EXTRUDERING: Systemen runt omkring del 2 - Plastnet.se

BEARBETNING FRÅN A TILL Ö
Formblåsning
■ Vid sträckblåsning utgår man från ett
formblåst ämne medan formblåsning
sker av extruderad slang. Formblåsning
(extrusion blow moulding) är en relativt
ung metod för tillverkning av hålkroppar
av termoplaster. Tillämpningar är bränsletankar,
ventilationskanaler, behållare,
fl askor, surfi ngbrädor etc. PE-HD och
PET är dominerande material när de gäller
behållare och fl askor. Formblåsta paneler
används även i möbler. Andra stora
marknader är leksaker, dunkar och väskor
av olika slag.
UTRUSTNINGEN BESTÅR AV en extruder med
vinkelhuvud, en tvådelad form och en
anordning för uppblåsning av den mjuka
extruderade slangen. Termoplasten
homogeniseras i den horisontella extrudern
och smältan får vertikal fl ytriktning
i vinkelhuvudet. Munstycket formar
smältan till en rörformig mjuk slang.
Formhalvorna sluts kring den vertikalt
hängande slangen och knips åt i övre
änden och kring en blåspinne i den nedre.
Slangen blåses upp mot formväggen,
den blåsta hålkroppen avkyls, avformas
och avskäggas. Även i detta fall blir materialet
i viss mån biaxiallt orienterat.
Extruderingen innebär orientering
i längsriktningen och genom uppblåsningen
i tvärriktningen. Vanligare är att
slangen knips åt i den nedre änden där
den svetsas ihop och att den slutna formen
där efter fl yttas till en station för
uppblåsning.
Vid uppblåsningsstationen förs en
blåspinne ned i formen kring slangen.
I detta fall formar och kalibrerar blåspinnen
halspartiet hos hålkroppen på en
gång som slangen blåses upp och trycks
mot formväggen för att erhålla den önskade
formen. Hålkroppen avkyls, formen
öppnas och detaljen avformas.
Blåstrycket är sällan över 4–8 bar och
kravet på formmaterialets hållfasthet är
mindre än vid formsprutning. Lämpligt
formmaterial är aluminium, som har
en god termisk konduktivitet.
För att påskynda kylningen införs
Sträckblåsning
■ Sträckblåsning (strech blow molding) är
en speciell variant av formblåsning. Tekniken
utnyttjar den förstärkning som
åstadkoms genom att sträcka materialet
vid en temperatur strax under glas- eller
Anläggning för formblåsning Formblåsning vid blåsstation
Variation av slangens tjocklek med torped Ackumulatorhuvud
luftcirkulation i hålkroppen genom en
kanal i anslutning till blåspinnen. Kanalen
är så utformad att det inre trycket bibehållas
då det cirkulerande luftfl ödet
kyler hålkroppen (fl ushing air method).
Kylningen kan ytterligare förbättras genom
att införa kryoluft eller fl ytande
kvävgas.
EN FÖRDEL ÄR ATT KUNNA STYRA den extruderade
slangens tjocklek. Tjockleksvariationen
kan exempelvis åstadkommas av
en torped med konisk spets. Torpeden
rör sig axiellt upp och ner med hjälp av
hydraulik. Genom att ändra väggtjockleken
hos den extruderade slangen kan
dess dimensioner anpassas hålkroppens
form. Vitsen är att den formblåsta produkten
ska bli jämntjock.
Tekniken innebär två fördelar. För det
första blir materialåtgången för stor om
man utgår från en slang med jämn tjocklek
vid formblåsning av en produkt med
varierande radie. Slangen bör nämligen
vara tjockare i de partier där slangens expansion
är störst. Varierar man slangens
tjocklek på rätt sätt genom programstyr-
smälttemperaturen. Vid formblåsning
sker sträckningen huvudsakligen radiellt
men vid sträckblåsning införs en kärna i
hålkroppen som också sträcker materialet
i longitudiell riktning.
ning kan man minska materialåtgången,
vilket betyder reducerade kostnaderna
särskilt när det gäller långa serier och dyra
material som polykarbonat och sulfonplaster.
Den andra fördelen är kylhastigheten.
Kylhastigheten är proportionell mot
kvadraten på väggtjockleken och den
tjockaste väggen bestämmer således kyltiden.
Onödigt långa kyltider medför höga
produktionskostnader.
ACKUMULATORHUVUDET ANVÄNDS för att tillverka
slangar med stora diametrar och
längder. Problemet med stora slangar är
att de deformeras av sin egen tyngd och
får en okontrollerad tjocklek och rent av
kan brista. Dessutom blir den nedersta
delen på slangen kallare än den övre. Vid
användning av ackumulatorhuvudet
hamnar slangen i formen på kort tid utan
att hinna deformeras.
Vid hantering av långa slangar kan de
även placeras i en lutande eller horisontell
form, som sluts och blåses upp. Det
förekommer att formblåsning kombineras
med formsprutning.
Den mekaniska sträckningen sker på
en gång som det rörformade ämnet blåses
upp. Eftersom processen sker vid lägre
temperatur än vid formblåsning är
blåstrycket högre och upp till 2 MPa
82 PLASTFORUM 10 2005

BEARBETNING FRÅN A TILL Ö
Sträckblåsning (forts)
(20 bar). I praktiken är det nödvändigt
att fi nna en kompromiss mellan den
ideala sträcktemperaturen och pålagt
tryck. De material som främst sträckblåses
är främst PET, PP och PVC.
Den sträckblåsta produkten är uppbyggd
av biaxiellt orienterade makromolekyler
vilket leder till förhöjda egenskaper.
Produkterna får högre styrka än vid
formblåsning med hänsyn till väggtjockleken.
Metoden leder även till andra fördelar
som transparens (optiskt glasklart
material), hög ytglans och bättre barriäregenskaper
beroende på den plastkvalitet
som bearbetas. Metoden tillåter
emellertid endast tillverkning av produkter
med rotationssymmetriska eller
något ovala former.
VID TILLVERKNING AV PET-FLASKOR formsprutas
först ett ämne (preform), som har
formen av ett provrör. Ämnet kyls så
snabbt och effektivt att ämnet blir glasklart
trots att polyestern är en delkristal-
Extrudering av PTFE och UHMWPE
■ PTFE och UHMWPE räknas som termoplaster
men materialen har mycket
höga smältviskositeter (10 10 Pa·s). De
båda materialen kan ej bearbetas med
konventionella smältprocesser. På senare
år har man emellertid genom att anpassa
utrustningen och modifi erat polymeren
kunnat bearbeta UHMWPE på ett relativt
normalt sätt.
När det gäller PTFE är man emellertid
tvungen att ta till teknik som påminner
om pulvermetallurgiska metoder,
det vill säga pressning av legeringspulver
till en grönkropp, som sintras vid högre
temperatur.
PTFE-pulver bearbetas därför genom
formpressning eller extrudering av ett
förkompakterat ämne, som därefter sintras
och kyls långsamt till färdiga produkter.
FÖR PTFE SKER SINTRINGEN över den kristallina
smältpunkten 327° C men i praktiken
är sintringstemperaturen mellan
360° C och 400° C för att åstadkomma
ett tillräckligt snabbt förlopp. För UHM-
WPE ligger processtemperaturen mellan
180° C och 200° C.
PTFE-kornen har en storlek av 300
till 600 mm. Då de pressas mot varandra
uppstår god vidhäftning mellan kornen –
lin plast. Genom formsprutningen uppnår
man extremt goda toleranser i den
gängade förslutningzonen (calibrated
neck), som inte ska blåsas upp. Denna
typ av sträckblåsning grundar sig således
inte på extrudering. I nästa steg sträckblåses
ämnet, vilket innebär att ämnet
förlängs och makromolekylerna orienteras
i längsriktningen. Vid blåsningen mot
formväggen orienteras de i tvärriktningen
och därmed är materialet i PET-fl askan
biaxiellt orienterat.
ÄMNET KAN TILLVERKAS integrerat eller
i ett separat steg då ämnet levereras till
användare för uppblåsning och påfyllning
av fl askan. I det första fallet sker
formsprutning och sträckblåsning i samma
maskin. I det andra fallet kyls det
formsprutade ämnet till avformningsstemperaturen
vid formsprutan varefter
det uppvärms till sträcktemperaturen
och uppblåses i sträckblåsningsmaskinen.
Energiåtgången är lägre vid den för-
Schematisk anordning för extrudering av PTFE-rör
en egenskap som också utnyttjas vid kalandrering
och tillverkning av tejp.
Vid extrudering förkomprimeras PT-
FE-pulver med en stämpel (ram). Det
förkomprimerade ämnet trycks genom
en upphettad extrusionsprofi l, som ger
den önskade profi len. Processen kallas
på engelska ram extrusion eller sinter
extrusion.
FÖRKOMPRIMERINGEN ÄR I SIG en diskontinuerlig
process tillverkningen övergår
därefter i en kontinuerlig genom att individuella
satser (”tabletter”) sintras
ihop under värme och tryck till en stav.
Det krävs mycket hög tryck vid extruderingen
och utrustningen måste var utrustad
därefter. Under inga förhållanden
Principen för sträckblåsning
ra metoden men utrustningen är mer
komplicerad.
Det går ej att tillverka en liknande fl aska
av PBT eftersom PBT kristalliserar
mycket snabbare än PET. För att PET ska
fungera som konstruktionsplast tillförs
kärnbildare som påskyndar kristalltillväxten.
Ämnen av PVC är svåra att tillverka
genom formsprutning utan tillverkas genom
formblåsning. De formblåsta ämnena
sträckblåses därefter på vanligt sätt.
bör extrusionsprofi lens väggar vara tunnare
än 6 mm.
Eftersom PTFE är känslig för skjuvning
kan för närvarande endast enklare
profi ler som rör och stavar tillverkas av
PTFE medan UHMWPE kan utföras i
komplexa profi ler. Det är alltid möjligt
att bearbeta UHMWPE i en utrustning
som är anpassad till PTFE medan det
motsatta ger ett dåligt resultat.
ETT PTFE-RÖR TILLVERKAS på följande sätt.
PTFE-pulver införs i utrymmet mellan
extrusionsröret och en kärna via en doseringsanordning
och pressas med hjälp
av en stämpel till en ring, som pressas
nedåt för att ge plats åt nytt pulver.
Stämpeln höjs och nytt pulver doseras,
som pressas till ytterligare en ring varefter
processen upprepas.
Pulvret komprimeras således satsvis
av den av den upp- och nedgående stämpel
och de på varandra formade ringarna
förs succesivt in i extrusionsrörets sint
I NÄSTA NUMMER: VARMFORMNING
84 PLASTFORUM 10 2005