”Hyvä Tietää Muovista” on MuoviPlast-lehdessä jo vuodesta 2012 lähtien ilmestynyt artikkeleiden sarja, joissa esitellään perustietoa tavallisimmista muoveista.

Teksti Ulf Bruder / Brucon Ab, käännös Erik Lähteenmäki / Polymerik Oy.
  • Kestomuovien luokittelu eri ryhmiin. Muovin sijainti pyramidissa riippuu esim. sen korkeimmasta käyttölämpötilasta. Raja valtamuovien ja teknisten muovien välillä kulkee n. 80 °C:n kohdalla. Jotkut polyeteenit, kuten UHMWPE ja PEX. ovat ominaisuuksiltaan teknisten muovien kaltaisia.
  • Polyeteenia voidaan polymerisoida eri prosesseilla, jolloin molekyyliketjuihin saadaan enemmän tai vähemmän sivuhaaroja. Pienempi määrä sivuhaaroja antaa korkeamman kiteisyysasteen, molekyyli- ja ominaispainon, koska molekyyliketjut pakkautuvat tiiviimmin kiinni toisiinsa. HDPE:sta puuttuu tai sillä on vähän sivuhaaroja, ja sitä kutsutaan myös lineaaripolyeteeniksi.
  • UHMWPE:llä on erinomaiset kitka- ja kulumisominaisuudet, ja sitä käytetään vaativissa teollisuussovelluksissa, kuten kuvan valkoinen liukulista kuljetushihnan sivussa.
  • HDPE on edullista, ja siitä on helppo ruiskuvalaa myös suuria kappaleita.
  • HDPE on helppo muottipuhaltaa, ja sitä on saatavilla myös elintarvikehyväksyttynä.
  • HDPE toimii hyvin ekstruusioprosessissa. Vesiputki on sitkeä ja kestävä, hyväksytty kontaktiin juomaveden kanssa, ja kestää kunnallisen painevesiputkiston paineen.
  • LDPE on erinomainen raaka-aine kalvopuhallukseen ja tavallisin raaka-aine säkeissä, muovikasseissa ja rakennuskalvossa.
  • LDPE:stä valmistetaan korkeajännitekaapelin suojavaippa ekstruusiolla.
  • PEX-letkut kestävät sekä korkeita lämpötiloja (120 °C) että paineita. Niitä käytetään esim. pesu- ja tiskikoneiden lämminvesiliitännässä.
  • Talkki on PP:n tavallisin täyteaine. Se parantaa materiaalin jäykkyyttä, virumislujuutta ja käyttölämpötilaa. Tuote on mattapintainen.
  • PP on yleinen raaka-aine koteloissa, purkeissa ja työkalupakeissa. PP:stä tehty sarana on käytännössä murtumaton.
  • Polypropeenilla on erinomainen kemikaalien kestävyys, ja se kestää vahvoja happoja. Siksi se on sopiva raaka-aine auton akkukoteloon. Köydet ja kokolattiamatot ovat suuria polypropeenin käyttökohteita, joten suuri osa polypropeenista käytetään kuituihin.

Polyeteeni

Polyeteeni on osakiteinen valtamuovi. Polyeteenistä käytettävä lyhenne on PE (engl. polyethylene tai polyethene). Se on tavallisin kaikista valmistettavista muoveista, ja sitä valmistetaan maailmanlaajuisesti yli 60 miljoonaa tonnia joka vuosi. Suomessa polyeteeniä valmistaa Borealis Porvoon Kilpilahdessa. ”Low density” -polyeteenin (LDPE) toi markkinoille ensimmäisenä englantilainen kemian konserni ICI vuonna 1939.

Luokitus

Polyeteeni jaetaan eri tyyppeihin sen ominaispainoon ja polymeeriketjujen haaroittumiseen perustuen:

  • UHMWPE – Ultra high molecular weight
  • HDPE – High density
  • MDPE – Medium density
  • LLDPE – Linear low density
  • LDPE – Low density
  • PEX – Cross linked

Polyeteenin ominaisuuksia:

  • + alhainen hinta ja ominaispaino
  • + erinomainen kemikaalien kesto
  • + merkityksetön kosteuden imeytyminen
  • + saatavissa elintarvikehyväksyttynä
  • + iskuluja alhaisissa lämpötiloissa
  • + erinomainen kulumisenkesto (UHMWPE)
  • + helppo värjätä
  • – jäykkyys ja vetolujuus
  • – ei selviydy yli 80°C:n lämpötilassa
  • – vaikea maalata.

Mekaaniset ominaisuudet riippuvat suurimmalta osaltaan sivuhaarojen määrästä, kiteisyysasteesta ja ominaispainosta eli polyeteenityypistä.

Kierrätys

Valitettavasti polyeteeni on juuri se muovimateriaali, joka on suurin syypää roskaantumiseen luonnossa, vaikka se on helppo kierrättää joko materiaalina uusiin tuotteisiin tai energiana. Sen energiasisältö on öljyn luokkaa, eikä polyeteenin polttaminen ole ympäristölle vaarallista.

Materiaalin kierrätyksessä käytetään seuraavia tunnuksia:

kierratysmerkit24

Käyttökohteet

  1. UHMWPE:tä työstetään lähinnä ekstruusiolla putkiksi, tangoiksi, kalvoksi tai levyksi. Katso kuva 3.
  2. HDPE:tä käytetään ruiskuvalussa, muottipuhalluksessa, ekstruusiossa, kalvopuhalluksessa ja rotaatiovalussa. Katso kuva 4, 5 ja 6.Valtaosa kaikesta valmistetusta polyeteenistä käytetään kalvopuhallukseen. Jos muovikalvo on pehmeää ja joustavaa, on se tehty joko LDPE:stä tai LLDPE:stä. Jos se rapisee kuin ruokakaupan ilmaiset pikkupussit, on se todennäköisesti valmistettu HDPE:stä. LLDPE:tä käytetään myös LDPE-kalvon sitkeyden parantamiseen.
  3. LDPE:tä käytetään kalvopuhallukseen ja ekstruusioon. Katso kuvat 7 ja 8.
  4. PEX. Ristisilloitettua polyeteeniä käytetään lähinnä putkien ekstrudoinnissa. Ristisilloittuminen parantaa virumislujuutta ja korkeiden lämpötilojen kestoa. Katso kuva 9.

Polyeteeniä voidaan kopolymeroida myös polaarisilla monomeereillä, jolloin saadaan kaikkea tahmeista tuotteista (esimerkiksi sulaliima) sitkeisiin kalvoihin tai iskunkestäviin koviin kuoriin (esim. golfpallot).
Eräs yleinen kopolymeeri on EVA (Eteeni-Vinyyli-Asetaatti).

Vaihtelemalla vinyyliasetaatin (VA) pitoisuutta välillä 2,5–95 % voidaan sen ominaisuuksia ohjata laajalla alueella ja saada aikaiseksi suuri määrä erilaisia tuotteita. Suurempi VA-pitoisuus lisää läpinäkyvyyttä ja sitkeyttä.

Liima, lattiamaton pohja, kaapelivaippa, värimasterbatsin kantoaine, kiristyskalvo ja päällystyskalvo paperille tai pahville ovat EVA:n tyypillisiä käyttökohteita.

Polypropeeni

Polypropeeni on osakiteinen valtamuovi. Polypropeenin tunnus on PP, joka on arkikäytössä myös sen kutsumanimi. Englanninkielinen nimi on ”polypropylene”. Se on LDPE:n jälkeen käyttömäärältään toiseksi yleisin muovi markkinoilla.

Polypropeenipolymeeriä valmistaa Pohjoismaissa Borealis Norjan tehtaallaan. Suomesta löytyy yksi PP:n kompaundoija.
Polypropeeni keksittiin vuonna 1954, melkein samanaikaisesti kahden toisistaan riippumattoman tutkijan, Zieglerin ja Nattan, ansiosta. Molemmat saivat sittemmin jakaa Nobel-palkinnon vuonna 1963.

Italialainen kemian konserni Montecatini toi raaka-aineen markkinoille vuonna 1957.

Polypropeenin polymeroinnissa voidaan ohjata sekä kiteisyyttä että molekyylin pituutta. Polypropeenia voidaan myös kopolymeroida muiden monomeerien (esim. eteenin) kanssa.

Polypropeenia on sekä homopolymeerinä, ”random”- tai ”block”-kopolymeerinä käytetystä polymerointiprosessista riippuen. Polypropeeniin voidaan myös sekoittaa elastomeerejä (esim. EPDM), täyttää sitä talkilla (liitu) tai lujittaa sitä lasikuiduilla. Siten saadaan uusia lajikkeita, joilla on toisistaan poikkeavia ominaisuuksia enemmän kuin millään muulla muovilla. Tietyt polypropeenilajikkeet kestävät 140 °C:n lyhytaikaista ja 100 °C:n jatkuvaa lämpötilaa. Ne voidaan sen perusteella luokitella teknisiin muoveihin.

Polypropeenin ominaisuuksia:

  • + alhainen hinta ja ominaispaino
  • + erinomainen kemikaalien kesto
  • + ei ime kosteutta
  • + saatavissa elintarvikehyväksyttynä.
  • + väsymislujuus
  • – huono UV-valon kesto
  • – hauras pakkasessa (ei-modifioitu)
  • – huono naarmuuntumiskesto.

Kierrätys

Polypropeeni soveltuu erinomaisesti kierrätettäväksi, ja sen tunnus on:

kierratysmerkki-5

Kemia:

Polypropeenilla on yksinkertainen rakenne, ja se koostuu PE:n lailla ainoastaan hiilestä ja vedystä. Se kuuluu myös olefiineiksi kutsuttuihin muoveihin.

Polypropeeni koostuu hiiliatomien ketjusta, jossa joka toinen hiiliatomi on sidoksissa kahteen vetyatomiin ja joka toinen vetyatomiin ja metyyliryhmään. Propeenimonomeerin rakenne:

Propeenimonomeerin-rakenne

Polypropeenin graafinen kuvaustapa:

Polypropeenin-graafinen-kuvaustapa

Sami Keskiaho Tietoa muovista