Фторопласт или капролон: сравниваем, оцениваем, выбираем

29.10.2020

Фторопласт или капролон: сравниваем, оцениваем, выбираем

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.

Возврат к списку