POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2016 1 Polymery a plasty v praxi POLYETYLEN RNDr. Ladislav Pospíšil, CSc. pospisil@gascontrolplast.cz 29716@mail.muni.cz 29.2.2016 29.2.2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2016 2 img144.jpg img143.jpg Otto Wichterle – 103 let WIKOV601.jpg 29.2.2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2016 3 WIKOV 2_602.jpg WIKOV 3_603.jpg 29.2.2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2016 4 http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b5/Karl_Ziegler_Nobel.jpg Narozen 26. listopadu 1898 Helsa poblíž Kasselu, Německo Zemřel 12. srpna 1973 (ve věku 74 let) Mülheim an der Ruhr, Německo Německá Alma mater Univerzita v Marburgu Pracoviště RWTH Aachen Institut Maxe Plancka pro výzkum uhlí Obor organická chemie Získaná ocenění: Nobelova cena za chemii (1963) 1952 - combination of TiCl4 and Al(C2H5)2Cl POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2016 5 Literatura 29.2.2016 • • hOW599.jpg PLASTICS600.jpg Od monomeru k výrobku HDPE •Ropa > destilace > pyrolýzní BENZIN •Štěpení na kratší uhlovodíky > dělení produktů > ethylen •Ethylen + katalytický systém > polyethylénový prášek HDPE > granulace s aditivy > PLAST ve formě granulátu •Roztavení plastu ve ZPRACOVATELSKÉM STROJI > nástroj > VÝROBEK •POUŽÍVÁNÍ > skončení životnosti > RECYKLACE 29.2.2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2016 6 Od monomeru k výrobku LDPE •Ropa > destilace > pyrolýzní BENZIN •Štěpení na kratší uhlovodíky > dělení produktů > ethylen •Ethylen + INICIÁTOR > TAVENINA LDPE > granulace s aditivy > PLAST ve formě granulátu •Roztavení plastu ve ZPRACOVATELSKÉM STROJI > nástroj > VÝROBEK •POUŽÍVÁNÍ > skončení životnosti > RECYKLACE 29.2.2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2016 7 Od monomeru k výrobku – další typy PE 29.2.2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2016 8 •LLDPE, VLDPE, UHMWPE, ………… •Podobné spíše HDPE postupu výroby •Kopolymery s polárními komonomery •Spíše podobné LDPE ALTERNATIVNÍ SUROVINY PRO PE 29.2.2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2016 9 •GREEN PE > cukrová třtina > sacharóza > ethanol > dehydratace > ETHYLEN •NEJDŮLEŽITĚJŠÍ STÁT S TÍMTO POSTUPEM je BRAZÍLIE •??? Co deštné pralesy Amazonie ? •PODOBNÉ SNAHY V TUZEMSKU –SPOLEČNOST PRO ZPENĚŽENÍ LIHU už okolo roku 1920 > surovina brambory > zánik kvůli daňovým podvodům •Nyní sacharóza > ethanol do benzínu • SUROVINY PRO PE - shrnutí 29.2.2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2016 10 •Zatím dominuje ropa •Snahy o využití břidličného plynu (methan) v USA •Výroba ethanu přes ethanol je zatím minoritní Zopakovat a postoupit dál 29.2.2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2016 11 Typický semikrystalický plast PE podle hustoty a struktury597.jpg Může se to lišit v různých knihách! HDPE Liten – příklady hustot a IT Typ Hustota (kg/m3) Index toku taveniny (190 °C, 2.16 kg) Homo - kopo POUŽITÍ MB 71 963 16 Homo vstřikování MS 57 950 4,2 Kopo vstřikování BB 29 950 0,15 Kopo vyfukování nádob FB 20 938 0,20 Kopo vyfukování fólií PL 10 952 0,08 Kopo Trubky TB 38 952 0,50 Kopo Desky 29.2.2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2016 12 LDPE Bralen– příklady hustot a IT (část 1) 29.2.2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2016 13 Product Applications Examples for applications Density kg/m3 (23°C) Melt Flow Rate (MFR) g/10min, 190 °C, 2,16 kg RB 03-23 Extrusion (sheet, profile, pipe), Blown film, Blow moulding Shrink films, heavy duty packaging films, blow moulded items, extrusion of pipes, sheets, profiles, toys 919 0,35 FB 03-53 Blown film Films for greenhouses (lifetime 2 years by thickness 0.12 mm - in Middle Europe climate conditions) shrink and packaging films 919 0,35 FB 08-64 Blown film Shrink and technical films 918 0,80 FB 2-17 Blown film Packaging and technical films, bubble films, foamed sheets and profiles 918 2,0 FB 2-30 Blown film Thin slip packaging films, carrier bags, bags and pouches for general purpose, films for food and hygienic packaging, laminated and co-extruded films 918 2,0 LDPE Bralen– příklady hustot a IT (část 1) 29.2.2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2016 14 Product Applications Examples for applications Density kg/m3 (23°C) Melt Flow Rate (MFR) g/10min, 190 °C, 2,16 kg RB 2-62 Extrusion (sheet, profile, pipe), Injection moulding Extrusion of pipes, sheets, profiles, injection moulding, toys, foamed sheets and profiles, blow moulded items 918 2,0 FB 3-33 Blown film Thin slip packaging films, carrier bags, bags and pouches for general purpose, films for food and hygienic packaging, laminated and co-extruded films 919 2,9 NA 7-25 Coating, Injection moulding Coating of paper, aluminium and textile, extrusion of sheets, injection moulding of technical articles, toys 914 8,0 VA 20-60 Injection moulding Injection moulding of household goods, large sized technical items, toys 914 20,0 29.2.2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2016 15 TIPELIN Tipelin is a registered trade mark for medium and high density polyethylene grades manufactured by MOL Petrochemicals Co. Ltd. MOL Petrochemicals unimodal medium and high density TIPELIN grades (MDPE and HDPE) are produced by continuous suspension polymerization using low pressure catalytic process under licence of Phillips Petroleum Co. The density range of homopolymers and co-polymers produced with hexene-1 co-monomer grades is 934 - 961 kg/m3. PE-UHMW a co s ním 1? 29.2.2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2016 16 img170.jpg img171.jpg Asi aditiva, jinak každý PE krásně hoří páchne po svíčkách! Vlákna z PE-UHMW GELOVÉ SPŘÁDÁNÍ POHLCENÍ HYBNOSTI (m.v) > absorbující výplň PE-UHMW a co s ním 2? •Otěruvzdorné obložení –Výsypky v lomech atd. –Obložení dráhy výrobků, např. láhve v pivovarech •Kluzná ložiska –Nemusí se mazat > není znečištění vod u turbín •Snížení koeficientu tření aditivy, např. grafit •…………………. • • 29.2.2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2016 17 PE-UHMW a co s ním 3? 29.2.2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2016 18 UH MWPE VLÁKNA NA VESTY PRO POLICII.jpg Zopakovat a postoupit dál - PE 29.2.2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2016 19 Typický semikrystalický plast struktura makromolekuly 1596.jpg Když začneme hledat na Internetu www.unipetrol.cz 29.2.2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2016 20 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 OBSAH SAZÍ % - LITEN FB 29 Charakteristika 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. Jak v praxi charakterizujeme molekulovou hmotnost plastů? •VĚDECKÉ HODNOCENÍ – Mw, Mn, Mz, D = Mw/Mn •TECHNICKÉ HODNOCENÍ –Index toku taveniny (polyolefiny, styrénové plasty, …….) –Viskozitní číslo (PETP, PA, ……) ROZTOK –K hodnota (obdoba viskozitního čísla - PVC) ROZTOK 29.2.2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2016 21 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 29.2.2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2016 22 Index toku taveniny POLYETYLENU 29.2.2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2016 23 •VĚDECKÉ HODNOCENÍ – Mw, Mn, Mz, •D = Mw/Mn • •TECHNICKÉ HODNOCENÍ •IT, ITT – ČESKY •MRF, MFI – anglicky •IT (190/21,6)/ IT (190/2,16) •Toto má u PE podobný význam jako D = Mw/Mn • • Typy POLYETYLENU podle použití •Vstřikovací •Vytlačovací –Fóliové, –Deskové, –Trubkové, –Vláknařské (Liten LS 87) •Vyfukovací •Páskové •Jiné a různé (Bralen SA 200-22 atd.) 29.2.2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2016 24 HDPE Liten X LDPE Bralen 29.2.2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2016 25 Typické semikrystalické plasty struktura makromolekuly 1596.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 • 29.2.2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2016 26 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) • • 29.2.2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2016 27 HDPE Liten X LDPE Bralen •Liten MB 71 ITT 7 – 8,5 Vstřikovací typ 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 Napětí na mezi pevnosti v tahu 17 MPa Teplota měknutí podle Vicata 88 °C Tvrdost Shore D 42 29.2.2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2016 28 POLYETYLEN & konzervátor a restaurátor 1 29.2.2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2016 29 •Nopková fólie •Vytlačení silné černé (PROČ?) fólie •Vytvarování komolých kuželů (PROČ?) •Přiložení k vlhké vnější stěně (JAK ORIENTOVAT?) •MECHANISMUS ÚČINKU POLYETYLEN & konzervátor a restaurátor 2 29.2.2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2016 30 •Korugovaná perforovaná trubka •Proč právě PE? •Co to je ? •Perforace (PROČ?) •Kde přiložíme k vlhké vnější stěně ? •Čím obalíme trubku a proč? •Jak a proč uděláme vývod? •MECHANISMUS ÚČINKU POLYETYLEN & konzervátor a restaurátor 3 29.2.2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2016 31 •Bublinková fólie •Co to je ? •Proč právě PE a jaký? •Kde se používá? •MECHANISMUS ÚČINKU •Jak zlepšit její vlastnosti a proč? POLYETYLEN & konzervátor a restaurátor 4 29.2.2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2016 32 •Průtažná fólie (angl. Stretch film, slangově „strečka“) •Co to je ? •Proč právě PE a jaký? •Přísady a proč (EVA, polyizobutylen)? •Kde se používá? –Průtažná fólie (obvykle už trochu vydloužená fólie) –Tavná lepidla –Fólie na skleníky (má vyšší UV odolnost než LDPE) –Nánosy na papír, Al fólii a lepenku (lepší adheze polárních skupin) •MECHANISMUS ÚČINKU Kopolymer ETYLEN – vinylacetát (EVA) 29.2.2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2016 33 458.jpg 29.2.2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2016 34 460.jpg 459.jpg S obsahem VAC (vinylacetát) vzrůstá HUSTOTA, ale klesá KRYSTALINITA. To je s ohledem na vztah těchto vlastností u HDPE versus LDPE ZVLÁŠTNÍ. VAC totiž obsahuje HETEROATOMY KYSLÍKU, což HUSTOTU ZVYŠUJE. Proti tomu ale působí PORUCHY NA HLAVNÍM ŘETĚZCI, což KRYSTALINITU SNIŽUJE. 29.2.2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2016 35 461.jpg S obsahem VAC (vinylacetát) KLESÁ MAXIMUM na DSC křivce tání (MELT PEAK). Standardní LDPE má tento MELT PEAK cca. 109 °C (v grafu bod pro nulový obsah VAC) POLYETYLEN & konzervátor a restaurátor 5 29.2.2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2016 36 •Antikorozní fólie •Co to je ? •Proč právě PE a jaký? •Přísady (vypařovací inhibitory koroze) a proč? •Kde se používá? •MECHANISMUS ÚČINKU (železné X neželezné kovy) POLYETYLEN & konzervátor a restaurátor 6 29.2.2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2016 37 •Vícevrstvé fólie •Co to je ? •Proč právě PE a jaký? •Další vrstvy a proč? •MECHANISMUS ÚČINKU •Kde se používá? •…………………………….. 29.2.2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2016 38 F:\POLYMERY A PLASTY V PRAXI MU jaro 2014 C3805\P1030016.JPG 29.2.2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2016 39 F:\POLYMERY A PLASTY V PRAXI MU jaro 2014 C3805\P1030015.JPG 29.2.2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2016 40 F:\POLYMERY A PLASTY V PRAXI MU jaro 2014 C3805\P1030014.JPG 29.2.2016 POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2016 41 F:\POLYMERY A PLASTY V PRAXI MU jaro 2014 C3805\P1030013.JPG