1. No category

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.
OSA 4
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 polyasetaali (POM). Seuraavassa artikkelissa vuorossa on lisää
teknisiä muoveja, eli polykarbonaatti (PC) ja polyesterimuovit (PBT ja PET).
Polyamidi eli Nylon
Luokittelu
Polyamidien kehityksessä on tavoiteltu parempia lämmönkesto-ominaisuuksia ja veden absorboitumisen pienentämistä.
Tämä on johtanut PA6 ja PA66:n lisäksi useisiin eri variaatioihin, 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). Uusimpana tulevat uusiutuvista luonnonvaroista valmistetut biopolyamidit. Mm. DuPont on hiljattain esitellyt markkinoille
PA1010-polyamidin.
22 MUOVIPLAST 04/12
+ 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 ominaisuuksiin ja mittapitävyyteen
– Hauras alhaisissa lämpötiloissa mikäli ei ole iskusitkistetty
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
Lähde: DuPont
Polyamidi on osakiteinen tekninen muovi. Sen tunnus on PA.
Englanninkielinen nimi on ”polyamide”. Polyamideja on useata eri lajia, joista PA6 ja PA66 ovat tavallisimmat. Polyamidi
on ensimmäinen teknisistä muoveista ja se on käyttömäärältään 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 sukkahousuissa 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.
Polyamidien ominaisuuksia:
Taulukossa on kuvattu PA66 peruslajikkeen mekaaniset ominaisuudet kuivana sekä sen jälkeen, kun materiaali on absorboinut 2,5 % kosteutta normaalissa olosuhteissa (23 ˚C ja 50-prosenttinensuhteellinen kosteus). Jäykkyys putoaa 65 % ja vetolujuus 35 %, kun taas sitkeys (myötövenymä) kasvaa liki 5-kertaiseksi. Iskulujuus
huoneenlämpötilassa kasvaa 3-kertaiseksi, kun se pakkasessa laskee 33 %.
Kierrätys
Polyamidia voidaan kierrättää sekä mekaanisesti että kemiallisesti. Polyamidin kierrätyskoodi merkitään PA sulkujen sisään. Esim. 30 % lasikuitulujitetulla PA66:lla koodi on seuraava:
> PA66 GR30 <
Työstömenetelmät
Polyamidia voidaan ruiskuvalaa, ekstrudoida, rotaatiovalaa ja
muottipuhaltaa.
Kuva: Husqvarna
Moottorisahan kotelointi ja polttoainesäiliö valmistetaan iskusitkistetystä polyamidista. Ne kestävätkovaa käsittelyä alhaisissa
lämpötiloissa sekä polttoaineita
ja öljyjä.
Kuva: DuPont
Autoteollisuus on suuri polyamidien
käyttäjä. Kuvassa moduli lasikuituvahvistetusta Zytel HTN PPA:sta, joka
sisältyy ensimmäiseen, kaupallisessa
laajuudessa kestomuovista valmistettuun öljypohjaan. Osa on asennettu
uuden Mercedes C-sarjan 4-sylinteriseen dieselmoottoriin. Daimler voitti
tällä öljypohjalla SPE:n ”Most Innovative Use of Plastics” ensimmäisen
palkinnon Driveline-luokassa. Lähde: DuPont
Kuva: DuPont
Polyamideja on monta eri versiota, jossa numeromerkintä PA:n jälkeen (esim.
PA66) kertoo hiiliatomien määrän molekyyleissä, joista monomeeri koostuu. PA6,
joka on tavallisin polyamidilajike, on rakenteeltaan seuraavanlainen:
Kuva: DuPont
KEMIA:
KUVA OIKEALLA YLHÄÄLLÄ Polyamidilla on erinomainen yhdistelmä hyviä sähköisiä ominaisuuksia, korkea
käyttölämpötila ja se voidaan palosuojata UL94 V0 palonestoluokkaan asti. Materiaalia käytetään siksi paljon sähkökomponenteissa, kuten automaattisulakkeet,
kytkimet, muuntajakotelot jne.
KUVA YLHÄÄLLÄ Päädyt auton jäähdyttimeen ruiskuvaletaan tarkoitukseen kehitetystä hydrolyysistabiloidusta polyamidi 66 -lajikkeesta.
KEMIA:
PA66:n monomeeri koostuu kahdesta
erillisestä molekyylistä, joissa kummassakin on 6 hiiliatomia. Kemialliselta rakenteeltaan se on seuraavanalainen:
Kuva: DuPont
Kuva: DuPont
KUVA YLLÄ Autojen poljintuessa käytettävä lasikuitulujitettu ja iskusitkistetty polyamidi korvaa metallirakenteen ja säästää painoa.
KUVA OIKEALLA Sähkötyökaluissa on melkein aina iskusitkistetystä polyamidista valmistettu kotelointi. Raaka-aine kestää kovakouraista käsittelyä ja sillä on hyvät
sähköiset eristysominaisuudet.
MUOVIPLAST 04/12 23
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.
Kuva: DuPont
KEMIA:
Asetaalimuovi koostuu formaldehydimonomeereistä. Asetaali-homopolymeeriketjussa
on noin 1500 formaldehydimolekyyliä (punainen). Asetaali-kopolymeerissä on polymeeriketjussa noin 2,5 % erästä toista monomeeriä, nk. kopolymeeriryhmä (sininen).
Kuva: DuPont
Polyamidista on olemassa erityisiä muottipuhalluslajikkeita. Tämä ilmastointiputki on
valmistettu muottipuhalluksella polyamidi 66:sta.
24 MUOVIPLAST 04/12
Kuva: DuPont
Kuva: DuPont
Asetaalimuovilla on erittäin hyvä kesto bensiiniä vastaan huolimatta siitä, onko siinä
etanolia tai ei. Autoteollisuus käyttää raakaainetta tankkien korkeissa, täyttöputkissa,
pinta-antureissa, bensiinipumpuissa jne.
KUVA OIKEALLA Asetaalimuovi on luon-
nollinen valinta, kun suunnitellaan hammaspyörien valmistamista
muovista. Erinomainen väsymislujuus yhdistettynä alhaisella kitkalla
ja kulumisella ovat ratkaisevat kriteerit.
KUVA VASEMMALLA Asetaalimuovista
on olemassa erityisiä lajikkeita terveydenhuollon sovelluksiin. Esimerkkeinä inhalaattorit ja instrumentit.
Asetaalimuovia voidaan sterilisoida.
Asetaalimuovi
Asetaalimuovi on teknisistä muoveista kaikkein kiteisin raakaaine. Siitä käytettävä tunnun on POM, mikä on lyhenne sen
kemiallisesta nimestä polyoksimetyleeni. Englannin kielessä
sitä kutsutaan myös nimellä acetal. Asetaalimuovista on olemassa kaksi eri versiota: asetaali homopolymeeri ja asetaali kopolymeeri. Asetaali homopolymeerin keksi ja toi markkinoille
DuPont Amerikassa vuonna 1958. Kaksi vuotta myöhemmin
Celanese julkisti Amerikassa asetaali-kopolymeerin. Asetaalimuovin valmistaminen on vaativaa, joten maailmassa on vain
muutamia valmistajia. Ticona tuotemerkillään Hostaform,
DuPont tuotemerkillään Delrin ja BASF tuotemerkillään Ultraform ovat maailmanlaajuisesti kolme johtavaa valmistajaa.
Homopolymeerillä on paremmat mekaaniset ominaisuudet
verrattuna kopolymeeriin, kun taas kopolymeerillä on parempi lämpimän veden kesto. Työstettävyydeltään ja hinnaltaan ne
ovat nykyään suunnilleen samalla tasolla.
Työstömenetelmät
Asetaalimuovia voidaan ruiskuvalaa ja ekstrudoida. Viime aikoina on kehitetty myös maalattavia ja kromattavia lajikkeita.
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 lyhytaikainen huippulämpötila 120˚C
– Kitisee liukuessaan itseään vastaan (poistuu voitelulisäaineilla)
– Herkkä murtumille (terävät kulmat)
Asetaalimuovilla on teknisten muovien korkein kiteisyysaste, jonka ansiosta sillä on kestomuoveista lähiten metallia muistuttavat ominaisuudet.
Sen erinomaiset jousiominaisuudet pääsevät oikeuksiinsa mm. erilaisissa
pikalukoissa.
Kierrätys
Asetaalimuovia voidaan kierrättää sekä mekaanisesti että kemiallisesti. 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 <
SÄILYTYSKALUSTEET
Asetaalimuovin erinomaiset kitka- ja kulumisominaisuudet pääsevät oikeuksiinsa tämäntyyppisissä sovelluksissa. Kuvassa kuljetusketju.
Olemme mukana Tampereen
Alihankintamessuilla.
Tervetuloa osastollemme C927
- messuilla
18.-20.9.2012
osastolla D260
MUOVIPLAST 04/12 25