•POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •1 Polymery a plasty v praxi POLYETYLEN RNDr. Ladislav Pospíšil, CSc. pospisil@gascontrolplast.cz 29716@mail.muni.cz •2. 3. 2017 •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •2 img144.jpg img143.jpg Otto Wichterle – 104 let WIKOV601.jpg •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •3 WIKOV 2_602.jpg WIKOV 3_603.jpg •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •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 2-2017 •5 Literatura •2. 3. 2017 • • 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 •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •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 •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •7 •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •8 img454.jpg •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •9 img453.jpg •LOW •HIGH •MWD = DISTRIBUCE MOLEKULOVÝCH HMOTNOSTÍ •Shoulder = RAMENO •Skewed = ZEŠIKMENÝ Od monomeru k výrobku – další typy PE •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •10 •LLDPE, VLDPE, UHMWPE, ………… •Podobné spíše HDPE postupu výroby •Kopolymery s polárními komonomery •Spíše podobné LDPE ALTERNATIVNÍ SUROVINY PRO PE •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •11 •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 •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •12 •Zatím dominuje ropa •Snahy o využití břidličného plynu (methan) v USA •Výroba ethanu přes ethanol je zatím minoritní Zopakovat a postoupit dál •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •13 •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 •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •14 LDPE Bralen– příklady hustot a IT (část 1) •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •15 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) •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •16 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 •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •17 •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 vlákna – zatím minoritní použití •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •18 •Zvlákňování z gelu – balistická ochrana > extrémní cena •Zvlákňování z taveniny – vícevrstvá vlákna s PE zevně, struktura slupka (PE) – jádro (PP) > jednorázové hygienické potřeby •PP •PE •Poměr PE/PP je cca. 1/10 PE-UHMW a co s ním 1? •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •19 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 3? •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •20 UH MWPE VLÁKNA NA VESTY PRO POLICII.jpg 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 •…………………. • • •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •21 Zopakovat a postoupit dál - PE •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •22 •Typický semikrystalický plast struktura makromolekuly 1596.jpg Když začneme hledat na Internetu www.unipetrol.cz •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •23 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 •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •24 • • 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 •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •25 • • Index toku taveniny POLYETYLENU •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •26 • • •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.) •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •27 • • HDPE Liten X LDPE Bralen •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •28 •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 • •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •29 • 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) • • •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •30 • 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 •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •31 POLYETYLEN & konzervátor a restaurátor 1 •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •32 • •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 •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •33 • •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 •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •34 • •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 •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •35 • •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) •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •36 • 458.jpg •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •37 • 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. •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •38 • 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 •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •39 • •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 •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •40 • •Vícevrstvé fólie •Co to je ? •Proč právě PE a jaký? •Další vrstvy a proč? •MECHANISMUS ÚČINKU •Kde se používá? •…………………………….. POLYETYLEN & konzervátor a restaurátor 7 •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •41 • •Smršťovací fólie •Co to je ? –Je to fólie vyfukovaná mající „zamrznuté vnitřní pnutí“. •Proč právě PE a jaký –Protože PE je typický pro vyfukované fólie, je ekologicky přijatelným a vyrábí se v široké škále IT, což dává možnost použít pro různou náročnost různé typy LDPE (např. Bralen FB 08-64 a pro balení celých palet RB 03-23) POLYETYLEN & konzervátor a restaurátor 7 •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •42 • • • • •MECHANISMUS ÚČINKU –Po zahřátí se uvolní vnitřní pnutí a fólie se smrští okolo baleného zboží a tím ho upevní na paletě či ve skupinovém balení •Kde se používá –Paletované zboží, např. pytle s plasty, cihly, tvárnice, ….. Typ LDPE Hustota (kg/m3) ITT (g/10 minut; 190 °C, 2.16 kg) Bralen FB 08-64 919 0,80 Bralen FB 03-23 919 0,35 •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •43 img519.jpg •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •44 img520.jpg POLYETHYLEN V ZAHRADĚ •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •45 img575.jpg •VÝHODY: • rázuvzdornost i za nízkých teplot • vyšší odolnost proti UV záření než např. PP (PVC by byl málo rázuvzdorný) • při zamrznutí vody v zimě „zvládne“ zvýšení objemu svou deformovatelností POLYETHYLEN UV odolnost •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •46 Relativně dobrá, lepší než PP i styrénové plasty HORŠÍ NEŽ PVC a PMMA •V případě potřeby se přidávají: • saze • UV stabilizátory ( 0,1 – 0,3 % hmot.) POLYETHYLEN chemická odolnost •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •47 •Relativně dobrá, lepší než PP i styrénové plasty •Tabulky poskytuje výrobce: • vliv koncentrace chemikálie, • vliv teploty, • vliv času, • vliv mechanického napětí (síla/průřez). POLYETHYLEN LITEN chemická odolnost vysvětlivky •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •48 img528.jpg POLYETHYLEN chemická odolnost 1 •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •49 img523.jpg POLYETHYLEN chemická odolnost 2 •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •50 img524.jpg POLYETHYLEN chemická odolnost 3 •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •51 img525.jpg POLYETHYLEN chemická odolnost 4 •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •52 img526.jpg POLYETHYLEN chemická odolnost 5 •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •53 img529.jpg POLYETHYLEN LITEN - SPOJOVÁNÍ •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •54 •Nedoporučuji lepit! •Někdo udává, že lze lepit po oxidaci povrchu (plamen, kyselina chromsírová, HNO3 atd.), ale já s tím nemám dobré zkušenosti •PE všech druhů lze spojovat SVAŘOVÁNÍM • fólie, • desky, • trubky (VODA, PLYN, ODPAD, VZDUCH, …) • …………….. • POLYETHYLEN LITEN – NASÁKAVOST, TEPLÁ VODA •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •55 •PRAKTICKY NENASÁKAVÝ DO HMOTY! • jen voda vykondenzovaná na povrchu Teplota (°C) Odolnost Upřesnění 20 Bez problémů Jen případný vliv mechanického napětí 70 trvale Je vliv mechanického napětí 90 Nárazově •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •56 img365.jpg •Urotropin je heterocyklická organická sloučenina, která může být připravena reakcí formaldehydu s amoniakem. Je to krystalická látka bílé barvy. 220px-Hexamine_svg.png •Patrně míní POLYETHYLEN •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •57 F:\POLYMERY A PLASTY V PRAXI MU jaro 2014 C3805\P1030016.JPG •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •58 F:\POLYMERY A PLASTY V PRAXI MU jaro 2014 C3805\P1030015.JPG •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •59 F:\POLYMERY A PLASTY V PRAXI MU jaro 2014 C3805\P1030014.JPG •2. 3. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI Polyetylen 2-2017 •60 F:\POLYMERY A PLASTY V PRAXI MU jaro 2014 C3805\P1030013.JPG