Mikä on PP-materiaali?

Polypropeeni (PP) on yksi maailman suosituimmista muovimateriaaleista. Se on puolikiteinen, jäykkä kestomuovi, joka polymeroitiin alun perin vuonna 1951 ja jota käytetään nykyään laajalti erilaisiin kaupallisiin ja asuintarkoituksiin. Nykyään noin 45 tonnia polypropeenin kysynnän uskotaan olevan suurin koskaan.

Jotkut lähteet väittävät, että materiaalilla on tällä hetkellä 45 miljoonan metrisen tonnin vuosimarkkinat lisääntyneen maailmanlaajuisen kysynnän vuoksi, jonka odotetaan saavuttavan 62 miljoonaa tonnia vuoteen 2020 mennessä.

Lisäksi polypropeenimateriaaleja pidetään yleisesti turvallisina; joten ne soveltuvat käytettäväksi eri aloilla. Lisäksi se on myös pehmeä ja joustava, joten se sopii useisiin sovelluksiin, kuten jogurttipurkkien valmistukseen.

PP-materiaalin sovellukset

Kuten aiemmin mainittiin, PP-muovin materiaaliominaisuudet tekevät siitä sopivan erilaisiin sovelluksiin. Polypropeenin liukas, kosketeltava pinta tekee siitä täydellisen:

• Matalakitkaiset sovellukset, kuten koneiden vaihteistot
• Muoviset huonekalut

Lisäksi PP:llä on korkea kemiallinen kestävyys, joten se ei ole herkkä korroosiolle, joten se on loistava vaihtoehto seuraavien pakkausten pakkaamiseen:

• Ensiaputuotteet
• Valkaisuaineet
• Puhdistusaineet

Lisäksi PP:llä on ansaittu maine kovuudestaan ja pitkäikäisyydestään sen poikkeuksellisen väsymiskestävyyden ja joustavuuden ansiosta. Polypropeenilla on myös erinomaiset eristysominaisuudet, joten se on turvallinen kaapeleiden ja sähkölaitteiden muovikoteloille.

Kuitumuodossaan polypropeenia voidaan käyttää paljon laajemmassa tuotevalikoimassa kuin vain kantokasseissa, kuten seuraavissa:

• Köydet
• Lanka
• Nauha
• Matot
• Pehmustetut huonekalut
• Vaatteet
• Retkeilyvarusteet

Polypropeeni toimii erityisen hyvin myös meriteollisuudessa sen vedenpitävyyden vuoksi. Lisäksi sen joustavuus, vedenpitävyys, lujuus ja homeen, bakteerien ja kemiallisen korroosionkestävyys ovat kaikki arvostettuja lääketeollisuudessa.

Lisäksi polypropeeni puhdistaa tehokkaasti ja kestää höyrysterilointitekniikoita. Tämä tekee PP:stä soveltuvan seuraavien lääketieteellisten laitteiden valmistukseen:

• Näytepullot
• Lääkesäiliöt
• Ruiskut
• petrimaljoja

Toinen ala, jolla myös polypropeenia käytetään usein, on autoteollisuus. Sitä käytetään akkukoteloissa, tarjottimissa ja juomien pidikkeissä, puskureissa, sisätiloissa, kojepaneeleissa ja ovien verhouksissa.

Kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet

Polypropeenilla on useita ominaisuuksia, jotka tekevät siitä ihanteellisen useisiin sovelluksiin. Jotkut sen pääominaisuuksista ovat:

1. Transmissiivisuus: Huolimatta kyvystä tehdä läpinäkyvä, polypropeeni valmistetaan tyypillisesti läpinäkymättömällä sävyllä. Polypropeenia voidaan käyttää sovelluksissa, joissa valonsiirto on ratkaisevan tärkeää tai jolla on esteettistä arvoa. Suositeltavat vaihtoehdot polymeereille, joilla on korkea läpäisykyky, ovat akryyli ja polykarbonaatti.
2. Kemiallinen kestävyys: Polypropeeni ei reagoi helposti heikkojen emästen ja happojen kanssa, joten se on ihanteellinen materiaali astioihin, jotka sisältävät sellaisia nesteitä, kuten puhdistusliuoksia, ensiapuvälineitä ja paljon muuta.
3. Väsymiskestävyys: Polypropeeni säilyttää muotonsa, kun se altistetaan huomattavalle vääntölle, taivutukselle ja taipumiselle. Elävien saranoiden tekeminen on hyödyllinen sovellus tälle ominaisuudelle.
4. Elastisuus ja sitkeys: Yleisesti ottaen polypropeenia pidetään "kovana" materiaalina, koska se, kuten kaikki materiaalit, osoittaa elastisuutta tietyllä taipuma-alueella, mutta se myös kokee plastisen muodonmuutoksen muodonmuutosprosessin alkuvaiheessa. Materiaalin kykyä muuttaa muotoaan (plastisesti, ei elastisesti) murtumatta kutsutaan tekniikassa sitkeydeksi.
5. Eristys: Polypropeeni soveltuu erinomaisesti elektroniikkakomponentteihin suuren sähkövastuksensa ansiosta.

Lisäksi PP:llä ei ole jännityshalkeiluongelmia korkeammissa lämpötiloissa ja se tarjoaa erinomaisen sähköisen ja kemiallisen kestävyyden. Vaikka PP:n ja polyeteenin ominaisuudet ovat samankaltaisia, on olemassa joitakin keskeisiä eroja.

Polypropeenin materiaaliominaisuudet:

Näitä ovat pienempi tiheys, korkeampi jäykkyys ja kovuus sekä korkeampi pehmenemispiste (PP ei sula alle 160 oC:ssa; suositumpi muovi polyeteeni hehkuu noin 100 oC:ssa). Kaikki kaupallisesti tuotetut polypropeenihartsit sisältävät lisäaineita, jotka säilyttävät polymeerin tuotannon aikana ja parantavat loppukäyttäjän suorituskykyä.

Siten PP-materiaalien tärkeimmät materiaaliominaisuudet ovat seuraavat:

• Sulamispiste: Homopolymeerien sulamispiste on välillä 160 - 165 celsiusastetta ja kopolymeerien välillä 135 - 159 celsiusastetta.
• Tiheys: PP on yksi kevyimmistä polymeereistä kaikkien tavallisten muovien joukossa. Se on hyvä vaihtoehto kevyisiin sovelluksiin ominaisuuksiensa vuoksi. Nämä ovat eri polymeerien tiheydet:
• 0,904 - 0,908 g/cm3 homopolymeeriä
• 0,904 - 0,908 g/cm3 satunnaiskopolymeerille.
• 0,898 - 0,900 g/cm3 iskukopolymeerille
• Kemiallinen kestävyys: Kuten edellä mainittiin, PP kestää erittäin hyvin kemiallisia reaktioita. Se kestää laimennettuja ja väkevöityjä happoja, alkoholeja ja emäksiä. Se kestää myös alifaattisia hiilivetyjä, estereitä, aldehydejä ja ketoneja. Lisäksi sillä on rajoitettu kestävyys hapettimia, aromaattisia ja halogenoituja hiilivetyjä ja molempia vastaan.

Myöhemmin alhainen sulamispiste tekee siitä myös erittäin syttyvän.

Polypropeenityypit

Markkinoilla on kaksi päätyyppiä polypropeenia. Nämä ovat:

Polypropeenihomopolymeeri

Tämä on yleisimmin käytetty yleislaatuinen laatu. Siinä on yksinomaan propeenimonomeeriä, joka on puolikiteisenä kiinteänä aineena. Yleisimpiä käyttökohteita ovat pakkaukset, tekstiilit, putkistot, terveydenhuolto ja sähkösovellukset.

Polypropeenikopolymeeri

Tämä perhe sisältää seuraavat:

• Lohkopolymeerit: Tässä luokassa on enemmän eteenisisältöä (välillä 5–15%). Komonomeeriyksiköt on järjestetty ennustettavaan kuvioon (tai lohkoihin). Siksi säännöllinen kuvio tekee kestomuovista sitkeämmän ja vähemmän hauraan kuin satunnainen kopolymeeri. Nämä polymeerit ovat sopivia käyttötarkoituksiin, myös teollisiin, jotka vaativat suurta lujuutta.
• Satunnainen kopolymeeri: Tämä saadaan aikaan sekoittamalla eteeniä propeenin kanssa polymeerin muodostamiseksi. Siinä on eteeniyksiköitä, jotka on satunnaisesti lisätty polypropeeniketjuihin, tyypillisesti jopa 6% massasta. Nämä polymeerit ovat mukautuvia ja optisesti kirkkaita, joten ne sopivat erinomaisesti tuotteisiin, joiden täytyy näyttää hyvältä, ja sovelluksiin, jotka vaativat läpinäkyvyyttä.

Käyttöön valittu tyyppi riippuu sen ominaisuuksista ja soveltuvuudesta.

Polypropeenijohdannaiset

Tässä ovat polypropeenijohdannaisten tärkeimmät ominaispiirteet:

• Paisutettu polypropeeni (EPP): Se on umpisoluinen, erittäin matalatiheyksinen, helmistä valmistettu vaahto. Kolmiulotteiset polymeerivaahtotuotteet valmistetaan EPP:stä. EPP-helmivaahto tarjoaa paremman lujuus-painosuhteen, erinomaisen iskunkestävyyden, erinomaisen lämmöneristyksen sekä kemikaalien ja veden kestävyyden.

EPP:tä käytetään monissa tuotteissa ja sovelluksissa, mukaan lukien kulutustavarat, pakkaukset, rakennustuotteet ja autot.

• Biopohjainen polypropeeni: Se on polypropeenin biopohjainen muunnelma, ja sen monomeeribiopohjaisen propeenin valmistukseen käytetyt raaka-aineet ovat uusiutuvia. Biopohjainen komponentti voi vaihdella välillä 30% - 100%.
• Polypropeeniterpolymeeri: Se koostuu propeenisegmenteistä, jotka on liitetty yhteen eteenin ja butaanin komonomeerien avulla, jotka esiintyvät satunnaisissa paikoissa pitkin polymeeriketjua.

PP-terpolymeerin läpinäkyvyys on parempi kuin PP-homon. Lisäksi komonomeerilisäys heikentää polymeerin kiteistä homogeenisuutta, mikä tekee siitä sopivan tiivistyskalvosovelluksiin.

Nämä johdannaisten ominaisuudet ovat välttämättömiä valmistajille, jotka käyttävät polypropeenia hyödykemuovina.

Polypropeenin edut

Seuraavat ovat PP-materiaalin käytön edut:

• Polypropeeni on erittäin vaikea napsauttaa, koska se sietää vääntöliikkeitä jopa 360 astetta ilman katkeamista. Se on helposti tuotettu, kohtuuhintainen ja laajasti saatavilla monissa eri maissa ja kulttuureissa.
• Sen kestävyys ja sopeutumiskyky pakkausmateriaalina sekä saranoiden ja pullonkorkkien valinta, jotka on liitetty pääpulloon ohuella muovikerroksella, paranevat korkealla kemikaalien ja väsymiskestävyyden ansiosta.
• Koska se voidaan valmistaa läpinäkymättömänä tai läpinäkyvänä kestomuovina ja käyttää siellä, missä valonsiirto on tarpeen, se voi tarjota erinomaisen värivalikoiman. Pienemmän tiheytensä ansiosta sitä voidaan käyttää sovelluksissa, joissa painonpudotuksen on oltava etusijalla.
• Koska polypropeeni on läpäisemätön ja uskomattoman kosteutta imevä, sillä on muita pakkausetuja ja monipuolisuutta.
• Korkean taivutuslujuutensa ja puolikiteisen rakenteensa ansiosta se kestää myös yleistä kulumista, joten se sopii täydellisesti tuotteille, joiden on kestettävä enemmän fyysistä rasitusta.
• Lisäksi se kestää bakteereita, mätää, hometta ja hometta.

Nämä edut ovat olennaisia päätettäessä siitä, käytetäänkö PP-materiaalia vai ei.

Polypropeenin haitat

Vaikka PP-materiaali sopii yleensä erinomaisesti käytettäväksi eri aloilla, sillä on myös joitain haittoja, kuten seuraavat:

• Polypropeenin kyvyttömyys kierrättää helposti on suuri haitta ympäristön ja maailman luonnonvarojen suojelemisessa.
• Se käy läpi peruuttamattoman kemiallisen muutoksen palaessaan.
• Polypropeeni, joka on jo sulanut ja muodostunut, palaisi, jos yrität lämmittää sitä uudelleen; se ei enää nesteytyisi.
• Huomattavasti kalliimpia kierrätys- tai kunnostustekniikoita on harkittava käytettäessä PP-materiaalia.
• Alhaisen sulamispisteensä ansiosta polypropeeni on myös erittäin syttyvää, sietää rajoitetusti korkeampia lämpötiloja ja se on herkkä hapettumiselle ja UV-vaurioille.
• Vaikka polypropeenin kiiltävä kiilto tekee siitä kätevän käsitellä ja esteettisesti kauniin, se vaikeuttaa myös muiden pintojen ja materiaalien, kuten maalien ja liimojen, kiinnittymistä.
• Polypropeenia ei voida käyttää liitoksen tai saranan rakentamiseen ilman vaihtoehtoisia liimaustekniikoita, kuten hitsausta.

Siksi myös polypropeenin haitat on otettava huomioon valittaessa materiaalia käytettäväksi eri sovelluksissa.

Polypropeenin turvallisuus ja myrkyllisyys

Vaikka polypropeenia valmistetaan käyttämällä joitakin mahdollisesti haitallisia kemikaaleja, se tunnustetaan yleensä turvalliseksi valmiiksi tuotteeksi. Sitä käytetään usein ruoan, juoman ja lääketieteellisten tarvikkeiden muovipakkauksissa.

Polypropeenituotteita voidaan käyttää uudelleen turvallisesti ja ne ovat riittävän kestäviä kestämään tyypillistä kulumista useissa käyttötarkoituksissa, vaikka niitä ei pidetä laajalti ympäristöystävällisenä materiaalina kierrätysprosessin haasteiden vuoksi.

Polypropeenia käytetään seuraavien tuotteiden valmistukseen sen turvallisuuden vuoksi:

• Ruoka-astiat
• tuttipullot
• Kuumien juomien kupit
• Kertakäyttöiset ruokailuvälineet, kuten kupit ja lautaset
• Oljet

Tutkimusten mukaan, kun muovia naarmuuntuu tai kuumennetaan, astioista, lautasista ja pulloista kemikaaleja vuotaa aterioihin. Polypropeeni on vähemmän haitallista kuin muut muovit, koska se ei sisällä bisfenoli A:ta tai BPA:ta, kuten se tunnetaan paremmin.

BPA:ta, synteettistä estrogeenia, käytetään jäykissä muoveissa mieluummin kuin joustavammissa, kuten polypropeenissa.

Polypropeenin käsittely

Polypropeenin käsittelyyn on useita menetelmiä, kuten ruiskuvalu, puhallusmuovaus, ekstruusio ja 3D-tulostus.

Ruiskuvalu

Polypropeenin ruiskupuristusprosessin aikana muotin sulamislämpötila asetetaan välille 200-300 °C ja 10-80 °C. Korkea muotin lämpötila parantaa osan kirkkautta ja kauneutta.

Oikein säilytettynä kuivausta ei tarvita. Lisäksi muotin kutistuminen vaihtelee välillä 1,5 - 31 TP3T riippuen käsittelyolosuhteista, polymeerin reologiasta ja valmiin tuotteen paksuudesta.

Ekstruusio

Tätä prosessia käytetään kaapeleiden, putkien ja puhallus- ja valukalvojen valmistukseen. Sulamislämpötilan tulee olla välillä 200–300 °C sylinterin puristussuhteen ollessa 3:1 ja lämpötilojen välillä 205–180 °C. Kun se on valmis, osat tulee asettaa uudelleen hiontaan sen sijaan, että esikuivattaisiin kolme tuntia 105-110 °C:ssa (221-230 °F).

3D-tulostus

Polypropeeni on kova ja jäykkä materiaali, jota on vaikea tulostaa 3D:nä, mutta sen osia voidaan silti käsitellä.

Nykyään useat valmistajat ovat parantaneet PP:n fyysisiä ominaisuuksia tai jopa kehittäneet sekoituksia, joiden sitkeys on kasvanut, mikä tekee siitä sopivan 3D-tulostussovelluksiin.

Siksi on suositeltavaa tarkastella huolellisesti toimittajan dokumentaatiota tulostuslämpötilan, tulostusalustan jne. suhteen, kun 3D-tulostus tapahtuu polypropeenilla.

3D-tulostusta voidaan käyttää seuraavien polypropeenista valmistettujen pp-tuotteiden valmistamiseen:

• Prototyypit
• Monimutkaiset mallit
• Toimivia malleja

Kuitenkin kemiallisen kaavan, jolla polypropeenia sekoitetaan muiden aineiden kanssa, jotta se olisi herkkä 3D-tulostukselle, on oltava tarkka.

Miksi polypropeeni on suosittua

Polypropeenille löytyy sovelluksia sekä kotitalouksissa että kaupallisissa ympäristöissä. Se erottuu arvokkaasta materiaalista moniin eri käyttötarkoituksiin erityisominaisuuksiensa ja eri tuotantotekniikoihin sopeutumiskykynsä ansiosta.

Polypropeenin kaksoistoiminto muovina ja kuiduna on toinen tärkeä ominaisuus (kuten tapahtumassa, kilpailussa jne. jaettavat mainoskassit).

Koska polypropeenia voidaan valmistaa monin eri tavoin ja eri käyttötarkoituksiin, se alkoi nopeasti syrjäyttää monia perinteisiä vaihtoehtoja, erityisesti pakkaus-, kuitu- ja ruiskupuristussektoreilla. Se on jatkanut laajentumistaan vuosien ajan ja on edelleen merkittävä toimija globaalissa muoviliiketoiminnassa.

Johtopäätös

Polypropeeni sekoitetaan usein muoviin. Pääasiallinen ero polypropeenin ja muovin välillä on kuitenkin se, että vaikka muovimateriaali on tyypillisesti läpinäkymätöntä, polypropeenista on mahdollista valmistaa kristallin läpinäkyvää materiaalia. Esimerkiksi valitessasi materiaalia pussille tavaran pakkaamiseen, otamme usein huomioon materiaalin ominaisuudet.

Täysin läpinäkyvä pussi vaaditaan, jos haluamme paljastaa tuotteen. Tässä tilanteessa muovipussit eivät ole viisas ratkaisu, koska ne ovat läpinäkymättömiä. Polypropeeni on kuitenkin edelleen yksi parhaista materiaaleista tähän käyttöön.