Вугленаповнені поліаміди

Вугленаповнені поліаміди (PA-CF) — найжорсткіші серед поліамідних компаундів. Армування вуглецевим волокном (carbon fiber, CF) дає модуль пружності 17 000–25 000 МПа за густини 1,28–1,40 г/см³ — це у 2–3 рази вище за GF-аналоги при меншій масі. Конструктор отримує матеріал, що замінює алюміній або сталь у відповідальних деталях, зменшуючи їх масу на 15–40 %.

CF проти GF — ключові відмінності

• Жорсткість: CF30 = модуль 17–22 ГПа, GF30 = 9–11 ГПа (у 2 рази вище).
• Маса: CF-наповнення на 15–20 % легше за GF-аналог при тій же концентрації.
• Електропровідність: CF робить матеріал електропровідним (опір 10²–10⁴ Ом·см) — корисно для ESD-захисту та антистатики.
• Зносостійкість: коефіцієнт тертя CF-композитів нижчий за GF, особливо в парі з металом.
• Обмеження: ціна вища у 2–4 рази; чорний колір; знос пресформ — потрібні тверді покриття.

Типи CF-наповнення

Short carbon fiber (SCF, 100–500 мкм) — стандартні литтєві грейди CF20–CF40. Гарне співвідношення ціни і властивостей. Підходить для серійного лиття під тиском.

Long carbon fiber (LCF, >3 мм) — преміум-серії з підвищеною ударостійкістю. Складніші у переробці, потребують спеціальних умов.

Hybrid CF/GF — гібриди, що поєднують жорсткість CF із економікою GF. Приклад: PA66 CFGF30 — 15 % CF + 15 % GF.

Серії Examid® від Material Wizard

• Examid® PA66 CF20 / CF30 / CF40 — стандартна лінійка на основі PA66 з різним вмістом вуглецевого волокна. CF40 — для металозамінних деталей з максимальною жорсткістю.
• Examid® PA610 CF30 — низьке водопоглинання (0,5–1 %) у поєднанні з CF-армуванням. Стабільна геометрія у вологому середовищі.
• Examid® PA6 CF30 — економічний грейд для серійного виробництва.
• Examid® PA6 GF20/CF10 — гібрид GF+CF для збалансованих властивостей.
• Examid® PA66 CFGF30 — гібридний компаунд з 30 % сумарного армування (CF + GF).
• Examid® PPA CF33 — поліфталамід з 33 % CF, поєднує термостійкість PPA (HDT 200 °C+) і жорсткість CF.

Сфери застосування

• Робототехніка та машинобудування — кронштейни, тяги, корпуси редукторів, рами.
• Авіакосмічна та оборонна промисловість — несучі легкі деталі, де критичне зменшення маси.
• Автомобілебудування — підкапотні кронштейни, деталі підвіски, корпуси насосів.
• Спортивне обладнання — рами велосипедів, тенісні ракетки, спорядження.
• Електротехніка — ESD-захищені корпуси, антистатичні деталі.
• 3D-друк промисловий — філаменти PA-CF для друку металозамінних деталей.

Вибір CF20 vs CF30 vs CF40

Загальне правило: чим вищий вміст CF, тим вища жорсткість і нижча ударна в'язкість. CF20 — найкращий баланс ударостійкості й вартості. CF30 — стандартний інженерний грейд (жорсткість + достатня в'язкість). CF40 — максимальна жорсткість для статичних навантажень. Для деталей із циклічним навантаженням обирайте CF20–CF30; для статичних кронштейнів — CF40.

Обмеження CF-PA

Переробка CF-компаундів вимагає твердих покриттів циліндра і шнека (TiN, CrN), оскільки вуглецеве волокно прискорює знос на 30–50 % порівняно з GF. Ціна вища за PA66 у 4–8 разів. Деталі завжди чорні (без забарвлення). Анізотропія властивостей у напрямку волокна — потрібно враховувати при проєктуванні. Сушіння обов'язкове (4–8 годин при 80–100 °C).

Як обрати CF-поліамід для вашого виробу

Material Wizard допоможе підібрати оптимальний CF-грейд: тип PA-матриці (6, 66, 610, 12), концентрація CF (20/30/40 %), тип фібри (SCF/LCF), додаткові модифікатори (PTFE для антифрикції, ударний модифікатор). Запитайте безкоштовну консультацію — обговоримо проєкт і запропонуємо TDS.