Металлопластик это: Металлопластиковые трубы, что это такое, где применяется труба металлопластиковая, полезные советы

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:

Подбор материала для теплого пола. Металлопластик

Мы уже разобрались, что отопление теплым полом в квартирах и частных домах более комфортное для проживания людей со всех сторон. Теперь разберемся какие трубы лучше всего подобрать для монтажа водянного теплого пола.

В современное время существует большое разнообразие труб: металлопластиковые ,полипропиленовые, стальные, из сшитого полиэтилена , из нержавейки.

Рассмотрим одни из самых выбираемых и самые популярые трубы на сегодня –металлопластиковые трубы. Основой металлопластиковой трубы является внутренний слой полиэтилена, который придает трубе прочность и выполняет несущую функцию, к этому слою с помощью специального клея приклеевыется слой алюминиевой фольги препятствующий проникновению кислорода и стабилизирующий трубу. Края фольги свариваются между собой лазером встык это присуще хорошим качественным трубам в более дешевых трубах фальга склеевыется нахлест, что способствует уменьшению качества трубы.Благодаря фольге линейное расширение трыбы при воздействие температуры уменьшаеися и становится равна удельному расширению стальной трубы.Декоративную и защитную функцию несет наружный полиэтиленовый слой белого цвета.

Металлопластиковые трубы выглядит следующим образом:

• полиэтиленовый слой;
• слой клея;
• алюминиевый слой;
• еще один слой клея;
• наружный слой полиэтилена.

Из этого всего следует, что металлопластиковые трубы очень хорошо подходят для монтажа водяного теплого пола: они гибкие (хорошо поддаются сгибанию, имеют небольшой коэфицент удельного расширения, не пподаются корозии, долговечные.

Для своих монтажных работ мы используем металлопластиковые трубы следующих производителе:

— Henco RIXc

металлопластиковая труба обладает памятью формы – это очень удобно при монтаже теплых полов, толщина алюминиевого слоя: 0,2 мм. Очень важный фактор при монтаже теплого пола это радиус изгиба трубы ведь труба постоянно изгибается Henco RIXc имеет радиус наименьшего изгиба вручную при использовании внешней  спиральной  пружины : 128 мм.Данная труба довольно высокого качество и проверенна нами на практике в течении 10 лет работы. Производят ее в Европе.

 

-VALTEC Металлопластиковые  труб эти трубы привлекают монтажников и потребителей соответствием цены и качества. Прослойка из чисто алюминия сваривается встык фольга толщиной 0,25–0,4 мм (для разных типоразмеров).Труба достаточно гибкая и мягкая при монтаже. Цена ниже по сравнению с той же Henco RIXc. По характеристикам металлопластиковые трубы нормальных производителе схожи. На что стоит обращать внимание при выборе это на мягкость трубы и угол сгибание трубы, но и конечно подбирать под свой бюджет. Хочется отметить что у металлопластиковой трубы есть слабые мета, прежде всего она начинает разрушаться в местах сгиба, рекомендуем для сгибания трубы использовать специальные пружины.

Соедиенние и монтаж металлопластиковых труб своими руками

Оборудование для установки фитингов:

• для обжимных нужны два гаечных ключа подходящего размера;
• для пресс-фитингов — обжимные клещи.

  Ручные обжимные клещи или пресс, устройство для резки МП-труб и калибратор. Собственно это весь инструмент, необходимый для установки пресс-фитингов и монтажа металлопластиковых труб

В принципе все. Вместо трубореза можно использовать пилу с полотном по металлу, но надо будет делать срезы строго перпендикулярно к поверхности. Если вы своему глазомеру на доверяете, возьмите плотницкое стусло.

Порядок подготовки

Продаются металлопластиковые трубы небольшого диаметра в бухтах. Перед монтажом отрезают от бухты кусок требуемой длины. При этом надо учитывать длину, которая заходит на фитинг. То есть, надо отрезать кусок с небольшим запасом — в 1,2-1,5 см.

Края отрезка осматривают, если есть заусенцы (при резе труборезом их не бывает, это недостаток при отрезании пилой), их выравнивают. Далее при помощи фаскснимателя или куска наждачной бумаги снимают фаску — стачивают под углом пластик как внутри трубы, так и снаружи.

Отрезаем, калибруем, снимаем фаску

После этого берут калибратор, с усилием вгоняя его в трубу и проворачивая, выравнивают геометрию, заодно выпрямляя «задавленные» внутрь края. После этого можно приступать к монтажу металлопластиковых труб и установке фитингов.

Как выровнять кусок металлопластиковой трубы

Как уже говорили, этот вид труб идет в бухтах, то есть они скручены. Отрезав кусок, руками вы его немного распрямите, но как добиться идеальной ровности. Это важно, если монтаж трубопровода открытый. Рецепт прост:

• Находите ровную доску или кусок ДСП, фанеры и т.д.
• Выравниваемый отрезок заворачиваете в мягкую ткань (можно в старое махровое полотенце).
• На доске выкатываете, ровняя.

  Обычно при разводке водопровода местами трассу приходится выгибать, местами укладывать прямые участки

После того, как отрезок станет ровным, можно калибровать его края.

Монтаж металлопластиковых труб при помощи компрессионных фитингов

Компрессионные фитинги состоят из нескольких частей. Основа — литой корпус с резьбой. Также имеется обжимное кольцо, которое фиксирует кусок трубы на фитинге и накидная гайка, которая зажимает соединение. Важная деталь — уплотнительное кольца, которое обеспечивает герметичность.

Такой способ монтажа хорош тем, что не нужно никакое специальное оборудование. Второй плюс — соединение разборное и при необходимости можно фитинг заменить. Если он вышел из строя или возникла необходимости изменения конфигурации трубопровода. И это очень удобно.

Но есть и недостаток: время от времени на резьбе возникает течь. Устраняется все просто — подтяжкой на пол-оборота. Но из-за этого все соединения должны быть доступны и замуровывать их нельзя. Также напрягает необходимость проверки — потекло-не потекло. Не всем это нравится.

Так выглядят компрессионные фитинги

Ассортимент фитингов широк  уголки, тройники, крестовины, переходники (с одного диаметра на другой). И все это с разными углами, в разных диаметрах.

Монтаж металлопластиковых труб на компрессионных фитингах начинается с того, что снимается накидная гайка и обжимное кольцо, проверяется наличие уплотнительной резинки. После этого собственно и начинается сборка:

• Гайка и кольцо надеваются на трубу.
• Отрезок натягивается на фитинг до упора. Упор обозначается специальным небольшим выступом-буртиком.
• Кольцо натягивается тоже до упора на фитинг.

  Перед затягивание гайки

• Закручивается накидная гайка. Сначала руками, соединение металлопластиковых туб подтягивается при помощи двух ключей. Один удерживает корпус фитинга, второй крутит накидную гайку.

На этом все, процесс монтажа компрессионного (винтового, резьбового) фитинга закончен. Есть только один нюанс: если в систему заливать будете антифриз, сразу прокладки меняйте. Те, которые идут в комплекте потекут с незамерзайками очень быстро. Ставьте паронитовые или тефлоновые. Только они могут обеспечить герметичность. А вообще, для систем с антифризом лучше использовать пресс-фитинги. Они точно не текут (если правильно обжаты).

Установка обжимных (пресс или пуш) фитингов на МП-трубы

Монтаж металлопластиковых труб с помощью обжимных фитингов требует наличия специальных клещей. Они есть ручные, есть электрические. Любые снабжены набором накладок под разные диаметры. Ручные, естественно, стоят дешевле. Это оборудование не обязательно покупать — понадобится оно только раз. Намного выгоднее взять в аренду.

Пресс-фитинг для МП-труб

Состоит пресс-фитинг из двух частей — собственно корпуса и обжимной гильзы. Перед тем как соединить металлопластиковые трубы, проводят подготовку среза. Она такая же как при использовании компрессионных фитингов, но фаску снимают только изнутри. Далее порядок действий такой:

• На трубу надевают гильзу.
• На фитинг устанавливают прокладку для предотвращения электрохимической коррозии.
• Тубу надевают на фитинг — до упора. На корпусе фитинга есть отверстие, в котором должно быть видно край трубы.
• Берут клещи,  в которых установлены подходящие накладки (нужного диаметра). Клещи устанавливают вплотную к краю фитинга, соединив ручки пресса вместе обжимают деталь. В результате на гильзе должны быть явно видны две вогнутые полосы. Их глубина должна быть одинаковой. После обжима фитинги могут вращаться вокруг трубы.

На этом все, монтаж металлопластиковых труб с помощью пресс фитинга закончен. Подобный стык выдерживает давление до 10 атм, чего достаточно для большинства систем. Не подходит только для систем отопления домов с этажность. больше 16. У них давление в системе может быть больше.

Как согнуть металлопластиковую трубу

Часто монтаже металлопластиковых труб возникает необходимость изогнуть трубу. Сделать это можно руками или с помощью пружины. Проще и быстрее работать с пружиной, но ее надо купить (стоит недорого). Пружина вставляется внутрь трубы и сгибается в требуемом направлении. Труба повторяет изгиб, пружина вынимается. Гнуть металлопластиковые трубы с пружиной просто — больших усилий не требуется, действия легко контролируются, есть возможность откорректировать результат.

Чем хорош данный способ — вы не сможете пережать стенки, что случается при приложении излишних усилиях в ручном способе. Также не получиться сделать более крутой изгиб (с радиусом меньше минимального) и сжать стенки на сгибе, заузив проходное сечение.

Пружина для гибки металлопластиковых труб

Руками гнуть МП-трубы надо постепенно. Беретесь руками с двух сторон от места сгиба (на одинаковом расстоянии от центра будущей дуги), большие пальцы снизу подпирают трубу. В таком положении начинаете края опускать вниз, одновременно большими пальцами давите наверх.

Ручная гибка металлопластиковых труб

При таком способе иногда от чрезмерных усилий труба теряет свою геометрию. Это негативно сказывается на ее пропускной способности. Такие участки ставить в водопровод или отопление нельзя. Чтобы избежать таких ситуаций, место сгиба нагревают. Делать это можно только при помощи строительного фена. Использовать открытый огонь нельзя. Разогретый пластик согнуть просто. При этом он не сдавливается (главное — не переусердствуйте).

Способы гибки МП труб

Еще один способ избежать деформации — насыпать внутрь песок. Он не даст стенкам сжиматься.

Как крепить к стенам

При открытой прокладке трубопровода, его требуется каким-то образом фиксировать на стенах. Обычно для этого используются специальные пластиковые клипсы. Они есть одинарные — для прокладки одной нитки трубопровода. Обычно используются при разводке водопровода. Есть сдвоенные — чаще всего их устанавливают на отопление — подача и обратка в двухтрубных системах идут параллельно.

Клипсы для монтажа металлопластиковых труб на стену

Эти клипсы устанавливают через каждый метр (можно чаще). Под каждую сверлится в стене отверстие, вставляется дюбель требуемого типа (подбирается в зависимости от типа материала, из которого сделаны стены). Большой нагрузки не предвидится, но намного привлекательнее смотрится водопровод и отопление, если  все выложено ровно, как по линеечке.

Нестандартные соединения: с металлическими трубами, переход на другой диаметр

При замене водопровода или отопления часто приходится соединять металл и металлопластик. Чаще всего это происходит на отводе от стояка. В этом случае металлическая труба обрезается на некотором расстоянии — в 3-5 см, на ней нарезается резьба. Далее на резьбу накручивается фитинг с накидной гайкой (цангой) или внутренней резьбой. Далее монтаж металлопластиковых труб идет по обычной технологии.

Некоторые виды фитингов, которые можно использовать при переходе с металла на металлопластик

Подбирается фитинг по диаметру металлической трубы, а резьба на переходнике должна быть внутренней — на трубе нарезается наружная. Это соединение требует уплотнения. Подматывают льном и подмазывают упаковочной пастой или просто используют фум-ленту.

Соединение двух труб разного диаметра происходит точно также. Только требуется соответствующий фитинг-переходник с гайками/ниппелями подходящего диаметра.

Пример разводки системы водоснабжения

Сначала рисуем план разводки водопровода. Сделать это можно на листе бумаги, обозначив необходимые фитинги. Обратите внимание, что под установку кранов необходима установка фитинга с резьбой на конце. Краны нужны на отводах к бытовой технике и к сантехническим приборам, к радиаторам отопления. Это дает возможность отключать приборы не перекрывая всю систему целиком. Тип резьбы и ее размер подбираете в зависимости от вида используемого крана.

Пример системы водоснабжения на металлопластиковых трубах

Также переходные фитинги нужны до и после счетчика (воды или отопления зависит от типа системы). Нарисовав подробный план, проставляете размеры на всех участках. По данному чертежу считаете, сколько и чего вам надо. Фитинги можно закупать строго по списку, а трубы желательно взять с некоторым запасом. Во-первых вы могли ошибиться при измерении, во-вторых, при отсутствии опыта можно какой-то кусок испортить — отрезать меньше, чем требуется или неправильно обжать, и т.п.

Договоритесь о возможности обмена

При покупке всего необходимого договоритесь с продавцом о том, что при необходимости вы сможете поменять/вернуть некоторые фитинги. С ними часто ошибаются даже профессионалы, а уж тот, кто решился делать разводку системы водопровода или отопления из металлопластика своими руками и подавно. Остатки трубы никто у вас обратно не примет, а фитинги — запросто. Но для гарантии сохраняете чек.

Иногда удобнее использовать коллекторы. Они позволяют параллельно подключить несколько потребителей. Бывают коллекторы для водопровода и для отопления (при разводке теплого пола)

Когда и как начинать работу

Придя домой, разложите фитинги, приступайте: монтаж металлопластиковых труб летом можно делать сразу, зимой надо выждать некоторое время (часов 12), пока все элементы не нагреются до комнатной температуры. Отрезать за раз желательно один отрезок трубы нужной длины. Это чуть дольше, но так точно не запутаетесь. Далее действия в зависимости от выбранного типа фитингов.

Разводка отопления металлопластиковыми трубами делается только на пресс-фитингах

После завершения монтажа металлопластиковых труб, трубопровод проверяют. Если это водопровод, достаточно открыть кран на входе. Делать это надо постепенно и плавно. Система сразу начнет заполняться водой. Если ничего нигде не потекло — вы все сделали верно. Если какие-то соединения потекли, их надо или переделать — если использовались пресс-фитинги, или подтянуть — если сборка была на обжимных соединителях.

Если из металлопластиковых труб собиралась система отопления, перед пуском ее надо опрессовать — испытать повышенным давлением, закачав в систему холодную воду. Если испытание прошло успешно, можно делать пробный запуск отопления.

Видео по теме

Еще раз о том, как правильно проводить монтаж металлопластиковых труб объяснят специалисты Valtek (Валтек), продукция которой считается одной из лучших на этом рынке.

какие выбрать и в чем отличие? Окна REHAU

При остеклении квартиры или частного дома остро встает вопрос о том, какой именно вид окон стоит выбрать. В продаже представлены изделия из алюминия, пластика, металлопластика и других материалов, и каждая из систем имеет свои положительные и отрицательные стороны.

Профиль REHAU Blitz с металлическим армированием

В этой статье мы постараемся дать вам максимум информации о выборе между пластиковыми и металлопластиковыми окнами и представим полезные рекомендации по покупке конкретного варианта для своего дома.

Пластиковые окна и их особенности

Для изготовления пластиковых окон применяется ПВХ. Материал способен обеспечить высокий уровень защиты от потери тепла и проникновения шума с улицы. Они универсальны по той причине, что установить их можно в частных домах, квартирах и офисных зданиях.

Покупатели выбирают пластиковые окна, ориентируясь на прочность, долговечность и упомянутые выше достоинства. Это хороший вариант в средней ценовой категории.

Металлопластиковые окна и их особенности

Армирующий каркас — главная отличительная особенность металлопластиковых окон. Он производится из металла и встраивается в профиль — со стороны конструкция практически не отличима от ПВХ-остекления.

Металлический профиль отличается максимальным уровнем безопасности, так как создается из оцинкованной стали, защищенной от коррозии. Окна прочнее и служат дольше, но при этом возрастает и их вес, а следовательно и нагрузка на фасад здания.

Сравнительный анализ

В таблице ниже подробно рассмотрено, чем отличаются металлопластиковые окна от пластиковых.

Критерий оценки	Пластиковые окна	Металлопластиковые окна
Область применения	Пластиковые окна универсальны — использовать их можно для остекления офисных зданий, жилых помещений, квартир, частных домов	Металлопластиковые окна подходят для использования в остеклении жилых помещений, офисных зданий и производственных строений. Главное отличие — возможность использования в зданиях с экстремальными условиями, к примеру, на верхних этажах высотных строений
Срок использования	Пластиковые окна прослужат от 20 до 30 лет, в зависимости от типа профиля и производителя	Металлопластиковые окна рассчитаны более чем на 50 лет
Форма	Традиционный вариант — прямоугольник. Нестандартная форма также возможна при условии, что угол между рамами не менее 30°	Армирующий профиль позволяет реализовать различные альтернативные формы окон — от стрельчатых до круглых
Цена	Окна среднего ценового сегмента	Цена выше, чем у пластиковых окон

Для простоты принятия решения можно сформулировать ряд рекомендаций по выбору окон:

• Если перед вами стоит задача установить пластиковые окна в проеме, испытывающем сильную ветровую нагрузку, лучше сделать выбор в пользу металлопластиковых окон.
• Тем покупателям, которые стеснены в средствах, лучшим вариантом станет покупка пластиковых окон, так как они стоят меньше.
• Если вы хотите реализовать в своем доме нестандартный вариант остекления, обратите внимание на металлопластиковые окна — существует гораздо больше разновидностей фигурных окон такого типа.
• Если вы хотите сделать ставку на долговечность конструкции, что особенно актуально в сфере частного строительства, окна на металлическом каркасе — решение, которое уверенно прослужит свои полвека.
• Для остекления помещений в старых многоэтажных зданиях высокая нагрузка на фасад нежелательна, а в некоторых случаях и вовсе недопустима — выбор однозначно за ПВХ-системами.

Бесплатный выезд замерщика окончательно развеет ваши сомнения: специалист оценит состояние здания, даст компетентную рекомендацию по выбору оптимального решения и профиля и рассчитает стоимость окна.

Преимущества пластика в дизайне

В течение многих лет компании обсуждали возможность использования металлических деталей по сравнению с пластмассовыми деталями . Новые пластмассовые материалы обладают прочностью и жесткостью, сравнимыми со сталью, а инновационные возможности обработки позволяют нам обрабатывать пластмассовые детали с жесткими допусками. В сочетании с другими преимуществами во многих отраслях промышленности, в частности в медицинской и авиакосмической, металлические детали заменяются пластиковыми. Вот 5 областей в дебатах между металлом и пластиком, в которых пластик, несомненно, выходит на первое место.

Сравнение Metal Vs. Пластик

1. Производство и сроки поставки — Как говорится, «Время — деньги». Будь то вывод продукта на рынок или ожидание запасных частей для восстановления и работы вашей производственной линии, быстрое время производства означает более высокую отдачу и сокращение времени простоя. Благодаря менее трудоемкому процессу, чем металл, пластиковые детали могут быть обработаны и доставлены быстро.
2. Стоимость и возможности конструкции — Даже при современных технологиях металл трудно обрабатывать и обрабатывать, что не позволяет создавать сложные конструкции и формы.Металлические детали часто требуют сварки, шлифования, штамповки, гибки и доработки каждой отдельной детали для достижения проектных характеристик. По мере увеличения сложности детали возрастает и стоимость производства. Однако для пластиковых деталей сложная конструкция оказывает минимальное влияние на производственные затраты. Это потому, что мы можем включать дизайн, формы, брендинг и текстуры поверхности непосредственно в инструменты детали. Хотя это влияет на первоначальные производственные затраты на создание инструмента, это не требует дополнительных вторичных операций, которые удлиняют время производства и увеличивают стоимость деталей.Пластмассы также подходят для сложных вариантов дизайна, которые невозможно изготовить из металла.
3. Вес — Мы наблюдаем высокий уровень конверсии металла в пластик в аэрокосмической промышленности, прежде всего из-за снижения веса. Более легкие самолеты и транспортные средства означают более высокую топливную экономичность и более низкие затраты на топливо. Деталь из термопласта может быть в 6 раз легче, чем такая же деталь из стали. Изготовьте такую ​​же деталь из алюминия, и пластиковая деталь будет легче вдвое.
4. Отношение прочности к весу и прочности к жесткости — Традиционно пластик не мог конкурировать с прочностными характеристиками металла. Однако современные пластмассовые композиты работают не хуже, а в некоторых случаях даже лучше, чем металл, когда дело касается прочности. Пластмассы, как правило, имеют более высокое отношение прочности к весу (какое напряжение может выдержать материал до разрушения, деленное на его плотность), а также более высокое отношение прочности к жесткости (сопротивление материала деформации под нагрузкой на массу плотность).

Чтение пластика: обработка и изготовление прочных пластиковых деталей

В Reading Plastic мы знаем цену качественной пластиковой детали. Мы можем точно обработать даже самые сложные детали и удовлетворить ваши потребности в жестких допусках. Если вы планируете перейти с металла на пластик, позвоните нам по телефону 610-926-3245.

Влияние пластмасс и металлов на окружающую среду: что лучше?

Отходы всех видов стали насущной проблемой в современном мире.Одна из наиболее распространенных форм отходов, с которыми мы сталкиваемся ежедневно, — это отходы упаковки: часто от продуктов питания, напитков или других скоропортящихся продуктов.

Количество образующихся упаковочных отходов неуклонно растет, и в настоящее время в ЕС они достигают ошеломляющего годового показателя в 167 кг на душу населения [6].

Доля переработанного упаковочного материала (Источник: Евростат)

Двумя распространенными формами отходов упаковки являются пластмассы, которые составляют 19% от общего количества отходов, и металлы (в основном белая жесть и алюминий), составляющие 5% от общего количества [1].

При сравнении отходов упаковки из пластмасс и металлов необходимо анализировать каждый от колыбели до могилы. И пластмассы, и металлы могут оказывать негативное воздействие на окружающую среду, но если провести их тщательный анализ, становится ясно, какой из них является более устойчивым.

Воздействие на окружающую среду, вызванное производством упаковки

Пластмассы, используемые в упаковке, обычно представляют собой типы полиэтилена, такие как полиэтилентетрафалат (ПЭТ) и полиэтилен высокой плотности (HDPE).Они производятся из нефти в энергоемком процессе, известном как полимеризация. Полимеризация — это объединение множества маленьких молекул в большие цепочки молекул.

Нефть используется непосредственно для производства пластика и в качестве ископаемого топлива для обеспечения производственного процесса. Ископаемое топливо выделяет парниковые газы, вызывающие изменение климата. Кроме того, нефть — это ограниченный ресурс, который, по прогнозам ученых, в основном исчезнет в течение следующих нескольких сотен лет. Несмотря на то, что производство пластика предъявляет очень негативные производственные требования, по сравнению с производством жестяных и алюминиевых контейнеров оно потребляет лишь небольшую часть энергии.

Алюминий — это металл, который мы естественным образом находим на Земле, и он составляет 8% земной коры. Проблема в том, что алюминий всегда находится в виде руды, то есть в сочетании с другими соединениями. Чтобы удалить алюминий из других соединений, он должен быть извлечен с использованием чрезвычайно энергоемкого процесса. Энергия для этого процесса обычно создается за счет сжигания ископаемого топлива [2].

При сравнении производственного процесса каждого из них выясняется, что из 1 кг полиэтиленовых пластиков образуется около 4 кг CO ₂ , а из 1 кг алюминия — 10.63 кг CO ₂ [3]. Исходя исключительно из производственного процесса, пластик является более экологически безопасным выбором.

Прямое воздействие отходов упаковки на окружающую среду

С 1950-х годов люди произвели более 9 миллиардов тонн пластиковых отходов, которые попали в наши океаны, реки и естественные земли. Некоторые из этих пластиков выделяют химические вещества в воде и на суше, что приводит к серьезным проблемам со здоровьем, таким как рак. Кроме того, многие животные случайно съедают пластмассу, блокируя их пищеварительный тракт и приводя к их смерти [4].Даже растения подвержены риску попадания пластика. Когда некоторые пластмассы разлагаются в почве, они выделяют химические вещества, такие как бисфенол А (BPA), которые убивают естественные микроорганизмы, необходимые растениям для выживания [5].

Это лишь некоторые из наиболее распространенных проблем, связанных с отходами пластиковой упаковки. Как мы уже знаем, оба этих упаковочных материала могут иметь негативное воздействие на окружающую среду, если их не утилизировать должным образом. Одна из основных проблем для каждого материала заключается в том, что он очень долго разлагается в естественных условиях.Для разрушения пластика требуется более 400 лет, а для олова и алюминия — 50–200 лет [8]. Потому что этим материалам требуется так много времени, чтобы разложиться, все больше и больше из них со временем накапливаются на свалках и в экосистемах.
При этом пластик разлагается вдвое дольше, чем алюминий и олово.

Белая жесть и отходы алюминиевой упаковки оказывают минимальное прямое воздействие на окружающую среду, за исключением использования мусорных свалок и неприглядного вида.
Обычно они не выделяют никаких вредных химикатов и не причиняют серьезного вреда растениям и животным.
Упаковка из алюминия и белой жести, безусловно, является лучшим выбором в этом отношении.

Переработка отходов упаковки

В конечном итоге, чтобы определить, какая форма упаковочного материала является более экологически безопасной, мы должны рассмотреть процесс переработки обоих.

Использование пластика резко возросло за последние 50 лет, но переработка пластика едва успевает за ним. В настоящее время перерабатывается только 9% всего пластика. Это очень мало, если учесть, что только в США насчитывается более 13 миллионов тонн отходов пластиковой упаковки [9].

Одним из основных препятствий для вторичной переработки пластика является его сложность. Существует несколько видов пластмасс, и все они должны быть разделены и переработаны по-разному и в разных центрах переработки. Более того, не весь пластик можно даже перерабатывать, потому что он содержит канцерогены и может выделять летучие органические соединения, если их расплавить.

С другой стороны, жесть и алюминий гораздо легче переработать. Они оба являются металлическими, поэтому оловянную и алюминиевую упаковку можно удалить из потоков отходов и свалок с помощью больших магнитов.Из-за этого темпы рециркуляции резко возросли за последние несколько лет, и в 2009 году в ЕС уровень рециркуляции олова и алюминия составил 72% [6]

Переработка олова и алюминия позволяет извлекать меньше нового металла из их руд. Это снижает количество энергии, ежегодно расходуемой на производство упаковки из алюминия и белой жести. Из-за этих больших усилий по переработке количество CO ₂ , образовавшееся в процессе производства, составляет лишь 1/3 от того, что было бы, если бы новая руда добывалась непрерывно [2].

Если учесть жизненный цикл обоих типов упаковочных материалов, становится ясно, что белая жесть и алюминий являются более экологически чистым выбором. В настоящее время в мире существует немало экологических проблем, от более сильных погодных явлений до повышения уровня моря. Это глобальные проблемы, которые затрагивают всех людей, поэтому мы обязаны попытаться с ними бороться. Небольшие ежедневные выборы, которые мы делаем, влияют на наше будущее. Даже такие действия, как выбор алюминиевой упаковки, помогают создать экологически безопасный мир для наших будущих поколений.

Список литературы

• [1] http://ec.europa.eu/eurostat/statistics-explained/index.php/Packaging_waste_statistics
• [2] Понграц, Ева. (2007). Воздействие упаковки на окружающую среду. Обработка экологически безопасных материалов и химикатов. 237 — 278. 10.1002 / 9780470168219.ch9.
• [3] Bio Intelligence Service, GHK (2006 ). Приложение 7. Исследование для изучения преимуществ Директивы о транспортных средствах с истекшим сроком эксплуатации, а также затрат и выгод от пересмотра целевых показателей 2015 года по переработке, повторному использованию и восстановлению в соответствии с Директивой ELV.Отчет подготовлен для Генерального директората по окружающей среде Европейской комиссии.
• [4] Пластиковые отходы в морской среде: обзор источников, возникновения и последствий, Наука о всей окружающей среде, тома 566–567, 2016 г., страницы 333-349, ISSN 0048-9697, https://doi.org /10.1016/j.scitotenv.2016.05.084.
• [5] Дарси Д. Сикрист, Кристен В. Бонк, Шук-Мей Хо, Гейл С. Принс, Ана М. Сото, Рут А. Кери, Reprod Toxicol. Авторская рукопись; доступно в PMC 2017 г. 1 января, опубликовано в окончательной редакции как Reprod Toxicol.2016 Янв; 59: 167–182. Опубликовано онлайн, 2015 окт. 19. Doi: 10.1016 / j.reprotox.2015.09.006
• [6] http://ec.europa.eu/eurostat/statistics-explained/index.php/Packaging_waste_statistics
• [7] http://steelforpackaging.org/pdf/life-cycle-assessment-on-tinplate
• [8] https://www.des.nh.gov/organization/divisions/water/wmb/coastal/trash/documents/marine_debris.pdf
• [9] https://www.thebalancesmb.com/plastic-recycling-facts-and-figures-2877886

{++++}

https: // www.Packagingnews.co.uk/news/materials/metal/aluminium-beverage-cans-close-future-eu-recycling-targets-08-11-2017

Почему в 2019 году следует выбирать пластик, а не металл? — RevPart

На производстве иногда бывает «Изделия из металла» и «изделия из пластика». Другими словами, есть предположение, что это приложения, для которых один тип материала подходят более подходящие, а другой материал использовать нельзя.

Если вы еще не начали, пора пересмотреть эти идеи.Для любого в автомобильной промышленности у вас наверняка есть хотя бы несколько знакомство с металлопластиком преобразование — практика изменения конструкции детали и продукта на использовать пластик вместо металла. Знаете ли вы, что есть во многих других отраслях, где, когда выбирают пластик вместо металла, пластик так же хорош выбора?

Это правда. Автомобильная промышленность — это только начало возможности преобразования металла в пластик. Почти любой транспортная сфера также может извлечь выгоду, изучив преимущества замены металла пластмассы: транспортные контейнеры, железнодорожное производство, тяжелые грузовики и Жилые автофургоны, приложения для самолетов и многое другое.

Ниже мы рассмотрим преимущества, которые могут предлагать вместо металлических, в правильных приложениях.

Пластик дешевле. Почти во всех случаях сырье для производства пластика дешевле, чем это для производства металла. В зависимости от используемого материала пластик также может быть легче получить доступ, чем металл — нехватка пластика существенно не существует, тогда как цены на металлы часто колеблются в зависимости от предложения и требовать.Это колебание может увеличить ваши расходы в сценариях, когда ожидание рынок — не вариант.

Пластик меньше весит. Это простая выгода — одна из главных причин, по которой производители переходят с металла к пластику. Преимущества снижения веса проявляются в картон — в производстве, отгрузке и (конечно) в конечном применении продукт.

Что касается производства, ваши затраты на закупку намного ниже, поскольку более легкий пластиковый материал может быть доставлен намного дешевле.Ваш стоимость доставки для клиентов также ниже по той же причине.

Конечное использование — это то, где преимущества пластика чрезвычайно очевиден. При транспортировке любой тип транспорта увидит топливо эффективность за счет меньшего рабочего веса. В промышленных применениях пластик предлагает преимущества маневренности и управляемости по сравнению с металлом — подумайте больших раздвижных дверей-купе в транспортных контейнерах. Они могут предоставить та же прочность и жесткость (подробнее об этом ниже) при гораздо меньшем весе, что значительно упрощает их перемещение.

Меньший вес также может помочь в соблюдении нормативных стандартов для транспортных средств, например, снижение выбросов и повышение топливной экономичности. в автомобильной промышленности и не только, это одно преимущество привело к бесчисленному количеству решения перейти с металла на пластик.

Пластик может предложить большую силу. Есть огромное количество пластиковых материалов, обладающих пределом прочности на разрыв, сравнимым с металлы, которые обычно используются в этих приложениях. Во многих случаях эта прочность и жесткость могут даже превосходить металл, который использовался ранее.Во многих транспортных приложениях, которые мы здесь обсуждали, сила — это ключевое требование к материалу. Бесчисленные транспортные компоненты подвержены сильному повторяющемуся стрессу, иногда в экстремальных условиях. Сила а надежность просто не может быть принесена в жертву при переходе с металла на пластик.

К счастью, пластмассы более чем справляются с этой задачей. Его трудно представить, чтобы кто-нибудь переключился с металла на пластик, если требование прочности не было выполнено. И все же сочетание меньшего веса и сопоставимая прочность сделала его легким выбором для многих производителей.

Пластик позволяет больше гибкости дизайна. The природа производства металла означает, что ограниченный круг процессов может быть наносится на металл эффективным образом. Более сложные элементы в металле требуют экспоненциально больше обработки — увеличение времени производства и увеличение расходы.

Пластиковые формы, с другой стороны, позволяют выбор вариантов дизайна. Сложные элементы могут быть легко реализованы в форме, и разница во времени и стоимости между производством простого изделия и сложный пренебрежимо мал.

Пластик позволяет сэкономить время и деньги на отделке и сборке. Гибкость конструкции, обеспечиваемая пластик означает, что детали, которые обычно должны быть изготовлены из несколько металлических частей, а затем сварены или иным образом собраны вместе, могут быть изготавливается в виде одной детали с пластмассовой формой.

В производстве металлов самый эффективный способ производства сложные функции выполняются путем сборки, а не в процессе производства сам. Как ни крути, это требует больших усилий (и, следовательно, больше затратный по времени и деньгам) процесс, чем изготовление штучных изделий из пластика.

Помимо снижения затрат на сборку, пластиковые компоненты могут обычно используются прямо из формы, что сокращает время и стоимость отделки. Металлические части, с другой стороны, могут нуждаться в шлифовке, шлифовке и других закончено, чтобы быть готовым к окончательному применению.

Пластик предлагает больший выбор материалов. пластик выбор материалов — и сопровождающие их физические свойства — почти бесконечный. Кроме того, можно проектировать и производить индивидуальные пластиковые материалы. чрезвычайно легко, что делает его привлекательным вариантом для приложений, где требуются особые свойства материала.

Даже с учетом количества доступных сплавов металл выбор материалов относительно гораздо более ограничен. Есть больший шанс вы попадете в «тупик», если будете искать металл с физическими свойствами. для уникального требования; тогда как эти тупики по сути не существуют для пластик, для наиболее распространенных применений. Спроектированные пластиковые материалы — это быстро развивающийся бизнес, а это означает, что вы легко сможете найти и работать с провайдер.

Производство затраты ниже. пластик производственные процессы в целом более оптимизированы и эффективны, чем по металлу — значит, и дешевле. В то время как производство металла обычно выполняется путем механической обработки — удаления материала для придания формы каждой детали — пластмассы Литье под давлением позволяет создавать сразу несколько изделий с гораздо меньшим количеством отходов. Эти повышения эффективности со временем значительно снижают ваши затраты.

Мы надеемся, что, прочитав эти преимущества, вы определили несколько способов — или более — что вы могли бы извлечь выгоду из преобразования металла в пластик в вашем товары.Эта практика продолжает расти, и, возможно, пришло время для вам присоединиться.

Преимущества замены металлов пластмассами

Хотя преобразование металла в пластик было введено в 1950-х годах с изобретением смол инженерного качества, многие производители сегодня не знакомы с преимуществами этой универсальной технологии.

По мере того, как в постоянно меняющейся обстановке разрабатываются различные современные и экономичные пластмассы, многие отрасли промышленности осознают преимущества замены металлических деталей пластмассой, полученной литьем под давлением.Фактически, большинство компаний могут ожидать, что преобразование металла в пластик приведет к снижению затрат на 25-50%.

Обладая высокой прочностью, стабильной надежностью и возможностью изготовления с такими же жесткими допусками, что и металлические, пластиковые детали могут предложить многочисленные преимущества компаниям во всех отраслях промышленности.

Преимущества пластика над металлом

Поскольку многие отрасли промышленности все больше осознают преимущества преобразования металла в пластик, литье под давлением в больших объемах быстро становится предпочтительным методом производства деталей.

Пластиковые детали обладают несколькими универсальными преимуществами по сравнению с металлическими, в том числе:

• Может иметь более высокую прочность на разрыв по сравнению со многими типами металлов
• Уменьшенный вес
• Снижение производственных затрат
• Превосходная гибкость дизайна
• Сниженные отходы
• Более быстрое производство
• Простое соблюдение различных нормативных требований
• Снижение затрат на упаковку и доставку
• Срок службы до шести раз дольше
• Повышенная коррозионная стойкость
• Повторяющееся, предсказуемое производство

Помимо снижения веса и повышения общей прочности детали и коррозионной стойкости, преобразование пластмассы в металл также позволяет объединить несколько металлических деталей в единую пластмассовую деталь.И помимо обеспечения такой же прочности и таких же жестких допусков, как у металла, пластиковые детали требуют меньшего количества вторичных операций, что позволяет сэкономить время и средства.

Используя специальные методы проектирования, можно сделать пластиковые детали с более высокими физическими и химическими свойствами, чем металлические.

Использование пластиковых деталей для снижения затрат

Как уже упоминалось, преобразование пластика в металл может привести к экономии 25-50%. Это связано с несколькими факторами: возможностью замены нескольких металлических деталей одной пластиковой деталью и последующим устранением необходимости в крепежных деталях и сборке, а также возможностью добавления красок в расплавы пластика и, как следствие, отказом от процессов окраски или лазерной маркировки.

Однако, помимо экономии средств, использование пластика может значительно улучшить качество деталей. Пластик может улучшить качество деталей несколькими способами, в том числе за счет:

• Возможность повторного использования пластмасс
• Увеличенный срок службы
• Более разнообразные варианты дизайна
• Устранение трудоемких и дорогостоящих вторичных процессов
• Повышенная структурная прочность продукта
• Меньший вес и повышенное удобство использования

Введение в литье пластмасс под давлением, электронная книга

Откройте для себя мир литья пластмасс под давлением с уверенностью

Загрузите нашу электронную книгу «Введение в литье пластмасс под давлением.”Внутри мы покрываем:

• Виды литья пластмасс, их преимущества и применение
• Типы прессов, их возможности и преимущества
• Как определить стоимость литья пластмасс под давлением
• Распространенные ошибки, которых следует избегать

Узнать больше

Как ведущий производитель, сертифицированный по стандарту ISO 9001: 2008, Rodon Group с гордостью предлагает услуги литья под давлением в больших объемах для широкого круга отраслей.

Чтобы узнать больше о преимуществах преобразования пластика в металл и ключевых факторах, влияющих на качество деталей, загрузите нашу бесплатную электронную книгу «Как изготовить идеальную пластмассовую деталь».

Замена металла на пластик | Конструирование машин

В известной сцене из фильма « Выпускник » юному герою сообщают, что «у пластмасс есть большое будущее» — предсказание, которое перекликалось с реальностью. Теперь пластик помогает делать продукты легче, прочнее, проще в обработке и доступны в более сложных формах, особенно в виде композитов и высококачественных полимеров. Другими словами, будущее за пластмассами.

История

Бакелит, разработанный в 1907 году, считался первым полностью синтетическим полимером.В то время как до этого использовались другие термопласты, бакелит был термореактивным. Термореактивные материалы образуют прочные связи, которые нельзя повторно формовать, и из них можно получить относительно прочные детали, но их трудно переработать. Один из вариантов вторичной переработки термореактивного материала — это просто измельчить его и использовать в качестве заполнителя для новой детали. Напротив, повторное формование возможно с помощью термопластов (в основном известных, но не ограничиваясь ими, экономичных полимеров с номерами от 1 до 7). Возможность реформирования материала была связана с уменьшением прочности.Прочность пластмасс улучшалась более 50 лет и даже заменяла металлические детали. В настоящее время новые специальные полимеры, композиты и процессы имеют улучшенные свойства до такой степени, что некоторые инженеры не знают о потенциальных преимуществах пластмасс.

Пластмассы в течение нескольких десятилетий постепенно превратились из игрушек и ювелирных изделий в серьезные аэрокосмические и военные приложения. Пластик может быть легким выбором при попытке сэкономить на весе и стоимости. В сентябре 2013 года Американское общество инженеров-механиков оценило, что «в целом компании могут рассчитывать достичь общей экономии от 25% до 50% за счет перехода на пластиковые детали.«Пластмассы также могут иметь косвенные преимущества. Простой пример — пластиковые пакеты для продуктов. Отправка одного грузовика с полиэтиленовыми пакетами вместо четырех грузовиков с бумажными пакетами за такое же количество может сэкономить топливо, время и место для хранения. Тем не менее, пластмассы могут показаться не столь вероятным выбором для приложений с более высокими нагрузками.

При рассмотрении вопроса об использовании пластмасс необходимо учитывать окружающую среду и другие свойства. Например, пластик может не ржаветь, но вода может впитаться в пластик и действовать как эластомер.Это ослабляет связи в материале, что приводит к выходу детали из строя.

Одна из проблем при использовании термопластов для замены металлов заключается в том, что многие детали конструкции должны быть жесткими и обладать высокой ударной вязкостью. Эти свойства были косвенно связаны с термопластами примерно до 50 лет назад, когда в полимер добавили стекловолокно. По словам Рона Хоули, главного научного директора Integrated Composite Products Inc., это поможет выдержать нагрузку на большей площади поверхности и повысит прочность на изгиб, жесткость, модуль упругости, растяжение и ударную вязкость на целых 300–400%. .(ПМС). Так началась эра термопластов.

До 1970-х годов стекло обычно добавлялось в процессе экструзии. При попадании стекловолокна в смолу и обеспечении ее полного смешивания — или смачивания — с полимером возникает большое напряжение сдвига. Это может привести к разрыву стекловолокна на относительно короткие отрезки (обычно менее миллиметра). Чтобы работать в качестве армирования и улучшить характеристики на 300–400%, волокно должно иметь соотношение длины к диаметру примерно 20: 1.

К концу 1979 года производители пластмасс начали производить длинное волокно методом вытяжки. Волокна диаметром до 12 мм могут изготавливаться в виде гранул. Во время процесса литья под давлением действуют силы сдвига, которые разрывают длинные волокна. Но длина постобработки, превышающая 8 мм, является нормой.

Длинное волокно увеличивает жесткость, прочность и износостойкость. (Данные любезно предоставлены PlastiComp)

Когда пластик забирает

Более длинные волокна повышают прочность пластика, делая его более конкурентоспособным по сравнению с металлом.Например, целазол представляет собой ненасыщенный полимер на основе полибензимидазола (PBI); его предел прочности на разрыв составляет около 20 фунтов на квадратный дюйм (138 МПа) в соответствии с Plastics International (испытание с ASTM D638). FR-4 / G10 — это композит со стеклотканью, который хорошо подходит для пластиковых застежек. По данным CrafTech Industries, он имеет предел прочности на разрыв 45 ksi (310 МПа). В то время как металлы могут достигать более высокой прочности (см. Таблицу ниже), композитные полимеры конкурентоспособны и прочнее некоторых марок металлов.

Благодаря более прочным пластмассам и простоте обработки термореактивные и термопласты могут сэкономить время и энергию по сравнению с изготовлением деталей из металлов.Инженеры могут воспользоваться преимуществами обработки пластика, поскольку для выполнения заказов и сохранения конкурентоспособности может потребоваться сокращение времени производства. Хоули из ICP предлагает следующий пример: «Представьте себе первый четырехколесный автомобиль. Вероятно, он был сделан из большого количества металла. Его изготовитель мог иметь доступ к мельнице и некоторому гибочному оборудованию, поэтому это кажется логичным. Однако по мере роста продаж вам нужно делать вещи быстрее, чтобы не отставать от спроса. Если фрезеровка детали занимает 20 минут, формовка из термореактивного материала может занять пять минут.В этом примере не было необходимости экономить на весе или стоимости, необходимо было выполнять заказы. Именно тогда пластик берет верх ».

(Данные любезно предоставлены PlastiComp)

Однако, если вы производите 200 тыс. Деталей в год, это может быть невозможно сделать с помощью термореактивных материалов. В приведенном выше примере у вас всего около 100 000 пятиминутных циклов в году. «Термопласты хороши для массового производства, — говорит Хоули. «Быстрое производство термопластов позволяет сократить время выдержки и схватывания. Многие детали можно формовать менее чем за минуту.”

Рынки, переходящие от металлов или термореактивных материалов к термопластам, как правило, нуждаются в быстром производстве, отмечает Хоули. «Небольшие гидроциклы — идеальный рынок для термопластического процесса». он говорит. Именно это и сделал Джордан Дарлинг, генеральный директор-основатель Free Form Factory — производителя гидроциклов.

По словам Джордана, «производство стекловолокна является дорогостоящим, трудоемким и выделяет летучие органические соединения (ЛОС), которые токсичны для людей, производящих детали.Путем термоформования из запатентованного материала, не содержащего стекла — это не композит, — мы можем производить в 10 раз быстрее, чем при использовании традиционных методов ».

Композиты могут быть дорогостоящими, но производители находят новые способы снижения затрат. Например, использование смеси 20% углерода и 20% стекловолокна снижает стоимость на 37% по сравнению с 40% углеродного волокна. (Данные любезно предоставлены PlastiComp)

Jordan продолжает: «От сырья до готовности к отправке для изготовления корпуса может потребоваться 225 человеко-часов.Но наш корпус занимает всего 20 часов. А по мере увеличения масштабов мы можем сократить это время вдвое. Хотя производство является важной причиной использования этой технологии производства, этот метод также дает в 3,5 раза большую ударную вязкость по сравнению с изделиями из стекловолокна ».

Изделия из стекловолокна также сложно отремонтировать или утилизировать. Используя модульную конструкцию с термопластами, можно производить продукт, не образующий летучих органических соединений, который относительно легко поддерживать и перерабатывать. По мере роста нормативов по ЛОС и устойчивым практикам высокоэффективные полимеры и термопласты будут продолжать заменять металлы и термореактивные пластмассы, особенно если они могут выдерживать более высокие нагрузки, позволяя легко производить детали.

Обработка

Хотя Free Form Factory, в частности, не использует композиты, композиты находят новые способы увеличения прочности при одновременном рассмотрении простоты производства. ICP, например, использует новый процесс для добавления термопластов, пропитанных длинными стеклянными волокнами, которые стратегически размещены в областях с высокой нагрузкой. Имея возможность добавить непрерывное волокно в определенную область, компания может заменить металлические подножки на транспортном средстве. Подножка из полиолефина теперь вдвое меньше по весу и стоимости предыдущей металлической детали.Кроме того, испытание на трехточечный изгиб показало, что пластиковая подножка выдерживает в три раза большую нагрузку при том же прогибе, что и металлическая часть. Другим неотъемлемым преимуществом использования полимера является химическая стабильность: он не ржавеет и, в зависимости от используемого композита, может обеспечивать более высокую усталостную прочность.

«Мы нацелены на применение луча», — говорит Хоули из ICP. «Они плоские с одной стороны, а с другой — ребра для увеличения прочности. Когда эти конструкции терпят неудачу, кромка ребра является первой областью, которая трескается.Эта трещина будет распространяться и в конечном итоге приведет к поломке детали. Мы повышаем предел прочности при растяжении, делая элементы растяжения непрерывной длины в нижней части выступа, где происходят разрушения. Непрерывное армирующее волокно примерно в 60 раз прочнее основного формовочного компаунда. Вы помещаете непрерывные стекловолокна, которые уже пропитаны пластиком, в формы до того, как они закроются. Когда форма открывается и выталкивает эту деталь, вы можете просто добавить еще несколько стержней, прежде чем форма закроется для следующего выстрела.”

Использование различных волокон может помочь улучшить свойства и помочь полимерам проникнуть на рынок металлов. При сравнении металла с пластиком важно, чтобы инженеры знали, как изменение смолы, волокна или способа использования волокна (длина, ориентация и т. Д.) Влияет на обработку и экономику, а также на свойства. Несомненно, сохранение максимально длинной длины может увеличить жесткость и ударную вязкость. Но инженеры, незнакомые с литьем длинного стекла под давлением, могут произвести недостаточные детали.

Подумайте об этом так: стекловолокно состоит примерно из 4 000 стекловолокон. По мере того, как в процесс добавляется больше энергии, он разрушает волокна, тем самым снижая прочность конечной детали. Снижение технологических свойств, таких как противодавление, поможет. Однако это должно быть отражено в конструкции пресс-формы. Литники, направляющие и литники меньшего размера будут увеличивать напряжения и энергию, необходимую для проталкивания материала через эти точки, и все это приведет к разрыву волокон и, таким образом, к снижению прочности детали.

Дизайнеры начинают рассматривать другие процессы при использовании композитов для сохранения длины волокна. Они также пытаются более эффективно контролировать ориентацию волокон. Компрессионное формование снижает давление и необходимость прохождения материала через литники и затворы. Это увеличивает длину волокон и потенциально позволяет лучше ориентировать волокна. Использование компрессионного формования также может продлить срок службы пресс-формы. Введение острых концов стекловолокна может поцарапать плесень. Если у материала меньше концов — либо из-за использования более длинного волокна, либо из-за того, что материалы не проталкиваются через форму посредством такого процесса, как прессование, — срок службы формы может быть увеличен.

Жизненный цикл пресс-формы важен, так как стоимость инструментов для некоторых процессов высока. «Для литья под давлением требуются сложные более дорогие формы, — говорит Дарлинг из Free Form. «С помощью термоформования мы можем упростить конструкцию и способ изготовления пресс-форм, чтобы снизить затраты на инструменты. Литье под давлением хорошо подходит для небольших компонентов, производимых в больших масштабах, но стоимость их значительно возрастает. Термоформование можно масштабировать, сохраняя при этом низкую стоимость ».

Аддитивное производство (3D-печать) и алюминиевые формы — еще одна растущая тенденция к снижению стоимости инструментов.Формы и приспособления для 3D-печати могут сократить время изготовления деталей. Это может увеличить количество итераций, которые можно протестировать, прежде чем вкладывать средства в более надежные инструменты, если это необходимо.

Для 3D-печати высокоэффективные полимеры и композиты исключают использование форм. 3D-печать с использованием PEEK, ULTEM и других высокопроизводительных полимеров может занять больше времени при изготовлении плавленых волокон, чем при формовании. Но печать сборок как единой детали без пресс-формы может сократить время сборки, затраты на инструменты и помочь автоматизировать производство.

В некоторых приложениях 3D-печатные и алюминиевые формы могут справиться с небольшими производственными тиражами. Ключевые факторы того, как долго прослужит пресс-форма, будут зависеть от формованного материала, температуры обработки и сложности геометрии.

Применения в аэрокосмической отрасли

Будь то пресс-форма или деталь, большое преимущество при использовании композита — это контроль ориентации волокон. Это преимущество перед металлами, поскольку они изотропны. В результате тепло, связанное с обработкой, затрудняет добавление волокон к металлическим деталям.Контроль ориентации волокон в композитах оптимизирует соотношение веса и прочности, но часто также увеличивает стоимость и трудозатраты. В некоторых отраслях, например, в аэрокосмической, преимущества обычно перевешивают более высокую стоимость.

Коробка крыла находится на нижней стороне этого российского МС-21 между крыльями или между крыльями. Это первый раз, когда композит был использован для этого структурного дизайна.

«Мы использовали однонаправленную« сухую »ленту для коробчатой ​​конструкции обшивки, стрингеров и лонжерона кессона крыла российского самолета МС-21, который выкатился 8 июня», — отмечает Франк Никиш, директор по глобальным стратегическим проектам в аэрокосмической отрасли. Solvay.«Наша ткань TX1100 — это сухая однонаправленная лента, нарезанная на полоски дюйма (6 мм). Его можно разместить на игровом автомате. Управление направлением волокон с помощью автоматизированного оборудования, такого как машина для резки планшетов, является следующим шагом в разработке и производстве волокон или текстиля для композитов. Затем на весь слой вводится PRISM EP2400, усиленная смола для инфузии ».

Однонаправленная лента может занять больше времени или труда по сравнению с текстилем или тканевым композитом. Тем не менее, он обеспечивает преимущество в соотношении прочности и веса, которое требуется для приложений более высокого уровня; например, в гонках и аэрокосмической промышленности.(Любезно предоставлено Solvay)

Aviation Week отметила тенденции в аэрокосмических материалах, связанных с выбором MC-21: «United Aircraft Corp. (UAC) сделала ставку на более легкие материалы: полностью композитные сверхкритические материалы с высоким соотношением сторон. Крыло спроектировано с учетом максимальной аэродинамической эффективности в крейсерском полете. К другим составным компонентам относятся центральный кессон крыла, а также вертикальные и горизонтальные кили. Корпус крыла и панели крыла производятся по технологии вакуумной инфузии на предприятии «АэроКомпозит» в Ульяновске, другом филиале ОАК.”

По словам Никиша, «сейчас основное внимание уделяется тому, чтобы сделать изготовление композитных деталей более доступным. Благодаря нововведениям соотношение веса и прочности улучшилось примерно на 20%, но за последние 20-25 лет ничего особо не изменилось, сделав обработку более доступной. Это означает сокращение продолжительности цикла. Например, стандартное отверждение в автоклаве длится более восьми часов. Если вы можете изменить химический состав смолы, чтобы отверждение происходило быстрее и при более низкой температуре, в сочетании с процессом вакуумного мешка — и без снижения механических характеристик — это настоящий шаг вперед.Обладая знаниями в области смол и технологических процессов, мы можем сократить время обработки, тем самым значительно увеличив производство ».

Solvay, например, производит Cycom 5320-1, который можно обрабатывать методом вакуумного мешка. Этот продукт устраняет необходимость в сравнительно дорогом автоклаве. Кроме того, процесс вакуумной упаковки позволяет расширить базу поставщиков, поскольку печи используются чаще, чем автоклавы. Solvay также постоянно работает над смолами для процессов инфузии. Никиш говорит: «Это все еще сложно, но мы нашли хороший баланс с PRISM EP2400.Это термореактивная смола со сравнимыми механическими характеристиками с упрочненными продуктами пре-прег, но при этом очень проста в обработке ».

При выборе материалов инженеры должны учитывать, что они не могут проектировать металлы так же, как они проектируют пластмассовые детали. Редко бывает прямое сравнение яблок с яблоками, поэтому для инженеров критически важно использовать пластиковые конструкции для пластиковых деталей. Пытаться подогнать пластик под металлическую конструкцию — все равно что вставить квадратный штифт в круглое отверстие.

Другими словами,

Пластмассы могут содержать разные ключевые элементы для разных отраслей. И их нельзя использовать вместо металла без внимательного отношения инженерного состава. И все же одна общая тема остается верной с 1967 года, когда был выпущен выпуск The Graduate : «У пластмасс большое будущее».

Металлический пластик | Особенность | Chemistry World

Металлосодержащие полимеры выигрывают от механических свойств полимеров и химических свойств металлов.Том Вестгейт обнаруживает, что недавние достижения в области дизайна и синтеза делают эти материалы намного больше, чем просто химические диковинки.

Полимеры пронизывают почти каждую часть нашей жизни, и почти каждый знает, насколько полезны эти длинноцепочечные молекулы. Между тем, любой школьник-химик может сказать вам, что комплексы металлов обладают многими интересными свойствами, такими как окислительно-восстановительное поведение, катализ и магнетизм. Но возможно ли получить лучшее из обоих миров?

Медленно, но верно химики разработали способы создания ряда полимеров с такими же захватывающими физическими и химическими свойствами, что и металлы, без ущерба для механической прочности и простоты обработки, присущих обычным пластмассам.Это открыло множество потенциальных применений для этих материалов, от нанотехнологий до топливных элементов, от химических датчиков до катализа.

Хотя эта область имеет долгую историю — первый растворимый металлсодержащий полимер, поли (винилферроцен), был получен в 1955 году, — действительно полезные материалы начали появляться только в последние годы.

«Проблема была синтетической», — объясняет Ян Маннерс из Бристольского университета, Великобритания. «В литературе полно нерастворимых материалов с низким молекулярным весом», которые заявлены как металлсодержащие полимеры, — добавляет он.Но надежное производство растворимых полимеров, которые можно наносить на устройства в виде тонких пленок, долгое время было труднодостижимым.

К сожалению, классические методы полимеризации не подходят для металлсодержащих мономеров. Эти методы обычно основаны на реактивных химических группах для связывания молекулярных цепей вместе, но эти группы также имеют тенденцию разрушать комплексы металлов. А с металлическими мономерами, как известно, трудно добиться высокой чистоты и точной стехиометрии реагентов.Хотя ферроцен уже давно является популярным кандидатом на включение в полимеры, например, связывание этих комплексов в цепочки сталкивается с такими проблемами.

Но в 1992 году, находясь в Университете Торонто, Канада, группа Маннерса открыла метод получения высокомолекулярных полимеров из напряженных циклических ферроценофанов, в котором два циклопентадиеновых кольца соединены атомом кремния, который наклоняет их так, что они больше не параллельны друг другу. Маннерс обнаружил, что нагревание разрывает напряженные молекулы, инициируя реакцию, которая формирует цепочку ферроценовых звеньев, связанных силановыми группами, названную полиферроценилсиланом.

Этот метод полимеризации с раскрытием кольца (ROP) был адаптирован для включения множества различных заместителей в атом кремния. Добавление длинных алкильных цепей позволяет контролировать растворимость, облегчая обработку и определение характеристик с помощью традиционных методов растворения, таких как ²⁹ Si ЯМР и гель-проникающая хроматография.

Возможно, наиболее полезной характеристикой этой химии является то, что полимеризация может быть «живой», что означает, что цепи продолжают расти до тех пор, пока не перестанет существовать доступный мономер.Обнаружено, что реакцию можно даже включать и выключать при воздействии света, что дает беспрецедентный контроль над общей длиной полимерных цепей. Использование мягких оснований для раскрытия напряженных ферроценофанов означает, что более широкий диапазон менее толерантных функциональных групп может использоваться в качестве кремниевых заместителей, и Маннерс надеется расширить методологию, чтобы использовать «множество различных металлов и мостиковых лигандов».

Физические свойства полимера можно регулировать степенью окисления его атомов железа.«Если у вас есть слегка сшитый образец, в котором все железо находится в состоянии Fe (II), он набухнет в неполярном растворителе, таком как толуол, с образованием геля», — объясняет он. «Но если вы окисляете металл, гель сжимается, чтобы ограничить менее благоприятные взаимодействия между катионным металлическим центром Fe (III) и растворителем».

Такое поведение привело Маннерса и сотрудников к инкапсуляции листов крошечных светорассеивающих микрогранул диоксида кремния. в геле. Набухание и сжатие геля изменяет расстояние между этими листами, что изменяет длину волны света, который они рассеивают.Они предполагают, что такой «фотонный кристалл», реагирующий на стимулы, может быть использован для создания цветных пикселей на визуальных дисплеях.

Тот же подход позволил получить крошечные капсулы, которые можно использовать для высвобождения более мелкой молекулы, такой как лекарство, в ответ на присутствие окислителя. Юлиус Ванцо и его коллеги из Университета Твенте, Нидерланды, сделали стенки капсул из чередующихся слоев положительно и отрицательно заряженных производных полиферроценилсилана вокруг съемного коллоидного шаблона.

Окисление железа в ферроценовых звеньях заставляет полимерные цепи раздвигаться за счет электростатического отталкивания, позволяя флуоресцентно меченным молекулам декстрана диффундировать в капсулу. Затем набухшую упаковку можно было запечатать, вернув атомы железа в их исходное состояние с помощью восстановителя. Вансо и его команда считают, что, если молекулы могут попасть в капсулы, они также могут быть контролируемо высвобождены, что приведет к возможному применению в медицине.

Молекулярные проволоки

Исследования электропроводящих полимеров продвигались с головокружительной скоростью с тех пор, как в 1970-х годах окисленный полиацетилен оказался хорошим проводником.Тим Свагер из Массачусетского технологического института, Кембридж, США, был вовлечен в эту область с самого начала, а с середины 90-х годов работал над включением ионов металлов в свои материалы.

Полимеры могут проводить электричество, когда их

электронов могут свободно перемещаться по полимерной цепи. Связь этих делокализованных электронов с d-орбиталями металла может интересным образом изменить свойства обоих компонентов. Для Сваджера связь между двумя типами соединений логична: проводящие полимеры являются окислительно-восстановительными.Металлы обладают необычайной окислительно-восстановительной химией. Это естественная посадка ».

Главный предел проводимости полимера заключается в том, насколько хорошо он передает заряд между ’сегментами’ делокализованных электронов в отдельных цепочках. Сваджер конструирует свои материалы, соответствующие окислительно-восстановительному потенциалу, так, чтобы металлические центры соединяли эти сегменты, позволяя электронам прыгать от одного к другому, как по камням через ручей.

По мнению Сваджера, путем точного согласования окислительно-восстановительных потенциалов металлического центра с окислительно-восстановительным потенциалом сопряженного полимера можно улучшить прохождение заряда через материал.В материалах, которые таким образом «согласованы с окислительно-восстановительным потенциалом», команда Сваджера заметила значительные улучшения в проводимости, что сделало их пригодными для использования в химических датчиках.

Сваджер описывает металлы в этих полимерах как «горячие точки», которые контролируют их чувствительность к другим молекулам. Любое изменение в окружающей среде металла — например, когда он связывает молекулу аналита — вызывает явное изменение проводимости всего полимера.

В этих случаях свойства полимера модифицируются металлами, но при катализе может происходить наоборот.Во многих процессах металлические катализаторы ускоряют реакции, переключаясь между состояниями окисления, отдавая или принимая электроны, которые принимают участие в реакции. Если металл присоединен непосредственно к электроду как часть полимерной пленки, этот перенос электронов может быть значительно ускорен. Это увеличивает количество каталитических циклов, которые могут быть выполнены, а также означает, что нет необходимости беспокоиться об извлечении катализатора из реакционной смеси. Поскольку снижение содержания кислорода является ключом к технологии топливных элементов, команда Сваджера надеется, что их семейство кобальтсодержащих полимеров на основе политиофена может быть использовано в качестве катализаторов топливных элементов.

Переключатель цвета

Большинство проводящих полимеров меняют цвет при приложении к ним напряжения, поскольку окисление нарушает электронные переходы, ответственные за поглощение света. Это одно из самых коммерчески перспективных приложений пластиковой электроники. Прозрачные электроды, такие как стекло, покрытое оксидом индия и олова, могут быть покрыты полимерной пленкой путем электрополимеризации и использоваться, например, в качестве антибликовых зеркал заднего вида в автомобилях или в качестве окон, которые отсекают свет одним щелчком переключателя. .

Комплексы переходных металлов могут приобретать впечатляющую гамму цветов, и это свойство также не избежало полимерной обработки. Нанесение материалов на электрод позволяет получить доступ к широкой палитре цветов, контролируемой электрическим током. «В принципе, огромное количество металлосодержащих материалов будет демонстрировать электрохромизм», — говорит Роджер Мортимер из Университета Лафборо, Великобритания. Он использует комплексы рутения с бипиридильными лигандами, которые замещены виниловыми группами с образованием электрохромных пленок.Комплексы металлов находятся внутри непроводящего полиэтиленового каркаса, где проводимость достигается за счет передачи заряда от одного металлического комплекса к другому.

Рутениевый комплекс обычно придает пленке оранжевый цвет, но когда электрический ток окисляет Ru (II) до Ru (III), пленка становится прозрачной. Изменение потенциала на противоположное снова уменьшает металл, и пленка возвращается к своему цвету.

Металлы с более чем двумя степенями окисления или даже пленки из смешанных металлов могут вызывать переходы между несколькими разными цветами, объясняет Мортимер.

«В конечном итоге, конечно же, разработка приложений станет настоящим испытанием успеха в области металлополимеров в ближайшие пять-десять лет», — говорит Маннерс.

В то время как датчики и приложения для визуального отображения, вероятно, увидят первый из этих успехов, Сваджер также видит большой потенциал для решения некоторых проблем, связанных с нашими растущими потребностями в энергии. «Представьте, — говорит он, — что у вас на крыше есть солнечные батареи. Они могут сбрасывать свою энергию в сеть или батарею ». Но оба процесса — неэффективные процессы, так почему бы не вложить энергию в химические связи, — предлагает он.

Двуокись углерода может быть восстановлена ​​до полезных соединений, таких как метанол, и Сваджер считает, что металлополимеры могут хорошо подходить для использования тока от солнечной панели для катализа этой реакции.

Если — а Сваджер признает, что это большое «если» — может быть разработан достаточно эффективный материал, это будет означать использование парникового газа в качестве источника пригодного для вторичной переработки топлива. «Если бы вы могли это сделать, — говорит он, — вы получили бы Нобелевскую премию».

Том Вестгейт — внештатный писатель-научный писатель из Манчестера, Великобритания.

Где этот металл?

Металлополимеры обычно классифицируются по тому, где и как металл прикреплен к цепи. Например, металл может быть частью основной цепи полимера или может быть частью группы, свисающей с цепи, где он оказывает меньшее влияние на свойства полимера.

Большинство химиков в этой области также различают материалы, в которых металлы прочно (часто ковалентно) связаны с полимером, и супрамолекулярные полимеры, где самосборка посредством взаимодействий металл-лиганд является движущей силой для создания больших структур.Связь в этих системах часто слабее, что позволяет при желании разорвать полимерные цепи этого типа.

Так называемые координационные полимеры, еще одно подмножество этой группы, представляют собой трехмерные кристаллические сети, образованные множественными связями металл-лиганд. «Существует некоторая путаница», — признает Нил Чампнесс из Ноттингемского университета, Великобритания, чья группа выпускает эти материалы, но предпочитает термин «координационная структура». Эти материалы желательны для крошечных полостей внутри них, которые образуются, когда жесткие лиганды соединяют металлические центры, и используются для создания материалов, которые могут хранить относительно большие количества газообразного водорода.

Типы материалов | Давайте поговорим о науке

Все, что мы делаем, состоит из одного или нескольких материалов. Разные материалы имеют разные свойства . Благодаря этим различным свойствам их можно использовать для создания самых разных объектов. Материалы могут быть мягкими или твердыми. Они могут быть гибкими или жесткими. Они могут быть нежными или очень прочными. Давайте посмотрим на несколько примеров из разных материалов.

Дерево

Древесина может быть классифицирована как лиственная древесина или мягкая древесина .

Лиственных пород получают из лиственных деревьев . Это деревья, которые осенью теряют листву. Древесина твердых пород обычно используется для изготовления мебели и в строительных проектах, которые должны служить долго. Примеры твердых пород древесины — дуб, клен и орех.

Хвойная древесина поступает из хвойных деревьев. Хвойные или вечнозеленые деревья держат хвою круглый год. Большая часть древесины или древесины, подготовленной для строительства, производится из хвойных пород.Хвойная древесина обычно используется в таких частях зданий, как окна и двери. Он также используется в некоторых видах мебели. Примеры мягких пород древесины — сосна, пихта и ель.

Предупреждение о заблуждении

Термины «древесина твердых пород» и «древесина мягких пород» не относятся к твердости древесины дерева. Эти термины относятся к тому, как дерево воспроизводится. Хвойные (хвойные) деревья размножаются семенами в шишках. Листопадные (лиственные) деревья размножаются за счет семян плодов или цветов.

Деревья разных пород дают древесину с разными свойствами.Но все породы дерева имеют общие физические характеристики. Во-первых, дерево крепкое. Его сила зависит от его зерна . Зерно — это естественное направление роста волокон в древесине. Древесина очень устойчива к сжатию при приложении силы в направлении волокон. Но он может легко сломаться, если приложить силу к волокну.

Древесина также имеет интересную связь с водой. Это очень плавучий материал . Это значит, что он может плавать.Вот почему из дерева часто делают корабли и лодки. Но древесина также гигроскопична . Это означает, что он может впитывать воду. Некоторые породы дерева могут впитывать и удерживать много воды. Эту характеристику важно учитывать при выборе дерева для проекта. Если древесина содержит слишком много воды, она может со временем сгнить . Когда древесина гниет, она разрушается.

Знаете ли вы?

Древесина бальзы — одна из самых легких и наименее плотных пород древесины, но технически она считается твердой древесиной, потому что деревья, которые ее производят, дают семена!

Зерна из разных пород древесины (Источник: Anonimski через Wikimedia Commons).

Металлы

Металлы — одни из самых важных материалов, используемых в производстве и строительстве. Некоторые примеры металлов: железо, алюминий, медь, цинк, олово и свинец. Многие металлы, которые мы используем сегодня, — это сплавы . Сплавы производятся путем объединения двух или более металлов. Они также могут сочетать металл с неметаллическим материалом. Сплавы созданы, чтобы придать металлу новые характеристики. Такие вещи, как повышенная твердость или прочность. Например, сталь — это сплав железа, содержащий небольшое количество углерода.

Все металлы имеют три основных характеристики:

• Блеск : блестят при разрезании или царапинах
• Ковкость : несмотря на то, что они прочные, их можно согнуть или придать им нужную форму с помощью нужного количества тепла и силы
• Электропроводность : проводят тепло и электричество

Но отдельные металлы обладают разными свойствами. Металлы и металлические сплавы обычно выбирают для предметов в зависимости от их свойств.В предметах домашнего обихода используются многие виды металлов, от меди до стали и даже золота!

По часовой стрелке сверху слева: стальной молоток, гаечный ключ, винты, ключ и замок, серебряные столовые приборы, железная сковорода, алюминиевая баночка, оловянная лейка, латунный кран, золотое кольцо, медный чайник

(Давайте поговорим о науке с использованием изображений Джоханны Паккала через Pixabay, Pashminu Mansukhani через Pixabay, Momentmal через Pixabay и через Pixabay, Lebazele через iStockphoto, danielsbfoto через iStockphoto, Stable007 через iStockphoto и GaryTalton через iStockphoto).

Многие металлы подвержены коррозии. Коррозия — это химическая реакция, при которой металл вступает в реакцию с кислородом. Иногда это хорошо, потому что укрепляет металл. Но когда железо или сталь вступают в реакцию с кислородом, образуется ржавчины . Коррозия может в конечном итоге привести к тому, что металл полностью превратится в ржавчину.

Керамика

Керамика часто определяется тем, чем она не является. Это неметаллических и неорганических твердых веществ. Это означает, что они не сделаны из металла, дерева, пластика или резины.Их делают путем обжига глины, песка и других природных материалов при очень высоких температурах.

Несколько примеров керамики: кирпич, плитка и бетон. Керамические материалы используются для изготовления всего: от домов, в которых мы живем, до горшков, в которых мы готовим пищу, до зубных имплантатов для наших зубов. Его даже используют для изготовления изоляционной плитки на космических кораблях! Стекло (см. Ниже) тоже керамическое. Итак, вы окружены керамикой и можете этого не знать!

Основные свойства керамики:

• Они обычно твердые
• Термостойкость: имеют высокую температуру плавления
• Устойчив к химической коррозии
• Они не проводят тепло или электричество: это значит, что они делают хорошие изоляторы

Некоторые виды керамики, например стекло и фарфор, также могут быть хрупкими (их легко сломать).Тем не менее они могут длиться очень долго.

Слева направо: фарфоровые горшки с крышками, куклы с фарфоровыми головами и фарфоровыми зубами (давайте поговорим о науке с использованием изображений Loamaresort [CC BY-SA] через Wikimedia Commons, JohnGollop через iStockphoto и seb_ra через iStockphoto).

Стекло

Стекло — один из самых универсальных материалов, созданных людьми. Стекло состоит в основном из песка, который состоит из диоксида кремния . Когда песок нагревается до очень высокой температуры (около 1700 ° C), он становится жидкостью.Когда он снова остывает, он полностью трансформируется и становится прозрачным твердым веществом.

Стекло, с которым мы наиболее знакомы сегодня, называется натриево-кальциево-силикатное стекло . Он сделан в основном из песка, но есть и другие ингредиенты. Кальцинированная сода, состоящая из карбоната натрия, снижает температуру плавления песка. Это означает, что его не нужно нагревать до такой высокой температуры, прежде чем он превратится в жидкость. Но кальцинированная сода также делает стекло водорастворимым . Это значит, что он может растворяться в воде! Чтобы этого не произошло, добавляют известняк или карбонат кальция.

Когда смесь жидкого стекла немного охладится, ее можно использовать по-разному. Его можно вылить в форму для создания таких вещей, как бутылки или лампочки. Его также можно «плавать» для создания идеально плоских листов, которые станут окнами или зеркалами. Затем смеси дают остыть и затвердеть.

Основные свойства стекла:

• прозрачность: видно сквозь нее
• жаростойкость: не плавится легко
• твердость : отсутствие разрушения

Вам может показаться, что стекло не особенно прочное.Но знакомые вам предметы, такие как лампочки и стаканы с водой, сделаны из очень тонких кусочков стекла. Если бы у вас был очень толстый кусок стекла (представьте стеклянный кирпич), он был бы очень прочным!

Когда люди делают стеклянные предметы, они могут добавлять различные ингредиенты, чтобы придать стеклу новые свойства. Например, жаропрочное стекло, такое как Pyrex, содержит оксид бора. Стекло, используемое для изготовления декоративных хрустальных предметов, таких как вазы и статуэтки, содержит оксид свинца. Это упрощает резку.Цветное или цветное стекло имеет разные цвета, потому что в жидком виде добавляются металлы!

По часовой стрелке сверху слева: мерный стакан из пирекса, шарики, колба Эрленмейера, стеклянная лошадь, увеличительное стекло, очки, лампочка и витраж

(Давайте поговорим о науке с использованием изображений: NoDerog через iStockphoto, Ekely через iStockphoto, ThomasVogel через iStockphoto, Laurenty через iStockphoto, AnthiaCumming через iStockphoto, Olga_sweet через iStockphoto, KenDrysdale через iStockphoto и Eugenesergeev через iStockphoto).

Пластмассы

Пластмассы бывают разных форм. Из них делают самые разные продукты. Молекулы пластика состоят из длинных цепочек. Эти молекулы называются полимерами .

Знаете ли вы?

Слово «пластик» происходит от греческого «plastikos», что означает «способный принимать форму».

Большинство пластмасс являются термопластами или термореактивными пластиками. Термопласты нагревают, а затем формуют.Их можно разогреть позже и изменить форму. Большинство пластиковых бутылок термопластичны. Термореактивные пластмассы можно нагревать и формировать только один раз. Термореактивные пластмассы используются для изготовления таких вещей, как электроизоляция, обеденные тарелки и автомобильные детали.

Пластмассы обладают множеством полезных свойств. Их:

• Обычно простой и дешевый в производстве
• Прочный и долговечный
• Устойчив к электричеству и воде
• Устойчивость ко многим видам химической коррозии

Но эта долговечность и устойчивость к повреждениям также могут быть проблемой.Пластик может разрушиться очень долго. Пластиковые бутылки ломаются около 450 лет. Пластиковые пакеты для покупок могут длиться до 10 000 лет! Вот почему так важно перерабатывать пластмасс. Термопласты пригодны для вторичной переработки, а термореактивные пластмассы — нет. По возможности лучше отдавать предпочтение термопластам, а не термореактивным пластмассам, чтобы пластику можно было дать новую жизнь после использования.

Ассортимент пластиковых предметов, включая миску, бутылку с водой, чашку, упаковочный материал, сумку, столовые приборы, шприц, компакт-диск (CD), калькулятор, ленту, прищепку и кухонный таймер (Источник: Cjp24 [общественное достояние] через Wikimedia Commons).

Текстиль

Слово «текстиль» первоначально относилось к тканым материалам. Сейчас это обычно относится ко всем волокнам, пряжам и тканям. Текстиль может быть изготовлен из натуральных материалов, таких как шерсть и хлопок, или из синтетических материалов, таких как полиэстер. Из текстиля делают одежду, ковры и многие другие изделия.

Знаете ли вы?

Самый ранний текстиль был произведен примерно в 5000 году до нашей эры. Некоторые из старейших форм текстильного производства включают плетение сеток и плетение корзин.

Текстиль состоит из множества крошечных частей, называемых волокнами . Текстильные волокна должны обладать особыми свойствами, чтобы их можно было прядить в пряжу или непосредственно превращать в ткань. Они должны быть прочными, гибкими, эластичными и прочными. Волокна с этими свойствами могут быть превращены в пряжу и ткани с аналогичными свойствами.

Но не все волокна обладают одинаковыми свойствами. Некоторые более теплые, некоторые более прочные, некоторые более мягкие или более удобные. Иногда для достижения желаемых свойств готового текстильного продукта требуется смесь волокон!

Разнообразие тканей, включая хлопок слева и шелк и вискозу справа (Источник: oonal через iStockphoto).

Кожа

Традиционная кожа изготавливается из шкур животных. Синтетика , или искусственная кожа. Из кожи делают все: от автомобильных сидений и мебели до футбольных мячей и сумок. Он прочный и имеет натуральную отделку. Эти свойства трудно воспроизвести с помощью синтетических материалов.

Знаете ли вы?

Около 65% кожи производится коровами. Остальные 35% в основном составляют овцы, свиньи и козы.

Бычья кожа часто используется для изготовления традиционной кожи.Он толстый и прочный, из него часто делают куртки, пальто и мебель. Овчина обычно дубленая с ее мягким флисом, все еще прикрепленным к коже. Из него делают куртки, коврики и тапочки. Из свиной кожи получается удобная и водостойкая кожа. Из него делают обувь, перчатки и спортивный инвентарь. Козья кожа очень мягкая и податливая . Из него часто делают сумки, перчатки и коврики. Для изготовления кожи также можно использовать шкуры других животных, таких как змей, аллигаторов, крокодилов, страусов и даже рыб.

Искусственная кожа обычно изготавливается из смеси натуральных и синтетических волокон, покрытых пластиковым полимером. Этот материал имитирует свойства натуральной кожи. Как и натуральная кожа, искусственная кожа мягкая на ощупь и водостойкая. Хотя искусственная кожа не такая прочная, как традиционная кожа, ее трудно разрезать или порвать. В результате его часто используют для изготовления мебели.

Традиционная кожа вызывает опасения с этической точки зрения, потому что это продукт животного происхождения.Но поскольку традиционные кожи сделаны из натурального материала, они могут разлагаться биологически, или естественным образом. Искусственная кожа больше похожа на пластик и очень долго ломается.

По часовой стрелке сверху слева: книги в кожаном переплете, кожаные и овечьи пальто, сумки и ремни из кожи аллигатора, а также ботинки из кожи и змеиной кожи (давайте поговорим о науке с использованием изображений Ника Макфи [CC BY-SA 2.0] через Wikimedia Commons, Sekmous [CC BY -SA 3.0] через Wikimedia Commons, Сергеярыжова через iStockphoto и Photovideostock через iStockphoto).

Бумага и картон

Бумага — важный материал, которым многие люди пользуются каждый день. От чтения газет до рисования картинок и упаковки подарков вы, вероятно, не представляете, как часто вы используете бумагу. Бумагу также можно использовать для изготовления других материалов, например, картона .

Бумага изготавливается из материала под названием целлюлоза . Мякоть состоит из древесных волокон, смешанных с водой. Эти волокна обычно получают из хвойных пород деревьев, таких как ель и сосна. Чтобы сделать бумагу, деревья вырезают и удаляют кору.Затем древесину измельчают на мелкие кусочки и смешивают с водой, чтобы получить целлюлозу. Пульпа химически обрабатывается, затем прессуется и сушится.

Эта фабрика производит бумагу и картон из переработанной бумаги с помощью этой машины Fourdrinier (Источник: orenosoppelsa через iStockphoto).]

Картон состоит из нескольких слоев бумаги, соединенных вместе. Гофрированный картон состоит из двух листов плоской бумаги, у которых третий лист бумаги гофрирован или изогнут, образуя волнообразную форму между ними.Конечный продукт получается жестким, прочным и очень легким. Этот картон можно сложить и склеить, чтобы сделать коробки или другие упаковочные материалы.

Резина

Существует два основных типа каучука: натуральный каучук и синтетический каучук. Натуральный каучук изготавливается из латекса , выпускаемого заводами. Синтетический каучук производится с использованием смеси химикатов. Синтетический каучук во многом схож с натуральным каучуком. Его можно использовать в шинах, шлангах, ремнях, напольных покрытиях и многом другом.

По часовой стрелке сверху слева: автомобильные шины, надувные шарики, ластик, шарик из резинок, хирургические перчатки, воздушные шары, ботинки.

(Источники: urfinguss через iStockphoto, wolv через iStockphoto, Floortje через iStockphoto, subjug через iStockphoto, kgfoto через iStockphoto, Liliboas через iStockphoto и APCortizasJr через iStockphoto).

Знаете ли вы?

Если вы когда-нибудь собирали одуванчик, возможно, вы видели молочно-белую жидкость на внутренней стороне стебля. Это латекс!

Почти 99% натурального каучука в мире производится из латекса растения под названием Hevea brasiliensis .Это растение широко известно как каучуковое дерево. Латекс подвергается множеству различных процессов, чтобы превратиться в универсальный упругий материал, который мы называем «резиной». Сначала его «пережевывают», затем добавляют химические вещества. Затем его сжимают и растягивают, а затем готовят при температуре около 140 ° C, чтобы он сохранил свою форму. Конечный продукт получается прочным, эластичным, эластичным, прочным и водонепроницаемым. Из него можно делать разные товары: от ластиков для карандашей до кроссовок и гидрокостюмов!

.