Капролон — конструкционный пластик¶
Капролон — конструкционный термопластический полиамид марки ПА-6 (нейлон 6), выпускаемый в виде гладких стержней, листов и трубок. Относится к группе полиамидов и характеризуется высокой износостойкостью, низким коэффициентом трения и способностью работать без смазки. Широко применяется в машиностроении, пищевой и медицинской промышленности как замена бронзе, латуни и антифрикционным сплавам.
¶Состав и свойства
Капролон получают полимеризацией капролактама — шестичленного лактама аминокапроновой кислоты. Молекулярная формула повторяющегося звена — (C₆H₁₁NO)ₙ. Стандартная марка в России — ПА-6 (ГОСТ 10503-71 на заготовки из полиамида).
Основные свойства:
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Плотность | 1,13–1,15 г/см³ |
| Предел прочности при растяжении | 70–80 МПа |
| Модуль упругости | 2,0–2,8 ГПа |
| Температура эксплуатации | от −60 до +80 °C (кратковременно до +100 °C) |
| Коэффициент трения по стали | 0,2–0,4 |
| Водопоглощение | до 2–3 % за сутки |
| Твёрдость по Бринеллю | 15–20 МПа |
Капролон обладает хорошей износостойкостью и шумоподавлением: детали из него работают тише металлических. Материал устойчив к действию щелочей, спиртов, масел, бензина, разбавленных кислот; не поддерживает горение на воздухе. Слабое место — склонность к влагопоглощению, из-за чего размеры изделий могут меняться на 1–2 %, а прочность снижаться при длительном контакте с водой.
¶Виды и марки
Промышленность выпускает несколько разновидностей капролона:
- Капролон А — базовый ПА-6, универсального назначения.
- Капролон Б — модифицированный состав с повышенной износостойкостью и пониженным водопоглощением.
- Капролон Д — с добавками, снижающими трение (применяется для подшипников скольжения).
- Капролон с графитом или дисульфидом молибдена — для узлов с высокими скоростями и нагрузками.
- Капролон пищевой — сертифицирован для контакта с продуктами (используется в направляющих, винтах транспортёров, формах).
Форма выпуска: круглые стержни диаметром от 6 до 500 мм, плиты толщиной от 6 до 100 мм, трубы, монолитные втулки. Заготовки подвергают термообработке (отжигу) для снятия внутренних напряжений.
¶Обработка и сварка
Капролон легко обрабатывается резанием — сверлением, фрезерованием, точением на станках с твердосплавным инструментом. Рекомендуется охлаждение струёй воздуха, так как материал размягчается при нагреве.
Соединение деталей из капролона выполняют:
- Клеевыми составами на основе цианоакрилата или эпоксидной смолы с наполнителем из полиамида.
- Растворителями — фенолом или крезолом, размягчающими поверхность.
- Сваркой — контактной, ультразвуковой или горячим воздухом; свариваемые кромки предварительно подогревают до 220–240 °C.
- Механическим крепежом — заклёпками, винтами, шпильками.
¶Применение
Основные области использования капролона:
- Машиностроение — втулки, подшипники скольжения, шестерни, зубчатые колёса, ролики, направляющие, буферы, упоры, шестерёнчатые червяки.
- Пищевая промышленность — детали конвейеров, винтовые транспортёры, направляющие звёздочки, формы для выпечки (пищевые марки).
- Медицина — протезные элементы, детали аппаратуры, хирургический инструмент (материал биологически инертен).
- Горное и дорожное машиностроение — ковшовые элементы экскаваторов, детали дробилок, вибрационных сит.
- Автомобилестроение — втулки подвески, вкладыши, шайбы, кронштейны.
- Судостроение — гребные винты, рулевые узлы, детали, работающие в воде (с учётом влагопоглощения).
Капролон нередко заменяет бронзу и латунь в антифрикционных узлах: он в 5–7 раз легче, дешевле и не требует смазки.
¶Достоинства и ограничения
К достоинствам относят: низкое трение, высокую износостойкость, коррозионную стойкость, электрическую изоляцию, малый вес, доступность и простоту обработки. К ограничениям — влагопоглощение, снижение прочности при длительном нагреве выше +80 °C, старение под действием ультрафиолета, необходимость отжига заготовок перед точной обработкой.
¶Капролон и другие полиамиды
На рынке встречаются зарубежные аналоги капролона: нейлон 6 (BASF Ultramid B), Capron (Honeywell), Caprolan. Российские производители — «Капролактам-Новомосковск», «Казаньоргсинтез» и ряд других предприятий. От нейлона 6/6 капролон отличается более низкой температурой плавления и большей гигроскопичностью, но превосходит его по ударной вязкости при низких температурах.