Технічні пластмаси: критерії вибору та порівняльний аналіз конструкційних полімерів

Інженерні пластики стали більш цінні для машинобудування та енергетики, ніж традиційні метали. Технічні пластмаси стали самостійними конструкційними матеріалами, які відрізняються важливими фізичними та хімічними властивостями. Завдяки полімерам можна зробити вагу вузлів набагато нижчою, гарантувати стійкість від корозії та зменшити потребу користуватися мастильними матеріалами, адже матеріали відрізняє низький коефіцієнт тертя. Але щоб експлуатація була ефективною, важливо точно підібрати матеріал, який би відповідав умовам робочого середовища.

Капролон (Поліамід-6) та екструзійний поліамід: у чому різниця?

Не до кінця коректно використовувати терміни капролон та поліамід як синоніми. Капролон (ПА-6 блочний) - матеріал, який отримується методом аніонної полімеризації лактаму-6 безпосередньо у формах. У порівнянні з екструзійними аналогами завдяки подібному методу виробництва вдається гарантувати більш високий ступінь кристалічності.

У капролона вища жорсткість та стабільні розміри. Згідно з ГОСТ 7850-86 він відрізняється ідеальними антифрикційними властивостями. Тому з цього матеріалу виготовляють великі за габаритами підшипники ковзання, зубчасті колеса та втулки.

Щодо екструзійного поліамід (PA 6-E), то у нього висока ударна міцність та краща в’язкість. Але ці виробі схильні до внутрішніх напружень, що проявляється під час активної механічної обробки.

Щодо ризику всіх цих матеріалів, то вони гігроскопічні. Через те, що поліаміди поглинають вологу (до 3–7% залежно від умов), відбувається лінійне розширення деталей. Для тих вузлів, посадку яких вимірюють в мікронах і які знаходяться в дуже вологому середовищу, конструкторами використовується поліацеталь (POM).

Оргскло та монолітний полікарбонат: вибір прозорого матеріалу

Прозорі листові полімери включають в себе акрил (ПММА) та полікарбонат (ПК). Зовні вони схожі, але відрізняються за експлуатаційними характеристиками.

• Оргскло (ПММА) має абсолютну оптичну чистоту (пропускання світла до 92%) та природну стійкість до ультрафіолетового випромінювання. Це основна його цінність. У порівнянні з полікарбонатом воно більш тверде, захищене від подряпин і його простіше різати за допомогою лазера та полірувати. Але акрил досить крихкий. Коли навантаження критичне, цей матеріал розлітається на уламки.
• Монолітний полікарбонат є “сталлю” серед інших пластиків. У порівнянні зі склом він має у 250 вищу в’язкість. Навіть сильні механічні удари не розіб’ють його. Тому його використовують для створення захисних екранів на промислових верстатах. Недолік ПК в тому, що він досить чутливий до хімічних реагентів та УФ-променів (потребує екструдованого захисного шару) і його легко подряпати.

Текстоліт проти склотекстоліту: електроізоляційні властивості

Для енергетики та електротехніки важливими є ізоляційні матеріали, основою яких є смоли та наповнювачі. Серед них:

• Текстоліт (марки ПТ, ПТК) - його базою є бавовняна тканина та фенолформальдегідний сполучний (ГОСТ 5-78). Матеріал є ідеальним конструкційним. Його волокниста структура здатна гасити вібрації та витримати ударні навантаження. З нього часто виготовляють шестерні, які знаходяться у парах тертя «метал-пластик». Але вироби обмежує температура +105°C.
• Склотекстоліт (марки СТЕФ, СТЕФ-1) - в основі матеріалу знаходиться склотканина та епоксидні смоли. Електричний опір та термостійкість перевищують його над текстолітом (про це говорить клас нагрівостійкості F — до +155°C). Поглинання вологи не притаманне склотекстоліту, тому його використовують у пріоритеті для високовольтних трансформаторів та друкованих плат.

Типові помилки при виборі технічних пластмас

• Однією з частих помилок є ігнорувати термічне розширення матеріалу. Полімери мають коефіцієнт лінійного розширення у 5-10 разів вищий, ніж у сталі. Тому проектуючи вузли, потрібно передбачити теплові зазори. Інакше деталь з капролону, нагріваючись до робочої температури, заклинить.
• Наступний момент - якісна сировина. На ринку багато товарів з вторинного поліаміду. Він за виглядом подібний до первинного. Але його міцність на розрив та ударна в’язкість є на 30-40% нижчою. Надійний постачальник полімерів в Україні повинен надати паспорт якості на всі партії. В ньому вказуються конкретні фізико-механічні параметри, які отримані за результатами лабораторних випробувань.
• Додатково враховуйте напрямок волокон у текстолітах. І важливими є внутрішні напруження в екструдованих листах. Якщо деталь складна, то необхідно користуватися методом поетапної обробки, яка включає проміжки зняття напружень. Тоді під час фрезерування лист не деформується.

Обираючи матеріал, виконуйте комплексний аналіз: хімічне середовище, робочий температурний діапазон, статичні та динамічні навантаження, електричний опір. Завдяки цьому можна бути переконаним в надійності вузла.

Знаходитесь на етапі проектування чи вам потрібно закупити сировину на виробничих потреб? Тоді на сайті ви можете переглянути більш детальну інформацію та асортимент виробів. Отримавши коректну консультацію фахівця та перевірені матеріали, ви інвестуєте у надійну роботу вашого обладнання.