Капролон – полимерный материал, который повсеместно используется на производстве как более прочная альтернатива пластику и более легкая и коррозийно устойчивая замена металлу.
Определение и производство капролона
Капролон – это второе название поликапроамида, просто оно намного лучше запомнилось в быту. Однако в зависимости от производителя можно встретить такие названия как нейлон, эрталон, текаст и проч. Это аналоги капролона, произведенные в других странахи под другой торговой маркой.
Это синтетический материал, который получается благодаря анионовой полимеризации капролактама в жидком виде или в гранулах. После получения расплавленного капролона, его формуют, применяя экструзию или литье. Результат использования этих двух технологий достаточно сильно отличается по прочности итогового материала.
Экструзия – это продавливание полужидкого материала через формующее отверстие. Так получают капролоновые стержни и гранулы. Метод часто применяется при производстве полимеров. Чтобы лучше его понять, можно представить себе производство макаронных изделий, они тоже формуются способом экструзии.
Второй метод – литье. Литьевой капролон отличается хорошей износостойкостью и атифрикционностью, то есть сниженным показателем трения. Сырье заливается в форму, которые выдерживаются до полного остывания и затвердения. На выходе получаются капролоновые блоки марки ПА-6.
Капролон ПА-6, широко представленный на рынке, отличается присутствием в составе графитового порошка – около 2% от общей массы. Именно он отвечает за высокую износостойкость и снижение коэффициента трения.
Кроме графитонаполненного капролона, есть маслонаполненный поликапроамид. Это тот же капролон, но он модифицирован не графитовым порошком, а жидкими масляными смазками. Низкотемпературное масло снижает силу трения и повышает скольжение материала, а также положительно влияет на стабильность материала и снижает его влагопоглощение.
При наличии графитового порошка капролон маркируется буквами МГ. Литеры МДМ свидетельствуют о присадке диэлектрика – дисульфида молибдена. А если на маркировке проставлены А или Б, то это говорит о назначении капролона для самолетостроения или машиностроения, соответственно.
Еще один производственный цикл – это термообработка капролона. Изделия, изготовленные по ТУ 2224-001-78534599-2006, уже прошли термообработку сразу после изготовления, поэтому перед применением они не требуют дополнительного нагрева. Это нужно для снятия внутреннего напряжения, а также для повышения химической и механической стойкости. Продукция, изготовленная по ТУ 2224-036-00203803-2012, требует предварительной термообработки, чтобы снять риск деформации.
Характеристики капролона
Капролон имеет молочный цвет с небольшим желтым оттенком. Однако если были добавки, например, в марке МГ, то стержни и листы могут поставляться в сине-черной цветовой гамме. Он не имеет ярко выраженного запаха. Наиболее важные свойства капролона, которые используются в промышленности – это его прочность и неподверженность температурным перепадам.
В отличие от многих полимеров, капролон выдерживает рабочую температуру до 120 градусов, и даже до 170 градусов, если воздействие было непродолжительным. Минимальная температура эксплуатации – 60 градусов. Это относится к полимерам, изготовленным по ТУ 2006 года. Что касается капролона, выполненного по ТУ 2012 года, то его температурный диапазон несколько ниже – от -40 до +70 градусов.
Капролон не подвержен коррозии, что в сочетании с его температурной устойчивостью позволяет использовать его в агрессивных средах, а также в непосредственном контакте с обычной и соленой водой. Материал не имеет пор, не проницаем влагой и паром, не удерживает в себе вредные вещества и не оказывает негативного воздействия на окружающую среду и здоровье человека. Его можно эксплуатировать в контакте с щелочными и кислотными растворами, а также с маслосодержащими составами, керосином, бензином – без опасности деформации или изменения состава. Однако не следует держать его в контакте с фенолами, некоторыми спиртами и концентрированными кислотами – они способствуют его разъеданию.
У капролона отличные диэлектрические свойства. Он может использоваться как изолятор в разных электрических узлах. Капролон не горит, его температура плавления – от 220 градусов.
Прочие физико-механические свойства капролона несколько отличаются, в зависимости от используемого на производстве ТУ, а также от марки материала. Приведем усредненные значения:
- Плотность – от 1,145 до 1,16 г/см3.
- Прочность – 80-90 МПа.
- Удлинение – не менее 20%.
- Водопоглощение – от 0,3 до 2%
- Теплопроводность – от 0,26 до 0,35 Вт/м °C.
- Электрическая прочность – от 20 до 25 кВ/мм.
Благодаря таким характеристикам, капролон используют в качестве замены некоторым металлам, в частности как альтернатива бронзе и стали. Из него изготавливают детали для машин и станков, которые по своим свойствам не уступают металлическим.
Преимущества использования капролона
Капролон имеет ряд преимуществ как перед другими полимерами, так и перед металлами, которые он может заменять. Материал ценят за:
- Малую массу – он в 6-7 раз легче, чем сталь, что очень важно при авиационном строительстве, судостроении и других отраслях производства.
- Коррозийную устойчивость. Капролон можно использовать в разных средах, не боясь за появление коррозии и изменение прочности из-за нее.
- Высокий срок эксплуатации. Капролон в 5 раз более износостойкий, чем цветные металлы, поэтому конструкционные детали прослужат гораздо дольше. К тому же, материал невосприимчив к ультрафиолету, поэтому может эксплуатироваться на открытом пространстве.
- Низкий коэффициент трения и устойчивость к истиранию. Вне зависимости от того, какой компонент выступает модификатором при изготовлении капролона, графит или масло, полимер имеет отличные показатели скольжения. Для работы материалу не нужна смазка, так как трение снижается за счет производимой от движения скользкой пленки.
- Безопасность для экологии. Материал не вредит здоровью и окружающей природе. Он безопасен при личном регулярном контакте. А также он не выделяет вредных веществ при нагреве в рамках разрешенного температурного диапазона.
- Прочность. Капролон имеет хорошую прочность на изгиб и разрыв. Он выдерживает большие статические и динамические нагрузки.
- Подверженность обработке. Резка, шлифовка и производство изделий из капролона – достаточно простые процессы, так как материал не склонен к появлению сколов, трещин или иных дефектов. Обработка занимает примерно на 35% меньше времени, чем фрезеровка стальной аналогичной детали, и меньше усилий.
- Вязкость. Благодаря этой особенности, поликапроамид хорошо воспринимает ударные нагрузки, поглощая силу механического воздействия. Узлы из этого полимера снижают вибрации и производственные шумы.
- Стоимость ниже стали. Приемлемая цена при таком большом спектре положительных особенностей все чаще способствует выбору капролона, а не его аналогов.
Такие физико-механические свойства приводят к широкой распространенности поликапроамида.
Сферы применения капролона
Материал широко используется практически во всех отраслях промышленности – от авиастроения до пищевого производства, благодаря его нейтральности и безопасности для здоровья.
Сферы использования:
- Авиастроение. Материал отличается малым удельным весом, что крайне важно для конструкций, которым предстоит преодолеть силу тяготения.
- Судостроение. Так как капролон невосприимчив к обычной и соленой воде, а его водопоглощение предельно низкое, то полимер активно применяют для изготовления различных клапанов и поршней.
- Машиностроение. Подшипники любого типа, а также все узлы, которые связаны с трением, выигрывают от производства из капролона, так как при их эксплуатации не требуется дополнительной смазки.
- Электротехника. Капролон имеет диэлектрические свойства и при этом может находиться в прямом контакте с электролитами и другими агрессивными средами. Поэтому его активно используют при производстве изоляционных кожухов, клемм, переключателей, шаровых мельниц, шнеков питания и прочих элементов.
- Горнодобывающая отрасль. Большая прочность, способность выдерживать ударные нагрузки, нивелировать вибрации, а также работать под воздействием перманентного трения позволяют делать из капролона ролики, валы и прочие делали для транспортеров.
- Пищевая промышленность и сельское хозяйство. Полимер не вступает в контакт с продуктами питания и жидкостями, никак не влияет на их состав, вкус или внешний вид. Поэтому из него делают детали для сепараторов, насосов и прочего оборудования.
Это неполный перечень применения капролона. Он находит способы использования практически везде. В наружной рекламе, строительстве, даже при изготовлении мебели и техники найдется место для деталей из этого прочного полимера.