Co to jest materiał PP?

Polipropylen (PP) jest jednym z najpopularniejszych tworzyw sztucznych stosowanych na całym świecie. Jest to półkrystaliczny, sztywny materiał termoplastyczny, który został początkowo spolimeryzowany w 1951 roku i jest obecnie szeroko stosowany w różnych celach komercyjnych i mieszkaniowych. Uważa się, że popyt na polipropylen, wynoszący obecnie około 45 ton metrycznych, jest najwyższy w historii.

Niektóre źródła podają, że rynek tego materiału ma obecnie 45 milionów ton metrycznych rocznie ze względu na zwiększony globalny popyt, który ma osiągnąć 62 miliony ton metrycznych do 2020 roku.

Ponadto materiały polipropylenowe są ogólnie uważane za bezpieczne; dzięki czemu nadają się do użytku w różnych sektorach. Ponadto jest miękki i elastyczny, dzięki czemu nadaje się do wielu zastosowań, takich jak produkcja pojemników na jogurt.

Zastosowania materiału PP

Jak wspomniano wcześniej, właściwości materiałowe tworzywa PP sprawiają, że nadaje się on do różnych zastosowań. Gładka, przyjemna w dotyku powierzchnia polipropylenu sprawia, że idealnie nadaje się do:

• Zastosowania o niskim współczynniku tarcia, takie jak przekładnie maszyn
• Meble plastikowe

Ponadto PP ma wysoką odporność chemiczną i dzięki temu nie jest podatny na korozję, co czyni go doskonałym rozwiązaniem do pakowania:

• Produkty pierwszej pomocy
• Wybielacze
• Substancje czyszczące

Ponadto PP ma zasłużoną reputację ze względu na twardość i długowieczność dzięki wyjątkowej odporności na zmęczenie i elastyczności. Polipropylen posiada również doskonałe właściwości izolacyjne, dzięki czemu jest bezpieczny dla plastikowych osłon kabli i urządzeń elektrycznych.

Polipropylen w swojej postaci włóknistej może być używany do znacznie szerszego zakresu produktów niż tylko torby na ramię, takich jak:

• liny
• Szpagat
• Taśma
• Dywany
• Meble tapicerowane
• Strój
• Sprzęt kempingowy

Polipropylen sprawdza się również szczególnie dobrze w przemyśle morskim ze względu na jego właściwości wodoodporne. Co więcej, jego elastyczność, wodoodporność, wytrzymałość i odporność na pleśń, bakterie i korozję chemiczną są cenione w branży medycznej.

Ponadto polipropylen skutecznie czyści i jest odporny na techniki sterylizacji parą wodną. To sprawia, że PP nadaje się do wytwarzania następujących wyrobów medycznych:

• Butelki na próbki
• Pojemniki na leki
• Strzykawki
• Szalki Petriego

Innym sektorem, w którym często stosuje się polipropylen, jest przemysł motoryzacyjny. Stosowany jest do obudów akumulatorów, tacek i uchwytów na napoje, zderzaków, akcentów wewnętrznych, tablic przyrządów i listew drzwiowych.

Właściwości chemiczne i fizyczne

Polipropylen ma kilka cech, które czynią go idealnym do wielu zastosowań. Niektóre z jego podstawowych cech to:

1. Przepuszczalność: Pomimo możliwości uczynienia go przezroczystym, polipropylen jest zwykle produkowany z nieprzezroczystym odcieniem. Polipropylen może być używany w zastosowaniach, w których pewien transfer światła ma kluczowe znaczenie lub ma wartość estetyczną. Preferowanymi opcjami dla polimerów o wysokiej przepuszczalności są akryl i poliwęglan.
2. Odporność chemiczna: Polipropylen nie reaguje łatwo ze słabymi zasadami i kwasami, co czyni go idealnym materiałem na pojemniki zawierające takie płyny jak środki czyszczące, środki pierwszej pomocy i inne.
3. Odporność na zmęczenie: Polipropylen poddawany znacznemu skręcaniu, zginaniu i zginaniu zachowuje swój kształt. Dokonywanie żywych zawiasów jest korzystnym zastosowaniem tej cechy.
4. Elastyczność i wytrzymałość: Ogólnie rzecz biorąc, polipropylen jest uważany za „twardy” materiał, ponieważ, podobnie jak wszystkie materiały, wykazuje elastyczność w określonym zakresie ugięcia, ale także podlega odkształceniu plastycznemu na wczesnym etapie procesu odkształcania. Zdolność materiału do odkształcania się (plastycznie, a nie elastycznie) bez pękania jest określana jako ciągliwość w inżynierii.
5. Izolacja: Polipropylen doskonale nadaje się do elementów elektronicznych ze względu na wysoką rezystancję elektryczną.

Ponadto PP nie wykazuje problemów z pękaniem naprężeniowym w wyższych temperaturach i zapewnia doskonałą odporność elektryczną i chemiczną. Chociaż właściwości PP i polietylenu są podobne, istnieją pewne kluczowe różnice.

Właściwości materiałowe polipropylenu:

Należą do nich mniejsza gęstość, większa sztywność i twardość oraz wyższa temperatura mięknienia (PP nie topi się poniżej 160oC; polietylen, bardziej popularny plastik, wyżarza się w temperaturze około 100oC). Wszystkie komercyjnie produkowane żywice polipropylenowe zawierają dodatki konserwujące polimer podczas produkcji i poprawiające wydajność użytkownika końcowego.

Zatem główne właściwości materiałowe materiałów PP obejmują:

• Temperatura topnienia: Temperatura topnienia homopolimerów wynosi od 160 do 165 stopni Celsjusza i od 135 do 159 stopni Celsjusza dla kopolimerów.
• Gęstość: PP jest jednym z najlżejszych polimerów spośród wszystkich powszechnie stosowanych tworzyw sztucznych. Jest dobrą alternatywą dla lekkich aplikacji ze względu na swoje możliwości. Są to gęstości dla różnych polimerów:
• 0,904 do 0,908 g/cm3 homopolimeru
• 0,904 do 0,908 g/cm3 dla bezładnego kopolimeru.
• 0,898 do 0,900 g/cm3 dla kopolimeru udarowego
• Odporność chemiczna: Jak wspomniano powyżej, PP jest wysoce odporny na reakcje chemiczne. Jest odporny na rozcieńczone i stężone kwasy, alkohole i zasady. Jest również odporny na węglowodory alifatyczne, estry, aldehydy i ketony. Ponadto ma ograniczoną odporność na środki utleniające, węglowodory aromatyczne i fluorowcowane i jedno i drugie.

Następnie niska temperatura topnienia czyni go również wysoce łatwopalnym.

Rodzaje polipropylenu

Na rynku dostępne są dwa główne rodzaje polipropylenu. To są:

Homopolimer polipropylenu

Jest to gatunek ogólnego przeznaczenia, który jest najczęściej używany. Zawiera wyłącznie monomer propylenu, który występuje w postaci półkrystalicznej substancji stałej. Najczęstsze zastosowania to opakowania, tekstylia, rurociągi, opieka zdrowotna i zastosowania elektryczne.

Kopolimer polipropylenu

Ta rodzina zawiera następujące elementy:

• Kopolimery blokowe: W tej kategorii jest więcej etenu (między 5 a 15%). Jednostki komonomeru są zorganizowane w przewidywalny wzór (lub bloki). Dlatego regularny wzór sprawia, że tworzywo termoplastyczne jest twardsze i mniej kruche niż przypadkowy kopolimer. Polimery te nadają się do zastosowań, w tym przemysłowych, które wymagają dużej wytrzymałości.
• Losowy kopolimer: Powstaje przez zmieszanie etenu z propenem w celu utworzenia polimeru. Ma jednostki etenu losowo wstawione w łańcuchy polipropylenu, zwykle do 6% masowo. Te polimery są elastyczne i optycznie przejrzyste, dzięki czemu idealnie nadają się do przedmiotów, które muszą świetnie wyglądać i zastosowań wymagających przezroczystości.

Rodzaj wybrany do użycia zależy od jego właściwości i przydatności.

Pochodne polipropylenu

Oto podstawowe charakterystyczne przykłady pochodnych polipropylenu:

• Ekspandowany polipropylen (EPP): Jest to pianka o zamkniętych komórkach i wyjątkowo niskiej gęstości, wykonana z kulek. Trójwymiarowe elementy z pianki polimerowej są wykonane z EPP. Pianka EPP zapewnia lepszy stosunek wytrzymałości do masy, doskonałą odporność na uderzenia, doskonałą izolację termiczną oraz odporność na chemikalia i wodę.

EPP jest wykorzystywany w wielu produktach i zastosowaniach, w tym w towarach konsumpcyjnych, opakowaniach, towarach budowlanych i samochodach.

• Polipropylen pochodzenia biologicznego: Jest to odmiana polipropylenu pochodzenia biologicznego, a surowce użyte do wytworzenia monomeru propylenu pochodzenia biologicznego są odnawialne. Składnik pochodzenia biologicznego może wahać się od 30% do 100%.
• Terpolimer polipropylenu: Składa się z segmentów propylenu połączonych ze sobą komonomerami etylenu i butanu, które pojawiają się w przypadkowych miejscach wzdłuż łańcucha polimeru.

Przezroczystość terpolimeru PP jest lepsza niż PP homo. Dodatkowo dodatek komonomeru zmniejsza krystaliczną jednorodność polimeru, czyniąc go odpowiednim do zastosowań w foliach uszczelniających.

Te cechy pochodnych są niezbędne dla producentów, którzy wykorzystują polipropylen jako towar z tworzywa sztucznego.

Zalety polipropylenu

Oto zalety stosowania materiału PP:

• Polipropylen jest niezwykle trudny do zatrzaśnięcia, ponieważ może tolerować ruchy skręcające do 360 stopni bez zatrzaskiwania. Jest łatwy w produkcji, niedrogi i szeroko dostępny w wielu różnych krajach i kulturach.
• Jego trwałość i zdolność adaptacji jako materiału opakowaniowego oraz wybór zawiasów i nakrętek do butelek połączonych z główną butelką cienką warstwą tworzywa sztucznego są wzmocnione przez wysoką odporność chemiczną i zmęczeniową.
• Ponieważ może być wykonany jako nieprzezroczysty lub przezroczysty termoplast i stosowany tam, gdzie niezbędny jest transfer światła, może zapewnić doskonałą różnorodność kolorów. Ze względu na mniejszą gęstość może być stosowany w aplikacjach, w których redukcja masy musi być najwyższym priorytetem.
• Ponieważ jest nieprzepuszczalny i niezwykle odporny na wchłanianie wilgoci, polipropylen ma dodatkowe zalety pakowania i wszechstronność.
• Ze względu na wysoką wytrzymałość na zginanie i półkrystaliczną strukturę jest również odporny na ogólne zużycie, dzięki czemu idealnie nadaje się do produktów, które muszą wytrzymać większe obciążenia fizyczne.
• Dodatkowo jest odporny na zarazki, gnicie, pleśń i pleśń.

Korzyści te są niezbędne przy podejmowaniu decyzji o zastosowaniu materiału PP.

Wady polipropylenu

Chociaż materiał PP jest ogólnie świetny do stosowania w różnych sektorach, ma również pewne wady, takie jak:

• Brak możliwości łatwego recyklingu polipropylenu jest główną wadą, jeśli chodzi o ochronę środowiska i światowych zasobów.
• Podczas spalania przechodzi nieodwracalną przemianę chemiczną.
• Polipropylen, który już się stopił i uformował, spaliłby się, gdybyś próbował go ponownie podgrzać; nie upłynnia się ponownie.
• W przypadku korzystania z materiału PP należy wziąć pod uwagę znacznie droższe techniki recyklingu lub regeneracji.
• Ze względu na niską temperaturę topnienia polipropylen jest również wysoce łatwopalny, ma ograniczoną tolerancję na wyższe temperatury i jest podatny na utlenianie i uszkodzenia UV.
• Błyszczący połysk polipropylenu sprawia, że jest on wygodny w obsłudze i estetyczny, ale utrudnia również przyleganie innych powierzchni i materiałów, takich jak farby i kleje.
• Polipropylenu nie można użyć do budowy złącza lub zawiasu bez alternatywnych technik łączenia, takich jak spawanie.

Dlatego przy wyborze materiału do zastosowania w różnych zastosowaniach należy również wziąć pod uwagę wady polipropylenu.

Bezpieczeństwo i toksyczność polipropylenu

Chociaż polipropylen jest produkowany przy użyciu niektórych potencjalnie szkodliwych chemikaliów, zwykle jest uznawany za bezpieczny produkt końcowy. Jest często używany w plastikowych opakowaniach na żywność, napoje i artykuły medyczne.

Produkty z polipropylenu mogą być bezpiecznie ponownie użyte i są wystarczająco wytrzymałe, aby przetrwać typowe zużycie podczas wielu zastosowań, pomimo faktu, że nie jest powszechnie uważany za materiał przyjazny dla środowiska ze względu na wyzwania w procesie recyklingu.

Polipropylen jest używany do produkcji następujących przedmiotów ze względu na jego bezpieczeństwo:

• Pojemniki na żywność
• Butelki dla niemowląt
• Kubki do gorących napojów
• Naczynia jednorazowe, takie jak kubki i talerze
• Słomki

Według badań, gdy plastik jest zarysowany lub podgrzany, chemikalia z pojemników, talerzy i butelek przedostają się do posiłków. Polipropylen jest mniej szkodliwy niż inne tworzywa sztuczne, ponieważ nie zawiera bisfenolu A lub BPA, jak jest powszechnie znany.

BPA, syntetyczny estrogen, jest stosowany w sztywnych tworzywach sztucznych, a nie w bardziej elastycznych, takich jak polipropylen.

Przetwarzanie polipropylenu

Istnieje kilka metod przetwarzania polipropylenu, takich jak formowanie wtryskowe, formowanie z rozdmuchem, wytłaczanie i drukowanie 3D.

Formowanie wtryskowe

Podczas procesu formowania wtryskowego polipropylenu temperatura stopu jest ustawiana w zakresie od 200 do 300°C i od 10 do 80°C dla formy. Wysoka temperatura formy poprawi jasność i piękno części.

Przy prawidłowym przechowywaniu suszenie nie jest wymagane. Ponadto skurcz formy wynosi od 1,5 do 3%, w zależności od warunków przetwarzania, reologii polimeru i grubości gotowego produktu.

Wyrzucenie

Ten proces jest używany do produkcji kabli, rur i folii dmuchanych i odlewanych. Temperatura topnienia musi mieścić się w zakresie 200–300°C przy stopniu sprężania cylindra: 3:1 i temperaturze od 205 do 180°C. Po zakończeniu części należy umieścić do ponownego szlifowania zamiast wstępnego suszenia przez trzy godziny w temperaturze 105-110°C (221-230°F).

drukowanie 3d

Polipropylen jest twardym i sztywnym materiałem, który jest trudny do wydrukowania w 3D, ale jego komponentami nadal można manipulować.

Obecnie wielu producentów poprawiło właściwości fizyczne PP, a nawet opracowało mieszanki o zwiększonej wytrzymałości, dzięki czemu nadaje się do zastosowań w druku 3D.

Dlatego zaleca się dokładne zapoznanie się z dokumentacją dostawcy dotyczącą temperatury drukowania, stołu do drukowania itp. podczas drukowania 3D z polipropylenu.

Druk 3D można wykorzystać do wykonania następujących elementów z polipropylenu pp:

• Prototypy
• Skomplikowane modele
• Modele funkcjonalne

Jednak wzór chemiczny mieszania polipropylenu z innymi substancjami, aby uczynić go podatnym na drukowanie 3D, musi być dokładny.

Dlaczego polipropylen jest popularny

Zastosowania polipropylenu można znaleźć zarówno w warunkach domowych, jak i komercyjnych. Wyróżnia się jako cenny materiał do różnorodnych zastosowań dzięki swoim szczególnym właściwościom i zdolności dostosowania się do różnych technik produkcji.

Podwójna funkcjonalność polipropylenu jako tworzywa sztucznego i włókna to kolejna ważna cecha (podobnie jak w przypadku promocyjnych toreb na zakupy rozdawanych podczas imprez, wyścigów itp.).

Ponieważ polipropylen może być produkowany na różne sposoby i do różnych zastosowań, szybko zaczął wypierać wiele tradycyjnych alternatyw, zwłaszcza w sektorach opakowań, włókien i formowania wtryskowego. Od lat utrzymuje ekspansję i nadal jest znaczącym uczestnikiem światowego biznesu tworzyw sztucznych.

Wniosek

Polipropylen jest często mylony z tworzywem sztucznym. Jednak główna różnica między polipropylenem a tworzywem sztucznym polega na tym, że podczas gdy tworzywo sztuczne jest zwykle nieprzezroczyste, możliwe jest wyprodukowanie krystalicznie przezroczystego materiału z polipropylenu. Na przykład, wybierając materiał na torbę do pakowania przedmiotu, często bierzemy pod uwagę właściwości materiału.

Jeśli chcemy wyeksponować produkt, niezbędna jest torba całkowicie przezroczysta. W tej sytuacji plastikowe torby nie są mądrym rozwiązaniem, ponieważ są nieprzejrzyste. Jednak polipropylen pozostaje jednym z najlepszych materiałów do tego zastosowania.