02.05.2021 в 22:25   3dmodeller

3D печать полипропиленом (PP): температура, скорость, настройки 3D принтера

Полипропилен конечно реже используется в качестве нити для 3D принтера, но он обладает уникальными свойствами. В этой статье разберем, как освоить 3D печать из полипропиленом.

Что такое полипропилен?

Полипропилен или PP — один из самых распространенных полимеров, которые можно встретить в быту. Он полупрозрачен, а обладает стойкостью к химическим веществам и воздействию динамических нагрузок, кручению и сгибанию. Будучи безопасным как для пищевых продуктов, так и посуды микроволновой печи, он часто используется в домашних пластиковых контейнерах.

В качестве материала для 3D-печати полипропилен отлично подходит для любого применения, он легкий, водонепроницаемый или прочный. Например  «живые петли» для корпусов, так как полипропилен можно многократно сгибать и скручивать.

Настройки 3D принтера для печати полипропиленом

Печать полипропиленом по началу может быть проблематичной. Однако с правильными настройками печати вы можете значительно увеличить свои шансы на успех. Ниже приведены рекомендуемые настройки 3D печати этим материалом:

  • Температура сопла: 205-275 ° C
  • Температура стола 3D принтера: 80-100 ° C
  • Адгезив стола 3D принтера: прозрачная упаковочная лента. Другие ленты (каптон, синие или ПЭТ), листы PEI, стекло, клей-карандаш и алюминий не подходят для адгезии полипропилена.
  • Скорость вентилятора: 50-100%
  • Термокамера 3D принтера: использование термокамеры значительно снизит усадку во время печати и вероятность отслаиванию модели от стола 3D принтера
  • Скорость печати на первых двух слоях должна быть очень низкой 5-10 мм/с. После печати первых нескольких слоев вы можете вернуться к нормальной скорости до 90 мм/с. 

Самой важной здесь являются температура стола и использование соответствующего адгезива, т.к. полипропилен склонен отклеиваться время печати.

В частности, мы рекомендуем использовать прозрачную упаковочную ленту в качестве адгезива, потому что полипропилен любит прилипать только к самому себе. Обычная прозрачная упаковочная лента обычно изготавливается из полипропилена.

Обратите внимание, что настройки печати зависят от производителя нити, поэтому мы всегда рекомендуем проверять конкретные рекомендации перед использованием.

Проблемы 3D печати полипропиленом и их решение

Превосходная долговечность полипропилена делает его привлекательным материалом для печати, но 3D печать этим материалом имеет свои сложности. Давайте рассмотрим проблемы 3D печати, а также несколько способов их решения.

Основная проблема полипропилена в том, что он практически не прилипает к поверхностям в расплавленном виде.

Дополнительная проблема заключается в том, что полипропилен имеет полукристаллическую структуру. Для печати это означает, что возникают высокие внутренние напряжения и большая усадка после печати, что часто приводит к отслаиванию первого слоя модели.

Совет №1: используйте прозрачную упаковочную ленту в качестве адгезива к столу 3D принтера

Лента часто используется в качестве адгезива на платформах 3D принтеров, классическими вариантами являются каптоновая и синяя малярная лента . К сожалению, эти классические варианты здесь не работают, потому что полипропилен просто не прилипает к ним.

К счастью, полипропилен любит прилипать к самому себе к тому же упаковочные ленты сделаны именно из него.

Совет № 2: используйте юбки и каймы

Чтобы избежать отслаивания, попробуйте печатать с большими юбками или каймой. Оба метода увеличивают площадь поверхности первых слоев ваших отпечатков, уменьшая концентрацию точек напряжения деформации и повышая вероятность успеха ваших отпечатков. После печати их просто отрезают.

Совет № 3: Увеличьте температуру стола 3D принтера

Еще один способ уменьшить усадку — повысить температуру стола 3D принтера. Это предотвратит слишком сильное охлаждение полипропилена во время печати, тем самым уменьшив степень усадки.

Начните с 85 °C и увеличивайте температуру стола с шагом 5 °C, пока не подберете оптимальную температуру.

Оптимальным решение будет 3D-принтер с термокамерой для сохранения стабильной температуры, предотвращение резких колебаний и защита от сквозняков.

Хранение нити для 3D принтера из полипропилена

Часто можно услышать, что нити для 3D-печати необходимо хранить в сухих условиях. К счастью, полипропилен не считается гигроскопичным, он очень плохо впитывает влагу. Вам обычно не нужно беспокоиться о разложении полипропилена под действием влаги, хотя мы не можем говорить о каких-либо добавках, которые могли быть использованы производителями.

Однако полипропилен подвержен разложению под воздействием УФ-излучения. Поэтому мы рекомендуем хранить материал вдали от прямых солнечных лучей.

Токсичность полипропилена

Полипропилен считается самым безопасным пластиком на рынке. Благодаря высокой термостойкости полипропилен может подвергаться воздействию относительно высоких температур без разложения. Маловероятно, что полипропилен выщелачивается даже при контакте с горячей водой, поэтому он разрешен для многократного хранения продуктов и горячих жидкостей.

Свойства полипропилена

Его свойства делают его идеальным материалом для изготовления прочных изделий и товаров длительного пользования. Сюда входят предметы домашнего обихода, утварь, спортивная одежда, игрушки, а также медицинское и лабораторное оборудование для промышленного применения.

Полипропилен (PP) — второй по популярности пластик в мире. Это термопластичная полимерная смола с полукристаллической структурой. Благодаря своей прочности и выдающимся характеристикам полипропилен получил распространение в различных отраслях промышленности.

Учитывая его долговечность и возможность преобразования в пластиковые гранулы, полипропилен можно использовать повторно. Это делает материал более привлекательным, особенно с учетом растущих экологических проблем.

Полипропилен известен как универсальный и прочный термопласт, легкий и чрезвычайно прочный. В зависимости от процесса полимеризации, используемого для его создания, могут быть достигнуты разные свойства и текстуры. Вот некоторые из его преимуществ:

  • Прочность на растяжение: несмотря на небольшой вес, материал способен выдерживать большие нагрузки.
  • Эластичность в сочетании с прочностью: полипропилен считается прочным материалом, поскольку он может деформироваться без разрушения. Он также очень гибкий, что позволяет легко изготавливать из него различные формы
  • Устойчивость к усталости: именно поэтому крышка от шампуня сделана из полипропилена. Полипропилен сохраняет форму после изгиба или скручивания. Это делает его пригодным для живых петель.
  • Водонепроницаемость: Это свойство позволяет использовать его в медицине и промышленном оборудовании.
  • Коэффициент прозрачности: при двухосной ориентации может быть получен высокий коэффициент прозрачности.
  • Низкая стоимость: это делает его доступным широкому кругу пользователей.
  • Высокая температура плавления: по сравнению с другими пластиками, доступными на рынке, высокая температура плавления полипропилена делает его отличным вариантом для пищевых приборов (контейнеров, кухонных принадлежностей), где требуются высокие температуры, а также для лабораторном оборудовании.
  • Полипропилен возможно окрашивать в различные цвета без потери свойств
  • Биологическая устойчивость: не плесневеет и не портится под действием биологических факторов, таких как бактерии или грибки.
  • Изоляция: из-за высокой устойчивости к электричеству он обычно используется в электронных компонентах.

Физические свойства полипропилена

  • Плотность, г/см 0,90 – 0,92
  • Массовая доля изотактической фракции, % 95 – 98
  • Массовая доля атактической фракции, % 2 – 5
  • Предел прочности при разрыве, кг/с  м² 260 – 400
  • Относительное удлинение при разрыве, % 200 – 700
  • Температура плавления, Сº 160 – 170
  • Температура стеклования, Сº -10… — 20
  • Степень кристалличности, % 50 – 75
  • Морозостойкость, Сº — 10 и ниже
  • Теплопроводность, кал/сек*см*град 0,00033
  • Удельная теплоемкость, кал/г*град 0,40 – 0,50

Какие недостатки полипропилена?

Полипропилен имеет ряд недостатков:

  • Легковоспламеняемость: этот материал легко воспламеняется, но есть сорта, которые более устойчивы к этому.
  • Ультрафиолетовое разложение: он подвержен повреждению ультрафиолетовым светом.
  • Ограниченное использование при высоких температурах: он имеет высокотемпературный коэффициент расширения.
  • Плохая стойкость к хлорорганическим соединениям и ароматическим растворителям
  • Плохие адгезионные свойства: это затрудняет окрашивание, а также влияет на его сцепление с некоторыми клеями.
  • Подвержен окислению.

Какие классы полипропилена доступны на рынке?

В настоящее время на рынке доступны три типа полипропиленовых полимеров. Их приложения и стоимость обычно совпадают:

  • Гомополимеры: PPH — это наиболее часто используемый сорт общего назначения. Он состоит из мономера пропилена в полукристаллической форме. PPH, который отличается большей прочностью и жесткостью по сравнению с другими марками, отличается также хорошей химической стойкостью. Кроме того, он имеет высокое отношение прочности к массе, что делает гомополимеры подходящими для широкого спектра применений, включая автомобильные детали, электрические устройства, трубы, текстиль и упаковку. Температура плавления: 160-165 ° C.
  • Блок-сополимеры: группа включает 5-15% этилена и обладает повышенной ударопрочностью, которая распространяется до температур ниже -20 ° C. Он имеет звенья сомономера, которые расположены в правильном порядке. Это делает блок-сополимеры более жесткими и менее хрупкими, чем статистические сополимеры (см. ниже). Добавив модификаторы удара, можно еще больше повысить их прочность. Они отлично подходят для промышленного применений требующих высокой прочности. Температура плавления: 135-159 ° C.
  • Статистические сополимеры: молекула полипропиленовой цепи включает звенья сомономера, которые расположены беспорядочно. Эти полимеры обычно содержат 1-7% этилена и применяются когда желательны более низкая температура плавления, большая гибкость и оптическая прозрачность.

Использование полипропилена в промышленности и медицине

Его уникальные свойства делают полипропилен отличным выбором для различных отраслей промышленности:

  • Автомобильная промышленность: полипропилен становится все более популярным материалом для автомобильной промышленности. Используемый в бамперах, облицовке, элементах интерьера и автомобильных аккумуляторах, полипропилен завоевал доверие в отрасли благодаря своему оптимальному соотношению устойчивость/стоимость.
  • Гибкая и жесткая упаковка: благодаря своим превосходным свойствам и более низкой цене, полипропилен в своей гибкой форме заменяет целлофан, металлы и бумагу. Основной сектор, где он может быть применен — это упаковка для пищевых продуктов, кондитерские изделия и швейная промышленность. Что касается жесткой формы, полипропилен можно найти в бутылках и банках для упаковки приправ, моющих средств, других товаров для дома, в тонкостенных контейнерах, которые используются для йогурта и одноразовых стаканчиках для горячих напитков, поддонах и других решениях для хранения.
  • Индустрия моды и спорта: учитывая его устойчивость к факторам окружающей среды, таким как физические нагрузки, солнце, плесень, бактерии и вода, полипропилен широко используется в уличных приборах, спортивном оборудовании, нижнем белье и даже в сумках.
  • Игрушки и пластмассовые детали: благодаря своей прочности и безопасности
  • Применение в медицине: благодаря возможности стерилизации полипропилен также стал популярным в медицинской промышленности. Способность противостоять чистящим средствам, дезинфицирующим средствам, растворителям и относительно высоким температурам вместе с приемлемой стоимостью. Его приложения можно разделить на три категории: медицинские устройства, упаковка и упаковочные системы для твердых и жидких фармацевтических препаратов и других медицинских жидкостей.
  • Предметы домашнего обихода: полипропилен можно найти в циновках и ковриках, он может сохранять красивый вид дольше, чем многие другие материалы.
  • Предметы домашнего обихода: контейнеры для микроволновых печей и компоненты домашней электроники обычно производятся из полипропилена.

Методы производства из полипропилена

Литье под давлением: полипропилен очень распространенный материал для литья под давлением из-за легкости формования. Его универсальность позволяет использовать его в самых разных целях, несмотря на его полукристаллическую форму. Для этой цели полипропилен обычно доступен в форме гранул. Кроме того, он показывает низкую вязкость при плавлении, что дает большие возможности для придания формы. Возможна усадка, но ее можно преодолеть, изменив факторы производства.

Обработка пластика станками ЧПУ: интересный метод производства полипропилена, который дает возможность создавать прототипы живых петель. ПП широко используется в качестве листового материала для машиностроения. Однако из-за низкой температуры отжига полипропилен подвержен деформации под действием тепла. Тем не менее, при некотором умении этот материал может дать выдающиеся изделия с мельчайшими деталями. ЧПУ обычно применяется, когда требуется небольшое количество деталей из полипропилена.

История открытия полипропилена

Изостатический полипропилен был открыт итальянским химиком Гилио Натта в 1954 году, работая в итальянской компании Montecatini. Производство полипропилена при комнатной температуре и атмосферном давлении было достигнуто за счет использования катализатора полимеризации на основе титана, изобретенного немецким химиком Карлом Циглером. Оба химика были удостоены Нобелевской премии по химии в знак признания их катализатора Циглера-Натта. С 1980-х годов производство и применение полипропилена увеличилось благодаря более эффективным типам катализаторов и улучшенным свойствам.

Вторичная переработка полипропилена

ПП на 100% пригоден для вторичной переработки. Процесс рециркуляции состоит из расплавления пластика при 250 ° C с последующим удалением остаточных молекул под вакуумом для избавления от загрязнений. Последующий процесс отверждения происходит при 140 ° C. Затем переработанный материал можно объединить с новым полипропиленом.

С точки зрения экологичности и возможности вторичной переработки полипропилен обладает долгим сроком службы. ПП является экологически чистым при правильном использовании. Однако только около 1% бутылок из полипропилена перерабатывается. Таким образом, даже если полипропилен может быть устойчивым, конечный успех будет зависеть от подхода пользователей к удалению отходов.

Химический состав полипропилена

Структура молекулы полипропилена

Полипропилен представляет собой линейный насыщенный углеводородный полимер, стандартная химическая формула которого — CnH2n (см. BPF). Присутствие метильных групп в альтернативной основной цепи атомов углерода отличает его от полиэтилена во многих отношениях, например, увеличенную температуру плавления кристаллов.

Полипропилен получают путем крекинга нафты, легкого дистиллята сырой нефти. Как и высшие алканы, его отделяют низкотемпературной фракционной перегонкой. Его производство происходит в растворе или в газовой фазе, где мономер подвергается воздействию тепла и давления под действием каталитической системы (ускоряя или запуская процесс). Этот процесс проводится в условиях низких температур и давления и изменение условий производства также может изменить свойства пластика.

Комментарии: