Полиамид 12 (ПА12): гибкость, низкое влагопоглощение и детали из него

Заказчик чаще встречает ПА12 не в чертеже, а в работающем узле: пневмотрубка на станке, топливная линия погрузчика, напечатанный корпус датчика, шестерня дозатора в мойке. Когда такую деталь нужно повторить, сначала выясняют, была она точёной, литой или напечатанной, потому что пруток ПА12 для мехобработки найти труднее, чем капролон.

ПА12 получают из лауролактама с двенадцатью атомами углерода

В звене полиамида 12 на одну амидную группу приходится одиннадцать групп CH₂, у ПА6 только пять. Сырьё для него, лауролактам, получают из бутадиена, и ПА12 дороже массовых полиамидов. Редкие амидные группы слабее держат цепи вместе и хуже связывают воду, поэтому материал мягче, легче (около 1,01 г/см³) и почти не набухает.

Плавится ПА12 при 178 °C, почти на 40 градусов ниже ПА6. Это облегчает переработку и спекание порошка, но ограничивает работу детали под нагрузкой на нагреве.

Паспорт ПА12 показывает мягкий, но вязкий материал

Цифры ниже взяты из паспортов марок DAIAMID L1640 и DAIAMID A1709P (Polypla Evonik, ISO). Это ориентир для ненаполненного ПА12 общего назначения: пластифицированные и наполненные марки отличаются сильно.

Ударная вязкость с надрезом при −30 °C у этой марки даже чуть выше, чем при комнатной. Для полиамидов это редкость: ПА6 и ПА66 на морозе становятся хрупче. Этим объясняется, почему из ПА12 делают трубки и разъёмы, которые зимой гнут и дёргают на улице.

Малое влагопоглощение сохраняет размер детали

Для точной детали в воде число процентов переводят в рост размера. Пример с допущением, что объём растёт примерно на долю впитанной воды, а линейный размер на треть этой доли: втулка с наружным диаметром 40 мм из экструзионного ПА6 при насыщении 9 % вырастет примерно на 3 %, то есть на 1,2 мм. Та же втулка из ПА12 при 1,4 % вырастет примерно на 0,5 %, около 0,2 мм.

Для узлов, где втулка сидит в корпусе с натягом 0,1–0,2 мм или вращается с зазором в несколько десятых, рост на 1,2 мм означает заклинивание или выдавленную посадку, а рост на 0,2 мм укладывается в обычный допуск. Отсюда типичные детали из ПА12 в мокрой среде: втулки погружных мешалок, шестерни дозаторов и направляющие моечных машин.

Низкая жёсткость делает ПА12 гибким, но ограничивает нагрузку

Модуль 1 300 МПа означает, что при той же нагрузке деталь из ПА12 прогнётся примерно в 2,5 раза сильнее детали из сухого ПА6. Насыщенный влагой воздуха ПА6 смягчается до 1 000–1 200 МПа, поэтому в мокром цехе жёсткость двух материалов сближается, а ПА12 выигрывает стабильностью размера и модуля. Для трубки, хомута, защёлки, гибкой петли или кабельного канала это преимущество: деталь гнётся и возвращается без трещин. Для ролика, опорной плиты или зуба шестерни под нагрузкой это недостаток, который не исправить толщиной без потери размеров.

По нагреву у ПА12 две разные цифры изгиба под нагрузкой: около 50 °C при 1,8 МПа и около 120 °C при 0,45 МПа. Значит, слабо нагруженный хомут или трубка переносят тёплый моторный отсек, а зуб шестерни под заметным давлением начинает плыть уже около +50…+60 °C. Рабочие диапазоны разных полиамидов и условия их определения собраны в данных о температуре эксплуатации полиамидов.

Полиацеталь рядом с ПА12 стоит не случайно: он тоже почти не набирает воду, но жёстче и лучше держит нагрузку. Для мокрой втулки под нагрузкой сравнивают именно их, а свойства и ограничения полиацеталя POM решают выбор, когда нужны и сухой размер, и жёсткость.

Чем полиамид 12 отличается от полиамида 6?

Полиамид 12 отличается от полиамида 6 поведением в детали: он мягче и гибче сухого ПА6 (модуль около 1 300 МПа против 3 300), а его жёсткость почти не меняется от влаги, почти не набухает в воде (около 1,4 % против 6,5–9 %) и сохраняет ударную вязкость на морозе до −30 °C. ПА6 жёстче, прочнее, лучше держит нагрузку при нагреве и дешевле. Для мокрого узла с малым зазором выбирают ПА12, для нагруженного ролика ПА6.

Где применяют полиамид 12?

Полиамид 12 применяют для пневматических, топливных и масляных трубок, гибких кабельных каналов и разъёмов, деталей 3D-печати методом спекания порошка, а также для втулок, шестерён и направляющих, которые работают в воде с малым зазором. Ему подходят задачи, где нужны гибкость, стойкость к удару на холоде и стабильный размер во влажной среде. Нагруженные ролики и опоры из него обычно не делают.

Трубки и печать занимают основную долю ПА12

Большая часть ПА12 уходит в трубки: пневматические линии, топливные и масляные магистрали машин, гибкие защитные рукава. Для них важны гибкость, стойкость к маслам и топливу, малое набухание и работа на морозе. Второй крупный потребитель, селективное лазерное спекание: порошок ПА12 хорошо спекается и даёт прочные корпуса и кронштейны без оснастки.

Для деталей на заказ из прутка ПА12 встречается реже. Заготовки выпускают ограниченным сортаментом, и если нужного диаметра нет, сравнивают ПА12 с материалами, у которых сортамент шире: полиацеталем, ПА66, наполненными марками. Это сравнение делают по задаче детали, а не по названию материала из старого чертежа.

Замену материала на ПА12 подтверждают по главному риску

Перевод детали с капролона на ПА12 обычно предлагают из-за набухания в воде, и здесь легко потерять другое свойство. Перед заменой проверяют три вещи: нагрузку на деталь при рабочей температуре, потому что ПА12 мягче; износ в паре, потому что скорость скольжения и абразив меняют картину; и зазор, который для ПА12 можно сделать меньше, чем для ПА6.

Данные для детали из ПА12

Пришлите чертёж или образец, количество и описание узла: в какой среде работает деталь, температура длительно и в пиках, нагрузка и скорость, допустимый зазор. По этим сведениям подбор материала показывает, нужен ли именно ПА12 или задачу закроет материал с более доступной заготовкой. Наша компания изготавливает детали из инженерных пластиков по чертежу, эскизу, фото или образцу, а выбранную марку и зазор записываем в КП.