1. No category

BEARBETNING FRÅN A TILL Ö
EXTRUDERING DEL 1
2
I anslutning till extruderns munstycke ansluts en rad olika
system. När det gäller rör och profiler tillkommer kalibrering,
kylning, avdragning, kapning och stapling. I detta avsnittet
beskrivs vidare tillverkning av plattor, folier samt formblåsta
och sträckblåsta produkter. Sträckblåsning är egentligen
inte en förlängning av extrudering eftersom man utgår från
formsprutade ämnen.
SYSTEMEN
RUNT OMKRING
Teknik i anslutning till extrudern
■ Munstycket anpassas till produktens
utformning och hastighet. Vid masstillverkning är tillverkningen synkroniserad
och justerbar. Undantag från konventionell extrudring är tillverkning av profiler
i mycket högviskösa material som PTFE
och PE-UHMW.
Digitala omvandlare och mikroprocessorer är nödvändiga för att rationali-
Filmblåsning är en form av extrudering.
sera tillverkningen. Kontrollsystemen
innebär en högre kostnad, men vinsten
ligger i höga produktionshastigheter,
mindre avfall vid tillverkning och framför allt lägre personalkostnader.
Ofta kan en operatör bevaka fler produktionsenheter. För att göra de höga
produktionshastigheterna möjliga måste
produktens dimensioner kontrolleras
noggrant med till exempel laser. Mätningarna styr extrudern automatiskt och
ger dessutom operatören möjligheter att
justera förloppet.
Vid tillverkning av folier har extrudern en diameter av upp till 30 cm och
levererar fem ton/timme eller mer.
i extrudatets tjocklek och dessutom kyls
extrudatet av de kylda valsarna. Vid behov införs en skyddande film i kalendern.
I en rullbana kyls den kontinuerligt
tillverkade skivan ytterligare med luft
och kantskärs varefter den löper genom
en avdragare med två rullar för att kapas
i kortare skivor och slutligen staplas.
Munstyckets roll är således reducerad
till att ge en jämn strömning med konstant hastighet över hela skivans bredd
medan spalten mellan valsarna i kalendern kalibrerar skivans tjocklek. Kalanderns valsar kan ha ytor som ger blankpolerade, matta eller mönstrade ytor. I
kalendern kan materialet sträckas, vilket
undviks genom styrning av valsarnas rotationshastigheter. Avdragningsrullarna,
som tillverkas av gummi, får ej heller orsaka sträckning.
Lars-Erik Edshammar
Tillverkning av skivor
■ Plastskivor skiljer sig från filmer (folier) genom att inte kunna rullas upp utan
kvarstående deformation. De platta skivorna är i allmänhet tjockare än 0,25
mm och maximalt 25 mm tjocka. Kommersiell skivor extruderas till en bredd
av 4 m vid tjocklekar av 15 mm.
Utrustningen för tillverkning av
skivor (sheet train) består av en extruder
med ett munstycke, som har en bred
splits. Mellan munstycket och extrudern
införs ett filter för att avskilja föroreningar. Bredslitsmunstyckets fördelningskanal är utformad som en ”klädhängare” för att smältan ska flyta jämt
fördelad över hela munstyckets bredd.
Munstycket är uppvärmt och extrudatets tjocklek styrs av munstyckets inställbara läppar.
Extrudatet är tjockare än den färdiga
skivan, som får sitt rätta mått då det löper
genom ett valsverk (kalander), som vanligen består av tre valsar. Gapet mellan
valsarna utjämnar eventuella variationer
PLASTFORUM 10 2005
Extruderanläggning för plattor (schematiskt)
ANVÄNDNINGSOMRÅDEN för plattor är till
exempel byggnadsindustrin samt skivor
för varmformning (vakuumformning).
Styv PVC ger slagsega varmformbara
tunna skivor, som är glasklara med en svag
gulton. Skivan kan vara matt eller blankpolerad och varmformas till livsmedelsförpackningar. Tjockare skivor används i
hushållsgods, värme- och ventilationsanläggningar samt som väggbeklädnader.
Mjuk PVC tillverkas i 4 till 6 mm
tjocka gummiliknande skivor, som skärs
till remsor och lister. Vita skivor av ABS
varmformas till kabinettet i kylskåp.
HIPS (slagseg polystyren) ger liksom
ABS opaka skivor medan SAN ger glasklara varmformbara skivor, som efter en
tid gulnar. SAN förekommer därför vanligen infärgad (blått kompenserar gul-
77
BEARBETNING FRÅN A TILL Ö
Tillverkning av skivor (forts)
Biaxiellt orienterad polypropen – BOPP
ningen). PMMA ger kristallklara produkter med hög åldrings- och väderbeständighet. Användningsområden är
sanitära produkter, fönster samt UVoch väderbeständigt skyltmaterial.
PE-HD ger både opaka och delvis
transparenta material med en vaxartad
yta. PE-HD är resistent mot både hög
och låg temperatur, kan steriliseras upp
till 120° C och används i tekniska produkter. Skivor av polykarbonat har hög
slagseghet och används i säkerhetsglas.
Ofta samextruderas skivor och exemplen är otaliga till exempel laminering av ABS med PMMA för ökad UVresistens. Skivorna används bland annat
för tillverkning av småbåtar och kanoter.
Skivor av HIPS, som är dubbelsidigt laminerade med PMMA, får reptåliga ytor
och används för tillverkning av duschkabiner.
■ Biaxiell orientering av tunna filmer
ger en flerfaldig ökad styrka genomskinlighet och låg permeabilitet. Vanliga material är PP, PS, PAN och PET. Sträckningen sker i en tvåstegsprocess med
dragning längsled följd av sträckning i
tväriktningen med gripverkyg. Alternativt sker sträckningen biaxiellt i ett moment.
med de ovanligt starka
filmer som omger CD-skivans godsaker,
chocklad- och cigarrettpaket. Det förekommer alltid en anvisning för att lätt
kunna öppna paketet, men det är inte
alltid så lätt att hitta anvisningen om den
inte är markerad.
Filmen består av biaxiellt orienterad
polypropen (BOPP) och den ersatte på
1960-talet cellofan, vilket var orsaken
till att så gott som all cellofantillverkning
ALLA ÄR BEKANTA
upphörde. BOPP kan tillverkas på flera
sätt men den populäraste metoden använder en spännram. En produktionsanläggning ger 300 meter film per minut
med en bredd av 3–10 meter.
VID TILLVERKNINGEN EXTRUDERAS en smälta
som är fri från föroreningar och gelklumpar. Extrudern har en diameter av
upp till 300 mm och plastsmassan sprutas genom ett slitsformat munstycke.
Materialet kyls så snabbt som möjligt
för att få en struktur med små och jämnt
fördelade kristalliter. De små kristalliterna ger filmen hög riv- och punkteringshållfasthet samt hög genomskinlighet.
Nedkylningen sker med hjälp av kylda rullar, som har en diameter av minst
två meter. Filmen kyls dessutom i ett
vattenbad för att undvika sfärulittillväxt.
Efter avkylningen men före sträck-
Fortsättning sidan 80
Plana folier
■ Plastfolier eller filmer är tunnare än
plastskivor men tillverkas i liknande utrustningar. Munstycket vid tillverkning
av tunna material är vanligen utformat
på annat sätt än för tjocka.
Båda använder ett munstycke som är
av klädhängaretyp men vid tillverkning
av tunna filmer används inte ett stypelement utan extrudatets tjocklek inställs
med en böjlig läpp (flex lip).
FOLIER TILLVERKAS OCKSÅ genom att extrudera ett i tunt rör som expanderas genom filmblåsning och därefter kyls och
kläms ihop till en dubbel plan film som
kantskärs och rullas upp.
Filmblåsningsutrustningen har en
helt annan uppbyggnad än den vid tillverkning av plana filmer och beskrivs
i det följande.
Vid tillverkning av planfolier skiljer
man mellan enaxligt och tvåaxligt orienterad film – uniaxiell eller biaxiell orientering – samt om filmen består av ett
material eller samextruderas.
Vid samextrudering skiljer man mellan tre metoder: sammanflytning av
komponenterna i själva eller strax utanför munstycket, ”adapter”-teknik samt
extruderingsbeläggning. I det första fallet
flyter plastsmältorna från olika extrudrar genom avskilda flytkanaler i ett flerskiktsmunstycke (multichannel die process).
78
Skikttjocklekarna bestäms genom extrudrarnas dimensionering. Sammanflytning av de olika skikten sker strax
innanför eller utanför utmatningsspalten.
VID ADAPTERSAMEXTRUDERING (feed block)
sammanförs plastsmältor från olika extrudrar i ”adapter”-form, som består av
plastskikt i ett block som pressas ut genom ett planfoliemunstycke. Plastsmältorna måste ha likartade flytegenskaper
så att de flyter laminärt genom munstycket.
Adaptermetoden kräver låga investeringskostnader och antalet skikt är
i teorin obegränsat medan materialvalet
är begränsat.
Plastbeläggning med hjälp av extrudering görs även av plastfilmer, papper,
säckpapper, kartong och aluminiumfolier samt väv.
en god vidhäftning
mellan plasten och underlaget. Beläggningsmaterialet är oftast polyetenbaserade material. Beläggningen fungerar
som fuktspärr för otäta bärarmaterial
men ger också möjligheter till svetsning
av PE-filmer genom att samextrudera
med ett polärt förseglingsmaterial.
Material av detta slag används i
mycket stor utsträckning för tillverkning
av livsmedelsförpackningar för mjölk,
yoghurt och fruktsafter.
Skillnaden mellan munstycken för tjocka skivor
och tunn folie
Principen för samextrudering i tre skikt
System för samextrudering
I DE FLESTA FALL FÅS
PLASTFORUM 10 2005
BEARBETNING FRÅN A TILL Ö
Biaxiellt orienterad polypropen – BOPP (forts)
ningen måste filmen värmas upp till
den temperatur då kristalliternas orientering blir maximal. Vid uppvärmningen används exempelvis oljeuppvärmda
rullar. Uppvärmningstemperaturen är
cirka 150°C.
sker i två
steg: först i längsriktning och därefter
i tvärriktning. I dragriktningen används
dragrullar och i tvärriktningen en kontinuerligt arbetande spännram med inspänningsklämmor, som håller fast filmen.
Medan klämmorna sträcker filmen
uppvärms den med het luft. I slutet
minskas tvärsträckningen och filmen
värmebehandlas för att minska filmens
krympning.
Filmens kanter, som har den tjocklek
filmen hade före tvärsträckningen, avskärs och återanvänds vanligen inte i
processen på grund av risk för kontamination.
Vid tillverkning av exempelvis film
för videotejp införs extra anordningar
för sträckning i längsriktningen.
Tillverkning
av biaxiellt
orienterad
PP-film (BOPP)
DEN BIAXIELLA STRÄCKNINGEN
Egenskaper hos icke sträckt och biaxellt orienterad polypropenfilm (tabell nedan)
Egenskap
PP
BOPP
Tjocklek, µm
25
25
Draghållfasthet i längsriktning, N/mm
50
150
Draghållfasthet i tvärriktning, N/mm2
40
250
Brottförlängning i längsriktning, N/mm2
400
140
Brottförlängning i tvärriktning, N/mm2
500
40
2
E-modul i längsriktning, N/mm
2
E-modul i tvärriktning, N/mm2
Lågtemperaturresistens, °C
500
2500
900
4 000
cirka 0
–50
Rel. syrepermeabilitet, 23°C, 75 %RH
25
10
Rel. syrepermeabilitet för vattenånga, 23°C, 75 % RH
25
15
Filmblåsning
■ Blåsfolier tillverkas med hjälp av
extrudrar med diametrar mellan 60 och
250 mm och skruvar med längden 25D
till 33D.
Ringformade munstycken är horisontella med diametern 100 till 1000 mm.
Spaltbredden varierar mellan 0,5 och
2 mm och den blåsta filmens tjocklek
mellan 10 och 300 mm. Då den blåsta
cylindrisk filmen plattas ut till dubbelfilm har den en bredd mellan 1,5–2,5
meter.
är olika polyetenkvaliteter ofta samextruderade med
en barriärplast. Vid filmblåsningen orienteras materialet biaxiellt vilket ger god
styrka i både tvär- och längdriktningen.
Förr tillämpades metoden huvudsakligen vid framställning av tunna påsförpackningar eller förpackningsfolier av
PVC men numera är polyetenkvaliteter
helt dominerande .
Tillverkningsutrustningen kännetecknas av hög automatik med rullar för
kantskärning, plasmaurladdning som ger
möjligheter till tryckning, svetsning, perforering, upprullning etc. Kapaciteten
räcker för framställning av fler än 50 000
DET VANLIGASTE MATERIALET
80
avfallssäckar och mer än 200 000 perforerade hushållspåsar i ett skift.
Fryspåsar tillverkas i tre skikt med ett
förstärkt tätt mellanskikt, som motverkar frysbränna vilket försämrar livsmedlets näringsvärde genom torkning och
härskning. Avfallspåsar tillverkas också
genom samextrudering i tre skikt med
recirkylerat material i mitten.
munstycket flödar 100 till 1200 kg/timme. Flödet är inställbart och munstycket är av spiraltyp.
En yttre kalibreringskorg är placerad där
blåsan formas.
Den snabba utmatningen kräver en
intensiv kylning från utsidan då bubblan
expanderar och fortfarande är mjuk.
Blåsan blir upp till 20 meter hög och
uppsamlas med hjälp ledrullar eller skivor till en dubbel film, som löper vidare
och behandlas på olika sätt beroende på
slutproduktens användning.
Uppstartingen sker genom att man
med skyddshandskar kniper ihop den
plastmassa, som inledningsvis tränger ut
ur munstycket. Man åstadkommer på så
sätt en tätning så att tryckluften får blåsan att växa av sig själv.
Anläggning för filmblåsning
GENOM DET RINGFORMIGA
Samextrudering vid filmblåsning (3 lager)
PLASTFORUM 10 2005