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,
flaskor, surfingbrädor etc. PE-HD och
PET är dominerande material när de gäller behållare och flaskor. 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 flytriktning
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 därefter flyttas 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
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 luftflödet
kyler hålkroppen (flushing air method).
Kylningen kan ytterligare förbättras genom att införa kryoluft eller flytande
kvävgas.
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.
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-
EN FÖRDEL ÄR ATT KUNNA STYRA
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.
ACKUMULATORHUVUDET ANVÄNDS
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
82
smälttemperaturen. Vid formblåsning
sker sträckningen huvudsakligen radiellt
men vid sträckblåsning införs en kärna i
hålkroppen som också sträcker materialet i longitudiell riktning.
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
PLASTFORUM 10 2005
BEARBETNING FRÅN A TILL Ö
Sträckblåsning (forts)
(20 bar). I praktiken är det nödvändigt att finna 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.
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-
VID TILLVERKNING AV PET-FLASKOR
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-flaskan biaxiellt orienterat.
Principen för sträckblåsning
ÄMNET KAN TILLVERKAS integrerat eller
i ett separat steg då ämnet levereras till
användare för uppblåsning och påfyllning av flaskan. 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-
ra metoden men utrustningen är mer
komplicerad.
Det går ej att tillverka en liknande flaska 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.
Schematisk anordning för extrudering av PTFE-rör
bör extrusionsprofilens väggar vara tunnare än 6 mm.
Eftersom PTFE är känslig för skjuvning kan för närvarande endast enklare
profiler som rör och stavar tillverkas av
PTFE medan UHMWPE kan utföras i
komplexa profiler. Det är alltid möjligt
att bearbeta UHMWPE i en utrustning
som är anpassad till PTFE medan det
motsatta ger ett dåligt resultat.
Extrudering av PTFE och UHMWPE
■ PTFE och UHMWPE räknas som termoplaster men materialen har mycket
höga smältviskositeter (1010 Pa·s). De
båda materialen kan ej bearbetas med
konventionella smältprocesser. På senare
år har man emellertid genom att anpassa
utrustningen och modifierat 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.
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 UHMWPE 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 –
FÖR PTFE SKER SINTRINGEN
84
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
ETT PTFE-RÖR TILLVERKAS
en egenskap som också utnyttjas vid kalandrering och tillverkning av tejp.
Vid extrudering förkomprimeras PTFE-pulver med en stämpel (ram). Det
förkomprimerade ämnet trycks genom
en upphettad extrusionsprofil, som ger
den önskade profilen. Processen kallas
på engelska ram extrusion eller sinter
extrusion.
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
FÖRKOMPRIMERINGEN ÄR I SIG
I NÄSTA NUMMER: VARMFORMNING
PLASTFORUM 10 2005