наполнителем?
Можно, но поверхность и цвет зависят от материала. Если важен точный оттенок или гладкий внешний вид, это обсуждают заранее.
Выбираете марку пластика?
Пришлите чертёж или образец и условия работы: технолог подскажет подходящий материал и рассчитает проект.
Читайте также: Стеклонаполненные пластики в литье · Усадка пластика при литье · Какой пластик выбрать для литья