Свойства капролона: виды материала и технические характеристики, сравнение со фторопластом

Благодаря постоянному развитию науки, а именно синтезу новых полимеров, появляются высокотехнологичные материалы, которые нашли широкое применение во многих сферах промышленности. Сегодня некоторые полимеры не только успешно конкурируют с металлами и их сплавами, но и в отдельных случаях считаются по характеристикам лучше них.

Одним из наиболее распространенных новых высокотехнологичных материалов является капролон, свойства которого превосходят металл по многим показателям, включая прочность и коррозионную стойкость.

Внешний вид и основные характеристики

Капролон является полимерным материалом, который имеет белый с желтизной цвет, без запаха. Оттенок полимера может меняться за счет различных красителей или присадок, которые добавляются в него во время производства.

Одним из ключевых свойств полимера стала его прочность, которая не уступает стали, а так же широкий рабочий интервал температур от -40 до +80 градусов, благодаря чему он может использоваться в разных климатических зонах или в экстремальных условиях.

Наиболее часто капролон ассоциируется с заменителем металлов и сплавов в деталях, которые подвержены существенному износу за счет сил трения. Антифрикционные свойства материала позволяют использовать его в качестве прокладок и подшипников.

Он абсолютно водонепроницаем и обладает высоким уровнем коррозионной стойкости, может длительное время работать в различных агрессивных средах:

  • морская вода;
  • горючее (бензин, керосин, дизель);
  • разбавленные кислоты и щелочные растворы;
  • спирты.

Благодаря своим диэлектрическим свойствам, капролон успешно используется при изготовлении электродвигателей и изоляционных компонентов.

По весу полимер в 6 раз меньше чем сталь, что в значительной мере повысило его популярность. Конструкции с деталями из капролона вместо железа имеют облегченный вес, что в некоторых случаях является критичным показателем.

Материал подвержен всем видам механической обработке, благодаря чему есть возможность изготовить из него необходимую деталь с довольно высоким классом точности поверхности.

Технические параметры

Несмотря на относительную молодость материала и недавнее использование (не более 30 лет), его сферы применения расширяются, и растет его популярность во многом благодаря своим свойствам и характеристикам.

Капролон, технические характеристики:

  • плотность (г/см3) от 1.135 до 1.16 в зависимости от марки и модификации;
  • напряжение на разрыв (МПа) от 70 до 100;
  • максимально допустимый диапазон температур при длительной работе составляет +110 градусов, а при кратковременной может достигать +150 градусов;
  • подвержен плавлению при температуре 225 градусов.

Всего лишь малая часть технических параметров показывает высокую прочность и износостойкость капролона.

Области применения

Благодаря своим свойствам и техническим характеристикам, капролон успешно используется во многих отраслях промышленности. Наиболее распространен он в таких сферах:

  • электротехника. Являясь диэлектриком, капролон считается прекрасным вариантом для изоляции силовых кабелей, из него изготавливают так же защитные кожухи электрооборудования, которое работает на открытом воздухе. Благодаря низкой гальваноэлектрической коррозии из этого полимера делают клеммы, катушки, переключатели и разъемы. Стойкость к щелочным растворам дает возможность использовать материал при контакте с различными электролитами;
  • горнодобывающая промышленность, судостроение и машиностроение. Благодаря своему малому весу использование капролона позволяет в несколько раз облегчить конструкцию и существенно сократить расходы без потери качества за счет самой низкой себестоимости материала по сравнению с аналогичными полимерами. Из материала изготавливают подшипники скольжения, ступицы, манжеты, барабаны-измельчители горной породы и многое другое.

Сравнение с аналогами

Количество различных полимеров, которые обладают высокой прочностью, износостойкостью и способны заменить металл много, и капролон лишь один из них. Наиболее часто встречается вопрос «капролон или фторопласт – что лучше?»

Однозначного ответа нет, так как оба материала, хоть и похожи, но все-таки имеют индивидуальные характеристики и особенности.

Если брать термостойкость, то фторопласт окажется лучше, так как может применяться при температуре до 200 градусов, тогда как капролон при таком режиме начнет оплавляться.

По стойкости к химической коррозии оба материала имеют примерно одинаковые показатели, с той лишь разницей, что фторопласт больше применяют в химически активных кислотных средах, а капролон в щелочных.

Если рассматривать массу, то капролон будет легче фторопласта, что дает более широкие возможности применения его в узкоспециализированных областях, где масса изделия играет большую роль.

По прочности на сжатие и коэффициент деформации на разрыв или удар – здесь капролон немного уступает фторопласту.

Несмотря на то, что срок службы у фторопласта выше, чем у капролона, и он признан более стойким и надежным материалом, капролон считается самым доступным по стоимости и детали из этого полимера обойдутся гораздо дешевле, чем аналогичные конструкции из фторопласта.

Краткий итог

Благодаря появлению новых полимерных материалов, появляется возможность без потери качества удешевить и облегчить конструкции силовых установок, двигателей, различных агрегатов и узлов.

Капролон, технические характеристики которого будут описаны в статье, представляет собой российское название одного из популярных полиамидов – поликапроамида. В продаже сегодня можно встретить еще и аналоги капролона, которые сегодня тоже достаточно распространены.

Общее описание

Упомянутый выше материал является относительно новым, он известен с 2019 года. Обладает уникальными свойствами, имеет высокую степень износоустойчивости и прочности. Если речь идет о качественном капролоне, то он может находиться на открытом воздухе в течение нескольких лет, при этом материал не потеряет своих механических и физических характеристик, не будет требовать защиты от влияния внешней среды и ультрафиолета.

Особенности материала

Капролон, технические характеристики которого должны быть вам известны, если вы планируете его приобрести, устойчив к воздействию:

  • химических веществ;
  • эфиров;
  • растворителей;
  • разбавленных кислот;
  • спиртов.

Капролон растворяется в муравьиной и концентрированной серной кислотах, а также во фторированных спиртах. Среди основных свойств данного материала низкий коэффициент трения, это позволяет применять его при изготовлении подшипников и других трущихся в процессе эксплуатации деталей. Однако этот вариант – не единственный способ применения капролона в области промышленности.

Сфера использования

Капролон, технические характеристики которого достаточно уникальны, используется взамен металлов. Материал в 6, а то и в 7 раз легче стали, это указывает на то, что изделия имеют малый вес и высокую прочность. Капролон используется для изготовления подшипников, которые устойчивы к коррозии, отличаются износоустойчивостью, низким коэффициентом трения, помимо прочего, данные детали обладают эффектом самосмазывания.

Капролон применяется для получения шестерней, лопастей насосов, крылаток, различных корпусов, а также роликов, которые ложатся в основу конвейерных лент. Иногда из данного материала изготавливают еще и разделочные доски, которые удобно использовать в области мясной промышленности.

Для справки

Описываемый в статье капролон, технические характеристики которого будут интересны каждому потребителю, способен снизить износ изделий, повышая срок их эксплуатации в 1,5 раза. Трудоемкость процесса изготовления при этом на 35 % меньше, тогда как итоговая стоимость получается почти в 0,5 раза ниже по сравнению с аналогами из бронзы и стали.

Разновидности капролона: листовой материал

Наиболее популярной разновидностью этого материала является листовой капролон, который представляет собой заготовку, применяемую для получения разных деталей, а именно:

  • втулок;
  • вкладышей;
  • фланцев;
  • колец.

Материал обычно имеет форму квадрата со стороной в 2019 мм, тогда как толщина может изменяться в пределах от 6 до 250 мм. Однако данные параметры могут изменяться. Хранение материала должно производиться в помещениях, условия которых отличаются низкой влажностью. Капролон, технические характеристики и особенности которого описаны в статье, должен использоваться с особой осторожностью, что обусловлено его упругостью, гладкостью и скользкостью. Поэтому мастерам следует соблюдать технику безопасности, когда есть необходимость ударить по поверхности кувалдой или молотком. Делать это необходимо лишь после того, как лист удастся закрепить. Специалисты советуют работать с материалом в перчатках, так как руки можно повредить острыми кромками.

Обработка листового капролона ведется на металлообрабатывающих станках, но при этом следует учитывать некоторые рекомендации. При механической обработке следует обеспечить теплоотвод, материал отличается низким уровнем температуры плавления. Если необходима сложная обработка, то следует учитывать, что материал может покрыться трещинами, поэтому работы рекомендуется разделить на несколько этапов.

Технические характеристики

Капролон, свойства и применение которого должны быть известны потребителю перед совершением покупки, имеет плотность в пределах от 2019 до 2019 кг/м³. Рабочая температура изменяется от -40 до +70 °С, тогда как температура плавления достигает отметки в 250 °С. Важно знать еще и средний коэффициент теплового линейного расширения, который составляет 0,000098, когда температура изменяется от 0 до 50 °С.

Специалистов иногда интересует еще и такой параметр, как твердость по Бринеллю, который не может быть ниже отметки в 130 HB. Если речь идет о листовом капролоне, то предел его прочности при изгибе составляет 80 МПа или больше. Предел прочности при сжатии равен 90 МПа или больше. При разрыве относительное удлинение составляет 10 %, а коэффициент теплопроводности равен 0,29 при 20 °С. Капролон, технические характеристики, температура которого упомянуты в статье, имеет электрическую прочность в пределах от 30 до 35 кВ/мм.

Основные разновидности материала

Капролон графитонаполненный, технические характеристики которого позволяют использовать его в промышленности, обладает коэффициентом трения, который в 3 раза ниже по сравнению с полиамидом шестой марки. По износоустойчивости данная разновидность материала превосходит другие марки капролона. Среди них можно выделить:

  • полиамид 6;
  • ПА6-МГ – материал, модифицированный графитом;
  • ПА6-МДМ – модифицированный дисульфидом молибдена.

Полиамид 6 может изготавливаться по методу экструзии или по технологии литья. В первом случае материал получается довольно прочным и имеет высокую вязкость и пониженную износоустойчивость. Если же речь идет о полиамиде, выполненном по методу литья, то перед вами самые популярный в России капролон, который имеет антифрикционные качества и хорошо поддается обработке. Этот материал совершенно безвреден для здоровья человека и может применяться даже в пищевой промышленности.

Если к полиамиду 6 будет добавлена твердая смазка, то удастся получить материал с повышенными показателями скольжения, что позволяет применять его при изготовлении деталей и узлов, где требуется постоянная смазка. Достаточно популярен сегодня капролон, технические характеристики, ГОСТ которого интересуют многих потребителей. Но данный материал изготавливается по техническим условиям 2224-036-00203803-2012 и имеет цвет от белого до кремового. Если же перед вами разновидности ПА6-МГ и ПА6-МДМ, то цвет может быть серым или черным. Однако капролон шестой марки изготавливается с использованием пигментов, в итоге удается получить материал разных цветов. Основные марки этого материала обозначаются двумя буквами – «А» и «Б», в первом случае капролон идет на изготовление деталей при самолетостроении, тогда как во втором – для конструкционных деталей машиностроения.

Заключение

Капролон устойчив к воздействию не только углеводородов и кетонов, но и слабых кислот, а также щелочей. При нормальных условиях материал не является токсичным, не оказывает вредного воздействия на организм человека и животных. При механической обработке изделий разложение не происходит, вредные вещества при этом не выделяются. Когда на материал воздействует температура выше 300 °С, то капролон начинает разлагаться, при этом выделяется аммиак и окись углерода.

Уже длительное время полимерные материалы широко используются в разных отраслях промышленности, медицине, фармакологии и в бытовых целях. Благодаря хорошим механическим и электроизоляционным свойствам, стойкости к действию агрессивных сред и долговечности полимеры зарекомендовали себя как универсальные материалы. Они с успехом заменяют «традиционные» конструкционные материалы (сталь, бронза и т.д.), применяются для изготовления электроизоляции, защитных покрытий и др.


В бытовых целях полимеры используются как декоративно-отделочные материалы и для различных поделок. Однако, несмотря на большой ассортимент, многие полимеры обладают сходными свойствами, поэтому часто приходится с проблемой выбора материала, наиболее подходящего для конкретных целей и задач. В качестве примера рассмотрим отличия фторопласта и капролона (полиамид ПА-6). Эти материалы практически не отличаются по внешнему виду и техническим характеристикам, что осложняет выбор, что лучше: капролон или фторопласт.
Чтобы разобраться в этом вопросе, сравним эти материалы и определим их преимущества и недостатки.

Фторопласт-4: свойства и область применения

Фторопласт получают путем полимеризации фторсодержащих производных этилена. В результате чего получают порошковый полуфабрикат для изготовления различных деталей и цельных конструкций.
На первом этапе производства готовят расплав из полимерного порошка с добавлением катализаторов, отвердителей и различных присадок
. Затем литьевым или экструзионным методом получают готовые изделия. В основном промышленностью выпускается фторопласт в виде листов, блоков и стержней. Этот полимер хорошо поддается любым видам механической обработки, что позволяет получать не только изделия простой формы, но и сложные объемные конструкции.

Физико-химические свойства фторопластов зависят от количества атомов фтора. Однако для всех них характерна:

  • Стойкость к агрессивным средам, коррозии и радиации;
  • Устойчивость к высоким температурам;
  • Стойкость к износу;
  • Пластичность и текучесть;
  • Долговечность;
  • Электроизоляционные свойства;
  • Высокая прочность;
  • Хорошая обрабатываемость.

Фторопласт-4 отличается стойкостью к истиранию, термостойкостью и высокими электроизоляционными свойствами, но обладает текучестью и небольшой прочностью по сравнению с другими марками.
Фторопласты используются в машиностроении, автомобилестроении, химической, пищевой и других отраслях промышленности. Из этих полимеров изготавливают поршни, подшипники, электроизоляционные прокладки, конструктивные элементы емкостей для химических реагентов и другие изделия.

Капролон: свойства и область применения

Капролон или полиамид ПА-6 относится к термостойким полимерным материалам, получаемых из химических соединений, содержащих амидные группы. Капролон получают полимеризацией исходного сырья в присутствие катализаторов, стабилизаторов и других добавок. В результате получают порошок бледно-желтого или белого цвета, из которого затем готовят расплав для изготовления полимерных изделий литьевым или экструзионным методом. Капролон выпускается в виде листов и стержней различного диаметра. Этот материал достаточно хорошо поддается механической обработке, сварке и склейке, что позволяет изготавливать из него детали и готовые изделия различной формы.

Капролон обладает следующими физико-механическими свойствами:

  • Стойкость к износу и истиранию;
  • Атмосферо- и влагостойость;
  • Хороший изолятор;
  • Хорошая механическая прочность;
  • Поддается механической обработке;
  • Устойчив к действию химических веществ.

Капролон широко применяется в машиностроении, легкой промышленности, строительстве, медицине и в бытовых целях. Из него изготавливают трубопроводную арматуру, изоляционные прокладки, а также выполняют антикоррозионные и другие виды защитных покрытий.

Капролон или фторопласт – что по итогу лучше

Для сравнения капролона и фторопласта и выбора из них что лучше воспользуемся таблицей, в которой приведены основные технические характеристики этих материалов:

Наименование показателя Значение показателя
Фторопласт-4 Капролон ПА-6
Цвет от светло-желтого до белого белый или с желтоватым оттенком
Форма выпуска стержни, листы, блоки стержни, блоки
Плотность материала, кг/м куб. 2100 – 2200 1150 – 1160
Рабочий диапазон температур, °С –269 … +260 – 30 … +110
Коэффициент теплопроводности, Вт/м·°С 0,25 0,3
Водопоглощение, % 0,0 1,5 – 2
Предел прочности при растяжении, МПа 20 – 30 80 – 90
Предел прочности при сжатии, МПа 12 – 15 100 – 110
Относительное удлинение при разрыве, % 350 600
Твердость по Бринеллю, МПа 30 – 40 160 – 180
Электрическая прочность, кВ/мм 50 30 – 35
Диэлектрическая проницаемость при частоте 1 МГц 0,002 3,3
Тангенс угла диэлектрических потерь при частоте 1 МГц 0,2 – 03
Коэффициент трения скольжения по стали в смазке 0,02 0,06 – 0,08
Коэффициент трения скольжения по стали без смазки 0,2 0,2 – 0,3
Стойкость к истиранию высокая очень высокая

Отличия

Как видно из таблицы по внешнему виду капролон или фторопласт практически не имеют отличий, однако по физико-механическим свойствам они имеют достаточно существенные отличия. Поэтому при выборе полимера следует обращать внимание на следующие критерии:

  • Механическая прочность и твердость;
  • Электроизоляционные свойства;
  • Стойкость к истиранию и износу;
  • Величину коэффициента трения скольжения.

По прочностным характеристикам капролон крепче фторопласта, однако несколько уступает ему по твердости и обрабатываемости. Капролон более стоек к истиранию и износу и лучше работает в условиях долговременных нагрузок. Электроизоляционные свойства материалов отличаются незначительно.

Также стоит обратить внимание и на стоимость материалов. Цена капролона составляет от 250 руб. за 1 кг, а фторопласта – от 500 руб.
Таким образом, в сравнении капролона и фторопласта и выбора — какой материал лучше, отталкиваемся от следующих критериев: для работы в тяжелых условиях и механизмах с повышенным износом деталей предпочтительнее использовать капролон, а в условиях действия химически агрессивных сред и повышенных температур лучше себя показывает фторопласт.