Как купить пластиковые болты, винты и гайки или почему вам нужен полиамидный крепёж

Полимерная революция началась в 1940-х годах, когда люди впервые отказались от натуральных материалов и синтезировали то, чего никогда не было в природе. Яркий пример — полиамид. Абсолютно искусственный материал оказался уникальным по своим механическим свойствам: он не подвергался коррозии, мог работать в солёной воде, обладал низким коэффициентом трения, поглощал ударные нагрузки и при этом был в семь раз легче стали.

Сегодня полимерные материалы активно используются в разных сферах промышленности. Они имеют целый ряд преимуществ и во многих случаях эффективно заменяют металлы и керамику. В этой статье разберём полимеры, которые используют при производстве пластикового крепежа. Проанализируем их механические свойства, особенности эксплуатации и подберём оптимальное решение с точки зрения цены и качества.

О причинах создания статьи или как выбирают пластиковый крепеж

Немногие понимают, в чём разница между полиамидом, полипропиленом и другими полимерами, из которых изготавливают детали. Кто-то и вовсе воспринимает любой крепёж из полимерных материалов как «пластиковый», при выборе обращает внимание только на цену и сроки поставки. На практике такой подход нередко приводит к печальным последствиям.

Нам известен случай, когда компания, занимавшаяся сборкой билбордов, заказала полиамидные болты, но не проверила поставщика и не убедилась в качестве продукции. В результате, как только ударили первые морозы, от болтов отлетели шляпки, конструкция сломалась. Вероятнее всего, под видом полиамида продали более дешёвый пластик, который был попросту не пригоден для такого применения.

Если пройтись по рынку, можно насобирать немало подобных кейсов. К сожалению, большинство не хочет разбираться в особенностях полимеров, анализировать, какой из них лучше подойдёт под конкретные условия. Хотя сегодня можно подобрать материал, максимально соответствующий той среде, в которой будет эксплуатироваться изделие, и тем задачам, которые оно должно решить.

Многообразие полимеров

Полимеры принято делить на три группы: термореактопласты, эластомеры и термопласты. В рамках этой статьи нас интересуют термопласты — пластмассы, которые поддаются переработке плавлением, поскольку не имеют пространственных поперечных связей. Они могут быть неоднократно деформированы и измены в своей форме, представляют широкий простор для модификаций.

На основе термостойкости термопласты подразделяются на три секции: стандартные, инженерные и высокоэффективные пластмассы.

Полимерные заготовки и готовые детали из термопластов используются в любой отрасли промышленности. Выбор конкретного материала зависит от условий эксплуатации.

Полиэтилен (PE)

Полиэтилен (PE) — термопластичный полимер, произведённый путем полимеризации этилена. Считается одним из крупнейших в группе пластмасс полиолефинов. Свойства:

• высокий уровень ударной вязкости, низкая прочность и твёрдость;
• химическая стойкость;
• низкая термическая стабильность, увеличивающаяся с ростом молекулярного веса;
• высокое тепловое расширение;
• низкий коэффициент рассеивания;
• электроизоляционные свойства.

Примеры использования: направляющие ролики, цепи направляющих, трубы для газа и питьевой воды, системы подогрева полов, пленки для различных отраслей промышленности.

Полипропилен (PP)

Полипропилен (PP) — термопласт, изготовленный путём каталитической полимеризации пропилена. Считается универсальным стандартным пластиком со сбалансированным свойствами:

• низкая плотность <1 г/см3;
• высокая степень ударной вязкости;
• лучшая прочность по сравнению с PE;
• химическая стойкость;
• низкое поглощение влаги;
• отсутствие тенденции к образованию трещин;
• большая термическая стабильность по сравнению с PE;
• низкие возможности к применению в минусовом диапазоне температур;
• чувствительность к ударным нагрузкам.

Примеры использования: кислостойкие конструкции и кислотные ванны, краны, аппараты для гальванизации и травления, фитинги.

Полиэтилентерефталат PET

Полиэтилентерефталат (PET) производится при использовании реакции поликонденсации из терефталевой кислоты и этиленгликоля. Относится к группе термопластичных линейных полиэфиров.

Свойства:

• относительно высокая плотность, и прочность;
• хрупкость при температурах ниже нуля градусов;
• хорошие показатели трения/скольжения, стойкость к износу;
• высокая химическая устойчивость, особенно к разведённым кислотам;
• термостабильность;
• низкое поглощение влаги;
• минимальное тепловое расширение;
• электроизоляционные свойства.

Примеры использования: скользящие детали вроде подшипниковых втулок, роликов, направляющих. Может использоваться в переключающих устройствах, электрических изоляционных деталях, компонентах, контактирующих с холодной водой.

Политетрафторэтилен (PTFE)

Политетрафторэтилен (PTFE) относится к группе фтортермопластов, отличается высокой стойкостью к воздействию химических веществ. Механическая обработка довольно сложная — возможна только через процесс спекания. 

Свойства:

• самая высокая плотность среди полимеров;
• вязок вплоть до низких температур;
• чрезвычайно высокая стойкость к химическим веществам, в том числе окисляющимся кислотам;
• устойчивость к гидролизу;
• не образует трещин во время напряжения;
• высокая термическая стабильность, но низкая стабильность формы при увеличении температуры;
• стойкость к УФ излучению;
• не способен склеиваться с традиционными материалами;
• хорошие электроизоляционные свойства;
• огнестойкий состав, самозатухание при возгорании;

Примеры использования: PTFE подходит для использования в скользящих устройствах, подверженных воздействию экстремальных химических нагрузок. Активно применяется в химической, пищевой и фармацевтической промышленности.

Полиамид (PA)

Полиамид — полимерный материал с плотностью 1010-1140 кг/м3. Благодаря низкому удельному весу и высокой прочности активно применяется при изготовлении метрических крепёжных элементов и конструкционных деталей. 

Cвойства полиамидного крепежа:

• Химическая стойкость: устойчив к воздействию углеводородов, масел, спиртов, кетонов, эфиров, щелочей и слабых кислот. Не подвержен коррозии и может работать в солёной воде.
• Срок службы: долговечен даже при постоянной механической нагрузке.
• Электрическая прочность: обладает электроизоляционными и искрогасящими свойствами, а также стойкостью к гальванической коррозии.
• Трение и износ: даёт низкий коэффициент трения в паре с любыми металлами, в связи с этим эффективно и быстро перерабатывается. Обеспечивает бесшумную работу устройств, в 1,5-2 раза снижает износ.
• Механическая прочность: свойства близки к металлам.

Примеры использования: полиамиды активно применяются в машиностроении. Высокая прочность и стойкость к истиранию делают их подходящими в качестве компонентов, работающих при движении. Детали и компоненты из PA обеспечивают ровный низкий уровень шума, низкий уровень вибрации, обладают характеристиками для частичного сухого хода. Подходят для применения в жёстких агрессивных условиях.

Как выбрать подходящий материал

Чтобы определить подходящий материал, важно проанализировать его характеристики и сопоставить с условиями, в которых будет эксплуатироваться изделие, и задачами, которые оно будет решать. Чем больше информации о среде применения, тем точнее можно подобрать материал.

Мы выделили наиболее важные для промышленности материалы и сравнили их по механическим свойствам, а также результатам испытаний.

Внешне эти материалы абсолютно идентичны, однако их механические и температурные характеристики кардинально отличаются. На наш взгляд, более универсальный вариант с широким диапазоном сфер применения — полиамид. Вот почему:

• Удобен с точки зрения производства. Полиамид — один из самых дешёвых и широко используемых полимеров. Он прост в переработке: термопластичный материал подходит для изготовления деталей любой формы методом литья под давлением и экструзии.
• Совмещается с разными наполнителями. Это открывает огромные возможности для создания композиционных материалов и модифицированных пластиков с заданными характеристиками.
• Неприхотлив в эксплуатации. Полиамид не так требователен к точности соблюдения температурных режимов литья и сушки, как другие полимеры.

Позволяет добиться практически безотходного производства. Любые остатки полиамидной массы обязательно находят новое применение — их закидывают в контейнер и используют повторно.

Где применяется полиамидный крепёж

Полиамид является хорошим диэлектриком, отлично выдерживает ударные нагрузки, долговечен и может работать в узлах трения без смазки. Полиамидные болты, винты и гайки сцепляются не только между собой, но и с элементами, выполненными из металла. Благодаря этому уже более 30 лет крепёж из полиамида успешно применяется в машиностроении, судостроении, энергетике, химической, нефтяной и горнодобывающей промышленности.

Полиамидный крепёж в машиностроении

В машиностроении полиамиды в основном применяются как конструкционный материал — детали, которые раньше получали из стали, латуни или лёгких сплавов, сегодня изготавливают из полиамидов. Причина в их способности выдерживать высокие температуры от работы автомобильных двигателей, а также работать в условиях агрессивных жидких сред.

Что даёт использование полиамидных деталей? Во-первых, снижает вес машины и сокращает расход топлива. Во-вторых, открывает возможности для новых конструкторских решений: термопластичные полиамиды легко поддаются механической обработке. В-третьих, позволяет отказаться от дорогостоящих металлов, уменьшить энерго- и трудозатраты и, как следствие, снизить стоимость производства.

Полиамидный крепёж в судостроении

В судостроении активно обсуждается замена металлического крепежа на крепёж из полиамидного материал, который в пять-семь раз легче и значительно дешевле. Ещё одно важное преимущество заключается в отсутствии коррозии при постоянном воздействии морской воды. Большинство металлов подвержены коррозии в результате длительного воздействия солнечного света, влаги и химических веществ. Полиамидные детали не ржавеют, обеспечивают стабильную работу в течение многих лет.

Полиамидный крепёж в электротехнике

Хотя при определённых условиях эксплуатации полиамиды уступают по своим электрическим свойствам полиолефинам и полистиролу, их выбирают, когда требуется сочетание механической прочности и теплостойкости. Полиамидный крепёж используют в качестве изоляционного материала. Полиамидные шурупы и шайбы успешно применяют для крепления проводов. Ролики электромеханических выключателей тоже часто изготавливают из полиамида ввиду его повышенной стойкости к ударным нагрузкам и абразивному износу.

Полиамидный крепёж в химической промышленности

На основе полиамида производят детали, подвергающиеся воздействию химических реагентов. В качества примера можно привести поплавки карбюраторов, клапаны аэрозольных упаковок и др. На некоторых предприятиях из полиамидов получают различные детали трубопроводов и фитинги, ранее изготовлявшиеся из металлов.

Полиамидный крепёж для мебельного производства

Мебельные производства активно закупают полиамидные шайбы. Их выбирают за устойчивость к трению, бесшумную работу и способность многократно выдерживать цикл складывания-раскладывания. В отличие от металлических аналогов шайбы из полиамида не оставляют стружку в процессе эксплуатации.

Контроль качества полиамидного крепежа

Для гарантии качества полиамида и стабильности изготовленных из него деталей материал подвергают испытаниям на всем протяжении технологического цикла: от полимеризации до момента образования конечного продукта. Технические требования отражают в спецификациях.

Весь полиамидный крепёж, представленный в «Трайв», имеет сертификаты, подтверждающие его механические свойства. Кроме того, мы дополнительно проводили исследования в независимой лаборатории на скручиваемость и ударную вязкость. Испытания подтвердили, что наши образцы полностью соответствуют характеристикам полиамида.