POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYPROPYLEN 3 - 2013 1 Polymery a plasty v praxi POLYPROPYLEN RNDr. Ladislav Pospíšil, CSc. pospisil@polymer.cz pospisil@gascontrolplast.cz 29716@mail.muni.cz 4.3.2013 4.3.2013 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYPROPYLEN 3 - 2013 2 Giulio Natta Born 26 February 1903 Imperia, Italy Died 2 May 1979 (aged 76) Bergamo, Italy Nationality Italian Fields Organic chemistry Alma mater Politecnico di Milano Known for Ziegler-Natta catalyst Notable awards Nobel Prize in Chemistry (1963) Lomonosov Gold Medal (1969) http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/13/Giulio_Natta_Nobel.jpg/180px-Giulio_Natta_ Nobel.jpg Polypropylen - materiál mnoha podob i použití 1 •Struktura základního řetězce izo PP607.jpg syndio PP608.jpg 4.3.2013 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYPROPYLEN 3 - 2013 3 atakti PP609.jpg •izotaktický syndiotaktický Ataktický (slagově „ataktika“ Polypropylen - materiál mnoha podob i použití 2 •Krystalické modifikace •ALFA – nejběžnější •BETA – zatím málo rozšířený, potřeba nukleace •GAMA – zatím spíše objekt základního výzkumu •Homopolymery & Kopolymery •Homopolymery – většina běžných použití •Kopolymery –Heterofázový (houževnatý) –Statistický (nízký zákal) •KOMONOMERY –ETYLÉN (DOMINANTNÍ) –BUTEN (zatím minoritní) 4.3.2013 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYPROPYLEN 3 - 2013 4 Když se řekne „Polypropylen“ – musíme se ptát: •Základní dotazy: •Homopolymer nebo kopolymer? •Když kopolymer, pak heterofázový nebo statistický? •Doplňující dotazy: •Izotaktický? Téměř vždy ANO •ALFA, BETA nebo GAMA? Téměř vždy ALFA, málokdy BETA a asi nikdy GAMA • 4.3.2013 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYPROPYLEN 3 - 2013 5 Zase ten INDEX TOKU TAVENINY MELT INDEXER604.jpg INDEX TOKU TAVENINY (230/2,16) g/10 min 2,0 Proč 230 °C a ne 190 °C jako u PE? Používají se i jiné teploty a zatížení? Pokud, pak PROČ? 4.3.2013 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYPROPYLEN 3 - 2013 6 Bez trochy teorie to nepůjde – napětí na mezi kluzu v tahu & plastická deformace 4.3.2013 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYPROPYLEN 3 - 2013 7 TAHOVÁ KŘIVKA 610.jpg plastická deformace 611.jpg Když začneme hledat na Internetu www.unipetrol.cz 4.3.2013 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYPROPYLEN 3 - 2013 8 Polypropylen Mosten GB 002 je víceúčelový homopolymer se základní aditivací vhodný pro vstřikování, pro výrobu tkacích pásků, provazů a motouzů, pro výrobu fólií s následným tvarováním a pro vyfukování dutých obalů. Vlastnost Jednotka Typická hodnota INDEX TOKU TAVENINY (230/2,16) g/10 min 2.0 NAPĚTÍ NA MEZI KLUZU MPa 35 CELKOVÁ TAŽNOST % >100 OHYBOVÝ MODUL MPa 1700 NAPĚTÍ NA MEZI KLUZU MPa 35 VRUBOVÁ HOUŽEVNATOST CHARPY 23°C kJ/m2 6.0 VRUBOVÁ HOUŽEVNATOST CHARPY -20°C kJ/m2 - TEPLOTA MĚKNUTÍ DLE VICATA °C 156 Typy POLYPROPYLENU podle použití •Vstřikovací •Vytlačovací –Fóliové, –Deskové, –Trubkové, –Vláknařské (např. Spun Bond Mosten NB 425) •Vyfukovací •Páskové •Jiné a různé (např. Melt Blown) 4.3.2013 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYPROPYLEN 3 - 2013 9 HDPE Liten X PP Mosten •Liten MB 71 ITT 7 Vstřikovací typ Napětí na mezi kluzu v tahu 26 MPa Teplota měknutí podle Vicata 126 °C VRUBOVÁ HOUŽEVNATOST CHARPY 23°C 6,5 •Mosten GB 107 ITT 7 Vstřikovací typ Napětí na mezi pevnosti v tahu 35 MPa Teplota měknutí podle Vicata 154 °C VRUBOVÁ HOUŽEVNATOST CHARPY 23°C 4,0 4.3.2013 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYPROPYLEN 3 - 2013 10 POLYPROPYLEN Mosten – ITT a použití •Vstřikovací: 2 – 60 g/10 minut •Vytlačovací –Fóliové, – 0,1 – 0,20 g/10 minut –Deskové, – 0,1 – 0,20 g/10 minut –Trubkové, – 0,1 – 0,20 g/10 minut •Vyfukovací – 0,1 – 0,25 g/10 minut •Páskové – cca. 0,50 g/10 minut •Vláknařské (Mosten NB 425) - 25 g/10 minut • 4.3.2013 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYPROPYLEN 3 - 2013 11 HDPE Liten X PP Mosten 4.3.2013 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYPROPYLEN 3 - 2013 12 •Význam použití •Význam použití •Vstřikování – extrémně velký •Fólie – velký •Trubky – velký •Desky – velký •Vyfukování nádob – malý •Pásky - extrémně velký •Vlákna – extrémně velký •Termoforming - velký • • •Vstřikování – velký •Fólie – extrémně velký •Trubky – extrémně velký •Desky – střední až malý •Vyfukování nádob – extrémně vysoký •Pásky - malý •Vlákna – velmi malý •Termoforming - malý Hlavní výhody polypropylénu •Nízká hustota (cca. 900 kg/m3) •Vysoká teplota skelného přechodu Tg •Vyšší bod tání než PE (homopolymer cca. 160 °C podle DSC) •Malý sklon k tzv. Stress Cracking působením rozpouštědel a detergentů •Vyšší povrchová tvrdost než PE •Nukleací a statistickými kopolymery lze docílit malého zákalu fólií • 4.3.2013 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYPROPYLEN 3 - 2013 13 Hlavní NEVÝHODY polypropylénu •Nízká houževnatost u homopolymerů a statistických kopolymerů •Nízká stabilita vůči UV záření •Nižší stabilita vůči oxidaci oproti PE • 4.3.2013 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYPROPYLEN 3 - 2013 14 POLYPROPYLEN & konzervátor a restaurátor 1/1 4.3.2013 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYPROPYLEN 3 - 2013 15 •Fólie •Litá fólie – Chill Roll > materiály & použití •Vyfukovaná fólie – jak se dělá, malý význam > proč? •BOPP – u PP asi nejvýznamnější, co to je a jak se dělá, použití, • 30.5.2012 VÝROBNÍ TECHNOLOGIE PLASTŮ 16 Technologie vytlačování plochých folií na chladící válec (chill roll) • 30.5.2012 VÝROBNÍ TECHNOLOGIE PLASTŮ 17 Lité fólie – chlazení na válci skenovat0004.jpg Vzduchový nůž (přítlak taveniny k chladícímu válci) – PP Přítlak taveniny k chladícímu válci elektrostaticky - PET Tavenina vytlačována plochou štěrbinou na chladicí válec, ořezání, navíjení, často se používá koextruze z více typů PP 30.5.2012 VÝROBNÍ TECHNOLOGIE PLASTŮ 18 Lité fólie – PP materiály •Fólie je téměř neorientovaná, avšak má přesto nízký zákal neboť rychlé zchlazení neumožní růst velkých krystalických útvarů. • •Vhodné typy PP: PP-h tak i PP-r. • •PP-r má nižší bod tání a tedy lepší svařitelnost folií. U stejného důvodu se používají i vícevrstvé folie PP-h uvnitř, PP-r na povrchu. •PP-r folie je průhlednější, měkčí a více odolná proti průrazu • •Vhodné typy Mostenu: např. FC110, FC908 • 30.5.2012 VÝROBNÍ TECHNOLOGIE PLASTŮ 19 Technologie vyfukování tubulárních folií • 30.5.2012 VÝROBNÍ TECHNOLOGIE PLASTŮ 20 Vyfukované fólie I - PE hubice.jpg 30.5.2012 VÝROBNÍ TECHNOLOGIE PLASTŮ 21 Vyfukované fólie II - PP skenovat0005.jpg Chlazení vzduchem – nejběžnější, hlavně LDPE, LLDPE, HDPE a jejich směsi Chlazení vodním prstencem – méně běžné, hlavně u PP > PROČ? 30.5.2012 VÝROBNÍ TECHNOLOGIE PLASTŮ 22 Technologie vytlačování biaxialně orientovaných folií (BOPP) •Velmi produktivní •technologie (kg/hod), •ale nákladná •a proto málo výrobních linek. POLYPROPYLEN & konzervátor a restaurátor 2/1 Fólie – srovnání PE a PP •PE •Široká škála tuhostí •Široká škála optických vlastností •Odolnost proti protržení •Odolnost proti UV záření •Vyšší hustota •Menší tuhost •Menší pevnost • • •PP •Široká škála tuhostí •Široká škála optických vlastností (homo, impact, stat) •Nižší odolnost proti protržení •Nižší odolnost proti UV záření •Nižší hustota •Vyšší tuhost •Vyšší pevnost (BOPP) • 4.3.2013 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYPROPYLEN 3 - 2013 23 POLYPROPYLEN & konzervátor a restaurátor 2/1 4.3.2013 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYPROPYLEN 3 - 2013 24 •Vlákna a monofily •Snadné probarvování a široká škála jemností, profilované průřezy, hustota < 1 g/cm3 > plave na vodě •Netkané textilie – Spun Bond a Melt Blown •Klasická vlákna – střiž, kablík, hedvábí •Monofily (průměr > 0,5 m) – hladké, tvarované POLYPROPYLEN & konzervátor a restaurátor 2/2 4.3.2013 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYPROPYLEN 3 - 2013 25 •Jak se vyjadřuje jemnost vláken? •dtex (Evropa) nebo denier (GB & USA) –dtex = hmotnost 10 km vlákna vyjádřená v gramech –Příklad: 1,3 dtex u PP je průměr vlákna s kruhovým průřezem cca. 12 mm •Netkané textilie – plošná hmotnost & dtex elementárního vlákna –g/m2 & dtex • POLYPROPYLEN & konzervátor a restaurátor 2/3 4.3.2013 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYPROPYLEN 3 - 2013 26 •Spun Bond – jemná prodyšná ochrana předmětů •Melt Blown – sorpce kapalin, např. olejů, filtrace plynů a kapalin •Klasická vlákna – jednoduché barevné i tvarové imitace přírodních vláken •HLAVNÍ NEVÝHODA: SNADNÁ HOŘLAVOST, pokud není použita FR aditivace • 30.5.2012 VÝROBNÍ TECHNOLOGIE PLASTŮ 27 Tvarování z fólie za tepla (termoforming) POLYPROPYLEN & konzervátor a restaurátor 3/1 TERMOFORMING 4.3.2013 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYPROPYLEN 3 - 2013 28 •Jednorázové nádobky na barvy, suspenze atd. •Plata na uložení drobných sbírkových předmětů •Vytvoření forem na odlévání •Svařovaný obal ze dvou dutin •……………………. POLYPROPYLEN & konzervátor a restaurátor 4/1 - DESKY 4.3.2013 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYPROPYLEN 3 - 2013 29 •Svařované nádrže na impregnační nebo čistící roztoky (odrezování, pokovování atd.) •Podložné desky pod předměty z kamene i kovů (stabilizace proti UV a oxidaci nutná) 30.5.2012 VÝROBNÍ TECHNOLOGIE PLASTŮ 30 Technologie výroby orientovaných pásků – jen jedna fixace či srážení •Výroba orientovaných pásků •1: Extrudér; 2: Široká štěrbina; 3: Vodní chladicí lázeň; 4: Zařízení na odstraňování vody; 5: Odtahovací válce primární fólie; 6: Řezací nože; 7: Pomalé odtahovací válce; 8: Dloužicí pec; 9: Rychlé válce; 10: Fixační pec; 11: Odběr; 12: Navíjecí cívky • POLYPROPYLEN & konzervátor a restaurátor 5/1 – VÁZACÍ PÁSKY 4.3.2013 POLYMERY A PLASTY V PRAXI POLYPROPYLEN 3 - 2013 31 •UPEVNĚNÍ PŘEDMĚTŮ PŘI DOPRAVĚ •PROVIZORNÍ ZPEVNĚNÍ ROZPADÁVAJÍCÍCH SE OBJEKTŮ