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Os Especialistas de Torlon, PEEK e outros
Polímeros de Ultra Desempenho

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O que é uma poliamidimida?

As poliamidaimidas (PAI) são plásticos de alto desempenho que combinam excelente resistência a altas temperaturas com tenacidade a baixas temperaturas e alta resistência ao impacto. Embora sejam polímeros amorfos, também são excecionalmente resistentes a uma grande variedade de produtos químicos comuns e são muito semelhantes a dois outros polímeros imidificados aromáticos a alta temperatura: PoliEterImidas (PEI) e PoliImidas (PI).

O PAI mais conhecido é o Torlon, introduzido pelo Amoco na década de 1970, como uma extensão de um polímero de peso molecular relativamente baixo para melhorar a adesão de fluoropolímeros em panelas como Silverstone®, bem como no revestimento de fios.

As poliamidaimidas são termoplásticos. Portanto, eles podem ser fundidos e reciclados, como o PEI, mas oferecem resistência superior, rigidez e resistência à abrasão. Ao contrário do PI, que não pode fundir como os termoplásticos, o PAI oferece a conveniência de um processo de fundição combinado com um melhor equilíbrio entre resistência à tração, rigidez e resistência ao desgaste.

Estes são maximizados pelo recozimento após a produção. A 200°C, as propriedades mecânicas do PAI são melhores do que as da maioria dos termoplásticos à temperatura ambiente, incluindo o PEEK. O coeficiente de dilatação térmica linear (CLTE) é aproximadamente o mesmo que o do alumínio. Estas propriedades únicas e a sua fusibilidade fazem com que seja uma solução perfeita para várias indústrias exigentes, incluindo as seguintes:

  • Petróleo & Gás
  • Aeronáutica e Espaço
  • Automóvel
  • Electrónica e semicondutores
  • Nestas indústrias, a Torlon executa muitas tarefas porque a sua fusibilidade permite que os construtores produzam peças complexas com tolerâncias apertadas.

    Termoplástico amorfo

    PAI é um termoplástico amorfo e opaco que pode ser moldado e injetado em um molde, extrudado ou moldado por compressão. A Solvay Specialty Polymers é líder mundial na produção de resina PAI sob o nome de Torlon.

    Há menos de 100 empresas no mundo que o estão transformando. Os produtos semi-acabados extrudados são fabricados pela Drake Plastics e pela Mitsubishi Chemical, que fornecem barras, chapas, tubos e perfis para usinagem de peças.

    Menos de cinco empresas em todo o mundo estão envolvidas na moldagem por compressão para a produção de peças grandes usadas como vedantes para turboalimentadores grandes.

    A Torlon está na vanguarda da indústria de termoplásticos devido ao seu equilíbrio entre rigidez, dureza, resistência mecânica, propriedades térmicas e estabilidade dimensional. Embora seja um polímero amorfo, oferece excelente resistência química.

    Desafios do processamento

    Cuando o Torlon é processado em fusão, sua alta temperatura de transição vítrea, seu fluxo não-Newtoniano em uma ampla faixa de processamento e sua morfologia amorfa representam muitos desafios significativos.

    Os maiores desafios são:

  • Janela de transformação estreita com temperaturas de transformação superiores a 315°C.
  • Viscosidade de fusão, que é muito sensível à temperatura e à taxa de cisalhamento.
  • Como um polímero de policondensação, o PAI é altamente sensível à umidade e deve ser cuidadosamente seco e mantido seco antes do processamento para evitar a degradação do peso molecular e propriedades termomecânicas.
  • Recozido por 20 dias ou mais a 260°C para otimizar as propriedades após a fabricação.
  • Para obter propriedades ótimas, o PAI deve ser processado em condições rigorosamente controladas, depois recozido num ciclo térmico progressivo até 260°C, de modo a aumentar o peso molecular e o TV. Este processo completa a imitação de policondensação, que aumenta o peso molecular. A água é o subproduto e deve ser eliminada. Como a policondensação é uma reação de equilíbrio, é importante remover toda a água para promover a reação. Em temperaturas acima da temperatura de transição vítrea, a presença de água pode reverter a reação: o polímero hidrolisa e perde suas propriedades.

    Nos últimos 50 anos, empresas especializadas aprenderam a transformar o PAI Torlon. É necessário um melhor conhecimento do processo do que para a maioria dos termoplásticos. É por isso que o Torlon é menos comum que outros polímeros de alto desempenho como o PEEK.

    Peças de poliamidaimida de projeto complexo podem ser usinadas a partir de perfis com tolerâncias extremamente apertadas. Existem oito classes exclusivas, que variam de poliamidaimida não preenchida a PAI reforçada com fibra de vidro e carbono, bem como classes de baixa fricção e desgaste.

    Opções de fabricação de peças

    Usinagem – Peças muito complexas com tolerâncias extremamente apertadas podem ser usinadas usando peças semi-acabadas. As peças de poliamidaimida são fabricadas em oito qualidades únicas, que vão desde PAI sem enchimento até PAI reforçado com fibra de vidro e carbono, e há também PAI de baixo atrito e resistente ao desgaste.

    As peças usinadas PAI são caracterizadas por baixas tolerâncias e superfícies lisas. Como não são necessárias ferramentas adicionais, este processo é econômico se as quantidades produzidas forem pequenas e a precisão necessária for alcançada. Também é ideal durante a fase de concepção e desenvolvimento de uma peça. Os produtos semi-acabados a maquinar são fabricados por processos como a extrusão, a moldagem e/ou a moldagem por injeção.

  • A extrusão oferece o melhor equilíbrio de propriedades.
  • Diâmetros de barras de 3,2 a 257 mm de comprimento até 2,44 m.
  • Tubos com combinações de diâmetros externos e internos desde Ø25,4 mm/ø12,7 mm até Ø194 mm/ø89 mm.
  • Placas em larguras até 305 mm e espessuras até 44,5 mm
  • Formas moldadas por compressão - Ideal para anéis grandes (até 900 mm de diâmetro) e misturas especiais.
  • Moldagem por injeção - Ideal para tubos de parede fina e pré-formas.
  • Moldagem por injeção – A poliamidaimida Torlon pode ser injetada com prensas convencionais equipadas com aquecimento a alta temperatura, força de fecho suficiente (7 kN/cm² de superfície projetada) e um cilindro em função do peso injetado. O parafuso deve ser de baixa compressão, com uma relação de 1 para 1,5:1. O comando da máquina deve ser capaz de controlar com precisão a velocidade de injeção e a pressão. São necessários parafusos numa só peça e as válvulas de retenção não podem ser utilizadas. Máquinas hidráulicas mais antigas podem se beneficiar da injeção assistida por gás.

    Devido à baixa fluidez do PAI fundido, é praticamente impossível obter a superfície brilhante de outros termoplásticos. O Torlon fundido flui como um "cordão" para dentro da cavidade do molde, onde é misturado durante a compactação e fixação.

    O acabamento superficial do Torlon fundido tem sido frequentemente comparado ao das peças de metal fundido, ou mesmo da madeira, mostrando diferentes limites entre as frentes de polímero fundido adjacentes. Só a superfície é inferior. Após a usinagem, você obtém uma peça PAI bonita, homogênea, densa e uniforme. Infelizmente, a alta viscosidade e a baixa contração do PAI dificultam a injeção de peças de paredes finas (< 0,75 mm), especialmente quando o caminho do fluxo é longo (> 25 mm).

    No caso de subcotados, são necessários núcleos laterais. A maioria das peças PAI requer canais bastante largos e um bico de injeção muito largo. Eles também devem ser mais curtos que outros polímeros. Os sistemas de câmara quente não podem ser usados exceto o bico. A temperatura do molde é controlada por meio de óleo quente ou elementos de aquecimento elétricos. O vapor raramente é usado.

    Antes de processar o Torlon, o polímero deve ser cuidadosamente seco em secadores de ar seco com um ponto de orvalho de -40°C. Um nível de umidade inferior a 500 ppm é necessário e deve ser verificado antes do uso.

    Antes que as peças fundidas possam ser usadas ou usinadas, elas devem ser recozidas. Este processo é essencial para todas as peças Torlon a fim de obter propriedades ideais, especialmente para resistência mecânica e tenacidade em altas temperaturas. O ciclo térmico depende do diâmetro das peças, mas geralmente varia de 17 a 21 dias. A importância do ciclo de recozimento não pode ser superestimada. O ciclo de secagem típico consiste numa série de passos a cada 24 horas: 5 a 7 passos de 150°C a 255°C e depois 10 dias a 260°C.

    A Solvay geralmente aprova os processadores antes de permitir que eles processem o Torlon PAI. Os processadores certificados Torlon foram aprovados pela Solvay e demonstraram a sua capacidade de processar este material único conforme necessário. Eles utilizam fornos programáveis controlados por PLC e possuem a experiência necessária para obter as propriedades ideais deste material único.