Creative Mechanisms Blog

Nilonul este denumit în mod obișnuit cu ajutorul denumirii chimice „PA” (de exemplu, PA 6 sau PA 6/66) și este disponibil pe scară largă în culorile negru, alb și culoarea sa naturală (alb-deschis sau bej). Poate că cea mai comună variantă pentru aplicații tehnice este Nylon 6/6. Nylon 6/6 poate fi extrudat (topit și forțat printr-o filieră) și este, de asemenea, un plastic potrivit atât pentru turnarea prin injecție, cât și pentru imprimarea 3D. Are o temperatură de topire ridicată, ceea ce îl face un substitut excelent pentru metale în medii cu temperaturi ridicate (de exemplu, sub capota unui vehicul). Dezavantajul acestui material este că are o rezistență la impact relativ scăzută (chiar și în comparație cu alte materiale plastice; a se vedea tabelul de mai jos). Diagrama următoare prezintă rezistența relativă la impact a Nylonului în comparație cu rezistența la impact a altor materiale plastice utilizate în mod obișnuit, cum ar fi ABS, polistiren (PS) sau policarbonat (PC). De menționat că rezistența la impact a Nylonului poate fi îmbunătățită printr-un proces numit „condiționare”. Din acest motiv, precum și din cauza ușurinței cu care Nylonul poate fi combinat cu alte materiale pentru a-i spori rezistența, este important să verificați proprietățile materialului specific Nylonului pe care îl utilizați.

Imagine de pe ptsllc.com

Care sunt caracteristicile Nylonului?

Acum că știm la ce este folosit, să examinăm câteva dintre proprietățile cheie ale Nylonului (PA). Nailonul este un copolimer de condensare care este compus din mai multe tipuri de monomeri diferiți în combinație unii cu alții. Acesta poate fi produs într-o varietate de moduri, începând de obicei cu distilarea din țiței, dar poate fi produs și din biomasă. Nailonul este clasificat ca fiind un material „termoplastic” (spre deosebire de „termorigid”), ceea ce se referă la modul în care plasticul răspunde la căldură. Materialele termoplastice devin lichide la punctul lor de topire – o temperatură foarte ridicată de 220 de grade Celsius în cazul nailonului.

Un atribut util despre materialele termoplastice este că pot fi încălzite până la punctul lor de topire, răcite și reîncălzite din nou fără o degradare semnificativă. În loc să ardă, termoplasticele precum Nylonul se lichefiază, ceea ce le permite să fie ușor de turnat prin injecție și apoi reciclate ulterior. În schimb, materialele plastice termorezistente pot fi încălzite doar o singură dată (de obicei, în timpul procesului de turnare prin injecție). Prima încălzire face ca materialele termorezistente să se întărească (similar cu un epoxidic în două părți), ceea ce duce la o schimbare chimică care nu poate fi inversată. Dacă ați încerca să încălziți un plastic termorigid la o temperatură ridicată a doua oară, acesta ar arde. Această caracteristică face ca materialele termorezistente să fie candidați slabi pentru reciclare.

De ce este utilizat atât de des nailon-ul?

Nylonul este adesea utilizat în angrenaje, bucșe și rulmenți din plastic datorită proprietăților sale inerente de frecare redusă. Nailonul nu este cel mai alunecos plastic disponibil – în mod obișnuit, recomandăm acetal dacă frecarea redusă este singura considerație. Cu toate acestea, performanțele sale ridicate în ceea ce privește alte proprietăți mecanice/chimice/termice îl fac o alegere bună pentru piesele care ar putea suferi multă uzură.

Nylonul este, de asemenea, un plastic incredibil de util pentru aplicațiile care necesită atât un material plastic, cât și o temperatură de topire ridicată. De asemenea, este incredibil de divers. Nailonul poate fi adaptat la o mare varietate de utilizări datorită numeroaselor variante diferite aflate în producție și a proprietăților materiale reglabile ale acestor variante care rezultă din diferitele materiale cu care poate fi combinat nailonul. La Creative Mechanisms, am folosit nailon în mai multe aplicații într-o gamă largă de industrii. Câteva exemple includ următoarele:

• Produse de consum (de exemplu, jucării). Am lucrat în trecut la o trotinetă care în cele din urmă a fost turnată în Nylon umplut cu sticlă.
• Modeluri de mobilier cu puncte de impact.
• Modeluri imprimate 3D pentru aplicații cu temperaturi ridicate atunci când ABS nu este o opțiune (deși aceasta este o opțiune, de obicei folosim materiale compozite din Nylon mai mult pentru rezistența lor și mai puțin pentru performanța lor de temperatură atunci când imprimăm 3D).
• Modeluri pentru transmisii de mecanisme.

Ce sunt diferitele tipuri de Nylon?

Deși Nylonul a fost descoperit și brevetat inițial de către Wallace Carothers de la Dupont, acesta a fost produs (ca Nylon 6) trei ani mai târziu (în 1938) folosind o metodologie diferită de către chimistul cercetător german Paul Schlack, care lucra atunci la IG Farben. În epoca modernă, este fabricat de un număr mare de firme, fiecare având, de obicei, propriul proces de producție, o formulă unică și denumiri comerciale. Puteți vedea o listă completă a producătorilor de materiale aici.

Variantele comune includ Nylon 6, Nylon 6/6, Nylon 66 și Nylon 6/66. Numerele indică numărul de atomi de carbon dintre grupele de acid și amină. O singură cifră (cum ar fi „6”) indică faptul că materialul este conceput dintr-un singur monomer în combinație cu el însuși (adică molecula ca întreg este un homopolimer). Două cifre (cum ar fi „66”) indică faptul că materialul este conceput din mai mulți monomeri în combinație unii cu alții (comonomeri). Bară oblică indică faptul că materialul este alcătuit din grupuri de comonomeri diferiți în combinație unii cu alții (de exemplu, este un copolimer).

Cum se fabrică nailon?

Nylonul, ca și alte materiale plastice, începe de obicei cu distilarea combustibililor de hidrocarburi în grupuri mai ușoare numite „fracțiuni”, dintre care unele sunt combinate cu alți catalizatori pentru a produce materiale plastice (de obicei prin polimerizare sau policondensare). Nailonul poate fi produs, de asemenea, din biomasă. Pe baza naturii biomasei, aceasta poate avea ca rezultat potențial un material mai biodegradabil. Procesul actual de producere a nailonului se încadrează într-una dintre cele două metodologii. Prima implică reacția monomerilor cu grupe amină (NH2) care reacționează cu acidul carboxilic (COOH). Cea de-a doua constă în reacția diaminei (o moleculă cu 2 x grupe NH2) cu acidul dicarboxilic (o moleculă cu 2 x grupe COOH).

Nylon pentru dezvoltarea de prototipuri pe mașini CNC, imprimante 3D, & Mașini de turnare prin injecție

Nylonul poate fi topit cu ușurință în filamente (utile pentru imprimarea 3D), fibre (utile pentru țesături), filme (utile pentru ambalaje) și foi (utile pentru fabricarea mașinilor CNC). De asemenea, este un material ușor de turnat prin injecție. Stocul de nailon natural este cel mai frecvent de culoare alb-deschis și este, de asemenea, disponibil în mod obișnuit în alb și negru. Acestea fiind spuse, Nylon poate fi vopsit în aproape orice culoare. Materialul este ușor disponibil sub formă de filament pentru imprimarea 3D, unde este încălzit, iar filamentul topit este fabricat în forma 3D dorită.

Când compania noastră proiectează prototipuri de piese din Nylon, le prelucrăm prin CNC. În urmă cu câțiva ani, compania noastră a început să realizeze prototipuri de cârlige din plastic pentru utilizarea cu corzi elastice. Începem cu un prototip ABS FDM pentru a confirma dimensiunea/forma/estetica/funcția. Apoi, prelucrăm CNC cârligul din nailon pentru a testa rezistența. Pasul final este turnarea prin injecție a pieselor de producție.

La turnarea prin injecție, Nylon-ul este uneori umplut cu un anumit procent de fibre de sticlă pentru a-i crește rezistența la tracțiune. Procentul de sticlă este, de obicei, între 10% și 40%. Cârligele pe care le turnăm prin injecție sunt de fapt peste 40%. Fibrele de sticlă sporesc rezistența, dar au și un impact asupra modului în care o piesă se defectează. Fără umplutură de sticlă, nailonul se va îndoi și va ceda înainte de a se rupe. Odată cu adăugarea fibrelor de sticlă (în special la procente mai mari), eșecul devine o rupere fragilă instantanee, cu o îndoire minimă. Atunci când nailonul are o umplutură din fibre de sticlă, este denumit, de exemplu, nailon cu 30% GF. (GF înseamnă „umplut cu sticlă”).

Care sunt dezavantajele Nylonului?

Deși Nylonul are o temperatură de topire ridicată, nu rezistă bine la o flacără deschisă. Este un material inflamabil și arde rapid când și dacă este expus la o flacără deschisă. Se pot adăuga substanțe ignifuge la Nylon pentru a îmbunătăți inflamabilitatea. De exemplu, Nylonul utilizat pentru colectorul din unul dintre noile noastre proiecte de design are cel mai înalt grad de inflamabilitate (V-0).=

Nylonul poate fi, de asemenea, afectat în mod negativ de expunerea la UV, în primul rând de lumina directă a soarelui. Din această cauză, un stabilizator UV este adesea adăugat la material înainte de a fi turnat prin injecție.

Toate datele pentru Nylon 6 neforțat. *În stare standard (la 25 °C (77 °F), 100 kPa). ** Source data . *** Source data