Пластик против металла в ответных планках для окон

Около 10 лет назад в фурнитуре для окон появились ответные планки из пластика – полиамида (капролона). Производители оконных конструкций до сих пор скептически относятся к замене металла в ответных планках на пластик. Портал ОКНА МЕДИА проанализирует, есть ли у пластиковых планок преимущества и недостатки по сравнению с металлическими.  

В каких отраслях пластик заменяет металл

На сегодняшний день современные пластики по прочности не уступают металлам, а по некоторым другим характеристикам превосходят их. Инновационные компании при изготовлении деталей все чаще отказываются от металла и переходят на пластик.

В машиностроении из пластиков делают отдельные детали и корпуса агрегатов. В быту так называемая белая бытовая техника в основном сделана из пластика. Современные элементы инженерных коммуникаций: трубы, фитинги – давно перестали делать из стали. Их делают из пластика, иногда внутри армированного металлом: сталью или алюминием.

В 90-е годы прошлого века в Великобритании сделали боевую машину ACAVP с композитной броней, аналог российской БМП (боевая машина пехоты).Фото: британская боевая машина ACAVP с композитной броней, © Thinkdefence.co.ukМашина показала хорошие результаты и выдержала все необходимые испытания. Пластик используется в обмундировании военных – из пластиков делают каски. Из полимеров производят составные части космических кораблей. Они прочные и выдерживают большие перепады температур.

Пластиковое окно – техническая революция в оконной отрасли

Пластики совершили техническую революцию в оконной отрасли. Несколько веков оконные конструкции изготавливались из дерева. Потом появилось остекление из стали и алюминия. В 50-х годах 20 века изобрели первое пластиковое окно. Такое название оно получило из-за основного каркаса из пластика (рама, створка). Благодаря своим высоким эксплуатационным свойствам – высоких теплоизоляции, воздухо- и водонепроницаемости, долговечности, удобству в эксплуатации (не нужно красить и легко мыть), ремонтопригодности и конкурентной цене, пластиковые окна получили широкое распространение и стали самыми популярными в мире и в России.

Помимо основного оконного ПВХ-профиля, в оконной конструкции присутствуют другие детали и элементы из пластиков:

• механические соединители;
• регулировочные подкладки;
• оконные ручки;
• декоративные накладки на элементы фурнитуры для окон;
• пороги для дверей;
• подоконники;
• оконные откосы и прочее.

Сегодня к этому списку можно отнести и элементы фурнитуры. В статье речь пойдет про ответные планки.

Пластиковые ответные планки для окон 

Раньше пластиковые части в фурнитуре выполняли декоративную функцию – закрывали рабочие металлические элементы (пластиковые накладки на петли и т.д.).Фото: пластиковые декоративные накладки на оконные петли, © oknamedia.ru

Сейчас из пластика делают основные элементы фурнитуры или их части. Они подвергаются серьезным нагрузкам в процессе работы окна. Эти запорные элементы, согласно официальной терминологии ГОСТ называют «планка запорная», «планка запорная откидная». В оконной отрасли эти элементы чаще называют – «ответные планки» или «поворотно-откидные планки».Фото: стандартная (поворотная) ответная планка (на вертикальной части рамы окна) из пластика и комбинированная (пластик+сталь) поворотно-откидная планка FUTURUSS от компании UNION, © oknamedia.ruПервые полиамидные ответные планки появились на оконном рынке около 10 лет назад. Сначала это были комбинированные (из пластика и металла) противовзломные ответные планки – поворотные и поворотно-откидные. Основа таких планок выполнена из пластика. На нее крепится верхняя часть из стали, которая обеспечивает прочность планки и позволяет ей выдерживать повышенные усилия при взломе.

Противовзломная планка:Фото: Фото: комбинированная (пластик +сталь) поворотно-откидная ответная планка известного бренда, © oknamedia.ruЗатем на некоторых видах брендовой фурнитуры появились стандартные поворотные комбинированные планки (пластик+сталь). Известные бренды не решались в своих базовых комплектах ставить полностью пластиковые планки, опасаясь, что производители окон и потребители отнесутся к этому с опаской. При этом, они понимали, что такие планки полностью справляются со своими функциями и имеют ряд преимуществ.

Стандартная планка:Фото: комбинированная (пластик +сталь) стандартная (поворотная) ответная планка известного бренда, © oknamedia.ruПолностью пластиковые планки появились на некоторых бюджетных типах фурнитур.Фото: пластиковая ответная планка бюджетной фурнитуры, © oknamedia.ruКомпания ЮНИОН*, обладая собственной испытательной базой и уверенностью в своем выборе, ввела в свой стандартный комплект ответные планки полностью из пластика – полиамида (капролона).

Помимо стандартных ответных планок, в ЮНИОН* из полиамида изготавливают и другие детали фурнитуры:

• скрытые прижимы для поворотных окон и балконных дверей,
• ответные планки для шпингалетов штульповых окон и дверей,
• основу для поворотно-откидных противовзломных планок,
• шаблоны для сверления отверстий под петли рам и створок и срывной (производственной) ручки.

Фото: номенклатура производимой продукции из полиамида на ЮНИОН, © oknamedia.ruОтветные планки и другие детали из полиамида производятся в ЮНИОН* методом литья на термопластавтоматах.Фото: цех для литья деталей из пластиков на заводе ЮНИОН*. © oknamedia.ru

Полиамид и капролон – что за материалы, свойства, изготовление и применение

Широкое распространение получил капролон – разновидность полиамида.

Капролон – российское торговое название (принято еще в СССР). Это относительно новый материал, широкое использование которого началось в середине 1980-х годов.

В других странах этот материал может называться: текамид, текаст, зайтел, армамид, технамид.

Основные свойства капролона

Капролон обладает ценными и уникальными свойствами:

• Высокая прочность – меньше, чем у стали, но достаточная для оконной фурнитуры;
• Высокая износостойкость. Не требует специальной защиты от коррозии, УФ-излучения– может находиться на открытом воздухе много лет без ухудшения физико-механических характеристик;
• Не боится растворителей, спиртрв и эфиров при очистке;
• Низкий коэффициент трения. При трении на поверхности капролона образуется защитный слой, который выполняет функцию самосмазывания;
• Малый вес при большой прочности;
• Шумопоглощение;
• Снижает динамические и вибрационные нагрузки;
• Не токсичен, без запаха. Экологически безопасен – допускается к контакту с пищевыми продуктами и питьевой водой;
• Диэлектрик – плохо проводит электрический ток;
• Работает в широком диапазоне рабочих температур от -50 до +90°С;
• Легко поддается окрашиваю с помощью добавления пигмента. Исходный цвет –  слоновой кости;
• Легко поддается механической обработке.

Основные характеристики капролона

Капролон имеет высокую стойкость ко многим агрессивным средам, но в определенных реактивах может растворяться.

Взаимодействие капролона с агрессивными средами

Капролон производится методами:

• Экструзии – выдавливание расплавленного материала (сырья) со специальными добавками через формообразующее отверстие;
• Литья – заливка нагретого исходного материала (сырья) в пресс-форму с последующей выдержкой определенное время при определенных условиях.

Экструзионный капролон отличается от литьевого по многим свойствам. У них разные плотность, жесткость, ударная прочность и т.д. Хотя эти отличия не столь существенны в цифровых значениях, они важны для использования в разных отраслях.

Капролон – многофункциональный материал. Он используется как конструкционный и антифрикционный материал:

• Конструкционный – материал, из которого изготавливают различные конструкции, элементы, детали и др.;
• Антифрикционный – материал, который обладает низким коэффициентом трения или способен уменьшать коэффициент трения других материалов.

Благодаря своим уникальным свойствам, он получил распространение в различных отраслях промышленности:

• Машиностроение;
• Авиастроение;
• Судостроение и судоремонт;
• Энергетика и электротехника;
• Нефтегазовая добыча;
• Крановое и транспортное оборудование и др.

В машиностроении его часто используют как заменитель металлов. Он обладает высокой прочностью при небольшой массе, но в 6-7 раз легче стали. Часто капролоном заменяют детали из цветных металлов, в том числе бронзы. Она используется в различных деталях и элементах, при работе которых происходит трение (шестерни, втулки и др.). Капролон в 2 раза снижает их износ, повышая ресурс службы в 1,5 раза. Такие детали и элементы обладают высокой стойкостью к коррозии, износостойкостью, низким коэффициентом трения и эффектом самосмазывания. Себестоимость элементов из капролона почти в 2 раза ниже, чем из металла, а трудоемкость изготовления такой детали меньше на 30-40%.

Из капролона изготавливают:

• Подшипники скольжения;
• Втулки;
• Шестерни;
• Направляющие вкладыши;
• Шкивы;
• Ролики, включая для конвейерных линий;
• Направляющие;
• Поршни;
• Крылатки и лопасти насосов;
• Ступицы колёс;
• Корпуса и др.

Сравнение ответных планок для окон из пластика (полиамида) и металла

Лучшее подтверждение свойств любого материала или готового изделия – проведение испытательных тестов и сравнение их результатов с требованиями нормативных документов для данной продукции.

Полиамидные ответные планки для окон против металлических – что лучше?

Ответные планки оконной фурнитуры производят из капролона (полиамид ПА-6-блочный). В дальнейшем будем называть планки из полиамида (общепринятое название на оконном рынке).Фото: стандартные ответные планки из полиамида (слева) и металлического сплава ЦАМ (справа), © oknamedia.ruПосмотрим на результаты тестирования фурнитуры с ответными планками из металла и полиамида в лаборатории ЮНИОН*. Тестирование проводилось для внутренних нужд компании, но его результатами компания поделилась с порталом ОКНА МЕДИА при посещении завода.  Испытания проводились на специальном испытательном стенде. На нем происходит проверка долговечности фурнитуры по количеству полных циклов открывания/закрывания. 

Согласно ГОСТ 30777-2001, безотказность работы оконной фурнитуры должна быть обеспечена при не менее 20 тыс. полных циклов работы окна. Испытания выявляли соответствие ответных планок и фурнитуры требованиям ГОСТ и возможности безотказной работы при превышении его требований.

При тестировании на створке с каждой стороны дополнительно установлены 2 груза по 25 кг – общим весом 50 кг.Фото: проверка окна с фурнитурой UPT* на испытательном стенде на заводе Юнион, © oknamedia.ruФурнитура UPT* на постоянной основе проходит тестирование при 40 тыс. полных циклов работы окна. Результаты испытаний подтверждают безотказную работу тестируемых образцов с 2-кратным превышение требований ГОСТа. В лаборатории также проводилось испытание комплекта с более, чем 3-кратным превышением требований ГОСТа (68 тыс. полных циклов) для ответных планок из полиамида и ЦАМа.

Ниже приведены результаты осмотра планок после данного режима испытания.

Осмотр стандартных полиамидных планок и поворотно-откидной планки из металла (ЦАМ) показал, что на этих элементах нет поломок, но есть отличия в износе. Фото ниже наглядно демонстрирует разницу в состоянии полиамидных планок и планок из ЦАМ после 68 тыс. циклов работы окна. Часть планки из ЦАМа удалена, чтобы показать состояние ее трущейся части.Фото: сравнение износа пластиковой планки фурнитуры компании ЮНИОН и поворотно-откидной планки из ЦАМ, © oknamedia.ruНа полиамидной планке после 68 тыс. полных рабочих циклов заметен только небольшой темный след в точке контакте с запорной цапфой створки. На планке из ЦАМ отчетливо видны потертости – полное истирание защитного гальванического слоя и основного материала металлического сплава. Истирание защитного гальванического слоя ведет к коррозии планки в натуральных условиях эксплуатации.

Что в итоге?

Проанализируем свойства полиамида как материала и результаты испытаний полиамидных планок и планок из металлического сплава ЦАМ.

Сравнение ответных планок из полиамида и металла (ЦАМ)

Испытания показывают, что полиамидная планка справляется со своими функциями на все 5 баллов. Ответная планка из металла осталась в рабочем состоянии, но ее состояние можно оценить не выше оценки «3-». В процентном соотношении металлическая планка более чем в 2 раза (45%) по свойствам уступила полиамидной (100%).

Прогноз по использованию полиамида в оконной отрасли 

Для стандартных окон расширение применения полиамида в фурнитуре – реальная перспектива.

Возможности применения полиамида в оконной фурнитуре не ограничатся ответными планками.

• Из полиамида можно изготовить корпус, а также, возможно, шестерню такого элемента, как привод. Из данного материала делают шестерни машин и механизмов, работающие на больших скоростях вращения под большой нагрузкой, и корпуса агрегатов. Что касается указанных частей оконной фурнитуры, нагрузки здесь гораздо меньшие;
  Фото: детали корпусjd редуктора привода на складе UNION, © oknamedia.ru
• Производство комбинированных подвижных цапф, где основа изготовлена из стали, а внешняя оболочка из полиамида также реальная перспектива. Это позволит снизить коэффициент трения при контактах в точках запирания между цапфой и ответной планкой. Это особенно актуально для окон и балконных дверей больших размеров;
• Возможно, придет время и для оконных петель из полиамида, например – нижней петли на створку.

Вывод

Использование пластиков в разных отраслях показывает, что это надежная и экономически выгодная альтернатива металлу. Оконная отрасль становится все более инновационной и ищет современную альтернативу традиционным материалам. Это позволяет сделать фурнитуру для окон более надежной, долговечной и доступной по цене.

Требуется время, чтобы оконный рынок принял новинку и преодолел устоявшиеся стереотипы. Так было, например, со стеклом – веками оно считалось хрупким непрочным материалом. Сейчас из стекла делают огромные по площади конструкции остекления, полы мостов и целые здания. Стекло выдерживает нагрузки наравне со сталью.

Полиамидные ответные планки для окон – пока редкость. Но есть все основания полагать, что в скором времени – это станет нормой, а перспективы применения полиамида в отрасли пойдут еще дальше.

* Статья содержит контекстную и визуальную рекламу