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
Полиамиды — пластмассы на основе линейных синтетических высокомолекулярных соединений, содержащих в основной цепи амидные группы −CONH−. |
Широкое распространение получил капролон – разновидность полиамида.
Капролон (полиамид ПА-6-блочный, поликапроамид) – высокопрочный полимерный материал цвета слоновой кости (без добавления цветного пигмента), без запаха, ударопрочный, устойчивый к истиранию и воздействию минеральных кислот и щелочей. |
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
Наименование параметра |
Показатель |
Плотность, кг/см3
|
1140-1170 |
Прочность, МПа |
65-85 |
Модуль упругости при растяжении, МПа |
2000-2300 |
Модуль упругости при сжатии, МПа |
3500-4000 |
Предел прочности при сжатии, Мпа |
не менее 90 |
Предел прочности при изгибе, МПа |
80-95 МПа |
Температура плавления, °С |
215-225 |
Электрическая прочность, кВ/мм |
20-35 |
Оптимальная рабочая температура, °С |
от -50 до +90 |
Коэффициент трения по стали:
с водяной смазкой
в масле
без смазки
|
0,006
0,008
0,1-0,3
|
Ударная вязкость без надреза, кДж/м2
|
более 120 |
Относительное удлинение |
10-30%; |
Водопоглощение за сутки |
1,5-2%; |
Твердость по Бринелю, кг·с/см2 |
130-140 |
Диэлектрическая проницаемость (при 106 Гц) |
3,3-4,0 |
Теплостойкость по Мартенсу, °С |
75 |
Коэффициент теплопроводности при 20 °С, Вт/мoград |
0,29 |
Капролон имеет высокую стойкость ко многим агрессивным средам, но в определенных реактивах может растворяться.
Взаимодействие капролона с агрессивными средами
Не растворяется в |
Растворяется в |
Щелочи |
Уксусная кислота |
Слабо концентрированные кислоты |
Муравьиная кислота |
Спирты |
Фторированные спирты |
Углеводороды |
Слабо концентрированные кислоты |
Эфиры |
Фенолы |
Масла |
|
Кетоны |
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)
Исследуемый параметр |
Полиамидные ответные планки
|
Балл |
Ответные планки из ЦАМ |
Балл |
Соответствие требованиям ГОСТ |
Соответствует |
5 |
Соответствует |
5 |
Надежность (износостойкость) по требованиям, превышающим ГОСТ (после 68 тыс. полных циклов работы тестируемого окна) |
Высокая
(отсутствие повреждений внешнего вида и свойств)
|
5 |
Низкая
(наблюдается повреждение внешнего вида – износ защитного слоя и основного материала)
|
1 |
Вес |
Меньший |
5 |
Больший |
3 |
Коррозионная стойкость |
Высокая |
5 |
Низкая |
1 |
Экологическая безопасность |
Безопасен |
5 |
Требуется гальваника – неэкологичное производство |
1 |
Разновидность цветов |
Многообразие |
5 |
Одного цвета |
1 |
Механическая обработка |
Требуется более простое оборудование |
5 |
Металл обрабатывать сложнее полимера |
3 |
Себестоимость |
Ниже (в 2 раза ниже металлических) |
5 |
Выше |
3 |
Трудоемкость |
Ниже (ниже на 30-40%, чем у металлических) |
5 |
Выше |
3 |
Энергоэффективность |
Не ухудшают теплотехнические характеристики окна |
5 |
Дополнительный мостик холода в окне |
3 |
Удобство в эксплуатации |
Легкость и мягкость хода оконной ручки при плотном прижиме створки к раме |
5 |
Требуется большее усилие для поворота оконной ручки |
2 |
Всего |
баллов |
55 |
баллов |
26 |
Итого |
% |
100% |
% |
45% |
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.
Контакты для будущих партнеров: https://union-rus.ru/
|
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
Комментарии(2)
Комментарии(2)
Что тут скажешь, остается только снова повторить *сколько хлопот, однако* (А.Чехов). Ведь ничего этого можно и не делать при другой конструкции окна.
Конечно. Можно делать глухие неоткрывающиеся окна или на шпингалетах как раньше. А вместо стекол - рыбьи пузыри еще. Тогда точно не стоит что-то новое придумывать. А вообще лучшее окно - это заделывание оконного проема кирпичной кладкой. Какие у вас варианты, Сэм?