-
60 61m u o v i e n e s i t t e l y 1 . 2 . t e k n i s e t k e s
t o m u o v i t
Lyhenne PET-AKauppanimi Lighter C93
Tiheys g/cm3 1,33
Täyteaine
Sulamis-/lasisiirtymäpiste oC 247
Vetokimmokerroin MPa 2 300
Vetolujuus MPa 55
Myötövenymä % 4
Murtovenymä % 250
Iskulujuus KJ/m2
Lovi-iskulujuus KJ/m2 4,5
Lovi-iskulujuus -30 oC KJ/m2
Pituuden lämpötilakerroin (23–55 oC) 10-5/K 8,3
Lämmönjohtavuus W/Km
Paloluokka 1,6 mm:n paksuudelle UL94
Suositeltu työstötapa puhallusmuovaus
Sulalämpötila oC 277
Esimerkkinä Equipolymersin pullolaatu Lighter C93.Sitä myy ja
markkinoi Suomessa Telko.
1,8
1,7
1,6
1,5
1,4
1,3
1,2
1,1
1,0
0,9
0,8
Hintakehitys
PET, kirkas
Kierrä- tetty rPET, kirkas
€/kg
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
PIE
Yhteensä noin 3 000 tuhatta tonnia
AMI
PET:n käyttökohteet Euroopassa (ilman kuituja)
Virvoitusjuoma-pullot 840
Muut ruoka- ja juomapakkaukset 570
Levy- ekstruusio 480
Hiilihappo- vesipullot 300
Muu 210 Mineraali- vesipullot 600
Muu ruiskuvalu 20
Lue lisääPET-A:sta
PET-tuotantokapasiteetit Euroopassa
Yhteensä noin 3 500 tuhatta tonnia
Indorama 25 %
Lotte Chemical 11 %
Equipolymers 10 %
Neo Group 9 %Selenis 8 %
Novapet 7%
JBF Industries 12 %
Muut 18 %
Suurimmat valmistajat ja hintakehitys 2008–Indonesialainen
Indorama Ventures on vii-me vuosina noussut sekä Euroopan että
maailman suurimmaksi PET-raaka-aineval-mistajaksi. Sillä on
Euroopassa tuotantolai-tokset Alankomaissa, Puolassa ja
Liettuas-sa. 2010-luvulla markkinoille tuli toinenkin uusi
tuottaja, intialainen JBF Industries. Se
rakensi vuonna 2014 täysin uudet tuotan-tolinjat Belgian
Geeliin, jonne syntyi Euroo-pan suurin PET-tehdas. PET:n hinta on
hei-lahtellut rajusti 1,0–1,8 euroa. Koska juoma-pulloja murskataan
ja kierrätetään, on myös kierrätys-PET:tä paljon tarjolla. Koska
kierrä-tys-PET on kirkasta ja granuloitua, sen käyt-tö seuraa
neitseellisen PET:n käyttökäyrää, mutta maksaa noin 0,25 e/kg
vähemmän.
Eniten PET-raaka- ainetta Euroopassa valmistavat indonesialainen
ja intialainen yritys.
PET-pullon pohja.
Sabis
-
62 63m u o v i e n e s i t t e l y 1 . 2 . t e k n i s e t k e s
t o m u o v i t
Styreenin kopolymeerit SAN, ABS ja ASA
HistoriaaSAN kehitettiin 1940-luvulla parantamaan hauraan ja
kemikaalinkestoltaan rajallisen lasinkirkkaan PS:n ominaisuuksia.
ABS puo-lestaan korvasi pinnanlaadultaan keskinker-taisen SB:n
monissa käyttöesineissä. ASA ke-hitettiin 1970-luvulla parantamaan
styreenin kopolymeerien UV-kestävyyttä. Lähes lasin-kirkas ABS-tr
tuli markkinoille 1980-luvun lo-pussa.
SAN, styreeniakryylinitriiliStyreenistä ja akryylinitriilistä
kopolymeroi-tiin SAN, jonka kemikaalinkesto on parempi kuin PS:llä.
Myös SAN on lasinkirkas. SAN on kuitenkin vaikeampaa työstää ja
hinnaltaan kalliimpaa. SAN on sopiva materiaali sovel-luksiin,
joissa PS:n hauraus ja riittämätön lämmönkesto olivat ongelma.
SAN:stä on tehty mm. kestäviä astioita.
ABS, Akryylinitriili- butadieenistyreeniABS:llä ei ole PS:n
lasinkirkkautta, jäykkyyt-tä eikä pintakovuutta, mutta siitä
voidaan tehdä monenlaisia tuotteita hyvän työs-tettävyyden ja
erinomaisen pinnanlaadun
ansiosta. ABS:n käyttöä lisäävät myös hyvä lämpömuovattavuus,
lasermerkattavuus ja metalloitavuus. ABS on yleisin muovi, joka
metalloidaan galvaanisesti. ABS soveltuu hyvin elektroniikan ja
laiteteollisuuden tar-peisiin pinnanlaadun ja mittatarkkuuden
vuoksi. Perinteiset Lego-nappulat kuvaavat hyvin ABS:n
ruiskuvalettavuutta ja kestä-vyyttä. Toinen tuttu sovellus ovat
ABS-levys-tä lämpömuovatut matkalaukut.
ABS-trABS-tr on läpinäkyvä ABS. Sen valonläpäisy ei ole ihan
akryylin tai PS:n luokkaa, mutta kirkkaana, iskulujana ja
värittömänä muo-vina se on löytänyt käyttäjänsä mm.
paperi-servettien ja -käsipyyhkeiden annostelijois-sa. ABS-tr:n
hinta laski alle polykarbonaatin hinnan 2000-luvulla, jolloin
ABS-tr korvasi polykarbonaatin useassa käyttökohteessa, joissa ei
tarvita PC:n lämmönkestävyyttä.
ASA, akryylinitriili- butadieeniakryyliesteriABS kellastuu
pitkäaikaisessa ulkokäytössä. ASA:ssa iskulujuutta antava
butadieeni-blok-ki on korvattu akryyliesterillä. Tämän ansios-ta
muovi kestää sekä UV-säteilyä että pitkä-aikaista
lämpövanhenemista. Muuten ASA on ominaisuuksiltaan hyvin ABS:n
kaltainen, vain hinta on selvästi kalliimpi.
Styreenin kopolymeerien ominaisuudetKaikki styreenin
kopolymeerit antavat tuot-teelle kauniin pinnan. Ruiskuvalussa
pitki-en ja ohuiden kappaleiden valmistaminen
saattaa tuottaa ongelmia, sillä kolypomee-reilla on huono
sulajuoksevuus. Sen sijaan le-vy- ja profiiliekstruusioon ABS sopii
mainiosti. Myös esimerkiksi kromipinta tarttuu tiukasti ABS:ään. Se
voidaan saada aikaan niin tyhjiö-tekniikalla kuin
kemiallis-sähköisellä proses-silla. Pakkasessa styreenin
kopolymeerit hau-rastuvat, mutta vain lievästi. Vain SAN:ssä on
jäljellä PS:n lasinkirkkaus, MABS:ssä osin.
KäyttökohteitaABS:ää käytetään paljon autojen näkyvis-sä
muoviosissa. Kojelaudat, lokeroiden ja ovien kahvat sekä takapenkin
kääntöpöy-dät ovat tyypillisesti ABS:stä valmistettuja.
Ekstrudoitua ABS-levyä lämpömuovataan niin pienveneiksi,
raha-automaattien etu-levyiksi kuin katsomoistuimiksi. Pölynimu-rin
kuori on perinteisesti valmistettu ABS:s-tä, samoin kuin monien
muiden kodin sää-dinten ja laitteiden kuoret. Vesihanojen
se-koittimet, vivut ja suihkupäät ovat useasti kromattua ABS:ää.
SAN:ää käytetään koti-talousesineissä, kuten lasinkirkkaissa
mehu-kannuissa. ASA:n UV-kestävyys yhdistettynä kauniiseen pintaan
tekee siitä oivan mate-riaalin niin ABS-veneiden
pintakerrokseen
ABS-osia au-tomaattivaih-teisen auton sisätilassa.
Vesikannut valmistetaan usein SAN:stä.
ABS virtuaali-lasien kuoressa innostaa.
algris
algris
ballis
PasiKorostus
PasiTarralapputelineissä kahvioissa ja julkisissa wc:issä.
-
64 651 . 2 . t e k n i s e t k e s t o m u o v i t
kuin putkivalaisimien päätylevyihin. ABS:n ja SAN:n
pääkäyttökohteet ovat pysyneet samoina vuosikymmeniä.
ABS:n hintakehitys ja markkinat 2008-Euroopan suurin
styreenintuottaja on Styro-lution. Sillä on suurempi kapasiteetti
valmis-taa ABS:ää ja SAN:ää kuin kaikilla muilla Eu-roopan
tuotantolaitoksilla yhteensä.
ABS:n kilohinta notkahti alaspäin lähes vii-denneksen vuonna
2009. Vuosikymmenen vaihteen jälkeen luonnonvärisen ABS:n
suu-rasiakashinta on vaihdellut paljon: halvim-millaan
luonnonvärinen ABS on maksanut 1,5 euroa ja kalleimmillaan 2,5
euroa kilolta. Vär-jätty ABS maksaa tyypillisesti viisikymmentä
senttiä enemmän kuin luonnonvärinen. Hal-vinta on kierrätetty musta
ABS, joka maksaa viisikymmentä senttiä vähemmän kuin
luon-nonvärinen.
Lyhenne ABS-HI ABS-trKauppanimi LG HI-121 LG TR-557I
Tiheys g/cm3 1,05 1,09
Täyteaine - -
Sulamis-/lasisiirtymäpiste oC
Veden imeytyminen vedessä %
Vetokimmokerroin MPa 2 000 1 750
Vetolujuus MPa 46 41
Myötövenymä % 6 6
Murtovenymä % 30 40
Iskulujuus KJ/m2
Lovi-iskulujuus KJ/m2
Iskulujuus -30 oC KJ/m2
Lovi-iskulujuus -30 oC KJ/m2
Lämpötaipuma (HDT/A) oC 85 86
Pituuden lämpötilakerroin (23–55 oC)
10-5/K
Lämmönjohtavuus W/Km
Paloluokka 1,6 mm:n paksuudelle UL94 HB HB
Pintaresistanssi Ohmi
Läpilyöntilujuus KV/mm
Suositeltu työstötapa ruiskuvalu ruiskuvalu
Sulalämpötila oC
Sulajuoksevuus g/10 min 6 8
Muotin lämpötila oC
Kutistuma työstösuunnassa % 0,55 0,55
Kutistuma poikkisuunnassa % 0,55 0,55
Esimerkkimuoveina ovat LG:n ABS:t, myynti ja markkinointi
Suomessa Telko.
Lue lisääABS:stä
4,0
3,5
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
Hintakehitys
ABS, värjätty
ABS, luonnon- värinen
Kierrätetty rABS, musta
€/kg
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
PIE
Yhteensä noin 800 tuhatta tonnia
AMI
ABS:n ja SAN:n käyttökohteet Euroopassa
Autoteollisuus 170
Kojeet ja laitteet 150
Muu ruiskuvalu 150
Sähkö- ja elektroniikka- teollisuus 100
Kotitalous 70
Levy- ekstruusio 160
ABS:N ja SAN:in tuotantokapasiteetit Euroopassa
Yhteensä noin 880 tuhatta tonnia
Trinseo 17 %Elix Polymers 15 %
Versalis 9 %
Styrolution 59 %
ABS on selvästi käytetyin styreenikopolymeereistä.
PasiTarralappuneitseellinen ABS.
-
66 67m u o v i e n e s i t t e l y 1 . 2 . t e k n i s e t k e s
t o m u o v i t
Polymetyylimetakrylaatti, akryyli eli PMMA
HistoriaaPolymetyylimetakrylaatti (PMMA) kehitettiin Saksassa
1930-luvun alussa, Röhm GmbH:ssa. Sen/PMMA:n ensimmäinen kauppanimi
oli Plexiglas, johon pohjautuvat edelleen käy-tössä olevat
suomalaiset termit pleksi ja pleksilasi.
Toisen maailmansodan hävittäjiin tarvit-tiin kuperat ja kirkkaat
kuvut. Niitä ei lasis-ta pystytty valmistamaan, vaan tarvittiin
ke-vyempi ja sitkeämpi materiaali. Näin PMMA yleistyi
sotateollisuudessa. PMMA opittiin tuntemaan myös lyhyemmällä
nimellä ak-ryyli.
Ominaisuudet ja käyttökohteetAkryylin valonläpäisy on muoveista
paras, jopa float-lasia suurempi. Akryyli onkin la-sin jälkeen
yleisin ikkuna- ja lasinkirkas suo-jamateriaali. Sen käyttö on
kuitenkin suu-rinta valomainoksissa, ks. luku Muovilevyt ja
-tangot. Akryyli ei kestä korkeita lämpö-tiloja, usein
lyhytaikaisesti jo 80 astetta on liikaa. Tämän takia akryylia
käytetään usein LED-valaisimissa ja LCD-televisioiden ikku-noissa
ja näytöissä: ne eivät juuri lämpene käytössä. Akryyli ei myöskään
ole kovin sit-keä muovi. Sen sijaan pintakovuus ja en-
Ruiskuvalettu akryyli-ikkuna hanajuomien tuotemerkkien suojana
Tu-russa.
nen kaikkea UV-säteilyn kesto on sillä mo-neen muuhun muoviin
verrattuna erinomai-nen. Lasinkirkkaalla akryylillä pinnoitetaan
ekstrudoimalla muita muoveja esimerkiksi suihkualtaissa ja
ikkunaprofiileissa ulkonä-kösyistä. Samalla tuotteeseen saadaan
kova pinta, jonka puhdistaminen on helpompaa. Myös autojen
mittariston ikkunat ja ennen kaikkea takavalot ovat merkittäviä
akryylin käyttökohteita.
Markkinat ja hinnat vuoden 2008 jälkeenToisin kun muut muovit,
kaksi kolmasosaa akryylistä myydään jo raaka-ainevalmis-tajalta
levymuodossa jälleenmyyjille. Ak-ryyligranulaatin valmistajista
Evonik on suurin. Tämän lisäksi akryyliraaka-ainetta valmistavat
Altuglas, Polycasa ja Lucite.
Akryylin kilohinta nousi vuoden 2010 jäl-keen 2,70 eurosta noin
3,20 euroon, jolla ta-solla se on pysytellyt sen jälkeen.
3,4
3,3
3,2
3,1
3,0
2,9
2,8
2,7
2,6
Hintakehitys
PMMA, lasin-kirkas
€/kg
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
PIE
Yhteensä noin 300 tuhatta tonnia
Rakennus- teollisuus 900
Auto- ja kuljetus- teollisuus 630
Valaistus ja mainostus 600
Saniteetti-tuotteet 210
Muut 660
PMMA:n käyttökohteet Euroopassa
AMI
Ivasta PMMA on lasiakin kirkkaampaa.
-
68 69m u o v i e n e s i t t e l y 1 . 2 . t e k n i s e t k e s
t o m u o v i t
Akryyliraaka-ainetta valmistetaan Euroopas-sa huomattavasti
vähemmän kuin sitä kulu-tetaan. Maailman suurimmat
tuotantolai-tokset sijaitsevat Kaukoidässä.
PMMA:n ominaisuuksia
Lyhenne PMMAKauppanimi Plexiglas N8
Tiheys g/cm3 1,19
Sulamis-/lasisiirtymäpiste oC 117
Vetokimmokerroin MPa 3 300
Vetolujuus MPa 77
Murtovenymä % 5,5
Iskulujuus KJ/m2 20
Lämpötaipuma (HDT/A) oC 98
Pituuden lämpötilakerroin (23–55 oC) 10-5/K 8
Paloluokka 1,6 mm:n paksuudelle UL94 HB
Suositeltu työstötapa ruiskuvalu
Sulalämpötila oC 220–260
Sulajuoksevuus g/10 min 3
Muotin lämpötila oC 60–90
Esimerkkinä Evonik Industriesin Plexiglas 8N, myy ja markkinoi
Suomessa K.D. Feddersen.
Raaka-aineen lisäksi Evonik, Altuglas ja Po-lycasa tuottavat
valettua ja ekstrudoitua ak-ryylilevyä. Ne on esitelty luvussa
Muovi-puolivalmisteet, levyt ja tangot.
Poreammeen runko on akryylillä pinnoitettua lujitemuovia, jossa
on lasi-kuitutäytte.
LED-lamppujen valoa sirottava osa ruiskuvaletaan yleensä
opaalista akryylistä. Sen sijaan halogeenilampun tuottama lämpöä ei
akryyli kestä.
Yhteensä noin 220 tonnia
Evonik Industries, Saksa 34 %
Altuglas, Italia 29 %
Polycasa, Saksa ja Slovakia 23 %
Lucite, Iso-Britannia ja Hollanti 14 %
Akryylin raaka-ainevalmistajat Euroopassa
AMI
Lue lisääPlexiglasista
PMMA-tuotteita on lisää luvussa: Muovilevyt ja tangot,
Akryyli.
J.P.is
DKis
PasiKorostus
PasiTarralappu(pois)
-
70 71m u o v i e n e s i t t e l y 1 . 2 . t e k n i s e t k e s
t o m u o v i t
Polykarbonaatti PC
HistoriaaBayer aloitti polykarbonaatin valmistuksen Saksassa
1950-luvulla tuotenimellä Mak-rolon. Nykyään tunnetaan kuitenkin
parem-min amerikkalainen kauppanimi Lexan. Syy-nä on GE Plasticsin
mainoskampanjat sekä iskunkestävät levyt ajoneuvoissa,
urheiluvä-lineissä ja suojalasituksissa. Poliisien mellak-kakilvet
antoivat polykarbonaatille lempini-
men poliisimuovi. PC on iskun- ja lämmön-kestävin
lasinkirkkaista teknisistä muoveista, siitä tehdään (usein) lasin
kanssa laminoi-malla luodinkestäviä suojaikkunoita. Vaati-vissa
optisissa ruiskuvalukappaleissa PC:n haittoina ovat optiset virheet
sekä sisäiset jännitykset, lisäksi se on hieman kalliimpaa kuin
PMMA.
OminaisuudetPolykarbonaatti on lähes lasinkirkas ja hy-vin
sitkeä materiaali. Ilman UV-stabilointia se kuitenkin vanhenee
jatkuvassa ulkoilma-käytössä. Akryyliin verrattuna PC on hieman
taipuisampi ja pinnaltaan pehmeämpi, jo-ten se naarmuuntuu melko
helposti. PC kes-tää noin 40 astetta korkeampia lämpötiloja kuin
akryyli (ks. ominaisuustaulukon HDT/A-arvo) ja se voidaan tehdä
palamattomak-si lisäämällä siihen palonsuoja-aineita. PC on herkkä
kemikaalien ennen kaikkea pit-käaikaisvaikutukselle. Tällöin
kappaleen pintaan saattaa syntyä niin sanottua jän-nityssäröilyä.
Tasaista kuormaa polykarbo-naatti kestää hyvin, mutta pistemäinen
rasi-tus – esimerkiksi liian kireälle väännetty ruu-vi – saattaa
pitkäaikaisesti vaikuttaessaan jopa rikkoa koko PC-osan.
Polykarbonaatil-la on todettu myös taipumus iskuväsymi-seen: tuote,
joka toistuvasti joutuu nopeaan kuormitukseen, murtuu ajan myötä.
Poly-karbonaatista valmistetaan runsaasti erilai-sia seoksia muiden
muovien kanssa.
KäyttökohteetPolykarbonaatista valmistetaan paksu-ja levyjä,
niiden käyttökohteista kerrotaan enemmän luvussa Muovilevyt ja
tangot. Polykarbonaattia käytetään paljon sähkö- ja
elektroniikkateollisuudessa. Erittäin tyy-pillinen
polykarbonaattikappale on CD- ja DVD-levy. Digitaalisena
tallennusmediana niiden merkitys on pienentynyt ja jatkuvas-ti
pienenemässä. Lujuuden ja lämmönkes-tävyyden vuoksi siitä
valmistetaan useita tietokoneiden osia kuten keskusyksiköiden
koteloita ja liittimiä. Myös kameroiden ja matkapuhelinten
valmistajat luottavat po-lykarbonaatin iskunkestävyyteen, näiden
tuotteiden pinnan koristelu on usein teh-ty IMD-tekniikalla (katso
luku Muovituot-teiden valmistus, Ruiskuvalu, erikoistek-niikat).
Suomessa polykarbonaatista ja sen seoksista valmistetaan
sähkörasioita ja ulko-valaisinkupuja. Autoteollisuus käyttää PC:-tä
runsaasti: iskun- ja lämmönkestävyyden vuoksi lähes kaikki auton
etuvalon linssit on tehty PC:stä. Lisäksi sitä käytetään
autojen
Polykarbonaatti ethernet-kaapelin urosliittimissä
Traktorin lam-pun ja vilkun
”lasi” on läm-mön- ja iskun-kestävää poly-karbonaattia.
4,6
4,4
4,2
4,0
3,8
3,6
3,4
3,2
3,0
2,8
2,6
2,4
Hintakehitys
PC, läpi- näkyvä
PC+GF
€/kg
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
PIE
rzisDoris
-
72 731 . 2 . t e k n i s e t k e s t o m u o v i t
katto- ja sivuikkunoissa sekä sisä osissa.
Po-lykarbonaattikalvoilla pinnoitetaan kulutus-alttiita
käyttökohteita hiirimatosta koneiden käyttöpaneeleihin.
Ravintoloiden pestävät ns. kovamuovituopit ovat tyypillisesti myös
polykarbonaattia, koska muut lasinkirkkaat tekniset muovit ovat
selvästi hauraampia.
Markkinat ja hintakehitys 2008- Vuonna 2007 GE Plasticsin
polykarbonaat-tituotannon ostanut Sabic on suuri tekijä
Lexan-tuotemerkillään, vielä enemmän PC:-
tä tuottaa Bayerista Covestroksi nimensä vuonna 2015 muuttanut
yhtiö. Trinseo-nimi il-mestyi polykarbonaatin tuottajamarkkinoille
vuonna 2014. Toisin kuin monen muun muo-vin kohdalla,
polykarbonaattia tuotetaan Eu-roopassa selvästi enemmän kuin sitä
käyte-tään. Polykarbonaatin raaka-ainevalmistajia on Euroopassa
vain kolme.
Samoin kuin monen muun muovin, poly-karbonaatin hinta on noussut
noin viiden-neksen vuoden 2009 romahduksen jälkeen. Sen hinta on
jatkuvasti 0,2–0,4 e/kg akryylin yläpuolella. Polykarbonaatin
kokonaiskäyt-tö Euroopassa on pysynyt suunnilleen sa-mana
2010-luvulla. Tähän vaikuttaa toisaal-ta optisen median (mm. CD,
DVD) käytön vähentyminen, muiden tallennusmuotojen kuten
pilvipalveluiden kehittymisen myötä niiden markkina on pienentynyt.
Toisaalta uudet käyttökohteet elektroniikkateollisuu-dessa ovat
lisänneet PC:n kysyntää.
Lyhenne PC PC+10GF+FRKauppanimi Infino SC1220UR Lexan 503R
Tiheys g/cm3 1,2 1,25
Täyteaine - 10 % lasikuitu
Sulamis- /lasisiirtymäpiste oC
Veden imeytyminen vedessä % 0,2 0,31
Vetokimmokerroin MPa 2 260 3 300
Vetolujuus MPa 63 60
Myötövenymä % 5
Murtovenymä % 90 7
Iskulujuus KJ/m2 NB
Lovi-iskulujuus KJ/m2 15
Iskulujuus -30 oC KJ/m2 NB
Lovi-iskulujuus -30 oC KJ/m2 9
Lämpötaipuma (HDT/A) oC 125 132
Pituuden lämpötilakerroin (23–55 oC) 10-5/K 7 4
Lämmönjohtavuus W/Km 0,21
Paloluokka 1,6 mm:n paksuudelle UL94 V-2 V-0
Pintaresistanssi Ohmi 10 15
Läpilyöntilujuus KV/mm 18
Suositeltu työstötapa ruiskuvalu
Sulalämpötila oC 305
Sulajuoksevuus g/10 min 22 8
Muotin lämpötila oC 100
Kutistuma työstösuunnassa % 0,6 0,4
Kutistuma poikkisuunnassa % 0,6
Taulukon esimerkkimuovit ovat: Infino, myynti ja markkinointi
Suomessa Telko.Lexan, myynti ja markkinointi Suomessa Erteco.
Lue lisääPC:stä
Polykarbonaat-ti kestää niin valaisinkupuun tulevat iskut kuin
lampusta säteilevän läm-mönkin.
Yhteensä noin 700 tuhatta tonnia
AMI
Polykarbonaatin käyttökohteet Euroopassa Polykarbonaatin
tuotantokapasiteetit Euroopassa
Yhteensä noin 1 250 tuhatta tonnia
Sähkö- ja elektroniikka-teollisuus 190
Levyekstruusio 175
Muu ruiskuvalu 150
Optinen media 80
Autoteollisuuden ruiskuvalu 80
Covestro 39 %Sabic Innovative Plastics 35 %
Muu 25 Trinseo 16 %
majis
-
74 75m u o v i e n e s i t t e l y 1 . 2 . t e k n i s e t k e s
t o m u o v i t
Muoviseokset
Muoveja seostetaan keskenään, jolloin nii-den ominaisuudet
parhaimmillaan täyden-tävät toisiaan. Ylivoimaisesti eniten
käy-tetty muoviseos on PC + ABS, sen jälkeen tulevat PPE + PS- ja
PA + PP-seokset. Poly-karbonaatti on selvästi suosituin seosmuovi
niin osakiteisten kuin amorfistenkin muovi-en kanssa. Seokset
esitellään tyypillisesti +- tai /-merkin avulla.
PC + ABSYlivoimaisesti käytetyin muoviseos on PC + ABS. Tämä
yhdistelmä on osoittautunut par-haaksi markkinoilla.
PC + ABS:ssä nämä amorfiset tekniset muovit täydentävät toisiaan
seuraavasti:
Lyhenne PC + ABS-HI PPE + PS + GF30 PA66 + PP + GF25Kauppanimi
Lupoy HI-5002 Noryl GFN3 Akromid A3 GF 25 1 L
Tiheys g + cm3 1,2 1,3 1,22
Täyteaine lasikuitu 30 % lasikuitu 25 %
Sulamis- / lasisiirtymäpiste oC 262
Veden imeytyminen vedessä % 0,2 0,2
Vetokimmokerroin MPa 2500 8000 7500
Vetolujuus MPa 50 100 140
Myötövenymä %
Murtovenymä % 123 1,5 3,1
Iskulujuus KJ + m2 NB 25 75
Lovi-iskulujuus KJ + m2 70 13
Iskulujuus -30 oC KJ + m2 NB 25 73
Lovi-iskulujuus -30 oC KJ + m2 20 11
Lämpötaipuma (HDT + A) oC 94 140 245
Pituuden lämpötilakerroin (23–55 oC) 10-5 + K 8 5
Lämmönjohtavuus W + Km 0,28
Paloluokka 1,6 mm paksuudelle UL94 HB HB
Pintaresistanssi Ohmi 10 15 10 15
Läpilyöntilujuus KV + mm 35 18
Suositeltu työstötapa
Sulalämpötila oC 260 290 320
Sulajuoksevuus g + 10 min 37 12
Muotin lämpötila oC 75 100 100
Kutistuma työstösuunnassa % 0,65 0,2 0,8
Kutistuma poikkisuunnassa % 0,65 1
Taulukon esimerkkimuovit ovat:Lupoy PC + ABS, myynti ja
markkinointi Suomessa TelkoAkroloy PA66 + PP, myynti ja
markkinointi Suomessa K.D.FeddersenNoryl PPE + PS, myynti ja
markkinointi Suomessa Erteco.
Hammasrönt-genkuvauslait-teiden kuoret on yleensä ruiskuvalettu
PC + ABS-seok-sesta.
PA + PPPP keventää seosta ja se vähentää sen
kos-teudenimeytymistä verrattuna PA:han. Tä-mäkin seos usein
lasikuitulujitetaan.ABS PC
+ edullisempi hinta + lämmönkesto
+ juoksevuus + lujuus
+ jännityssäröilyn kestävyys
- pinnan laatu
+ pinnan laatu - jännityssäröilyn kestä-vyys
- lämmönkesto - hinta
- juoksevuus
- lujuus
Seoksen erikoisuuksiin kuuluu, että se on usein sitkeämpi kuin
sekä seostamaton PC tai seostamaton ABS. PC + ABS:ää käytetään
ennen kaikkea elektroniikkateollisuuden tuotteissa, mm.
matkapuhelimien ja kan-nettavien tietokoneiden kuorissa. Suomes-sa
siitä valmistetaan myös kodin sähkötuot-teita, kuten pistorasioita.
Niissä käytetään yleensä PC + ABS-seoksia, joihin on lisäksi
kompaundoitu tuotteen syttymistä hidasta-via
palontorjunta-aineita.
Muita polykarbonaatin muoviseoksia ovat mm. PC + ASA ja PC +
PBT.
PPE + PS (PPO + PS)PPE + PS-seos sulattuaan juoksee hyvin ja se
kestää korkeitakin lämpötiloja, muttei is-kuja tai UV-säteilyä.
Usein seos lasikuituluji-tetaan ja + tai palonsuojataan. PPE:n
kanssa seostetaan muitakin muoveja, koska se sel-laisenaan ei ole
ruiskuvalettavissa. Yleisim-mät muut seokset ovat PPE + PA ja PPE +
PP.
theis
PC + ABS on käytetyin muoviseos.
PasiTarralappu- juoksevuus muottiin
PasiKorostus
PasiTarralappu(pois)
PasiTarralappu
PasiKorostus
PasiTarralappu -seos
-
76 m u o v i e n e s i t t e l y 1 . 2 . t e k n i s e t k e s t
o m u o v i t
Polyamidit PA 6 ja PA 66
HistoriaaDuPont kehitti PA 66:n Yhdysvalloissa vuonna 1935.
Silloista kauppanimeä Nylon (NewYorkLONdon) käytetään edelleen, kun
puhutaan PA6:sta ja PA 66:sta. Suomen kie-lessä sana muuntui
muotoon nailon, ja sillä viitataan yleensä
polyamidikuitukankaisiin. Saksassa kehitettiin PA 6 kolme vuotta
myö-hemmin. PA 66:n ensimmäinen käyttökohde oli hammasharjan
harjakset, jossa se korvasi luonnontuotteen, sian niskakarvat.
1940-lu-vulla tuotiin markkinoille PA 6:sta valmistetut
nailonsukat, jotka olivat ja ovat edelleen suu-ri kaupallinen
menestys. PA on nykyisinkin yksi käytetyimmistä
tekstiilikuiduista.
Polyamidien yleis- ominaisuudetPeruspolyamidit ovat jäykkiä
mutta sitkeitä, ja niiden kitkakerroin on pieni. Polyamidista
tehdyt hammaspyörät, liukulaakerit ja laa-kerikehät soveltuvat
esimerkiksi kodinko-neisiin, koska ne ovat äänettömiä,
rasvatto-
mia ja kulutusta kestäviä. Tribologisissa eli hankaukselle
alttiissa kohteissa polyamidil-le on kuitenkin otettava
vastapariksi muu ki-teinen, tekninen muovi, kuten POM tai PBT.
Nykyisin lasikuitulujitetut polyamidit ovat tärkein jäykkien
muovien ryhmä esimer-kiksi autoissa ja sähkölaitteiden koteloissa.
Polyamidien ongelma on, että ne imevät paljon vettä, minkä takia
kappaleen omi-naisuudet sekä mitat muuttuvat. PA 66 ja ennen
kaikkea PA 6 imevät lähes 10 % vettä itseensä ollessaan vedessä.
Tämä muuttaa niiden ominaisuuksia olennaisesti: jäykkyys pienenee
alle kolmasosaan ja sitkeys lisään-tyy. Lisäksi kappaleen mitat
muuttuvat noin kolmasosan imetystä vesimäärästä. Kalliim-mat
polyamidit eivät ime vettä niin paljoa. Ekstruusiotuotteista
polyamideja käytetään nykyisin runsaasti pakkauskalvona, sillä ne
ovat kaasunsuojaavia ja lämmönkestäviä. Osakiteiset PA 6 ja PA 66
ovat ylivoimaises-ti käytetyimmät polyamidit. Muita polyami-deja on
esitelty seuraavassa luvussa Erikois-polyamidit.
Polyamidi 6:n ja 66:n ominaisuudet ja erotPolyamidit kestävät
hyvin iskuja ja kemikaa-leja. Lisäksi polyamidit 6 ja 66 eivät kulu
kit-karasituksessa monen muun teknisen muo-vin tavoin. Niiden
huonona puolena on se, että ne imevät runsaasti kosteutta, mikä
muuttaa kappaleen jäykkyyttä, iskulujuutta ja mittojakin.
PA 6:n hyviin puoliin kuuluu se, että se ei ime kaasuja eikä
läpäise niitä niin kuin useat valtamuovit. Siksi sitä käytetään
monikerros-kalvoissa kaasunsulkukerroksena tyypillisesti estämään
hapen pääsyä elintarvikepakkauk-sen sisälle pilaamaan tuotetta. PA
6 vaatii kui-tenkin jonkin muun muovin pitämään kos-teuden
elintarvikepakkauksen sisällä.
PA on kestävä perusmuovi myös ruisku-valukappaleissa, sillä se
on tarpeeksi jäykkä ja iskuluja. Polyamidi 66 kestää hieman
pa-remmin korkeita lämpötiloja sekä on vähän jäykempi kuin PA 6. Se
myös imee vettä hie-man vähemmän kuin PA 6.
Polyamidi 6:n ja 66:n käyttökohteetPolyamidista tehdään paljon
tekstiilikuitu-ja. Kuituteollisuus käyttää polyamidissakin hyvin
erilaisia tyyppejä ekstruusio- ja ruis-kuvalutuotantoon verrattuna.
Kuitutuotan-toa ei ole laskettu mukaan tämän luvun po-lyamidien
loppukäyttökaaviossa. Polyami-dista käytetään Keski-Euroopassa
suurin osa ruiskuvaluun, mutta Suomessa ekstruu-sioon. PA:n
ruiskuvalutyyppeihin kompaun-doidaan usein lämpöstabilaattoreita ja
lasi-kuitua lämmönkeston ja jäykkyyden paran-tamiseksi.
Autoteollisuus on suuri yksittäi-nen polyamidin käyttäjä. Polyamidi
valitaan
osiin, joissa polypropeenin iskulujuus tai lämmönkestävyys ei
riitä. Tyypillisiä esi-merkkejä polyamidin ruiskuvalutuotteis-ta
autoissa ovat imusarja, koristekapselit ja turvatyynyn kotelo.
Lisäksi siitä valmistetaan lämmönkestä-viä putkistoja ja
esimerkiksi lasinpyyhkimen kytkinkotelo. Lasikuitulujitteinen PA
korvaa autossa usein aiemmin kevytmetalleista val-mistettuja osia.
Se on usein halvempi ratkai-su, joka lisäksi vähentää auton painoa
ja sitä kautta polttoaineen kulutusta sekä mootto-rin tuottamaa
melua. Sähköteollisuus käyt-tää paljon polyamidia monenlaisiin
koteloi-hin ja kytkimiin. Sähkötyökalut, kotitalousko-neiden
kuoret, kytkinosat ja turvakytkinkah-vat ovat esimerkkejä näistä
käyttökohteista.
Kalvoteollisuus työstää pääasiassa PA 6:ta ja laminoi sen yhteen
PE-LD-kalvon kans-sa. Näin saadaan synteettinen makkarankuo-ri sekä
pakkauskalvo liha- ja juustotuotteille. Myös lääketeollisuus
käyttää sitkeää ja läm-mönkestävää polyamidikalvoa pakkauksiin-sa.
Polyamidin sijasta kaasunsuojana käyte-tään nykyisin usein myös
EVOH- tai PET-ker-rosta. Tekstiilikuitujen lisäksi polyamidista
ekstrudoidaan myös muita kuitutuotteita, kuten kalaverkkoja,
siimoja, kestäviä köysiä sekä – edelleen – hammasharjan
harjaksia.
Polyamidikuiduista (nailonista) valmis-tettu telttakangas ja
riippumaton köysi.
Auton imu- sarjassa on PA 6:ta ja lasi-kuitua.
77Nikis
isto
PasiKorostus
PasiTarralappuPA 6
-
78 791 . 2 . t e k n i s e t k e s t o m u o v i t
PA 6 ja PA 66:n markkinat ja hinnat 2008-Polyamidien käyttö
Euroopassa on kasvanut edelleen noin 1–3 % vuosittain. Polyamidia
tuottaa monta toimittajaa, mutta suurin ka-pasiteetti on
saksalaisella BASF:llä. Polyami-dituotannon erikoisuutena on, että
tarpeen kasvaessa osa tekstiilikuituihin käytettäväs-tä
kapasiteetista voidaan vaihtaa tuotta-
maan ruiskuvalu- ja ekstruusiolaatuja, jotka ovat tyypillisesti
kannattavampia. Tällaista kapasiteettia on edellisellä sivulla
esitetyn lisäksi noin 250 tuhatta tonnia. Polyamidien hinta on
noussut 2010-luvun alussa kymme-niä prosentteja, ja sen jälkeen
hiljalleen las-kenut. Kierrätyslaadun hinta on alhaisin ja
hintaheilahtelu suurin.
Lyhenne PA 6 PA 6 + 30 GF PA 6 + 30 LGF PA 66 -HI PA 66 + 50
GFKauppanimi Durethan B30S Terez PA 6 7530
GF 30Terez B 310 H GL 30
Grilon AZ3 Zytel 70G50HS-LR
Tiheys g/cm3 1,14 1,35 1,36 1,07 1,57
Täyteaine 30 % lasikuitua 30 % pitkää- lasikuitua
- 50 % lasikuitua
Sulamis-/lasisiirty-mäpiste
oC 222 260 262
Veden imeytyminen vedessä
% 10 6,1 6,2 8 4,2
Vetokimmokerroin MPa 3 200 8 400 9 900 1 800 17 000
Vetolujuus MPa 60 115 175 45 260
Myötövenymä % 4 5
Murtovenymä % 20 2 2,5 45 2,3
Iskulujuus KJ/m2 ei murru 50 70 ei murru 110
Lovi-iskulujuus KJ/m2 10 8 22 90 18
Iskulujuus -30 oC KJ/m2 ei murru ei murru 90
Lovi-iskulujuus -30 oC
KJ/m2 10 20 15
Lämpötaipuma (HDT/A)
oC 185 215 65 260
Pituuden lämpötila-kerroin (23–55 oC)
10-5/K 10 13 4,5
Lämmönjohtavuus W/Km 0,46
Paloluokka 1,6 mm:n paksuudelle
UL94 V-2 HB HB HB HB
Pintaresistanssi Ohmi 10 14 10 12 10 14
Läpilyöntilujuus KV/mm 30 29
Taulukossa on käytetty esimerkkeinä PA 6- ja PA 66 -tyypeistä
seuraavia tuotteita:Lanxessin Durethan PA 6Ter Plastics Polymer
Groupin Terez PA 6 + GF ja LGF, myynti ja markkinointi Suomessa
Bang & BonsomerEMS:n Grilon PA 66, myynti ja markkinointi
Suomessa TelkoDuPontin Zytel PA 66 + GF, myynti ja markkinointi
Suomessa Distrupol
4,25
4,00
3,75
3,50
3,25
3,00
2,75
2,50
2,25
2,00
1,75
Hintakehitys
PA 6
PA 66
PA6+ 30GF
PA66+ 30GF
Kierrätys- PA 6, luonnon- värinen
€/kg
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
PIE
Yhteensä noin 800 tuhatta tonnia
AMI
Polyamidin käyttökohteet Euroopassa (ilman kuituja) / tuhatta
tonnia
Suurimmat polyamidi 6:n ja 66:n valmistajat Euroopassa
Yhteensä noin 1 300 tuhatta tonnia
Auto- teollisuus 250
Muu ruiskuvalu 190
Sähkö- ja elektroniikka- teollisuus 160
Kalvot 100
Putket, puhallus- muovaus ja muu ekstruusio 100
BASF PA 6 ja PA 66 23 %
Lanxess PA 6 16 %
DSM PA 6 11 %
Domo PA 6 9 %DuPont PA 66 7 %
Grupa Azoty PA 6 7 %
Muut PA 6 ja PA 66 37 %
Lue lisää PA 6:sta ja PA 66:staTerez
Grilon/Telko
Zytel 70
PasiKorostus
PasiTarralappu(lihavointi)
-
80 81m u o v i e n e s i t t e l y 1 . 2 . t e k n i s e t k e s
t o m u o v i t
Lasinkirkasta PA12-kopoly-meeria linkku-veitsessä.
Yleisimmät erikois- polyamidit ovat joko PA12- tai
PPA-pohjaisia
Erikoispolyamidit
Erikoispolyamideihin lasketaan kuuluvaksi kaikki muut tyypit
paitsi ns. peruspolyami-dit PA 6 ja PA 66. Erikoispolyamidien osuus
koko polyamidimarkkinoista on noin 5 %. Erikoispolyamidit ovat
kalliimpia kuin pe-ruspolyamidit. Usein erikoispolyamideiksi
lasketaan myös sellaiset peruspolyamidit, jotka on lujitettu
hiilikuidun kaltaisella ar-vokkaalla materiaalilla, koska
erikoispoly-amidien ryhmään ne ominaisuuksiensa ja hintansa
puolesta kuuluvat.
PA12PA12:ta käytetään pehmitettynä esimerkik-si
bensiiniletkuissa, joissa PVC:n kemikaa-linkestävyys ei riitä.
Lisäksi siitä valmiste-taan mm. maakaasun jakelu- ja käyttöput-kia.
PA12 soveltuu lujittamattomana tai lasi-kuitulujitettuna tekniseen
ruiskuvaluun. P12 kestää kemikaaleja ja kulutusta erinomai-sesti.
PA12 on pehmeämpi, vähemmän kos-teutta imevä ja tiheydeltään
pienempi kuin peruspolyamidit. Hinnaltaan se on runsaat kymmenen
euroa kilo. Euroopassa polyami-di 12:ta tuottaa EMS Chemie
Sveitsissä ja Evonik Saksassa. Ranskalainen Arkema val-mistaa
PA12-jauhetta pääosin metallipinto-jen korroosiosuojaan ja
3D-tulostukseen.
EMS Chemie valmistaa myös aloitusku-vassa käytettyä
lasinkirkasta polyamidi 12:a tuotenimellä Grilamid TR. Muihin
lasin-kirkkaisiin, amorfisiin muoveihin (PS, PMMA PC, ABS-TR…)
verrattuna Grilamid TR kestää paremmin kemikaaleja ja siten
jännityssä-röilee vähemmän. Se on kallein PA12-tyyppi.
Maakaasun jakeluputket (PA12) valmiina asennukseen maan
alle.
Lue lisääpolyamidi 12:sta
Grilamid TR:stä
Polyamidi 12:n ominaisuuksia
Lyhenne PA12 PA12c-TR
Kauppanimi Grilamid LV-3H Grilamid TR 55
Tiheys g/cm3 1,22 1,06
Täyteaine lasikuitu 30 % -
Sulamis-/lasisiirtymäpiste oC 178 160
Veden imeytyminen vedessä % 1,1 3,5
Vetokimmokerroin MPa 6 000 2 200
Vetolujuus MPa 105 75
Myötövenymä % 8 9
Murtovenymä % 8 50
Iskulujuus KJ/m2 80 NB
Lovi-iskulujuus KJ/m2 20 8
Iskulujuus -30 oC KJ/m2 80 NB
Lovi-iskulujuus -30 oC KJ/m2 15 7
Lämpötaipuma (HDT/A) oC 160 130
Pituuden lämpötilakerroin (23–55 oC) 10-5/K 0,9 8
Lämmönjohtavuus W/Km
Paloluokka 1,6 mm:n paksuudelle UL94 HB V2
Pintaresistanssi Ohmi 10 12 10 12
Läpilyöntilujuus KV/mm 35 31
Suositeltu työstötapa ruiskuvalu ruiskuvalu
Sulalämpötila oC 260 280
Sulajuoksevuus g/10 min - -
Muotin lämpötila oC 80 80
Kutistuma työstösuunnassa % 0,1 0,6
Kutistuma poikkisuunnassa % 0,75 0,7
NB = ei murru testissä
Taulukossa on EMSin lasikuitulujitettu PA12 Grilamid LV-3H ja
lasinkirkas PA12-kopolyamidi Grilamid TR 55.Molempia myy ja
markkinoi Suomessa Telko.
vovis
PasiKorostus
PasiKorostus
PasiTarralappuPA 12 -kopo-ly
PasiKorostus
PasiTarralappuPA 12-
PasiKorostus
PasiTarralappuPA 12
PasiKorostus
PasiTarralappuPA 12
PasiKorostus
PasiTarralappuPA 12
PasiTarralappuPA 12
PasiKorostus
PasiKorostus
PasiTarralappuPA 12 -
PasiTarralappuPA 12
PasiKorostus
PasiKorostus
PasiTarralappuPA 12
PasiKorostus
PasiTarralappuPA 12
-
82 83m u o v i e n e s i t t e l y 1 . 2 . t e k n i s e t k e s
t o m u o v i t
PPA- ja PAA-pohjaiset, osit-tain aromaattiset polyamiditOsittain
aromaattisten polyamidien ryhmä sisältää kemiallisesti erilaisia
polyamideja. Tyypillisesti ne perustuvat joko puhtaaseen tai
seostettuun polyftaaliamidiin (PPA) tai polyarylamidiin (PAA).
Kaupalliset tuotteet on pääosin lujitettu lasikuidulla. Myös
hii-li- ja pitkälasikuitulujitteiset laatuja on saa-tavilla.
Kemiallisesti jokaisella valmistajalla on oma patentoitu
tuotekoostumus. Niinpä osittain aromaattiset polyamidit tunne-taan
parhaiten tuotenimillään.
Ensimmäinen puhdas PAA oli Solvayn tuotenimi Ixef. Myöhemmin
markkinoil-le tulivat seostamaton PPA Zytel HTN (DuPont) ja PPA +
PA 66 -seos Grivory (EMS) tulivat myöhemmin omien PPA-seostensa
kanssa. Myös Ter Plasticsin tuotenimi Terez GT3 on PPA-seos, jonka
valmistus aloitettiin 2010-luvun alussa.
Lujittamalla PAA- ja PPA-muovit lasikui-dulla saadaan jäykkä
polyamidi, jonka lu-juutta kosteuden imeytyminen ei juuri vä-hennä.
Ennen kaikkea jäykkyyden ja iskulu-juuden yhdistelmä on näillä
polyamideilla kestomuovien parhaimmistoa.
Osittain aromaattisia polyamideja käyte-tään runsaasti metallien
korvaajina auto-
teollisuudessa ja myös muualla, missä tarvi-taan jäykistäviä
rakenteita, kuten esimerkik-si matkapuhelimissa. Peruspolyamideihin
verrattuina niiden kilohinta on kaksin-kol-minkertainen.
Muita erikoispolyamidejaPA 11:lla on Euroopassa vain yksi
valmista-ja: ranskalainen Arkema (ent. Elf Atochem). Sitä käytetään
paljon esimerkiksi bensalet-kuissa, ja se on yksi kalleimmista
polyami-deista.
PA 610 ja polyamidi 612 soveltuvat me-tallien korroosiosuojaksi.
Ne kopolymeroi-daan usein myös PA 66:een, jolloin muovin kuuman
öljyn kestävyys paranee.
DSM on tuonut markkinoille ensin PA 46:n, jota seurasi PA 4T.
Näiden polyamidi-en lämmönkestävyys on erittäin hyvä, mut-ta
kosteudenimeytyminen peruspolyami-dejakin suurempaa. Uusi tulokas
tähän per-heeseen on uusiutuvista luonnonvaroista valmistettava PA
410 tuotenimellä EcoPa-XX. Myös esimerkiksi EMS Chemien
valmis-tamaa polyamidi 1010:tä pidetään ominai-suuksiensa puolesta
PA12:n suorana biopoh-jaisena vaihtoehtona.
Lue lisää erikoispolyamideistaZytel HTN
Grivory Akroloy
PPA-pohjaisten erikois-muovien ominaisuuksia
Lyhenne PPA + PA 66 + GF 50 PPA + 50 GF PPA + 30 GF + FR PPA +
PA 66 + 40 CF
Kauppanimi Grivory GV-5H Grivory HTV-5H1 Zytel HTNFR52G-30NH
Akroloy PA I CF40
Tiheys g/cm3 1,56 1,65 1,44 1,35
Täyteaine lasikuitu 50 % lasikuitu 50 % lasikuitu 30 %
hiilikuitu 40 %
Sulamis-/lasisiirtymäpiste oC 260 325 310 255
Veden imeytyminen vedessä % 4 3 3,5 3,5
Vetokimmokerroin MPa 18 000 18 000 10 500 35 000
Vetolujuus MPa 250 250 150 250
Myötövenymä % 2,5 2 2,2 1,5
Murtovenymä % 2,5 2 2,2 1,5
Iskulujuus KJ/m2 90 80 45 50
Lovi-iskulujuus KJ/m2 15 11 8 8
Iskulujuus -30 oC KJ/m2 80 80 40 50
Lovi-iskulujuus -30 oC KJ/m2 13 10 7 7
Lämpötaipuma (HDT/A) oC 235 285 283 235
Pituuden lämpötilakerroin (23–55 oC)
10-5/K 6 3 4
Paloluokka 1,6 mm:n paksuudelle
UL94 HB HB V0 HB
Pintaresistanssi Ohmi 10 13 10 12 10 4
Läpilyöntilujuus KV/mm 33 35 36
Suositeltu työstötapa ruiskuvalu ruiskuvalu ruiskuvalu
ruiskuvalu
Sulalämpötila oC 285 340 320 320
Sulajuoksevuus g/10 min
Muotin lämpötila oC 100 150 110 100
Kutistuma työstösuunnassa % 0,05 0,05 0,3 0,3
Kutistuma poikkisuunnassa % 0,4 0,45 1 0,4
Kaikki testit on tehty kuivalle polyamidille.
EMS Chemien Grivory-tyyppien myynti ja markkinointi Suomessa:
Telko.DuPontin Zytel HTNFR52G30NH, myynti ja markkinointi Suomessa:
Distrupol.Akro-Plasticin hiilikuitutäytteisen Akroloyn myynti ja
markkinointi Suomessa: K.D. Feddersen.
-
84 85m u o v i e n e s i t t e l y 1 . 2 . t e k n i s e t k e s
t o m u o v i t
Erilaiset POM-tyypitPOM-päätyyppejä on kaksi: homopolymee-ri
(POM-H) ja kopolymeeri (POM-C). Homo-polymeerillä on tyypillisesti
korkeampi jäyk-kyys-iskulujuus-yhdistelmä, kopolymeerillä parempi
sekä pakkasen että lämpimän ve-den kestävyys.
Työstöominaisuuksiltaan ja hinnaltaan ne ovat suunnilleen
samanlaisia. Sekä homo- että kopolymeeristä on kehi-tetty uusia
laatuja, joissa niiden perinteisiä heikkouksia on kompensoitu
molekyyliket-jun rakenteella sekä seos- ja apuaineilla.
KäyttökohteetPOM-markkinat ovat pienet moneen muu-hun tekniseen
muoviin verrattuna. Kuiten-kin muutamat muovituotteet valmistetaan
lähes aina polyasetaalista. Näitä ovat mm.• auton kaiutinelementit•
auton lukitusosat sekä ovien sisäkahvat• värillisten vetoketjujen
hampaat• muoviset solkiklipsit (naps-liittimet)
• yksiotehanan vedensekoittimen kase-tin osat
• lääkejauheannostelijoiden (esim. astmainhalaattoreiden)
liukuosat.
Markkinat vuoden 2008 jälkeenPOM:n käyttö on kasvanut Euroopassa
kes-kimäärin 2 % vuodessa. Autoteollisuus on edelleen POM:n suurin
käyttäjä, vaikka sen osuus koko POM-markkinasta on vuodes-ta 2008
vähentynyt: tällöin osuus oli 45 %, nyt 33 %. Tämä johtuu osin
Euroopan auto-tuotannon pienenemisestä ja osin autoteol-lisuuden
siirtymisestä kevyempien muovi-en käyttöön. Kulutushyödykkeiden
kuten vetoketjujen ja klipsien valmistus on toisek-si suurin
käyttökohde. Lisäksi polyasetaalia käytetään koneenrakennuksen
hammas-pyörissä, elektroniikkateollisuudessa ja mm.
lääketeollisuuden annostelijoissa.
Polyasetaalia auton kaiutinritilässä.
Polyoksimeteeni eli polyasetaali, POM
HistoriaaPOM-homopolymeerin kehitti DuPont Ame-rikassa vuonna
1958. Vuonna 1960 Celanese toi samoille markkinoille
POM-kopolymee-rin. Pian tämän jälkeen, 1962, saksalainen Hoechst AG
rakensi POM-kopolymeeriteh-taan Kelsterbachiin, jossa se valmisti
poly-asetaalia Euroopan markkinoille viisikym-mentä vuotta. Tehdas
purettiin vuonna 2012 antamaan tilaa Frankfurtin lentokentän
laa-jennukselle.
OminaisuudetPOM on jäykin ja painavin (yli 1,4 g/cm3) teknisistä
muoveista, eikä se ime juurikaan
kosteutta. Tämä tekee siitä ns. mitanpitävän, minkä ansiosta POM
soveltuu ennen kaik-kea tarkkuusruiskuvaluun. POM on teknisis-tä
muoveista myös kaikkein kiteisin. Lisäk-si POM kestää hyvin suurta
osaa liuottimis-ta, lukuun ottamatta epäorgaanisia happo-ja, kuten
suola- ja rikkihappo. POM kestää kulutusta hyvin, varsinkin
pienillä pintapai-neilla. POM:n erikoisuus on sen niin sanottu
jousiominaisuus: se vastustaa muodonmuu-tosta suurella voimalla, ja
sen jännitysrelak-saatio jää pieneksi. POM:n työstön aikana koneen
ympäristön tehokas ilmanvaihto on tärkeä, koska muovista irtoaa
sulatyöstössä silmiä ärsyttävää formaldehydiä.
POM-astma- inhalaattori käytössä.
pabis
algris
-
86 87m u o v i e n e s i t t e l y 1 . 2 . t e k n i s e t k e s
t o m u o v i t
Suurimmat valmistajat ja hintakehitys 2008–Celanese (entinen
Ticona, entinen Hoechst) on suurin POM-C-valmistaja Euroopassa. Du
Pont, ainoa homopolymeerin tuottaja, on toiseksi suurin. BASF sekä
puolalainen Gru-pa Azoty ovat muut pienemmät valmistajat.
Eurooppalaisten valmistajien polyasetaali-
hinta nousi vuosina 2011–2012 jopa yli kol-men euron kilolta,
mutta laski sen jälkeen takaisin noin 2,80 euroon. Kaukoidässä
val-mistettu POM maksaa tavallisesti vähem-män. Lasikuitutäytteisen
POM:n hinta on sen sijaan vuoden 2008 jälkeen noussut jo yli 20 %
vuoteen 2017 mennessä.
Yhteensä noin 230 tuhatta tonnia
Autoteollisuus 80
Kuluttajatuotteet 50
Teollisuus, koneenrakennus 35
Sähkö ja elektroniikka 25
Lääketeollisuus 20 Muu 20
Yhteensä 290 tuhatta tonnia
Celanese 48
DuPont (POM-H) 28
BASF 19
Grupa Azoty 5
3,6
3,4
3,2
3,0
2,8
2,6
2,4
2,2
Hintakehitys
POM + lasikuitu
POM €/
kg
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
PIE
POM:n käyttökohteet Euroopassa / tuhatta tonnia
POM-tuotantokapasiteetit Euroopassa / %
AMI
Lue lisääpolyastaalistaDelrin
Kocetal
Lyhenne POM-H POM-CKauppanimi Delrin 100 P Kocetal K 300
Tiheys g/cm3 1,42 1.41
Täyteaine - -
Sulamis-/lasisiirtymäpiste oC 178 166
Veden imeytyminen vedessä % 1.4
Vetokimmokerroin MPa 3 000 2 500
Vetolujuus MPa 71 64
Myötövenymä % 22
Murtovenymä % 35 60
Iskulujuus KJ/m2 300
Lovi-iskulujuus KJ/m2 11
Iskulujuus -30 oC KJ/m2
Lovi-iskulujuus -30 oC KJ/m2 10
Lämpötaipuma (HDT/A) oC 95 110
Pituuden lämpötilakerroin (23–55 oC) 10-5/K 13
Lämmönjohtavuus W/Km
Paloluokka 1,6 mm:n paksuudelle UL94 HB HB
Pintaresistanssi Ohmi 10 16
Läpilyöntilujuus KV/mm 19
Suositeltu työstötapa ruiskuvalu (ekstruusio) ruiskuvalu
Sulalämpötila oC 215
Sulajuoksevuus g/10 min 2.2 9
Muotin lämpötila oC 90
Kutistuma työstösuunnassa % 2.1 2
Kutistuma poikkisuunnassa % 1.8 2
Taulukon esimerkkimuovit:DuPontin Delrin POM-H, myynti ja
markkinointi Suomessa Distrupol.Kolon Plasticsin Kocetal POM-C,
myynti ja markkinointi Suomessa Telko.
-
88 89m u o v i e n e s i t t e l y 1 . 2 . t e k n i s e t k e s
t o m u o v i t
Polybuteenitereftalaatti PBT ja kiteinen PET
HistoriaaDuPont kehitti nämä kestomuoviset polyes-terit jo
1920-luvun lopulla. Ensimmäiset kau-palliset laadut tulivat
markkinoille kuiten-kin vasta parikymmentä vuotta myöhem-min:
polybuteenitereftalaatti (PBT) samoin kuin sen ”sisarmuovi”
polyeteenitereftalaat-ti (PET) kehitettiin alun perin käytettäväksi
tekstiilikuituihin 1940-luvun alussa. Myö-hemmin teknologian ja
sitä kautta muiden muovienkuitujen kehittymisen myötä PBT ja
kiteinen PET ovat vakiinnuttaneet ase-mansa lämmönkestävinä
muoveina, joista tehdään pääasiassa ruiskuvalutuotteita.
PBT:n ominaisuudetPBT on painava muovi, sen tiheys noin 1,3
g/cm3. Polyamidiin verrattuna PBT:n etu-na on, että kosteus ja vesi
eivät imeydy sii-hen. PBT on myös hyvin kiteinen muovi. Se kestää
hyvin useita kemikaaleja, ei kuiten-kaan kiehuvaa vettä. Samoin
vahvat hapot, emäkset ja alkoholit haurastuttavat sen ra-kennetta.
Se kestää teknisistä muoveista lä-hes parhaiten sekä lyhyt- että
pitkäaikaista lämpökuormitusta. PBT:hen kompaundoi-daan usein
lasikuitua, jolloin sen jäykkyys ja lämmönkestävyys paranevat
edelleen. Tämä kompaundi on jäykkä myös korkeis-
PBT-tuotteet valmistetaan pääosin ruisku-valamalla
sa käyttölämpötiloissa. PBT:hen seostetaan usein myös
palonsuoja-ainetta. Palonsuojattu, lasikuitu-lujitettu PBT kestää
läm-
pöä, taivutusta ja iskuja, eivätkä siitä tehdyt
ohutseinämäisetkään kappaleet syty pala-maan.
Kiteinen PETKiteisen PET:n ominaisuudet ovat hyvin sa-manlaiset
kuin PBT:n mutta kaukana amor-fisesta, lasinkirkkaasta ns.
limsapullo-PET:stä, joka on esitelty valtamuovien yhteydessä.
Kiteinen PET on yleensä lasikuituvahvistet-tu. Verrattuna PBT:hen
lasikuitutäytetty, ki-teinen PET on hieman• iskulujempi•
lämmönkestävämpi• herkempi kosteudelle sulatyöstössä
(maksimi vesipitoisuus 0,02 %)Lämmönkes-tävä PBT+lasi hellan
säätönu-peissa
PBT auton ulkopeilin taustassa
KäyttökohteetPBT on markkinaltaan pieni muovi. Sitä käy-tetään
eniten autoteollisuudessa. Hyvä lämmönkestävyys tekee siitä
kuitenkin var-sin käytetyn muovin esimerkiksi sähkölait-teiden
liittimissä. Koska PBT-muovi imee vain vähän vettä, sitä käytetään
polyami-din asemesta kosteudelle alttiissa kohteis-sa. PPBT:tä
näkyy myös varsin yleisesti pa-lonsuojatuissa elektroniikkaosissa,
usein la-sikuitutäytteisenä.
Markkinat vuoden 2008 jälkeenPBT:n käyttö on kasvanut Euroopassa
muu-taman prosentin vuodessa. Auto- ja säh-köteollisuus ovat PBT:n
suurimpia käyttäjä. Myös valokaapelien kuitujen ympärillä ole-va
ns. toisioputki on PBT:tä.
Lisäksi PBT:tä käytetään mm. hammas-pyörissä,
elektroniikkateollisuudessa ja lää-keteollisuudessa.
Tonkis
Bluin
-
90 91m u o v i e n e s i t t e l y 1 . 2 . t e k n i s e t k e s
t o m u o v i t
Suurimmat valmistajat ja hintakehitys 2008–Saksalainen BASF on
Euroopan suurin PBT-valmistaja, sen tuotenimi on Ultra-dur. DuBay
Polymer on lähes yhtä suuri. Sen käyttämiä tuotenimiä ovat Laxessin
Pocan ja DuPointin Crastine. Myös DSM valmis-
taa PBT:tä Alankomaissa. PBT:n hinta nousi vuosina 2011–2012
lähelle neljää euroa kilol-ta, mille tasolle hinta on jäänyt , oli
kyse sit-ten täyttämättömästä tai lasikuitutäytetyis-tä
muovityypeistä. Palonsuojattuna PBT:n kilohinta on reilusti yli 4
euroa.
Yhteensä noin 220 tuhatta tonnia
%Yhteensä 210
tuhatta tonnia
BASF 47 %
DuBay Polymer 38 %
DSM 15 %
Grupa Azoty 5%
PBT:n käyttökohteet Euroopassa PBT-tuotantokapasiteetit
Euroopassa
AMI
4,0
3,8
3,6
3,4
3,2
3,0
2,8
2,6
Hintakehitys
PBT
PBT + lasikuitu
€/kg
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
PIE
Autoteollisuus 90
Sähkö- ja elektroniikka 80
Kojeet ja laitteet 20
Ekstruusio 10
Muu ruiskuvalu 20
Lue lisääPBT:stä Celanex PBT
Lue lisääkiteisestä PET:stäRynite PET
Lyhenne PBT PBT+30GF+FR PET+30GF
Kauppanimi Celanex 2002-2 Celanex XFR 6842 GF30 Rynite 530
Tiheys g/cm3 1,31 1,53
Täyteaine - 30 % lasikuitu 30 % lasikuitu
Sulamis-/lasisiirtymäpiste oC 225 252
Veden imeytyminen vedessä %
Vetokimmokerroin MPa 3 170 9 800 11 000
Vetolujuus MPa 55,8 102 158
Myötövenymä % 4
Murtovenymä % 200 2,1 2,5
Iskulujuus KJ/m2 ei murru 35 60
Lovi-iskulujuus KJ/m2 6 6,9 11
Iskulujuus -30 oC KJ/m2 190 45
Lovi-iskulujuus -30 oC KJ/m2 6 11
Lämpötaipuma (HDT/A) oC 55 203 224
Pituuden lämpötilakerroin (23–55 oC) 10-5/K 12 1
Lämmönjohtavuus W/Km 0,29
Paloluokka 1,6 mm:n paksuudelle UL94 HB V-0 HB
Pintaresistanssi Ohmi 10 15 10 16 10 13
Läpilyöntilujuus KV/mm 17 38
Suositeltu työstötapa ruiskuvalu ruiskuvalu ruiskuvalu
Sulalämpötila oC 248 250 285
Sulajuoksevuus g/10 min 20 18 3,8
Muotin lämpötila oC 79 130
Kutistuma työstösuunnassa % 1,9 0,4 0,2
Kutistuma poikkisuunnassa % 1,9 0,9 0,8
Esimerkkimuovit:PBT:ssä DuPontin Celanex 2002-2 ja Celanex XFR
6842 GF30, myynti ja markkinointi Suomessa DistrupolKiteinen PET
DuPontin Rynite 530, myynti ja markkinointi Suomessa Distrupol
-
92 93m u o v i e n e s i t t e l y 1 . 2 . t e k n i s e t k e s
t o m u o v i t
Polyketoni PK
HistoriaaShell Chemicals toi alifaattiset polyketoni-muovit
markkinoille vuonna 1996 nimel-lä Carilon, mutta lopetti niiden
tuotannon vuonna 2000. Lähes 15 vuoden päästä tästä Hyosung
Corporation alkoi valmistaa poly-ketonimuovia Etelä-Koreassa
Shellin paten-toimalla polymerointimenetelmällä nimellä Karilon.
Tuotantokapasiteettia laajennetaan jatkuvasti, ja sen oletetaan
ylittävän 200 000 vuositonnin rajan vuonna 2021. Polyketonis-
ta kompaundoidaan kaupallisia laatuja seostamalla niihin täy-te-
ja lisäaineita niin Kaukoidässä, Amerikassa kuin Euroopassakin.
Yleensä kompaundoija nimeää kaupalliset tuotteensa omaksi
brändikseen.
Alifaattisen polyketonin ominaisuudetPolyketoni on kiteinen,
iskuluja muovi, joka kestää hyvin kulutusta varsinkin, jos
pin-tapaineet eivät ole korkeat. Polyamidiin ver-rattuna myös PK:n
etuna on, että kosteus ja vesi eivät imeydy siihen. Lisäksi
polyketoni kestää heikkoja happoja pitkäaikaisesti po-lyamideja
paremmin. Polyketoneihin kom-paundoidaan usein lasi- tai
hiilikuitua, jol-loin sen jäykkyys ja lämmönkestävyys
para-nevat.
Hiilikuitulujitettu PKSaksalainen kompaundoija Akro-Plastic
käyttää hiilikuitulujitteisen polyketonin val-
mistukseen lujitemuoviteollisuuden hiili-kuitujäänteitä eli
”leikkuupaloja”, jotka ei-vät ole olleet kosketuksissa kertamuovin
kanssa. Patentoidulla tekniikalla nämä pa-lat katkotaan sopivan
kokoisiksi hiilikuitu-partikkeleiksi, jotka kompaundoidaan
poly-ketonimuovin kanssa. Tekniikka hyödyntää jätehiilikuitua,
jolloin tuotteen hinta ei nou-se pilviin niin kuin usean muun
muovin hiili-kuitulujitteisen kompaundin.
KäyttökohteetPolyketoni on markkinaltaan vielä pieni tekninen
muovi, sitä käytetään eniten ko-neenrakennusteollisuuden osissa.
Hyvä kemikaalin- ja kulutuksenkestävyys tekee siitä sopivan muovin
myös mm. kalvoteolli-suuteen. Koska polyketoni imee vähemmän vettä
kuin polyamidi, sitä käytetään poly-amidin asemesta kosteissa
olosuhteissa.
Suurimmat valmistajat ja hintakehitys 2015–Eteläkorealainen
Hyosung Corporation Ka-rilon polymeroinut polyketonia vuodesta
2015. Kompaundoijat eri puolella maailmaa antavat muoville
kuitenkin yleensä oman brändinsä nimen. Polyketonin kilohinta
täyttämättömänä on noin viisi euroa ja hii-likuitutäytteisenä noin
kymmenen euroa. Nämä hinnat muuttunevat lähivuosina, kun
polyketonin käyttö lisääntyy ja sitä kautta maailmanmarkkinahinta
vakiintuu.
Lyhenne PK PK CF30Kauppanimi Akrotek PK-HM Akrotek PK-VM
ICF30
Tiheys g/cm3 1,24 1,32
Täyteaine - hiilikuitu
Sulamis-/lasisiirtymäpiste oC 220
Veden imeytyminen vedessä % 2,2
Vetokimmokerroin MPa 1 400 18 500
Vetolujuus MPa 60 120
Myötövenymä %
Murtovenymä % 300 1
Iskulujuus KJ/m2 NB 35
Lovi-iskulujuus KJ/m2 15 7,5
Iskulujuus -20 oC KJ/m2 NB 25
Lovi-iskulujuus -20 oC KJ/m2 4,5 5,5
Vicat B -pehmenemispite (50 N) oC
Pituuden lämpötilakerroin (23–55 oC) 10-5/K
Lämmönjohtavuus W/Km
Paloluokka 1,6 mm:n paksuudelle UL94 HB
Pintaresistanssi Ohmi 10 13
Läpilyöntilujuus KV/mm
Suositeltu työstötapa ruiskuvalu ruiskuvalu
Sulalämpötila oC 250 230–250
Sulajuoksevuus g/10 min 6
Muotin lämpötila oC 60–80 60–130
Kutistuma työstösuunnassa % 1,8
Kutistuma poikkisuunnassa % 2,1
NB = ei mene rikki testissä
Taulukon polyketonit ovat Akro-Plastik GmbH:n tuotteita, joita
Suomessa myy ja markkinoi K.D.Feddersen.
Polyketonin kaupallistaminen epäonnistui 1990-luvulla
Lue lisääpolyketonista
Polyketonia käytetään koneenrakennus- ja
kalvoteollisuudessa.
PasiTarralappu+
PasiTarralappu30 %
-
94 95m u o v i e n e s i t t e l y 1 . 3 . t e r m o e l a s t i
t
1.3. Termoelastit, TPE
HistoriaaEnsimmäiset termoelastisovellukset olivat PP-pohjaisia,
vaikkakin TPU-materiaaleja alettiin myös käyttää eri sovelluksissa
mel-ko varhain. 1980- ja 1990-luvuilla kehitettiin suuri joukko
termoelasteja, jotka perustui-vat polyolefiineihin (TPO),
polystyreeniin (SBS), polyestereihin (TPE-E tai TPC) ja
poly-amideihin (TPE-A tai TPA).
Termoelastien määritelmä ja rakenneElasteihin kuuluvat kumien
lisäksi myös ter-moelastit, niiden aiempi suomenkielinen nimi oli
termoplastiset elastomeerit. Ter-moelastit ovat kumimaisia, satoja
prosent-teja palautuvasti venyviä muoveja, jotka voidaan kuitenkin
työstää samalla tavalla kuin kestomuovit. Kumituotteiden
valmis-tus, vulkanointi vastaa taas kertamuovien silloittumista.
Termoelastit kehitettiin aluk-si seosmuoveiksi perinteisiin
kestomuovei-hin, kun haluttiin parantaa muovien
pakka-senkestävyyttä esimerkiksi autojen osissa.
Termoelasteissa on yhdistetty kumifaaseja kestomuovimatriisiin
joko kopolymeroimal-la ne samaan molekyyliin (esim. SEBS) tai
se-ostamalla vulkanoitua kumia täyteaineeksi kovempaan kestomuoviin
(TPV). Kestomuo-vifaasi mahdollistaa muovaamisen sulatta-malla, ja
kumifaasi antaa elastisen nopean palautumisen kumin lailla.
HaptiikkaLaitteissa ja työkaluissa pehmeät termoe-lastit voivat
aiheuttaa haptisen eli yhtäaikai-sen kosketus- ja
paineaistivaikutuksen, käyt-töesineissä puhutaan myös
touch-and-feel-efektistä.
Pintakovuus Shore A ja DTermoelastien pintakovuutta mitataan
Sho-re-asteikolla. Shore A -mittaus soveltuu peh-meisiin
elasteihin, Shore D kovempiin.
Pehmeimpien termoelastien kovuus on Shore A 10:n luokkaa, tosin
Shore A 0 -elas-tigeelejäkin käytetään. Shore A -mitta-as-teikon
yläraja on noin A 95, jota kovemmat pinnat mitataan Shore D
-asteikolla. Shore D 45 vastaa suurin piirtein arvoa Shore A 95.
Koska Shore A ja D -mittausmenetelmät eroavat lievästi toisistaan,
tämä vastaavuus ei ole kaikilla muoveilla sama. Pintakovuu-den
kosketustuntuman saa usein kuitenkin aikaan elastisen pinnan
paksuus; ohuem-mat kerrokset tuntuvat aina kovemmilta. Elastin alla
mahdollisesti oleva jäykkä mate-riaali hankaloittaa myös
pintakovuuden ar-viointia sormituntumalla.
Termoelastien ryhmittelyTermoelastien ryhmittelyssä on monta eri
tapaa. Tämän nopeasti kasvaneen muovi-ryhmän lyhenneviidakko on
myös melkoi-nen. Käytetyimmät termoelastit luokitel-laan tässä
teoksessa taulukon mukaisesti ly-henteineen, ryhmän alla on
mainittu saman ryhmän muita lyhentämistapoja.
Termoelastien ryhmittely• styreeniblokkikopolymeerit TPE-S
- käytetään myös lyhennettä TPS• termoplastiset polyuretaanit
TPU
- käytetään myös lyhennettä TPE-U• termoplastiset vulkanaatit
TPV
- käytetään myös lyhennettä O-TPV ja TPE-V• polyolefiinielastit
TPO
- käytetään myös lyhennettä TPE-O• kopolyesterielastit TPE-E
- käytetään myös lyhennettä TPC tai COPE• polyamidielastit
TPE-A
- käytetään myös lyhennettä TPA tai COPA
Aktiivisuus- ranneke TPE:stä.
Tyypillisiä arvoja Shore- kovuuksien arviointiin:
Shore A 25: tuore lakritsi, kuminauhaShore A 50: ihmisen iho,
pehmeä letkuShore A 80: kännykän tiivisteShore D 50: pressukangas,
letku (PVC)Shore D 65: ämpäri (PE-HD)
Markkinat ja hinnatTermoelastien markkinat ovat kasvaneet joka
vuosi. Tämä johtuu uusista termoelas-teista sekä
kaksikomponenttiruiskuvalu-tekniikan yleistymisestä: ihmiset
haluavat käyttöesineisiinsä kova-pehmeä-tuntuman. TPE:n käytön
ennustetaan lisääntyvän noin 3-4 % vuodessa myös tulevina vuosina.
Näin suuri kasvu olisi tällöin suurempaa kuin mis-sään muussa
muoviryhmässä ehkä biomuo-veja lukuunottamatta. Termoelastien hinta
on säilynyt miltei ennallaan, toisin kuin lä-hes kaikkien muiden
teknisten muovien. Tä-mä on omiaan lisäämään kiinnostusta niitä
kohtaan.
Yhteensä noin 4 200 tuhatta tonnia
Autoteollisuus 43 %
Rakennus-teollisuus 12 %
Kaapelit ja johdot 6 %
TPE:n käyttökohteet maailmassa
PIE
Jalkineet 9 %Kotitalous 8 %Terveyden-
huolto 7 %
Muu 15 %Chesin
-
96 97m u o v i e n e s i t t e l y 1 . 3 . t e r m o e l a s t i
t
Styreeniblokkikopolymeerit, TPE-STPE-S-ryhmän tärkeimmät muovit
ovat SEBS ja SBS. Ne sisältävät kovien styreeni-seg-menttien
välissä pehmeän butadieeni-seg-mentin. Styreeniblokkikopolymeerien
hyvä sulajuoksevuus mahdollistaa ohuet kappa-leet tai ihomaisen
pinnoitteen kovan muo-
vin tai metallin päälle. Pintapeh-meyden ja juoksevuuden
li-säksi niiden käyttöä lisää edul-linen kilohinta.
Markkinoilla
tarjotut yleisimmät SEBS-laa-dut ovat kompaundoituja seok-
sia lisäaineiden, täytteiden (esim. talkki) ja muiden teknisten
muo-
vien kanssa. Juuri kompaundoin-nin avulla SEBS:stä
räätälöidään
mm. eri muoveihin tarttuvia laatu-ja. SEBS:ää käytetäänkin
termoelasteista
käyttöä hallitsevat toistaiseksi ekstruusio-tyyppien markkinat.
Nykyään myös ruis-kuvaluun on saatavana kevyitä ja edulli-sia
TPO-laatuja, jotka kilpailevat laadullaan ja voittavat hinnallaan
edullisimmatkin SEBS-tyypit.
Termoplastiset polyuretaanit, TPUTPU:n ominaisuudet ovat paljon
kertamuo-visen polyuretaanin (PUR) kaltaisia. TPU:ta ei ole ollut
saatavana alle Shore A 70 -kovuu-della ilman pehmitysaineita, jotka
ajan mit-taan migroituvat eli siirtyvät tuotteen pin-taan ja
haihtuvat. Nykyään uudet ns. peh-mo-TPU:t ovat testauksessa
markkinoilla. Kulutuksen- ja repäisynkestävyys ovat TPU: lla omaa
luokkaansa termoelastien keskuu-
dessa. Toisaalta se on hyvin kitkainen mate-riaali myös
työstössä, mikä aiheuttaa usein muottiintarttumis- ja
juoksevuusongelmia ruiskuvalussa. Ekstruusiossakaan ei TPU:lla
päästä samoihin tuotantonopeuksiin kuin muilla pehmeillä muoveilla,
kuten PVC:llä ja PELD:llä.
TPU:ta käytetään runsaasti teknisten muovien seosaineena
parantamaan niiden sitkeyttä ja pintakitkaa. Ruiskuvalamalla sii-tä
valmistetaan mm. kengänpohjia, kellon-rannekkeita sekä runsaasti
erilaisia kaksi-komponenttituotteita jäykkien teknisten muovien
kanssa. Ekstruusiolla TPU:sta teh-dään monenlaisia
kulutuksenkestäviä ja puhkaisulujia kalvoja, paineilmaletkuja sekä
pinnoitteita. TPU on noin kaksi kertaa mark-kinajohtajaa SEBS:iä
kalliimpaa.
Kova PP ja pehmeä SEBS hammasharjan varressa.
eniten, kuten markkinakaaviosta ilmenee. SEBS on SBS:ää
suositumpi lähinnä sen pa-remman kemikaalin- ja UV-kestävyyden
an-siosta. Styreeniblokkikopolymeerejä käyte-tään runsaasti
monenlaisiin tarroihin, säh-köteollisuuden eristeisiin,
käyttöesineiden pehmytosiin sekä jalkineisiin. SEBS:n hin-ta,
pehmeys, saatavuus ja työstettävyys te-kevät siitä tyypillisesti
ensimmäisen vaih-toehdon, kun haetaan uuteen tuotteeseen elastista
efektiä tai ominaisuutta. Esimerkik-si tartuntatuntuman,
lämmönkestävyyden tai repäisylujuuden vuoksi voidaan päätyä muihin
termoelasteihin.
Polyolefiinielastit, TPOPolyeteenistä ja polypropeenista on
kehi-tetty omat termoelastinsa. Tuotekehitys näiden aineiden kanssa
edistyy jatkuvasti. TPO-tyypit on toistaiseksi kehitetty pääosin
ekstruusiokäyttöön, polyolefiinien seosai-neeksi tai esimerkiksi
adheesiokerrokseen monikerroskalvoissa. Polyolefiinielastien
Vesieristävä TPO-kattopääl-lyste kiinnite-tään alusraken-teeseen
joko mekaanisesti tai liimaamalla.
Ruiskuvaletut TPU-pyörät rullaluistimissa.
brin
Voyin
Krafis
-
98 99m u o v i e n e s i t t e l y 1 . 3 . t e r m o e l a s t i
t
Termoplastiset vulkanaatit, TPVTermoplastiset vulkanaatit ovat
yleensä po-lypropeenin ja vulkanoidun kumin seoksia. Ne
käyttäytyvät ruiskuvalussa juuri päin-vastoin kuin TPU ja
nimenomaan vaativat paljon kitkaenergiaa sylinterissä ja –
TPE-S-tyyppien tapaan – nopean ruiskutuksen muottiin. Suurin
ongelma TPV:n työstös-sä onkin se, miten saadaan tarpeeksi teho-kas
kaasunpoisto (ilma) muotista. TPV tart-tuu erityisen hyvin
polyolefiineihin, jotka ovat siinä itsessäänkin kantoaineena. Näin
esimerkiksi PP:n kanssa voidaan valmistaa kevyitä ja hyvin
tarttuvia kaksikomponent-tituotteita, kuten hammas- ja
tiskiharjoja. Pintakitkansa ansiosta TPV soveltuu tyypil-
lisesti erittäin hyvin kova-pehmeä-muovi-yhdistelmän grippi- eli
tartuntamateriaalik-si, sillä se antaa hyvän haptisen tuntuman.
TPV:n tiheys eli ominaispaino on tyypillises-ti pienempi kuin
TPE-S-tyyppien. Tiheyden-kin huomioon ottaen sen hinta on hieman
SEBS:ää kalliimpi.
Kopolyesterielastit, TPE-ETPE-kopolyesterit ovat hyvin
kemikaalin- ja lämmönkestäviä. Ne voidaan luokitella
omi-naisuuksiensa perusteella teknisten muovi-en luokkaan.
TPE-E-tyyppejä ei tyypillisesti ole saatavana niin pehmeänä kuin
SEBS:ää, TPV:tä tai TPO-laatuja. TPE-E on selvästi kal-liimpaa kuin
käytetyimmät termoelastit:
se maksaa tyypillisesti kuusi euroa kilo tai enemmän.
Kopolyelasteista valmistetaan erikoisputkia sekä sähköteollisuuden
osia.
Polyamidielastit, TPE-ATPE-A-ryhmän lämmönkestävyys on
ter-moelastien paras. Polyamidielasteissa on omat tyyppinsä useille
polyamidiryhmille kuten PA 66, PA 11 ja PA 12. Teknisimmät
TPE-A-laadut kestävät jopa 170 °C: een jatkuvan lämpötilan. Ne
maksavat kuitenkin paljon: 8 – 15 euroa kilolta.
Polyamidielasteista val-mistetaan kemiallisesti ja
lämmönkestol-taan vaativia pehmeitä tuotteita kuten au-ton
moottoritilan tiivisteitä ja lentokone- teollisuuden tuotteita.
Erikoisuus Pehmeä medical- laatu
SEBS-pohjainen ABS - ja PC-adheesio PA6, PA66-adheesio
Palonsuoja+ adh. PC, ABS
Vulkanoitu kumi + PP
Palonsuojattu V0-laatu
Polyeetteripohj. TPU
Pintakova TPU Pehmeä TPU Kopolyesterielasti
Muovi (Shore-kovuus) TPE-S(A30) TPE-S(A60) TPE-S(A60) TPE-S(A80)
TPE-S+FR(A70) TPV (A70) TPV+FR (A60) TPU-E(A85) TPU (D70) TPU(A70)
TPE-E (D30)
Kauppanimi Elastron P.G401.A30.N
Dryflex 600600S Dryflex A2600600S For-Tec E OC8OAN Thermolast K
TC7MFN
Sarlink 3170 Elastron V601.A60.N
Irogran A 85 P 4380
Laripur LPR 72D25
Isothane 1070 Skypel G130D
Tiheys g/cm3 0.89 1.18 1.1 1.1 1.12 0.95 1.12 1.14 1.24 1.18
1.07
Kovuus Shore A 30 60 60 78 78 73 60 87 70
Kovuus Shore D 36 69 30
Vetolujuus 5 7 7 7.5 3.5 35 205 220
Murtovenymä 1 000 600 500 900 500 450 450 600 900
Repäisylujuus 18 30 30 36 42 18 35 75 95
Suositeltu työstötapa ruiskuvalu ruiskuvalu ruiskuvalu
ruiskuvalu ruiskuvalu ruiskuvalu ruiskuvalu
Sulalämpötila oC 190 195 220 240 200 205 195 185
Muotin lämpötila oC 35 45 45 70 35 40 40 45
Sulajuoksevuus 10 50
Taulukon esimerkkimuovit ovat: Elastron, Irogran ja Skypel,
myynti ja markkinointi Suomessa IMCD FinlandDryflex ja Laripur,
myynti ja markkinointi Suomessa TelkoFor-Tec ja Thermolast K,
myynti ja markkinointi Suomessa Bang&BonsomerIsothane ja
Sarlink, myynti ja markkinointi Suomessa Erteco
Polyamidielastit kestävät jopa 170 oC:n lämpötilan.
Termoelasteista voidaan tehdä tuhansia erilaisia kompaundeja eli
seoksia.
-
100 101m u o v i e n e s i t t e l y 1 . 4 . b i o m u o v i
t
1.4. Biomuovit
HistoriaaTodisteita luonnosta saatavan biomuovin käytöstä löytyy
yli 3 000 vuoden takaa, jol-loin osattiin hyödyntää puun kuoren
alta löytyneitä Kerria lacca -hyönteisen koteloita. Materiaalille
annettiin englanninkielinen ni-mi shell lac (kotelolakka), suomeksi
sellak-ka. Lajista käytetään suomen kielessä myös nimitystä
lakkakirva. Sitä käytetään vieläkin mm. puuesineiden
viimeistelyssä, lääke-pillereiden pinnoituksessa, kynsilakoissa ja
sitrushedelmien kiillotuksessa (E-koodi E904).
Vanhimpiin luonnosta saataviin elastei-hin kuuluu luonnonkumi,
suomeksi gut-taperkka, kemialliselta rakenteeltaan pää-osin
polyisopreenia. Sen teollinen hyödyn-täminen aloitettiin
1840-luvulla renkaissa ja vedenkestävissä vaatteissa, kun
kehitet-tiin luonnonkumin vulkanointi. Seuraavana vuorossa olivat
selluloosajohdannaiset, ku-ten nitroselluloosa (Parkesine) 1862,
selluloi-di (Xylonite, Celluloid) 1869, termoplastinen
selluloosa-asetaatti 1904 sekä sellofaani 1908. Soijapohjaisia
muoveja ja komposiit-
teja käytettiin mm. Fordin korirakenteissa jo 1940-luvulla.
Tällä hetkellä ehkä tunnetuimman bioha-joavan muovin,
polylaktidin (PLA), kehitti W. H. Carothers 1932 DuPontilla.
Tuotanto ke-hitettiin tuolloin teolliseen mittaan, mutta
hyllytettiin 1950-luvulla, kunnes 1980-luvul-la kiinnostus
biohajoaviin muoveihin heräsi uudelleen.
Biomuovien tyypitBiomuoveiksi nimitetään joko uusiutu- vista
luonnonvaroista lähtöisin olevia biohajoavia tai kestäviä muoveja
tai fossii-lista alkuperää olevia biohajoavia muo-veja. Biohajoavat
muovit voivat hajota joko teollisessa kompostoinnissa,
kotikompostis-sa tai joutuessaan luontoon (veteen tai maa-han). Osa
biohajoavista muoveista voi hajo-ta myös elimistössä, kuten
lääketieteellisiin sovelluksiin kehitetyt biomuovit (esimerkik-si
PGA ja tietyt PLA:t). Muovi voidaan luoki-tella biohajoavaksi, jos
se hajoaa mikrobitoi-minnan vaikutuksesta:• vedeksi,
hiilidioksidiksi ja energiaksi
(aerobisessa hajoamisessa) tai• vedeksi, metaaniksi ja
energiaksi
(anaerobisessa hajoamisessa). Jotta materiaali voidaan
luokitella biohajoa-vaksi, tulee sen täyttää joko eurooppalai-nen
biohajoavuuden standardi EN 13432 tai amerikkalainen ASTM D6400
-standardi.
Biomuovit voidaan määrittää myös läh-töaineiden mukaisesti,
kuten viereisen si-vun kaaviossa. Osaa biomuoveista valmis-tetaan
vasta pienessä mittakaavassa, mutta
Biomuovit lajiteltuina lähtöaineiden-sa mukaan.
Sellakkapin-noitus antaa kiiltoa van-hoille huone-kaluille.
Suoraan biomassasta muokatut
PolysakkariditTärkkelyspohjaiset muovit, pektiini,
karrageeni
ProteiinitEläinperäiset: kaseiini, kollageeni,
gelatiiniKasviperäiset: soija, zein, gluteeni
Lipidit, silloitetut triglyseridit
SelluloosapohjaisetECA, CAB, CAP, HPC, HEC, nitroselluloosa
Hemiselluloosajohdannaiset
Kitosaani/kitiininjohdannaiset
Termoplastinen ligniini
KumitLuonnonkumi, guarkumi,karrageeni, alginaatti,arabikumi
Mikro- organismien valmistamat
PHB, PHBV, PHBH
Ksantaani, pullu- laani, curdlaani
Bakt. selluloosa
PLA
PGA
PE PP
Bio- pohjaiset
”perintei-set” muovit
PA
PUR
PBT
PET
PVC PBS, PBSA PBAT PBSAT PBA
Mono- meereista valmistetut
Hiilidioksidista Polykarbonaatti PC,polypropyleenikarbonaatti
PPC
Biomassa
BIO- MUOVIT
Biohajoavat fossiilisista raaka-aineista
PCL PVOH
juris
-
102 103m u o v i e n e s i t t e l y 1 . 4 . b i o m u o v i
t
esimerkiksi PLA, PCL, PVA, PHA:t ja selluloo-sajohdannaiset ovat
olleet markkinoilla jo pitkään. Valtamuoveja kuten PE, PP, PA, PET,
PC ja PVC valmistetaan myös uusiutuvista lähtöaineista (10–100 %),
jolloin nekin saa-vat sijansa biomuoveissa. Ne on esitetty täs-sä
kirjassa kunkin muovin esittelyn kohdalla.
Termoplastinen tärkkelys, TPSOsa kaupallisista biomuoveista on
itse asias-sa biomuovien ja pehmittimien seoksia, joil-la on
pyritty hakemaan ominaisuuksia eri sovelluksiin. Useat
seosbiomuoveista poh-jautuvat termoplastiseen tärkkelykseen (TPS),
jonka määrää säätelemällä pysty-tään mm. nopeuttamaan materiaalin
bio-hajoamista. Tällaisia seosmuoveja ovat mm. BIOPLAST (Biotec),
Cardia Bioplastics, Eco-
Biomuovien vertailua sitkeys-jäyk-kyys-ominai-suusyhdistel-män
avulla.
polymeerirakennetta. PLA-laatuja on kehi-tetty ruiskuvaluun,
kuituekstruusioon, kal-voekstruusioon, lämpömuovaukseen sekä
puhallusmuovaukseen. Valmiina tuottee-na PLA on biohajoava, mutta
vaatii teollisen kompostoinnin, jotta hajoaminen käynnistyy. PLA
soveltuu hyvin ruokapakkauksiin, pulloi-hin, kalvoihin, kuituihin,
3D-tulostukseen se-kä paperin ja kartongin pinnoitukseen.
PLA:n suurimpia valmistajia ovat Cor-bion, NatureWorks (Ingeo),
SK Chemicals (EcoPlan) ja Teijin.
Polyhydroksialkanoaatit eli PHA:t: PHB, PHBV ja
PHBHPolyhydroksialkanoaatit kuten polyhydrok-sibutyraatti (PHB),
polyhydroksibutyraattiva-leraatti (PHBV) ja
polyhydroksibutyraattihek-sanoaatti (PHBH) ovat bakteerien
avulla
fermentoimalla valmistettuja polyesterei-tä. Lähtöaineina niissä
käytetään glukoosia, jota saadaan mm. soija-, maissi- tai
palmu-öljystä. Vaihtoehtoisia ei-ruokaperäisistä raa-ka-aineita
ollaan kehittämässä esimerkiksi levistä ja selluloosasta. PHA:t
ovat täysin bio-hajoavia, ja osa laaduista hajoaa jopa luon-nossa
(esim. vedessä). PHB on osakiteinen polymeeri, joka muistuttaa
valtamuoveista eniten polypropeenia. PHB on jäykkä poly-meeri
(vetomoduuli noin 3 500 MPa), mutta siitä saadaan kopolymeroimalla
myös elasti-sia laatuja, kuten PHBV ja PHBH.
PHB soveltuu ruiskuvaluun, ja siitä val-mistetaan esimerkiksi
kertakäyttöaterimia ja partahöylän varsia. PHBV ja PHBH ovat
monikäyttöisempiä, ja ne soveltuvat ruisku-valun lisäksi myös
kalvoekstruusioon. PHA:t kestävät hyvin kosteutta, kuumaa vettä ja
rasvoja.
Kertakäyttöhaarukka PLA:sta.
PHB:sta valmistettu biohajoava parta- höylän varsi.
pond (KingFa), Biopropylene ja Trellis Earth (Trellis
Bioplastics), Mater-Bi (Novamont) se-kä Terraloy (Teknor Apex).
Polylaktidi, PLAPLA on valmistettu maitohaposta, jonka
läh-töaineena on tyypillisimmin maissi ja muut viljat. Näiden
lisäksi uusia, ei-peltoperäisiä raaka-aineita ollaan tuomassa
mukaan val-mistukseen. PLA on kirkas, polystyreeniä muistuttava
muovi, josta on onnistuttu ke-hittämään useita eri laatuja
käyttämällä peh-mittimiä ja moolimassaa sekä säätelemällä
8 000
7 000
6 000
5 000
4 000
3 000
2 000
1 000
01 10 100 1 000
Venymä, %
Veto
mod
uuli,
MPa
PHBVTPS
Sello- faani
CAP
PCL
PLA
PHB
PGA
PBS PBAT
PA 11
Lucis
BWFis
-
104 105m u o v i e n e s i t t e l y 1 . 4 . b i o m u o v i
t
Polyhydroksyalkanoaattien valmistajia ovat Biocycle, BioMatera,
Biomer, CJ Cheil-Jedang BIO, Danimer Scientific, Ecomann, Kaneka,
TianAn, Tianjin GreenBio Materials ja SIRIM. Ainakin nämä
valmistajat uskovat PHA:n käytön lisääntyvän tulevaisuudessa
selvästi.
Alifaattiset-aromaattiset ko-polyesterit PBS, PBSA,
PBATAlifaattiset aromaattiset kopolyesterit ovat tyypillisesti
läpinäkyviä ja joustavia materi-aaleja, joilla on melko alhainen
sulamispis-te (tyypillisesti < 120 °C). Lähtöaineina niissä
käytetään uusiutuvista raaka-aineista saata-via butaanidiolia,
meripihkahappoa ja adipii-nihappoa. Biopohjaisuus vaihtelee
laaduit-tain 9 %:n ja 60 %:n välillä. Kopolyestereiden
ominaisuuksia säädetään raaka-ainesuhteilla sekä polymeerin
pituudella. Materiaalit ovat usein myös biohajoavia. Niitä voidaan
käyt-tää joko sellaisenaan erilaisissa kalvosovel-luksissa tai
seoksina muiden biopolymeerien,kuten PLAn, PHAn tai tärkkelyksen,
kanssa.
Kopolyestereiden valmistajia ovat BASF (Ecoflex, Ecovio), MCPP
(BioPBS), Showa Denko (Bionolle) Jinhui ZhaoLong (Ecowor-ld) ja SK
Chemicals (EcoZen)
Polykaprolaktoni, PCLPolykaprolaktoni on läpinäkyvä biohajoava
polymeeri, jota valmistetaan fossiilista läh-töaineesta,
kaprolaktonista. Riippuen mooli-massasta sen vetomoduuli on 400–500
MPa ja venymä 700–900 %. Polykaprolaktonilla on erittäin alhainen
lasisiirtymäpiste, -60 °C. Sitä käytetään tavallisesti seostettuna
mui-hin biopolymeereihin sekä tärkkelykseen
antamaan tuotteelle joustavuutta. Toinen pääkäyttöalueista on
polyuretaanin valmis-tus. PCL:n suurin valmistaja on Dow
Chemi-cals.
Polyglykolihappo, PGAPolyglykolihappo on jäykkä (moduuli 6500
MPa) polymeeri, jolla on erinomaisen pieni hapen- ja hiilidioksidin
läpäisevyys. Se pa-rantaa kyseisiä ominaisuuksia myös seostet-tuna
muihin muoveihin. PGA sulaa lämpöti-lassa 225–230 °C, ja sen
lasisiirtymäpiste on 40 °C. Se soveltuu ruiskuvaluun ja
seostet-tuna muihin biomuoveihin myös ekstruu-sioon. Se on nopeasti
biohajoava polymeeri sekä kudosyhteensopiva. PGA:ta käytetään
paljon joko kopolymeroituna tai seostettu-na PLA:n kanssa
lääketieteen sovelluksissa, kuten haavalangoissa. PGA:ta valmistaa
Ku-reha (Kuredux).
Selluloosapolymeerit, CA, CAB, CAPSelluloosapolymeerien
raaka-aineena käy-tetään pääasiassa puuvillaa, puuta tai hamp-pua.
Selluloosapolymeerit ovat kestomuo-visia selluloosan estereitä,
joiden ominai-suuksien säätöön käytetään pehmittimiä.
Selluloosapolymeerit ovat tyypillisesti läpi-
näkyviä, naarmutuksen kestäviä, antistaatti-sia ja niillä on
hyvä kosketustuntuma, minkä vuoksi niitä käytetään esimerkiksi
silmälasi-en sangoissa, kammoissa, työvälineiden kah-voissa,
optisissa kalvoissa, tupakan filttereis-sä, kuituna vaatteissa ja
pakkauskalvoissa.
Regeneroidusta selluloosasta valmiste-taan kalvoja ja kuituja
kuten viskoosi ja sel-lofaani. Nekin kuuluvat
selluloosapolymee-reihin.
Selluloosapolymeerejä valmistavat Al-bis (Cellidor), Daicel
(Eastman (Tenite), Ma-zzuchelli (Bioceta) ja Rotuba (Auracell) sekä
kalvoja Celanese (Clarifoil) ja Innovia Films (NatureFlex ja
sellofaani).
Biomuovien tulevaisuusBiomuovien osuus kaikista muoveista oli
vielä vuonna 2016 noin 2 %, mutta niiden markkinat kasvavat enemmän
kuin fossiilis-
ta alkuperää olevien muovien. Biomuovien markkinoiden arvioidaan
kasvavan lähes 20 % vuodessa aikavälillä 2017–2025. Jo täl-lä
hetkellä markkinoilla olevilla biomuoveil-la on arvioitu voitavan
korvata 5–10 % fos-siilisista muoveista. Biomuovien osuus on
tulevaisuudessa todennäköisimmin vielä-kin suurempi, kun eri
laatujen kehittyminen kasvattaa valmistusmääriä ja laskee hintoja,
lainsäädäntö muuttuu ja biohajoavuusvaa-timukset kiristyvät.
Biopohjaisten muovien on arvioity teknisesti pystyvän korvaamaan 90
% fossiilisista muoveista.
Selluloosa- asetaattikui-dun suurin käyttökohde on tupakan
filtteri. Se on biopoh-jainen, muttei biohajoava materiaali.
Muut biohajoavat 3 %
Biohajoavien muovien maailman- markkinaennuste vuodelle 2021 (ei
sisällä biopohjaisia, ei-biohajoavia muoveja)
Yhteensä noin 1,3 miljoonaa tonnia
EBIO
Tärkkelysseokset 34 %
PLA 26 %
PHA 20 %PBS 9 %
PBAT 8 %
Lue lisääbiomuoveistaEuropean Bio- plasticsin sivuilta
Andis
-
106 107m u o v i e n e s i t t e l y 1 . 4 . b i o m u o v i
t
Biomuovien valmistajaarctic biomaterials oy (abm composite)
YritysArctic Biomaterials Oy, joka tunnetaan myös nimellä ABM
Composite, on yritys, joka kes-kittyy biopohjaisten ja biohajoavien
kom-posiittimuovien valmistamiseen. ABM:n komposiittien
pääraaka-aine on polylaktidi, PLA. Yritys käyttää suurimman osan
resurs-seista tuotekehitykseen ja uusien biopoh-jaisten
raaka-aineiden tutkimiseen ja kehi-tykseen. Komposiittien
lujitteena käytetään ABM:n kehittämää ja valmistamaa biohajoa-vaa
lasikuitua. Tämä lasikuitu on saksalaisen TÜV:n testauksessa CEN EN
13432 -standar-din (materiaalikierrätys kompostina) täyttä-miseksi.
Komposiittimateriaali valmistetaan pitkäkuitulinjalla (LFT).
LFT-linjalla lasikuitu on jatkuvasyötteistä ja sulalla biomuovil-la
impregnoinnin (imeyttämisen, kastelun) jälkeen materiaali pilkotaan
granulaateiksi. Tyypillinen ruiskuvalussa käytettävän gra-nulaatin
pituus on 4-20 mm riippuen ruisku-valukoneen koosta.
ABM:llä on vuonna 2017 Suomen ainoa la-sikuitutorni, jossa
biolasikutua valmistetaan ja lasireseptejä kehitellään. Vuonna 2016
ABM osti 3D-tulostinyritys Minifactory Oy:n. Tämän yritysoston
yhteydessä ABM vahvis-taa osaamistaan myös tällä kasvavalla
tuo-tantoalueella.
TuotantoABM:llä on Tampereella kaksi tuotantoyk-sikköä, joista
toinen keskittyy lääketeolli-suuden tuotteisiin ja toinen
teollisiin ma-teriaaleihin. Lääkepuolen materiaalit ovat
implanttimateriaaleja, joista valmistetaan elimistöön
sijoitettavia ruuveja, levyjä ja ankkureita. Käyttämällä
elimistössä bioha-joavia tuotteita vältytään usein myös toi-selta
leikkaukselta, joka joudutaan teke-mään esimerkiksi metalliruuveja
poistet-taessa. ABM:n tuotteet ovat mekaanisesti vahvempia kuin
monet muut vastaavat ma-teriaalit. ABM:n raaka-aineista
valmistettu-jen implanttien hajoamisaika kehossa voi-daan säätää
samaksi kuin esimerkiksi korja-tun luun paranemisaika.
Lääketeollisuuden tuotteissa laadulla ja jäljitettävyys on
tär-keää, ABM onkin ISO 13485 -sertifioitu.
Teollisten materiaaleiden valmistuk-seen keskittyvä
tuotantoyksikkö toimii laa-jemmalla markkina-alueella, joten myös
sen tuotantokapasiteetti on moninkertai-nen. Koska asiakkaat ovat
pääosin ulkomail-la, seuraava tehdas on suunnitteilla Suomen
rajojen ulkopuolelle.
TeknologiaABM:n biohajoava lasikuitu on ainutlaatui-nen tuote
markkinoilla, sillä se tarjoaa mah-dollisuuden käyttää biopohjaista
ja bioha-joavaa materiaalia käyttökohteissa, joissa aikaisemmin on
vaadittu öljypohjaisten tek-nisten muovien mekaanisia
ominaisuuk-sia ja lämpötilan kestoa. Jokainen granu-laatti koostuu
3 000–5 000 kuidusta, mikä antaa hyvät mekaaniset ominaisuudet.
La-sikuitu hajoaa vain kontrolloidussa ympä-ristössä, kuten
teollisessa kompostoinnis-sa. Tarkkaan määritetyissä olosuhteissa
PLA
EsimErkki saadaan hajoamaan, ja tämä altistaa lasi-kuidun
reagoimaan kompostoinnin olosuh-teille, jolloin lasikuidun
hajoamisprosessi al-kaa. ABM-tuotteet ovat kestotuotteita, joten
kotikompostoinnissa ne eivät hajoa. Tämä mahdollistaa materiaalien
käytön vaativis-sa ja pitkäaikaisissa olosuhteissa. Teknolo-gian
kehitys ABM:llä perustuu kolmeen pää-asiaan: 1) materiaalin pitää
olla prosessoita-vissa olemassa olevilla laitteistolla ja
koneil-la, 2) matriisipolymeerin tulee olla laajasti saatavilla ja
tuotanto tukevalla pohjalla, 3) on käytettävä biohajoavaa
lasikuitua.
PLA itsessään kestää noin 60 asteen läm-pötilan (HDT B) mutta
vahvistettuna ABM biolasikuidulla ja kiteisyyttä nostamalla kes-to
on saatu lähelle 165 astetta (HDT A). Tämä avaa materiaalille uusia
käyttökohteita.
PLA ja sen lähtöaineetPLA, jota ABM käyttää, pohjautuu pitkälti
teollisesta maissista saatavaan kasvisokeriin ja sen käymisellä
aikaan saatuun maitohap-poon. ABM kuitenkin jatkuvasti tutkii
tekno-logioita, joilla pyritään ottamaan biomuovik-si prosessoitava
hiilidioksidi suoraan ilmasta ilman tarvetta kasveissa tapahtuvalle
yhteyt-tämiselle. Vuonna 2017 maailman muovi-markkinoista prosentti
on biohajoavia muo-veja. Kun tämä prosenttiluku kasvaa, niin
vil-jelystilan saatavuus ei ole itsestäänselvää.
Tuotannossa on LFT-linjojen lisäksi muu-tamia erikokoisia
ruiskuvalukoneita, joilla saadaan tehtyä esimerkiksi testeihin tai
ana-lyyseihin tarvittavat kappaleet. Myös asiak-kaiden muoteilla
ajetaan materiaaleja, jotta voidaan tarjota sekä itse
biomateriaali(kom-posiitti) että siitä ruiskuvalettu tuote avai-met
käteen -periaatteella.
MarkkinatABM:n markkinat ovat globaalit. Käyttökoh-teita löytyy
autoteollisuudesta leluteollisuu-teen – periaatteessa kaikki
tuotteet, joissa käytetään teknisiä muoveja, ovat soveliai-ta.
Lähtökohtana on, että yrityksellä on halu pienentää
hiilijalanjälkeä ja fossiilisten raa-ka-aineiden käyttöä.
ABM:n testilaboratorioABM:n omassa analyysi- ja
testilabo-ratoriossa voi suorittaa seuraavat mit-taukset ja
analyysit: •molekyylipaino ja molekyylipaino-
jakauma•viskositeettimittaus, myös
dynaaminen•monomeeripitoisuus •DSC-analyysi •partikkelikoko
•metalli- ja katalyyttijäämät •liuotinjäämät •mekaaniset
ominaisuudet
•vetolujuus, vetomoduuli ja venymä•taivutuslujuus,
taivutusmoduuli•kitka ja kuluminen•vääntömomentti•iskulujuus ja
lovi-iskulujuus.
Lue lisääABM Compositesta
-
108 109m u o v i e n e s i t t e l y 1 . 5 . e r i k o i s m u o
v i t
1.5. Erikoismuovit
HistoriaaPolyklooritrifluorieteeni PCTFE oli ensim-mäinen, jo
1930-luvulla kehitetty fluorimuo-vi. Sen työstö oli kuitenkin
vaikeata ja käyt-tö vähäistä. 1950-luvulla haluttiin muoveille
parempia lämmönkesto-ominaisuuksia, jot-ta ne voisivat yhä
useammassa käyttökoh-teessa korvata metalleja. Myös jäykkyyttä
niihin haluttiin lisää, tämä toteutettiin pää-osin lujittamalla
muovia lasikuidulla. Kum-massakaan tavoitteessa ei kestomuoveissa
ole onnistuttu. Valtamuovien pitkäaikainen lämmönkesto on yleensä
alle sata astetta, teknisillä muoveilla voidaan päästä yli 150
°C:een ja lyhytaikaisesti yli kahteensataan
asteeseen. Myös jäykkyydessä jäätiin perin kauas esimerkiksi
teräksestä. Ensimmäinen enemmän käytetty erikoismuovi, PPS, tuli
markkinoille jo 1960-luvulla.
Erikoismuovit yleisestiErikoismuoveilla voi pitkäaikainen
lämmön-kesto nousta yli 200 °C:een ja lyhytaikainen yli 350 asteen.
Myös niiden kemiallinen kes-to voi olla poikkeuksellisen hyvä.
Erikois-muovit ovat kalliita: noin 10 euron kilohin-nasta moneen
sataan euroon kilolta. Niiden työstö ei tyypillisesti ole helppoa,
sillä eri-koismuovit voivat vaatia jopa 400 °C: n su-lalämpötilan.
Tämä asettaa vaatimuksia niin
työstökone- kuin oheislaitemateriaaleille. Lisäksi muotin pitää
olla kuuma usein lä-hes 200 °C. Näin korkean muottilämpötilan
saavuttaminen vaati muotissa paineistet-tua vesihöyryä, öljykiertoa
tai sähkövastus-kuumennusta. Vaikea työstö yhdistettynä korkeaan
kilohintaan on suuri haaste ruis-kuvalulle. Muottikustannus on
kallis, ellei vuotuiset tuotantomäärät ole suuria. Niin-pä näistä
erikoismuoveista usein tehdään muotokappaleita puolivalmisteista
lastua-van työstön avulla, ks. luku Muovilevyt ja tangot.
Polysulfonimuovit: PSU, PES ja PPSUPolysulfonimuovit on
käytetyin erikois-muoviryhmä. Ne ovat amorfisia ja läpinäky-
viä. Tosin usein ne ovat hieman kellertäviä eivätkä
lasinkirkkaita. Sulfonimuovien vis-kositeetti on melko suuri, joten
ohuet seinä-mät tai monimutkaiset muodot ovat niille haaste. Näitä
muoveja käytetään kemian ja lääketieteen laiterakennuksessa
läpinäkyvi-nä säiliöinä ja osina osittain myös siksi, että ne
kestävät höyrysterilisoinnin.
Polysulfonilla, PSU:lla pitkäaikainen lämpötilankesto on noin
150 °C. PSU:ta käy-tetään paljon elintarviketeollisuudessa. Siitä
valmistetaan rasvan kiehumisen kestäviä as-tioita.
Polyeetterisulfoni PES:n jatkuva lämpö-tilankesto on noin 180
°C. PES on ilman pa-lonsuoja-aineitakin syttymätön materiaali. Sen
vuoksi sitä käytetään lämpömuovattu-na levynä esimerkiksi
lentokoneiden sisä-verhouksissa.
Polysulfonimuovit kestävät höyry- steriloinnin myös
hammaslääkärin työkaluissa.
Hemodialyysi- laitteen ns. onttokuidut valmistetaan yleensä
PES:stä.
AGEis
sudis
-
110 111m u o v i e n e s i t t e l y 1 . 1 . v a l t a m u o v i
t
Polyfenyylisufoni PPSU on polysulfoni-muoveista kallein, mutta
lämmön- ja iskun-kestävin. PPSU pehmenee vasta yli 200 as-teen
lämmössä. Se on myös amorfinen, jo-ten siitä voidaan valmistaa
tarkkamittaisia ja lämmönkestäviä ruiskuvalutuotteita. PP-SU-osia
voidaan lääketeollisuuden käytös-sä höyrysteriloida käytännössä
rajattoman monta kertaa. Toinen PPSU:n käyttökohde ovat kuumavesi-
sekä höyryputkistojen osat.
Polyfenyleenisulfidi, PPSPPS on osakiteinen, mutta hauras muovi,
joka myydään lähes aina täytettynä tai lu-jitettuna. PPS:n jatkuvan
lämmönkesto on yli 200°C. Se on erikoismuoveista halvim-pia. PPS on
itsesammuva materiaali ilman palonsuoja-aineitakin jopa 0,4 mm
ohuena.
Sitä käytetään metallien pinnoitukseen sekä lämmönkestäviin
sähkö- ja elektroniikkalait-teiden osiin.
Polyimidimuovit: PI, PEI ja PAIPolyimidimuovit ovat ryhmä
muoveja, joi-den lämmön ja kemikaalien kestävyys ovat muovien
huippua – samoin myös hinta. Osa polyimideistä on vaikeasti
työstettäviä.
Polyimidiä PI käytetään pinnoitteina ja puristeosina esimerkiksi
laakereihin. Täyttä-mättömiä ja lujitettuja polyimidiä käytetään
runsaasti elektroniikan ja kemian sovelluk-siin. Muita polyimidejä
voidaan käyttää PI:n tapaan samoihin sovelluksiin. Polyimidit ovat
tulleet myös tunnetuksi joustavana pii-rilevymateriaalina.
Polyeetteri-imidi PEI on luonnonvärise-nä meripihkan värinen.
Sitä käytetään usein lujitettuna esimerkiksi lääketeollisuudessa ja
veneen osissa.
Polyamidi-imidi PAI tuli tunnetuksi vuo-sia sitten, kun siitä
hiilikuitulujitettuna teh-tiin kilpa-auton moottori. Sen tekniset
omi-naisuudet ovat huippuluokkaa, mutta su-laprosessointi vaikeaa
ja tarkkaa.
Fluorimuovit PCTFE, PTFE, PVDF ja FEPPolyklooritrifluorieteeni
PCTFE oli ensim-mäinen, jo 1930-luvulla kehitetty fluorimuo-vi.
Myöhemmin sen käyttö vähentyi.
Polytetrafluorieteenin, PTFE, kauppa-nimeltään Teflon,
kehitettiin myöhemmin korvaamaan PCTFE. PTFE onkin monipuoli-sin
fluorimuovi. Se kestää erittäin hyvin ke-mikaaleja, sillä on myös
hyvin pieni kitka ja tarttuvuus muihin aineisiin sekä laaja
käyt-tölämpötila-alue. Kun ominaisuuksiin lisä-tään sopivuus
elintarvikekosketukseen, ei ole ihme, että paistinpannut
pinnoitetaan juuri PTFE:llä. Metallin pinnoituksen lisäk-si
PTFE:stä valmistetaan tiivisteitä ja letkuja. PTFE:n käyttöä
kuitenkin rajoittaa sen yksi-puolinen työstettävyys ja heikko
hankauk-senkestävyys.
Polyvinylideenifluoridi, PVDF muistut-taa useilta
ominaisuuksiltaan PTFE:tä, mut-ta sitä on helpompi työstää
tavanomaisten kestomuovien työstömenetelmillä. Siitä val-mistetaan
kaiutinkalvoja, säänkestäviä pin-noitteita ja sähköjohtojen
eristeitä.
FEP:tä käytetään sähköjohtojen primää-rieristeenä sekä PTFE:n
adheesiokerroksena metalliin. Fluorimuovien haastavan työstön
vuoksi niitä ei juurikaan ruiskuvaleta, vaan muotokappaleet
työstetään lastuamalla puolivalmisteista eli levyistä ja
tangoista.
Nestekidemuovi LCP (Liquid Crystal Polymer)Ensimmäisten
kaupallisten