Когда промышленность предлагает два материала с очень похожими свойствами, трудно сделать выбор. Что же лучше – капролон или фторопласт? Какой из этих материалов дешевле, долговечнее, функциональнее? Предлагаем подробное сравнение, которое поможет определиться с выбором.
Общие свойства
Фторопласт и полиамид (капролон) – синтетические полимеры, которые отличаются высокой прочностью и твердостью. Эксплуатационные свойства позволяют использовать их в качестве конструктивных материалов для изготовления деталей, которые ранее производились из металла. Это разнообразные втулки, прокладки, проставки, пары трения, манжеты, подшипники, ролики, колеса, шестерни, поршневые кольца, а также электроизоляционные элементы. Таким образом, фторопластом или капролоном во многих случаях можно заменить сталь и цветные сплавы. Они востребованы во всех отраслях промышленности и обладают такими общими преимуществами перед металлами:
- малый вес;
- низкая стоимость (как в плане производства/закупки, так и во время эксплуатации, когда проявляется экономия на ремонте и обслуживании изготовленных деталей);
- простота обработки;
- устойчивость к коррозии;
- отличные электроизоляционные свойства;
- хорошее взаимодействие с синтетическими и органическими смазками, способность работать в подвижных соединениях вообще без смазки.
Как отличить капролон от фторопласта
Внешне эти полимеры очень похожи. Детали из капролона и фторопласта гладкие и твердые, в неокрашенном виде обладают светлым цветом. Но отличия все же можно найти, и мы приводим их в таблице.
На что обратить внимание | Фторопласт | Капролон (полиамид) |
---|---|---|
Цвет | Снежно-белый, однородный, плотный (абсолютно непрозрачный, кажется, будто материал окрашен в массе белой краской) | Цвет «теплый», ближе к кремовому (выглядит, как неокрашенный материал неопределенного, натурального оттенка) |
Каков материал на ощупь | Очень гладкий, скользкий (напоминает твердое сухое мыло) | Гладкий, но не скользкий |
Звук, издаваемый деталью, если по ней постучать | Глухой | Звонкий |
Попробуйте поцарапать поверхность, надавить на нее ногтем | Остается след от надавливания, поверхность легко царапается | Более твердый – его трудно поцарапать, следы от надавливания не остаются |
Еще проще отличить два материала, если есть возможность сравнить вес двух одинаковых по размеру деталей. Дело в том, что фторопласт более чем в два раза тяжелее капролона.
Преимущества фторопласта
Фторопласт – термопласт из фторпроизводных этилена с высоким содержанием фтора. Именно фтор придает полимеру уникальную устойчивость к агрессивным органическим и неорганическим соединениям, экстремальным температурам и давлениям. Основные плюсы материала:
- Химическая инертность (в том числе к кислотам и растворителям).
- Полная безвредность и совместимость с тканями организма, что позволяет использовать его в медицине (в производстве оборудования, инструментов, протезов).
- Низкий коэффициент трения, благодаря чему из фторопласта получаются долговечные и не требующие дополнительной смазки узлы подвижных соединений.
- Гидрофобность, малая газопроницаемость.
- Высокая электрическая прочность, диэлектрические свойства, стойкость к воздействию радиации.
- Механическая прочность, износоустойчивость.
- Исключительная термостойкость, низкий коэффициент теплопроводности (чтобы материал начал нагреваться, надо разогреть среду до +300 °С).
- Негорючий, самозатухающий.
- Легко обрабатывается механическим способом (шлифовкой, резкой, сверлением, фрезеровкой), в том числе вручную.
Преимущества капролона
Полиамид – полимер, состоящий из мономеров с амидными группами (производится из капролактама). Его главное преимущество – долговечность: детали из капролона служат дольше, чем аналогичные элементы из стали или бронзы. Другие плюсы материала:
- Высочайшая механическая прочность. Износостойкость несколько ниже, чем у фторопласта.
- Устойчивость к химическим воздействиям и коррозии, к влиянию влаги и атмосферных факторов.
- Капролон не выделяет токсичных веществ, поэтому широко используется в пищевом оборудовании.
- Низкий коэффициент трения (ниже, чем у фторопласта), который усиливается способностью к «самосмазыванию» при трении капролоновых деталей.
- Хорошие теплоизоляционные и электроизоляционные характеристики.
- Термостойкость – не теряет эксплуатационных свойств до +140 °С и отлично переносит перепады температур.
- Также хорошо поддается механической обработке (резка, сварка, склейка). Но вручную его формовать очень трудно, нужно использовать фрезеровальные или сверлильные станки.
Основные области применения материалов:
- Машиностроение
- Химическая промышленность
- Пищевая отрасль
- Легкая промышленность
- Медицина, фармацевтика
- Энергетика
- Нефтяная промышленность
- Автомобилестроение
- Приборостроение
- Электротехника
Марки и формы выпуска
Самая популярная марка фторопласта – фторопласт-4. Это универсальный материал с лучшими диэлектрическими и механическими свойствами, а также с максимальной температурной стойкостью. Дополнительно его свойства улучшают добавлением различных наполнителей.
Менее популярный фторопласт-3. Его химическая и термическая устойчивость несколько ниже, зато он прочнее и тверже фторопласта-4. Фторопласт-3 можно расплавить для изготовления деталей нужной формы. Он отлично переносит низкие температуры.
Реже используются такие марки фторопласта:
- Фторопласт-40 (повышенная ударопрочность и химическая устойчивость).
- Фторопласт 4-Д (повышенные диэлектрические показатели, термостойкость).
- Фторопласт Ф-4К15М5 (пониженный коэффициент трения, высокая износостойкость).
- Фторопласт 4-Ф К20 (повышенная износостойкость, идеальное решение для изготовления элементов подвижных соединений).
Капролон известен под названием полиамид 6 (ПА 6). Его также производят в модификациях ПА 6-МГ и ПА 6-МДМ, которые несколько различаются эксплуатационными характеристиками. Главные отличия марки ПА 6-МГ – более широкий диапазон коэффициента относительного удлинения, повышенная твердость, низкая ударная вязкость и высокая теплопроводность. ПА 6-МДМ отличается сниженным коэффициентом линейного теплового расширения.
Фторопласт и капролон получают в виде порошковых полуфабрикатов после полимеризации мономеров. Далее порошок расплавляют, добавляют катализаторы, отвердители и присадки. Из расплава производят заготовки или готовые изделия путем экструзии или литья. Выпускаются материалы в виде листов, стержней, блоков.
Характеристики материалов: сравнительная таблица
Свойства | Фторопласт | Капролон |
---|---|---|
Плотность | 2100–2200 кг/м куб. | 1150–1160 кг/м куб. |
Рабочая температура | -269…+300 °С | -40…+100 °С (кратковременно -100…+170 °С) |
Температура плавления | 327 °С (переход в текучее состояние) | 220–225 °С |
Коэффициент теплопроводности | 0,25 Вт/м×°С | 0,3 Вт/м×°С |
Стойкость на сжатие | До 700 МПа | До 2100 МПа |
Предел прочности при растяжении | 20–30 МПа | 80–90 МПа |
Предел прочности при сжатии | 12–15 МПа | 100–110 МПа |
Относительное удлинение при разрыве | 350 % | 600 % |
Твердость по Бринеллю | 30–40 МПа | 160–180 МПа |
Сопротивление ударным нагрузкам | До 10 МПа | До 14 МПа |
Предел текучести | 11–14 МПа | 70–80 МПа |
Гигроскопичность за 24 часа | 0 % | 1,5–2 % |
Гигроскопичность максимальная | 0 % (не впитывает даже водяной пар) | 6,0–7,0 % |
Электрическая прочность | 50 кВ/мм | 30–35 кВ/мм |
Диэлектрическая проницаемость при частоте 1 МГц | 0,002 | 3,3 |
Тангенс угла диэлектрических потерь при частоте 1 МГц | 0,2–03 | 0,015–0,025 |
Удельное поверхностное электрическое сопротивление | не менее 1017 Ом |
1×1012–1×1013 Ом |
Удельное объемное электрическое сопротивление | 1×1017–1×1020 Ом×м |
1×1013-1×1014 Ом×м |
Коэффициент трения скольжения по стали в смазке | 0,02 | 0,06 – 0,08 |
Коэффициент трения скольжения по стали без смазки | 0,02 | 0,2 – 0,3 |
Стойкость к истиранию | высокая | очень высокая |
Горючесть | Не горит | Горит |
Что выбрать?
Выбор можно сделать, оценив основные физико-механические параметры материалов (прочность, твердость, износостойкость, температурную устойчивость, фрикционные характеристики). Обязательно следует учитывать условия, в которых будет работать деталь, требования к ней, способ обработки заготовки. Также немаловажную роль играет стоимость материалов: фторопласт примерно вдове дороже полиамида.
Фторопласт стоит выбирать для эксплуатации:
- в химически агрессивной среде;
- в условиях повышенной влажности, в воде;
- при повышенных температурах;
- в условиях, где есть риск возгорания и необходимо, чтобы деталь не поддерживала горение;
- в вакууме;
- в механизмах, где важны высокие диэлектрические свойства полимера.
Также фторопласт подойдет лучше, если планируете изготовить нужную деталь вручную.
Полиамид стоит выбрать, если деталь должна работать:
- в механизмах, подверженных усиленному износу;
- под высокими нагрузками (сжатие, растяжение);
- под предельными ударными нагрузками.
Также полиамид лучше подойдет, если вам важен малый вес детали и ее высокая устойчивость к трению.