Капролон (полиамид-6, ПА-6) — полимер, применяется в антифрикционных деталях и конструкционных элементах.Капролон (неправильное название - капралон) - это универсальный материал конструкционного и антифрикционного назначения. Используется капролон в различных отраслях промышленности. Капролон - это отечественное название импортного полиамида.

Полиамид/капролон    (далее по тексту – полиамид) - новый класс термостойких полимеров,  ароматическая  природа молекул которых  определяет  их  высокую  прочность  вплоть  до  температуры разложения,  химическую   стойкость,   тугоплавкость. К полиамидам относится как синтетические, так и природные полимеры , содержащие  амидную группу 
-CONH2 или -CO-NH-.Из синтетических полиамидов практическое значение имеют алифатические и ароматические полиамиды. Алифатические полиамиды являются гибкоцепными кристаллизующимися (Скр=40-70%) термопластами, Молекулярная масса= 8-40 тысяч, Плотность 1010-1140кг/м3, Температура плавления (кристаллизации)-210-260С, расплав обладает низкой вязкостью в узком температурном интервале. Полиамиды -гидрофильные полимеры, их водопоглощение достигает нескольких процентов (иногда до 8) и существенно влияет на прочность и ударную вязкость. Наибольшее значение имеют полиамиды общих формул [-HNRNHOCR'CO-]n и [-HNR"CO-]n, где  R,R'=Alk, Ar, R"=Alk. Термопласты. Макромолекулы связаны между собой водородными связями, что обусловливает относительно высокие температуры плавления полиамида. 

Полиамид имеет низкий коэффициент трения в паре с любыми металлами, в связи с этим эффективно и быстро перерабатывается, в 6-7 раз легче бронзы и стали, взамен которых он может устанавливаться. Изделия из полиамида в 2 раза снижают износ пар трения, соответственно повышая срок службы изделий в 1,5 раза, снижают трудоемкость изготовления на 35%, стоимость на 50% по сравнению с изделиями из металла (сталей и бронзы).

Полиамид свыше 30 лет применяется в машиностроении, судостроении, энергетике, в химической, нефтяной и целлюлозно-бумажной промышленностях.Устойчив к воздействию углеводородов, масел, спиртов, кетонов, эфиров, щелочей, и слабых кислот.Химически стоек, нетоксичен, используется в оборудовании для пищевой промышленности. Полиамид имеет высокую химическую стойкость. Полиамид разрешен при производстве в оборудовании для пищевой промышленности, допускается к контакту с пищевыми продуктами и питьевой водой. Детали из полиамида почти на порядок легче стальных и бронзовых изделий, вместо которых они устанавливается, это позволяет увеличить срок межремонтного пробега в 2 раза. Благодаря своим высоким электроизоляционным и искрогасящим свойствам, а также стойкостью к гальванической коррозии, полиамид идеален для изготовления деталей электротехнического назначения – разъемов, катушек, переключателей, реле и др. Полиамид обладает высокой устойчивостью к воздействию углеводородов, масел, спиртов, кетонов, эфиров, щелочей и слабых кислот. Хорошо поддается всем методам механической обработки – точению, фрезерованию, растачиванию, сверлению, шлифованию. Полиамид обладает высокой износостойкостью, в том числе при работе в средах, имеющих абразивные частицы. Подвержен растворению в крезолах, фенолах, концентрированных неорганических кислотах, в муравьиной и уксусной кислотах, во фторированных и хлорированных спиртах и кетонах.

Детали, изготовленные из полиамида, отлично выдерживают ударные нагрузки, долговечны, могут работать в узлах трения без смазки. Полиамид является хорошим диэлектриком, по механической и тепловой стойкости превосходит  изоляторы из полистирола, поливинилхлорида и т.д. Полиамид уже более 30 лет успешно находит применение в машиностроении, судостроении, энергетике, в химической, нефтяной и целлюлозно-бумажной промышленности.

Полиамид хорошо обрабатывается фрезерованием, точением, сверлением и шлифованием. Графитонаполненный полиамид обеспечивает более долгую работу в узлах трения и скольжения. Полиамид (по сравнению со многими металлами) снижает уровень шума, вибрации (до 15 Дб), не подвержен коррозии, допускается к контакту с пищевыми продуктами и питьевой водой, экологически чист, устойчив к воздействию углеводородов, масел, спиртов, кетонов, эфиров, щелочей и слабых кислот.

Технические характеристики капролона (полиамида-6) :

 Основные свойства полиамидов и стеклонаполненных (НС) материалов на их основе

Свойства	Полиамид ПА 6	Полиамид ПА 6.6	ПА 6.10	ПА 12Л	ПА 12Л-ДМ	Капролон В	П548 (спиртораст-воримый)	ПА 6НС	ПА 610НС	ПА66НС
Плотность кг/м3	1130	1140	1100	1020	1020	1150	1120	1350	1350	1300
Температура пл. С	215	260	220	180	177-182	220-225	150	207-211	230	250
Разрушающее напряжение МПа, при:
растяжении	66-80	80-100	50-58	50	40-48	90-95	30	120-150	120-140	160-250
изгибе	90-100	100-120	80-90	60	44-47	120-150	18
сжатии	85-100	100-120	70-90	60	66	100-110	70
Относительное удлинение при разрыве,%	80-150	80-100	100-150	200-280	150-300	6-20	250	2-7	2-5	2-4
Ударная вязкость кДж/м2	100-120	90-95	80-125	80-90	60-80	100-150	150	30-50	35-55	20-30
Твердость по Бринеллю, МПа	150	100	120	75	80-87	130-150	40	130-150	150-250	110-180
Теплостойкость по Мартенсу, С	55	75	60	50	50	75	50	80	100-140	110-140
Морозостойкость, С	-30	-30	-60	-40	-40	-60		-40	-50	-50
Водопоглощение за 24 часа , %	3,5	7-8	До 4	До 1,7	До 1,4	2-7	8-10
Коэффициент трения по стали	0,14	0,15	0,15	0,28	0,18	0,13		0,27	0,3-0,4	0,4
Диэлектрическая проницаемость при 106 Гц	3,6	4	4,5	3,2	3,4	3,4-4,7	4,6	3,8	3,0-3,5	4,0
Тангенс угла диэлектрических потерь при 106Гц	0,03	0,02	0,04	0,02	0,03	0,03	0,03	0,025	0,025	0,04

Показатели пожароопасности (Тв-температура воспламенения, Тсв-температура самовоспламенения)

Полиамид	Температура, С		Теплота сгорания
	Тв	Тсв	МДж/кг
ПА 6(капрон)	395	424	31
ПА 66 (нейлон)	355	435	31-32

Полиамид: Поведение пламени - горит и самозатухает, окраска пламени - голубое, желтоватое по краям, запах - жженого рога или пера.

Пределы изменений механических свойств полиамидов:

Наименование	Предел прочности, МПа			Относительное  удлинение, %	Модуль упругости, МПа		Твердость, МПа	Ударная вязкость, кДж/м2
	σв	σсж	σи	ε	Ε*10-3	Εи*10-3	НВ	а	а1
ПА 6	55-77	-	90-100	100-150	1,2-1,5	-	100-120	90-130	5-10
Полиамид 610	50-60	-	45-70	100-150	-	-	100-150	100-125	5-10
Полиамид 612	160	-	-	26	-	2,2-2,3	130	140	-3
Полиамиды стеклонаполненные	69-132	-	100-230	2-12	9,0	-	90-100	9-44	5-10

Температурные характеристики:

Марка	Предел рабочих температур		Теплостойкость по Мартенсу, С	Температура плавления, С
	верхний	нижний
ПА 6	80-105	-20	75-76	217-226
ПА 6 блочный	60	-60	--	221-223
ПА 6НС	80-100	-40	--	207-211
ПА 610	80-100	-40	55-60	215-221
ПА 610 НС	100-110	-50	--	--
ПА 66	80-100	-30	--	254-262
ПА 66НС	100-110	-50	--	250
ПА 66/6	90-110	--	--	212-220
ПА 12	70-80	-60	--	178-180
ПА 12НС	90	-60	--	--

Влияние влажности на свойства полиамидов

Марка полиамида	σр / σр.вл	σи/ σвл	σсж/ σвл	ЕЕр/Ер.вл	Еи/Еи.вл	σ-1/ σ-1вл	НВ/НВвл
ПА 6	1,3-1,45	1,9-2,7	1,8	2-3,3	2,6-3	-	1,8-2,1
ПА 6-НС	1,4-1,7	1,6-1,9	-	1,3-1,7	1,6-1,7	-	1,45-1,9
ПА 66	1,3-1,45	1,9-2,4	1,7	2-2,3	2-2,4	1,7	1,6-1,9
ПА 6-ВС	1,3-1,55	1,3-1,45	-	1,2-1,45	1,4-1,7	-	1,2-1,7
ПА 6.12	1,17	-	-	-	1,6	-	-

 

Механическая обработка  капролона (полиамида 6):

 

Заготовки из полиамида хорошо поддаются механическим способам обработки при помощи металлообрабатывающих станков. Но, исходя из значительных различий в физико-механических свойствах капролона и металлов, обработка капролона имеет ряд характерных особенностей.

По прочности полиамид уступает стали и другим металлам и сплавам, поэтому при его обработке следует уменьшать прижимные усилия, чтобы не раздавить заготовку. При обработке наружных поверхностей тонкостенных деталей, крепление заготовки следует производить изнутри разжимными оправками. Высоконагруженные детали не должны иметь острых углов и других подобных концентраторов напряжений. Так как полиамид имеет низкую температуру плавления и плохую теплопроводность, то тепловыделение в зоне резания в процессе обработки деталей на металлорежущих станках необходимо сводить к минимуму. Избыточное тепло может привести к разрыву заготовки, заплавлению кромок режущего инструмента, значительному снижению точности обработки или другому виду брака изделия.

Важно учитывать, что чрезмерное давление, неправильная заточка инструмента, несоблюдение рекомендаций по обработке изделий из полиамида и плохой отвод тепловой энергии из зоны резания приводят к растрескиванию и последующему разрушению заготовки.

 

Для обработки изделий из полиамида, как правило, применяют инструменты из углеродистой и быстрорежущей сталей. При длительной механической обработке полиамидной заготовки предпочтительны инструменты с наконечниками из карбида вольфрама или с алмазной режущей кромкой, обладающие более длительным периодом стойкости без переточки или смены режущей пластины и выдерживающие более высокие скорости резания. В случае, если полиамид армирован углеродным волокном или стекловолокном, применение данных инструментов является обязательным.

Шлифовку и полировку деталей из полиамида следует производить с небольшим усилием надавливания. Отличным шлифующим материалом для полиамида является мел.

При обработке изделий из полиамида следует учитывать, что допуски на размер для полимерных деталей значительно шире, нежели допуски аналогичных изделий из металла. Обусловлено это, прежде всего, повышенным коэффициентом теплового расширения и возможными «поводками» и деформациями, которые вызываются перераспределением внутренних напряжений в процессе обработки и после нее. Внутренние напряжения возникают тем чаще и тем больше их значение, чем больше сечение исходной заготовки.

 

При нормальных условиях полиамид не является токсичным материалом и не оказывает вредного воздействия ни на человека, ни на окружающую среду. При правильных режимах механической обработки данный полиамид не разлагается и не выделяет вредных веществ. Но при разогреве до температуры 290С и выше, полиамид начинается разлагаться и выделять окись углерода, углекислый газ и аммиак. Предельно допустимая концентрация аммиака и окиси углерода в атмосфере производственных помещений составляет 20 мг/м. куб.

Полиамид является современным высокоэффективным многофункциональным материалом. Он в несколько раз легче бронзы и стали, его стоимость примерно в два раза ниже, чем у металла, а срок службы в несколько раз превышает срок службы металлических изделий.