”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.
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
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.
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.
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 ominaisuuksiin ja mittapitävyyteen
- – Hauras alhaisissa lämpötiloissa mikäli ei ole iskusitkistetty
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.
Kemia
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:
PA66:n monomeeri koostuu kahdesta erillisestä molekyylistä, joissa kummassakin on 6 hiiliatomia. Kemialliselta rakenteeltaan se on seuraavanalainen:
Asetaalimuovi
Asetaalimuovi 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 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.
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)
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 <
Työstömenetelmät
Asetaalimuovia voidaan ruiskuvalaa ja ekstrudoida. Viime aikoina on kehitetty myös maalattavia ja kromattavia lajikkeita.
Kemia
Asetaalimuovi koostuu formaldehydimonomeereistä. Asetaali-homopolymeeriketjussa on noin 1500 formaldehydimolekyyliä (punainen). Asetaali-kopolymeerissä on polymeeriketjussa noin 2,5 % erästä toista monomeeriä, nk. kopolymeeriryhmä (sininen).
