TEKNISET MUOVIT - polymerik.pp.fipolymerik.pp.fi/pdf/Osa4-Tekniset-muovit.pdf · MuoviPlast-lehti jatkaa tässä numerossaan 10-osaista artikkelisarjaa ”Hyvä Tietää Muovista”.

MuoviPlast-lehti jatkaa tässä numerossaan 10-osaista artikkelisarjaa ”Hyvä Tietää Muovista”. Siinä esitellään perustietoa tavallisimmista muoveista, kuten valtamuovit, tekniset muovit, erikoismuovit ja biomuovit. Kestomuovien yleisimmät työstömenetelmät esitellään sarjan loppupuolella. Teksti Ulf Bruder / Brucon Ab, käännös Erik Lähteenmäki / Polymerik Oy.

TEKNISET MUOVIT

Kahdessa edellisessä artikkelissa käsiteltiin valtamuovit PE, PP, PVC, PS ja muita muoveja, kuten ABS ja PMMA. Tässä artikkelissa käsitellään tekniset muovit polyamidi (PA) ja po-lyasetaali (POM). Seuraavassa artikkelissa vuorossa on lisää teknisiä muoveja, eli polykarbonaatti (PC) ja polyesterimuo-vit (PBT ja PET).

Polyamidi eli NylonPolyamidi on osakiteinen tekninen muovi. Sen tunnus on PA. Englanninkielinen nimi on ”polyamide”. Polyamideja on use-ata eri lajia, joista PA6 ja PA66 ovat tavallisimmat. Polyamidi on ensimmäinen teknisistä muoveista ja se on käyttömääräl-tään suurin siksi, että se on laajasti levinnyt autoteollisuuden käytössä. Polyamidin polymerisointia ei ole Suomessa eikä Pohjoismaissa. Polyamidin keksi DuPont Amerikassa 1934 ja se esiteltiin markkinoille ensimmäisenä naisten sukkahou-suissa tuotemerkillä Nylon. Muutamia vuosia myöhemmin markkinoille tuli myös ruiskuvalulajikkeita. DuPont ei voinut rekisteröidä tuotemerkkiä, koska nylonista oli tullut käsite ja markkinoi siksi polyamidejaan nykyään tuotemerkillä Zytel. BASF:in Ultramid, Lanxessin Durethan ja DSM:n Akulon ovat tunnetuimpia tuotemerkkejä markkinoilla.

LuokitteluPolyamidien kehityksessä on tavoiteltu parempia lämmönkes-to-ominaisuuksia ja veden absorboitumisen pienentämistä. Tämä on johtanut PA6 ja PA66:n lisäksi useisiin eri variaatioi-hin, kuten PA666, PA46, PA11, PA12 ja PA612.

Yli 10 vuotta sitten kehitettiin myös aromaattisia nk. ”high performance” polyamideja. Nämä ovat yleensä kemisallisen merkinnän PPA alla (englanniksi polyphtalamide). Uusim-pana tulevat uusiutuvista luonnonvaroista valmistetut bio-polyamidit. Mm. DuPont on hiljattain esitellyt markkinoille PA1010-polyamidin.

HYVÄ TIETÄÄ MUOVISTAOSA 4

Polyamidien ominaisuuksia:+ Jäykkyys korkeissa lämpötiloissa (lasikuitulujitettu)+ Korkea, jatkuva käyttölämpötila 120 ̊ C, ja lyhytaikainen

huippulämpötila 180 ̊ C+ Hyvät sähköiset ominaisuudet+ Elintarvikehyväksyntä mahdollinen+ Voidaan palosuojata– Absorboi paljon kosteutta, mikä vaikuttaa mekaanisiin omi-

naisuuksiin ja mittapitävyyteen– Hauras alhaisissa lämpötiloissa mikäli ei ole iskusitkistetty

KierrätysPolyamidia voidaan kierrättää sekä mekaanisesti että kemi-allisesti. Polyamidin kierrätyskoodi merkitään PA sulkujen si-sään. Esim. 30 % lasikuitulujitetulla PA66:lla koodi on seuraava: > PA66 GR30 <

TyöstömenetelmätPolyamidia voidaan ruiskuvalaa, ekstrudoida, rotaatiovalaa ja muottipuhaltaa.

Taulukossa on kuvattu PA66 peruslajikkeen mekaaniset ominaisuudet kuivana se-kä sen jälkeen, kun materiaali on absorboinut 2,5 % kosteutta normaalissa olosuh-teissa (23 ˚C ja 50-prosenttinensuhteellinen kosteus). Jäykkyys putoaa 65 % ja ve-tolujuus 35 %, kun taas sitkeys (myötövenymä) kasvaa liki 5-kertaiseksi. Iskulujuus huoneenlämpötilassa kasvaa 3-kertaiseksi, kun se pakkasessa laskee 33 %.

Mekaniska egenskaper Okond. Kond.

Styvhet (dragmodul) 3100 1400 Mpa

Dragspänning (bid töjgräns) 82 53 Mpa

Töjning (vid töjgräns) 4,5 25 %

Charpy skårad slagsehet +23 °C 5,5 15 kJ/m2

Charpy skårad slagsehet -30 °C 4,5 3 kJ/m2

22 MUOVIPLAST 04/12

Lähde: DuPont

Polyamideja on monta eri versiota, jos-sa numeromerkintä PA:n jälkeen (esim. PA66) kertoo hiiliatomien määrän mole-kyyleissä, joista monomeeri koostuu. PA6, joka on tavallisin polyamidilajike, on ra-kenteeltaan seuraavanlainen:

PA66:n monomeeri koostuu kahdesta erillisestä molekyylistä, joissa kummassa-kin on 6 hiiliatomia. Kemialliselta raken-teeltaan se on seuraavanalainen:

KEMIA:

KEMIA:

KUVA OIKEALLA YLHÄÄLLÄ Polyamidilla on erinomai-nen yhdistelmä hyviä sähköisiä ominaisuuksia, korkea käyttölämpötila ja se voidaan palosuojata UL94 V0 pa-lonestoluokkaan asti. Materiaalia käytetään siksi pal-jon sähkökomponenteissa, kuten automaattisulakkeet, kytkimet, muuntajakotelot jne.

KUVA YLHÄÄLLÄ Päädyt auton jäähdyttimeen ruiskuva-

letaan tarkoitukseen kehitetystä hydrolyysistabiloidus-

ta polyamidi 66 -lajikkeesta.

KUVA YLLÄ Autojen poljintuessa käytettävä lasikuitulu-

jitettu ja iskusitkistetty polyamidi korvaa metalliraken-

teen ja säästää painoa.

KUVA OIKEALLA Sähkötyökaluissa on melkein aina isku-

sitkistetystä polyamidista valmistettu kotelointi. Raa-

ka-aine kestää kovakouraista käsittelyä ja sillä on hyvät

sähköiset eristysominaisuudet.

Moottorisahan kotelointi ja polt-

toainesäiliö valmistetaan iskusit-

kistetystä polyamidista. Ne kes-

tävätkovaa käsittelyä alhaisissa

lämpötiloissa sekä polttoaineita

ja öljyjä.

Autoteollisuus on suuri polyamidien

käyttäjä. Kuvassa moduli lasikuitu-

vahvistetusta Zytel HTN PPA:sta, joka

sisältyy ensimmäiseen, kaupallisessa

laajuudessa kestomuovista valmistet-

tuun öljypohjaan. Osa on asennettu

uuden Mercedes C-sarjan 4-sylinteri-

seen dieselmoottoriin. Daimler voitti

tällä öljypohjalla SPE:n ”Most Inno-

vative Use of Plastics” ensimmäisen

palkinnon Driveline-luokassa. Läh-

de: DuPont

MUOVIPLAST 04/12 23

Kuva: DuPont

Kuva: DuPont

Kuva: DuPont

Kuva: Husqvarna

Kuva: DuPont

Kuva: DuPont

KUVA VASEMMALLA Asetaalimuovi soveltuu suksisiteisiin, koska mekaaniset ominaisuudet eivät paljon vaihtele siteiden käyttölämpötiloissa, ts. niiden aukeamiseen tarvittava voima pysyy vakiona.

KUVA ALLA Tämä pyöräilykypärä, jossa on sisäänrakennettu taustapeili, on valmistettu supersitkeästä PA66-lajikkeesta Zytel ST801.

Asetaalimuovi koostuu formaldehydimono-meereistä. Asetaali-homopolymeeriketjussa on noin 1500 formaldehydimolekyyliä (pu-nainen). Asetaali-kopolymeerissä on poly-meeriketjussa noin 2,5 % erästä toista mono-meeriä, nk. kopolymeeriryhmä (sininen).

KEMIA:

KUVA OIKEALLA Asetaalimuovi on luon-nollinen valinta, kun suunnitel-laan hammaspyörien valmistamista muovista. Erinomainen väsymislu-juus yhdistettynä alhaisella kitkalla ja kulumisella ovat ratkaisevat kri-teerit.

KUVA VASEMMALLA Asetaalimuovista on olemassa erityisiä lajikkeita ter-veydenhuollon sovelluksiin. Esimerk-keinä inhalaattorit ja instrumentit. Asetaalimuovia voidaan sterilisoida.

Asetaalimuovilla on erittäin hyvä kesto ben-siiniä vastaan huolimatta siitä, onko siinä etanolia tai ei. Autoteollisuus käyttää raaka-ainetta tankkien korkeissa, täyttöputkissa, pinta-antureissa, bensiinipumpuissa jne.

Polyamidista on olemassa erityisiä muotti-puhalluslajikkeita. Tämä ilmastointiputki on valmistettu muottipuhalluksella polyami-di 66:sta.

24 MUOVIPLAST 04/12

Kuva: DuPont

Kuva: DuPont

Kuva: DuPont

Kuva: DuPont

Kuva: DuPont

AsetaalimuoviAsetaalimuovi on teknisistä muoveista kaikkein kiteisin raaka-aine. Siitä käytettävä tunnun on POM, mikä on lyhenne sen kemiallisesta nimestä polyoksimetyleeni. Englannin kielessä sitä kutsutaan myös nimellä acetal. Asetaalimuovista on ole-massa kaksi eri versiota: asetaali homopolymeeri ja asetaali ko-polymeeri. Asetaali homopolymeerin keksi ja toi markkinoille DuPont Amerikassa vuonna 1958. Kaksi vuotta myöhemmin Celanese julkisti Amerikassa asetaali-kopolymeerin. Asetaali-muovin valmistaminen on vaativaa, joten maailmassa on vain muutamia valmistajia. Ticona tuotemerkillään Hostaform, DuPont tuotemerkillään Delrin ja BASF tuotemerkillään Ultra-form ovat maailmanlaajuisesti kolme johtavaa valmistajaa.

Homopolymeerillä on paremmat mekaaniset ominaisuudet verrattuna kopolymeeriin, kun taas kopolymeerillä on parem-pi lämpimän veden kesto. Työstettävyydeltään ja hinnaltaan ne ovat nykyään suunnilleen samalla tasolla.

Asetaalimuovin ominaisuuksia:+ Jäykin täyttämättömistä teknisistä muoveista+ Mekaaniset ominaisuudet säilyvät liki muuttumattomina

lämpötila-alueella -40… +80˚C+ Sitkeä ilman lisäaineita+ Hyvä väsymislujuus+ Hyvä virumisen kesto+ Erinomaiset jousiominaisuudet+ Ei ime kosteutta vaan on mittapitävä+ Hyvä polttoaineiden ja liuottimien kesto+ Saatavilla elintarvikehyväksyttynä– Maksimi jatkuva käyttölämpötila ainoastaan 80˚C ja lyhyt-

aikainen huippulämpötila 120˚C– Kitisee liukuessaan itseään vastaan (poistuu voitelulisäaineilla)– Herkkä murtumille (terävät kulmat)

KierrätysAsetaalimuovia voidaan kierrättää sekä mekaanisesti että ke-miallisesti. Kemiallisessa kierrätyksessä raaka-aine hajotetaan alkutekijöihinsä, josta se polymeroidaan uudelleen. Nykyisillä raakaöljyn hinnalla kemiallinen kierrätys on kalliimpaa kuin uuden raaka-aineen valmistaminen öljystä. Asetaalimuovin kierrätyskoodi on: > POM <

TyöstömenetelmätAsetaalimuovia voidaan ruiskuvalaa ja ekstrudoida. Viime ai-koina on kehitetty myös maalattavia ja kromattavia lajikkeita.

Asetaalimuovin erinomaiset kitka- ja kulumisominaisuudet pääsevät oi-keuksiinsa tämäntyyppisissä sovelluksissa. Kuvassa kuljetusketju.

- messuilla 18.-20.9.2012osastolla D260

SÄILYTYSKALUSTEETOlemme mukana Tampereen

Alihankintamessuilla.

Tervetuloa osastollemme C927

MUOVIPLAST 04/12 25

Asetaalimuovilla on teknisten muovien korkein kiteisyysaste, jonka ansi-osta sillä on kestomuoveista lähiten metallia muistuttavat ominaisuudet. Sen erinomaiset jousiominaisuudet pääsevät oikeuksiinsa mm. erilaisissa pikalukoissa.