”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.
  • Kuvan tiit on valmistettu puukuidulla täytetystä biomuovista. Raaka-aineen tumma ominaisväri ei salli tuotteen värjäämistä kirkkaan vaalealla värillä, vaan ne on siinä tapauksessa maalattava.
  • Koirankakkapussiteline, jossa kunnan puolesta ilmaisia pusseja. Pussi valmistetaan biohajoavasta muovista joka hajoaa luontoon, mikäli se sinne jätetään. Tämä on esimerkki tuotteesta, jossa vaatimus on että se ei roskaa luontoa, vaan hajoaa suhteellisen lyhyessä ajassa.
  • Mikäli haetaan raaka-ainetta, jolla pitää olla hyvät sähköiset ominaisuudet ja pitää kestää korkeita käyttölämpötiloja voi joko PA66 tai kestomuovi PBT olla hyvä vaihtoehto. Näitä raaka-aineita löytyy myös palosuojattuina versioina.
  • Alhainen hinta yhdistettynä hyvään sähköiseen eristyskykyyn on tehnyt PVC:stä hallitsevan materiaalin kaapeleissa.
  • PET kestomuovista valmistettuja vesipulloja. Valitettavasti PET ei kestä yli 60° C lämpötiloja vaan hajoaa kemiallisesti (hydrolyysireaktio) ja sitä ei siksi voi käyttää tuttipulloissa, joiden täytyy kestää keittäminen vedessä.
  • Fluorimuoveilla (esim. Teflon®) on paras kemikaalien kesto yhdistettynä korkeaan lämpötilan kestoon. Raaka-aine on myös elintarvikehyväksytty ja käytetään esim. paistinpannujen päällystykseen.
  • Polypropeeni on yksi harvoista muoviraaka-aineista joka kestää vahvoja happoja kuten rikkihappo, ja sitä käytetään siksi auton akkujen koteloinnissa.
  • Tyypillinen relaksaatiokäyrä kappaleelle joka altistuu jatkuvalle muodonmuutokselle. Esim. jousi tai holkki ruuviliitoksessa.
  • Polykarbonaatista valmistettu kypärä on hyvä esimerkki tuotteesta joka kestää yhden ainoan voimakkaan iskun. Mikäli siinä on pienikin halkeama, on sen suojaava voima poissa.
  • Simpukkavaihteen hammaspyörät on valmistettu kahdesta identtisestä puolikkaasta, jotka käännetään 180 astetta ja napsautetaan sitten yhteen. Simpukkavaihteen hammaspyörän valmistaminen suoraan yhdellä iskulla on mahdotonta vastapäästön takia.

Tässä jaksossa jatketaan kestomuovista valmistettujen tuotteiden tavallisimpien ominaisuuksien määrittelyä. alkuperäisteoksessa tämä osa on niin pitkä että se jatkuu vielä seuraavassa osiossa.

6. Liitoksille asetettavat vaatimukset

Useat tuotteet koostuvat monesta osasta. Kun kehitetään uutta tuotetta muovista yritetään ensisijaisesti integroida niin monta toimintoa kuin mahdollista osien lukumäärän vähentämiseksi. Mikäli tämä ei onnistu täydellisesti tulee yhdeksi vaatimukseksi osien liittäminen toisiinsa järkevällä tavalla. Kun kyseessä ovat kestomuovit on valittavissa monta eri liitäntämenetelmää, joita esitellään lähemmin sarjan seuraavassa osassa.

7. Mekaaninen kuormitus

Mekaaniselle kuormalle altistuvilla tuotteilla on tärkeä tietää:

  • kuorman suuruus ja suunta
  • kuorman ajallinen kesto
  • iskumaisella kuormalla: yksittäisiä vai toistuvia iskuja
  • voiman taajuus
  • tuleeko kappaleeseen pysyvä muodonmuutos, joka relaksoi voiman

8. Kemikaalien kesto

Ominaisuus vastustaa eri kemikaalien vaikutuksia vaihtelee suuresti eri muoviraaka-aineiden välillä ja saattaa olla avainvaatimus valittaessa uudelle tuotteelle raaka-ainetta. Monelle raaka-aineelle löytyy taulukoita kemikaalien kestosta Internetistä. Hakusanoilla ”plastic chemical resistance” tulee Googlessa monta hyvää osumaa. Myös Campus raaka-ainetietokannassa on monella raaka-aineella tiedot kemikaalien kestosta. Taulukoita luettaessa on otettava huomioon kemikaalin lämpötila, kun se on kosketuksissa muoviraaka-aineen kanssa.

9. Sähköiset ominaisuudet

Suurin osa muoveista ovat hyviä eristeitä ja on olemassa lukuisia eri testimenetelmiä muovien sähköisten ominaisuuksien mittaamiseen. Tavallisimmin mitataan raaka-aineen eristysominaisuus läpilyöntijännitteenä tai pinnalla kulkevia ryömimisvirtoja. Tietoa testaamisesta löytyy mm. osoitteessa www.ulttc.com

Seuraavia testausmenetelmiä näkee raaka-ainetoimittajien datalehdissä:

  • Eristävyys (engl. dielectric strength)
  • Ominaisvastus (engl. volume resistivity)
  • Pintavastus (surface resistivity)
  • Pintavirran kesto (engl. CTI = comparative tracking index)

10. Ympäristövaikutukset

Kun ympäristövaikutukset mainitaan tuotteelle asetuissa vaatimuksissa tarkoitetaan ”ympäristövaatimuksilla” yleensä ympäristön vaikutuksia muoviraaka-aineelle eikä päinvastoin, vaikka sekin on nykypäivänä hyvinkin tärkeää. Kaikki muovit ovat enemmän tai vähemmän herkkiä käyttöympäristön vaikutukselle. Ajan myötä ne hajoavat ympäristön eri vaikutuksista kuten:

  • Auringon ultraviolettisäteily tai muu säteily (esim. mikroaaltouunissa tai sterilisointi radioaktiivisella säteilytyksellä)
  • Ilman happi
  • Vesi tai vesihöyry
  • Lämpötilavaihtelut
  • Mikro-organismit (esim. sienet ja bakteerit)
  • Kemialliset yhdisteet ja epäpuhtaudet

11. Väri

Yksi muovin käyttämisen suurista eduista on että sen saa oikean väriseksi heti tuotteen valmistuksen yhteydessä. Täytyy toki muistaa että tietyillä raaka-aineilla on tumma ominaisväri, joten niitä ei voi värjätä kirkkailla vaaleilla väreillä. Mikäli halutaan läpinäkyviä värejä (esim. savunharmaa tuote) täytyy valita amorfinen muovi. Aikaisemmin oli helpompaa saada valmiiksi värjättyä raaka-ainetta suoraan raaka-ainetoimittajalta suhteellisen pienissä erissä. Nykyään suuret valmistajat vaativat jopa sadan tonnin vuosimäärän, jotta he valmistavat erikoisvärjätyn tuotteen. Siksi on tavallista että ruiskuvalaja värjää raaka-aineen itse värikonsentraatilla, joka useimmiten on masterbatsin muodossa.

Värjättäessa muoviraaka-ainetta masterbatsilla täytyy huomioida että sekä väripigmentti että nk. kantoaine (voi olla esim. polyeteeniä) voivat vaikuttaa raaka-aineen mekaanisiin ominaisuuksiin tai työstöominaisuuksiin. Väripigmentti vaikuttaa myös raaka-aineen muottikutistumaan. Värjättäessä polyamidia, saattaa värisävy vaihtua kun raaka-aine on imenyt kosteutta ympäristöstä. Kaikessa värjäksessä ja värin mittauksessa on tärkeää että valitaan oikea valonlähde (esim. ulkovalo, loisteputki, tai hehkulamppu) kun väriresepti valmistetaan. Myös kappaleen pinnan laadun vaikutus siihen miten silmä näkee valon on huomioitava.

Mikäli valmistettavan muovikappaleen värin on sovittava yhteen maalattujen metallikomponenttien kanssa ja niillä on oltava sama väri, on värimalli tehtävä muovista ja valmistettava maali sen mukaan, koska on huomattavasti helpompaa sekoittaa maaleja kuin tehdä muovista maalin väristä.

Sami Keskiaho Tietoa muovista