Muoviteollisuus

Muoviteollisuus on teollisuuden toimiala, joka valmistaa muoviraaka-aineita ja muovituotteita ja osallistuu myös muovin kierrättämiseen ja uudelleenkäyttöön.

Muovituotteiden käyttökohteita
Muoviteollisuuden tuotteiden käyttöalueista suurimpia ovat pakkausala, ajoneuvoteollisuus ja rakennusala. Euroopassa lähes 39 % muoveista käytetään pakkaamiseen. Muovista valmistetaan paljon myös kulutustavaroita, kuten keittiövälineitä, valaisimia, astioita, säiliöitä ja säilytyslaatikoita. Muovi on yleinen materiaali myös elektronisten laitteiden kotelomateriaalina.

Kestomuovit ja kertamuovit
Muoviteollisuusyritykset hankkivat raaka-aineensa eli eri muovilaadut yleensä erillisiltä raaka-ainevalmistajilta pelletteinä tai rakeina. Jotkut yhtiöt valmistavat raaka-aineenkin itse.

Muoviteollisuuden käyttämät muovityypit jaetaan kahteen pääluokkaan. Kestomuovit eli termoplastiset muovit pehmenevät kuumennettaessa ja kovettuvat jäähdytettäessä. Ne sopivat käytettäviksi uudelleen, koska ne kestävät useita lämmitys- ja jäähdytyskertoja. Kestomuovien osuus muoviteollisuuden raaka-ainekäytöstä on noin 90 prosenttia. Toinen pääluokka ovat kertamuovit, joita ei voida muovata uudelleen. Joitakin kertamuoveja voidaan kuitenkin kierrättää, kuten lujitemuoveja sementin valmistuksessa: lujitemuovien palavat osat tuottavat sementtiuunissa energiaa ja palamattomat osat voidaan hyödyntää sementin raaka-aineena.

Muovit ovat suosittuja myös komposiitti- eli yhdistelmämateriaalien yhtenä ainesosana. Muovikomposiitteja ovat muun muassa lujitemuovit (keraami + muovi), puukomposiitit (puu + muovi) ja muovilla laminoidut paperimateriaalit, kuten nestepakkauskartonki.

Valmistusmenetelmiä

Muoviteollisuus valmistaa muovituotteita ainakin 12 pääasiallisella menetelmällä. Niistä seitsemän tärkeintä ovat ekstruusio eli suulakepuristus, puhallusmuovaus ja ruiskuvalu, kalanterointi, puhalluskalvoekstruusio, rotaatiovalu ja tyhjiömuovaus eli lämpömuovaus. Lujitemuovituotteiden valmistuksessa yleisimmät menetelmät ovat erilaisia laminointitekniikoita. Vaahtomuoveja valmistetaan vaahdottamalla.

Ekstruusio

Ekstruusiossa eli suulakepuristuksessa sulaa muovimassaa pumpataan jatkuvalla syötöllä halutun muotoisen suulakkeen läpi.  Näin valmistetaan putkia, letkuja, kaapeleita, tankoja, kalvoja, levyjä, nauhoja, profiileita ja muita pituussuunnassa vakiomuotoisina pysyviä muoviosia. Ekstruusiossa käytetään kestomuoveja kuten PE-HD, polypropeeni, polyvinyylikloridi ja akryyli. Muovin fyysisiä ominaisuuksia voidaan muuttaa materiaalin kuumennuksella ja jäähdytyksellä sekä puristusvoimaa säätämällä. Kaksiaine-ekstruusiossa voidaan tehdä puristettavaan tuotteeseen sisäkkäisiä tai rinnakkaisia osia eri materiaaleista. Toinen materiaali voi olla myös metallia: esimerkiksi sähköjohdot ja -kaapelit sekä metallispiraalin sisältävät suihkuletkut tehdään näin.

Puhallusmuovaus

Puhallusmuovauksessa ekstruusioon lisätään yksi työvaihe. Sula muovimassa puristetaan suulakkeen läpi pullonmuotoiseen muottiin. Paineilma pullistaa muovin muotin seinämiin, joissa se kovettuu.

Ruiskuvalu

Ruiskuvalussa sula muovimassa puristetaan suoraan kaksiosaiseen, avattavaan muottiin, jonne se jähmettyy. Massan jäähdyttyä tarpeeksi kiinteäksi muotti avataan ja saatu muovikappale otetaan talteen. Kappaleen monimutkaisuudesta riippuen muotti voidaan valmistaa halvasta kevytmetallista tai tarkkuusvalussa kalliimmista ja kestävämmistä materiaaleista.

Muoviteollisuuden historiaa

Muovin edeltäjiä olivat erilaiset muovattavat luonnonmateriaalit. Keratiineja eli eläimistä saatavia sarveisaineita käytettiin 1700-luvulla muun muassa kattoikkunoiden materiaalina. Kumipuusta saatavaa guttaperkkaa alettiin käyttää 1850-luvulla muun muassa biljardipallojen materiaalina ja valtameren pohjaan laskettavien kaapeleiden eristeenä. Hyönteisten tuottama sellakka keksittiin samoihin aikoihin nappien, pelinappuloiden ja myöhemmin gramofonilevyjen raaka-aineeksi. Se sopi guttaperkan tavoin myös sähköeristeeksi. Selluloidi keksittiin 1860-luvulla, ja sen tärkeimmäksi käyttökohteeksi tuli elokuvafilmi. 1900-luvun vaihteessa keksittiin maidon kaseiinista saatava galaliitti, josta alettiin tehdä nappeja, kampoja ja muita pikkuesineitä. 

Ensimmäisen täysin teollisesti valmistetun muovin, fenoliformaldehydin eli bakeliitin kehitti 1909 belgialaissyntyinen, Yhdysvalloissa asunut kemisti Leo Bakeland. Bakeliitti oli myös ensimmäinen raakaöljyyn pohjautuva petrokemiallinen muovi. Tästä alkoi kemistien kilpajuoksu yhä uusien ja monipuolisemmin muovattavissa olevien materiaalien kehittämiseksi. Uutuusmateriaalit olivat usein myös edullisempia kuin niitä edeltäneet materiaalit.

Petrokemia osoittautui monipuoliseksi muovien lähteeksi. Polystyreeni ja polyamidi kehitettiin 1930-luvulla, polyvinyylikloridia olivat kemistit tuottaneet vahingossa jo 1800-luvulla, mutta 1920-luvulla Goodrich-yhtiö kehitti siitä teollisen tuotteen.

Suurimpia muoviyrityksiä
Maailman suurimpia muoviraaka-aineiden tuottajia ovat kemianteollisuuden jättiyritykset kuten saksalainen BASF,  yhdysvaltalainen Dow Chemical Company ja taiwanilainen Formosa Plastics. Kiinalaiset, saudiarabialaiset ja malesialaiset petrokemian yritykset ovat vallanneet alaa muoviraaka-aineiden tuottajina perinteisiltä amerikkalaisilta ja eurooppalaisilta yrityksiltä.

Muovituotteiden valmistus on jakaantunut hyvin monenkokoisten yritysten kesken, koska tiettyä erikoistuotetta tai pientä tuotevalikoimaa voi valmistaa kannattavasti yhdellä tai muutamalla koneella pienessä yrityksessä. Maailman suurimpia muovisia kulutustavaroita valmistavia yrityksiä ovat Tupperware ja Newell-Rubbermaid.

Muoviteollisuus Suomessa 

Suomen ensimmäinen muovitehdas oli Sarvis Oy, joka perustettiin vuonna 1921. Sarvis valmisti maitopohjaisesta kaseiinimuovista nappeja, solkia ja muita tarve-esineitä Tampereella. Vuonna 2011 Suomessa oli noin 600 muovituotteita valmistavaa yritystä, jotka työllistivät runsaat 11 000 henkeä. Tuotannon jalostusarvo oli 993 miljoonaa euroa ja osuus 3,2 prosenttia koko maan teollisuuden jalostusarvosta.

Lähteet 

Teollisuus
Muovit