Металлопластик или полипропилен или: Полипропилен и металлопластик. Плюсы, минусы и правила выбора.

Содержание

что лучше использовать для отопления и водоснабжения

В современном строительстве рядом с классическими металлическими трубами прочно расположились конструкции из металлопластика и полипропилена. Оба типа труб используют для систем отопления и водоснабжения, при этом перед продажей они получают гигиенический сертификат и разрешение на использование в сфере строительства.

Нередко перед владельцами домов и квартир встает вопрос, какой же материал для труб лучше? Проблему выбора можно решить, если учитывать определенные условия эксплуатации, личные предпочтения и материальные возможности.

Характеристики изделий из металлопластика

Металлопластиковые конструкции производятся из нескольких слоев, внешние и внутренние представляют собой сшитый полиэтилен PEXb, а по середине располагается прослойка алюминиевой фольги. Материалы склеены между собой.

Металлопластик – практичный и удобный материал, обладающий целым рядом преимуществ:

  • Устойчив к воздействию коррозии.
    На внутренней поверхности не накапливаются отложения;
  • Не пропускает кислород, что позволяет продлить срок службы отопительного оборудования;
  • Обладает высокой пластичностью, сохраняет форму при изгибах;
  • Имеет низкий уровень теплопроводности;
  • Не пропускает шум транспортируемого вещества;
  • Затраты на установку труб из металлопластика относительно других материалов незначительны.

При выборе определенного материала труб стоит исходить из того, что сшитый полиэтилен, используемый в конструкциях из металлопластика, обладает высоким уровнем термостойкости и может работать при температуре транспортируемого вещества до 95 градусов Цельсия, а также выдерживать кратковременные скачки температуры до 110 градусов Цельсия.

Для армирования конструкции используют высокопластичный алюминий, толщина которого составляет от 0,2 до 0,3 миллиметра.

Как и из любого другого материала, изделия из металлопластика обладают несколькими недостатками: они неустойчивы к излучению ультрафиолета и требуют защиты от механического воздействия. Однако в таких трубах таится и более серьезная опасность. Она заключается в серьезной разнице температурных сопротивлений внутреннего и наружного слоев полиэтилена, латунного фитинга и слоя алюминия.

Многократная термическая деформация материалов, соприкасающихся между собой, может привести к ослаблению самых «трудных» мест конструкции – там, где установлены фитинги.

Крайне важно использовать металлопластиковые трубы исключительно от тех производителей, которые уже заслужили доверие профессионалов и используют только качественные материалы. Большое влияние на надежность конструкции оказывает качество скрепляющего клея. Если при производстве был использован некачественный клей, труба может расслоится и привести к протечке в местах стыкования труб и фитингов.

Характеристики изделий из полипропилена

Сырьем для изготовления труб из полипропилена является прочный и легкий сополимер полипропилена, который получается путем изменений его структуры – при помощи внедрения в исходную цепь молекул молекулы этилена.

Такая модификация позволяет улучшить механические свойства материала – повысить вязкость, высокотемпературную прочность и эластичность. Данный сополимер относится к категории термопластов.

Выбирая между трубами из металлопластика и полипропилена, нужно обратить внимание на следующие преимущества полипропиленовых конструкций:

  • Стойкость к химическим веществам, в том числе кислотным и щелочным растворителям;
  • Благодаря высокой пластичности изделия вода в трубах из полипропилена может замерзнуть, не повредив конструкцию;
  • Высокий срок эксплуатации и хорошая прочность в системах с высокой температурой вкупе с низким показателем теплопроводности дает возможность использовать полипропилен в различных инженерных сетях;
  • Применение, производство и утилизация полипропилена не наносят вред окружающему миру и здоровью людей и животных.

Широкий выбор продукции из полипропилена позволяет выбрать подходящий тип труб для работы, например, во внутренних системах горячего и холодного водоснабжения, для разводки трубопровода центрального отопления, во внутренних системах канализации, в «теплых» полах, для отвода почвенных вод и так далее.

Столкнувшись перед выбором между полипропиленовыми и металлопластиковыми трубными изделиями, нужно знать, что при установке неармированных труб из полипропилена крепления нужно располагать через 50-60 сантиметров и использовать больше поворотных фитингов, чем в конструкциях из металлопластика.

Рабочая температура труб из полипропилена составляет 75 градусов, а трубы с прослойкой из стекловолокна или алюминиевой фольги могут выдерживать гораздо более высокие температуры.

Критерии выбора металлопластиковых или полипропиленовых труб

При выборе в первую очередь руководствуются размером, необходимым для монтажа конструкции.
Изделия из металлопластика производят в достаточно узком диапазоне диаметров – от 16 до 63 миллиметров, а полипропиленовые трубы изготавливаются с шириной от 16 до 125 миллиметров и больше.
Трубы из полипропилена больших диаметров (более 63 миллиметров) обычно применяют для нужд промышленности. Для установки таких конструкций используют технологию сварки встык.

При выборе полипропиленовых или металлопластиковых труб стоит учесть, что коэффициент расширения первого типа гораздо выше такого же показателя изделий из металлопластика. Во время установки полипропиленовых систем нужно монтировать компенсаторы – компенсационные петли П- или Г-образных участков.

Гибкая компенсационная петля

Несомненным плюсом полипропиленовых изделий является тот факт, что стыки труб свариваются между собой. Пластик устанавливается при помощи специального устройства, после чего все части соединяются и после затвердевания обладают высочайшим уровнем герметизации. У металлопластика же нередко происходят протечки в связи с тем, что такие трубы плохо переносят размораживание. Эти проблемы в основном происходят в системах горячего водоснабжения из-за регулярных отключений. Стоит отметить, что полипропиленовые трубы также служат в два раза меньше при использовании их для транспортировки горячей жидкости.

Типы соединения металлопластиковых труб

Разъемные фитинги. Их разделяют на цанговые и резьбовые. Разъемные фитинги позволяют многократно демонтировать систему и рассоединять её с другим фитингом или прибором, что сказывается на стоимости такого крепежа.

Условно-разъемные фитинги (компрессионные). Этот вид фитингов поддается расстыковке с большим трудом. Если возникла необходимость демонтажа конструкции, то при обратной установке потребуется замена обжимного кольца, следовательно, производить расстыковку имеет смысл только в случае сильной необходимости.

Пресс-фитинговые или неразъемные. Такой вид соединения нельзя разобрать, трубы запрессовываются в фитинг раз и навсегда без возможности расстыковки в будущем.

Два первых вида соединения металлопластиковых труб подразумевает наличие резьбы, поэтому к месту соединения нужно обязательно иметь доступ для профилактических действий во время работы системы. Это говорит о том, что спрятать конструкцию за стеной нельзя. Пресс-фитинговое соединения перманентно, поэтому его можно спокойно заделывать. Как правило, изделия из металлопластика служат более 50 лет в том случае, если температура транспортируемого вещества не будет превышать разрешенные показатели, а рабочее давление составит менее 10 атмосфер.

Единственным ощутимым минусом труб из металлопластика является их неустойчивость к ультрафиолетовым лучам, поэтому их нужно оберегать от попадания прямых солнечных лучей, воздействия открытого огня и механических повреждений. Некоторые производители предусматривают в своих изделиях скрытую защитную прокладку.

Виды соединения изделий из полипропилена

  • С использованием фитингов по технологии контактной сварки. Этот вид фитингов нельзя разобрать, поэтому их оптимально использовать в том случае, когда водопроводную конструкцию планируется спрятать в монолит.
  • С использованием комбинированных фитингов, имеющих вваренные металлические вставки с резьбой. Комбинированные фитинги дают возможность делать места соединения разборными и соединять трубы с нужными приборами.

Комбинированный фитинг для полипропиленовых труб

Если вы хотите изменить направление водопроводной конструкции, то необходимо использовать фитинги. Полипропиленовые трубы, как и металлопластиковые, не подвержены коррозии, устойчивы к холоду, и не накапливают вредные отложения воды на внутренних стенках. В настоящий момент производители выпускают следующие типы труб из полипропилена: PN10, PN20, PN25.

Для обустройства системы отопления лучше использовать трубы категории PN20 и PN25, так как оба этих типа подходят как для транспортировки горячей, так и холодной воды. Срок эксплуатации первого вида труб составляет 25 лет, в том случае, если температура жидкости в системе не будет превышать 75 градусов Цельсия.

Касаемо труб категории PN25 можно сказать, что они, благодаря использованию армированной фольги, похожи с трубами из металлопластика, но не обладают такой же пластичностью. Трубы вида PN25 выдерживают температуру до 75 градусов по Цельсию и рабочее давление до 8 атмосфер. Срок службы данных конструкций составляет до 50 лет.

Чтобы выбрать между полипропиленовыми и металлопластиковыми трубами, нужно обратить внимание на то, что монтаж системы из металлопластика не требует использования дорогостоящего инструмента, специальных знаний и опыта, а также занимает немного времени. Нельзя забывать о том, что фитинги нужно приобретать в соответствии с выбранным видом материала.

Что лучше, металлопластиковые или полипропиленовые трубы?

Металлические трубы для водоснабжения и отопления пользуются все меньшим спросом у потребителей, уступая место современным аналогам. Выбор в пользу металлопластиковых и полипропиленовых коммуникаций  – это не просто дань моде. Трубы из этих материалов действительно по некоторым параметрам превосходят традиционные чугунные и стальные конструкции. Сложно сказать однозначно, какие трубы лучше  – металлопластиковые или пропиленовые. Предпочтение одного из этих материалов зависит от конкретной ситуации. Чтобы не ошибиться и сделать правильный выбор, нужно знать их характерные особенности и различия.

Трубы из полипропилена

Сырьем для изготовления полипропиленовых труб и фитингов служит рандом-сополимер полипропилена третьего типа. Этот модифицированный материал отличается множеством положительных свойств, что позволяет использовать такие трубы в горячем и холодном водоснабжении. Кроме того, благодаря химической устойчивости полипропилен используется в устройстве технологических трубопроводов, используемых для транспортировки веществ с самыми разными свойствами.

Сразу стоит отметить, что полипропилен относится к группе материалов, которые называются термопласты. Это значит, что он размягчается и плавится под воздействием высоких температур. Температура его плавления составляет 170 градусов, а при 140 градусах Цельсия он теряет свою твердость.

Номинальная температура, которую выдерживают качественные полипропиленовые изделия, варьируется в пределах 75°С с кратковременными скачками до + 95°. По этой причине изделия из полипропилена не рекомендуется использовать в системах отопления. Исключение – армированные полипропиленовые трубы, которые относятся к отдельной категории.

Полипропиленовые изделия не гнутся, поэтому все повороты трубопровода осуществляются с помощью специальных соединений  – фитингов. Фиксирование элементов системы производится при помощи специального сварочного аппарата. Он разогревает материал деталей, которые надежно склеиваются между собой.

Достоинства полипропилена

  • герметичность соединений – благодаря этому такие трубы можно использовать в скрытых системах отопления и водоснабжения, заделывая их в пол или стены, не опасаясь, что они протекут;
  • неподверженность коррозии и большой срок эксплуатации – 50 лет;
  • высокая механическая прочность;
  • неизменный внутренний диаметр на протяжении всего срока эксплуатации – гладкость внутренних стенок препятствует появлению накипи и различных отложений;
  • хорошая звукоизоляция – не слышно шума воды в трубах;
  • достаточно простой и быстрый монтаж – процесс сварки стыков занимает минимальное время;
  • отсутствие взаимодействия материала с химически активными веществами – не влияет на состав воды, не изменяя ее вкуса, запаха и цвета;
  • экологичность – полипропилен абсолютно безвреден для человека, а его переработка не наносит ущерба окружающей среде;
  • высокая пластичность и способность к расширению – трубы переносят замораживание и после оттаивания возвращаются к изначальной форме и размеру, не деформируясь и не лопаясь;
  • относительно невысокая стоимость.

Недостатки

  • невозможность использования обычных неармированных полипропиленовых изделий в системах с постоянной высокой температурой;
  • большое температурное расширение – необходимо учитывать это при монтаже горячего водопровода и отопительной системы. Нельзя прятать трубы под отделку вплотную, иначе при их расширении она будет испорчена;
  • необходимость использования большого количества разнообразных фитингов для монтажа разводки, стоимость которых в общей сложности может оказаться достаточно высокой;
  • невозможность соединения труб без специального паяльника и навыков обращения с ним.

Армированные полипропиленовые трубы

Если речь идет об армированных полипропиленовых трубах, то они отличаются улучшенными техническими свойствами. Такие изделия имеют дополнительный слой из алюминиевой фольги или стекловолокна.

Рабочий температурный режим предусматривает температуру жидкости до +95°С с недолговременным повышением до + 120°С. Помимо этого, такие изделия выдерживают высокое давление. Благодаря этим характеристикам армированные трубные изделия могут использоваться в отопительной системе в квартире.

Металлопластик

Трубные изделия из металлопластика – это многослойные армированные конструкции, каркасом которых служит алюминиевая труба толщиной от 0,2 до 2 мм. Снаружи и внутри изделие имеет оболочку из полимера PE -X. Пластиковые слои соединены с алюминием клеящим составом.

Благодаря гладкости пластиковой поверхности они не забиваются так, как стальные и чугунные. Алюминиевая прослойка препятствует проникновению кислорода в трубы, увеличивая срок их службы, и существенно уменьшает тепловое расширение пластика.

Рабочая температура металлопластиковых изделий равна +95С, максимальная  – +130С. Давление, которое они способны выдерживать при 95°С – 10 атмосфер, при 25°С – 25 атмосфер.

Трубы из металлопластика достаточно легко можно монтировать и менять самостоятельно. Они соединяются компрессионными фитингами-переходниками с резьбой. Однако надежность таких соединений может быть недостаточной, особенно при непрофессиональном подходе. Лучше для этих целей пригласить мастера. Пресс-фитинг считается гораздо более надежным способом, но для него требуется специальный инструмент – прессовые клещи.

Достоинства металлопластиковых трубопроводов

  • небольшой вес;
  • гибкость – позволяет обходиться без большого количества соединений и не требует точных измерений линейных размеров;
  • быстрый и простой монтаж;
  • устойчивость к высокотемпературному воздействию;
  • низкое тепловое расширение;
  • способность выдерживать высокое давление;
  • невозможность возникновения коррозии;
  • высокая пропускная способность и отсутствие отложений на стенках – так же как и полипропиленовых труб;
  • достаточно низкая теплопроводность;
  • устойчивость к различным веществам.

Многие достоинства у полипропиленовых и металлопластиковых трубных изделий схожи, поэтому на выбор материала в большей степени будут влиять их недостатки.

Недостатки металлопластика

  • горючесть;
  • непереносимость прямых солнечных лучей;
  • низкая устойчивость к механическим нагрузкам и повреждениям;
  • необходимость обязательного обеспечения доступа к местам соединений для контроля возможных протечек;
  • зауженное проходное сечение фитингов;
  • плохая переносимость температурных перепадов;
  • более высокий, чем у полипропилена, риск прорыва в месте соединения.

Таким образом, однозначного ответа на вопрос о том, какие трубы лучше, не существует. Главное, чем надо руководствоваться при выборе – это условия эксплуатации водопровода.

Металлопластик или полипропилен: что лучше для частного дома?

Какой материал лучше выбрать для оснащения частного дома водопроводом или системой отопления: металлопластик или полипропилен (ПП)? Оба материала отличаются высокой прочностью, устойчивостью к коррозии, гидростойкостью и легкостью сборки, поэтому сделать правильный выбор может быть непросто.

Прежде чем принимать окончательное решение в пользу ПП или металлопластика, следует ознакомиться с особенностями и преимуществами каждого материала.

Металлопластик: особенности и преимущества

  • Высокая термостойкость

Трубы из металлопластика выдерживают температуру вплоть до +110С. Благодаря отличной устойчивости к нагреву, металлопластик используют не только для систем водоснабжения, но также и для систем обогрева, включая теплые полы.

  • Высокая гибкость

Благодаря высокой гибкости металлопластиковые трубы можно устанавливать без угловых фитингов. При этом у труб обязательно должна быть полипропиленовая оболочка.

Небольшой вес труб из металлопластика значительно ускоряет процесс монтажа, а также облегчает транспортировку изделий.

  • Низкая шероховатость

Внутренняя поверхность труб практически идеально гладкая. Именно поэтому внутри металлопластиковых труб почти не скапливается известь, загрязняющая воду.

 

Несмотря на весомые преимущества, у труб из металлопластика есть и недостатки. Среди них наиболее очевидные:

  • Относительно слабая сопротивляемость тепловым деформациям

Со временем трубы могут утрачивать свою изначальную форму и деформироваться в результате термических воздействий.

  • Расслоение при повреждении

Поскольку металлопластиковая труба представляет собой многослойную конструкцию из пластика и металла (как правило, алюминия), в результате прорыва трубы металлический промежуточный слой отклеивается. Устранить подобную неисправность может быть непросто, особенно если труба находится в труднодоступном месте.

  • Небольшой срок службы по сравнению с трубами из ПП

Средний срок службы трубы из металлопластика составляет 25 лет, тогда как труба из полипропилена прослужит в два раза дольше — до 50 лет.

Полипропилен: особенности и преимущества

Среди достоинств полипропиленовых изделий обычно выделяют:

  • Низкую шероховатость

Как и в случае с металлопластиком, внутренняя поверхность полипропиленовых труб очень гладкая, поэтому не задерживает поток воды, а также не способствует образованию известковых отложений на стенках.

  • Высокая теплостойкость

Внешние стенки труб из полипропилена не покрываются конденсатом, поэтому они подходят, как для систем холодного, так и для горячего водоснабжения. Кроме того, такие трубы более устойчивы к тепловым деформациям, чем металлопластиковые.

  • Химическая нейтральность

Полипропилен не подвержен коррозии, а также не вступает в химическую реакцию со щелочами, кислотами, растворами солей и другими веществами.

  • Низкая плотность

Благодаря легкому весу (вес арматуры из полипропилена примерно в 9 раз меньше аналогичной металлической арматуры) полипропиленовые изделия легко транспортировать и устанавливать.

  • Длительный срок эксплуатации

Средний срок службы трубы из полипропилена при условии правильного монтажа и эксплуатации составляет 50 лет.

От чего зависит окончательный выбор?

Оба материала — и металлопластик, и полипропилен — имеют свои преимущества. Кроме того, между ними довольно много общего: легкость, прочность, гидростойкость и т.д. Чтобы принять правильное решение, выбирая между двумя материалами, необходимо учесть несколько факторов:

  • Если вы планируете проводить коммуникации в частном доме собственными силами, специалисты рекомендуют выбирать трубы из металлопластика. Для установки таких труб потребуется меньше специализированных инструментов и профессиональных навыков. В частности, фитинги для металлопластиковых труб можно установить с помощью обычного накидного ключа.
  • В том случае, если для проведения системы водоснабжения или отопления планируется вызов мастера, лучше выбрать полипропилен. Трубы из ПП обойдутся дешевле, при этом по своим характеристикам вовсе не уступят металлопластику.
  • Для труднодоступных закрытых участков (в стенах, штробах и т.д.) лучше использовать армированные трубы из ПП. При этом важно, чтобы стыки были неразъемными.
  • Если хочется выбрать более долговечный вариант, следует остановиться на полипропилене — такие трубы прослужат до 50 лет. Средний срок эксплуатации металлопластиковых изделий в два раза меньше — до 25 лет.
  • При монтаже водопроводов, а также теплопроводов, где давление обычно более 10 атмосфер, выбирайте армированные трубы из ПП.

Выбор правильного материала для труб всегда зависит от ваших целей (прокладка водопровода, разводки системы отопления, систем ГВС и ХВС, установка теплых полов и т.д.), инструментов в наличии, возможности воспользоваться услугами профессионального мастера, бюджета и, конечно, личных предпочтений. Только после тщательного анализа всех факторов можно принять правильное решение о том, что лучше выбрать для частного дома: полипропилен или металлопластик.

Выбираем трубы: полипропилен или металлопластик?

Отечественный рынок трубной продукции славится своим широчайшим ассортиментом изделий из различных материалов. Основную долю такого рынка представляют металлопластиковые трубы, которые уже давно вошли в ранг бессмертной классики. Однако пластик трудно назвать идеальным материалом для изготовления труб, поскольку он имеет множество недостатков. Большинство из них отсутствует у полипропилена – материала, который всё увереннее «наступает на пятки» пластику.

Преимущества полипропиленовых труб

Полипропилен – материал с уникальными свойствами, узнать о котором много интересных фактов можно на специальном сайте http://e-plastic.ru/. Одно из самых ценных свойств полипропилена – это высокая устойчивость к воздействию различных агрессивных факторов. Например, материал способен неограниченное время контактировать с водной средой, и не менять при этом ни своего вида, ни физико-химических свойств. Это делает его идеальным для производства водопроводных труб для горячего и холодного водоснабжения объектов. Полипропиленовые трубы являются гораздо более износостойкими и долговечными, нежели прототипы из металлопластика, которые обычно нуждаются в локальном или тотальном ремонте уже спустя 5-7 лет эксплуатации. Трубы из полипропилена способны служить десятками лет, не доставляя никаких хлопот и не требуя к себе повышенного внимания.

Эксплуатация в экстремальных условиях

Металлопластиковые трубы находят своё применение, в основном, при строительстве бытовых водопроводов, тогда как для промышленных объектов они не всегда подходят. Технологией многих промышленных предприятий предусмотрено использование воды, пара и прочих сред, нагретых до экстремально высоких температур. Обычные пластиковые трубы с задачей повышенной сложности не справятся – здесь нужен только полипропилен. Труды из полипропилена способны выдерживать не просто высокие, а экстремально высокие температуры, а также большие перепады температурного режима «с минуса на плюс». Редко какой материал обладает такой термостойкостью. К тому же, полипропилен является ещё и на редкость прочным и износостойким материалом, который не боится высокого давления изнутри и снаружи. Это позволяет использовать полипропиленовые трубы при строительстве трубопроводного транспорта в промышленности, в котельных и т.п. объектах.

Металлопластиковые трубы или полипропиленовые?

17.02.2014 20:14

Прежде чем сравнивать полипропиленовые трубы и металлопластиковые трубы, необходимо сразу сказать, что оба вида используют и в водоснабжении, и в отопительных системах. Но какие выбрать при обустройстве своей квартиры — металлопластиковые трубы или полипропиленовые? Ответ на этот вопрос важно знать перед началом работ по устройству новых систем водоснабжения, канализации и отопления во время ремонта в новостройках, а также перед заменой этих систем при капитальном ремонте в уже обжитых квартирах.

Главное преимущество полипропиленовых труб перед металлопластиком состоит в методе их соединения.

Для скрепления труб из полипропилена требуется лишь термический аппарат, проще говоря паяльник, с помощью которого соединить трубы может любой человек, и специальных навыков для этого не потребуется. Устройство пайки – дело нескольких секунд. Для соединения металлопластика используют фитинги: пресс-фитинг или компрессионный фитинг.

Для пресс-фитинга требуется специальный инструмент, а в случае скрепления при помощи компрессионного фитинга нужен гаечный ключ и мышечная сила. В обоих случаях соединение получается не монолитное. Но металлопластик можно гнуть, а для полипропилена в этом случае используют тройники или уголки. Очевидно, что полипропиленовые трубы по методу надежности и простоты скрепления выигрывают.

Теперь о температурных режимах. Полипропилен при температуре от +75° C и давлении в 7,5 атмосфер гарантирует срок службы в 25 лет. Кстати, полипропилен может выдерживать и +95° C, но срок службы станет меньше. Металлопластиковые трубы имеют такую же рабочую температуру, но за счет внутреннего слоя из сшитого полиэтилена могут кратковременно выдерживать и +110° C. Но среди полипропиленовых труб бывают и армированные, которые обладают повышенной устойчивостью к высоким температурам.

И полипропилен, и металлопластик имеют высокую степень кислородонепроницаемости, и это предохраняет трубы от образования коррозии в металлических частях. Следовательно, оба вида труб можно использовать в системах отопления. Но с точки зрения экономии финансов полипропилен дешевле в 2 раза, особенно это относится к деталям соединения. Полипропиленовые трубы более ударопрочные и стойкие к образованию деформаций.
Полипропиленовые трубы очень устойчивы к замерзанию воды в них. Другими словами, если вода в полипропиленовой трубе замерзла и, следовательно, труба расширилась, то после размораживания полипропилен вернется в свою исходную форму. Металлопластиковую трубу после замораживания воды в ней, вероятнее всего, разорвет.

Главный недостаток металлопластиковой трубы кроется в методе скрепления с помощью фитингов и в строении самой трубы. В разрезе металлопластиковая труба напоминает слоеный пирог: внутри сшитый полиэтилен, затем слой клея, слой алюминия, снова клей, последний наружный слой выполняют из полиэтилена либо другого материала. Латунный фитинг накладывается сразу на все слои. Но коэффициент теплового линейного расширения у каждого материала (и самого фитинга в том числе) различный. После многоразовых температурных деформаций возникнет ослабление трубы в самом незащищенном месте — в месте монтажа фитинга.

Предположим, что в комнате Вашей квартиры на радиаторе отопления место скрепления металлопластиковой трубы стало подкапывать. Вы подтянете гайку фитинга, а через некоторое время начнет подкапывать снова. В результате гайка будет затянута настолько, что труба из металлопластика обломится. Для устранения неполадки необходимо выдолбить около 0,5 метра трубы и удлинить ее с помощью еще одного фитинга. Кстати, замуровывать место скрепления металлопластиковой трубы нежелательно.

И еще: фитинг металлопластиковой трубы всегда имеет зауженное проходное сечение. А стоимость высококачественных фитингов высока, что сводит на нет все материальные выгоды от стоимости самой металлопластиковой трубы.

Так популярная еще совсем недавно металлопластиковая труба постепенно стала терять свою привлекательность. И причин для этого несколько. Во-первых, рынок сейчас наводнен некачественной продукцией, а во-вторых, известно о появлении протечек спустя 2-3 года после устройства системы водоснабжения и отопления. К слову, качественная металлопластиковая труба не может стоить около 30 руб/м.п, ее цена должна быть от 90 руб/м.п и выше.

Вывод: металлопластиковая труба будет надежна лишь в том случае, если смонтированный из нее трубопровод будет функционировать при постоянных температурах.

 

А что говорят специалисты о полипропиленовых трубах? (видео-интервью)

 

Понравилась статья? Поделись с друзьями!

Facebook

Twitter

Мой мир

Вконтакте

Одноклассники

Google+

 


Читайте также:


Металл или пластмасса Термоформование — как выбрать?

Металл против пластика — старый аргумент, и вполне вероятно, что вы или ваша компания ранее сравнивали их для прошлых проектов. Тем не менее, инновации как в пластиковых материалах, так и в технологических возможностях, в сочетании с изменениями в отраслевых требованиях, закрыли многие из физических и финансовых разрывов, которые раньше существовали между металлом и пластиком.

Многие отрасли, такие как аэрокосмическая промышленность, медицинское оборудование и общественный транспорт, осознают потенциал обновленных преимуществ замены крупных, внутренних или корпусных металлических деталей пластиковыми материалами и производственными процессами, такими как термопластические материалы и процесс термоформования пластмасс. .


Ниже приведены 5 ключевых сравнений, которые следует учитывать для

МЕТАЛЛ и ПЛАСТИК :

1. Вес

Большой вес означает большие затраты. Топливная эффективность, затраты на техническое обслуживание, логистика, установка — все это означает значительное снижение затрат в сочетании с уменьшением веса детали. Ссылаясь на таблицу ниже, вы можете увидеть, что это главное преимущество пластика перед металлом.

Если вы возьмете деталь из стали и сравните ее с такой же деталью из термопласта, пластмассовая деталь может быть более чем в 6 раз легче .

Возьмем ту же самую деталь, теперь изготовленную из алюминия, и , пластиковая версия будет примерно вдвое меньше .

Пластмассы / композиты Удельный вес
Сополимер ацеталя 1,41
Ацеталь, 20% стеклокомпозит 1,55
Ударопрочный АБС 1.03
Поликарбонат 1.19
Полиэфирмид 1,27
Полиметилпентен 0,83
Металлы Удельный вес
Алюминий 2,55 — 2,80
Углеродистая сталь 7,8
Чугун 7,03 — 7,13
Литой катаная латунь 8.4 — 8,7
Медь 8,89
Нержавеющая сталь 7,7
Титан 4,5
Инструментальная сталь 7,70 — 7,73
Карбид вольфрама 14,29

Удельный вес (SG) — это безразмерная единица, определяемая как отношение плотности материала к плотности воды при заданной температуре.

(Существует множество вариаций марок и сплавов стали и алюминия, и столько же разнообразных составов пластмасс. Для более точного сравнения веса, обратитесь к таблицам данных производителя конкретных материалов для материалов, применимых для вашего проекта — см. паспорта пластмассовых материалов.)


2. Отношение прочности к массе

В прошлом одним из самых серьезных препятствий на пути замены металлических деталей на пластик было то, что пластик, хотя и был намного легче, не мог конкурировать с прочностными характеристиками металла.Теперь, с достижениями в области пластиковых композитов и добавлением углеродного волокна или других стекловолокон в состав пластмасс, термопластические изделия могут работать так же хорошо, а в некоторых случаях даже превосходить металл по таким отношениям, как прочность к весу и прочность к массе. жесткость.

Отношение прочности к массе , также известное как Удельная прочность , представляет собой прочность материала (сила на единицу площади при разрушении), деленную на его плотность.

При обращении к таблице ниже обратите внимание, что примеры термопласта относятся к категориям композитов и полимеров и что эти данные могут не включать все продукты из термопластических материалов, многие из которых специально разработаны для конкуренции с металлами и сплавами по прочности. и жесткость.Данные по этим материалам можно найти на сайтах производителей термопластов.

Источник — Никогуаро — Собственная работа, CC BY 4.0


3. Отношение прочности к жесткости

Отношение прочности к жесткости, , также называемое удельным модулем упругости , — это свойство материала, состоящее из модуля упругости на массовую плотность материала.


4. Производство / время выполнения

Пытаетесь ли вы уложиться в срок или выполнить заказы в связи с увеличением спроса, время выхода на рынок может стать важным фактором успеха любого проекта.Благодаря значительно менее трудоемкому процессу, термоформование пластика может сэкономить время, энергию, рабочую силу и стоимость производства по сравнению с производством компонентов из металла.

Процесс термоформования пластика Процесс изготовления металла
Программирование

Изготовление оснастки

Автоматическое формование деталей

Роботизированная обрезка деталей

Окончательная обработка деталей (

точек крепления)

Конструкция приспособления / матрицы

Программирование

Резка, гибка, сварка

Очистка сварных швов, чистовая

Подготовка к окраске

Живопись


5.Возможности и стоимость конструкции

Вам не нужно очень долго наблюдать за процессом изготовления листового металла, чтобы исключить тот факт, что с металлом трудно работать и придавать ему форму. Даже с учетом сегодняшних технологий присущие металлу характеристики запрещают сложные конструкции или формы деталей, такие как составные кривые или плавные конструкции, либо из-за возможностей материала, либо из-за ограничений по стоимости.

Для придания формы металлической детали может потребоваться штамповка, сварка, шлифовка, доработка или гибка каждой отдельной детали для достижения проектных характеристик и желаемого внешнего вида.В дополнение к значительному увеличению производства и сроков выполнения заказов, как упоминалось выше, по мере увеличения сложности конструкции детали стоимость детали увеличивается в геометрической прогрессии.

Такое же увеличение сложности конструкции детали имеет относительно минимальное влияние на стоимость детали, изготовленной с помощью процесса термоформования пластика. Это связано с тем, что сложные конструкции, формы, брендинг и текстуры поверхности могут быть включены непосредственно в инструменты детали. Хотя это может немного увеличить первоначальную стоимость инструмента для производства детали, это не приведет к добавлению каких-либо дополнительных вторичных или формовочных операций, которые повлияли бы на стоимость детали или время производства.Этот метод и природа термопласта также предлагают гораздо больший спектр возможностей и возможностей сложности конструкции, которые недоступны для металлических деталей (см. Выбор материала для термоформования: 5 способов, которыми термопластические материалы могут повлиять на внешний вид продукта).

Полипропилен — чем отличается от полиэтилена?

Чем полипропилен отличается от полиэтилена? Хорошо…..

Полипропилен, , также известный как полипропилен, является такой же формой пластика, как и полиэтилен. Что отличает полипропилен от полиэтилена для начала, так это то, что полипропилен можно формовать, по существу, он становится пластичным при температуре выше определенной. Когда он остынет, он вернется в твердое состояние. Полипропилен можно использовать не только как конструкционный пластик, но и как волокно. Он также имеет высокую температуру плавления, что отличает его от полиэтилена.Одна область, в которой полиэтилен имеет преимущество над полипропиленом, заключается в том, что полиэтилен более стабилен. Преимущество полипропилена в том, что он может совершать повторяющиеся движения, например быть шарниром. Петли из полипропилена можно открывать и закрывать много раз, и при этом они отлично держатся. Это известно как «хорошая устойчивость к усталости». БОЛЬШЕ

Полипропилен можно комбинировать с другими материалами, как и полиэтилен. Например, можно добавить резину, чтобы сделать ее более податливой.Одной из интересных добавок, которые добавляют в полипропилен, являются минералы. Эти минералы позволяют полипропиленовому листу превращаться в синтетическую бумагу. синтетическая бумага — это, по сути, пластиковая бумага. На нем легко можно распечатать. Его можно складывать, штамповать, высекать, шить и многое другое. Лучше всего это экологически чистый! Внезапно полипропилен превратился во множество товаров. Синтетическая бумага из полипропилена используется для изготовления баннеров, членских карточек, карт, меню, телефонных карточек, вывесок, бирок, напольной графики, напольных ковриков и буклетов.Список можно продолжить! Синтетическая бумага выделяется тем, что она прочная, устойчивая к разрыву и воде! (Изделия из полипропилена)

Полиэтилен пользуется большим спросом, чем полипропилен. Полипропилен широко используется в автомобильной и упаковочной промышленности. 70% полипропилена используется для упаковки в пищевой промышленности. Из него можно сделать бутылки, пищевые контейнеры, пищевые ящики и поддоны.

Полипропилен используется для изготовления домашней одежды, техники и игрушек.Также из него делают ковровые покрытия и обивку. Полипропилен нагревают и превращают в волокна. У полипропилена и полиэтилена очень много применений.

Полиэтилен инертен, полупрозрачен и создает более низкий статический заряд, чем полипропилен. Это делает полиэтилен кандидатом на роль рукава для хранения коллекционных документов. Он «инертен» и не может образовывать плесень или грибок. Он также является полупрозрачным по своей природе, поэтому пропускает меньше света, чем полипропилен. У него более низкий статический заряд, чем у полипропилена, поэтому он привлекает меньше пыли и грязи.Полиэтилен стоит дороже, чем полипропилен, потому что он имеет более высокую чистоту (100% первичный).

Вот список некоторых различий между полиэтиленом и полипропиленом:

  • Полиэтилен и полипропилен очень похожи по физическим свойствам.
  • Однако полиэтилен можно производить оптически прозрачным, тогда как полипропилен можно сделать только полупрозрачным, как кувшин для молока.
  • Полиэтилен обладает физическими свойствами, которые позволяют ему лучше выдерживать низкие температуры, особенно при использовании в качестве знаков.
  • Полиэтилен — хороший электроизолятор. Он обеспечивает хорошее трекинговое сопротивление, однако он легко становится электростатически заряженным (который может быть уменьшен добавлением графита, сажи или антистатиков).
  • Полипропилены легкие. Они обладают высокой стойкостью к растрескиванию, воздействию кислот, органических растворителей и электролитов. Они также обладают высокой температурой плавления, хорошими диэлектрическими свойствами и нетоксичны.
  • Мономером полиэтилена является этилен, а мономером полипропилена является пропилен.
  • Полиэтилен имеет более низкую температуру плавления по сравнению с более высокой температурой плавления полипропилена. (это может быть для вас хорошим тестом)
  • Полипропилен не такой прочный, как полиэтилен.
  • Полипропилен более жесткий и устойчивый к химическим веществам и органическим растворителям по сравнению с полиэтиленом.
  • Полипропилен чистый, не растягивается и обычно более жесткий, чем полиэтилен.

Что лучше — полипропилен или полиэтилен?

Полипропилен против полиэтилена

Спрашивают, что лучше — полипропилен или полиэтилен.Это не вопрос лучшего — это скорее вопрос — каково ваше приложение? Что ты пытаешься сделать? Оба пластика считаются товарными пластиками. Это пластмассы, которые используются в больших количествах для самых разных целей. Пластмассы, из которых состоит товарный пластик , — полистирол, поливинилхлорид. поли (метилметакрилат), полиэтилен и полипропилен. Шагом вперед по сравнению с товарными пластиками являются инженерные пластики, которые представляют собой более дорогие специализированные пластики, которые используются в небольших объемах.

И полипропилен, и полиэтилен представляют собой одну из форм пластика — пластичного материала, известного как полимер. Их молекулярная структура похожа на молекулы углерода и водорода, но затем возникают различия.

Давайте сравним некоторые свойства каждого из них.

Механические свойства:

Плотность полипропилена (ПП) составляет от 0,895 до 0,92 г / см. Плотность полиэтилена может варьироваться от 0,857 г / см3 до максимальной 0,0975 г / см3.Как видите, наименьшая плотность у полипропилена. Полиэтилен далее разбивается на веса или плотности, что делается для того, чтобы пластик мог служить более конкретной цели. Это делается во время изготовления.

Категории полиэтилена следующие. (Чтобы узнать больше, см. Википедию.)

  • Полиэтилен сверхвысокой молекулярной массы (UHMWPE) прочен и устойчив к химическим веществам. Из него изготавливают движущиеся детали машин, подшипники, шестерни, искусственные суставы и некоторые бронежилеты.
  • Полиэтилен высокой плотности (HDPE), пригодный для вторичной переработки пластик № 2, обычно используется в качестве кувшинов для молока, бутылок с жидким стиральным порошком, уличной мебели, баков с маргарином, переносных канистр для бензина, систем распределения питьевой воды, водосточных труб и пакетов для продуктов.
  • Полиэтилен средней плотности (MDPE) используется для изготовления упаковочной пленки, мешков, газовых труб и фитингов.
  • Полиэтилен низкой плотности (LDPE) является гибким и используется в производстве отжимных бутылок, крышек для молочных кувшинов, пакетов для розничных магазинов и линейного полиэтилена низкой плотности (LLDPE) в качестве стретч-пленки при транспортировке и обращении с коробками для товаров длительного пользования. и как обычное домашнее пищевое покрытие.

Плотность полипропилена, который обычно является жестким и гибким, можно изменить с добавлением наполнителей.

Химические свойства:

PP устойчив к жирам и почти всем органическим растворителям при комнатной температуре. Может выдерживать неокисляющие кислоты и основания в емкостях из полипропилена. Сравните это с более химически стойким полиэтиленом.

Полиэтилен состоит из неполярных насыщенных высокомолекулярных углеводородов.Поэтому его химическое поведение похоже на воск или парафин. Отдельные макромолекулы не связаны ковалентно. В целом полиэтилен частично кристаллический. Более высокая кристалличность увеличивает плотность, механическую и химическую стабильность.

Оптические свойства:

PP можно сделать полупрозрачным в неокрашенном виде, но он не такой прозрачный, как акрил или другой пластик. Часто добавляют цветные пигменты.

PE может быть почти прозрачным, молочно-непрозрачным или непрозрачным.Цвет зависит от термической истории и толщины пленки. ЛПЭНП является наиболее оптически прозрачным, а ПЭВП — наименее непрозрачным.

Использование полипропилена и полиэтилена:

Каждый день мы контактируем с ПП или ПЭ. Полипропилен используется для изготовления бутылок, петель, упаковочных материалов, деталей для автомобилей, прозрачных пакетов, веревок, ковров, кровельных мембран, геотекстиля, матов для защиты от эрозии и многого другого.

Полиэтилен широко используется в упаковке (полиэтиленовые пакеты, полиэтиленовые пленки.геомембраны и пластиковая пленка для защиты окружающей среды при строительстве.

И полипропилен, и полиэтилен играют огромную роль в современном мире.

Все, что вам нужно знать о полипропилене (ПП) Пластик

Что такое полипропилен (ПП) и для чего он используется?

Полипропилен (ПП) — это термопластический «аддитивный полимер» , полученный из комбинации мономеров пропилена. Он используется во множестве приложений, включая упаковку для потребительских товаров, пластмассовые детали для различных отраслей промышленности, включая автомобильную промышленность, специальные устройства, такие как подвижные петли, и текстиль.Полипропилен был впервые полимеризован в 1951 году парой ученых-нефтяников Phillips по имени Пол Хоган и Роберт Бэнкс, а затем итальянскими и немецкими учеными Наттой и Реном. Он стал известен чрезвычайно быстро, поскольку коммерческое производство началось всего через три года после того, как итальянский химик профессор Джулио Натта впервые полимеризовал его. Натта усовершенствовал и синтезировал первую полипропиленовую смолу в Испании в 1954 году, и способность полипропилена кристаллизоваться вызвала большой интерес. К 1957 году его популярность резко возросла, и широкое коммерческое производство началось по всей Европе.Сегодня это один из наиболее часто производимых пластиков в мире.

Прототип крышки для безопасности детей из полипропилена с ЧПУ, вырезанной из полипропилена от Creative Mechanisms

По некоторым данным, текущий мировой спрос на материал формирует годовой рынок около 45 миллионов метрических тонн, и, по оценкам, к 2020 году спрос вырастет примерно до 62 миллионов метрических тонн. Основными конечными потребителями полипропилена являются упаковка промышленность, которая потребляет около 30% от общего объема, за ней следует производство электротехники и оборудования, на которое приходится около 13% каждой.И бытовая техника, и автомобилестроение потребляют по 10% каждая, а за ними следуют строительные материалы с 5% рынка. Остальные области применения вместе составляют остальную часть мирового потребления полипропилена.

Полипропилен имеет относительно скользкую поверхность, что может сделать его возможным заменителем пластмасс, таких как ацеталь (POM), в приложениях с низким коэффициентом трения, таких как шестерни, или для использования в качестве места контакта для мебели. Возможно, отрицательным аспектом этого качества является то, что полипропилен может быть трудно приклеивать к другим поверхностям (т.е. он плохо сцепляется с некоторыми клеями, которые хорошо работают с другими пластиками, и иногда его приходится сваривать, если требуется формирование стыка). Хотя полипропилен скользкий на молекулярном уровне, он имеет относительно высокий коэффициент трения, поэтому вместо него будут использоваться ацталь, нейлон или ПТФЭ. Полипропилен также имеет низкую плотность по сравнению с другими распространенными пластиками, что приводит к экономии веса для производителей и дистрибьюторов деталей из полипропилена, изготовленных методом литья под давлением.Он обладает исключительной стойкостью при комнатной температуре к органическим растворителям, таким как жиры, но подвержен окислению при более высоких температурах (потенциальная проблема при литье под давлением).

Одним из основных преимуществ полипропилена является то, что из него можно изготавливать (с помощью ЧПУ или литья под давлением, термоформования или опрессовки) в живую петлю. Живые петли — это очень тонкие кусочки пластика, которые не ломаются (даже в экстремальных диапазонах движения, близких к 360 градусам). Они не особенно полезны для структурных применений, таких как удерживание тяжелой двери, но исключительно полезны для ненесущих применений, таких как крышка бутылки кетчупа или шампуня.Полипропилен уникален для живых петель, потому что он не ломается при многократном сгибании. Одним из других преимуществ является то, что полипропилен можно обрабатывать на станке с ЧПУ, чтобы включить в него живой шарнир, что позволяет ускорить разработку прототипа и дешевле, чем другие методы прототипирования. Уникальность Creative Mechanisms заключается в том, что мы можем изготавливать живые петли из цельного куска полипропилена.

Еще одно преимущество полипропилена состоит в том, что его можно легко сополимеризовать (по существу, объединить в композитный пластик) с другими полимерами, такими как полиэтилен.Сополимеризация значительно изменяет свойства материала, что позволяет использовать его в более надежных инженерных приложениях, чем это возможно с чистым полипропиленом (сам по себе в большей степени является товарным пластиком).

Характеристики, упомянутые выше и ниже, означают, что полипропилен используется в самых разных областях: тарелки, подносы, чашки и т. Д. Можно мыть в посудомоечной машине, непрозрачные переносные контейнеры и многие игрушки.

Каковы характеристики полипропилена?

Некоторые из наиболее важных свойств полипропилена:

  1. Химическая стойкость: Разбавленные основания и кислоты плохо реагируют с полипропиленом, что делает его хорошим выбором для емкостей с такими жидкостями, как чистящие средства, средства первой помощи и т. Д.
  2. Эластичность и прочность: Полипропилен будет действовать эластично в определенном диапазоне прогиба (как и все материалы), но он также будет испытывать пластическую деформацию на ранних этапах процесса деформации, поэтому обычно считается «жестким» материалом. Прочность — это технический термин, который определяется как способность материала деформироваться (пластически, а не упруго) без разрушения.
  3. Сопротивление усталости: Полипропилен сохраняет свою форму после сильного скручивания, изгиба и / или изгиба.Это свойство особенно ценно при изготовлении живых петель.
  4. Изоляция: полипропилен обладает очень высокой устойчивостью к электричеству и очень полезен для электронных компонентов.
  5. Коэффициент пропускания: Хотя полипропилен можно сделать прозрачным, обычно он имеет естественный непрозрачный цвет. Полипропилен может использоваться в тех случаях, когда важна передача света или имеет эстетическую ценность. Если требуется высокий коэффициент пропускания, лучше подойдут такие пластмассы, как акрил или поликарбонат.

Полипропилен классифицируется как «термопластичный» (в отличие от «термореактивного») материал, что связано с тем, как пластик реагирует на тепло. Термопластические материалы становятся жидкими при температуре плавления (примерно 130 градусов Цельсия в случае полипропилена). Основным полезным признаком термопластов является то, что их можно нагреть до точки плавления, охладить и снова нагреть без значительного разрушения. Вместо горения термопласты, такие как полипропилен, сжижаются, что позволяет легко формовать их под давлением, а затем перерабатывать.Напротив, термореактивные пластмассы можно нагреть только один раз (обычно в процессе литья под давлением). Первое нагревание вызывает затвердевание термореактивных материалов (аналогично двухкомпонентной эпоксидной смоле), что приводит к химическим изменениям, которые нельзя отменить. Если вы попытаетесь нагреть термореактивный пластик во второй раз до высокой температуры, он просто сгорит. Эта характеристика делает термореактивные материалы плохими кандидатами на переработку.

Почему полипропилен используется так часто?

Полипропилен используется как в быту, так и в промышленности.Его уникальные свойства и способность адаптироваться к различным технологиям изготовления делают его бесценным материалом для самых разных целей. Еще одна неоценимая характеристика — способность полипропилена действовать как пластиковый материал и как волокно (как те рекламные сумки, которые раздают на мероприятиях, гонках и т. Д.). Уникальная способность полипропилена производиться различными методами и для различных применений означала, что вскоре он стал бросать вызов многим старым альтернативным материалам, особенно в упаковочной, волокнистой и литьевой промышленности.Его рост был устойчивым на протяжении многих лет, и он остается крупным игроком в мировой индустрии пластмасс.

В Creative Mechanisms мы использовали полипропилен во многих сферах применения в различных отраслях промышленности. Возможно, самый интересный пример — это наша способность на станке с ЧПУ из полипропилена включать в себя живую петлю для разработки прототипа живой петли. Полипропилен — очень гибкий, мягкий материал с относительно низкой температурой плавления. Эти факторы не позволяют большинству людей правильно обрабатывать материал.Он слипается. Это не режет чисто. Он начинает таять от тепла фрезы с ЧПУ. Обычно его нужно соскрести, чтобы что-нибудь приблизилось к готовой поверхности. Но нам удалось решить эту проблему, что позволяет нам создавать новые прототипы живых петель из полипропилена. Взгляните на видео ниже:

Какие бывают типы полипропилена?

Доступны два основных типа полипропилена: гомополимеры и сополимеры.Сополимеры далее делятся на блок-сополимеры и статистические сополимеры. Каждая категория лучше подходит для определенных приложений, чем для других. Полипропилен часто называют «сталью» в пластмассовой промышленности из-за различных способов, которыми он может быть модифицирован или настроен для наилучшего использования для конкретной цели. Обычно это достигается путем введения в него специальных добавок или особого производства. Эта адаптивность — жизненно важное свойство.

Гомополимерный полипропилен — марка общего назначения.Вы можете думать об этом как о состоянии полипропилена по умолчанию. Блок-сополимер полипропилен имеет звенья сомономера, расположенные в виде блоков (то есть в виде регулярного рисунка), и содержат от 5% до 15% этилена. Этилен улучшает некоторые свойства, такие как ударопрочность, в то время как другие добавки улучшают другие свойства. Статистический сополимер полипропилен — в отличие от блок-сополимера полипропилена — имеет звенья сомономера, расположенные в нерегулярном или случайном порядке вдоль молекулы полипропилена.Они обычно включают в себя от 1% до 7% этилена и выбираются для применений, где желателен более гибкий и более чистый продукт.

Как производится полипропилен?

Полипропилен, как и другие пластики, обычно начинается с перегонки углеводородного топлива на более легкие группы, называемые «фракциями», некоторые из которых объединяются с другими катализаторами для производства пластмасс (обычно путем полимеризации или поликонденсации).

Полипропилен для разработки прототипов станков с ЧПУ, 3D-принтеров и литьевых машин:

3D-печать на полипропилене:

Полипропилен не всегда доступен в виде нитей для 3D-печати.

Обработка полипропилена с ЧПУ:

Полипропилен широко используется в качестве листового материала для производства станков с ЧПУ. Когда мы создаем прототипы небольшого количества деталей из полипропилена, мы обычно обрабатываем их с помощью ЧПУ. Полипропилен приобрел репутацию материала, который не поддается механической обработке. Это потому, что он имеет низкую температуру отжига, а это означает, что он начинает деформироваться под действием тепла. Поскольку в целом это очень мягкий материал, для его точной резки требуется чрезвычайно высокий уровень навыков.Креативным механизмам это удалось. Наши бригады могут использовать станок с ЧПУ и резать полипропилен чисто и с очень высокой детализацией. Кроме того, мы можем изготавливать живые петли из полипропилена толщиной всего 0,010 дюйма. Изготовление живых петель само по себе является сложной задачей, что делает использование такого сложного материала, как полипропилен, еще более впечатляющим.

Полипропилен для литья под давлением:

Полипропилен — очень полезный пластик для литья под давлением и обычно доступен для этой цели в форме гранул.Полипропилен легко формовать, несмотря на его полукристаллическую природу, и он очень хорошо течет из-за низкой вязкости расплава. Это свойство значительно увеличивает скорость заполнения формы материалом. Усадка полипропилена составляет около 1-2%, но может варьироваться в зависимости от ряда факторов, включая давление выдержки, время выдержки, температуру плавления, толщину стенок формы, температуру формы, а также процентное содержание и тип добавок.

Другое:

В дополнение к обычным пластиковым материалам, полипропилен также хорошо подходит для использования с волокнами.Это дает ему еще более широкий спектр применения, выходящий за рамки простого литья под давлением. К ним относятся веревки, ковры, обивка, одежда и тому подобное.

Изображение с AnimatedKnots.com

Какие преимущества полипропилена?
  1. Полипропилен доступен и относительно недорого.
  2. Полипропилен обладает высокой прочностью на изгиб благодаря своей полукристаллической природе.
  3. Полипропилен имеет относительно скользкую поверхность.
  4. Полипропилен очень устойчив к впитыванию влаги.
  5. Полипропилен обладает хорошей химической стойкостью к широкому спектру оснований и кислот.
  6. Полипропилен обладает хорошей усталостной прочностью.
  7. Полипропилен обладает хорошей ударной вязкостью.
  8. Полипропилен — хороший электроизолятор.

Каковы недостатки полипропилена?
  1. Полипропилен имеет высокий коэффициент теплового расширения, что ограничивает его применение при высоких температурах.
  2. Полипропилен подвержен разрушению под действием УФ-излучения.
  3. Полипропилен имеет плохую стойкость к хлорированным растворителям и ароматическим соединениям.
  4. Известно, что полипропилен трудно окрашивать, поскольку он имеет плохие адгезионные свойства.
  5. Полипропилен легко воспламеняется.
  6. Полипропилен подвержен окислению.

Несмотря на свои недостатки, полипропилен в целом является отличным материалом. Он обладает уникальным сочетанием качеств, которых нет ни в одном другом материале, что делает его идеальным выбором для многих проектов.

Каковы свойства полипропилена?

Недвижимость

Значение

Техническое наименование

Полипропилен (ПП)

Химическая формула

(C 3 H 6 ) n

Идентификационный код смолы (используется для переработки)

Температура расплава

130 ° C (266 ° F)

Типичная температура пресс-формы для литья под давлением

32 — 66 ° C (90 — 150 ° F) ***

Температура теплового отклонения (HDT)

100 ° C (212 ° F) при 0.46 МПа (66 фунтов на кв. Дюйм) **

Прочность на разрыв

32 МПа (4700 фунтов на кв. Дюйм) ***

Прочность на изгиб

41 МПа (6000 фунтов на кв. Дюйм) ***

Удельный вес

0,91

Скорость усадки

1,5 — 2,0% (0,015 — 0,02 дюйма / дюйм) ***

* В стандартном состоянии (при 25 ° C (77 ° F), 100 кПа) ** Исходные данные *** Исходные данные

7 Необходимые сведения о свойствах полипропиленового материала

Проволочные корзины по индивидуальному заказу часто оснащаются различными полимерами, чтобы улучшить структурную прочность корзины или лучше удерживать и защищать хрупкие детали.Выбор подходящего полимера для покрытия стальной проволочной корзины определяется вашим технологическим процессом. Один из наиболее популярных полимеров, используемых для покрытия корзин, полипропилен, обладает особыми свойствами, которые могут сделать его идеальным для ваших нужд.

Что такое полипропиленовый материал?

Полипропилен — это материал, который часто сравнивают с ПВХ (поливинилхлоридом). Хотя полипропилен не так часто используется, как ПВХ, он по-прежнему является полезным материалом для покрытия проволочных корзин, изготовленных по индивидуальному заказу.

Жесткий кристаллический термопласт, полипропилен производится из пропена или мономера пропилена.Это один из самых дешевых пластиков, доступных сегодня, и он используется в качестве пластика и волокна в таких отраслях, как автомобилестроение, сборка мебели и аэрокосмический сектор.

Для чего используется полипропилен?

Благодаря жесткости и относительной дешевизне полипропиленовой структуры используется в различных областях. Он обладает хорошей химической стойкостью и свариваемостью, что делает его идеальным для автомобильной промышленности, потребительских товаров, рынка мебели и промышленных применений, таких как проволочные корзины по индивидуальному заказу.

Некоторые распространенные применения полипропилена включают:

  • Области применения упаковки: Структура и прочность полипропилена делают его дешевым и идеальным упаковочным материалом.
  • Потребительские товары: Полипропилен используется для производства многих потребительских товаров, включая полупрозрачные детали, предметы домашнего обихода, мебель, бытовую технику, багаж, игрушки и многое другое.
  • Применение в автомобильной промышленности: Полипропилен широко используется в автомобильных деталях из-за его низкой стоимости, свариваемости и механических свойств.Чаще всего его можно найти в аккумуляторных отсеках и поддонах, бамперах, облицовках крыльев, внутренней отделке, приборных панелях и дверных обшивках.
  • Волокна и ткани: Полипропилен используется в большом количестве волокон и тканей, включая рафию / щелевую пленку, ленту, обвязку, объемную непрерывную нить, штапельное волокно, спанбонд и непрерывную нить.
  • Медицинские приложения : Из-за химической и бактериальной устойчивости полипропилена он используется в медицинских целях, включая медицинские флаконы, диагностические устройства, чашки Петри, внутривенные флаконы, флаконы для образцов, лотки для пищевых продуктов, сковороды, контейнеры для таблеток и одноразовые шприцы.
  • Промышленное применение: Высокая прочность на разрыв структуры полипропилена в сочетании с ее устойчивостью к высоким температурам и химическим веществам делает его идеальным для химических резервуаров, листов, труб и возвратной транспортной упаковки (RTP).

Каковы свойства полипропилена?

Некоторые из свойств полипропиленовой структуры и материала, которые вы должны знать при выборе покрытия для своей проволочной корзины, включают:

  • Химическая стойкость .Обычно отмечается, что полипропилен обладает более высокой стойкостью к химическим веществам по сравнению с полиэтиленом («обычным» пластиком). Полипропилен устойчив к воздействию многих органических растворителей, кислот и щелочей. Однако материал подвержен воздействию окисляющих кислот, хлорированных углеводородов и ароматических соединений.
  • Прочность на разрыв . По сравнению со многими материалами структура полипропилена имеет хорошую прочность на разрыв — около 4800 фунтов на квадратный дюйм. Это позволяет материалу выдерживать довольно большие нагрузки, несмотря на то, что он легкий.
  • Допуск удара . Хотя полипропилен обладает хорошей прочностью на разрыв, его ударопрочность оставляет желать лучшего по сравнению с полиэтиленом.
  • Водопоглощение . Полипропилен очень непроницаем для воды. При 24-часовом испытании на пропитку материал поглощает менее 0,01% своего веса в воде. Это делает полипропилен идеальным для полного погружения, когда материал корзины должен быть защищен от воздействия различных химикатов.
  • Твердость поверхности . Твердость полипропилена, измеренная по шкале R Rockwell R, составляет 92, что соответствует верхнему пределу среди более мягких материалов, измеренных по этой шкале. Это означает, что материал полужесткий. Это увеличивает вероятность изгиба и изгиба при ударе.
  • Рабочая температура . Максимальная рекомендуемая рабочая температура для полипропилена составляет 180 ° F (82,2 ° C). При превышении этой температуры рабочие характеристики материала могут быть снижены.
  • Температура плавления . При 327 ° F (163,8 ° C) полипропилен плавится. Это делает полипропилен непригодным для любых видов высокотемпературных применений.

Каковы преимущества и недостатки полипропилена?

Почему следует использовать полипропилен

Процессы жидкостной очистки

Идеальным вариантом использования полипропилена был бы процесс промывки деталей на водной основе, когда покрываемая корзина была бы погружена в неокисляющие агенты на длительные периоды времени.

В такой среде непроницаемость полипропилена позволит ему полностью защитить корзину с покрытием от жидкого чистящего раствора. Кроме того, до тех пор, пока внутренняя температура при стирке не превышает 180 ° F, покрытие, скорее всего, прослужит во многих случаях.

Кроме того, полипропилен достаточно плотный, чтобы сделать его почти непроницаемым для воды. Это делает его идеальным материалом для герметизации проволочных корзин, изготовленных по индивидуальному заказу, от жидкостей.

Защита деталей

Еще одна причина использовать полипропилен — защитить хрупкие детали от царапин.Несмотря на то, что полипропилен не такой мягкий, как некоторые составы ПВХ, он все же является полумягким материалом, который поглощает удары, помогая минимизировать риск получения царапин на деталях во время цикла перемешивания во многих процессах очистки на водной основе. Поскольку полипропиленовая структура будет поглощать удары, а не перераспределять их, корзина с полимерным покрытием была бы идеальной для обработки хрупких деталей, таких как стеклянные трубки или хрустальные компоненты.

Когда не следует использовать полипропилен

Экстремальные температуры и окружающая среда

Полипропилен не рекомендуется для любых высокотемпературных процессов из-за его низкой температуры плавления.Целостность полипропиленовой структуры также нарушается при низких температурах. При температуре ниже 20 ° C полипропилен становится хрупким.

Кроме того, следует избегать любых процессов, в которых используются окисляющие кислоты, хлорированные углеводороды (например, трихлорэтилен) и ароматические растворители. Полипропилен быстро набухает в хлорированных и ароматических растворителях.

Ограниченная ударопрочность

Резкие, внезапные удары других предметов могут вызвать повреждение полипропиленового покрытия. Итак, если вы рассматриваете полипропиленовое покрытие, важно изучить свой производственный процесс, чтобы увидеть, есть ли какие-либо точки, в которых такие удары могут возникать неоднократно.

Помимо того, что полипропилен подвержен ударам и царапинам, он имеет плохую стойкость к ультрафиолетовому излучению, а его устойчивость к тепловому старению может быть нарушена контактом с металлами. Кроме того, полипропилен имеет плохую адгезию к краске.

Подходит ли полипропиленовое покрытие для вашей индивидуальной проволочной корзины или подноса? Чтобы ответить на этот вопрос, важно знать о вашем процессе! Свяжитесь с Marlin Steel, чтобы узнать больше о покрытиях для проволочных корзин, изготовленных по индивидуальному заказу, или получить ценовое предложение с нашими рекомендациями!

Как приклеить пластик к металлу

Существуют клеи для металла и клеи для пластика, но что делать, если вы хотите приклеить пластик к металлу? Существуют металлические клеи, которые связывают некоторые пластики, и пластиковые клеи, которые связывают некоторые металлы.Конкретные основы, а также состояние поверхности, типы напряжений на склеивании и среда, которую склеивание должно выдерживать, помогают в выборе наилучшего клея.

Основания и состояние поверхности

Для целей выбора лучше всего начать с пластика типа , который необходимо склеить. Некоторые трудно склеиваемые пластмассы оставят вам только один ответ. Например, пластмассы, такие как полиэтилен и полипропилен, могут быть трудно склеиваемыми без подготовки поверхностей, если вы не используете полиолефиновые связующие Permabond, такие как TA4610.Большинство пластиков с более высокой поверхностной энергией легко склеиваются с помощью различных клеев, которые также связывают металл. На поверхностную энергию пластмасс могут влиять смазки для форм, а также пластификаторы, которые выщелачиваются на поверхность. Металлы обладают уникальными свойствами с точки зрения создания проблем с адгезией. Их поверхности могут быть затронуты твердыми частицами, химическими веществами и окисленными слоями, а также почти невидимыми областями рубцов и ямок, которые могут создать проблемы с адгезией на поверхности. Некоторые сплавы требуют обработки, например, абразивной обработки и очистки для лучшего сцепления.Чтобы определить, подготовлена ​​ли поверхность для склеивания должным образом, а также увеличить адгезию и долговечность связи с металлами, рекомендуется использовать Permabond 2K Primer.

Напряжения

При склеивании разнородных материалов растягивающие, сдвиговые, отслаивающие и сжимающие нагрузки, прикладываемые к стыку, могут не быть наиболее значительным напряжением для склеивания. E очень тип металла и пластика расширяется и сжимается при изменении температуры с разной скоростью. Размер зоны соединения, а также размер деталей могут создавать дополнительные напряжения.

В случаях, когда ожидается, что температура окружающей среды будет значительно варьироваться, гибкий клей может поглощать напряжения от различных скоростей расширения и сжатия.

Желаемый процесс

Существует множество вариантов приклеивания металла к пластику. Одним из вариантов являются двухкомпонентные структурные акрилы, такие как упомянутый выше TA4610. Другой — поверхностно-активированный ММА, такой как TA4246. Инициатор наносится на одну поверхность, а клей — на другую. В других случаях хорошим выбором будут моментальные клеи, такие как оригинальный Permabond 910 или новый FLEXIBLE 743.

Проконсультируйтесь с техническим специалистом по вашей заявке, чтобы определить наиболее подходящий вариант. Свяжитесь с нами по телефону или отправьте нам информацию о своей заявке, мы рассмотрим и ответим.

Сообщение навигации

Соединение гибридных конструкций металл-пластик с использованием лазерного излучения с учетом структуры поверхности металла

Легкая конструкция является центральной технологией в современном промышленном производстве.Одним из способов достижения климатических целей является производство гибридных соединений металла и пластика. Процесс производства этих гибридных деталей можно разделить на сборку в форме и сборку после формования. Постформовочная сборка включает термическое соединение с помощью лазера, которое применяется в контексте данной статьи. Для исследований объединены и проанализированы четыре пластика (MABS, PA6.6-GF35, PP и PC), которые различаются по своим свойствам, и три металла (нелегированная сталь, нержавеющая сталь и алюминий).Эти материалы использовались, так как они имеют огромное значение в автомобильной промышленности. Предварительные исследования показали, что адгезионная связь между двумя материалами достигается с помощью металла со структурированной поверхностью. Согласно этим исследованиям, тестируются три процесса структурирования металлов (селективное лазерное плавление (SLM), NRX и сварная металлическая ткань). Качество комбинаций материала и конструкции проверяется испытаниями на растяжение-сдвиг, микроскопическими изображениями и переменными климатическими испытаниями.Компаунды с SLM-Structure достигают наивысшей прочности, а соединения с алюминием намного сложнее в производстве.

1. Введение

Легкая конструкция — одна из ключевых технологий 21 века. Помимо замены металлов более легкими материалами, легкая конструкция включает также выборочную комбинацию различных материалов для объединения их преимуществ. Одна из таких комбинаций — это так называемое гибридное соединение металла и пластика.Примеры можно найти в автомобильном секторе в передней части Ford Focus или педальном блоке Mercedes-Benz C-Class. Использование гибридных соединений в этих областях приводит к снижению стоимости и веса, а также к увеличению функциональной интеграции.

Производство гибридных деталей осуществляется либо сборкой в ​​форме, либо сборкой после формования. Постформовочная сборка включает в себя, помимо механического соединения и склеивания, также термическое соединение. Термическое соединение включает соединение металлов-пластиков-гибридных соединений посредством теплового контакта, ультразвуковой индукции и лазерного излучения и было частью нескольких исследований [1–18].Исследования выявили некоторые ограничения и проблемы процессов. Например, ультразвуковая сварка имеет низкую гибкость геометрии образца, а также небольшую площадь соединения [2]. Напротив, проблемы индукционной сварки заключаются в первую очередь в планировании процесса и управлении, касающемся легко подверженного влиянию магнитного поля и чрезвычайно высоких скоростей нагрева [2].

Гибридное соединение металл-пластик-пластик с помощью лазерного излучения еще не получило промышленного развития, потому что основные условия, такие как долговременная прочность или контроль процесса, не были достаточно изучены.

Термическое соединение с использованием лазерного излучения исследовалось в различных комбинациях. При соединении прозрачных или частично прозрачных для лазеров пластиков с металлами металлический компонент используется в качестве поглотителя лазерного луча. Таким образом, пластик локально нагревается выше точки плавления, и между соединяемыми партнерами формируются удерживающие силы. Высокая гибкость с точки зрения геометрии соединения, а также чрезвычайно короткое время цикла делают этот процесс пригодным для применения в среднем и крупномасштабном производстве.Термическое соединение с лазерным излучением было исследовано в различных комбинациях материалов, таких как полиэтилентерефталат (ПЭТ) со сталью [4, 19, 20] или полиамид 6 (PA6) или полиамид 66 (PA66) с нелегированной сталью [21, 22 ]. Под действием внешних сил контакт стыкуемых партнеров влияет на смачивание металлической поверхности. Однако, если прозрачность не задана, металл нагревается прямым облучением [12, 22–29].

Бауэрнхубер и Марковиц занимались соединением ПММА и стали с помощью импульсного Nd: YAG-лазера.С одной стороны, было исследовано влияние параметров процесса (время нагрева, настройка лазера, шероховатость поверхности и давление соединения) на прочность сварного шва. С другой стороны, распределение температуры было определено при различных режимах нагрева. Таким образом, более высокая шероховатость поверхности за счет механических анкеров приводит к более высокой прочности сварного шва. Во время процесса соединения в материале появлялись пузыри, которые ослабляют сварной шов, но их можно контролировать с помощью давления соединения [21, 22].

Schricker et al. использовал настоящие результаты PA66 и EN AW 6082, чтобы перенести их на макроскопические структуры, чтобы найти оптимальные углы совмещения для различных структур (просверленные отверстия и канавки). Исследование показывает, что определенная сила сдвига не зависит от конструкции (геометрии и угла выравнивания). Однако угол выравнивания зависит от относительной конструкции; например, угол совмещения канавок составляет -45 ° [30].

Предыдущие исследования [4, 12, 19–31] показали, что тип структуры поверхности металлического соединяемого партнера имеет важное влияние на прочность связи.Наибольшая прочность сцепления была достигнута при использовании конструкций с поднутрениями. Пока такая структура могла быть применена только с помощью лазерной техники [32].

Чтобы исследовать применимость и требования к лазерному соединению гибридных компаундов, связанные образцы исследуются в испытаниях на прочность, а также в переменных климатических испытаниях. Кроме того, была исследована прочность связи металлических материалов и их поверхностной структуры. Для этого были исследованы четыре пластика и три металла с тремя различными структурами поверхности.В качестве пластиков используются метилметакрилат-акрилонитрил-бутадиен-стирол (MABS), полиамид 6.6 с 35 мас.% Стекловолокна (PA6.6-GF35), полипропилен (PP) и поликарбонат (PC). Они отличаются друг от друга оптическими, реологическими, термическими и механическими свойствами. Кроме того, использовались три различных металлических материала (нелегированная сталь, нержавеющая сталь и алюминий). Структура поверхности была нанесена с использованием трех распространенных технологий: SLM-Process, NRX-Technology и сварки металлической ткани.

2. Методика испытаний
2.1. Геометрия образца

Образец пластика с базовым размером 2 имеет ступенчатые скачки от 1 мм в направлении толщины. Толщина ступеней составляет от 1 мм до 4 мм. Металлический соединительный элемент представляет собой кубоид размером 80 25 3 мм 3 . Структурированная область образца начинается с одной кромки образца и простирается по всей ширине на длину 12,5 мм, что делает доступной площадь соединения 25 12,5 мм 2 .На рис. 1 показана геометрия обоих образцов.

2.2. Соединение с помощью лазера

Во время лазерного соединения гибридных соединений металл поглощает излучаемую лазерную энергию и преобразует ее в тепло. Лазерное излучение можно применять двумя способами. В первом методе образец полимера располагается над металлическим образцом. Лазерное излучение проходит через полимер до того, как поглощается металлом (рис. 2).


Нагрев осуществляется за счет теплопроводности и излучения в зоне соединения.

Во втором варианте металл помещается над образцом полимера и облучается лазером напрямую. Генерируемое тепло переносится за счет теплопроводности через всю толщину металлического образца в зону соединения. Этот тип нагрева требует больше времени и энергии, чем первый метод, и поэтому не является предпочтительным. Однако первый вариант возможен только для пластиков с высокими передаточными свойствами. В противном случае лазерное излучение уже преобразуется в тепло в полимере и не может распространяться в зону соединения.Прямое излучение металла используется только для комбинаций материалов, которые не могут быть соединены с помощью технологии передачи.

В этом исследовании система была сконфигурирована для равномерного нагрева зоны соединения за короткое время. Для экспериментов Leister Technologies AG, Кегисвиль, Швейцария, предоставила диодный лазерный источник (LineBeam), который распределяет однородную линию прямо из диодной стопки с максимальной оптической мощностью 600 Вт. лазерный модуль LineBeam собирается под углом 4 °.

Линейный лазер перемещается через зону соединения при постоянном давлении соединения 0,4 МПа. Для равномерного плавления пластика лазер перемещается дважды. При первом переходе металл предварительно нагревается, а при втором переходе — до конечной температуры соединения. Чтобы предотвратить повреждение пластика из-за более высоких температур, температуру можно контролировать с помощью пирометра. Нагрев металла до достижения температуры плавления пластмассы гарантирует, что расплавленная пластмасса может течь в полости конструкции.Таким образом, во время охлаждения возникает «механическая блокировка». Охлаждение происходит при постоянном давлении соединения до тех пор, пока весь расплав затвердевает внутри области соединения.

2.3. SLM-Process

Процесс селективной лазерной плавки (SLM-) относится к группе аддитивного производства. В процессе производства порошковый материал наносится на основной лист, который размещается на опускающемся рабочем столе. Под действием лазерного излучения по параметрам САПР происходит локальное плавление порошка.После полного создания структуры на одном слое рабочий стол перемещается вниз на толщину слоя. Эти шаги повторяются до тех пор, пока не будет получена желаемая структура (рисунок 3) [32, 33].


2.4. NRX-Technology

NRX-Technology — это механический метод, защищенный Nucap Industries Inc., Торонто, Канада. Структура поверхности создается зубилным валиком. Когда ролик с зубилом соприкасается с металлической пластиной, маленькие крючки смещаются с пластины.Однако нанесенные крючки по-прежнему связаны с пластиной. Размер получившихся крючков (рисунок 4) зависит от размера стамески.


2.5. Сварка металлической ткани на металле

Сварка металлической ткани также относится к группе поверхностных структур, но поверхность металла не обрабатывается. Основной материал и материал металлической ткани одинаковы. Поднутрения металлического соединительного элемента производятся сваркой металлической ткани (рис. 5).Используемая ткань имеет размер проволоки 0,2–0,3 мм и размер ячейки 0,4–0,5 мм. Сварка выполняется по всей ширине образца таким образом, чтобы ткань не отделялась от основного материала. Дополнительные полосы, приваренные сбоку, необходимы для более прочной связи между тканью и основным материалом, но могут вызвать зазубрины.


2.6. Испытания на растяжение-сдвиг

Испытания на соединение оцениваются с использованием двух методов: испытание на растяжение-сдвиг в соответствии с DIN ISO 527 [34] и микроскопические изображения.Микроскопические изображения должны иллюстрировать как связь между пластиком и металлом, так и заполнение структур в зоне соединения. Соединение металла, пластика и гибрида основано исключительно на адгезии и закрытии формы. Испытания на растяжение показали, что прочность соединения испытанных комбинаций достигает плато в широком диапазоне подводимой энергии. Слишком большая энергия приводит к визуальному разрушению пластикового материала, прежде чем его прочность может снизиться. Причина в том, что полимерный соединяемый партнер не будет поврежден или разрушен при оптимизированной температуре соединения [35].В целом, достижение разрушающей силы, превышающей прочность основного материала соответствующих полимеров, является желательным и подразумевает когезионное разрушение компаунда, поскольку адгезионное разрушение означает разрушение самого пограничного слоя.

2.7. Испытание на изменение климата

Испытание на изменение климата позволяет определить климатическую стабильность соединений. Для этого компаунды с хорошей прочностью сцепления исследуются в переменном климатическом цикле в соответствии с DIN IEC 60068-2-38 [36].Хронологическая последовательность цикла, который повторяется шесть раз, показана на Рисунке 6. После испытания с переменным климатом выветрившиеся составы также подвергаются испытанию на растяжение-сдвиг в соответствии с DIN ISO 527 [34]. Влияние переменных климатических испытаний на прочность сцепления получено путем сравнения с результатами необработанных смесей.


3. Обсуждение результатов
3.1. Оптические свойства

Метод передачи требует высокого коэффициента пропускания пластика, а также высокого коэффициента поглощения металла.Напротив, прямое облучение металла не зависит от оптических свойств пластика. В этом случае требуется только высокий коэффициент поглощения. Влияние коэффициента отражения можно не учитывать.

Оптические свойства образцов определяют с использованием спектрометра UV-VIS типа Lambda 1050 от Perkin Elmer Corporation, Уолтем, США. Результаты определения оптических свойств показывают, что аморфные термопласты PC и MABS имеют коэффициент пропускания около 90% на соответствующей длине волны 940 нм.Следовательно, аморфные термопласты требуют меньшей мощности лазера для достижения соединения между двумя соединяемыми партнерами, чем два полукристаллических полимера PA6.6-GF35 и PP (Таблица 1). Полукристаллические термопласты имеют значительно более низкий коэффициент пропускания из-за преломления света кристаллическими структурами, а также стеклянными волокнами в PA6.6-GF35.


Параметр / пластик MABS PA6.6-GF35 PP PC

[%] 92 41 63 89
[%] 8 36 30 11
[%] 0 23 7 0

Самый высокий коэффициент поглощения металлов, независимо от конструкции, у нелегированной стали, в то время как алюминий обеспечивает самое низкое.Сравнение коэффициентов поглощения в зависимости от различных структур показывает, что сварная металлическая ткань достигает наивысшего значения (Таблица 2).


Материал / структура [%] ρ [%]

алюминий / NRX-Structure 30 70
нержавеющая сталь / NRX-Structure 48 52
нелегированная сталь / NRX-Structure 67 33
нержавеющая сталь / SLM-Structure 61 39
нелегированная сталь / SLM-Structure 58 42
алюминий / сварная металлическая ткань 49 51
нержавеющая сталь / сварная металлическая ткань 76 24
нелегированная сталь / сварная металлическая ткань 84 16

3.2. Результаты для соединений с MABS

Согласно предварительному тесту, соединения с MABS могут быть получены с использованием метода передачи. Однако максимальная сила соединения зависит от металлического соединительного элемента.

Кроме того, не удалось обнаружить комбинацию параметров для соединения алюминия со сварной тканью и MABS. Перед соединением пластиковый образец просто подвергается пиролизу.

3.2.1. NRX-Structure

Металлические образцы с NRX-Structure создают когезионный разрыв, когда дана полная связь между образцами.До энергии соединения 3,0 кДж образцы разрушаются адгезивно, а затем когезионно (рис. 7). Это показывает, что соединение пластика и металла может поглощать более высокие нагрузки, чем сам образец пластика. Энергия, необходимая для полного соединения пластика с металлом, значительно различается для разных металлов. Например, для алюминия требуется энергия соединения в три раза выше, чем для нержавеющей и нелегированной стали (10 кДж).


3.2.2. SLM-Structure

Результаты соединений с MABS и SLM-Structure дают тот же эффект, что и MABS и NRX-Structure.Переход от адгезивного к когезионному разрушению немного выше, чем у NRX-Structures. Подобно NRX-Structure, это переход (2,3 кН) между адгезионным и когезионным разрушением для нержавеющей и нелегированной стали за счет приложения одинаковой подводимой энергии (2 кДж).

3.2.3. Сварная металлическая ткань

Прочностные характеристики MABS и металлических образцов, заполненных сварной металлической тканью, отличаются от двух других структур. Разрывная сила увеличивается с увеличением энергии соединения до тех пор, пока не будет достигнут переход между когезионным и адгезионным разрушением.Как только достигается температура разложения, разрывное усилие уменьшается вместо достижения предельного значения (Рисунок 8).


Поскольку поверхность металлической ткани является сетчатой, пластиковый материал имеет неравномерный контакт. Вследствие этого пластиковый образец нагревается с разной скоростью. В местах соприкосновения пластик обладает теплопроводностью. Другие области нагреваются конвекцией, для чего требуется больше времени и более высокая температура (см. Рис. 5). Но более высокая температура приводит к разложению пластмассового материала в областях, нагреваемых током.

По этим образцам невозможно определить точную классификацию двух трещин. Одна из причин — дополнительный материал с острыми краями, который вызывает эффект надреза. Другая причина — влияние начального разложения пластмассы на прочность материала.

3.2.4. Испытание на переменные климатические условия

После проведения испытаний на переменные климатические условия была обнаружена зависимость металлического соединительного элемента и конструкции от прочностных характеристик. Испытание на изменение климата не влияет на прочность составов с SLM-Structure.Измеренные значения прочности до и после чередующихся климатических испытаний одинаковы.

Образцы со сварной тканью реагируют аналогичным образом, если компаунд когезионно разрушается в необработанном состоянии. Если он разорвется адгезивно, прочность снизится. Тот факт, что соединения разрушаются когезионно независимо от атмосферных воздействий, доказывает, что испытание на изменение климата не влияет на прочность основного материала MABS.

Независимо от металлического материала, соединения с NRX-Structure обнаруживают потерю прочности после испытаний на переменные климатические условия.Причина может заключаться в различном тепловом расширении пластика и металла, которое ослабляет соединение и приводит к менее прочному соединению. Это проявляется только в NRX-Structure, поскольку эта структура может поглощать силы только в одном направлении. С другими структурами, которые могут поглощать силы во всех трех направлениях, влиянием теплового расширения можно пренебречь, пока конструкции полностью заполнены.

3.3. Результаты для соединений с PA6.6-GF35

Аналогично MABS, PA6.6-GF35 можно сваривать трансмиссионным способом. Из-за значительно более высокой температуры плавления (= 260 ° C) PA6.6-GF35 по сравнению с MABS (= 110 ° C) соединение PA6.6-GF35 и алюминия с NRX-Structure невозможно. Но поскольку внутреннее поглощение выше, PA6.6-GF35 нагревается, в то время как лазер излучает через материал, и его можно соединить с алюминием с помощью сварного образца ткани.

3.3.1. NRX-Structure

Комбинация PA6.6-GF35 с металлическими образцами со структурой NRX показывает почти линейно возрастающую силу отрыва, которая растет с увеличением энергии соединения.Из-за более высокой прочности материала [6] даже при полном соединении полимера с металлическим образцом не может быть достигнуто когезионное разрушение. Таким образом, можно определить максимально достижимую силу отрыва (Рисунок 9).


3.3.2. SLM-Structure

Соединение металлов с SLM-Structures и PA6.6-GF35 не является постоянным, поскольку неоднородное распределение стекловолокон затрудняет получение воспроизводимого соединения между соединяемыми партнерами.Неоднородное распределение стеклянных волокон может локально воздействовать на структуру SLM с более высокими усилиями, что приводит к ее разрушению. На рисунке 10 показаны микроскопические изображения PA6.6-GF35 с нержавеющей сталью со структурой SLM. Как показано, увеличения энергии соединения на 1 кДж достаточно для завершения соединения между металлом и полимером, и в этом случае происходит когезионное разрушение. Хотя на левом изображении уже показано «механическое сцепление», видно остаточное количество пузырьков.Увеличение энергии соединения обеспечивает снижение вязкости полимерного расплава. Однако расплав может стекать в нижнюю часть металлической конструкции, и допустимая разрушающая сила соединения может достигать более высокого значения, чем сам материал.


3.3.3. Сварная металлическая ткань

Подобно двум другим структурам, увеличение энергии соединения приводит к увеличению переносимой силы до тех пор, пока не будет достигнута характеристика когезионного разрушения или предел прочности ткани.

Предел между разрывом металлической ткани и когезионным разрушением образца зависит от области соединения, на которую действует нагрузка. Выше определенной нагружаемой области соединения требуемая разрушающая сила настолько высока, что прочность основного материала алюминиевой ткани превышается, и образцы разрушаются значительно раньше в ткани.

3.3.4. Чередование климатических испытаний

Чередование климатических испытаний приводит к снижению прочности гибридных смесей с PA6.6-GF35 в качестве полимерного соединяющего партнера (рис. 11).


В целом снижение прочности можно объяснить водопоглощением полимера во время испытания на переменные климатические условия. Водопоглощение PA6.6-GF35 может достигать 3,5% по весу, что снижает прочность материала.

Влияние переменных климатических испытаний на прочность нержавеющей стали с SLM-Structure может наблюдаться только при больших энергозатратах. Для сравнения: алюминий со сварными тканевыми образцами не теряет механической прочности независимо от климатических испытаний.Это связано с тем, что соединения уже пробивают разрыв ткани при малых усилиях, даже в неответренном состоянии.

3.4. Результаты для соединений с полипропиленом (PP)

По сравнению с аморфными термопластами коэффициент пропускания полукристаллических термопластов, таких как PP или PA6.6-GF35, значительно ниже (Таблица 1). Однако коэффициент пропускания достаточно высок для соединения с лазерной передачей. Одним из преимуществ полипропилена является то, что его можно соединять со всеми комбинациями металлов, независимо от конструкции.Такое поведение основано на низкой температуре плавления (= 163 ° C), а также на низкой вязкости расплава полипропилена [7].

3.4.1. NRX-Structure

Независимо от используемого металла с NRX-Structure, комбинация с полипропиленом может привести к переходу к когезионному разрушению компаунда. Это обусловлено малым сечением плавления, а также хорошей текучестью расплава полипропилена [8]. При силе 1,3 кН, что соответствует пределу прочности материала на разрыв 21,5 МПа, происходит переход от адгезионного разрушения к когезионному разрушению.

По уже упомянутым причинам этот переход намного ниже при использовании нелегированной стали по сравнению с алюминием. При использовании алюминия достигаются температуры, при которых вязкость расплава полимера достаточно низка для достижения полного соединения посредством «механического сцепления» полимера с металлом.

3.4.2. SLM-Structure

В случае SLM-Structures развитие силы отрыва зависит от металла. Кроме того, нет точного перехода от адгезионного разрушения к когезионному разрушению, поскольку образцы не могут быть соединены при энергозатратах ниже 1.4 кДж. Выше этого уровня все образцы ломаются.

3.4.3. Сварная металлическая ткань

В отличие от других полимеров, полипропилен может быть соединен с любой структурой сварной ткани. Таким образом, разрушение связного образца может быть достигнуто для любого материала. Необходимая сила для когезионного разрушения образцов составляет примерно 0,9 кН.

В процессе соединения полимерный материал втекает в пораженную область ткани из-за низкой вязкости расплава. Следовательно, поперечное сечение образца уменьшается в области ткани.В этой точке (самое тонкое поперечное сечение образца) образец когезионно разрушается (рис. 12). При таком структурировании предел механической прочности от клея до когезионного разрыва составляет приблизительно 24 МПа.


3.4.4. Испытание на изменение климата

Испытания на изменение климата влияют только на комбинацию полипропилена с нелегированной сталью, имеющей структуру NRX или сварную ткань.

По сравнению с составами без атмосферных воздействий прочность на разрыв ниже.Об этом может свидетельствовать коррозия металлического партнера по сварке в сварном шве. Коррозия вызывает напряжения, которые снижают прочность склеивания. Этого не происходит на образцах из нелегированной стали с SLM-Structure, так как материал нанесенной конструкции не соответствует материалу основы. Кроме того, полимер в основном соединяется с нанесенным материалом, поэтому коррозия основного материала не влияет на прочность образца. На рисунке 13 показано влияние на силу сцепления нелегированной стали и нержавеющей стали со структурой NRX.Снижение прочности выдержанного состава с ПК и нелегированной сталью может быть результатом термического разложения. Когда подводимая энергия слишком высока, термопластические материалы могут распадаться. Это могло произойти при подводимой энергии 3,5 кДж.


3.5. Результаты для соединений с поликарбонатом (ПК)

В отличие от других полимеров, поликарбонат не соединен с методом передачи, поскольку первые испытания показали тенденцию к возгоранию с использованием этого метода.Как правило, ПК может обугливаться при локальном воздействии большого количества тепла. В частности, в местах контакта металл нагревается от лазерного излучения настолько, что ПК начинает обугливаться. Это заканчивается темным слоем поверх пластиковой поверхности (рис. 14), который увеличивает коэффициент поглощения ПК. В любом случае образец ПК сразу нагревается выше температуры разложения и воспламеняется.


По этой причине ПК присоединяется к металлическому партнеру прямым облучением. Для этого внутри зоны соединения должна быть достигнута температура выше температуры плавления (= 148 ° C).Поскольку тепло проникает через весь металлический образец, требуемая энергия сварки значительно выше, чем в процессе соединения передачи.

3.5.1. NRX-Structure

Разрывная сила образцов ПК с металлами со структурой NRX возрастает с увеличением подводимой энергии до максимальной величины. Значение образца нержавеющей стали составляет приблизительно 3400 Н, в то время как нелегированная сталь — приблизительно 3000 Н. Независимо от используемого металла, этот максимум достигается при энергии 6,7 кДж (Рисунок 15).При таком разрушающем усилии образцы из нержавеющей стали могут ломаться в обоих направлениях когезионно или адгезивно.


Разница в прочности используемых металлов может быть определена по загрязнению поверхности образцов из нелегированной стали. Из-за этого слоя грязи образец ПК может соскользнуть с основного листа металлического образца и разрушиться при малых силах сцепления.

3.5.2. SLM-Structure

Соединения ПК и металлических образцов с SLM-структурой имеют максимумы прочности, которые равны всего 0.На 3 кН выше максимальных значений прочности компаундов с NRX-Structure. В отличие от NRX-Structure, необходимая подводимая энергия для достижения этих максимумов прочности для образцов из нелегированной стали составляет 8,5 кДж, в то время как энергия сварки для нержавеющей стали такая же, как и для NRX-Structure (6,7 кДж). При этих энергиях происходит переход от адгезионного разрушения к когезионному. Из-за поднутрений SLM-Structure слой грязи не влияет на прочность склеивания, так как поднутрения приводят к своего рода «механическому сцеплению».”

3.5.3. Сварная металлическая ткань

По сравнению с двумя другими структурами, требуется значительно меньшее энергопотребление для перехода от адгезивного разрушения к когезионному материалу. Для нелегированной стали этот переход достигается при энергии соединения 5,1 кДж, в то время как для нержавеющей стали требуется 6,1 кДж для перехода .

Кроме того, разрушающая сила уменьшается после перехода от адгезионного разрушения к когезионному разрушению с увеличением подводимой энергии (Рисунок 16).После достижения перехода материал повреждается из-за повышения температуры соединения до температур выше температуры разложения.


3.5.4. Испытание на изменение климата

Подобно компаундам с PA6.6-GF35, испытание на изменение климата влияет на механическую прочность гибридных компаундов с ПК в качестве полимерного соединяемого партнера. Разрывное усилие комбинации нелегированной стали с SLM-Structure (Рисунок 17) снижено.Примечательно, что уменьшение разрушающей силы увеличивается с увеличением подводимой энергии.


Фундаментальное снижение прочности образца, а также его зависимость от температуры соединения можно объяснить ухудшением молекулярной массы ПК в процессе соединения [37]. Здесь можно предположить начало деградации полимера.

4. Заключение и перспективы

Исследования по производству гибридных соединений металл-пластик, представленные в этой статье, могут быть оценены с использованием нескольких важных критериев испытаний.Помимо достижения прочности, когда соединения демонстрируют когезионное разрушение, важным критерием испытаний была климатическая стабильность.

От имени полимеров, PP и MABS особенно смогли выполнить эти требования. Для PA6.6-GF35 и PC, которые нельзя соединить с помощью трансмиссии, испытание на переменный климат отрицательно влияет на прочность материала.

Исследование металлического соединительного элемента показывает, что производство соединения с алюминием значительно сложнее из-за его оптических и термических свойств.Для сравнения, нелегированная сталь и нержавеющая сталь показывают схожие свойства в процессе соединения. Во всяком случае, они значительно больше подходят для производства металлопластиковых гибридных компаундов. Недостатком нелегированной стали является коррозионное поведение, которое может привести к ослаблению гибридного состава при изменении климата.

Наблюдение за различными структурами показало, что наилучшие результаты могут быть достигнуты с SLM-структурой, тогда как результаты с NRX-структурой являются худшими.При использовании SLM-Structure для всех используемых полимеров была достигнута прочность, превышающая прочность материала. Испытания на изменение климата привели к снижению прочности компаундов с SLM-Structure, но только из-за эффекта снижения прочности материала.

Дальнейшие исследования должны, в первую очередь, работать над улучшением мониторинга процесса. Кроме того, лазерная оптика должна быть разработана специально для этого процесса соединения. Таким образом можно обеспечить оптимальный и равномерный нагрев зоны соединения.Кроме того, в будущем будет обсуждаться, как и с помощью каких процессов можно более эффективно структурировать возможные образцы.

Конкурирующие интересы

Авторы заявляют об отсутствии конкурирующих интересов относительно публикации этой статьи.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *