PP plast

Polypropylen je semikrystalický termoplast ze skupiny polyolefinů. Má nízkou hustotu, téměř neabsorbuje vzdušnou vlhkost a dobře odolává působení vody, kyselin, zásad a řady dalších chemických médií. Současně nabízí dobré elektrické izolační vlastnosti a příznivý poměr ceny a užitných parametrů.

Ve srovnání s polyetylenem PE je polypropylen obvykle pevnější, tužší a vhodnější pro použití při vyšších teplotách. Naopak při nízkých teplotách může být standardní PP-H křehčí. Pro prostředí s nárazy nebo nízkou provozní teplotou se proto používají kopolymerní varianty PP-B nebo PP-R.

Polypropylen není tak pevný a rozměrově stabilní jako POM, PET nebo některé druhy PA6. Jeho hlavní výhodou je především chemická odolnost, svařitelnost, nízká hmotnost a možnost výroby rozměrných konstrukcí bez rizika koroze.

PP-H – polypropylen homopolymer

PP-H je homopolymer vyrobený polymerací propylenu. Jde o nejtužší a mechanicky nejpevnější základní typ polypropylenu. Ve srovnání s kopolymery má zpravidla vyšší modul pružnosti, lepší rozměrovou stabilitu a vyšší tepelnou odolnost.

Mezi typické vlastnosti PP-H patří:

• vysoká tuhost,
• dobrá pevnost,
• velmi dobrá chemická odolnost,
• nízká absorpce vody,
• nízká hustota,
• dobrá svařitelnost,
• možnost tepelného tvarování,
• elektrické izolační vlastnosti,
• dobrá obrobitelnost,
• možnost použití při vyšších teplotách než u běžného PE.

PP-H se používá především pro chemické nádrže, vany, potrubní systémy, průmyslovou vzduchotechniku, laboratorní vybavení, součásti úpraven vody, galvanizační linky a technologická zařízení.

U některých průmyslových systémů lze PP-H použít přibližně do +100 °C. Skutečný teplotní limit však závisí na konkrétní receptuře, provozním médiu, zatížení, tloušťce stěny a předpokládané životnosti.

Nevýhodou standardního PP-H je nižší rázová houževnatost při nízkých teplotách. Pod bodem mrazu může materiál postupně křehnout, a proto nemusí být vhodný pro venkovní konstrukce vystavené nárazům nebo nešetrné manipulaci.

PP-B – blokový kopolymer

PP-B je blokový kopolymer, někdy označovaný také jako rázový kopolymer nebo impact copolymer. Obsahuje elastomerní složku, která zvyšuje jeho odolnost proti nárazu.

Ve srovnání s PP-H má PP-B:

• vyšší rázovou houževnatost,
• lepší chování při nízkých teplotách,
• nižší tuhost,
• nižší povrchovou tvrdost,
• zpravidla nižší maximální provozní teplotu.

PP-B se používá pro nádrže, kryty, přepravní boxy, desky, potrubní systémy a konstrukční díly, u kterých je důležitá odolnost proti nárazu. Vhodný je také pro zařízení, která mohou být během dopravy, montáže nebo provozu vystavena nižším teplotám.

Někteří výrobci používají pro blokové kopolymery také obecnější označení PP-C. Při objednávání je proto vhodné ověřit, zda konkrétní materiál představuje blokový, random nebo jiný typ kopolymeru. Vysoce rázově houževnaté kopolymery PP jsou dostupné také jako obráběné desky a tyče.

PP-R – random kopolymer

PP-R je random kopolymer vyráběný polymerací propylenu s malým podílem dalšího monomeru, obvykle ethylenu. Jeho struktura zlepšuje houževnatost, optické vlastnosti a zpracovatelnost.

Ve srovnání s PP-H má PP-R zpravidla:

• vyšší rázovou houževnatost,
• lepší odolnost při nízkých teplotách,
• nižší tuhost,
• vyšší pružnost,
• lepší transparentnost u vybraných typů,
• dobrou odolnost proti napěťovému praskání.

PP-R se často používá pro tlakové potrubní systémy, nádrže, laboratorní vybavení, transparentnější výrobky a konstrukce vystavené změnám teploty. Random kopolymery se používají rovněž pro vstřikování, vyfukování, fólie a tepelně tvarované díly.

Pro průmyslovou konstrukci nádrží může být PP-R vhodný tam, kde se požaduje kombinace chemické odolnosti a lepší houževnatosti při nízkých teplotách. Přesné mechanické a teplotní vlastnosti je nutné ověřit u konkrétního typu.

Tepelně stabilizovaný polypropylen

Standardní PP při dlouhodobém působení zvýšené teploty postupně stárne a ztrácí mechanické vlastnosti. Pro teplotně náročnější aplikace se proto používá tepelně nebo oxidačně stabilizovaný polypropylen.

Tepelně stabilizované typy mohou být označeny například jako:

• PP-H EHS,
• heat-stabilized PP,
• long-term heat stabilized PP,
• hot-water stabilized PP.

Používají se například pro:

• chemické nádrže s teplým médiem,
• technologická potrubí,
• farmaceutická zařízení,
• rozvody horké vody,
• součásti sterilizované horkou párou,
• díly pracující při zvýšené provozní teplotě.

Tepelná stabilizace nezvyšuje bod tání materiálu, ale zpomaluje jeho oxidační a tepelnou degradaci. Některé stabilizované varianty jsou určené také pro opakovanou sterilizaci horkou párou.

Chemická odolnost polypropylenu

Polypropylen velmi dobře odolává vodným roztokům solí, mnoha kyselinám, zásadám, čisticím prostředkům a dalším chemickým médiím. Díky tomu se používá při výrobě chemických nádrží, laboratorních zařízení, potrubí, ventilátorů a vzduchotechnických systémů.

Přesná chemická odolnost vždy závisí na:

• druhu chemické látky,
• koncentraci,
• provozní teplotě,
• tlaku,
• délce působení,
• mechanickém zatížení,
• vnitřním pnutí součásti,
• typu PP a jeho přísadách.

Omezená odolnost se může projevit zejména při kontaktu se silnými oxidačními látkami a některými uhlovodíky nebo rozpouštědly při zvýšených teplotách. Před použitím v náročném chemickém prostředí je nutné ověřit kompatibilitu podle tabulky chemické odolnosti konkrétního výrobce.

Odolnost proti vodě a vlhkosti

PP absorbuje pouze velmi malé množství vody a jeho rozměry nejsou výrazně ovlivňovány běžnou vzdušnou vlhkostí. Díky tomu je vhodný pro vodárenské provozy, čistírny odpadních vod, bazénovou techniku, potravinářská zařízení a konstrukce vystavené častému mytí.

Ve srovnání s PA6 polypropylen nebobtná v důsledku běžné absorpce vlhkosti. Pro přesné konstrukční díly však může být omezením jeho nižší tuhost a vyšší tepelná roztažnost.

Vybrané tepelně stabilizované a zdravotnické druhy PP dobře odolávají také opakovanému čištění, dezinfekci a sterilizaci horkou párou. Tuto schopnost nelze automaticky předpokládat u každého standardního polypropylenu.

Teplotní odolnost polypropylenu

Běžné průmyslové PP-H lze podle konstrukce a zatížení dlouhodobě používat přibližně v rozsahu od 0 do +100 °C. Při vyšší teplotě postupně klesá tuhost, pevnost a únosnost materiálu.

PP-B a PP-R nabízejí lepší houževnatost při nízkých teplotách, obvykle však mají nižší tuhost než PP-H. PP-R si může zachovávat dobrou vrubovou houževnatost přibližně do −20 °C, přesný limit je však vždy závislý na konkrétní receptuře.

Maximální provozní teplotu ovlivňuje:

• velikost mechanického zatížení,
• doba expozice,
• provozní médium,
• způsob podepření dílu,
• tloušťka stěny,
• způsob svaření,
• přítomnost stabilizátorů nebo plniv.

Krátkodobé teplotní zatížení může být vyšší než doporučená hodnota pro trvalý provoz. Rozhodující je vždy technický list konkrétního materiálu.

Polypropylen se skelnými vlákny

Přidáním skelných vláken lze výrazně zvýšit pevnost, tuhost a rozměrovou stabilitu polypropylenu. Běžně se používají směsi s přibližně 20 až 40 % skelných vláken.

PP-GF se používá pro:

• nosné konstrukční díly,
• držáky,
• kryty,
• automobilové součásti,
• ventilátorová kola,
• tělesa čerpadel,
• elektrické součásti,
• komponenty s požadavkem na omezenou deformaci.

Vyztužený polypropylen má nižší tepelnou roztažnost a lépe odolává dlouhodobému zatížení než neplněný PP. Skelná vlákna však mohou snížit houževnatost, komplikovat svařování a působit abrazivně na obráběcí nástroje nebo protilehlé kluzné plochy.

Na trhu jsou dostupné také polypropylenové směsi s dlouhými skelnými vlákny nebo s kombinací skelných vláken a přísad snižujících hořlavost.

Antistatický, ESD a vodivý polypropylen

Standardní PP je elektricky izolační materiál a může na svém povrchu hromadit elektrostatický náboj. Pro elektronický průmysl, čisté prostory, prašné provozy a prostředí s nebezpečím výbuchu jsou dostupné speciální elektricky modifikované varianty.

Podle hodnoty elektrického odporu se rozlišuje:

• antistatický PP,
• elektrostaticky disipativní PP neboli ESD,
• elektricky vodivý PP.

Vodivé částice umožňují odvádět elektrostatický náboj a omezit riziko jiskření nebo ulpívání prachu. Elektricky vodivé PP se používá například pro:

• chemické nádrže,
• laboratorní vybavení,
• vzduchotechnické rozvody,
• pracovní plochy,
• kryty zařízení,
• dopravníkové součásti,
• konstrukce v prostředí ATEX.

Konkrétní elektrický odpor musí odpovídat požadavkům daného zařízení. Označení antistatický, ESD a vodivý nejsou vzájemně zaměnitelná.

Polypropylen se sníženou hořlavostí

Standardní polypropylen je hořlavý materiál. Pro aplikace s požadavky na omezené šíření plamene jsou dostupné samozhášivé nebo nehořlavě modifikované druhy.

Používají se například v:

• průmyslové vzduchotechnice,
• elektrotechnice,
• polovodičovém průmyslu,
• čistých prostorách,
• dopravní technice,
• chemických provozech,
• krytech a rozvaděčích.

Některé samozhášivé varianty jsou současně elektricky vodivé nebo vyztužené skelnými vlákny. Konkrétní požární klasifikace závisí na složení, tloušťce materiálu a způsobu zkoušení. Musí být proto doložena podle příslušné normy, nikoliv pouze obecným označením „samozhášivý PP“.

PP pro potravinářství

Vybrané druhy polypropylenu jsou dostupné v provedení vhodném pro přímý kontakt s potravinami. Používají se zejména pro součásti potravinářských, farmaceutických, laboratorních a balicích zařízení.

Z potravinářského PP lze vyrábět například:

• nádrže a vany,
• pracovní desky,
• kryty,
• vodicí prvky,
• dávkovací součásti,
• ventilové díly,
• laboratorní nádoby,
• rozdělovací jednotky,
• součásti výrobních linek.

Vhodnost pro kontakt s potravinami musí být vždy doložena dokumentací ke konkrétnímu typu, barvě a výrobní šarži. Nelze ji automaticky odvozovat pouze z označení PP nebo z přírodní barvy materiálu. Certifikované PP-H a PP kopolymery jsou dostupné pro evropské i americké potravinářské požadavky.

Polypropylen pro zdravotnictví a farmacii

Speciální zdravotnické druhy PP se používají pro součásti diagnostických zařízení, laboratorní techniky, chirurgické přípravky, farmaceutické výrobní linky a komponenty určené k opakované sterilizaci.

Mohou nabízet:

• biokompatibilitu,
• dohledatelnost výrobní šarže,
• odolnost proti dezinfekčním prostředkům,
• odolnost proti hydrolýze,
• možnost sterilizace horkou párou,
• nízkou absorpci vlhkosti,
• dobrou obrobitelnost.

Splnění požadavků pro konkrétní zdravotnickou aplikaci musí být posouzeno podle příslušné dokumentace, délky kontaktu s organismem a způsobu sterilizace.

UV stabilizovaný polypropylen

Standardní PP má omezenou odolnost proti dlouhodobému působení UV záření. Bez vhodné stabilizace může postupně měnit barvu, křehnout a ztrácet mechanické vlastnosti.

Pro venkovní použití se proto volí černý nebo speciálně UV stabilizovaný polypropylen. Používá se například pro:

• venkovní nádrže,
• zemědělská zařízení,
• kryty,
• potrubí,
• ventilační systémy,
• stavební prvky,
• bazénovou techniku.

Vhodnost pro venkovní použití je nutné ověřit podle očekávané délky expozice, klimatických podmínek, barvy a způsobu mechanického zatížení.

Recyklovaný polypropylen

Recyklovaný PP se vyrábí s podílem znovu zpracované suroviny. Používá se především pro výrobky, u kterých není vyžadována přesně definovaná čistota, certifikace pro kontakt s potravinami nebo maximální úroveň mechanických vlastností.

Typické použití zahrnuje:

• ochranné desky,
• konstrukční výplně,
• přepravní boxy,
• technické kryty,
• podložky,
• méně kritické strojní díly,
• automobilové a stavební součásti.

Vlastnosti recyklovaného PP se mohou lišit podle původu vstupního materiálu, počtu zpracovatelských cyklů a přítomnosti plniv. Pro přesné, bezpečnostní nebo dlouhodobě namáhané součásti je proto vhodnější materiál s jasně definovanými vlastnostmi.

Výhody technického plastu PP

Mezi hlavní výhody polypropylenu patří:

• velmi dobrá chemická odolnost,
• nízká absorpce vody,
• nízká hmotnost,
• vyšší tepelná odolnost než u běžného PE,
• dobrá pevnost a tuhost u PP-H,
• dobrá rázová houževnatost u kopolymerů,
• odolnost proti korozi,
• elektrické izolační vlastnosti,
• dobrá svařitelnost,
• možnost tepelného tvarování,
• dobrá CNC obrobitelnost,
• možnost výroby rozměrných nádrží,
• dostupnost potravinářských a zdravotnických typů,
• dostupnost vodivých, samozhášivých a vyztužených modifikací,
• příznivý poměr ceny a technických vlastností.

Omezení technického plastu PP

Při návrhu součástí je nutné zohlednit také některá omezení:

• nižší tuhost než u POM, PET nebo vyztužených konstrukčních plastů,
• vyšší tepelnou roztažnost,
• možnost deformace při dlouhodobém zatížení,
• omezenou rázovou houževnatost PP-H při nízkých teplotách,
• nízkou povrchovou energii a obtížné lepení,
• omezenou přilnavost nátěrů a potisku bez úpravy povrchu,
• hořlavost standardních druhů,
• omezenou UV odolnost bez stabilizace,
• citlivost na některá silně oxidační média,
• horší rozměrovou přesnost než u POM nebo PET,
• možnost vzniku deformací při nesymetrickém obrábění.

PP proto není automaticky vhodný pro přesná ozubená kola, vysoce zatížená pouzdra nebo součásti s velmi malými tolerancemi. V těchto aplikacích může být vhodnější POM, PET, PA6, PPS nebo jiný konstrukční plast.

CNC obrábění polypropylenu

PP lze obrábět frézováním, soustružením, vrtáním, řezáním, vystružováním nebo gravírováním. Při správně nastavených podmínkách lze dosáhnout kvalitního povrchu i přesných rozměrů.

Používané technologie zahrnují:

• CNC frézování,
• CNC soustružení,
• vrtání,
• vystružování,
• řezání,
• závitování,
• gravírování,
• obrábění drážek a kapes.

Při obrábění je důležité používat velmi ostré nástroje a zajistit plynulý odvod třísek. Tupý nástroj zvyšuje tření a může způsobit lokální zahřívání, tavení povrchu nebo deformaci dílu.

PP má nižší tuhost a vyšší tepelnou roztažnost než kovové materiály nebo technické plasty POM a PET. Při výrobě přesných součástí je proto vhodné:

• omezit upínací tlak,
• dobře podepřít tenké stěny,
• používat ostré nástroje,
• odvádět vznikající teplo,
• volit dostatečně vysoký posuv,
• zabránit dlouhému tření nástroje o materiál,
• zohlednit provozní teplotu dílu,
• rozdělit velký úběr materiálu na více operací.

Při jednostranném nebo velkém úběru může dojít k deformaci polotovaru. U rozměrných a přesných dílů může být vhodné provést nejprve hrubování, nechat součást stabilizovat a následně dokončit přesné plochy.

Svařování polypropylenu

PP-H, PP-B a PP-R lze spojovat svařováním horkým plynem, extruzním svařováním, svařováním topným tělesem nebo dalšími technologiemi určenými pro termoplasty.

Svařování se používá především při výrobě:

• chemických nádrží,
• van,
• potrubních systémů,
• průmyslové vzduchotechniky,
• krytů,
• laboratorního vybavení,
• technologických konstrukcí.

Svařovací drát musí být kompatibilní se základním materiálem. Při kombinování PP-H, PP-B a PP-R je nutné ověřit vhodnost spojení, index toku taveniny a doporučení výrobce.

Pevnost a životnost konstrukce ovlivňuje kvalita přípravy svarových ploch, teplota, rychlost svařování, přítlak, geometrie svaru a odborná kvalifikace pracovníka.

Lepení polypropylenu

Polypropylen se běžnými lepidly lepí obtížně, protože má nízkou povrchovou energii. Pro spolehlivé spojení je zpravidla nutná aktivace povrchu a použití speciálního lepicího systému.

Používají se například:

• plazmová úprava,
• koronová úprava,
• úprava plamenem,
• speciální primer,
• konstrukční lepidlo určené pro polyolefiny.

Pro nádrže a chemicky namáhané konstrukce se obvykle upřednostňuje svařování. Lepený spoj je nutné ověřit s ohledem na provozní médium, teplotu a dlouhodobé zatížení.

Typické výrobky z polypropylenu

Z technického plastu PP lze vyrábět například:

• chemické nádrže a vany,
• potrubní součásti,
• příruby,
• ventilové díly,
• tělesa armatur,
• oběžná kola,
• ventilátory,
• vzduchotechnické rozvody,
• kryty strojů,
• ochranné přepážky,
• izolační prvky,
• držáky a montážní desky,
• laboratorní vybavení,
• součásti čistíren odpadních vod,
• potravinářské komponenty,
• farmaceutické a zdravotnické díly,
• transportní boxy,
• atypické díly podle výkresu nebo vzorku.