Polypropylen - PP

Uddrag fra bogen "Plast og Miljø" - Teknisk Forlag - Lars Borch Pedersen

3.1.2 Polypropylen - PP

Propylen er en farveløs og brændbar gas. Polypropylen (PP) forekommer i tre isomerer (stoffer med samme bruttoformel, men forskellige strukturformler). Det er muligt at opnå to stive delkrystallinske strukturer, afhængig af methylgruppens placering (-CH3), samt en blød elastisk (amorf) struktur.

Kommercielt anvendes kun den delkrystallinske PP (krystalliseringsgrad 60-70%), hvor methylengrupperne er placeret på samme side. PP fremstilles ved lavt tryk og temperatur, på samme måde som polyethylen (HDPE), ved anvendelse af en Ziegler-Natta katalysator.

Tilsætningen af additiver kan ske ved selve PP-fremstillingen og foregår umiddelbart efter polymeriseringen, men kan ligeledes foregå i forbindelse med den endelige forarbejdning (compoundering). Der anvendes altid antioxidanter, da PP let oxiderer. Forarbejdning af PP sker primært ved ekstrudering, rotations- og sprøjtestøbning eller ved termoformning. /6/, /17/, /39/.

Til udvinding og fremstilling af råmaterialet (granulat) er energiforbruget ca. 80,0 MJ/kg PP /3/.

Miljø- og sundhedseffekter

Fremstillingsprocesserne forløber som kontinuerte processer i lukkede anlæg, hvor der umiddelbart ikke vil forekomme eksponering med organiske opløsningsmidler. Forarbejdningen af termoplastprodukter sker ud fra granulat eller pulver. Der er derfor risiko for støvpåvirkning ved håndteringen af PP-granulatet eller pulveret.

I forbindelse med rengøring af maskinerne, kan der forekomme kontakt med samt emissioner af opløsningsmidler eller propylen /17/.

Propylen

Toksiciteten af propylen er meget ringe. Ved høje koncentrationer (over 65.000 ppm) ses en mild beruselse og manglende koncentrationsevne. Højere koncentrationer giver kraftigere effekter. Propylen har risikosætningen: Yderst brandfarlig /15/.

Alle former for opvarmning giver mulighed for afspaltning af flygtige forbindelser. Fremstillings- og forarbejdningstemperaturerne tilpasses med henblik på at undgå termisk nedbrydning. Ved termooxidativ nedbrydning vil plastmaterialets mekaniske egenskaber forringes.

Ved uregelmæssig drift, f.eks. overophedning og tilstedeværelse af ilt under fremstillingen eller forarbejdningen, er der risiko for udvikling af en række oxidationsprodukter, formaldehyd, acetaldehyd, acrolein og diverse syrer og ketoner, som f.eks. myresyre og eddikesyre, med miljø- og sundhedseffekter til følge.

Ved overophedning af PP forstås temperaturer over 220-280° C. Den anbefalede forarbejdningstemperatur for PP er omkring 100-120° C, men forarbejdningen kan ske ved temperaturer op til 310° C. Risikoen for overophedning og efterfølgende dannelse af oxidationsprodukter er minimal.

Ved normal forarbejdning af polyolefiner vil der kun i mindre mængder kunne udvikles de ovennævnte stoffer, idet der altid frigives små molekyler (man kan lugte plastforarbejdningen). Risikoen for udvikling af mængder af kemiske stoffer, der vil overstige de hygiejniske grænseværdier er minimal /50/.

Materialekarakterisering

Polypropylen er en delkrystallinsk termoplast, glasovergangstemperaturen Tg er ca. - 10-5° C, og smeltetemperaturen Tm er ca. 165° C. Maksimal anvendelsestemperatur i luft og vand er henholdsvis Tml » 80-120° C og Tmv » 90-100° C. Densiteten for PP er 0,900-0,910 g/cm3 (homopolymer). E-modul (træk) er for PP 1,05-2,10 GPa (homopolymer), og for 40% glasfiberforstærket PP 3,50-7,00 GPa (ASTM) /6/.

1: tilfredsstillende, 2: behov for test, 3: utilfredsstillende, S: fare for spændingkorrosion (nedbrydning).

PP er bestandig over for kogende vand. PP angribes af oxiderende syrer, når temperaturen i længere tid er over 90° C. Generelt besidder polypropylen gode elektriske isoleringsegenskaber. PP har gode mekaniske egenskaber i form af stor hårdhed og stivhed, er let at forarbejde og er prismæssigt et billigt materiale.

Brugen af PP begrænses noget af, at det er et brandnærende materiale, og at ikke-stabiliseret polypropylen nedbrydes af UV-lys. PP bliver sprød ved temperaturer under - 20° C, se i øvrigt Appendiks B.

Andre plasttyper med lignende materialeegenskaber er polyethylen (HDPE) /48/. /5/, /7/.

Copolymerisation

Polypropylen anvendes i stort omfang som copolymerer, et eksempel er copolymerisation med polyethylen, som betyder at den nedre anvendelsestemperatur for PP sænkes.

Som termoplastisk elastomer bliver PP copolymeret med EPM gummi (PP og polyethylen som er tværbundet ved brug af peroxid) og den udmærker sig ved en god ozon- og vejrstabilitet i lyse farver (ikke tilsat kønrøg), se i øvrigt afsnit 3.11. /5/, /7/.

Typiske anvendelsesområder

PP anvendes til beholdere, emballage, belægning, folie, rør, kabelisolering, møbler, husholdningsartikler, medicinske artikler, legetøj mv. /5/.

Bortskaffelse

Ved fuldstændig forbrænding af PP uden additiver dannes der CO2 og vand.

PP er brandnærende og har en såkaldt dryppeeffekt, hvilket vil sige, at brændende materiale kan dryppe og derved virke brandspredende. Derfor vil brandhæmmet PP kunne frigive eventuelt skadelige stoffer eller forbindelser ved forbrænding, se afsnit 2.5.

Sammenlignet med forbrænding af traditionelt brændsel (Dansk elproduktion 1992), bliver der ved forbrænding af PP udledt en reduceret mængde CO2 svarende til 890 g mindre CO2/kg PP, se Appendiks C og D.

Fremstilling, brug og bortskaffelse af polypropylen (PP) er ikke forbundet med væsentlige miljøbelastninger.

Kategori 1

De stoffer, der tilsættes, dannes eller omdannes i produktions-, brugs- eller bortskaffelsesfasen, må ikke give anledning til særlige renseforanstaltninger og krav til værnemidler, eller have væsentlige påvirkninger på sundheden eller miljøet.

Plasttyperne har et lavt energiforbrug ved fremstillingen af råmaterialet og under forarbejdningen, og de har et højt energiindhold ved forbrænding.

5.1 Kategori 1

Polypropylen - PP

Energiforbruget til udvinding og fremstilling af PP er 80 MJ/kg, hvilket er lavt.

Fremstilling og forarbejdning af PP medfører ingen væsentlige miljø- og sundhedsbelastninger. Bortskaffelse af PP via forbrænding medfører ved fuldstændig oxidation kun emission af CO2 og vand.

Brændværdien for PP er 43,5 MJ/kg, hvilket er udtryk for et højt energiindhold.