Study of Polypropylene for Use in Mobile Phones, as a Future Eco-Friendly Material

Polypropylene is a thermoplastic mass production plastic, which is currently one of the most commonly used plastics. By chemical structure polypropylene is one of the simplest polymers. The simplicity of the structure affects to rather versatile properties of polypropylene. These versatile and modifiable properties of polypropylene are reason for why it is still of interest to researchers. This Master of Science thesis introduces properties of polypropylene in common level. One of the main goals for this thesis was to study sustainability of polypropylene. The sustainability is studied with Life Cycle Assessment. In a Life Cycle Assessment study energy consumptions and greenhouse gas emissions of polypropylene and some other plastics, which are used in mobile phones, were compared. The thesis also gives an overview of biopolypropylene and biorefinery concepts as well as some possibilities of raw materials of biorefinery are introduced. Also market and industry trends of polypropylene now and in the future are considered. By the end the reader will also have a basic knowledge of materials used in mobile phones in general and more specifically about plastics. In plastics are focused plastic materials which might be replaceable with some a polypropylene plastic. At the moment some amount of polypropylene plastics are used in mobile phones, but not in structural parts like covers or frames. Another main goal of this thesis was to examine if polypropylene plastics could be used more in mobile phones than currently and suitability of their manufacturing methods. This was done by comparing plastics and by testing injection moldability of selected polypropylene plastics. The plastics were chosen to injection moldability test by their mechanical properties. Reference materials were plastic materials whose are currently used in mobile phones. The three selected polypropylene plastics were injection molded to mobile phone cover like test pieces. By these test plastics injection moldability and some of their properties, like shrinking, were studied. After the injection molding test it is clear if the selected plastics could be processed to wanted shapes by injection molding. Test pieces mechanical properties suitability for wanted use was not studied with injection molding tests. /Kir11Polypropeeni on kestomuovi ja se on myös yksi käytetyimmistä muoveista. Kemialliselta rakenteeltaan polypropeeni on yksi yksinkertaisimmista polymeereistä ja tämä suhteellisen yksinkertainen kemiallinen rakenne vaikuttaa polypropeenin monipuolisiin ominaisuuksiin. Nämä monipuoliset muunneltavat ominaisuudet ovatkin syy miksi polypropeeni edelleen kiinnostaa tutkijoita. Diplomityössä polypropeenin ominaisuuksia esitellään yleisellä tasolla. Yksi tämän diplomityön tärkeimmistä tavoitteista oli selvittää polypropeenin ominaisuuksia kestävän kehityksen kannalta. Näitä ominaisuuksia tarkastellaan työssä elinkaaritutkimuksen avulla. Elinkaaritutkimus, joka suoritettiin tätä työtä varten, vertaa polypropeenin ja eräiden matkapuhelimissa käytettyjen muovien energian kulutusta ja tuottamia kasvihuonekaasuja. Tässä työssä esitellään myös biopolypropeeni sekä käsitteenä, että mahdollisena tulevaisuuden materiaalina. Myös biojalostuksen periaate ja joitain sen mahdollisia raaka-aineita esitellään. Työssä tarkastellaan myös sekä polypropeenin nykyiset että tulevat markkinat ja teollisuuden kehityssuunnat. Diplomityössä käsitellään myös materiaalien käyttöä matkapuhelimissa sekä yleisesti että tarkemmin muovimateriaalien osalta. Muovimateriaaleissa keskitytään muoveihin, jotka voisivat olla mahdollisesti korvattavissa polypropeenimuoveilla. Tällä hetkellä polypropeenimuoveja käytetään matkapuhelimissa jonkin verran, muttei rakenteellisissa osissa kuten kuorissa. Toinen tärkein päämäärä diplomityölle onkin selvittää voitaisiinko polypropeenimuoveja käyttää matkapuhelimissa laajemmin kuin nykyisin. Tätä mahdollisuutta tutkitaan vertailemalla muovien ominaisuuksia kirjallisuudesta sekä käytännössä ruiskuvalutesteillä. Ruiskuvalutesteihin muovit valittiin mekaanisten ominaisuuksien perusteella käyttämällä vertailuarvoina joidenkin tällä hetkellä matkapuhelimissa käytössä olevia muovimateriaalien arvoja. Testaus suoritettiin kolmelle polypropeenimuoville ruiskuvalamalla muovit matkapuhelimen kuoren kaltaisiksi testikappaleiksi. Ruiskuvalutesteillä tutkitaan muovien valettavuutta sekä joitain muovin ominaisuuksia, kuten kutistumista. Ruiskuvalutestien tuloksista selviää, kuinka hyvin testatut polypropeenimuovit sopivat halutunlaisten osien tuottamiseen ruiskuvalulla. Nämä testit eivät kuitenkaan kerro sitä, soveltuvatko testikappaleiden mekaaniset ominaisuudet haluttuun käyttöön