Kestomuovi

 

Amorfisten muovien sisäinen rakenne on järjestäytymätön eli amorfinen. Se tarkoittaa, että polymeerin molekyyliketjut ovat sotkeentuneet toisiinsa ilman järjestystä. Amorfisen muovin jäähtyessä sulatilasta kiinteäksi järjestäytymätön sisäinen rakenne säilyy mutta molekyyliketjujen välinen etäisyys pienenee eli sisäinen rakenne tiivistyy. Amorfiselle muoville lasisiirtymälämpötila T_g on erittäin tärkeä. T_g:n alapuolella, lasitilassa, molekyyliketjujen liike on estynyt. Siksi polymeeri on lasitilassa jäykkä, kova ja usein hauras. T_g:n yläpuolella, kumitilassa, molekyyliketjut pääsevät liikkumaan. Siksi polymeeri on pehmeä ja lämpötilan noustessa riittävästi se muuttuu juoksevaksi. Amorfisen muovin käyttölämpötila-alue on T_g:n alapuolella ja sulatyöstö- ja muovauslämpötila-alue T_g:n yläpuolella. Amorfisella muovilla ei ole sulamispistettä.

Amorfisen muovin järjestäytymättömästä sisäisestä rakenteesta seuraa, että amorfiset muovit käyttäytyvät eri tavalla kuin osakiteiset. Amorfiselle muoville on tyypillistä verrattuna osakiteiseen muoviin:

• Läpinäkyvyys (homopolymeerit aina)
• Pienempi ja tasaisempi kutistuma
• Pienempi lämpölaajeneminen
• Mittatarkkuus ja -pysyvyys helpommin saavutettavissa
• Huonompi dynaaminen kuormitettavuus
• Huonompi kemikaalien kestävyys
• Huonompi kulumiskestävyys
• Huonommat liukuominaisuudet
• Jännityssäröilyherkkyys
• Alhainen viruminen ja relaksaatio

Osakiteiset muovit ovat sulatilassa (lämpötila sulamispisteen yläpuolella) amorfisessa tilassa eli sisäinen rakenne järjestäytymätön. Kun lämpötila laskee alle sulamispisteen, alkaa kiteytymisprosessi, jossa osa rakenteesta kiteytyy eli molekyyliketjut laskostuvat tiiviiksi rakenteeksi. Kiteytyminen tapahtuu sulamispisteen (T_m) ja lasisiirtymälämpötilan (T_g) välissä. T_g:n alapuolelle kiteytyminen ei ole mahdollista, koska molekyyliketjujen liike on estynyt. Kiteisyysaste kertoo, kuinka monta prosenttia sisäisestä rakenteesta on kiteytynyt lopun jäädessä amorfiseksi. Kiteytyminen vaatii aikaa eli jäähtymisnopeuden kasvaessa kiteytymisaste laskee. Jos muovimateriaali ei ehdi kiteytyä riittävästi ruiskuvalussa (alhainen muottilämpötila), se pyrkii jatkamaan kiteytymistä myöhemmin, jos lämpötila nousee riittävästi yli T_g:n (jälkikiteytyminen). Jälkikiteytymisestä seuraa, että kappaleen mitat ja ominaisuudet muuttuvat. Osakiteisen muovin käyttölämpötila-alue ulottuu T_g:n yläpuolelle. Lämpötilan noustessa yli T_g:n sen jäykkyys laskee ja sitkeys kasvaa sitä vähemmän mitä korkeampi kiteisyysaste.

Sisäisestä rakenne-erosta seuraa, että osakiteiset muovit käyttäytyvät eri tavalla kuin amorfiset. Tästä voidaan johtaa osakiteisille muoveille tyypilliset ominaisuudet. Osakiteisellä muovilla on amorfiseen muoviin verrattuna yleisesti:

• paremmat liukuominaisuudet
• parempi kulumiskestävyys
• parempi dynaamisen kuormituksen kesto
• parempi sulajuoksevuus
• parempi jännityssäröilyn kesto
• suurempi muottikutistuma (myös epätasaisempi)
• huonompi mittatarkkuus ja -pysyvyys (jälkikutistuma, suurempi lämpölaajeneminen)
• parempi mekaaninen vaimennus
• parempi kemikaalien sieto
• parempi lämmönkestävyys

• Kertamuovi
• Muovi

• Muoviteollisuus.fi: Muovien luokitus