Muovit

Tietopankissa muovien ominaisuuksia on kuvattu yleisellä tasolla. Eri valmistajilla samalla muovilaadulla voi olla erilaisia ominaisuuksia, mm. seos‐aineista riippuen.

Muovimateriaalien saatavuus ja käyttö 3Dtulostuksessa vaihtelee valmistusmenetelmistä riippuen. Muovi käytetään muun muassa jauheena, lankana ja nestemäisenä. Nestemäisissä seoksissa on käytännössä lähes rajaton määrä erilaisia muoviseoksia. Materiaaleja voit myös selata ominaisuuksien perusteella.

Alla listattuna linkkejä muutamien materiaalivalmistajien/jälleenmyyjien nettisivuille, jotka ovat listanneet myös materiaalikohtaisia ominaisuuksia.

Linkki	Materiaalimuoto
Formfutura	filamentti, UV-resiini
Maker3D	filamentti, UV-resiini, jauhe
3DJake	filamentti, UV-resiini

ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene)

ABS on kestävä lämpömuovattava muovilaatu. ABS kestävyyden ja kovuuden takia se on hyvin yleisesti käytetty muovi. Käyttökohteita ovat muun muassa erilaiset kypärät, kotitalous‐ ja konttorikoneet, kotelot, Lego‐palikat, putket ja profiilit sekä veneet.

ABS-muovia käytetään myös henkilöautojen korien helmoissa ja puskureissa polykarbonaatin sekoitteena PC/ABS. Lisäksi tietokoneiden ja tulostinten rungot ovat tavallisesti ABS-muovia.

ABS-muovin monomeerit ovat akryylinitriili, butadieeni ja styreeni.

ABS-muovilla on hyvä sitkeyden, jäykkyyden ja sulajuoksevuuden yhdistelmä sekä hyvä pinnanlaatu ja kiilto. Sen jännityssäröilyherkkyys on vähäisempi kuin polystyreenillä. ABS-muovilla on myös pieni staattinen sähköisyys ja se kestää hyvin heikkoja happoja ja emäksiä.

ABS muovin lasittumislämpötila on noin 100 astetta ja sen UV-säteilyn kesto ilman lisäaineita on heikko.

 

HIPS (High Impact Polystyrene)

HIPS on halpa, helposti muokattava muovimateriaali, jolla on hyvä iskunkestävyys.

HIPS muovia käytetään usein matalan rakenteellisen lujuuden sovelluksissa, joissa vaaditaan iskunkestävyyttä, koneistettavuutta ja matalia kustannuksia. Sitä käytetään säännöllisesti esituotanto-prototyypeissä, sen erinomaisen mittatarkkuuden säilymiskyvyn ja helpon työstettävyyden johdosta. HIPS on myös helposti maalattavissa ja liimattavissa.

HIPS hyötyihin kuuluvat: Hyvä iskunkestävyys, Erinomainen työstettävyys, Hyvä mittatarkkuuden säilyminen, Helppo maalattavuus ja liimattavuus sekä halpa hinta. HIPS on myös FDA hyväksytty materiaali.

Käyttökohteisiin kuuluvat: Koneistetut prototyypit, matalan lujuuden rakenteelliset komponentit, kotelot ja suojat.

HIPS ei sovellu luonnollisena ulkoilmakäyttöön, sen huonon UV-kestävyyden johdosta. Myös UV-stabiloituja materiaalelja voidaan kuitenkin valmistaa.

Lisätietoja:

https://www.plasticsintl.com/datasheets/Polystyrene.pdf

 

PA (Polyamide)

Polyamidi luetaan teknisiin muoveihin, siitä valmistetaan muun muassa vaatteita, mattoja, köysiä ja erilaisia koneenosia, kuten pieniä hammaspyöriä. Polyamidien tunnettuja tuotenimiä ovat mm. NYLON ja Kevlar.

Polyamidi on polymeeri, jossa monomeerit ovat yhdistyneet amidisidoksin. Polyamideilla tarkoitetaan yleensä vain keinotekoisia polymeerejä, vaikka luonnon proteiinejakin voidaan pitää polyamideina. Polyamideista tunnetuin on 1930-luvulla kehitetty nylon.

Polyamideista valmistetaan muun muassa vaatteita, mattoja, köysiä ja erilaisia koneenosia, kuten pieniä hammaspyöriä. Vaatteissa polyamideja käytetään sellaisenaan tai sekoitteina. Polyamidivaatteet ovat kevyitä ja kestäviä mutta helposti sähköistyviä. Aromaattisista polyamideista eli aramideista voidaan valmistaa lämpöä kestäviä ja erityisen lujia tekstiilejä, kuten palomiesten suojavaatteita.

Polyamidit ovat eniten käytettyjä teknisiä muoveja. Esimerkkinä yleisesti tunnettu nylon luokitellaan kemiallisesti polyamidiksi (PA66). Polyamideja on erityyppisiä ja ne voidaankin jaotella kahteen ryhmään niiden rakenteen perusteella. PA 6, PA 11 ja PA 12 ovat polyamideja, joiden molekyyliketjut muodostuvat vain yhden tyyppisestä monomeeristä. Vastaavasti PA 66:n, PA 69:n ja PA 610:n molekyyliketjut sisältävät kahta erilaista monomeeriä. Numero polyamidi-lyhenteen jäljessä ilmaisee kuinka monta hiiliatomia molekyyliketjussa sijaitseva(t) monomeeri(t) sisältää.

Polyamidit imevät vettä melko paljon verrattuna muihin muoveihin. Niiden suuri veden absorptio vaikuttaa mm. ruiskuvalukappaleen dimensioihin. Polyamidien kitkakerroin terästä vasten on noin 0,25-0,35.

Polyamidit kestävät liuottimia hyvin, mutta niillä on huono fenolien, kreosolien ja vahvojen happojen kesto.

Lisätietoja:

http://www.valuatlas.fi/tietomat/docs/plastics_PA_FI.pdf

 

PAEK (Polyether ketone)

Polyeetteriketonit (PAEK) ovat korkeiden lämpötilojen lämpömuovautuvia muoveja erityisen hyvillä ominaisuuksilla.

Tämän semi-kristallisen aromaattisen polymeerin lujuus säilyy myös korkeissa lämpötiloissa. Lisäksi PAEK materiaaleilla on hyvä iskunkestävyys matalissa lämpötiloissa, korkea mekaaninen väsymislujuus, hyvin pieni taipumus vetäytymiseen sekä hyvät liukumis ja kulumisenkesto ominaisuudet. PAEK imee kosteutta itseensä vain vähän, sillä on hyvä säteilyn kesto, mutta huono säänkesto. PAEK:n kemiallinen kestävyys on erittäin hyvä. Poikkeuksillisista ominaisuuksistaan johtuen polyeetteriketoneita käytetään erityisen vaativissa sovelluksissa.

PAEK muoveihin lukeutuvat mm. PEK, PEEK, PEKK, PEEKK ja PEKEKK

Yksi suuri tekniikan alan sovellutus on öljynporaus komponenteissa, kuten tiivisteet, kompressorin renkaat, venttiiliosat, hammasrattaat, laakerit ja johtojen päällysteet. Sitä käytetään myös kemikaaliteollisuudessa, koska se kestää korkeita lämpötiloja ja sillä on hyvä korroosioresistanssi. Autoteollisuudessa PAEK muoveja käytetään mm. hammasrattaissa ja vaihteiston painelaakereissa.

PAEKin erinomaisen hydrolyysin keston vuoksi sitä käytetään medikaalipuolen laitteissa, koska se ei hajoa sterilisoinnin aikana. PEKEKK muovia käytetään leikkausimplanteissa, kuten keinonivelissä.

 

PC (Polycarbonate)

Polykarbonaatti on termoplastinen muovi, jolla on hyvä sään ja UV-säteilyn kesto. Teollisuudessa käytettävät polykarbonaattimuovit ovat jäykkiä, iskunkestäviä ja helposti työstettäviä.

Polykarbonaatin lasittumislämpötila on noin 147 C.

 

PLA (Poly-lactic acid)

Polylaktidi (PLA) on uusiutuvista raaka-aineista valmistettu biohajoava termoplastinen alifaattinen polyesteri. PLA ja ABS ovat yleisimmät kuluttajatason materiaalinpursotusmenetelmissä käytetyt materiaalit.

Polylaktidi (PLA) on uusiutuvista raaka-aineista valmistettu biohajoava termoplastinen alifaattinen polyesteri. Sen raaka-aineena voidaan käyttää esimerkiksi maissitärkkelyksestä tai sokeriruokoa. Muovia voidaan käyttää esimerkiksi 3D-tulostamisessa, ja materiaalia tukevat muun muassa Makerbot, RepRap ja suomalainen miniFactory-tulostin.

Vaikka PLA onkin biohajoavaa, se on veteen liukenematonta ja sen hajoaminen vaatii lämpökompostointia. PLA:lla on hyvä UV-säteilyn kestävyys. PLA:n hauraudesta johtuen sitä ei voi suositella työkalujen kahvoihin yms osiin jotka altistuvat iskuille.

PLA:n lasittumislämpötila on n.50-60 astetta tällä lämpötila-alueella kappaleet alkavat taipumaan tai sortumaan kasaan.

 

PS (Polystyrene)

Polystyreeni on kestomuovi, joka on huoneenlämmössä jäykkä, mutta sitä voidaan muokata kuumentamalla. Joitakin polystyreeni tyyppien lyhenteitä: PS, GPPS, EPS, XPS, HIPS.

Polystyreeni on polymeeri, jota valmistetaan styreenistä, joka on aromaattinen hiilivety. Polystyreenin sulamispiste on 240-270 °C, suhteellinen tiheys 1.04-1.13 g/cm3.

Polystyreeni on amorfinen ja lasimainen polymeeri, joka on jäykkää, haurasta ja melko edullista materiaalia. Täyttämätöntä kiiltävää polystyreeniä kutsutaan usein kiteiseksi polystyreeniksi tai normaaliksi polystyreeniksi (PS).

Polystyreeniä on montaa eri tyyppiä, riippuen valmistusmenetelmästä ja käytetyistä lisäaineista.

Normaali polystyreeni(PS) on haurasta. Sen pintaan syntyy herkästi lovia, jotka kasvavat kuormituksen alaisena. Yleiskäyttöinen polystyreeni(GPPS) on lasinkirkas, melko hauras, mutta hyvän jäykkyyden omaava materiaali. Solupolystyreenin(EPS, XPS) fysikaaliset ja mekaaniset ominaisuudet riippuvat mm. sen tiheydestä. XPS on Suulakepuristettua polystyreeniä ja EPS on paisutettua polystyreeniä, jota kutsutaan yleisesti myös nimellä styrox. Suuremmat vaatimukset täyttävää polystyreeniä valmistaan kemiallisesti (kopolymerisaatiolla) tai sekoittamalla mekaanisesti muiden monomeerien tai kumin kanssa. Näin saadaan aikaiseksi mm. iskunkestävää polystyreeniä (HIPS), joka on styreenin ja polybutadieenin kopolymerisaation tulos. Iskunkestävällä polystyreenillä(HIPS) on parempi iskusitkeys kuin normaalilla polystyreenillä. Sillä on hyvä jäykkyys, kovuus, lujuus, iskulujuus ja lämmönkestävyys.

Lisäksi polystyreeniä käytetään kopolymeereissä esim ABS, joka koostuu akryylinitriilistä, butadieenistä sekä polystyreenistä.

[http://global.britannica.com/science/polystyrene] [http://www.valuatlas.fi/tietomat/docs/plastics_PS_FI.pdf]

 

PU, PUR (Polyurethane)

Polyuretaani(PU, PUR) on solumuovi, jonka ominaisuudet vaihtelevat valitun isosyanaatin ja polyolin mukaan. Yleisiä käyttökohteita ovat mm. lämpöeristeet, patjat, istuimet, kengät, holkit, laakerit ja rullalautojen renkaat.

Polyuretaani(PU, PUR) on polymeeri, joka muodostuu reaktiossa isosyanaatin ja polyolin kesken. Polyuretaani solumuovin ominaisuudet vaihtelevat valitun isosyanaatin ja polyolin mukaan.

Polyuretaanilla on useita eri käyttökohteita monissa eri sovellutuksissa. Sitä käytetään hyvin yleisesti lämpöeristemateriaalina esimerkiksi jääkaapeissa ja rakennuksissa. Muita sovellutuksia ovat mm. kellukkeet, patjat, istuimet, kengät, holkit, laakerit ja esim. rullalautojen renkaat.

Autoteollisuudessa polyuretaania käytetään pehmeissä ja joustavissa osissa, kuten istuimissa ja ohjauspyörissä. Tehdasvalmisteisissa elementeissä polyuretaanivaahtoa käytetään myös rakenteen osana jäykistämässä kotelorakenteita tukevammaksi rakennuselementiksi.

Rakennusteollisuudessa polyuretaania käytetään myös kuituvahvisteisissa profiileissa esimerkiksi ikkunan ja ovien karmeissa alumiinin tilalta.

Polyuretaanin käyttölämpötila-alue on -40 celciusasteesta +80 celciusasteeseen. Sillä on hyvä venyvyys, vetolujuus ja jäykkyys. Polyuretaani kestää mineraaliöljyjä, bensiiniä, rasvaa, heikkoja happoja, emäksisiä aineita, säätä ja UV-säteilyä. Valon vaikutuksesta materiaali tummuu keltaiseksi, mutta sen ominaisuudet eivät muutu.
Polyuretaani vaimentaa hyvin iskuja ja on joustavaa myös alhaisissa lämpötiloissa.

 

PVA (Poly-vinyl alcohol)

Polyvinyylialkoholi on vesiliukoinen polymeeri, jota käytetään liimoissa, maaleissa, tiivisteaineissa, pinnoitteissa, tekstiileissä, muoveissa, jne.

Polyvinyylialkoholia toimitetaan mm. jauhe ja lankamateriaaleina. Polyvinyylialkoholista on olemassa eri materiaaleja, joiden ominaisuudet (mm. viskositeetti ja liukoisuus) voivat vaihdella. PVA liukenee sekä kylmään että kuumaan veteen.

Polyvinyylialkoholia ei pidä sekoittaa polyvinyyliasetaatin kanssa, josta käytetään myös lyhennettä PVA (joskus myös PVAc). PVAc:tä käytetään myös liimoissa, maaleissa ja muissa pinnoitteissa, mutta se ei ole vesiliukoinen. http://www.silverson.com/images/uploads/documents/CPVASolutions.pdf

PVA:n liukeneminen veteen riippuu veden lämpötilasta, vesimäärästä, veden liikkeestä, liuotettavasta PVA määrästä sekä liuotuspinta-alasta (kiinteä palikka liukenee hitaammin, kuin esimerkiksi huokoinen rakenne).

PVA:n lasittumislämpötila on noin 60 astetta, sulamislämpötila noin 160 astetta ja tulostuslämpötila pursotusmenetelmällä 180-205 astetta. http://www.formfutura.com/

PVA lankatulostimilla lankaa sulatetaan normaalisti 190 asteessa. Koska PVA imee itseensä vettä helposti, ilmankosteus rapauttaa lankamateriaalin hyvin nopeasti. PVA:ta tulee säilyttää ilmatiiviissä säiliössä yhdessä kuivikeaineen kanssa. PVA materiaalin voi joutua kuivattamaan ennen käyttöä. http://3dprintingforbeginners.com/filamentprimer/

PVA on ollut olemassa lasikuituteollisuuden alusta asti, eikä siten ole uusi materiaali. Lasikuituteollisuudessa PVA:ta käytetään muotinvapautusaineena. Lisäksi PVA nopeuttaa muotin pinnan muuttumista reagoimattomaksi muottipinnaksi. http://www.rexco-usa.com/why-molds-stick/

 

TPE (ThermoPlastic Elastomer)

Termoplastiset elastomeerit ovat joustavia kestomuoveja, joita voidaan venyttää toistuvasti huoneenlämpötilassa ainakin kaksinkertaiseksi alkuperäiseen mittaansa nähden, niin että materiaali palaa takaisin alkuperäisiin mittoihinsa jännityksen vapautuessa. Suurin osa elastomeereistä on kertamuoveja, joilla työstettävyyden näkökulmasta suurin ero ja hyöty kestomuoveihin nähden on se, että kestomuovieja voidaan sulattaa ja jäähdyttää toistuvasti haluttuun muotoon, kun taas kertamuovit säilyttävät muotonsa, eikä niitä voi sulattaa lämmittämällä.

Suurin osa termoplastisista elastomeereistä tarjoaa kustannustehokkaan vaihtoehdon kumille monessa eri sovellutuksessa.

Lisätietoja:

http://polymerik.pp.fi/pdf/Osa11-Termoplastiset-elastomeerit.pdf