UP:n käyttömäärä ja hinta Euroopassa 2010-

Transkriptio

1 Hintakehitys 1,80 1,75 PIE UP-hartsi /kg 1,70 1,65 1,60 1,55 1,50 1,45 1,40 1,35 Komposiittikertamuovien kemikaalinkestävyys Kemikaalinkestävyys on komposiittimuovien parhaita ominaisuuksia. kemikaalinkestäviä. Siksi niistä valmistetaan putkia ja säiliöitä kemikaalien pitkäaikaiseen varastointiin. Ennen kaikkea lujitettu vinyyliesteri soveltuu syövyttävien kemikaalien suuriin säiliöihin, jotka usein valmistetaan paikan päällä. Taulukossa on muutama esimerkki kertamuovien kemikaalinkestävyyksistä. 1, Polyesteri Vinyyliesteri Kemikaali Pitoisuus p-% Isoftaali-happopohjainen Bisfenoli A Novolakka UP:n käyttömäärä ja hinta Euroopassa Tyydyttymätön polyesteri on selvästi käytetyin lujitekertamuovi. Sen kokonaiskäyttö Euroopassa on runsaat tonnia. UP-hartsin hinta seuraa voimakkaasti esimerkiksi rakennusteollisuuden trendejä. Vinyyliesterit VE Lasikuitu on myös vinyyliesterin yleisin lujite. Myös vinyyliestereitä lujitetaan pääosin erilaisilla lasikuiduilla. Niitä käytetään erityisen hyvää kemikaalinkestoa vaativissa tuotteissa. Vinyyliesterihartseja käytetään UP:n sijasta ennen kaikkea teollisuuden säiliöissä ja putkissa, pesureissa, savupiipuissa sekä jätevesien käsittelyaltaissa. VE: n hinta on korkeampi kuin tyydyttymättömän polyesterin. Polyesterin tavoin vinyyliesterit liuotetaan styreeniin, joka kovetusreaktiossa toimii reaktiivisena monomeerinä. Kovetus tapahtuu usein orgaanisilla peroksideilla. Epoksit EP Epokseista ei haihdu työstön yhteydessä monomeerejä, toisin kuin muista lujitemuoveista, tosin sen kovete saattaa olla herkistävä. Lisäksi siitä voidaan valmistaa mekaanisesti jäykimmät ja kestävimmät rakenteet. Vinyyliesterit erottuvat parhaan kemiallisen kestävyytensä ansiosta. Asetoni 10 es es 80 Asetoni 100 es es es Alumiinifluoridi es Ammoniakki Ammoniumsulfaatti kv Aniliini 100 es es 20 Bariumhydroksidi 10 es Bentseeni 100 es es 40 Bensiini/ MTBE es Boorihappo kv Butyylialkoholi Diallyyliftalaatti Dieselöljy Dikloorietyleeni 100 es es es Dioktyyliftalaatti Dipropyleeniglykoli Eteeniglykoli Etikkahappo Etikkahappo Tyydyttymättömän polyesterin, epoksin ja vinyyliesterin vertailua Ominaisuus UP EP VE Työstettävyys hyvä hankalampi hankalampi Muottikutistuma suuri pieni pieni Mekaaninen kestävyys hyvä erittäin hyvä hyvä Etyylialkoholi Etyylialkoholi Etyyliasetaatti 100 es es 25 Fenoli kv es es 20 Ferrikloridi kv Furfuraali 15 es es 40 Kemiallinen kestävyys hyvä hyvä erinomainen Glyseroli Kovettuminen nopea hitaampi hitaampi Kovete herkistää ei joskus ei Hinta alhainen korkeampi korkeampi Haihtuva monomeeri haihtuu ei haihtuu Heksaani Heptaani Hiilitetrakloridi Kaliumhydroksidi 30 es muovien esittely 1.6. kertamuovit 121

2 Kaliumsulfaatti kv Kalsiumhydroksidi kv Kalsiumhypokloriitti es Kalsiumkloraatti kv Kalsiumkloridi kv Kloorivety Kloorikaasu Kloroformi 100 es es es Kromihappo Kromihappo Kromihappo 20 es Kromihappo 30 es es es Magnesiumkloridi kv Merivesi Metanoli es 40 Metyleenikloridi 100 es es es Metyylietyyliketoni 100 es es 20 Muurahaishappo Muurahaishappo 100 es es 40 Natriumhydroksidi 5 es Natriumhydroksidi 25 es Natriumhydroksidi 50 es Natriumhypokloriitti es Natriumkarbonaatti Natriumkloridi kv Propeeniglykoli Rikkihappo Rikkihappo Styreeni 100 es es 50 Suolahappo Suolahappo Suolahappo 35 es Tolueeni 100 es Typpihappo Typpihappo Typpihappo 40 es es 40 Virtsa-aine, urea Vesi, ionivaihdettu Vetyperoksidi 20 t% Muut kertamuovit Muita kertamuoveja on markkinoilla useita. Tyypillisesti kertamuoveja seostetaan muihin materiaaleihin tai liuotetaan lakkoihin ja liimoihin. Sellaisenaan yleisimmin käytetyt ovat fenoliformaldehydit ja aminomuovit. Fenoliformaldehydi, PF eli bakeliitti Ennen valmistettuja bakeliittiosia, kuten kädensijoja ja mukeja, ei juuri enää valmisteta. Kestomuovit ovat syrjäyttäneet ne mm. keveytensä, kestävyyden ja tuotantonopeutensa vuoksi. Jäykkiä, ruskeita wc-istuimia näkee vielä joskus, pääosin ulkomailla. PF:n käyttökohteet PF:n pääkäyttö nykyään on rakennusteollisuuden liimasekoitteet. Siitä valmistetaan myös muotokappaleita. Fenoliformaldehydiresolituotteet valmistetaan tyypillisesti kertamuoviruiskuvalun avulla. Siinä taikinamainen hartsi valetaan ruuvin avulla muottiin, jossa se paistetaan lopputuotteeksi. Samalla muovi silloittuu. PF:n ruiskuvalutuotteet ovat lämmön- ja korkeajännitesähkön kestäviä. Niitä käytetään sähköteollisuuden eristelevyissä ja lentokoneen osissa. PF:n haurauden vuoksi ruiskuvalutyypit on täytetty mm. puujauholla. PF:n novolakkatyypit kovettuvat formaldehydin tai heksametyleenitetraamiinin avulla. Niitä käytetään erilaisissa rakenneosissa. Aminomuovit, MF ja UF Melamiiniformaldehydi (MF) ja ureaformaldehydi (UF) ovat käytetyimpiä aminomuoveja. Niiden yleiset työstö- ja käyttötavat eroavat kuitenkin toisistaan. MF:ää impregnoidaan eli imeytetään puupohjaisiin materiaaleihin. Näin valmistetaan kovapintainen, vaalea pöytälaminaattien pintakerros, jota kutsutaan melamiinipinnaksi. MF:stä valmistetusta massasta ruiskuvaletaan perinteisiä kovia kuppeja ja lautasia. UF:n käyttö liimoissa on yleistä. Siitä tehtyä massaa myös ruiskuvaletaan monenlaisiin vettä ja sähköä kestäviin tuotteisiin. MF:n tapaan myös UF on ominaisväriltään, vaalea toisin kuin PF. Tyydyttymätön polyimidi, BMI Kertamuovinen polyimidi valmistetaan yleensä diamiinista ja maleiinihappoanhydridistä. Lopputuotteeksi saadaan bismaleimidi, jolloin puhutaan BMI-stä. BMI on erittäin lämmönkestävä muovi. Sitä lujitetaan tyypillisesti lasi- tai hiilikuidulla. Sen hinta on selvästi muita komposiittimuoveja korkeampi. kv = kyllästetty vesiliuos es = ei suositella 122 muovien esittely 1.6. kertamuovit 123

3 Chutis 2. Muovien keskinäinen vertailu 124 muovien esittely 1.1. valtamuovit 125

4 /kg 2,2 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0, PE-LD kalvolaatu Muovien hintavertailu Valtamuovien hinnat (alla) Valtamuovien hinnat ovat ensin notkahtaneet, mutta sen jälkeen nousseet suunnilleen vuoden 2008 tasolle. Kuukausittaiset hintavaihtelut ovat kuitenkin suuria. Poikkeuksen tekee polystyreeni (PS), jonka kilohinta on noussut kahteen euroon ja välillä ylikin. Kilohintaa tärkeämpi vertailuyksikkö on tilavuushinta, litrahinta. Se saadaan, kun muovin kilohinta kerrotaan sen tiheydellä. Muovituotteen valmistaja kun yleensä myy tuotteensa kappaleina, tai (neliö)metreinä tietyssä paksuudessa. Täten kevyestä muovista kun saa tehtyä enemmän tuotteita tai tuotetta. Tilavuushinnalla mitattuna vettä kevyemmät PP ja PE ovat selvästi painavampaa PVC:tä ja kilohinnaltaankin kalliimpaa PS:ää halvempia. Valtamuovien hintoja vuodesta 2008 PE-HD puhallusmuovauslaatu PP-H filmilaatu Kova- PVC-S Lasinkirkkaat muovit (oikealla ylhäällä) Lasinkirkkaat muovit ovat jakautuneet kahteen eri hintaluokkaan: PC ja PMMA sekä PS ja PET-A. Tosin polystyreenin hinnan nousu on tehnyt siitä 2010-luvulla selvästi PET-A:- ta kalliimpaa. Tilavuushintavertailu tasoittaa niiden hintaeroa, PS kun on näistä kahdesta 25 % kevyempää. Tekniset muovit (oikealla alhaalla) Teknisten muovien hinnat ovat nousseet lähes kautta linjan 2010-luvulla. Polykarbonaatti on niistä kalleinta. Lasi painaa noin kaksinkertaisesti muoviin verrattuna. Niinpä tilavuushintavertailussa lasikuitulujitteiset muovit ovat selvästi kalleimpia ja kevyt, täyttämätön PA 6 halvin. PS kirkas Valtamuovien tilavuushintoja vuodelta 2017 tilavuushinta /dm 3 2,2 2,0 PVC 1,8 1,6 1,4 PP 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 1,0 1,4 PE-HD PE-LD 1,6 1,8 2,0 PS kilohinta /kg 2,2 Lasinkirkkaiden muovien tilavuushintoja vuodelta 2017 tilavuushinta /dm 3 5, /kg 3,6 3,4 3,2 3,0 2,8 2,6 2,4 2,2 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 /kg 4,4 4,2 4,0 3,8 3,6 3,4 3,2 3,0 2,8 2,6 2,4 2,2 2,0 1,8 1,6 1, Lasinkirkkaiden muovien hintoja vuodesta 2008 PS PET-A PMMA PC Teknisten muovien hintoja vuodesta ABS värjätty PA 6 POM PBT PA6+GF30 PC+GF10 PBT+GF ,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 1,0 PET-A 1,5 2,0 PS 2,5 3,0 PC PMMA kilohinta /kg 3,5 4,0 Teknisten muovien tilavuushintoja vuodelta 2017 tilavuushinta /dm 3 6,0 5,5 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 1,5 2,0 2,5 PBT+GF30 PC+GF10 PA6+GF30 POM ABS 3,0 PA 6 kilohinta /kg 3,5 PBT 4,0 4,5

5 2.2. Muovien ominaisuuksien vertailua Lovettu iskulujuusarvo Lovettu iskulujuusarvo KJ/m KJ/m PA6+30LGF PA12+30GF PA66+50GF PEEK+30GF PET+30GF 10 PA6+30GF 5 0 Jäykkyys-iskulujuus-yhdistelmä, lujittamattomat muovit Jäykkyys-iskulujuus-yhdistelmä, lujitetut muovit PEH PPS+40GF PPA-HT+50GF PPA+30GF+FR PK CF30 PPA+PA66+40CF PA66-HI PC/ABS-HI PK PP-C PA12c-TR SB POM-H PA6, PEI PET-A PBT MPa Vetokimmokerroin PPA+PA66+GF Vetokimmokerroin PPA+PA66+40CF MPa Jäykkyys-iskulujuusyhdistelmä Muovit voivat olla hyvinkin joustavia ja aikä jäykkiäkin. Muoviteollisuuden yhtenä haasteena on pidetty sellaisen muovin + täyteaine -yhdistelmän kehittämistä, joka olisi sekä jäykkä että sitkeä. Muoveista mm. termoelastit ovat hyvin joustavia. Iskulujuustestissä ne eivät yleensä rikkoonnu ollenkaan, vaan TPE-testikappaleet niiavat kun iskulujuusheiluri osuu niihin. Tämän vuoksi kehitettiin ns. lovi-iskulujuustesti. (tämä pois jos liikaa) Siinä testikappaleeseen tehdään v:n muotoinen lovi heilurin iskusuuntaan. (tänne asti pois jos liikaa) Tällöin muovi repeää helpommin ja iskusitkeitäkin muoveja voidaan vertailla keskenään. Muovin jäykkyys saadaan vetolujuuskokeen antamasta kimmokertoimesta. Lujittamattomat muovit Tyypillisesti lujittamattomat muovit ovat jäykkyydeltään tuhannen ja noin kolmentuhannen megapascalin välillä. Iskulujuus niillä on välillä 4 18 KJ/m2. Iskumodifioinnilla (HI = high impact) eli seostamalla muoviin esimerkiksi termoelastia, voidaan iskulujuutta parantaa huomattavasti, kuten kaaviosta näkyy. Lujitetut muovit Paras jäykkyys muoveihin saadaan lujittamalla ne mustalla hiilikuidulla (CF). Paras jäykkyys-iskulujuusyhdistelmä saavutetaan, kun PA 66 tai sen ja PPA:n seos lujitetaan 50 %:lla lasikuitua. Lämpöeläminen ja muovin jäykkyys Muovien toisin kuin esimerkiksi metallien mitat muuttuvat lämpötilan mukaan. Lämpimässä muovituote on mitoiltaan suurempi ja kylmässä pienempi. Puhutaan pituuden lämpötilakertoimesta. Sen merkitys kasvaa, kun muovituote on pitkä kuten putket ja levyt. Lujittamattomat muovit Teorian mukaan suuri lämpöeläminen on joustavien ja osakiteisten muovien ominaisuus. Tämä näyttää pitävän paikkansa, kun vertaillaan eri muovien kauppanimikkeiden ominaisuustaulukkoja. Esimerkiksi kahden metrin pituisen POM-C-putken pituus muuttuu 3 4 senttimetriä, kun sen lämpötila nousee 50 astetta. Lujitetut muovit Lasi- tai hiilikuitulujite jäykistää muovia ja samalla sen lämpöeläminen eli pituuden lämpötilakerroin pienenee selvästi, Esimerkiksi 50 % lasikuitulujitetun PA 66:n mitat kasvavat lämpötilaa nostettaessa vain kolmanneksen verrattuna täyttämättömään PA 66:een. Vetokimmokerroin Vetokimmokerroin MPa MPa Lämpöeläminen ja jäykkyys, lujittamattomat muovit 0 0 osakiteinen muovi 3 Lämpöeläminen ja jäykkyys, lujitetut muovit PPA-HT+50GF PPA+PA66+GF50 PET+30GF PPA+30GF+FR 1 PEI 6 PA12+30GF PPS+40GF 2 amorfinen muovi PC/ABS-HI PC PMMA PS PA6 POM-C PET-A SB, PA12c-TR PA66-HI 9 Pituuden lämpötilakerroin 3 PA66+50GF PC+10GF+FR Pituuden lämpötilakerroin 12 PPE/PS+GF30 4 PBT muovien keskinäinen vertailu 2.2. Muovien ominaisuuksien vertailu 129

6 Murtovenymä Murtovenymä ja lovi-iskulujuus, lujittamattomat % 300 PK PET-A PBT PEH PC/ABS-HI PEI PA12c-TR PA66-HI POM-H PA6 SB Lovi-iskulujuus Murtovenymä ja lovi-iskulujuus, lujitetut % 8 PA12+30GF 7 PC+10GF+FR 6 Muovien sitkeys murtovenymä vs. loviiskulujuus Muovien sitkeyttä, iskulujuutta arvioidaan usein lovetun iskulujuuden (ks. edellinen aukeama) avulla. Murtovenymän mittaus Vetolujuustestissä testikappaletta vedetään toisesta päästä vakionopeudella, yleensä 50 mm/min. Kun kappale katkeaa, vetolaitteen kulkema matka jaetaan testikappaleen pituudella. Näin määritetään muovin murtovenymä. Murtovenymä vs. lovi-iskuuuus On siis ainakin nämä kaksi tapaa arvioida muovin sitkeyttä. Oheisten x-y-taulukon mukaan arvot molemmissa testissä ovat yhtenäisen pieniä useilla muoveilla. Kuitenkin on paljon myös muoveja, joissa jompikumpi arvo on suuri ja toinen pieni. Lujitetuista muoveista molemmissa testeissä muihin verrattuna suuren arvon saavat PA12+30GF ja PC+10GF+FR. Muiden ominaisuuksien vertailua 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 Tiheys g/cm 3 PP-C rpp-h Tiheys PEH PE-HD rpe-hd PS SB rps ABS-HI PA12c-TR PA66-HI ABS-tr PA6 PMMA PC Muovien tiheydet ovat tyypillisesti välillä 0,9 1,4 g/cm 3. Vettä kevyempiä ovat ainoastaan polyeteenit ja polypropeenit sekä jotkut termoelastit, joita on vertailtu omassa luvussaan. Lasikuitutäyte nostaa lujitetun muovin tiheyttä. Veden imeytyminen veteen upotettuun muoviin % 10 PC/ABS-HI PA12+30GF PA66/PP+GF25 PK PC+10GF+FR PEI PPE/PS+GF30 PBT PK CF30 PET-A PA6+30GF PA6+30LGF POM-C POM-H Veden imeytyminen muoviin vedessä PEEK+30GF PBT+30GF+FR PPA+PA66+GF50 PA66+50GF PPA-HT+50GF PPS+40GF veden tiheys Taulukosta näkyy, että veden imeytyminen muoviin on ennen kaikkea polyamidien ominaisuus (ja haaste). Murtovenymä PA66/PP+GF25 PET+30GF, PEEK+30GF PPA+30GF+FR PPA+PA66+GF50 PA6+30GF PPA-HT+50GF PPS+40GF PA6+30LGF PA66+50GF PPA+PA66+40CF PBT+30GF+FR Lujitetuista muoveista PA % lasikuitua venyy eniten. Lovi-iskulujuus 130 muovien keskinäinen vertailu PPS+40GF PE-LD PE-HD PP PS PC/ABS-HI PPE/PS+GF30 PC ABS PA12+30GF PEI POM-H PK PPA-HT+50GF PPA+30GF+FR PPA+PA66+40CF PA12c-TR PPA+PA66+GF50 PA66+50GF PA6+30GF PA6+30LGF PA66-HI PA6

7 ºC Lämmönkestävyys vs. sulamislämpötila Suositeltavat muotti- js massalämpötilat muoveittain Sulamislämpötila PPC PA66-HI POM-H POM-C PA12c-TR PA12+30GF PA66/PP+GF25 PPA+PA66+GF50 PET+30GF PBT+30GF+FR PEEK+30GF PPA-HT+50GF PPA+30GF+FR PPS+40GF PA66+50GF PPA+PA66+40CF ºC Muotin lämpötila Massan lämpötila 100 PMMA ºC Lämpötaipuma (HDT/A) PE-HD PP-H PS SB ABS PMMA PC+GF10+FR PC/ABS-HI PPE/PS+GF30 PA66/PP+GF25 PA6 PA66-HI PA66+50GF PA12+30GF PA12c-TR PPA+PA66+GF50 PPA-HT+50GF PPA+30GF+FR PPA+PA66+40CF POM-H PBT PET+30GF PK PK CF30 PEI PEEK+30GF PPS+40GF Sulamispiste vs. lämpötaipuma (HDT/A) Taulukossa on verrattu muovien sulamispistettä niiden lämpötaipuma-arvoon (HDT/A). Lämpötaipuman (HDT/A) mittaus ja tulkinta Lämpötaipumalämpötilan (HDT = heat deflction temperature) mittausksessa muovin testikappale asetetaan vaakatasoon kahden tuen päälle. Tukien välissä keskeltä painetaan testikappaletta alaspäin 1,8 MPa:n eli 18 kg:n (HDT/A) voimalla. Tämä mittauslaite upotetaan öljyhauteeseen, jonka lämpötilaa nostetaan hitaasti, asteella minuutissa. Se lämpötila, jossa testikappale taipuu keskeltä yhden millimetrin, on muovin HDT/Aarvo. On hyvä tietää, että HDT-arvo mittaa vain muovin lyhytaikaista lämpötilankestoa. Pitkäaikaisen lämpötilankeston arviointiin se ei sovellu. Muovit mm. lämpövanhenevat (ks. luku Muovien lisäainemasterbatsit) kovin eri tahtia. Vertailun tulos Muovien sulamislämpötilat ja HDT/A-arvot ovat kaavion mukaan samansuuntaisia. Eli kun muovin sulamislämpötila tiedetään, voi olettaa sen HDT/A-arvon olevan noin astetta alhaisempi. Muovien kezkinäinen vertailu on haastavaa, koska usein mittausmenetelmät eroavat toisistaan. 132 muovien keskinäinen vertailu 2.2. Muovien ominaisuuksien vertailu 133

8 Tainis 3. Muovilevyt ja tangot Akryylilevyistä tehtyjä valomainoksia Salossa. 134 muovien esittely 1.1. valtamuovit 135

9 Voyis Akryyyli, PMMA Akryylilevyt Akryyli, PMMA, on käytetyin muovilevy. Akryylilevystä käytetään myös nimitystä pleksi. Jopa 2/3 akryylistä myydään Euroopassa granulaatin sijaan levynä. ja työstää koneella kuin valettuja akryylilevyjä. Ne jännityssäröilevät. Nyrkkisääntönä pidetäänkin, että jos aikoo porata reiän akryylilevyyn, kannattaa valita valettu tyyppi. Taivutettu akryylilevy suihkukaapin ovissa Opaaleista ekstrudoiduista akryylilevyistä tehtyjä valomainoksia Vantaan Flamingossa. Värit on teipattu levyn pintaan läpikuultavalla PVC-valomainoskalvoilla, joissa on akryylipohjainen liimapinta. Valetusta akryylilevystä lämpömuovattu kupu suojaa leipiä mm. kuivumiselta. Valettu ja ekstrudoitu akryylilevy Akryylilevyjä voidaan valmistaa kahdella menetelmällä: suulakepuristamalla eli ekstrudoimalla tai perinteisesti valamalla. Valamisessa metyylimetakrylaattimonomeeri (MMA) polymeroidaan PMMA-levyksi lasilevyjen välissä. Ekstrudoidut akryylilevyt ovat hieman edullisempia kuin valetut, mutta niitä on hankalampi lämpömuovata Sampo Käyttökohteet Suurin markkina on valomainokset. Niissä käytetään yleensä valoa sirottavaa, maitomaista, n. opaalia akryylilevyä ja sen takana valolähteenä nykyisin LED-putkilamppua. Valonläpäisy näillä opaaleilla, tyypillisesti 3 mm paksuilla valomainoslevyillä on joko 30 % tai 50 % riippuen valolähteen kirkkaudesta. Värit valomainoksiin yleensä teipataan valomainostarroilla akryylilevyn pintaan. Opaalia akryylilevyä käytetään lisäksi mm. tilanjakajissa. Kirkasta akryylilevyä käytetään rakennusteollisuudessa katto- ja pikkuikkunoissa, tilanjakajissa ja esimerkiksi jääkiekkokaukalon sivuplekseissä. Kirkkaan akryylilevyn valonläpäisevyys on parempi kuin float-lasin (standardin mukaan), noin 92 % 3 mm:n paksuisena. Lisäksi se kestää UV-säteilyä kellastumatta ulkokäytössä, toisin kuin valtaosa muoveista. Akryylilevyn lämmön- ja is- Manis kunkestävyys (muoviksi) on rajallinen, joten esimerkiksi aaltolevykatoksissa käytetään usein iskusitkistettyä akryylilevyä. Valetusta kirkkaasta tai värillisestä akryylistä lämpömuovataan mm. istuimia ja käyttöesineitä. Akryylilevyjä valmistetaan erivärisinä ja useilla eri pintakuvioilla, joista alla on esitelty muutamia. Frost-akryylilevyt ovat molemmin puolin pintakäsiteltyjä. Sen pinta muistuttaa hiekkapuhallettua lasia. Frost-levyt soveltuvat mm. suihkuseinämiin ja muihin kohteisiin, joissa tarvitaan näkösuojaa mutta myös valoa. Frost-levyt ovat usein myös sävytettyjä. Fluorisoivat akryylilevyt muuttavat UV-säteilyn näkyväksi valoksi ja hohtavat täten reunoiltaan. Ne soveltuvat ainoastaan sisäkäyttöön, koska jatkuva auringon UV-valo vähitellen heikentää fluorisoivan pigmentin vaikutusta. Prismalevyjä käytetään LED-valojen linsseissä. Levyn pinnassa oleva rasterointi läpäisee valon eri kulmissa. Kimallelevyt (sparkle sheets) sisältävät tuhansia pieniä erivärisiä hiukkasia. Korallilevyjä käytetään sisustusratkaisuissa. Kun niitä katsoo eri kulmista ja eri valaistuksissa, pinta näyttää elävältä kuin koralli meren pohjassa.. Peiliakryylissä kirkkaan akryylilevyn taakse on laminoitu alumiinikalvo. Se on kevyempi ja kestävämpi kuin perinteinen lasipeili. Akryylitangot ja -putket Akryylipuolivalmisteita saa levyn lisäksi tankoina, putkina ja profiileina. Akryylitangot ovat kirkkaita ja kiiltäväpintaisia. Niistä tyypillisesti jyrsitään paksuja lasinkirkkaita muotokappaleita, kuten pullotelineitä. Suuria akryyliputkia käytetään esimerkiksi messurakenteissa. Niiden sisään laitetaan tyypillisesti esiteltävää tuotetta. Pieniäakryyliputkia käytetään valaisimissa, mittareissa ja laboratorioissa lasin asemesta. Niiden kemikaalinkestävyys on kuitenkin rajallinen. 137

10 Kovapinnoitettu, paksu polykarbonaattilevy metsätyökoneen ikkunoissa Tainis sysis Lasi-iglujen sisäänkäynnit ovat UV-suojattua PC-levyä, joka on asentamisen yhteydessä kylmätaivutettu. Kuva on Sodankylän Kakslauttasesta. Polykarbonaatti, PC Ominaisuudet ja käyttökohteet Muovilevymaailman valtamuovi akryylin lisäksi on polykarbonaatti. PC-levy on lämmönkestävää, sitkeää, kirkasta ja hyvin valoa läpäisevää. Lasinkirkas PC-levy soveltuu mm. koneiden suojalaseihin, särkymättömiin ikkunoihin sekä muihin lasituksiin. Sitä käytetäänkin näyteikkunoiden ja pankkitiskien murtosuojauksessa. PC-levy kestää asennuspaikalla kylmänä taivuttamisen muotoon. Saman paksuisena polykarbonaatti on kuitenkin kalliimpaa kuin akryylilevy. Stabiloidut PC-levyt kestävät myös hyvin UV-säteilyä, joten ne soveltuvat mainiosti ulkokäyttöön. PC-puolivalmisteita käytetään sähköteollisuudessa, sillä ne ovat eristäviä, palamattomia ja kestävät kovaa lämpöä. PC on myrkytöntä, joten se soveltuu myös elintarviketeollisuuden käyttöön. PC-levy on akryylin tapaan kirkkaan läpinäkyvää, Ikkunoissa ja vitriineissä käytetty levy on usein UV-suojattua ja käsitelty silikaattipinnoitteella pinnalta naarmuuntumattomaksi. Polykarbonaattilevyistä valmistetaan lämpömuovaamalla mm. poliisikilpiä, suojaseiniä, koteloita ja muita tuotteita, joilta vaaditaan erityistä iskunkestävyyttä. Polykarbonaatin maksimikäyttölämpötila on muovilevyksi korkea: o C. Polykarbonaattilevyä on saatavana eri paksuisena ja eri tavoin käsiteltynä: kirkkaana mattana pronssiläpinäkyvänä opaalina UV-suojattuna pintakovetettuna palonsuojattuna pintakuvioituna PC-putkia käytetään esimerkiksi valaisimissa ja öljysäiliöiden näkölaseissa. PC-tangoista voidaan lastuavan työstön avulla valmistaa läpinäkyviä ja lämmönkestäviä koneen osia. Levyihin verrattuna PC-tankoja käytetään kuitenkin vähän. AVSis Polykarbonaattiputki ulkovalaisimessa. 138 Muovilevyt ja tangot 139

11 PET Kolmas suosittu lasinkirkas ja levy on PET. Sitä käytetään paljon mainosteollisuudessa. Ominaisuuksiltaan PET on akryyli- ja PC-levyihin verrattuna vähemmän jäykkä ja sen pinta on pehmeämpi. Iskulujuudeltaan PET on vahvan PC:n ja kovan akryylin välissä. PET-levyjä valmistetaan kahdesta eri muovista: PET-A:sta ja PETG:stä. PET-A on sama muovi, josta valmistetaan virvoitusjuomapullot. Kumpaakin saa läpinäkyvänä, mattapintaisena tai ulkokäyttöön UV-suojattuna. PET-A sopii mainostauluiksi, näytetelineisiin sekä pakkauksiin. Sen voi myös silkkipainaa. Sen voi taivuttaa kylmänä muotoon, jos levy on 2 mm paksu tai ohuempi. PETG soveltuu samoihin käyttökohteisiin kuin PET-A, mutta myös lääketeollisuuden käyttöön. PETG kestää korkeampia ja matalampia käyttölämpötiloja kuin PET-A. PET-levyjen käyttökohteita Kuvien ja julisteiden suojat kirkas tai heijastamaton mattapinta Hintataskut ja esittelytelineet Lämpömuovattavat tuotteet kuten kuplapakkaukset Elintarvikepakkaukset Iris Aaltolevyvalokatteet Aaltolevyistä tehty ulkovaraston valokate. Kirsikkatomaatit PET-levystä lämpömuovatuissa rasioissa. yuis Valokatteet päästävät valon mutteivät sadetta ulkorakenteisiin, kuten terassille tai paviljonkeihin. Aaltolevyvalokatteina käytetään jotakin seuraavista: UV-suojattua PVC-levyä (halvin) PC-levyä iskusitkistettyä akryylilevyä. Valokatteen asentaa tyypillisesti levyn ostanut asiakas myyjän ruodeväliohjeistuksen mukaan. Aaltomuoto antaa levylle jäykkyyttä kestämään esimerkiksi talven lumikuorman. Läpinäkyvä PVC Lasinkirkas polystyreeni PS Kirkasta PVC:tä käytetään levynä mm. ikkunaruuduissa sekä varastojen ovi- ja suojaverhoissa. Ohuempi läpinäkyvä PVC-levy soveltuu käytettäväksi mm. kuplapakkauksissa. Kirkkaan PVC-levyn ominaisväri on yleensä sinertävä. Ohutta lasinkirkasta polystyreeniä syvävedetään paljon mm. salaattikulhojen kansiin. Paksumpana levynä PS toimii suojaamassa esimerkiksi kuvaa tai taulua. 140 Muovilevyt ja tangot 141

12 Muoviset kennolevyt Erikoiskennolevyt (ydinkennolevyt) Polykarbonaattikennolevyt Kevyet ja vahvat levyt 2. Hunajakennorakennelevyt Kevyet PCkennolevyt maneesissa eli ratsastushallissa tuovat valoa sisään, ja eristävät hyvin. Kuva on Järvenpäästä. PC-kennolevyt soveltuvat käytettäväksi sekä ulko- että sisätiloissa. Ne ovat läpinäkyviä ja eristäviä, ja tyypillisesti niillä on 10 vuoden käyttötakuu ulkona. Kaksikerroslevyn (6 mm) valonläpäisevyys on parhaimmillaan noin 80 %. PC-kennolevy voi koostua jopa viidestä kerroksesta (20 mm), jolloin sen valoläpäisevyys pienenee, mutta eristyskyky paranee U-arvoon 1,0 W/(K*m 2 ). Levyt voidaan taivuttaa muotoon kylminä, mikä tekee niistä helposti asennettavan. PC-kennolevyjen käyttölämpötila-alue on laaja: -40 o C +130 o C. Usein nimenomaan kasvishuoneiden kennolevyt ovat ulkopuolelta UV-suojattuja ja sisäpuolelta siten käsiteltyjä, että kosteus ei tiivisty sen pintaan. Lue lisää PC-kennolevyistä Vink Polypropeenikennolevyt PP-kennolevy korvaa monissa käyttökohteissa perinteisen pahvin, koska se ei ime vettä eikä se pölyä. Tyypillisesti PP-kennolevyjen pinnat ovat koronakäsiteltyjä, mikä helpottaa sille tulostamista ja painamista. PP:n saranaominaisuuden (ks. Muovien esittely -> Polypropeeni) vuoksi esimerkiksi PP-kennopakkausten filmisaranat kestävät lähes rajattoman määrän taivutuskertoja repeytymättä ja murtumatta. PP-kennolevyjen käyttökohteita Suuret ulko- ja sisämainostaulut, urheilutapahtumien mainospinnat ja -aidat, messuseinät, suojalevyt kosteuden kestoa vaativissa kohteissa, monenlaiset tuotepakkaukset, lääkepakkaukset. Lue lisää PP-kennolevyistä Erikoiskennolevyllä tarkoitetaan muovilevyä, jonka sisällä on nystyrä-, kenno- tai vaahtorakenne ja pinnassa ekstrudoitu kiinteä levy. Erikoiskennolevyt voidaan jakaa ryhmiin käyttötarkoituksensa ja rakenteensa perusteella. Niistä käytetään myös usein nimitystä kevyet ja vahvat levyt. 1. Nystyrä- ja nuppirakennelevyt Ominaisuudet materiaali: polypropeeni, kevyt, kestävä, 100 % kierrätettävä, ruostumaton ja lahoamaton, hyvä säänkesto, iskuluja, joustava, helppo työstää, hyvä kemikaalien kestävyys Esimerkkejä tuotenimistä Vikuwall 4,8 mm Vikufloor mm Myynti ja markkinointi Vink Finland. Lue lisää erikoiskennolevyistä Ominaisuudet verrattuna nystyräkennolevyihin kevyempi, kestävämpi, parempi puristuskestävyys, lämpömuovattavissa Esimerkkejä tuotenimistä Vikucore E, W ja C mm Myynti ja markkinointi Vink Finland 3. Vaahtorakenteiset erikoislevyt Näissä levyissä sisärakenteena on polystyreeni-, PE- tai PP-vaahto. Ominaisuudet verrattuna nystyräkennolevyihin kevyempi, hitsattavissa, maalattavissa, helppo sahata, 10 vuoden UV-kestotakuu Esimerkkejä tuotenimistä Vinplast PP 10 mm Stadurlon FB-1 24 mm Myynti ja markkinointi Vink Finland Erikoiskennolevyjen käyttökohteita Koneiden koteloinnit, kuljetuslaatikot, erikoispakkaukset, messurakenteet, myymäläkalusteet, hyötyajoneuvojen sisävuoraukset, maneesi- ja tallirakenteet, pakkaukset ja kotelot, säiliörakenteet, lavat ja telineet, kaasu- ja ilmapesulaitteet, kasvihuoneet ja viljelyvitriinit. 142 Muovilevyt ja tangot 143

13 Terhi Polyamidi on yksi tärkeimmistä teollisuuden koneenrakennusmuoveista erityisesti materiaalinkäsittelylaitteissa. Yleisimmät levyt, tangot ja ainesputket ovat PA 6:ta. Polyamidi tyypillisesti koneistetaan, harvoin lämpömuovataan. PA 6 -puolivalmisteista koneistettuja tuotteita käytetään koneenrakennuksessa ennen kaikkea laakereissa ja hammaspyörissä. Tyypillisiä käyttökohteita ovat mm. holkit, liukuosat ja tiivisteholkit. Polyamidi imee vettä runsaasti verrattuna muihin muoveihin, mutta toisaalta muovi kestää kosteissa olosuhteissa kovaakin kitkaa, kunhan pintapaineet eivät nouse liian suuriksi. PA 12:ta voidaan käyttää vedenalaisissa kohteissa, koska se ei ime niin paljon kos- Kaksikerroslevystä lämpömuovataan Terhi-veneitä. Levyn raaka-aine on värillinen ABS, joka on koekstrudoitu ulkopuolelta saman värisellä ASA-muovilla. ASA antaa veneelle suojan auringon UV-säteilyä vastaan Läpinäkymättömät muovilevyt ja tangot ABS ABS-levyn jäykkyyttä ja kaunista pintaa käytetään hyväksi ennen kaikkea lämpömuovatuissa tuotteissa. Tyhjiömuovaamalla valmistetaan esimerkiksi matkalaukkuja, laatikoita ja koteloita, joiden suunnittelussa muotoilu ja ulkonäköseikat ovat olennaisia. ABS:stä valmistetaan myös osia ajoneuvoihin, kodinkoneisiin, leluihin, elektroniikkalaitteisiin ja muihin jokapäiväisiin tuotteisiin. Yleisimmin ABS-levyä käytetään valkoisena tai mustana, kiiltäväpintaisena tai roso- eli martiopintaisena. Myös ABS:stä tehdään yhdistelmälevyjä mm. pinnoittamalla se TPU:lla, jolloin levystä voi lämpömuovata tuotteita autojen sisustukseen ja lentolaukuiksi. ABS-tankojen ja ainesputkien käyttö on harvinaisempaa. Polyamidit Läpinäkymättömiä muovilevyjä sanotaan usein teknisiksi levyiksi. Tekniset puolivalmisteet tehdään pitkälle jalostetuista muoviraaka-aineista, jolloin ne sopivat ominaisuuksiltaan vaativiin käyttötarkoituksiin. Ne eivät tyypillisesti ole läpinäkyviä. Teknisiksi puolivalmisteiksi lasketaan yleisesti myös mm. PE-HD, PP ja PVC, jotka raaka-ainepuolella luokitellaan valtamuoveihin. Vaahto-PVC Vaahto-PVC-levy painaa puolet saman paksuiseen kiinteään PVC:hen verrattuna. Vaahtolevyä on helppo työstää ja asentaa, ja se on myös edullista. Tästä syystä vaahto-pvc on hyvä yleismateriaali muun muassa kyltteihin, messuseiniin, myymälärakenteisiin ja lavasteisiin. Se kilpailee useassa kohteessa kenno-pp.:n kanssa. Vaahto-PVC:stä valmistetaan myös pienoismalleja ja tyhjiömuovattuja esineitä teollisuuden käyttöön. Vaahto-PVC sopii myös ulkokäyttöön, sillä levyn säänkestävyys on hyvä. Vaahtolevyjä on helppo maalata ja painaa, liuotinmaaleilla ja -väreillä saadaan pysyvä lopputulos. Vaahdotettua PVC:tä on saatavana myös erilaisina yhdistelmälevyinä: pinnassa kova-pvc, sisällä vaahto-pvc pinnassa erikoispainopaperi, sisällä kevytvaahto-pvc pinnassa vaahto-pvc, sisällä vaahto-ps. Lue lisää vaahto-pvc:stä Olegis Luonnonvärisestä ja mustasta polyamiditangosta jyrsimällä koneistettuja hammaspyöriä. 144 Muovilevyt ja tangot 3.2. Läpinäkymättömät muovilevyt ja tangot 145

14 Polyuretaanin kulutuskestävyys on erinomainen, siksi siitä valmistetaan mm. skeittilautojen pyöriä. teutta. PA 66:ta taas korkean mekaanisen kuormituksen kohteissa. PA-puolivalmisteita on saatavilla sekä ekstrudoituna että valettuna laatuna, joka on ominaisuuksiltaan parempaa. Lisäksi on tarjolla monenlaisia vahvisteita sekä iskulujitettuja ja lämpöstabiloituja laatuja. Yleisimmät värit ovat luonnonvalkea ja musta. Polyasetaali, POM Polyasetaalia käytetään korvaamaan metallia koneiden ja laitteiden osissa, koska se kestää kulutusta ja sillä on pieni kitkakerroin. Myrkytön POM sopii myös elintarviketeollisuuden käyttöön. POM on kovaa ja jäykkää ja soveltuu mittatarkkoihin osiin. Siitä on saatavilla suulakepuristettuja puolivalmisteita putkina, pyörötankoina ja levyinä aina 0,3 mm:n paksuudesta alkaen. Polyuretaani, PUR Venyvää ja kulutusta kestävää polyuretaania käytetään kulutuspintoihin, pyyhkimiin ja törmäyssuojiin esimerkiksi satamalaitureissa. PUR:n iskunvaimennuskyky on hyvä, jolloin se sopii myös tärinälle alttiisiin kohteisiin. Reaktiovalettuja puolivalmisteita on saatavissa perusväreissä. Rotaatiovalu parantaa pinnan laatua tekemällä siitä tasavärisen ja sileän. PUR:n koneistus tehdään usein kylmässä, koska silloin esimerkiksi jyrsinterä puree siihen parhaiten. Vaikka PUR on pehmeä materiaali, se kestää hyvin hankausta. Polyvinyylideenifluoridi, PVDF Olegis PVDF kestää kemikaaleja ja kulutusta, joten sitä käytetään prosessiteollisuuden putkistoissa sekä pesureiden ja pumppujen osissa. Puolivalmisteita on saatavilla myös anti- staattisena, kloorinkestävänä ja puhdastiloissa käytettävänä erikoispuhtaana PVDF:- nä. Lisäksi PVDF-levyjä valmistetaan polyesteri- tai lasikudospintakäsittelyllä. Polytetrafluorieteeni, PTFE Pehmeä PTFE-materiaali tunnetaan paremmin teflonina. Se kestää kemikaaleja ja lämpöä erinomaisesti. PTFE-puolivalmisteita voidaan käyttää pitkäaikaisesti -270 C C lämpötilassa ja lyhytaikaisesti jopa yli +300 C:ssa. PTFE:tä käytetään koneenrakennuksessa ja elintarviketeollisuudessa sekä tiivisteinä ja letkuina erityisolosuhteissa. PTFE:llä on pieni kitkakerroin, mutta sen kulutuksenkestävyys ei ole paras mahdollinen. PTFE-puolivalmisteisiin voidaan lisätä lasikuitua, grafiittia, hiiltä tai pronssia mekaanisten ominaisuuksien parantamiseksi. PTFE:tä on saatavilla myös hyvin ohuina kalvona, ohuimmillaan 0,05 mm. Evgis PVC (ei vaahto-) Kova-PVC-levyä käytetään mm. vedenkäsittelytekniikassa ja kemikaalien käsittelyssä: altaissa, säiliöissä sekä ilmastointijärjestelmissä. Lämpömuovattavan PVC-TF:n käyttökohteita ovat väliseinät, säiliöt, mittaritaulut ja koneiden suojalevyt. PVC-levyt soveltuvat hyvin kylttimateriaaliksi, sillä maali ja painoväri tarttuvat hyvin PVC:n pintaan. Kylteissä käytetään usein PVC-TF:tä, jota on helppo työstää ja asentaa. Notkeammat, pehmitetyt PVC-levyt soveltuvat esim. lattiasuojiksi ja joustaviin oviin. Puolivalmisteista tehdään lastuavalla työstöllä yleensä pienempiä sarjoja kuin granulaateista ruiskuvalulla. PTFE:n ja metallin yhdistelmälevystä muotoiltu tarttumaton, mutta jäykkä kakunpaistoastia. 146 Muovilevyt ja tangot 147

15 Vink Kivihiili tarttuu kiinni siilon yläosan vuoraamattomaan teräspintaan, mutta ei alapuolen PE-UHMWvuorattuun osaan. Pidempi käyttöikä Kestomuovien käyttöikä on pidempi kuin normaalien rakenneterästen: Sand-Slurry-kulutustestillä mitattuna PE-UHMW:n kulutuskestävyys on 46 % parempi kuin normaalin S235JR-rakenneteräksen (ks. taulukko). Materaalin paksuus Ominais- Paino / paino g/cm m 2 (kg) Hankauskuluminen, indeksi Teräs 3 mm 7,85 4,710 PE-UHMW 10 mm 0,93 1,860 Painon vähennys kg ~60% 0 PE-UHMW (Matrox) Teräs S235JR Alumiini Esimerkki Rakenneteräksen korvaaminen muovipuolivalmisteella Erittäin korkeamolekulaarinen polyeteeni (PE-UHMW) PE-UHMW-levy vs. rakenneteräs vuorauksessa Pienemmät kustannukset Kun valmis siilo vuorataan PE-UHMW:llä, kustannukset ovat noin kolmasosan siitä, jos siilo vuorattaisiin teräksellä. Pienempi ominaispaino Jos esimerkiksi 200 m 2 :n terässiilo vuorataan PE-UHMW:llä, on kokonaismassa kokonaismassa lähes kolme tonnia kevyempi kuin jos siilo vuorattaisiin perinteisesti eli hitsaamalla olemassa olevien seinien päälle uudet teräslevyt (ks. taulukko). Pienempi kuormitus ja helpompi asennus Kevyt PE-UHMW vähentää merkittävästi rakenteille aiheutuvaa kuormitusta ja tekee asennustyöstä helpompaa. PE-UHMW-levyn ominaisuuksia Yleiset ominaisuudet Arvo Yksikkö Tiheys 0,93 g/cm 3 Veden imeytyminen 0,01 % Mekaaniset ominaisuudet Vetolujuus 20 N/mm 2 Myötövenymä 13 % Murtovenymä 50 % Kimmomoduli 670 N/mm 2 Kitkakerroin 0,08 mj/mm 2 Shore-kovuus D 63 - Lämpötekniset ominaisuudet Paloluokitus HB - Lämmönjohtavuus 0,41 W/mK Lineaarinen 2 x /K lämpölaajenemiskerroin Lämmönkestävyys (lyhyt) o C Lämmönkestävyys (pitkä) o C Taulukossa esimerkkinä on käytetty Röchlingin PE-UHMW:stä valmistamaa MAT- ROX-levyä, jota myy ja markkinoi Suomessa Vink Finland Oy. MATROX-tuoteperhe sisältää myös mm. lämmönkestävän, antistaattisen, elintarvikehyväksytyn ja palonsuojatun levyn. Lisäksi MATROX-levy voidaan valmistaa polyuretaanista. Tyypilliset käyttösovellukset PE-UHMW-Matrox-levyjä käytetään useilla eri teollisuuden aloilla, jotka käsittelevät rakeisia bulkkimateriaaleja. Kosteuden ja raekoon muutokset vaikuttavat tuotteen juoksevuuteen siiloon. Lisäksi ajan myötä teräspinnat karhentuvat ja ruostuvat, jolloin käsiteltävät materiaalit alkavat tarttua helpommin rakenteisiin. Lue lisää PE-UHMWlevyistä 148 Muovilevyt ja tangot 149

16 VinkB Esimerkki Kierrätys- ja materiaaliteknologiayritys Unicorelle tehty Vikugratelujitemuoviritiläsilta. Rakenneteräksen korvaaminen muovipuolivalmisteilla Lujitemuoviritilä Valmistus Lujitemuoviritilät (komposiittiritilät, lasikuituritilät ) valmistetaan muotissa, johon ensiksi asetetaan lasikuitulankoja pitkittäin ja poikittain, tämän jälkeen muottiin valetaan kertamuovi, joka lopuksi kovetetaan. Valmiissa lasikuituritilässä on tyypillisesti 35 painoprosenttia lasia ja 65 painoprosenttia muovia. Valmistamisen yhteydessä ritilään voidaan tehdä liukastumisen estävä pinta. Tällöin sen pintaan upotetaan hienoa kvartsihiekkaa. Sen ansiosta tuotteen pinta ei muutu liukkaaksi jäisissä tai märissä olosuhteissa. Käyttökohteet Lujitemuoviritilät on tarkoitettu käytettäväksi teollisissa ympäristöissä sinkittyjen ja haponkestävien ritilätasojen sekä kaiteiden asemesta. Lue lisää lujitemuoviritilöistä Hyvä kemiallinen kestävyys Kestää hapot ja emäkset. Ei ruostu Kestää korroosiota. Keveys Painaa noin kolmanneksen teräsritilään verrattuna. Ei johda sähköä Soveltuu esimerkiksi sähköteollisuuden tikkaisiin. Pieni lämmönjohtavuus Ei kuumene. Läpäisee elektromagneettista säteilyä Ei häiritse esimerkiksi tutkia lentokentillä. Kuormituskestävyys Kestävyys on samaa luokkaa teräsritilöiden kanssa. Ominaisuudet Lujitemuoviritilöiden ominaisuuksia VIKUGRATE Tyyppi Kertamuovi Kuvaus Väri Palonkesto Tyyppi O Tyyppi I Kestää UV-säteilyn Soveltuu ulkotiloihin. Eri värivaihtoehtoja Aina läpivärjätty, joten päädyt saman värisiä kuin ritilän pinta. Ei kipinöi Hankausta ei tarvitse varoa. Hiljainen Hiljaisempi kuin teräsritilät. Leikattavissa vaadittuun muotoon Lasikuidusta syntyvä pöly on kuitenkin vaarallista hengitysteille, ilman oikeaa pölynpoistojärjestelmää ritilän työstämistä ei suositella. Työstetyt ja sahatut osat pitää suojata hartsilla, jos ritilöitä käytetään kemianteollisuudessa. Ortoftaalipolyesteri Isoftaalipolyesteri Soveltuu kohteisiin, joissa kemikaalialtistusta ei ole. Sisä- ja ulkokäyttöön. Hyvä happamien kemikaalien kesto, emästen kesto rajallinen. Sisä- ja ulkokäyttöön. Tyyppi V Vinyyliesteri Erinomainen kemikaalinkesto. Kestää lähes kaikkia happoja, emäksiä ja korrodoivia kemikaaleja. Sisä- ja ulkokäyttöön. Tyyppi F Fenoli Hyvä kemikaalien kestävyys. Ei sovellu ulkokäyttöön. Harmaa (Ral 7035) Vihreä Punainen Harmaa (RAL 7012) Ruskea Ei luokiteltu Hyvä palonkesto, pieni savunmuodostus (paloluokka M1) Hyvä palonkesto, pieni savunmuodostus (paloluokka M1) Erinomainen palonkesto ja erittäin vähäinen savunmuodostus. Vikugrate on VINK-konsernin lujitemuoviritilä, joka toimitetaan asiakkaalle työstettynä (sahaus, jyrsintä, poraus) toivotun kokoisena ja laatuisena. Tuoteperheeseen kuuluu myös mm. ritiläkiinnikkeet ja porrasaskelmat. Tuotetta myy ja markkinoi Suomessa Vink Finland Oy. 150 Muovilevyt ja tangot 151

17 s pois 4. Muovituotteiden valmistus 152 muovien esittely 1.1. valtamuovit 153

18 Alexais Muovipussien ja jätesäkkien valmistusta vierekkäisillä puhalluskalvolaitteilla Ekstruusio Ekstruusio eli suulakepuristus on yleisnimitys jatkuvatoimiselle muovinvalmistusmenetelmille. Sen avulla valmistetaan Suomessa muovituotteita ruiskuvaluakin enemmän. Suulakepuristimina käytetään sekä yksi- että kaksiruuviekstruuderia. Useimpien kestomuovien työstössä käytössä on yksiruuvipuristin. Kaksiruuvipuristinta käytetään pääasiassa PVC: n ekstruusiossa mm. kitkalämmön minimoimiseksi, jolle se on herkkä. tuvan lämmön määrää sylinterin lämpötila, jota säädellään lämpövastusten avulla. Ruuvin tärkeitä suureita ovat mm. sen halkaisija, eri vyöhykkeiden pituus ja paksuus sekä koko ruuvin pituuden ja halkaisijan suhde (L:D). Ekstruuderin tarkoituksena on tehdä mahdollisimman homogeeninen sulamuovimassa, joka muotin sijaan ekstruusiossa johdetaan suulakkeelle, jonka läpi muovisula kulkee. Lisäksi ekstruusiopäällystys ja ekstruusiopuhallusmuovaus alkavat myös ekstruuderista. Itse asiassa samoin kuin ruiskuvalukin, sitä ei lasketa kuitenkaan ekstruusioon kuuluvaksi. Muovikalvot Muovikalvoja valmistetaan sekä puhallusettä tasokalvomenetelmällä. Puhalluskalvo Puhallusmenetelmässä ekstruuderissa sulatettu muovi puristetaan pyöreän rengassuuttimen kautta ylöspäin muoviletkuksi. Puolisulan letkun sisään puhalletaan ilmaa, jolloin se laajenee (ks. kuva) ja samalla kalvo venyy eli orientoituu, joka antaa lopputuotteelle lisää mm. lujuusominaisuuksia. Renkaan muotoisen suuttimen ympärillä saattaa olla jopa 17 ekstruuderia, joista BOR jokainen syöttää oman kerroksensa minikerroskalvoon. Jotkut kerrokset soveltuvat painatukseen, toiset ovat happisulkuja (ns. barrier-muovit) ja jotkut toimivat liimamuoveina varmistamaan, että eri kerrokset tarttuvat toisiinsa. Jopa kymmenien metrin korkeudessa yksi- tai monikerroksinen kupla tavoittaa kalvokoneen telat. Ne sulkevat kuplan kaksikerroksiseksi kalvoksi. Puhallussuhde Suuttimen ja puhalletun kalvon halkaisijan välistä suhdetta kutsutaan puhallussuhteeksi. Juuri puhallussuhteen avulla kalvoa venytetään myös sivusuuntaan valmistuksen yhteydessä. Sen ja telavetolaitteiston nopeuden avulla säädetään vielä tässä vaiheessa kaksinkertaisen kalvon paksuus. Suurella puhallussuhteella (noin 1:4) valmistetaan esimerkiksi molempiin suuntiin kutistuvia kutistekalvoja. Kutistekalvon periaatteena Ekstruuderi Suulakepuristimessa, kuten ruiskuvalussakin, sylinterin sisällä pyörivä ruuvi plastisoi eli sulattaa muovin käyttäen apunaan painetta, kitkaa ja sylinterin seinämästä johtuvaa lämpöä. Ruuviin kierteiden väliin jäävä tilavuus pienenee kohti kärkeä ja saa aikaan sulan muovimassan paineen nousun. Ruuvin kierrosnopeus aiheuttaa raaka-aineeseen sitä enemmän kitkaa mitä suurempi kierrosnopeus on. Sylinterin seinämistä joh- Ekstruusiotyypit Mitä suulakkeessa ja sen jälkeen muoville tapahtuu, määrittää ekstruusion tyypin. Ekstruusiotyyppejä ovat esimerkiksi: puhalluskalvo- tasokalvo- levy- putki- profiili- letku- kaapeli-ekstruusio. Puhalluskalvon valmistus 154 muovituotteiden valmistus 4.1. ekstruusio 155

19 PE-LD-kalvotuotantoa puhallussuhteella noin 1:4. (Oikealla) Muovipussivalmistusta ekstrudoidusta kalvosta. Alexais on, että esimerkiksi lavan ympäri kierrettäessä se kutistuu ja tarraa tuotteisiin ja pitää ne yhdessä. Lopuksi kalvo tarvittaessa painetaan, reunat leikataan auki ja se kääritään rullalle. Polyeteeni ja polypropeeni ovat yleisimmät puhalluskalvojen valmistuksessa käytettävät muovit. Alexais Tasokalvoekstruusio Tasokalvomenetelmässä sulatettu raaka-aine puristetaan levysuuttimen kautta suoraan jäähdytysteloille. Suuttimesta ulosvirtaavan muovin nopeus ja telojen kehänopeus määräävät kalvon paksuuden. Niillä myös säädetään kalvon venymää eli orientaatiota pituussuuntaan. Tasokalvomenetelmä on yleinen mm. PVC-, PP-, ja PS-kalvojen ja -levyjen valmistuksessa. Menetelmää käytetään myös erilaisten yhdistelmäkalvojen valmistuksessa, joissa PE on usein yhtenä raaka-aineena. Tasokalvoja valmistetaan myös ns. biaksiaalisesti orientoimalla. Tässä teknologiassa kalvon pituusvenytyksen lisäksi, sitä venytetään myös leveyssuunnassa. Tämä antaa kalvolle lujuutta ja kirkkauttakin. Tyypillisiä esimerkkejä biaksiaalisesti orientoiduista PP-kalvoista ovat rapisevat karkkipussit ja tupakka-askien muovikääreet. Balois Elintarvikepakkaukset tarvitsevat happisuojaa Käytetyimmät muovit, PP ja PE-LD, suojaavat pakattavaa elintarviketta kuivumiselta. Ne eivät juurikaan läpäise vesihöyryä. Ne päästävät kuitenkin happea ulkopuolelta pakkauksen sisälle. Reagoidessaan proteiini- ja rasvapitoisen elintarvikkeen kanssa happi pilaa sen nopeasti. Testit ovat osoittaneet, että (jäykkään, paksuun alusrasiaan) ja yksikerros-pe-ld-kalvoon pakattu liha pilaantuu noin kolmessa päivässä, vaikka kylmäketju (+4 o C) olisi katkeamaton Tämä on liian lyhyt kokonaisaika kuljetukseen lihan pakkaajalta kauppaan, kaupassa myyntihyllyllä oloon ja vielä asiakkaan jääkaappisäilytykseen ennen ruoanlaittoa. Happibarrier-kerrosta monikerroskalvoon tarvitsevat ainakin seuraavat ruokapakkaukset tuore liha valmisruoat makkarat juustot suklaapatukat koiranruoat pikkupurtavat Barrier-kerroksena voi toimia mm. PVDC EVOH PA 6 alumiini alumiinioksidi Al 2 O 3 silikonioksidi SiO/SiO 2 biaksiaalisesti orientoitu BO-PET Elintarvikepakkauksissa tarvitaankin yhdistelmäkalvo, joka sisältää happisuojamuovin (barrier). Tällöin joudutaan tyypillisesti ajamaan barrierin ja polyeteenin väliin ns. liimamuovi, jotta muovit tarttuvat toisiinsa. Yhdistelmäkalvon molempiin pintoihin tarvitaan polyeteenikerros mm. painatusta ja saumausta varten. Näin valmistettuna esimerkiksi liha ja -juustopakkausten puhalluskalvossa tarvitaan siis vähintään viisi kerrosta. Barrierja muut muovit 100 PVC 300 PE-HD 900 PP Muovien käyttö kalvoekstruusioon Euroopassa Yhteensä noin tuhatta tonnia Tuhatta tonnia Muovikalvojen käyttökohteet Euroopassa Maatalous 7 % Muu 13 % Kauppakassit, pussit, säkit 10 % % PE-LD ja PE-LLD AMI Kuluttajapakkaukset 45 % Teollisuus- 156 muovituotteiden valmistus 4.1. ekstruusio pakkaukset 25 % 157

20 BOR RGtis Lihaa pakataan PP-levystä lämpömuovattuihin rasioihin. Ekstruusiopäällystyskaavio Koronakäsittely nostaa alusradan ja polyeteenin pintaenergiaa. Alusradan käsittelyn jälkeen PE tarttuu siihen paremmin. Ja polyeteenin koronakäsittelyn jälkeen painoväri tarttuu puolestaan siihen paremmin. Ekstruusiopäällystys ja -laminointi Ekstruusiopäällystys on menetelmä, jossa tasomaista, ratamaista materiaalia päällystetään muovilla, yleisimmin polyeteenillä. Ekstruusiopäällystys on yleistä erityisesti Suomessa ja Ruotsissa. Eniten päällystetään paperia ja kartonkia, mutta alusratoina voivat myös olla erilaiset muovikalvot kuten PA, PET ja OPP. Myös muita materiaaleja kuten alumiinifolioita, terästä ja kangasta voidaan ekstruusiopäällystää. Termiä ekstruusiolaminointi käytetään kun sulamuovi laminoidaan kahden erillisen radan väliin, jolloin polymeeri toimii laminointiliimana. Päällyste antaa kuitupohjaisille rakenteille kosteussulun ja toimii kuumasaumausmuovina esimerkiksi nestepakkauksissa. PE-LD on erinomainen höyrysulku, mutta jos halutaan parempia kaasunpitävyysominaisuuksia, käytetään erikoismuoveja kuten EVOH. Päällystyslinjan muodostavat aukirullauslaitteisto, suulakepuristin, puristus- ja jäähdytystela sekä kiinnirullauslaitteisto. Ensimmäisen kovakromatun jäähdytystelan pinta määrää minkälainen muovipinta tuotteeseen tulee: matta, kiiltävä tai puolikiiltävä. Linjassa on lisäksi esi- ja jälkikoronalaitteet tarttuvuuden ja painettavuuden parantamiseksi. Myös reunaleikkurit kuuluvat päällystyslinjaan. Sula muovi, jonka lämpötila on polyeteenille hyvin korkea ( o C), puristuu rakosuulakkeen kautta koronakäsitellylle päällystettävälle alusradalle puristustelan ja jäähdytystelan välisen kidan kohdalla. Muovi jäähtyy, saa tarvittavan pintakiillon, koronakäsitellään jos menee painatukseen ja päällystetty rata kelataan rullalle. Levyekstruusio Levyekstruusio on tasokalvoekstruusion tapainen valmistusmenetelmä, mutta siinä ei jäähdytetä levyä telojen avulla eikä kierretä sitä rullalle. Rullalla olevaa muovia sanotaan yleensä kalvoksi, vaikka sillä olisi paksuutta jopa kolme millimetriä kuten maanpinnoituksessa käytetyllä PE-HD:llä. Tasolevynä myytävää 0,5 mm paksua PVC:tä taas kutsutaan yleisesti levyksi. Syväveto on menetelmä, jossa ohut levy usein lämpömuovataan tuotteeksi heti sen valmistuttua. Näin valmistetaan esimerkiksi voi- ja leviterasiat. Polystyreenin on perinteisesti suurin muovi ohutseinämäisissä lämpömuovatuissa pakkauksissa, mutta kemikaalin- ja lämmönkestävämpi PP ja iskulujempi PET on korvannut sen monessa käyttökohteessa. PET 500 PVC 600 Muovien käyttö jäykkiin levyihin Euroopassa Yhteensä noin tonnia PE 150 PMMA 200 Muut 350 Tuhatta tonnia PP PS AMI 158 muovituotteiden valmistus 4.1. ekstruusio 159

21 Muut profiilit 300 Putkien ja profiilien loppukäyttökohteet Euroopassa Yhteensä tonnia Muut putket BOR Ekstruusiopuhallusmuovaus Paineputket 800 Tuhatta tonnia AMI Profiilit rakennusteollisuuteen Putken-, profiilin- ja letkunvalmistus Putki- ja profiililinja koostuu suulakepuristimesta, joka on varustettu lopputuotteen mukaisella suuttimella ja kalibrointityökalulla. Suulakepuristimen jälkeen sijaitsevat jäähdytysallas, vetolaite ja katkaisulaite. Putkenvalmistuksen valtamuoveja ovat PVC, PE ja PP. Profiilit valmistetaan useimmiten PVC:stä, samoin letkut. Kovat PVC-profiilit ja -putket valmistetaan yleensä linjalla, jossa on kaksiruuviekstruuderi. Putken- ja profii- linvalmistuksessa suulakepuristimessa sulatettu muovi johdetaan putki- tai profiilipään ja suuttimen kautta kalibrointityökaluun, joka antaa tuotteelle lopulliset mitat eli seinämänpaksuuden ja halkaisijan. Putkien ja letkujen kalibrointi tapahtuu joko yli- tai alipaineella, profiilien alipaineella. Vetolaite vetää kalibroidun tuotteen jäähdytysaltaan lävitse, jonka jälkeen se katkaistaan haluttuun mittaan. Taipuisat putket, kuten PE-LD-putket, kelataan usein myös rullalle, letkut kelataan käytännössä aina. Ekstruusiopuhallusmuovaus Ekstruusiopuhallusmuovauksessa paksu, ekstrudoitu muoviletku puristetaan muotin sisälle, joka sulkee sen toisen pään. Letkun sisään johdetaan paineilmaa avoimesta päästä, jolloin letkuaihio laajenee ja tuote saa muotonsa muotin jäähdytetyistä pinnoista Ekstuusiopuhallusmuovauksella valmistetaan pulloja, kannuja ja säiliöitä aina 100 litraan saakka. PE-HD on Selvästi yleisin ekstruusiopuhallusmuovauksessa käytetty muovi. nen ekstruusiotyöstömenetelmä, mutta sillä tehdään saman tyyppisiä tuotteita kuin puhallusmuovaamalla. Myös rotaatiovalussa käytetään lähes yksinomaan PE-HD:tä. s pois Putken ja letkunvalmistus BOR Rotaatiovalu Suuremmat kuin 100 litran kontit ja säiliöt valmistetaan tyypillisesti rotaatiovalamalla muovipulverista. Rotaatiovalamalla valmistetaan myös putkia, putkenosia, talokaivoja sekä tankkeja. Rotaatiovalu perustuu (suureen) pyörivään muottiin, johon muovi syötetään pulverina. Se EI ole varsinai ekstruusio 161

22 Kaapelinpinnoitus BOR Kaapelin- ja johdonpinnoitus Kaapelinpinnoituslinja koostuu ekstruuderista, jäähdytysaltaasta sekä veto- ja kelauslaitteesta. Päällystettävä kaapeli, johto tai jo osittain päällystetty kaapeli vedetään tietyssä kulmassa suulakepuristimeen nähden ns. ristipääsuuttimen lävitse. Ristipäässä sula muovi johdetaan johtimen tai kaapelin päälle. Jäähdytysaltaassa kiinteytynyt muovi ja kaapeli kelataan lopuksi rullalle. Kaapelinpinnoituksessa yleisimmin käytettäviä muoveja ovat PE-LD ja PE-HD. Johdonpinnoituksessa käytetään pääosin PVC:tä. Ristipäässä pinnoitettava kaapeli ja sula muovi tarttuvat toisiinsa. Muut 4 % Muovien käyttö kaapelin- ja johdonpinnoitukseen Euroopassa PVC 46 % PE-HD 21 % Yhteensä noin 750 tuhatta tonnia AMI PE-LD 29 % 162 muovituotteiden valmistus 163

23 Balis Kuitenkin ehkä se, että ruiskuvalukoneen ohjausjärjestelmää kehitetty vapaammin ohjelmoitavaksi, on tuonut mahdolliseksi integroida muottiin toimintoja taloudellisesti ja joustavasti. Sen ansiosta voidaan joustavasti hyödyntää myös monenlaisia ruiskuvalun erikoistekniikoita. Muotin sulkeminen Muotti suljetaan. Jos tuotteessa on muotin liikesuunnasta poikkeavia muotoja, ne tarvitsevat sivuille siirtyviä muotin osia eli sivuliikkuvia, jotka siirretään ruiskutusasentoon. Osat voidaan yleensä siirtää samanaikaisesti, kun muottia suljetaan. Mutta jos sivuliikkuvat ovat kiinteässä muottipuoliskossa, ne voidaan siirtää vasta muotin sulkeuduttua. Täyttö Kun muotti on suljettu, aloitetaan täyttövaihe. Tällöin sula muovi valetaan paineella muottipesään, mistä tulee työstömenetelmän nimitys ruiskuvalu. Täyttövaihe kestää normaalisti niin kauan kuin tuote on muodossaan ja mitoissaan. Täyttövaiheen kesto riippuu hyvin paljon muottiin valettavasta muovista. Jäähdytys Jäähdytyksen aikana sylinterissä kerätään ruuvin eteen annos sulaa muovia seuraavaa muotin täyttöä varten. Ruuvi siirtyy tällöin taaksepäin. Jos koneen tai muotin varustelu sallii, voidaan erittäin lyhyillä jaksoajoilla valettaessa annostelua jatkaa jopa siihen asti, kunnes seuraavan jakson muotti suljetaan. Tällöin saadaan jakson kokonaisaika minimoitua. Jäähdytysaika on yleensä pisin aika ruiskuvalujaksossa. Ruiskuvalukone pelkistettynä, siniset ympyrät: Suppilo, josta granulaatit syötetään sylinteriin. Sylinteri, jossa muovi sulaa. Sylinterin sisällä oleva ruuvi kuljettaa muovin muottiin. Suojaovi, jonka takana sijaitsee itse muotti Ruiskuvalu Ruiskuvalu yleisesti Ruiskuvalu on monipuolinen ja tehokas tapa valmistaa muodon omaavia muovituotteita. Nykyaikaiset ruiskuvalukoneet ovat parantaneet yhdessä muovimateriaalikehityksen kanssa muovien ruiskuvalun kilpailukykyä, kun niitä verrataan muihin menetelmiin ja materiaaleihin. Hyvä esimerkki on nykyaikainen auto, jossa ruiskuvalettujen muovien rooli on ratkaiseva, kun haetaan tuotantoon tehokkuutta ja sitä, että valmis tuote vastaa nykyaikaisiin ympäristövaatimuksiin kuten keveys, ruostumattomuus ja iskusitkeys. Ruiskuvalujakso Ruiskuvalujakson vaiheet Ruiskuvaluprosessi kulkee aina jaksoittain kaavion kaltaisesti, tekniikasta riippumatta. Kussakin vaiheessa tehtävät toiminnot sen sijaan voivat vaihdella tai olla yhtäaikaisia eli rinnakkaisia. Tuottavuustavoitteet ja teknologinen kehitys ovat mahdollistaneet sen, että rinnakkaisia toimintoja on voitu lisätä ja aiemmin jälkikäteen tehtyjä työvaiheita integroida ruiskuvalujaksoon ja kokonaisjaksoaika on pysynyt miltei samana. Esimerkiksi robotiikan lisääminen tuotantosoluun on ollut merkittävässä roolissa kehityksessä. muotin sulkeminen kiilat ruiskutusasentoon täyttö ruiskutuspaine jälkipaine annostelu sylinterissä jäähdytys kokonaisjakso muotin avaus kiilat poistoasentoon ulostyöntö ulostyöntö eteen kappaleen poisto ulostyöntö taakse 164 muovituotteiden valmistus 4.2. ruiskuvalu 165

24 Kevis Ruiskuvalun erikoistekniikoita bizis Inserttiruiskuvalu Muottiin viedään ennen valua jotain, joka on osa lopputuotetta valun jälkeen. Yleensä muottiin viety materiaali on metallia, esimerkiksi ruuvikierteet, kierretanko tai johtimet. Lisätty esine voi olla myös esimerkiksi lasinen linssi. IML (In Mould Labelling) Muottiin viedään esimerkiksi painettu muovikalvo, kovapinnoitettu muokattu kalvo tai painettu etiketti. Kun painatus on kalvon takapinnalla, se suojaa tuotetta esimerkiksi naarmuuntumiselta. Tämä teknologia soveltuu myös pieniin sarjoihin. sspis Muotin avaus Eri muoveille on määritelty maksimilämpötila, joka tuotteella saa olla, kun muotti avataan ja tuote työnnetään ulos muotista. Mikäli muotin sivuille liikkuvat osat sijaitsevat muotin kiinteällä puolella, ne tulee siirtää tuotteen poistoasentoon ennen muotin aukaisua. Muuten sivuliikkuvat voidaan siirtää samaan aikaan kun muottia avataan. Ulostyöntö Ulostyöntö voidaan aloittaa heti kun sivuliikkuvat on siirretty poistoasentoon. Jos muotilla ei ole sivuliikkuvia, ulostyöntö voidaan aloittaa heti, kun muottia on avattu ulostyönnön liikematkan verran. samis IMD (In Mould Decoration) IML:n kaltainen tekniikka, mutta IMD:ssä muoviin haluttu kuviointi on painettu siirtokalvolle, joka kulkee aukaistun muotin yli. Painettu kuviointi siirtyy valettaessa tuotteeseen. Kun muotti avataan ja valmis tuote poistetaan, siirtyy rulla eteenpäin tuoden kuvion seuraavaa tuotetta varten. IMD-muotti syöttölaitteineen on kallis, joten se ei sovellu piensarjoihin. Monikomponenttitekniikka Monikomponenttiprosessissa voidaan yhdistää tuotteeseen eri värejä tai eri muoveja. Tällöin koneessa on vähintään kaksi ruiskutusyksikköä ja joko kone tai muotti on varustettava teknologialla, joka kykenee siirtämään tuotteen vaiheesta toiseen. Koneessa voi olla pyöröpöytä, tai tuote voidaan myös siirtää robotilla. Muotissa siirto voidaan toteuttaa joko pyörittämällä tai lineaarisesti. Kehittyneen muottitekniikan ansiosta voidaan monikomponenttikoneella valmistaa geometrisesti sellaisia tuotteita, joita ei muutoin voisi ruiskuvalaa. IMD-tekniikalla kuvioidut näppäimet Sony Playstation 4 -ohjaimessa Auton takavalo, joka on ruiskuvalettu akryylistä kaksikomponenttitekniikalla. 166 muovituotteiden valmistus 1.1. valtamuovit 167

25 Balois 200-kertainen suurennos mikrovaahdotetun ruiskuvalukappaleen rakenteesta. IMA (In Mold Assebly) IMA on viime vuosina yleistynyt tekniikka, jossa muotti on suuressa roolissa. Tässä tekniikassa voidaan esimerkiksi liittää toisiinsa komponentteja, jotka on valettu samassa prosessissa erillään. Muotissa voi olla esimerkiksi lisätty mekaniikka, jolla suljetaan kaksiosainen painokorkki ruiskuvalun jälkeen. Todella vaativia sovelluksia voidaan toteuttaa monikomponenttikoneilla ja -muoteilla. Myös toisiinsa tarttumattomat materiaaliyhdistelmät tarjoavat mahdollisuuden hyödyntää IMA-tekniikkaa, sen avulla voidaan valmistaa esimerkiksi perinteinen sarana. Kaasuavusteinen ruiskuvalu GAIM eli kaasuavusteinen ruiskuvalu on monipuolinen menetelmä, jonka ansiosta voidaan tehdä koko kappale ontoksi tai vain yksi ontelo tiettyyn kohtaan tuotetta. Myös kaasun avulla voidaan toteuttaa muodoiltaan sellaisia tuotteita, joita ei muutoin voida järkevästi ruiskuvalaa. Kaasuna käytetään yleensä typpeä, koska se ei reagoi sulan muovin kanssa, toisin kuin esimerkiksi happi. Vesiavusteinen ruiskuvalu Tämä tekniikka soveltuu sellaisten kappaleiden valmistamiseen, joiden läpi voidaan kierrättää vettä. Tällöin voidaan hyödyntää veden lämmönsiirtokykyä ja saada jaksoaikaa huomattavasti kaasuavusteista lyhyemmäksi. Vedellä saadaan myös laadukkaampi pinta kuin kaasulla. Huonoina puolina ovat lähinnä vaatimukset muottimateriaaleille sekä tuotteen muotoilumahdollisuuksien rajallisuus. Mikrovaahdotus Mikrovaahdotus on uudehko tekniikka, jossa muovimateriaalia plastisoitaessa sekaan syötetään nestemäistä typpeä tai hiilidioksidia. Tämä saa muovisulan vaahtoamaan ja muodostamaan samalla mikrokuplia. Vaahdottuminen on hyvin tasaista, ja kuplamainen rakenne poistaa suurimman osan muovien kutistumaongelmista. Kuplamaisesta rakenteesta huolimatta esimerkiksi tuotteen jäykkyys ja iskulujuus pienenevät hyvin vähän. Kappale paino laskee, samoin jaksoaika lyhenee. Kuplamainen rakenne yhdessä kiinteämmän pintakerroksen kanssa antaa huomattavasti lisää jäykkyyttä. Tekniikka soveltuu parhaiten mitta- ja muototarkkuutta vaativiin kappaleisiin. Ruiskuvalukoneen raakaaineimuri ja väriannostelija. Kaikilla erikoistekniikoilla on useita eri sovelluksia ja lähes kaikkien näiden tekniikoiden yhdistelmiä eri variaatioina. 168 muovituotteiden valmistus 1.1. valtamuovit 169

26 Camteam noin 21 astetta Pyörivän tekniikan kaksikomponenttimuotti. etyleeniglykolipiiri jäähdytyskone 9 12 astetta ensiöpiiri pumppu lämmönvaihdin vesi taajuusmuuttajaohjattu venttiili pumppu 8 litraa sekunnissa toisiopiiri 17 astetta 4.0 bar tuotanto Esimerkki Camteam Oy Ruiskuvalaja ja muotintekijä Historiaa Camteam on vuodesta 1991 Kaarinassa toiminut alihankintayritys, joka on keskittynyt ruiskuvaluun ja muottien valmistukseen. Ruiskuvalua myös erikoistekniikoilla Olennainen osa Camteamin toimintaa on myös ruiskuvaluprosessin kehittäminen sen monilla osa-alueilla. Camteam käyttää tuotannossaan mm. monikomponentti- ja IML-tekniikkaa. Lisäksi se valmistaa ruiskuvalutuotteita myös kaasuavusteisesti. Kokemustaan näihin tuotantoteknikoihin liittyvistä ongelmaratkaisuista Camteam hyödyntää asiakkaille myymissään muottiratkaisuissa. Simulaatio Camteam Camteam on jo pitkään hyödyntänyt Moldflow-ruiskuvalusimulaatiota muottien spesifiointiin. Tällä hetkellä voidaan tehdä simulaatioita, joissa käytetään pohjana suunniteltavan muotin 3D-tiedostoja kuumakanavista ja temperoinnista. Esimerkiksi kaksikomponentti- ja IML-muottien simulointi todellisilla muuttujilla jo suunnitteluvaiheessa on taloudellista. Muotteja myös muille ruiskuvalajille Camteam myös kehittää asiakkailleen erikoismuottikonsepteja myös näiden omaan ruiskuvalutoimintaan. Esimerkiksi yksi- tai kaksikomponenttimuotteja, joissa muottiin viedään metalli-inserttejä muotteja kaasuavusteiseen kaksikomponenttiruiskuvaluun. Ruiskuvalaja saa täyden teknisen tuen ottaessaan muotin tuotantoonsa. Mikäli muotit sopivat teknisesti Camteamin omiin ruiskuvalukoneisiin, pilottisarjat voidaan valmistaa Camteamin tiloissa. Lue lisää Camteamistä Uusi jäähdytysjärjestelmä Camteam on uusinut jäähdytysjärjestelmänsä. Kiertoveden lämpötila on 16,7 17,2 astetta vakiopaineisena kaikissa tuotantotilanteissa. Etenkin pulssijäähdytyssovelluksissa on tärkeää, että pääverkon vettä voidaan käyttää suoraan venttiileillä, jolloin jaksojen välinen vaihtelu on minimissään. Koska myös variotermisissä (vaihtolämpöisissä) muoteissa voidaan käyttää suoraan pääverkon vettä ilman epäsuoraa piiriä, tämä nopeuttaa tuotannon jaksoaikaa. Ruiskuvalettu kaksikomponenttikappale, käyntikorttikotelo, jossa on elastinen sarana. Valmistajan yhteystiedot on tehty IMLtekniikalla. 170 muovituotteiden valmistus 4.2. ruiskuvalu 171 Camteam

27 ENGEL Ruiskuvalukoneet ENGEL-valikoimassa on 12 erityyppistä ruiskuvalukonetta, joista osa on räätälöity erityissovelluksiin, kuten pullonkorkkeihin tai uusiin komposiittimateriaaleihin. Kolme tärkeintä ruiskuvalukoneiden tuoteperhettä ovat victory, duo ja e-motion. ENGEL on maailman suurin ruiskuvalukonemerkki. victory Victoryssa on ns. johteeton rakenne, jossa ei ole muottipöytien välisiä johdetankoja. Tämä mahdollistaa suurempien muottien asentamisen koneeseen ja antaa suuremman vapauden automaatiolle. Malli on saatavilla energiatehokkaana täyshydrauliversiona sekä hybridikoneena (e-victory). ENGEL Esimerkki ENGEL Ruiskuvalukoneiden ja oheislaitteiden valmistaja Historiaa Vuodesta 1945 eli perustamisestaan lähtien itävaltalainen ENGEL on ollut sataprosenttinen perheyhtiö. Taloudellisesti vakaana tunnettu yritys on tehnyt yhteistyötä ruiskuvalajien kanssa ympäri maailmaa yli seitsemänkymmentä vuotta. Ei vain ruiskuvalukoneita ENGEL on yksi maailman johtavista muovikoneita valmistavista yrityksistä. Se valmistaa ruiskuvalukoneiden lisäksi myös integroituja avaimet käteen -ratkaisuja. Tämä tarkoittaa, että yhdeltä toimittajalta saa laajasti ruiskuvaluteknologiaa: ruiskuvalukoneet automaation ohjelmistoratkaisut prosessiteknologian muotit käyttöönoto. koulutuksen. ENGEL perustettu vuonna 1945 perheyhtiö maailman suurin ruiskuvalukonemerkki yhdeksän tehdasta eri maanosissa tytäryhtiöitä ja jälleenmyyjiä 85 maassa palveluksessa yli työntekijää duo Duo on suurten koneiden tuoteperhe, joka sopii sulkuvoimaansa nähden erittäin pieneen tilaan. Tämän mahdollistaa duon kaksilevyrakenne (ks. kuva). Duoa on saatavana aina tonnin sulkuvoimaan saakka. e-motion E-motion on täyssähköinen ruiskuvalukoneperhe. Sillä on näistä kolmesta paras suorituskyky ja se on tarkin ja puhtain. Siksi e-motion soveltuu puhdastilatuotantoon. Valikoimassa on koneita 650 tonnin sulkuvoimaan saakka. Lue lisää ruiskuvalukoneista 172 muovituotteiden valmistus 4.2. ruiskuvalu 173

28 Lovi-iskulujuus Jäykkyys PDCPD SMC-levy (30 % lasikuitua) ABS PP Kova- RIM PUR SMC-levy kj/m (30 % lasikuitu) ABS PDCPD Kova- RIM PUR PP MPa MSK SMC-levy (30 % lasikuitua) PDCPD ABS Kova- RIM PUR PP Lämmönkestävyys (HDT 1,8 MPa) o C Tiheys PP PDCPD ABS Kova- RIM PURS- MC-levy (30 % lasikuitua) g/m 3 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 Reaktiovaletun PDCPD-osan vertailua muista materiaaleista valmistettuihin muovikappaleisiin. Volvon pyöräkuormaajan konepeitto valmistetaan reaktiovalamalla Reaktiovalu Reaktiovalussa kahta nestemäistä muovikomponenttia sekoitetaan ja yhdistelmä valetaan muottiin, jossa ne reagoivat keskenään. Reaktiovaluprosessi soveltuu erityisesti suurten muotokappaleiden valmistamiseen. Tyypillinen sarjakoko on sadoista tuhansiin kappaleisiin. Yleensä reaktiovalussa käytetään raaka-aineena polydisyklopentadieenia eli PDCPD:tä. PDCPD PDCPD on kaksikomponenttinen, hyvin juokseva, nestemäinen kertamuoviraaka-aine. PDCPD:n kauppanimenä tunnetuin Euroopassa on Telene. Materiaalin perusaine on puhdas disyklopentadieeni molemmissa komponenteissa. Materiaalissa ei ole lujitetta (esimerkiksi lasikuitua), se siis ei kuulu komposiitteihin. PDCPD kestää iskuja, joustaa ja on kevyt. Lisäksi se se on ruostumaton ja helppo maalata. Materiaalin ominaisuudet säilyvät niin matalissa kuin korkeissakin käyttölämpötiloissa. Reaktiovaluprosessi Nestemäinen PDCPD juoksee hyvin, joten muotin täyttämiseen ei tarvitse käyttää suurta painetta. Tämä puolestaan mahdollistaa alumiinista valmistetut muotit, jotka ovat esimerkiksi teräsmuotteja edullisemmat valmistaa. Näin pienetkin sarjakoot ovat kustannustehokkaita, koska muottikustannus valmistettua tuotetta kohden jää pienemmäksi. PDCP kutistuu muotissa kemiallisen reaktion aikana. Näin erillisiä ulostyöntimiä ei yleensä tarvita, vaan tuote irtoaa muotista ilman niitäkin. Kappaleen jälkikäsittely PDCPD mahdollistaa 3D-muodot. Lisäksi seinämän paksuus voi vaihdella kappaleen sisällä 3 mm:stä ylöspäin ja kiinnityselementit voi asettaa tuotteeseen valun aikana. Reaktiovalutuote voidaan maalata ilman esikäsittelyä, oikein valitun maalin kiinnipysyvyys on erinomainen. Tuotteiden ulkopinnat maalataan tyypillisesti aina, koska samalla tuote myös UV-suojataan ulkokäyttöä varten. Maalauksessa voidaan käyttää sekä vesi- että liuotinpohjaisia maaleja. Kappaleen vaurioituessa se voidaan yleensä korjata esimerkiksi autonkorjauksessa käytetyillä täyteaineilla ja maaleilla. Tuotteiden kiinnitykseen kokoonpanoissa käytetään ruuvi- tai mutteri-inserttejä sekä PT-ruuveja. Liimaus on myös mahdollista. Usein käytetään liimaa ja ruuveja yhdessä. Tällöin tuotteen valmistus nopeutuu, koska näin vältetään pitkät kuivumisajat kokoonpanotelineessä. 174 muovituotteiden valmistus 4.3. Muita valmistusmenetelmiä 175

29 MSK Tyypillisiä reaktiovalutuotteita ovat ajoneuvojen visuaaliset osat. Reaktiovalutuotteet Reaktiovalamalla valmistetaan tyypillisesti ajoneuvojen moottorinsuojuksia, lokasuojia ja monenlaisia ulospäin näkyviä muoviosia. Samalla kun se suojaa muovia, maalaus siis viimeistelee reaktiovalukappaleen ulkonäön. Koneenrakennusteollisuuteen valetaan suojuksia ja itsekantavia katerakenteita. Paras tulos saavutetaan, kun PDCPD:n kantavaa rakenneominaisuutta hyödynnetään, jolloin useamman osan kokoonpano voidaan korvata yhdellä muoviosalla. Maalaus viimeistelee ja suojaa kappaleen pinnan. Se tehdään yleensä aina reaktiovalukappaleelle. Myös tiiviste voidaan integroida kappaleeseen valmistuksen jälkeen. Samoin lopputuotteen kokoaminen sen muista osista on mahdollinen jatkojalostustoimenpide. Lue lisää reaktiovalusta Lue lisää kappaleen jatkojalostuksesta Reaktiovalun viimeistelysolu. 176 muovien esittely 1.1. valtamuovit

30 Terveydenhoito Liikkuvat työkoneet Teollisuus Esimerkki MSK Plastin tuotteita käyttöaloittain. MSK Plast Oy Reaktio- ja ruiskuvalaja Historiaa 1950-luvulla perustettiin Maaseudun Kone Oy, joka perusti 1970-luvun lopulla Junkkari Oy:n, maatalouskoneiden tuotantoon keskittyvän yrityksen. Junkkari osti 1983 Helsingistä muovitehtaan, jolloin Junkkari Muovi Oy yhtiöitettiin sen tytäryhtiöksi. Vuonna 1999 Junkkari Muovi osti ABB Toolsin muovitekniikan yksikön ruiskuvalukoneineen Vaasasta. Vuonna 2016 Junkkari Muovi Oy:n nimi muuttui MSK Plast Oy:ksi. Nykyaikaa MSK Plast on osa MSK Group -konsernia. MSK Group on kansainvälinen monialakonserni, jonka brändit jaetaan sopimusvalmistukseen ja omien tuotteiden valmistukseen. MSK-brändin alla kulkevat sopimusvalmistajat MSK Plast Oy ja MSK Cabins Oy. Junkkari- ja Juncar-brändien alle kuuluvat konsernin omien tuotteiden valmistus. Muovituotteiden valmistus ja monipuoliset jälkikäsittelyprosessit tekevät MSK Plastista yhden johtavista muoviosien sopimusvalmistajista Suomessa. MSK Muovikappaleiden valmistusprosessit Valmistusprosesseina MSK Plastilla ovat ruisku- ja reaktiovalu. Tehtaalla on 40 ruiskuvalukonetta, jotka voivat valmistaa muovikappaleita grammasta kolmeen kiloon. MSK Plastin käyttää ruiskuvalussa yli sataa erilaista muoviraaka-ainetta. Esimerkkejä teknisten raaka-aineiden ominaisuuksista ovat mm. palonsuojatut, sähköä johtavat, valoa hajottavat, röntgenissä näkymättömät ja sähköä eristävät muovit. Työkoneiden jopa kolmen metrin pituiset osat valmistetaan puolestaan reaktiovalumenetelmällä. Reaktiovalussa on käytössä yksi materiaali, PDCPD, josta on oma artikkelinsa edellisellä aukeamalla. MSK Plast toimittaa mm. korkealaatuisia ja ulospäin näkyviä konepeiton komponentteja sekä osakokoonpanoja vaativiin olosuhteisiin. Komponentit ovat kooltaan isoja ja näyttäviä. Monipuoliset jälkikäsittelymahdollisuudet Muoviosien valmistuksen lisäksi asiakaspalvelua täydentävät muovien kokoonpano, pintakäsittely, pursotustiivistys, peilihitsaus, testaus ja tarkistus sekä logistiset palvelut. Kokoonpanossa MSK Plast hyödyntää laajaa komponenttien hankintaverkostoaan. Lue lisää MSK Plastista Reaktiovalukappaleiden pintakäsittelyssä on käytössä (autoteollisuuden) automaattinen oli vuoteen 2016 MSK Plastin nimi maalauslinja, jossa on kolme robottia ja maalauskammio. Maala- Muovi. saakka Junkkari ukseen käytetään vesiohenteisia maaleja, jotka ovat pääosin polyuretaanimaaleja. Ne antavat kappaleelle kauniin pinnanlaadun sekä hyvän kulutuskestävyyden. TPU- ja PUR-muovit mahdollistavat integroidun tiivisteen ruiskuvalettuihin koteloihin ja paneeleihin. Tarvittaessa tiiviste on palonsuojattu ja se täyttää UL-luokan V0. Pusku- eli peilihitsauksessa hitsattavien muovikappaleiden välissä oleva lämmityslevy kuumentaa muovin. Lämmitin poistetaan, kun hitsattavat pinnat ovat sulaneet. Kappaleet painetaan yhteen ja jäähdytetään. Tyypillisiä näin jälkikäsiteltyjä tuotteita ovat mm. putket, venttiilit ja säiliöt. Peilihitsaus tehdään puhtaassa, pölyttömässä tilassa, jotta valmiiden tuotteiden sisäpuolet ovat myös pölyttömiä ja soveltuvat näin vaativiin kohteisiin. MSK Plastin logistiset palvelut mahdollistavat tuotteiden toimitukset asiakkaille monin eri tavoin. Valittavana ovat mm. perinteiset tilausohjattavat toimitukset, jono-toimitukset, hyllypalvelu ja sopimusvarasto. 178 muovituotteiden valmistus 4.3. Muita valmistusmenetelmiä 179