Среди конструкционных полимерных материалов синтетического происхождения выделяются два пластика – капролон ПА 6 и фторопласт Ф 4. Они имеют высокую прочность и оба используются в схожих отраслях. Из них часто производят втулки для машиностроения, что говорит о их высоких технических характеристиках, а также корпуса для авиакосмической отрасли и судостроения. Но часто пользователи задаются вопросом – что лучше капролон или фторопласт? Разберемся в этом в статье.
Отличия капролона от фторопласта
Это два разных материала. И они имеют свои технические характеристики, которые сильно отличаются друг от друга. Разработка полимеров производилась под закрытие разных технологических задач, потребностей производств. Поэтому, несмотря на то, что иногда их применяют в схожих целях, они имеют множество отличий. Рассмотрим их по пунктам. Как отличить капролон от фторопласта?
Внешний вид
Начнем с малого – как выглядят полимеры. Сравнивать в этом пункте, да и во всей статье, мы будем «чистые» пластики, то есть капролон ПА 6 и фторопласт Ф 4 – без присадок, красителей.
Оба материала, на первый взгляд, белые. Но фторопласт имеет чистый светлый оттенок, в то время как капролон может отдавать желтизной или быть вплоть до коричневатого. Если сравнивать со свечами, то это как парафин и воск.
Еще капролон часто обрабатывается тальком, особенно регулярно это можно встретить на китайских заводах. Производители не убирают его, из-за чего заготовки зачастую имеют белый налет, пыль, которую легко можно убрать рукой. Но не всегда, поэтому не стоит опираться только на наличие талька.
Ощущения
Если есть возможность взять две заготовки одного размера в руку, то можно заметить отличия:
- Фторопласт в два раза тяжелее, чем капролон. Это объясняется его более высокой плотностью.
- Фторопласт лучше гнется. При деформации он «запоминает» заданную форму. В то время как капролон имеет очень высокую упругость и твердость – его сложнее согнуть. Такой тест можно провести с одинаковыми тонкими прутьями или листами. Например, если согнуть лист капролона 10 мм и такой же толщины листовой фторопласт.
- Звучание капролона звонкое, как у бильярдных шаров, а фторопласта – глухое. Можно несильно стукнуть заготовки друг об друга, чтобы почувствовать разницу.
- При нажатии лезвием ножа или даже ногтем на поверхности фторопласта останется небольшая вмятина. С капролоном такого не произойдет.
- Если провести ладонью по обоим полимерам, будут разные ощущения. Фторопласт более скользкий, даже если на нем нет никакой смазки. В то время как капролон хоть и не шершавый, но скользит значительно хуже. Если держать обе заготовки в руках, разница будет ощутима.
Такими нехитрыми способами можно отличить капролон от фторопласта только по внешнему виду и собственным ощущениям. Дальше мы поговорим про другие отличия – технические. Они помогают выбрать один или другой материал. А потом остановимся на вопросе, что же все-таки лучше.
Технические характеристики капролона и фторопласта
Сперва перечислим то, что объединяет эти материала. Оба они – полимеры синтетического происхождения. Оба относятся к конструкционным, то есть из-за своей прочности применяются для изготовления важных элементов – деталей машин и других конструкций. Оба материала изначально разрабатывались для того, чтобы стать более совершенной альтернативой для металлических деталей, и они в этом преуспели. Сейчас повсеместно металл и сплавы заменяются современными полимерами. И, кстати, полимеры являются диэлектриками. Что делает их еще лучше, чем металлы, для производства деталей.
Температура эксплуатации
В этой номинации пальма лидерства без сомнения переходит к фторопласту. Материал выдерживает очень широкие рабочие температуры – от -260 до +260 градусов. А плавление начинается только при жаре, который превышает 327 градусов. Поэтому кратковременный нагрев выше 260 градусов допустим.
У капролона более скромный диапазон – от -40 до +100 градусов. Температура его плавления – 220 градусов.
Оба материала не горят, а плавятся – медленно переходя в текучее состояние. Поэтому они отличаются пожаробезопасностью. Однако при соприкосновении с открытым огнем достаточно быстро потеряют свою форму.
Трение
Оба материала относятся к категории антифрикционных. Иными словами, их можно использовать там, где нужно снизить силу трения. В том числе – без добавления смазки. Особенно это актуально для пищевой, фармацевтической, химической промышленности – лишняя смазка может нарушить стерильность производства. А полимерные детали сами по себе отлично скользят. Хотя и со смазками органического или синтетического производства они контактируют без проблем.
Однако и здесь технические характеристики материалов отличаются. Коэффициент трения фторопласта – 0,02 – 0,04. В то время как у капролона этот показатель равен 0,2 и 0,33. То есть фторопласт и тут лучше, он отлично скользит как без смазки, так и с ней.
Гигроскопичность
Гигроскопичность – это способность материала впитывать влагу. У губки они будет практически 100%, у дерева – около 30%, в зависимости от породы древесины. То есть изделие может увеличиваться в размерах, поглощая воду. Не обязательно в жидком состоянии, напитаться влагой материал может и от водяного пара.
Гигроскопичность металла нулевая. И тут материалу не уступает фторопласт. Он совсем не впитывает влагу, даже если поместить стержень целиком в воду. У капролона снова показатель чуть ниже. Он может доходить от 2 до 7 процентов, это зависит от того, какого качества материал. Параметр измеряют так: кладут стержень в воду на 24 часа. А потом измеряют его вес, рассчитывают процент роста в сравнении с начальным.
Однако 2 и даже 7 процентов – это тоже низкая гигроскопичность.
Твердость
Наконец мы дошли до механических характеристик, которые у капролона значительно лучше, чем у фторопласта. Как мы уже говорили в начале статьи, если попробовать согнуть две заготовки одинакового размера, то фторопласт поддастся, а капролон, скорее всего, нет. Все дело в том, что у материалов твердость по Бринеллю 29,4-39,2 МПа и 160-200 МПа, соответственно. Капролон в несколько раз тверже, чем фторопласт.
Но чтобы было, с чем сравнивать, посмотрим показатель у металлов. Чаще всего полимерные материалы становятся альтернативой бронзовым втулкам. Твердость бронзы сильно зависит от ее состава. Например, у алюминиевой бронзы она около 170 МПа.
Зато относительное удлинение у фторопласта гораздо выше. Так можно сделать вывод, что капролон тверже, однако фторопласт эластичнее.
Прочность
Не будем путать твердость и прочность. Несмотря на то, что капролон тверже, при некоторых воздействиях он быстрее разрушается, чем фторопласт. Однако прочность на растяжение у капролона в 3-4 раза выше. Она составляет 80-90 МПа, в то время как у фторопласта только 20-30 МПа.
Прочность на сжатие тоже у капролона выше – 100-110 МПа против 12-15 МПа. Но при этом если воздействие ударное, то фторопласт справится лучше. Там, где при сильных вибрациях или ударах капролон может оказаться хрупким и дать трещину, на фторопласте только появится вмятина.
А вот электрическая прочность у фторопласта выше – 50 кВ/мм против 30-35 кВ/мм у капролона.
Поэтому все зависит от того, какие именно нагрузки и в какой среде будут направлены на полимер. Фторопласт лучше поддается механической обработке, а капролон имеет большую устойчивость к истиранию.
Сравнение капролона и фторопласта: что лучше выбрать
Мы рассмотрели много характеристик, и практически во всем полимеры отличаются. Сказать однозначно, какой материал лучше, практически невозможно. Но можно выбрать лучший полимер для конкретных целей.
Например, малый вес капролона позволяет активно применять его для подшипников, роликов, канатов, тяг управления самолета, протезов. В то время как низкий коэффициент трения фторопласта делает его наиболее подходящим полимером для прокладок и втулок, подшипников скольжения.
Несмотря на высокую прочность капролона, его низкая устойчивость к высоким температурам сильно ограничивает его использование на производстве, где нагрев достигается за счет интенсивного трения деталей. Зато фторопласт не теряет своей формы и характеристик даже в литейном цехе.
Еще один аспект, который мы не затронули, это цена. Стоимость фторопласта выше, чем у капролона при аналогичных размерах заготовок.
Поэтому рациональнее всего говорить, что оба материала имеют свои преимущества и недостатки. А сказать однозначно, что лучше – просто невозможно. Кстати, если сейчас вы выбираете подходящий полимер, вы можете столкнуться с тем, что капролон называют полиамидом или даже нейлоном. Это корректное название. Просто «полиамид» – принято во всем мире, а «капролон» – прижилось именно в России. Но по техническим характеристикам это одно и то же. Подробнее о материале, его видах и особенностях мы рассказывали в статье про капролон.