Blog Mecanisme creative

Ce este polipropilena (PP) și la ce se folosește?

Polipropilena (PP) este un „polimer de adaos” termoplastic obținut din combinarea monomerilor de propilenă. Este utilizat într-o varietate de aplicații care includ ambalaje pentru produse de consum, piese din plastic pentru diverse industrii, inclusiv industria auto, dispozitive speciale, cum ar fi balamalele de viață, și textile. Polipropilena a fost polimerizată pentru prima dată în 1951 de către o pereche de cercetători petroliști de la Phillips, Paul Hogan și Robert Banks, iar mai târziu de către cercetătorii italieni și germani Natta și Rehn. A devenit proeminentă extrem de repede, deoarece producția comercială a început la doar trei ani după ce chimistul italian, profesorul Giulio Natta, a polimerizat-o pentru prima dată. Natta a perfecționat și a sintetizat prima rășină de polipropilenă în Spania în 1954, iar capacitatea polipropilenei de a se cristaliza a creat un mare entuziasm. Până în 1957, popularitatea sa a explodat și producția comercială pe scară largă a început în toată Europa. În prezent, este una dintre cele mai frecvent produse materiale plastice din lume.

CNC Cut Polypropylene Living Hinge Prototype Child Safe Lid by Creative Mechanisms

Potrivit unor rapoarte, cererea globală actuală pentru acest material generează o piață anuală de aproximativ 45 de milioane de tone metrice și se estimează că cererea va crește la aproximativ 62 de milioane de tone metrice până în 2020. Principalii utilizatori finali ai polipropilenei sunt industria ambalajelor, care consumă aproximativ 30% din total, urmată de producția de echipamente electrice și de echipamente de producție, care utilizează aproximativ 13% fiecare. Industria aparatelor de uz casnic și cea auto consumă fiecare câte 10%, iar materialele de construcții urmează cu 5% din piață. Alte aplicații alcătuiesc împreună restul consumului global de polipropilenă.

Polipropilena are o suprafață relativ alunecoasă, ceea ce o poate face un posibil substitut pentru materiale plastice cum ar fi Acetal (POM) în aplicații cu frecare redusă, cum ar fi angrenajele sau pentru utilizarea ca punct de contact pentru mobilier. Poate că un aspect negativ al acestei calități este faptul că poate fi dificil de lipit Polipropilena de alte suprafețe (adică nu aderă bine la anumite cleiuri care funcționează bine cu alte materiale plastice și uneori trebuie să fie sudată în cazul în care este necesară formarea unei îmbinări). Deși polipropilena este alunecoasă la nivel molecular, are un coeficient de frecare relativ ridicat – motiv pentru care s-ar folosi în schimb acetal, nailon sau PTFE. Polipropilena are, de asemenea, o densitate scăzută în raport cu alte materiale plastice obișnuite, ceea ce se traduce prin economii de greutate pentru producătorii și distribuitorii de piese din polipropilenă turnate prin injecție. Are o rezistență excepțională la temperatura camerei la solvenți organici, cum ar fi grăsimile, dar este supusă oxidării la temperaturi mai ridicate (o problemă potențială în timpul turnării prin injecție).

Unul dintre avantajele majore ale polipropilenei este faptul că poate fi fabricată (fie prin CNC, fie prin turnare prin injecție, termoformare sau sertizare) într-o balama vie. Balamalele vii sunt bucăți extrem de subțiri de plastic care se îndoaie fără a se rupe (chiar și pe intervale extreme de mișcare care se apropie de 360 de grade). Ele nu sunt deosebit de utile pentru aplicații structurale, cum ar fi susținerea unei uși grele, dar sunt extrem de utile pentru aplicații care nu suportă sarcini, cum ar fi capacul unei sticle de ketchup sau de șampon. Polipropilena este deosebit de potrivită pentru balamalele vii, deoarece nu se rupe atunci când este îndoită în mod repetat. Unul dintre celelalte avantaje este că polipropilena poate fi prelucrată CNC pentru a include o balama vie, ceea ce permite dezvoltarea mai rapidă a prototipurilor și este mai puțin costisitoare decât alte metode de prototipare. Creative Mechanisms este unică în ceea ce privește capacitatea noastră de a prelucra balamale vii dintr-o singură bucată de polipropilenă.

Un alt avantaj al polipropilenei este că poate fi ușor copolimerizată (în esență, combinată într-un plastic compozit) cu alți polimeri, cum ar fi polietilena. Copolimerizarea modifică semnificativ proprietățile materialului, permițând aplicații inginerești mai robuste decât sunt posibile cu polipropilena pură (mai degrabă un plastic de bază ca atare).

Caracteristicile menționate mai sus și mai jos fac ca polipropilena să fie folosită într-o varietate de aplicații: farfurii, tăvițe, pahare, etc. care pot fi spălate în mașina de spălat vase, recipiente opace de luat la pachet și multe jucării.

Care sunt caracteristicile polipropilenei?

Câteva dintre cele mai importante proprietăți ale polipropilenei sunt:

1. Rezistență chimică: Bazele și acizii diluați nu reacționează ușor cu polipropilena, ceea ce o face o alegere bună pentru recipientele unor astfel de lichide, cum ar fi agenții de curățare, produsele de prim-ajutor și altele.
2. Elasticitate și tenacitate: Polipropilena va acționa cu elasticitate pe o anumită gamă de deformare (ca toate materialele), dar va suferi, de asemenea, o deformare plastică la începutul procesului de deformare, astfel încât este, în general, considerată un material „dur”. Tenacitatea este un termen ingineresc care se definește ca fiind capacitatea unui material de a se deforma (plastic, nu elastic) fără a se rupe…
3. Rezistența la oboseală: Polipropilena își păstrează forma după o mulțime de torsiuni, îndoiri și/sau flexiuni. Această proprietate este deosebit de valoroasă pentru a face balamale vii.
4. Izolație: Polipropilena are o rezistență foarte mare la electricitate și este foarte utilă pentru componentele electronice.
5. Transmisivitate: Deși polipropilena poate fi făcută transparentă, în mod normal este produsă pentru a avea o culoare opacă în mod natural. Polipropilena poate fi utilizată pentru aplicații în care un anumit transfer de lumină este important sau în cazul în care are o valoare estetică. Dacă se dorește o transmisibilitate ridicată, atunci materiale plastice precum acrilicul sau policarbonatul sunt alegeri mai bune.

Polipropilena este clasificată ca fiind un material „termoplastic” (spre deosebire de „termorezistent”), ceea ce are de-a face cu modul în care plasticul răspunde la căldură. Materialele termoplastice devin lichide la punctul lor de topire (aproximativ 130 de grade Celsius în cazul polipropilenei). Un atribut util major al materialelor termoplastice este faptul că acestea pot fi încălzite până la punctul de topire, răcite și reîncălzite din nou fără o degradare semnificativă. În loc să ardă, termoplasticele precum polipropilena se lichefiază, ceea ce le permite să fie ușor de turnat prin injecție și apoi reciclate ulterior. În schimb, materialele plastice termorezistente pot fi încălzite doar o singură dată (de obicei, în timpul procesului de turnare prin injecție). Prima încălzire face ca materialele termorezistente să se întărească (similar cu un epoxidic în două părți), ceea ce duce la o schimbare chimică care nu poate fi inversată. Dacă ați încerca să încălziți un plastic termorigid la o temperatură ridicată a doua oară, acesta ar arde pur și simplu. Această caracteristică face ca materialele termorezistente să fie candidați slabi pentru reciclare.

De ce este folosită atât de des polipropilena?

Polipropilena este folosită atât în aplicații casnice, cât și industriale. Proprietățile sale unice și capacitatea de a se adapta la diverse tehnici de fabricare o fac să se evidențieze ca un material neprețuit pentru o gamă largă de utilizări. O altă caracteristică neprețuită este capacitatea polipropilenei de a funcționa atât ca material plastic, cât și ca fibră (cum ar fi acele sacoșe promoționale care sunt oferite la evenimente, curse etc.). Capacitatea unică a polipropilenei de a fi fabricată prin diferite metode și în diferite aplicații a însemnat că în scurt timp a început să provoace multe dintre vechile materiale alternative, în special în industria ambalajelor, a fibrelor și a turnării prin injecție. Creșterea sa a fost susținută de-a lungul anilor și rămâne un jucător important în industria materialelor plastice la nivel mondial.

La Creative Mechanisms, am folosit polipropilena într-o serie de aplicații într-o gamă largă de industrii. Poate că cel mai interesant exemplu include capacitatea noastră de a prelucra prin CNC polipropilena pentru a include o balama vie pentru dezvoltarea prototipurilor de balamale vii. Polipropilena este un material foarte flexibil și moale, cu un punct de topire relativ scăzut. Acești factori au împiedicat majoritatea oamenilor să poată prelucra corect acest material. Se gumează. Nu se taie curat. Începe să se topească din cauza căldurii frezei CNC. De obicei, trebuie să fie răzuit pentru a obține ceva apropiat de o suprafață finită. Dar am reușit să rezolvăm această problemă, ceea ce ne permite să creăm prototipuri noi de balamale vii din polipropilenă. Aruncați o privire la videoclipul de mai jos:

Ce sunt diferitele tipuri de polipropilenă?

Există două tipuri principale de polipropilenă disponibile: homopolimeri și copolimeri. Copolimerii sunt împărțiți la rândul lor în copolimeri bloc și copolimeri aleatori. Fiecare categorie se potrivește anumitor aplicații mai bine decât celelalte. Polipropilena este adesea numită „oțelul” industriei plasticului, datorită diverselor moduri în care poate fi modificată sau personalizată pentru a servi cel mai bine unui anumit scop. Acest lucru se realizează, de obicei, prin introducerea unor aditivi speciali sau prin fabricarea sa într-un mod foarte special. Această adaptabilitate este o proprietate vitală.

Polipropilena homopolimerică este o calitate de uz general. Vă puteți gândi la aceasta ca la starea implicită a materialului de polipropilenă. Polipropilena copolimer bloc are unități copolimerice dispuse în blocuri (adică într-un model regulat) și conțin între 5% și 15% de etilenă. Etilena îmbunătățește anumite proprietăți, cum ar fi rezistența la impact, în timp ce alți aditivi îmbunătățesc alte proprietăți. Copolimerul copolimeric aleatoriu de polipropilenă – spre deosebire de copolimerul copolimeric în bloc de polipropilenă – are unitățile copolimerice dispuse în modele neregulate sau aleatorii de-a lungul moleculei de polipropilenă. Aceștia sunt de obicei încorporați cu un procent cuprins între 1% și 7% de etilenă și sunt selectați pentru aplicații în care se dorește un produs mai maleabil și mai clar.

Cum se fabrică polipropilena?

Polipropilena, ca și alte materiale plastice, începe de obicei cu distilarea combustibililor de hidrocarburi în grupuri mai ușoare numite „fracțiuni”, unele dintre acestea fiind combinate cu alți catalizatori pentru a produce materiale plastice (de obicei prin polimerizare sau policondensare).

Polipropilenă pentru dezvoltarea prototipurilor pe mașini CNC, imprimante 3D, & Mașini de turnare prin injecție:

Polipropilenă pentru imprimare 3D:

Polipropilena nu este disponibilă cu ușurință sub formă de filament pentru imprimarea 3D.

Prelucrarea CNC a polipropilenei:

Polipropilena este utilizată pe scară largă ca material de tablă pentru fabricarea mașinilor CNC. Atunci când realizăm prototipuri pentru un număr mic de piese din polipropilenă, de obicei le prelucrăm prin CNC. Polipropilena a căpătat reputația de a fi un material care nu poate fi prelucrat. Acest lucru se datorează faptului că are o temperatură de recoacere scăzută, ceea ce înseamnă că începe să se deformeze la căldură. Deoarece este un material foarte moale în general, necesită un nivel de îndemânare extrem de ridicat pentru a fi tăiat cu precizie. Creative Mechanisms a reușit să facă acest lucru. Echipele noastre pot folosi o mașină CNC și pot tăia polipropilena în mod curat și cu detalii extrem de mari. În plus, suntem capabili să creăm balamale vii cu polipropilenă care au o grosime de doar 0,010 inci. Realizarea balamalelor vii este un efort dificil în sine, ceea ce face ca utilizarea unui material dificil precum polipropilena să fie și mai impresionantă.

Polipropilenă turnată prin injecție:

Polipropilena este un plastic foarte util pentru turnarea prin injecție și este de obicei disponibilă în acest scop sub formă de granule. Polipropilena este ușor de turnat, în ciuda naturii sale semicristaline, și curge foarte bine datorită vâscozității sale scăzute la topire. Această proprietate îmbunătățește semnificativ rata la care puteți umple o matriță cu acest material. Retragerea în polipropilenă este de aproximativ 1-2%, dar poate varia în funcție de o serie de factori, inclusiv presiunea de menținere, timpul de menținere, temperatura de topire, grosimea peretelui matriței, temperatura matriței și procentul și tipul de aditivi.

Alte:

Pe lângă aplicațiile convenționale ale plasticului, polipropilena se pretează bine și la aplicații cu fibre. Acest lucru îi conferă o gamă și mai largă de utilizări care merg dincolo de simpla turnare prin injecție. Acestea includ frânghii, covoare, tapițerie, îmbrăcăminte și altele asemenea.

Imagine de pe AnimatedKnots.com

Care sunt avantajele polipropilenei?

1. Polipropilena este ușor disponibilă și relativ ieftină.
2. Polipropilena are o rezistență ridicată la flexiune datorită naturii sale semicristaline.
3. Polypropylene has a relatively slippery surface.
4. Polypropylene is very resistant to absorbing moisture.
5. Polypropylene has good chemical resistance over a wide range of bases and acids.
6. Polypropylene possesses good fatigue resistance.
7. Polypropylene has good impact strength.
8. Polypropylene is a good electrical insulator.

What are the Disadvantages of Polypropylene?

1. Polypropylene has a high thermal expansion coefficient which limits its high temperature applications.
2. Polypropylene is susceptible to UV degradation.
3. Polypropylene has poor resistance to chlorinated solvents and aromatics.
4. Polypropylene is known to be difficult to paint as it has poor bonding properties.
5. Polypropylene is highly flammable.
6. Polypropylene is susceptible to oxidation.

Despite its shortcomings, polypropylene is a great material overall. It has a unique blend of qualities that aren’t found in any other material which makes it an ideal choice for many projects.

What are the properties of Polypropylene?

Property	Value
Technical Name	Polypropylene (PP)
Chemical Formula	(C3H6)n
Resin Identification Code (Used For Recycling)
Melt Temperature	130°C (266°F)
Typical Injection Mold Temperature	32 – 66 °C (90 – 150 °F) ***
Heat Deflection Temperature (HDT)	100 °C (212 °F) at 0.46 MPa (66 PSI) **
Tensile Strength	32 MPa (4700 PSI) ***
Flexural Strength	41 MPa (6000 PSI) ***
Specific Gravity
Shrink Rate	1.5 – 2.0 % (.015 – .02 in/in) ***