Полиамид 66 (ПА66): свойства и где он выигрывает у ПА6

Полиамид 66 продают стержнями и листами для мехобработки и гранулами для литья под давлением. Его часто ставят в один ряд с капролоном, и вопрос «что лучше» звучит у закупщика, когда нужной заготовки ПА6 нет или поставщик предлагает замену. Ответ зависит от детали, а сравнение имеет смысл только по паспортам, испытанным одним методом.

ПА66 получают поликонденсацией из двух мономеров

Полиамид 66 синтезируют из адипиновой кислоты и гексаметилендиамина, у каждого из них по шесть атомов углерода, отсюда две шестёрки в названии. Звено ПА66 короче и симметричнее, чем у ПА6, цепи укладываются в кристалл плотнее, и водородные связи между ними выстраиваются регулярнее. От этого ПА66 плавится выше, кристаллизуется быстрее и в тонкой отливке набирает жёсткость сразу после формы.

В СССР волокно из ПА66 называли анидом. Сейчас в документах пишут ПА66, ПА 66 или PA66, а в импортных каталогах встречается nylon 66. Химически это один материал, и разница между марками определяется молекулярной массой, стабилизаторами и наполнителем.

Паспорт ПА66 сравнивают с двумя видами ПА6

Числа ниже взяты из одной линейки MCAM, где Ertalon 66 SA и два ПА6 испытаны одинаково: растяжение по ISO 527, сжатие по ISO 604 на цилиндре 8 × 16 мм, удар по ISO 179, износ по схеме штифт-диск ISO 7148-2 при 3 МПа и 0,33 м/с. Смешивать такие числа с каталогом, где стоит ASTM или не указан метод, нельзя, и для марок других заводов таблица остаётся ориентиром.

Разница с экструзионным ПА6 в процентах:

• модуль упругости больше на 8 %, прочность при растяжении на 12 %;
• нагрузка на сжатие при 5 % деформации больше на 15 %;
• скорость износа меньше на 26 %, вода за первые сутки вдвое меньше;
• ударная вязкость по надрезу ниже примерно на 18 %.

С литым капролоном картина другая: по жёсткости и прочности разница всего 1–8 %, по износу и насыщению водой капролон лучше на 17–23 %, а по удару с надрезом ПА66 выше в полтора раза.

ПА66 выигрывает в мелких нагруженных деталях

Первое преимущество ПА66 связано с размером заготовки. Литой капролон выпускают блоками и стержнями большого диаметра, а в малых диаметрах выбор литого прутка у поставщиков заметно уже. ПА66 доступен экструзионным прутком малых и средних диаметров, который хорошо идёт на токарных автоматах. В паспорте MCAM это прямо отмечено, а стержни диаметром от 150 мм у той же марки делают уже из модифицированного сырья.

Отсюда типичная зона ПА66: втулки диаметром до 50–60 мм под нагрузкой, мелкие шестерни, кулачки, ролики малого диаметра, изоляционные детали с резьбой. Здесь ему нужна жёсткость, медленный износ и устойчивость к короткому нагреву от трения, а ударная вязкость вторична. Для втулок на заказ из полиамида выбор чаще всего сводится к паре «ПА66 пруток или капролон», и решает его диаметр.

Длительный нагрев и ПА66, и ПА6 переносят почти одинаково

Плавление при 260 °C полезно ПА66 в двух случаях: при литье тонких деталей, которые быстро застывают в форме, и в узлах с короткими пиками нагрева от трения, где ПА6 размягчается раньше. Для постоянной работы на нагреве высокое плавление почти ничего не добавляет, пределы для каждой марки собраны в данных о температуре эксплуатации полиамидов.

Пример: износ направляющей за год из трёх полиамидов

Пример с условными допущениями: пластиковая направляющая скользит по стальной полосе, путь трения 30 км в год, давление и скорость близки к режиму испытания ISO 7148-2 (3 МПа, 0,33 м/с, сухо, 23 °C). По паспортным скоростям износа экструзионный ПА6 потеряет около 0,57 мм толщины в год, ПА66 около 0,42 мм, литой капролон около 0,36 мм.

Цифры показывают соотношение, а не ресурс: смазка, грязь, нагрев и шероховатость стали меняют износ в разы. Для направляющей толщиной 10 мм с допустимым износом 2 мм разница между ПА66 и экструзионным ПА6 означает примерно 4,8 года против 3,5 лет при прочих равных. Если заготовка нужного размера есть в капролоне, по износу он не хуже.

Чем полиамид 66 лучше полиамида 6?

Полиамид 66 лучше полиамида 6 там, где деталь маленькая, а нагрузка и трение большие: шестерня с модулем 1–2 мм, кулачок, втулка до 50–60 мм, толкатель на автомате. Пруток ПА66 точится чисто, держит резьбу и после трения изнашивается медленнее экструзионного ПА6. Литой капролон он почти не превосходит, а тонкие кромки под ударом из ПА66 колются чаще.

Где применяют полиамид 66?

Полиамид 66 применяют в двух формах. Прутки и листы идут на точёные втулки, шестерни, ролики малого диаметра и изоляционные детали, где нужны жёсткость и медленный износ. Гранулы, часто со стекловолокном 25–30 %, идут на литьё под давлением: корпуса, кронштейны, крыльчатки, кабельные вводы и стяжки. Крупные детали обычно делают не из ПА66, а из литого капролона.

Влага в ПА66 меняет размер медленнее, но до того же уровня

Половинное водопоглощение за сутки часто читают как «ПА66 не боится воды». Это не так: до насыщения он набирает 8 %, почти как экструзионный ПА6. Разница во времени. Деталь, которая кратко контактирует с водой при мойке и потом сохнет, из ПА66 меняет размер меньше. Деталь, которая месяцами стоит в воде, набухнет у обоих материалов, и для неё сравнивают полиамид с материалами без набухания, например с полиацеталем POM.

Замену ПА6 на ПА66 согласуют в КП

Частая ситуация: в чертеже «капролон», а заготовки нужного малого диаметра нет, и изготовитель предлагает ПА66 или наоборот. Такая замена технически оправдана для мелкой нагруженной детали, но это предложение изготовителя, и заказчик принимает его только по записи в КП. В КП указывают марку, причину замены (размер заготовки, износ, жёсткость) и что меняется для детали: например, меньший запас по удару.

Если деталь работает в воде или под ударом на холоде, замену не делают молча: насыщение и хрупкость у двух материалов различаются, и выбор подтверждают пробной деталью.

Данные для заказа детали из ПА66

Чтобы выбрать между прутком ПА66 и заготовкой капролона, изготовителю нужен наружный размер детали и посадка, по которой она сопрягается с валом или корпусом. Дальше важны резьба и тонкие стенки, частота пусков и сколько часов в смену деталь трётся. С этими сведениями выбор на механической обработке делают сразу и записывают в КП с основанием. Наша компания изготавливает детали из инженерных пластиков по чертежу, эскизу, фото или образцу.