Nylon materiaali teollisuudessa ja mihin polyamidi soveltuu?
Nylon materiaalina tunnetaan arkielämässä parhaiten tekstiileistä ja sukkahousuista, mutta teollisuudessa se on yksi monipuolisimmista ja käytetyimmistä teknisistä muoveista. Polyamidi – josta nylon on yleisnimitys – yhdistää kovan mekaanisen kestävyyden, alhaisen kitkakertoimen ja kohtuullisen lämmönkeston tavalla, joka tekee siitä lähes korvaamattoman koneenosissa, laakereissa ja kuluvissa rakenteissa.
Mitä nylon tarkoittaa?
Nylon on alkujaan DuPontin rekisteröimä tuotenimi polyamidille, mutta siitä on tullut yleiskäsite koko polyamidiperheelle. Teknisessä käytössä puhutaan useimmiten PA6:sta tai PA66:sta, jotka ovat yleisimmät teollisuuden polyamidit. Lyhenne PA tulee sanasta polyamidi, ja numero viittaa monomeerien hiiliatomien määrään: PA6 on valmistettu yhdestä monomeerista, jossa on kuusi hiiliatomia, kun taas PA66 koostuu kahdesta monomeerista, joissa molemmissa on kuusi hiiliatomia.
Yleisin koneenrakennuksessa käytettävä laatu on PA6, joka yhdistää hyvän lujuuden, sitkeytensä ja erinomaiset liukuominaisuudet helposti työstettävään muotoon. PA66 on jäykempää ja lämmönkestoltaan parempaa, minkä vuoksi sitä käytetään vaativimmissa sovelluksissa.
Nylon materiaalin keskeiset ominaisuudet
Kulutuskestävyys on polyamidin tunnetuin vahvuus. Nylon kestää hankausta ja mekaanista kulutusta erinomaisesti, minkä vuoksi sitä käytetään hammaspyörissä, liukupinnoissa, laakereissa ja kuljettimien osissa, joissa materiaali joutuu jatkuvaan kitkakuormitukseen.
Alhainen kitkakerroin tekee nylonista luontevan valinnan liukumateriaaliksi. Polyamidi liukuu hyvin myös ilman erillistä voitelua, mikä on merkittävä etu sovelluksissa, joissa voitelun järjestäminen on hankalaa tai mahdotonta. Liukuominaisuuksia voidaan edelleen parantaa seostamalla öljyllä tai molybdeenidisulfidilla.
Mekaaninen lujuus on hyvä suhteessa painoon. Nylon on selvästi lujempaa kuin monet perusmuovit, mutta huomattavasti kevyempää kuin metallit. Tämä tekee siitä houkuttelevan vaihtoehdon metallikomponenttien korvaamisessa kevyempiin ratkaisuihin.
Kosteuden imeytyminen on polyamidin tunnetuin heikkous. PA6 imee kosteutta noin 3 %, mikä aiheuttaa mittoihin noin 1 %:n muutoksen. Kostea polyamidi on sitkeämpää mutta menettää jonkin verran jäykkyydestään. Tarkkaa mittatarkkuutta vaativissa sovelluksissa on huomioitava, että kosteus aiheuttaa mittalaajenemista.
PA6 vai PA66 – kumpi valita?
Käytännön valinta PA6:n ja PA66:n välillä tiivistyy muutamaan kysymykseen. Jos tarvitaan parempaa lämmönkestoa tai jäykkyyttä, PA66 on parempi. Jos tarvitaan sitkeyttä, helpompaa koneistusta tai edullisempaa hintaa, PA6 on usein oikea valinta.
PA6:n jatkuva käyttölämpötila on –40 – +80 °C. PA66:n jatkuva käyttölämpötila yltää noin 100–120 asteeseen, ja lyhytaikaisesti lasikuitulujitettu PA66 kestää jopa 200 astetta. PA66 kestää myös PA6:ta paremmin polttoaineita, öljyjä ja orgaanisia liuottimia.
Molempia on saatavilla myös lasikuitulujitettuna, jolloin merkintä on esimerkiksi PA6 GF30 (30 % lasikuitua). Lujitus parantaa jäykkyyttä, lämmönkestoa ja mittatarkkuutta merkittävästi, mutta heikentää iskusitkeyttä ja lisää kulumista vastinpinnalle.
Nylon materiaalin käyttökohteet teollisuudessa
Hammaspyörät ja voimansiirto ovat polyamidin klassisia sovelluksia. Nylonista valmistetut hammaspyörät ovat hiljaisempia kuin metallipyörät, kestävät iskukuormitusta ja toimivat ilman voitelua lievissä kuormituksissa. Niitä käytetään laajalti toimistolaitteissa, elintarviketeollisuuden koneissa ja kevyessä voimansiirrossa.
Laakerit ja liukuholkit ovat toinen vahva sovellusalue. Polyamidilaakerit kestävät hyvin kosteita olosuhteita – toisin kuin metallilaakerit, nylon ei ruostu. Tämä tekee siitä ihanteellisen valinnan elintarvike- ja kemianteollisuuden laitteisiin.
Kuljettimet ja ohjainkiskot hyödyntävät polyamidin liukuominaisuuksia. Nylonista valmistetut kuljettimen osat kuluvat tasaisesti ja ennakoitavasti, minkä ansiosta huoltovälit ovat pitkiä ja vaihtaminen helppoa.
Koneistettavat osat ovat yksi polyamidin tärkeimmistä käyttökohteista. PA6 ja PA66 koneistuvat hyvin sorveilla ja jyrsimillä, ja niistä valmistetaan räätälöityjä komponentteja prototyypeistä sarjatuotantoon.
Nylon vs. POM – milloin kumpikin?
Polyamidi ja POM (polyasetaali) ovat usein vaihtoehtoja toisilleen koneenosissa. POM on parempi mittatarkkuutta vaativissa sovelluksissa, koska se imee vähemmän kosteutta ja pysyy mitoissaan stabiilimpana. Nylon on parempi kulutuskestävyydessä, iskusitkeydessä ja korkeammissa lämpötiloissa. Kosteissa olosuhteissa, kuten vedenalaisissa tai märkätilojen sovelluksissa, polyamidi toimii hyvin.
Nylon materiaalin työstö
Nylon materiaali koneistuu hyvin tavallisilla metallintyöstövälineillä. Tärkein huomio: materiaali on kuivattava ennen tarkkuuskoneistusta, koska kosteus vaikuttaa lopullisiin mittoihin. Hitsaus onnistuu, mutta materiaali on pidettävä kuivana myös ennen hitsaustyötä.
Muovityöstö Kivelällä nylon materiaali on yksi käytetyimmistä teknisistä muoveista – koneistamme polyamidia asiakkaan spesifikaatioiden mukaan yksittäiskappaleista sarjoihin.