POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 1 Polymery a plasty v praxi POLYETYLEN RNDr. Ladislav Pospíšil, CSc. pospisil@polymer.cz pospisil@gascontrolplast.cz 29716@mail.muni.cz 24.2.2014 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 2 1.Historie PE 2.Názvosloví PE 3.Druhy PE 1.Homopolymery 2.Kopolymery 4.Výroba PE u nás a ve světě 5.Zpracování PE 1.PE fólie 6.Doplňkové technologie 1.Svařování 2.Potisk 3.Lepení 7.PE a životní prostředí 8.Oxo a biodegradovatelný PE 9.Recyklace PE – – • KAPITOLA 1. Historie polyethylenu 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 3 Historie polyethylenu 1 •1933 – objeven postup výroby LDPE u firmy ICI (Imperial Chemical Industry) ve Velké Británii •1938 –zahájení výroby LDPE u firmy ICI ve Velké Británii •1951 - 1953 - objeven postup výroby HDPE na katalytických komplexech kovů (Cr, Ti atd.) •1976 – LLDPE a VLDPE katalýzou metallocenonovými sloučeninami • • 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 4 Historie polyethylenu 2 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 5 http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/b5/Karl_Ziegler_Nobel.jpg/225px-Karl_Ziegler_ Nobel.jpg Karl Waldemar Ziegler Giulio Natta Nobel Prize in Chemistry (1963) KAPITOLA 2. Názvosloví polyethylenu 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 6 Názvosloví polyethylenu 1 stále se lze setkat s velmi různým názvoslovím 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 7 Anglický název Zkratka Ultra high molecular weight polyethylene PE-UHMW Ultra low molecular weight polyethylene E-ULMW nebo PE-WAX High molecular weight polyethylene PE-HMW High density polyethylene PE-HD High density cross-linked polyethylene PE-HDXL Cross-linked polyethylene PE-X nebo XLPE Medium density polyethylene PE-MD Low density polyethylene PE-LD Linear low density polyethylene PE-LLD Very low density polyethylene PE-VLD r PE – rozvětvený polyethylen, l PE – lineární polyethylen Toto se používalo jen v češtině Názvosloví polyethylenu 2 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 8 • Ultra-high-molecular-weight polyethylene (UHMWPE) • Ultra-low-molecular-weight polyethylene (ULMWPE or PE-WAX) • High-molecular-weight polyethylene (HMWPE) • High-density polyethylene (HDPE) • High-density cross-linked polyethylene (HDXLPE) • Cross-linked polyethylene (PEX or XLPE) • Medium-density polyethylene (MDPE) • Linear low-density polyethylene (LLDPE) • Low-density polyethylene (LDPE) • Very-low-density polyethylene (VLDPE) • Chlorinated polyethylene (CPE) Názvosloví polyethylenu 3 správné SOUČASNÉ ČESKÉ názvosloví 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 9 PE podle hustoty a struktury597.jpg POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 10 Příklad názvosloví 1 24.2.2014 •STRUKTURNÍ NÁZEV - poly(ethylen) •TRIVIÁLNÍ NÁZEV – polyethylen (polyetylén) •ZKRATKA POLYMERU – LDPE (nízkohustotní – LD, polyethylen – PE) •OBCHODNÍ NÁZEV - Bralen NA 7-25 (NA – zkratka použití, 7-25 – číselný kód vlastností) • • • POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 11 Jak se v tom všem vyznat? 24.2.2014 •STRUKTURNÍ NÁZEV - musí mít každý polymer! •TRIVIÁLNÍ NÁZEV – mají jen v praxi běžně používané polymery •ZKRATKA POLYMERU – mají spíše jen průmyslově běžně používané polymery, ale jsou VÝJÍMKY •OBCHODNÍ NÁZEV – mají jen průmyslově VYRÁBĚNÉ MATERIÁLY KAPITOLA 3. Druhy polyethylenu 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 12 STRUKTURA Polymerů 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 13 From Wikipedia, the free encyclopedia Jump to: navigation, search struktura makromolekuly 1592.jpg a – lineární, b – větvená, c - síťovaná POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 14 Druhy PE 1 24.2.2014 • STRUKTURA • VLASTNOSTI • NÁZEV POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 15 Druhy PE 2 HOMOPOLYMER versus KOPOLYMER 24.2.2014 •HOMOPOLYMER •Složen pouze z jedné suroviny, zde ETHYLEN •KOPOLYMER •Složen kromě ETHYLENU ještě z dalších surovin –Olefiny (buten, hexen, …) –Polární komonomery (ethylenvinylacetát, akryláty, …) 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 16 Typický semikrystalický plast struktura makromolekuly 1596.jpg Druhy PE 3 Náhodné poruchy nebo buten ZÁMĚRNĚ ZABUDOVANÝ KOMONOMER s C6 a více PE - typický semikrystalický termoplast •Semikrystalický •Část hmoty je krystalická a část není. Té se říká AMORFNÍ (NEKRYSTALICKÁ) část •Krystalická hmota •Vyznačuje se pravidelností struktury ve všech třech směrech (osách x, z, a z) •Krystaly plastů •Jejich rozměry jsou, na rozdíl od např. NaCl, rozměrů 10-8 m na výšku (ve směru osy z) a cca. 10-6m ve směru os x a y (plošně) • 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 17 PE – VLIV KOMONOMERACE NA HUSTOTU A KRYSTALINITU 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 18 img814.jpg PE – VLIV KOMONOMERACE NA HUSTOTU A KRYSTALINITU 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 19 img809.jpg PE – HUSTOTA A MECHANIKA 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 20 img809.jpg PE – HUSTOTA, index toku a MWD 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 21 img810.jpg Vliv struktury PE na jeho krystalinitu (podíl krystalické fáze) a na jeho vlastnosti •Rozvětvený PE •Větvení brání krystalizaci •Krystalická fáze má vyšší hustotu než nekrystalická •Větvený PE má proto nižší hustotu •Krystalický PE má vyšší mez kluzu •Větvený PE je proto méně tuhý •Lineární PE •Linearita podporuje krystalizaci •Krystalická fáze má vyšší hustotu než nekrystalická •Lineární PE má proto vyšší hustotu •Krystalický PE má vyšší mez kluzu •Lineární PE je proto více tuhý 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 22 HDPE Liten X LDPE Bralen 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 23 Typické semikrystalické plasty struktura makromolekuly 1596.jpg PE – vliv hustoty na vlastnosti 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 24 img811.jpg HDPE Liten X LDPE Bralen •Liten MB 71 ITT 7 – 8,5 Vstřikovací typ Hustota 962 kg/m3 Napětí na mezi kluzu v tahu 26 MPa Teplota měknutí podle Vicata 126 °C Tvrdost Shore D 58 •Bralen NA 7-25 ITT 7 – 8 Vstřikovací typ Hustota 921 kg/m3 Napětí na mezi pevnosti v tahu 17 MPa Teplota měknutí podle Vicata 88 °C Tvrdost Shore D 42 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 25 PE – vliv kopolymerace na hustotu 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 26 –Olefinický kopolymer •Olefiny (buten, hexen, … decen (C 10)) •Negativní vliv na krystalinitu > nižší hustota –Polární komonomery –Polární komonomery (ethylenvinylacetát, akryláty, …) mají negativní vliv na krystalinitu > nižší hustota –Polární komonomery vyšší molekulovou hmotnost než ethylen > vyšší hustota –Vyšší molekulová hmotnost obvykle převáží > vyšší hustota, ale často nižší než pro HDPE – – – • Nejběžnější kopolymery ethylenu 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 27 img813.jpg Výroba PE u nás a ve světě •LDPE – Slovnaft Bratislava, cca. 180 000 t/rok •HDPE – Unipetrol Litvínov, cca. 250 000 t/rok •LDPE ve světě •Cca. 25*106 t/tok •HDPE ve světě •Cca. 30*106 t/tok •Čísla z Asie nejsou spolehlivě dostupná 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 28 Index toku taveniny POLYETYLENU MELT INDEXER604.jpg INDEX TOKU TAVENINY (190/2,16) g/10 min 0.15 INDEX TOKU TAVENINY (190/5) g/10 min 0.70 INDEX TOKU TAVENINY (190/21,6) g/10 min 16.00 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 29 Když začneme hledat na Internetu www.unipetrol.cz 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 30 Vlastnost Jednotka Typická hodnota INDEX TOKU TAVENINY (190/2,16) g/10 min 0.15 INDEX TOKU TAVENINY (190/5) g/10 min 0.70 INDEX TOKU TAVENINY (190/21,6) g/10 min 16.00 HUSTOTA kg/m3 950 NAPĚTÍ NA MEZI KLUZU MPa 24 TAŽNOST NA MEZI KLUZU % 10.0 OHYBOVÝ MODUL MPa 1050 VRUBOVÁ HOUŽEVNATOST CHARPY 23°C kJ/m2 12.0 VRUBOVÁ HOUŽEVNATOST CHARPY -30°C kJ/m2 5.0 TEPLOTA MĚKNUTÍ DLE VICATA °C 125 TVRDOST SHORE D - 60 ESCR F50; 50°C; 100% DETERGENT h 250 LITEN FB 29 je kopolymer s širokou distribucí molekulových hmotností a základní aditivací, vhodný pro výrobu „papírových fólií“ pro obalovou techniku o doporučené tloušťce nad 15 µm. KAPITOLA 4. Zpracování polyethylenu 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 31 Typy POLYETYLENU podle použití •Vstřikovací •Vytlačovací –Fóliové, –Deskové, –Trubkové, –Vláknařské (Liten LS 87) •Vyfukovací •Páskové •Jiné a různé (Bralen SA 200-22 atd.) 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 32 Desky versus fólie Trubky versus roury (spíše se používá zdrobnělina - trubičky) 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 33 films X sheets352.jpg 1 in = 1 inch = 25,4 mm 0,01 in = 0,254 mm = 254 mm Typy POLYETYLENU podle použití 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 34 img812.jpg HD POLYETYLEN Liten – ITT a použití •Vstřikovací – 3 – 25 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 (Liten LS 87) - 25 g/10 minut • 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 35 LD POLYETYLEN Bralen – ITT a použití www.slovnaft.sk •Vstřikovací – 2 – 20 g/10 minut •Vytlačovací –Fóliové, – 0,3 – 3 g/10 minut –Deskové, – 0,3 – 2 g/10 minut •Vyfukovací – 0,3 g/10 minut •Speciální – 7 – 200 g/10 minut (7-25, 70-21, 200-22) • • 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 36 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 37 Podle jakých kritérií je možno rozdělovat fólie 24.2.2014 •Technologie výroby •Tloušťky •Materiálu •Počtu vrstev •Použití •Vlastností •Stability při venkovní expozici • ……………… POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 38 Základní typy fólií – jak je možno rozdělovat •Vytlačované – kalandrované •Vytlačované – odtah dolů X nahoru •Chlazené vzduchem – chlazené vodou •Jednovrstvé – vícevrstvé •Ploché – tubulární •Orientované – neorientované •.................. 24.2.2014 Vytlačované tubulární fólie– odtah dolů skenovat0005.jpg 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 39 Chlazení vzduchem – nejběžnější, hlavně LDPE, LLDPE, HDPE a jejich směsi Chlazení vodním prstencem – méně běžné, hlavně u PP > PROČ? Vytlačované ploché fólie – chlazení na válci 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 40 skenovat0004.jpg Vzduchový nůž (přítlak taveniny k chladícímu válci) – PP Přítlak taveniny k chladícímu válci elektrostaticky - PET POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 41 Kalandrované fólie •Dominantní technologie u měkčeného i tvrdého PVC •Lze kalandrovat i PP –Sestava kalandrovací linky –Výhody a nevýhody kalandrování 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 42 Vytlačování jako dominantní technologie výroby fólií (mimo PVC) •HDPE, LDPE, LLDPE, ULDPE ... •PP •PET •PA6, PA6.6 •PS •HIPS •.................... 24.2.2014 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 43 hubice.jpg 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 44 chlazení na válec.jpg POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 45 Vlastnosti fólií I přednáška dr. Kučery •Normy – většinou popisují postup zkoušení a nikoli vlastnosti požadované pro daný výrobek –www.astm.org –www.iso.org –www.cni.cz – ...................... 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 46 Vlastnosti fólií II •Hygienické požadavky – stanovují dnes tzv. MIGRAČNÍ LIMITY pro dané aditivum do daného modelového prostředí (simulantu) •Dříve existovaly zákonné normy přímo udávající povolené maximální koncentrace daného aditiva v daném plastu pro danou aplikaci •FDA X BGA X předpisy EU •Speciální případ - měkčené PVC 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 47 Normy X Hygienické požadavky •Hygienické požadavky – závazný právní předpis > Ministerstvo zdravotnictví •Normy – pokud se týkají vlastností fólií, nejsou právně závazné a jejich využívání je věcí dohody mezi dodavatelem a odběratelem •Normy jsou závazný právní předpis, pokud se týkají ohrožení zdraví nebo života lidí, např. elektrotechnické normy 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 48 Fólie na bázi LDPE a LLDPE Zpracovatelské vlastnosti (blokace, tření) – dr. Kučera •Co to je blokace fólií a jak se měří –ČSN EN ISO 11502 – Stanovení odolnosti proti přilnutí –ISO 11502:1995 – Determination of blocking resistance –ASTM D3354-04 Standard Test Method for Blocking of Plastic Film by the Parallel Plate method 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 49 Fólie na bázi LDPE a LLDPE Zpracovatelské vlastnosti (tření) dr. Kučera •Co to je tření fólií a jak se měří –ČSN EN ISO 8295 – Stanovení koeficientu tření –ISO 8295:1995 – Determination of the coefficients of friction –ASTM D1894-06 Standard Test Method for Static and Kinetic Coefficients of Friction of Plastic Film and Sheeting 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 50 ČSN EN ISO 8295 – Stanovení koeficientu tření (statický, dynamický) dr. Kučera 24.2.2014 měření tření ČSN565.jpg PLOCHA saní A = 40 cm2 CELKOVÁ HMOTNOST saní A = 200 ± 2 g NORMÁLOVÁ SÍLA 1,96 ± 0,02 N Statický koeficient > pružina Dynamický koeficient > pevné propojení Měření: § fólie X fólie § fólie X jiná podložka POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 51 Adtiva pro nastavení hodnot tření fólií •Tření –amidy mastných kyselin –Vliv základního polymeru – LDPE X PP –LDPE X HDPE (Zn stearát) –Typické koncentrace – nebezpečí předávkování > ....... 24.2.2014 nebezpečí předávkování > rozjíždění návinů POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 52 Adtiva pro nastavení hodnot blokace fólií •Blokace – částicová aditiva (silika, mastek, křemelina ... –ESM – rozměry částic –Vliv základního polymeru – LDPE X PP –LDPE X HDPE –Typické koncentrace > nebezpečí předávkování > ....... – 24.2.2014 nebezpečí předávkování > optické vlastnosti Funkce antibloku u fólií E:\JPG 2008\antiblock.jpg 24.2.2014 53 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 \\Pc171\scan\LP\scanning el.jpg 24.2.2014 54 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 Funkce kluzného činidla u fólií E:\JPG 2008\slip.jpg 24.2.2014 55 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 Migrace kluzného činidla u fólií 24.2.2014 56 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 fig 7.3.2011 57 Navrhování výrobků z plastů 5 2011 fig 24.2.2014 57 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 24.2.2014 58 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 fig DÁVKOVÁNÍ kluzného činidla u fólií •MÁLO •ŠPATNÉ KLUZNÉ VLASTNOSTI •DLOUHÁ DOBA DO ÚČINNOSTI •MOC •Náviny se rozjíždějí •Zhoršená svařitelnost •Zhoršené optické vlastnosti •Vyšší cena receptury • 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 59 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 60 Fólie na bázi LDPE a LLDPE - Optické vlastnosti (zákal, lesk) •Měření > normy •Vlivy aditivace –Maziva –Antibloky •Vlivy technologie –Teplota taveniny –Rozfukovací poměr –Vzdálenost čáry tuhnutí 24.2.2014 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 61 skenovat0001.jpg 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 62 skenovat0002.jpg LESK - vliv čáry tuhnutí 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 63 skenovat0003.jpg Propustnost PE fólií pro páry a plyny 1 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 64 img839.jpg Propustnost PE fólií pro páry a plyny 2 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 65 img841.jpg Obecně o typech LDPE pro vyfukované fólie •Indexy toku od 0,3 do 7 g/10 minut (190 °C, 2,16 kg) •Hustoty od 918 do 924 kg/m3 •Tloušťky do cca. 15 mm •Napětí na mezi kluzu v tahu 9 – 12 MPa •Nižší indexy toku > VYŠŠÍ Napětí na mezi kluzu v tahu •Teploty zpracování 110 – 200 °C podle IT 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 66 LDPE pro vyfukované fólie – PŘÍKLAD NABÍDKY 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 67 http://www.excolo.cz/obr/folietbnew.jpg Základní nabídka LDPE fólie 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 68 formáty fólií.jpg LDPE X LLDPE •Polymerace •Struktura řetězce •Vliv na teplotu tání (maximum na DSC) •Hustoty •Směsování s LDPE a HDPE •Zpracovatelské problémy •Ceny a kapacity 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 69 LLDPE - Zpracovatelské problémy •LOM TAVENINY = MELT FRACTURE •Jeho řešení –Směsování s LDPE –Aditivace (materiály, koncentrace) –Technologie •Stroj •Nastavení 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 70 Lom taveniny (Melt Fracure) 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 71 skenovat0001.jpg skenovat0001.jpg Lom taveniny (LLDPE fólie) 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 72 lom taveniny LLDPE fóile.jpg PŘÍKLAD - Pytel na balení horkého PP granulátu •Problém shovatelnosti palet na dvě a více vrstev –Analýza problému –Návrh na řešení •Materiál •Technologie •Aditivace •Zpracovatelnost •Zkoušení • • 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 73 24.2.2014 74 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 75 •Antislip •Kluzné koncentráty •Antiblokovací koncentráty •Oxodegradabilní koncentráty •Koncentráty s biodegradabilním aditivem •…………… PŘÍKLADY VÝROBKŮ POLYMER INSTITUTE BRNO 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 76 •U jednovrstvých fólií je malá přidaná hodnota •U vícevrstvých fólií z různých materiálů jsou problémy s recyklací i technologického odpadu, naotž uživatelského •Obecně je recyklace uživatelského odpadu omezeně využitelná – kde je možná a vhodná a kde není? Problémy a perspektivy fólií z termoplastů 1 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 77 •U vícevrstvé fólie z jedné skupiny materiálů, např. PE či PP •I přes problémy se bude rozvíjet skupina vícevrstvých fólií na bázi různých materiálů, hlavně pro balení potravin a drahých výrobků •Oxodegradovatelné fólie •Biodegradovatelné fólie ? PLA? Přídavky biodegradabilnívch aditiv? Jakých? Problémy a perspektivy fólií z termoplastů 1 Nopková (nopová) fólie 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 78 •Vytlačení silné černé (PROČ?) fólie •Vytvarování komolých kuželů (PROČ?) •Přiložení k vlhké vnější stěně (JAK ORIENTOVAT?) •MECHANISMUS ÚČINKU 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 79 nopová fólie 1.jpg nopová fólie 2.png nopová fólie 3.jpg Nopková (nopová) fólie – PŘÍKLADY POUŽITÍ 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 80 •Co to je ? •Proč právě PE a jaký? •Kde se používá? •MECHANISMUS ÚČINKU •Jak zlepšit její vlastnosti a proč? Bublinková fólie Bublinková fólie může být VÍCEVRSTVÁ, složená z různých plastů 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 81 bublinková fólie.jpg Průtažná fólie (angl. Stretch film, slangově „strečka“) 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 82 •Co to je ? •Proč právě PE a jaký? •Přísady a proč (EVA, polyizobutylen)? •Kde se používá? •MECHANISMUS ÚČINKU Průtažná fólie (angl. Stretch film, slangově „strečka“) 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 83 průtažná folie1.jpg 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 84 Základní nabídka ruční průtažné fólie http://www.excolo.cz/obr/folietb1.jpg http://www.excolo.cz/obr/folietb2.jpg Základní nabídka strojové průtažné fólie Smršťovací fólie (angl. Shrink film, slangově „smršťovačka“) 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 85 •Co to je ? •Proč právě PE a jaký? •Přísady a proč (EVA, polyizobutylen)? •Kde se používá? •MECHANISMUS ÚČINKU Smršťovací fólie (angl. Shrink film, slangově „smršťovačka“) 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 86 Teplem smrštitelná polyetylénová fólie. Používá se jako obalový materiál zajišťující fixaci zboží na paletách, úložných prostředcích nebo podložkách a současně jako ochrana proti prachu, vlhkosti a povětrnostním podmínkám. Efektu smrštění se dociluje zahřátím fólie tepelným zdrojem v tunelu ( komoře ) nebo ve volném prostoru pomocí ručního hořáku na propan butan 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 87 smršťovací folie1.gif 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 88 folie3.jpg http://www.excolo.cz/obr/folietb7.jpg Základní nabídka LDPE teplem smrštitelné fólie – PŘÍKLAD Pod smršťovací fólii je vložena ještě další mechanická a/nebo antikorozní ochrana Antikorozní fólie 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 89 •Co to je ? •Proč právě PE a jaký? •Přísady (vypařovací inhibitory koroze) a proč? •Kde se používá? •MECHANISMUS ÚČINKU (železné X neželezné kovy) Antikorozní fólie 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 90 •Polyetylénová antikorozní fólie. Zajišťuje protikorozní ochranu kovových výrobků uvnitř obalu, molekulami vypařovacích inhibitorů. Fólie obsahuje vhodné směsi chemických sloučenin ( inhibitory koroze ), které uvolňují do okolí netoxické páry, zpomalující nebo zastavující korozní děje. Fólie jsou dodávány v sortimentu jako jednoduchou fólii, hadici nebo polohadici. •PIB dodává koncentrát pro výrobu antikorozních fólií • • Antikorozní fólie – příklady nabídky 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 91 http://www.excolo.cz/obr/folietb5.jpg http://www.excolo.cz/obr/folietb6.jpg Základní nabídka polohadice fólie Základní nabídka jednoduché fólie Vícevrstvé fólie 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 92 •Co to je ? •Proč právě PE a jaký? •Další vrstvy a proč? •MECHANISMUS ÚČINKU •Kde se používá? •…………………………….. Fólie s aditivy proti orosování (angl. ANTIFOG) 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 93 •Co to je ? •Proč právě PE a jaký? •Další vrstvy a proč? •MECHANISMUS ÚČINKU •Kde se používá? •Kombinace s UV stabilizátory •…………………………….. KAPITOLA 6. Doplňkové technologie 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 94 Svařování PE fólií 1 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 95 img815.jpg JEDNOTLIVÉ KROKY PROCESU • ÚPRAVA POVRCHU • OHŘÁTÍ • STLAČENÍ • MOLEKULÁRNÍ DIFŮZE • OCHLAZENÍ Svařování PE fólií 2 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 96 img818.jpg 5 – může být fólie z teflonu, PET, PA či celofánu, která se při teplotě svařování PE netaví Svařování PE fólií 3 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 97 img819.jpg Tady jsou dvě fólie na sobě! Svařování PE fólií 4 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 98 img838.jpg JEDNOTLIVÉ KROKY PROCESU 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 99 • ÚPRAVA POVRCHU – u PE obvykle není potřeba, případně omytí vymigrovaných aditiv (týká se spíše desek) • OHŘÁTÍ – pro fólie PE většinou PULZNĚ, 0,1 – 1,0 sec • STLAČENÍ – 0,1 – 0,15 MPa • MOLEKULÁRNÍ DIFŮZE – u PE fólií velmi krátká doba • OCHLAZENÍ – závisí na tloušťce fólie, někdy chlazené kleště Způsoby svařování PE fólií 1 •Tepelným impulsem •0,1 – 1,0 sec •Ohřev svařovací lišty elektricky •Tlakovým impulsem •Trvale vyhřívaný nůž nebo kolečko •Pohybují se se svařovanou fólií •Přitlačení na krátkou dobu k svařované fólii 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 100 Způsoby svařování PE fólií 2 •Svařovacími kleštěmi •Pro malosériové či živnostenské použití •NASTAVOVANÉ PARAMETRY –Teplota (instrumentálně) – Doba stisku (ručně) – Přítlak (řučně) – – • 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 101 Způsoby svařování PE fólií 3 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 102 Ruční klešťová svářečka.jpg Nožní klešťová svářečka.jpg Stojanová svářečka.jpg http://www.excolo.cz/ Potisk PE fólií 1 •Nepolární povrch vyžadující úpravu •Nejběžnější je oxidace plynem –Plamenem –Korónou (nyní pro fólie běžnější) –UV zářením (spíše malé výrobky, např. kelímky) •Někdy se dává i MEZIVRSTVA –Často PU nebo akrylátové disperze 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 103 Potisk PE fólií 2 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 104 img817.jpg Lepení PE fólií •Nepolární povrch vyžadující úpravu •Nejběžnější je oxidace plynem –Korónou (nyní pro fólie běžnější) •Někdy se používá oxidace kapalinami •Fólie z PE se obecně lepením nespojují •Silné fólie, např. skluznice lyží, mají zalisovanou textilní mezivrstvu •Tzv. KONSTRUKČNÍ SPOJE se u PE obecně lepením nedělají • • 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 105 KAPITOLA 7. PE a životní prostředí 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 106 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 107 img565.jpg 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 108 img563.jpg To asi IGELIT nebude, ale spíše PE 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 109 img566.jpg img564.jpg img567.jpg 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 110 img566.jpg O čem můžete zkusit popřemýšlet : •Jaké plasty jsou asi jednotlivé kusy? •Jakou můžou mít hustotu? •Jakou můžou mít odolnost proti UV záření a kyslíku? • Co se asi rozpadne nejsnaději a co bude odolávat dlouho? • Jak by jste situaci navrhovali řešit? • Kdo by měl řešení hradit? 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 111 European Union looks to reduce consumption of plastic bags By PlasticsToday Staff Published: November 4th, 2013 By charging or banning plastic bags, the European Commission believes its new proposal will reduce plastic bag use by 80% in European Union member states. However, this is not an outright EU-wide ban. The EC said that member states will design for themselves the measures they deem most effective, which includes charges, national reduction targets or a ban under certain conditions. http://www.plasticstoday.com/sites/default/files/image/fb50c99c5891ca42ce9c4e81f213a9e5.jpg " PE a životní prostředí 1 •Na rozdíl od NOx a SOx polétavého prachu či aerosolů je PE ve formě fólií dobře vidět pouhým okem >> je veřejností považován, spolu s lahvemi z PET, za hlavního škůdce pro životní prostředí •PE fólie ovšem neuvolňuje do životního prostředí žádné plynné, kapalné ani pevné látky, které by byly zásadně škodlivé 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 112 PE a životní prostředí 2 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 113 •PE fólie ale může být hrozbou pro –Živočichy při požití –Živočichy při uvíznutí –Bránit průniku slunečního záření do vody –Bránit průniku kyslíku záření do vody – KAPITOLA 8. Oxo a Bio degradace PE 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 114 Oxo a Bio degradace PE 1 •PE degraduje V ŽIVOTNÍM PROSTŘEDÍ především účinkem kombinace kyslíku a UV záření, případně kombinace kyslíku a tepelné energie •Degradace radioaktivním zářením je možná, ale vzácná •Přímá biodegradace PE není možná • • • 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 115 Oxo a Bio degradace PE 2 •Oxo degradace je „popoháněna“ přítomností kovů přechodné valence a nenasycenými mastnými kyselinami > DEGRADOVATELNÉ SÁČKY A ODNOSNÉ TAŠKY •Bio degradace je ve skutečnosti jen biodegradací aditiv v PE fólii, např. škrobu • • 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 116 KAPITOLA 9. Recyklace PE 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 117 HDPE Recyklace PE 1 •První technicky vyspělá recyklace UŽIVATELSKÉHO ODPADU byla patrně provozována již před rokem 1990 v JZD Slušovice •Dnes se recyklují hlavně tyto fólie: –Pytle –Smršťovací fólie, –Průtažné fólie •Recyklace folníků nemá smysl, protože materiál je silně zdegradován a špinavý 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 118 Recyklace PE 2 - PROBLÉMY 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 119 •Míchání různých typů PE a různých aditivací > problémy při primárním i sekundárním zpracování (např. svařování) •Lze obvykle zpracovat jen na černou barvu •Výhodnější je využití na vstřikování nenáročných výrobků, např. květináčů 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 120 Plastic Identification Code Type of plastic polymer Properties Common Packaging Applications Glass Transition and Melting Temperatures (°C) Polyethylene terephthalate (PET, PETE, PETP) Clarity, strength, toughness, barrier to gas and moisture. Soft drink, water and salad dressing bottles; peanut butter and jam jars Tm = 250 Tg = 76 High-density polyethylene (HDPE) Stiffness, strength, toughness, resistance to moisture, permeability to gas. Water pipes, hula hoop rings, five gallon buckets, milk, juice and water bottles; grocery bags, some shampoo / toiletry bottles Tm = 130 Tg = -125 Polyvinyl chloride (PVC) Versatility, ease of blending, strength, toughness. Blister packaging for non-food items; cling films for non-food use. Not used for food packaging as the plasticisers needed to make natively rigid PVC flexible are usually toxic. Non-packaging uses are electrical cable insulation; rigid piping; vinyl records. Tm = 240; Tg = 85 Low-density polyethylene (LDPE) Ease of processing, strength, toughness, flexibility, ease of sealing, barrier to moisture. Frozen food bags; squeezable bottles, e.g. honey, mustard; cling films; flexible container lids. Tm = 120; Tg = -125 PET 100px-Plastic-recyc-01_svg.png HDPE 100px-Plastic-recyc-02_svg.png PVC 100px-Plastic-recyc-03_svg.png LDPE 100px-Plastic-recyc-04_svg.png 24.2.2014 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2014 121 Plastic Identification Code Type of plastic polymer Properties Common Packaging Applications Glass Transition and Melting Temperatures (°C) Polypropylene (PP) Strength, toughness, resistance to heat, chemicals, grease and oil, versatile, barrier to moisture. Reusable microwaveable ware; kitchenware; yogurt containers; margarine tubs; microwaveable disposable take-away containers; disposable cups; plates. Tm = 173; Tg = -10 Polystyrene (PS) Versatility, clarity, easily formed Egg cartons; packing peanuts; disposable cups, plates, trays and cutlery; disposable take-away containers; Tm = 240 (only isotactic); Tg = 100 (atactic and isotactic) Other (often polycarbonate or ABS) Dependent on polymers or combination of polymers Beverage bottles; baby milk bottles. Non-packaging uses for polycarbonate: compact discs; "unbreakable" glazing; electronic apparatus housings; lenses including sunglasses, prescription glasses, automotive headlamps, riot shields, instrument panels;[43] Polycarbonate: Tg = 145; Tm = 225 PP 100px-Plastic-recyc-05_svg.png PS 100px-Plastic-recyc-06_svg.png OTHER 100px-Plastic-recyc-07_svg.png