Автомобильную промышленность можно считать настоящим полигоном для испытания и внедрения полимерных материалов. Желание сделать автомобиль более безопасным, легким, красивым и экономичным заставляет конструкторов и дизайнеров постоянно искать пластики на замену металлических элементов. "Начинка" автомобиля состоит из деталей самого разного назначения, и для их изготовления требуются материалы с различными свойствами. К примеру, для бампера важнее всего ударопрочность, для бензинового фильтра - устойчивость к топливу, а для трущихся деталей - износостойкость. С каждым десятилетием количество пластмассовых деталей в автомобилях неуклонно возрастает. Если в 1964 году автомобиль зарубежного производства содержал в среднем 1-1,5% полимеров (по весу), то сейчас в новых автомобилях пластик составляет уже 15%. Российское автомобилестроение не исключение, на смену металлическим деталям в отечественных машинах все чаще приходят пластиковые. Но чтобы такая замена оказалась по-настоящему эффективной и экономически выгодной, необходимые полимерные материалы должны быть достаточно дешевы и всегда "под рукой". А это возможно только в том случае, когда они производятся здесь, в России. Именно для выполнения этой задачи московская компания "Полипластик-Технопол", тольяттинские предприятия "Куйбышев -Азот" и "Виза" объединили свои усилия и создали в Тольятти совместное предприятие "Волгапласт", которое производит полимерные материалы на основе полиамида. Мы привыкли говорить о том, что живем в век полимеров. Но полимеры не просто заменяют традиционные древесину, стекло, металл, они во многом превосходят их. Полимеры стали основой для создания новых конструкционных материалов с уникальными свойствами. Разнообразие существующих синтетических полимеров и композитов позволяет в каждом конкретном случае подбирать материал, максимально соответствующий тем функциям, которые должно выполнять изделие, и тем условиям, в которых оно будет эксплуатироваться.

Прочные позиции в разных отраслях промышленности, в том числе автомобилестроении, занимают полиамиды - дешевые, удобные в переработке полимеры, обладающие универсальными эксплуатационными свойствами. Характерный химический признак полиамидов - то, что они содержат в основной цепи группу - СО - NH -. Кстати, такие же группы содержатся в белках и пептидах, хотя по свойствам биологические полиамиды сильно отличаются от синтетических. Основные выпускаемые промышленностью группы полиамидов - полиамид-6, полиамид-6,6 и полиамид-12; цифры обозначают число атомов углерода в исходных веществах (мономерах).

Первый промышленный полимер этого класса, полиамид-6, более известный широкой публике под названием капрон, начал свое триумфальное шествие по миру в конце 1930-х годов, после того, как сотрудник компании "Дюпон", талантливый американский химик Уоллес Карозерс разработал метод получения синтетического полиамидного волокна. Изделия из прочных и эластичных синтетических нитей, от дамских чулок и парашютов до рыболовных сетей и канатов, быстро завоевали рынок.

Сейчас полиамид - один из самых дешевых и широко используемых полимеров. Из него можно изготавливать не только волокно, но и пленки, клеи, а также пластики. Полиамидные пластики обладают замечательными свойствами: они прочны, устойчивы к механическому износу, маслам и органическим растворителям, выдерживают температуры до 140оС, обеспечивают хорошую тепло- и электроизоляцию. К тому же полиамиды прекрасно совмещаются с самыми разными наполнителями, а это открывает неисчерпаемые возможности для создания на их основе композиционных материалов и модифицированных пластиков с заданными характеристиками. В качестве наполнителей применяют стекловолокно, асбест, графит, кварц, тальк и другие материалы. Количество наполнителя, в зависимости от поставленной задачи, может достигать до 60%. При этом каждый вид наполнителя придает пластику особые свойства: стекловолокно в несколько раз улучшает механическую прочность, графит и дисульфид молибдена снижают коэффициент трения, тальк и кварц усиливают электроизоляционные свойства, соединения фосфора и сурьмы уменьшают горючесть. Полиамид можно окрашивать в любые цвета, изделия из него имеют хороший внешний вид, что немаловажно для конкурентоспособности на рынке.

Огромное достоинство полиамидных материалов - простота переработки. Они термопластичны, что позволяет изготавливать детали различной формы методом литья под давлением и экструзии. По сравнению с другими полимерами полиамид менее капризен, не так требователен к точности соблюдения температурных режимов литья и сушки. Для России, где технологические процессы на производстве еще не полностью отработаны, такая неприхотливость - большое достоинство. Более того, производство деталей из полиамидных термопластов практически безотходно, поскольку любые остатки полимерной массы обязательно находят новое применение.

Сырьем для синтеза полиамида-6 служит распространенный химический продукт - капролактам. Поскольку российские химические предприятия производят 10% мирового объема капролактама, ясно, что проблем с сырьем в нашей стране нет. Большинство отечественных заводов выпускают полиамид-6 в виде волокна, из которого делают трикотаж, ткани, корд для шин и многое другое. Но для автомобильных деталей нужны специальные модифицированные литьевые марки полиамида-6, производство которых в последние годы, после закрытия цеха на заводе "Карболит" в Орехово-Зуеве, в России практически прекратилось.

Чтобы обеспечить потребности отечественного автомобилестроения и других отраслей промышленности в материалах на основе полиамида, в Тольятти было создано совместное предприятие "Волгапласт" при участии компании "Полипластик-Технопол", предприятий "Куйбышев-Азот" и "Виза". "Волгапласт" выпускает 5 тысяч тонн продукции в год. Теперь отечественные автозаводы в значительной степени избавлены от необходимости закупать полиамиды импортных марок, оплачивать дополнительные транспортные расходы и ждать, когда прибудет заказанная партия сырья. А главное - можно обойтись в достаточно недорогом отечественном автомобиле без дорогих импортных материалов. Производство полиамидных пластиков требуемых марок теперь находится рядом - в Тольятти.

Современное автомобиле -строение уже немыслимо без материалов на полимерной основе. Достаточно заглянуть под капот автомобиля, чтобы увидеть там множество деталей, изготовленных из пластика. Если говорить конкретно о полиамиде, то это элементы систем зажигания, термостаты, защитные экраны, корпуса бензиновых и воздушных фильтров, крыльчатки вентиляторов и многое-многое другое. Недавно из полиамида начали делать детали выпускного коллектора, а будут делать и крышки клапанов. Некоторые изделия из материалов "Волгапласта", например бензиновые фильтры и каркасы реле из прозрачного полиамида, будут экспортироваться во многие страны мира.

Применение полиамиду нашлось и в салоне автомобиля: различные кнопки и каркасы, ручки дверей, корпуса и шестерни стеклоподъемников. В недалеком будущем металлическую педаль акселератора заменит более легкая и прочная - из армированного полиамида.

Конечно, идеальных материалов не бывает - есть недостатки и у полиамида. Один из них - способность поглощать влагу. Из-за этого в изделиях из полиамида нельзя обеспечить высокую точность размеров: при повышенной влажности деталь слегка набухает, а в сухом воздухе снова сокращается. Но во многих случаях недостатки полиамида нивелируются комплексом других потребительских качеств, которые делают его универсальным пластиком. А для специальных задач существуют специальные марки полимеров.

Что дает использование пластиков в автомобиле? Во-первых, машина становится легче, а это означает, что снижается расход топлива и уменьшается загрязнение окружающей среды выхлопными газами. Во-вторых, открывается возможность для новых конструкционных решений, поскольку термопластичные полимеры легко поддаются переработке и, следовательно, позволяют воплотить любые дизайнерские идеи. Благодаря этому можно получать детали самых хитроумных форм и цветов без дополнительных операций по механической обработке и окраске. В-третьих, применение пластиков помогает не только отказаться от дорогостоящих цветных металлов и нержавеющих сталей, но и сократить энерго- и трудозатраты в процессе производства, а значит, снизить стоимость автомобиля.

Но, пожалуй, самое главное преимущество пластиков в том, что они обладают комплексом свойств, необходимых для конкретного конструкционного элемента. А от того, насколько соответствует материал условиям эксплуатации, зависит надежность детали и, в конечном итоге, безопасность автомобиля, а также комфорт водителя и пассажиров. Зарубежный опыт показывает, что полиамид - наиболее подходящий материал для элементов подкапотного пространства. Сочетание гибкости и жесткости, устойчивость к вибрации, коррозии, истиранию, растрескиванию обеспечивают дополнительную защиту при аварии.

Среди модифицированных марок полиамида есть такие, которые обладают одновременно низким коэффициентом трения, прочностью и ударной вязкостью. Причем эти свойства сохраняются в широком диапазоне температур, что делает полиамид незаменимым при изготовлении сепараторов подшипников и других трущихся деталей.

Компания "Полипластик-Технопол" разработала процесс получения модифицированных марок полиамида широкого назначения. Недавно освоено уникальное производство новых материалов серии Технамид Б . Они имеют более короткий цикл литья. А ведь экономия даже нескольких секунд позволяет изготовить за смену больше деталей и в итоге повышает эффективность производства. Кроме того, эти материалы обладают высокой прозрачностью, что существенно расширяет спектр их применения.

Сейчас на предприятии "Волгапласт" начат выпуск стеклонаполненных материалов серии Армамид - торговой марки "Полипластик-Технопол". Эти стеклопластики имеют улучшенные эксплуатационные качества и, без сомнения, найдут применение в автомобилях новых серий, сделав их легче, красивее и прочнее.

Кандидат технических наук М. КАЦЕВМАН,
директор по науке и развитию компании "Полипластик-Технопол".
Записала Е. Лозовская. Доля полиамидов на мировом рынке термопластичных конструкционных материалов c высокой степенью кристалличности. (Общий объем производства - 3,4 млн тонн.)

Доля полиамидов на российском рынке термопластичных конструкционных материалов c высокой степенью кристалличности.

Эти автомобильные детали сделаны из материалов на основе полиамида-6.


Преимущества полиамида-6 перед другими пластиками (полиацеталем, поликарбонатом, полибутилентере-фталатом, АБС-пластиками).

Недостатки полиамида-6 по сравнению с другими пластиками.