Lämpömuovauksella kohti uusi ulottuvuuksia

05.10.2020

HI-MACS® on LG Hausys:n kehittämä ja tuottama Solid Surface-materiaali, jossa 75-prosenttiseen luonnolliseen mineraali- ja väriainesekoitukseen on lisätty akryylia. Prosessissa syntyvä kaunis komposiittikivi on sekä kestävä että käytännöllinen. Suunnittelun näkökulmasta tuotteen läpikuultavuus, saumattomuus, muotoiltavuus ja yhdisteltävyys muihin materiaalien, tuovat uusia ulottuvuuksia tila-ja sisustussuunnittelun toteutuksissa.

HI-MACS:n lämpömuovattavuus on ehdottomasti yksi tärkeimmistä ominaisuuksista joilla se erottuu muista levymateriaaleista. Lämpömuovaus mahdollistaa monimuotoisten kalusteiden valmistuksen, joissa materiaalin voi muokata jopa kolmiulotteiseksi muodoksi. Tämä ominaisuus johtuu tuotteen akryylisideaineesta, joka on kestomuovi, eli termoplastinen polymeeri.

Lämpö ja muotti tekevät muodon

Lämpömuovaus on levyaihioiden muovausprosessi, jossa aihio lämmitetään vain muutaman asteen lasisiirtymälämpötilan Tg (pehmenemispisteen) yläpuolelle. Menetelmä soveltuu suurille ja pienille kappaleille ja se voidaan toteuttaa sekä negatiivi- että positiivimuotin päälle paineen tai tyhjiön avulla. Erikoismenetelmiä on useita ja niiden valintaan vaikuttavat lopputuotteelta vaadittavat ominaisuudet ja tuotantosarjojen koot. 

Kuvassa tyypillinen esimerkki HI-MACS-tuotteen lämpömuovauksesta, joka soveltuu sarjatuotantoon. Tässä tapauksessa HI-MACS aihio on lämpömuovattu MDF-muotin päällä. MDF-muotteja voidaan käyttää joitakin satoja kertoja.

 

Mitä kesto- ja kertamuovit ovat?

Muovausominaisuuksien perusteella polymeerit jaetaan kahteen pääryhmään: kesto- ja kertamuoveihin. Kestomuovien molekyylit ovat pitkiä polymeeriketjuja, joiden välillä ei ole kemiallisia sidoksia. Molekyylejä yhdessä pitävät voimat heikkenevät, kun muoveja lämmitetään, ja vahvistuvat muoveja jäähdytettäessä. Näin kestomuoveja voidaan toistuvasti muovata lämmön ja paineen avulla; ne ovat termoplastisia. Kestomuoveja ovat esimerkiksi akryylit, polyeteenit ja polyamidit. Maailman suurimmat Solid Surface-tuotemerkit, kuten HI-MACS, ovat akryylipohjaisia. Vastaavasti kertamuovit muodostuvat sen perusraaka-aineen kovettumisreaktiossa. Tällöin hartsin polymeeriketjut silloittuvat eli kytkeytyvät toisiinsa verkkomaiseksi rakenteeksi. Verkkoutunutta rakennetta ei enää voi uudelleen lämmöllä muovata. Tunnetuimpia kertamuoveja ovat tyydyttymättömät polyesterit ja epoksihartsit. Osa Solid Surface- tuotteista kuuluvat myös tähän ryhmään.

Kuva: Polymeeriteknologian perusteet (Jukka Seppälä 1997)

Amorfisten kestomuovien (kuten akryyli) sisäinen rakenne on järjestäytymätön eli amorfinen. Se tarkoittaa, että polymeerin molekyyliketjut ovat sotkeentuneet toisiinsa ilman järjestystä. Amorfiselle muoville lasisiirtymälämpötilan Tg on erittäin tärkeä. Tg:n alapuolella, eli lasitilassa, molekyyliketjujen liike on estynyt. Siksi polymeeri on lasitilassa jäykkä, kova ja usein hauras. Tg:n yläpuolella, kumitilassa, molekyyliketjut pääsevät liikkumaan. Siksi polymeeri on pehmeä ja muokattavissa.

Supermuovautuva HI-MACS

HI-MACS levyjen lämpömuovaus tapahtuu n. 160 C lämpötilassa. Jotta materiaali muuttuu täysin kumimaiseksi, levyn täytyy saavuttaa 160 C lämpötilan tasaisesti koko paksuudeltaan. 2-D lämpömuovauksessa 12 mm paksuisen levyn minimi taivutussäde vaihtelee kuosin mukaan 50 mm – 200 mm:n.

Jo aiemmin LG Hausys lanseerasi supermuovautuvan, valkoisen HI-MACS Ultra-Thermoforming -materiaalin, joka vie materiaalin muotoilun mahdollisuudet aivan uudelle tasolle, sillä materiaalin minimi taivutussäde on 6 mm normaalin 50 mm sijaan. Viime vuonna tämä tuote sai seurakseen HI-MACS Intense Ultran, jonka sävyt ovat musta, tummanharmaa ja harmaa ja jossa supermuovautuvuuteen yhdistyy intensiivinen väritekniikka.

HI-MACS Ultra tuo sekä muotoiluun- että lämpömuovausprosesseihin uusia mahdollisuuksia ja ulottuvuuksia. Kyseisen materiaalin ympärillä tullaan varmasti näkemään paljon innovatiivisia tuotteita seuraavien vuosien aikana.  

Kuvat: LG Hausys ja Stelian Popa, 

Lähde ja kuvat: Polymeeriteknologian perusteet (Jukka Seppälä 1997)

Kirjoittaja: Riku Uotila 
puh. 050 584 4858