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 5
Tekniset muovit 2
Edellisessä jaksossa käsiteltiin tekniset muovit polyamidi (nylon) ja polyasetaali. Tässä artikkelissa jatkamme teknisten
muovien parissa. Vuorossa ovat polyesterit PBT ja PET sekä
polykarbonaatti. Seuraavassa jaksossa käsitellään kaikkein kehittyineimmät ja kalleimmat erikoismuovit.
Polyesteri
Polyesteri on nimi ryhmälle muoveja, jotka voivat olla kertamuoveja tai kestomuoveja. Kestomuovi polyesteri voi vuorostaan olla joko amorfinen tai osakiteinen. Osakiteisiä polyestereitä ovat tekniset muovit PBT ja PET, mutta myöskin
kehittyneemmät muovit, kuten PCT ja LCP, joihin palataan
seuraavassa artikkelissa. Tässä artikkelissaa keskitytään osakiteisiin kestomuovipolyestereihin PBT ja PET. Englannin
kielessä materiaaleja kutsutaan nimellä ”thermoplastic polyester”. Polyestereissä yhdistyvät hyvä jäykkyys, lämmönkesto
ja hyvät sähköiset ominaisuudet. Polyestereitä käytetään pääasiassa sähkö- ja elektroniikkateollisuudessa sekä autoteollisuudessa. Kuitenkin vain pieni osa kaikesta käytetystä polyesteristä menee ruiskuvalutuotteisiin ja ekstruusioon, koska
suurimmat käyttökohteet ovat keinokuidut, pakkaukset ja
kalvot.
Carrothers, joka myöhemmin keksi nylonin, oli ensimmäinen, joka keksi polyesterin DuPontin laboratoriossa Yhdysvalloissa 1920-luvun lopulla. DuPont ei kuitenkaan tuonut
raaka-ainetta markkinoille vaan sen teki ensimmäisenä saksalainen Agfa, joka julkisti sen kuitumateriaalina vuonna 1940.
Ensimmäiset ruiskuvalulajikkeet julkaistiin 1960-luvun puolivälissä Akzon toimesta Hollannissa, mutta varsinaisen läpimurtonsa teknisenä muovina se sai vasta 1980-luvulla.
PBT-polyesteri, jossa PBT-lyhenne tulee kemiallisesta nimestä polybuteenitereftalaatti, on helpoiten työstettävä polyesterilaji (ei vaadi yhtä vaativaa kuivausta kuin PET), ja on
siksi saavuttanut suuremmat käyttömäärät näiden kahden välillä. Celanese toi PBT:n markkinoille Yhdysvalloissa vuonna
20 MUOVIPLAST 05/12
1970. PBT:n johtavia valmistajia tänä päivänä ovat Sabic-tuotenimellään Valox, Dupont tuotteellaan Crastin, Lanxess tuotteellaan Pocan, BASF Ultradurillaan ja DSM Arnitellaan.
PET-polyesterillä, jossa PET-lyhenne tulee kemiallisesta nimestä polyeteenitereftalaatti, on paremmat mekaaniset ja termiset ominaisuudet verrattuna PBT:iin. Raaka-aineesta tulee
tosin erittäin haurasta, ellei sitä esikuivata alle 0,02 % kosteuspitoisuuteen. (PBT 0,04 % ja polyamidi 0,2 %). Hyvä kuivaus
aiheutti monelle ongelmia, kun raaka-aine tuli markkinoille,
koska vain harvalla ruiskuvalajalla oli tarpeeksi tietoa ja oikea
laitteisto niin vaikeasti kuivattavan raaka-aineen työstämiseksi. Nykypäivänä kuivaustekniikka on kehittynyt niin, että jokainen ruiskuvalaja suoriutuu PET:in työstöstä. Ruiskuvalettavan PET:in johtavat valmistajat ovat DuPont tuotenimellään
Rynite, DSM tuotteellaan Arnite ja Ticona tuotteellaan Impet.
Polyestereiden PBT ja PET ominaisuuksia
+ Jäykkyys korkeassa lämpötilassa (lasikuitulujitettu)
+ Mittapitävä (ei ime kosteutta polyamidin lailla)
+ Korkea käyttölämpötila 130 °C / 180 °C PBT:llä,
sekä 155 °C / 200 °C PET:llä (jatkuva/lyhyt huippu)
+ Hyvät sähköiset ominaisuudet
+ Hyvä UV-valon kesto (ulkokäyttö)
+ Voidaan palosuojata
+ Hyvä pintakiilto
+ Voidaan värjätä, maalata, metalloida
– Ei kestä kuumaa vettä (yli 80 °C)
– Kemikaalien kesto vahvoja happoja, emäksiä ja
alkoholeja vastaan heikko
Kierrätys
Polyesterit voidaan kierrattää sekä mekaanisesti että kemiallisesti. Kierrätyskoodi PET:lle, kun kyseessä ovat pakkaukset
ja pullot, on:
tai >PET< kun kyseessä ovat tekniset tuotteet.
PBT:n kierrätyskoodi on >PBT<.
KEMIA:
Käyttöalueet
Polyestereitä voidaan ruiskuvalaa, ekstrudoida, kalvo- ja filmipuhaltaa. Amorfisesta PET:sta tehtyjä levyjä voidaan lämpömuovata.
PET-polyesterillä on yksinkertaisin rakenne alla kuvatulla monomeerillään. Punaisella kuvattu molekyyli molempien polyestereiden kemiallisessa kaavassa on nk. polyesteri-ryhmä, jonka mukaan polyesterit ovat saaneet nimensä.
PBT-monomeerin rakenne on PET-monomeerin kaltainen, mutta
siinä on lisäksi kaksi hiili- ja neljä vetyatomia.
Polyesteri on raaka-aine, joka voi esiintyä monessa eri
muodossa. Kuvassa amorfisesta PET:sta valmistettuja
Coca-Cola-pulloja sekä lasikuitulujitetusta osakiteisestä PET:sta valmistettu silitysrauta.
Sekä PET- että PBT-polyestereitä käytetään silitysraudoissa niiden korkean lämmönkestokyvyn, hyvän pintakiillon ja värjättävyytensä ansiosta.
Uuniluukun kahva valmistetaan erikoisesta, lämpöstabiloidusta PET-polyesterilajikkeesta, joka ei kellastu, kunse joutuu tekemisiin korkeiden lämpötilojen kanssa. Hellan
vääntökytkimissä useimmiten käytetty raaka-aine on PBT.
Oranssit Fiskarsin sakset valmistetaan
valmiiksi värjätystä PBT:sta. Ne kestävät konepesun ja liuotusaineita.
Lasikuitulujitettu PBT kestää korkeita lämpötiloja, on mittapitävä, sillä on hyvä pintakiilto ja se voidaan metallisoida. Se on kevyenä ja ruostumattomana materiaalina korvannut metallin autojen etuvaloissa.
MUOVIPLAST 05/12 21
KUVA VASEMMALLA YLHÄÄLLÄ Energiasäästälamppujen elektroniikkapiirit ovat
PBT-kotelon sisällä. Kuvan lamput on pakattu amorfisesta PET-kalvosta lämpömuovattuihin pakkauksiin.
KUVA YLLÄ Sekä PBT:lla että PET:lla on erittäin hyvä suoja auringon UV-valoa vastaan. Ne soveltuvat hyvin ulkona käytettäviin tuotteisiin. Aurinkopaneelien rungot ovat noin metrin pituisia, ja ne on valmistettu PET:sta.
KUVA VASEMMALLA Sekä PBT:lla että PET:lla on hyvät sähköiset eristävyysominaisuudet. Tämän pienen sähkömoottorin kotelointi ja roottori on valmistettu lasikuituvahvistetusta PET-muovista.
KUVA ALLA Sähköliittimet sekä ajoneuvo- että sähköteollisuudessa valmistetaan
usein PBT:sta. Sekä PBT että PET virtaavat hyvin ja täyttävät monimutkaiset ohutseinämäiset muotit.
22 MUOVIPLAST 05/12
Polykarbonaatti
Kierrätys
Polykarbonaatti on lasinkirkas, erittäin iskuluja, amorfinen ja
tekninen muovi. Sen lyhenne PC tulee englanninkielisestä nimestä polycarbonate. Raaka-aine kehitettiin 1950-luvulla. Sen toi
markkinoille Bayer Saksassa vuonna 1958.
Bayer antoi tuotteelleen nimen Makrolon. Muita suuria polykarbonaatin tuottajia ovat Sabic tuotenimellään Lexan, Dow
tuotteellaan Calibre ja DSM tuotteellaan Xantar.
Materiaalin käyttö on kasvanut voimakkaasti viime vuosina CD- ja DVD-levyjen käytön yleistyttyä. Käytön lisääntymiseen ovat vaikuttaneet myös iskulujien ikkunalevyjen käyttö rakennusteollisuudessa sekä lisääntynyt käyttö autojen etuvaloissa.
Noin 10–15 % kaikesta polykarbonaatista käytetään seoksiin muiden muovien kanssa. Seoksilla saavutetaan hintaetua ja hyviä
ominaisuusyhdistelmiä, kuten
– PC-ABS, joka on johtava materiaali matkapuhelimien
kuorissa,
– PC-PBT joka paremmin kestää autoteollisuuden maalattujen osien uunikäsittelyn, sekä
– PC-ASA, jolla on parempi UV-valon kesto kuin
polykarbonaatilla.
Polykarbonaattia voidaan kierrättää sekä mekaanisesti että
kemiallisesti. Polykarbonaatin kierrätyskoodi on: >PC<
Polykarbonaatin ominaisuuksia
+ Lasinkirkas (89-prosenttinen valon läpäisy)
+ Erittäin hyvä iskulujuus (lämpötilaan -40 °C saakka)
+ Korkea käyttölämpötila
(120 °C jatkuva, 145 °C lyhyt huippu)
+ Merkityksetön kosteuden imeytyminen ja hyvä mittapitävyys
+ Alhaisempi muottikutistuma kuin useimmilla muilla muoveilla
+ Hyvät sähköiset ominaisuudet
+ Luontainen V-2 palosuojaus, V-0 lisäaineilla mahdollinen
+ Elintarvikehyväksytty
– Taipumus jännityssäröilyyn
– Liuottimet laukaisevat jännityssäröilyn
– Ei kestä kuumaa vettä > 60 °C, mutta kestää konepesun
Käyttöalueet
Polykarbonaattia voidaan ruiskuvalaa ja ekstrudoida sekä lasikuidulla että ilman. PC-levyä voidaan lämpömuovata.
KEMIA:
Polykarbonaatilla on erittäin monimutkainen monomeeri kahdella aromaattisella ryhmällä (nk. bentseenirengas), mikä on nähtävissä alla olevassa kemiallisessa kaavassa:
KUVA VASEMMALLA Polykarbonaatilla on huono kemikaalien kesto. Kuvassa polykarbonaatista valmistettu salaattikulho, jonka sisäiset jännitykset ovat lauenneet etikan vaikutuksesta aiheuttaen jännityssäröilyä.
KUVA OIKEALLA Noin kolmasosa kaikesta
valmistetusta polykarbonaatista käytetään
CD-, DVD- ja Blueray-levyihin.
KUVA ALHAALLA VASEMMALLA Auton etuvalojen lasi valmistetaan polykarbonaatista ja
päällystetään ohuella siloksaanikerroksella naarmuuntumisen estämiseksi, UV-suojan parantamiseksi sekä lasin suojaamiseksi kemikaaleilta.
KUVA ALLA Polykarbonaatti on uskomattoman iskulujaa, ja soveltuu siksi erinomaisesti moottoripyöräkypäriin, koska materiaali
on helposti maalattavaa. Visiiri ja suojalasit
valmistetaan myös polykarbonaatista.
MUOVIPLAST 05/12 23