1. No category

HYVÄ
TIETÄÄ
MUOVISTA
MuoviPlast-lehti jatkaa tässä numerossa 10-osaista artikkelisarjaa ”Hyvä Tietää Muovista”.
Siinä esitellään perustietoa tavallisimmista muoveista, kuten valtamuovit, tekniset muovit,
erikoismuovit ja biomuovit. Kestomuovien yleisimmät työstömenetelmät esitellään sarjan
loppupuolella. Teksti Ulf Bruder / Brucon Ab, käännös Erik Lähteenmäki / Polymerik Oy.
OSA 10
MUOVIN TYÖSTÖ
– MUOTTIPUHALLUS, EKSTRUUSIO, KALVOPUHALLUS
Muottipuhallus
Muottipuhallus on täysautomaattinen prosessi, jossa muovista
valmistetaan onttoja kappaleita. Muottipuhalluksesta on olemassa
kaksi eri menetelmää. Ensimmäisessä menetelmässä kahden
muottipuoliskon väliseen muottitilaan ekstrudoidaan letku (englanninkielinen nimi ”parison”). Kts. kuva 1.
Toisessa menetelmässä käytetään ruiskuvalettua n.k. preformia, joka lämmitetään ja puhalletaan muottitilaan. Useimmat
PET juomapullot valmistetaan tällä menetelmällä. Kts. kuva 2.
Muottipuhallus ektrudoitavan letkun avulla.
1.Ekstrudoitu letku laskeutuu suuttimesta muottipuoliskojen
väliin
2. Muotti on sulkeutunut ja letkun sisään puhalletaan paineilmaa
3. Letku on täysin muotoutunut muotin seinämien mukaan
ja on jäähtynyt
4. Muotti aukeaa ja valmis kappale poistetaan muotista
22 MUOVIPLAST 4/2013
Yleensä muottipuhalluksessa käytetään menetelmään kehitettyjä erikoislajikkeita, joilla on suhteellisen korkea viskositeetti.
Yleisiä muottipuhallettavia muoveja ovat PE, PP, PVC, PET,
PA sekä tietyt kestomuovielastomeerit.
Letkun ekstrudoinnissa voidaan käyttää monikerrosekstruusiota, jolloin tuotteelle saadaan esim. paremmat barrieriominaisuudet. Letku voidaan myös ekstrudoida vaiheittain eri raakaaineesta esim. kovaa ja pehmeätä raaka-ainetta vuorotellen, jolloin
voidaan valmistaa jäykkiä putkia integroiduilla pehmeillä ja
taipuisilla palkeilla.
Muottipuhallus preformin avulla.
1. Ruiskuvalettu preformi lämmitetään infrapunalämmittimillä
2. Preformi asetettuna suljettuun muottiin
3. Preformi venytetään muotin pohjaan tangolla, jonka päässä
on kuula
4. Preformiin puhalletaan paineilmaa, jolloin se muotoutuu
muotin seinämien mukaan. Muotti aukeaa ja jäähtynyt kappale
poistetaan muotista
Menetelmän etuja (+) ja haittoja (-)
+ Suurten kappaleiden valmistus mahdollista
+ Monimutkaisten kappaleiden valmistus mahdollista
+ Ohutseinämäisten kappaleiden valmistus mahdollista
+ Raaka-aineiden yhdisteleminen mahdollista
- Kaikkia muoveja ei voida muottipuhaltaa
- Korkea muotin ja koneen hinta vaatii suuria sarjoja
- Kappaleella suhteellisen huono pinnanlaatu
- Kappaleen mittatoleranssit vaatimattomat
YLLÄ Muovinen viskipullo on valmistettu preformista.
Preformi kuvassa vasemmalla.
VASEMMALLA Vesitankkiin mahtuu noin 1000 litraa. Hyvä esimerkki muottipuhalluksen mahdollisuuksista.
ALLA Talent Plastics Göteborg Ab (Profilspecialisten) on yksi Ruotsin suurimmista ektruusioprofiilien valmistajista. Kuva ekstruusiotuotannosta. Tyypillisen
ekstruusiolinjan koko on noin 4 x 25 metriä.
Ekstruusio
Ekstruusiomenetelmällä voidaan valmistaa periaatteessa päättymättömiä tuotteita monesta kestomuovista. Ekstruusioon
tarkoitetut muovilajikkeet poikkeavat ruiskuvaluun kehitetyistä
lajikkeista lähinnä siten että niihin ei lisätä irrotusaineita. Raaka-aineella on myös oltava suhteellisen korkea sulaviskositeetti,
jotta ekstrudoitu profiili pysyy muodossaan kun se tulee suuttimesta ennen sen jäähtymistä. Tavallisimmat ekstruusiossa käytettävät muovit ovat: PE, PP, PVC, PA, PC sekä tietyt kestomuovielastomeerit.
Kuvassa tyypillinen ekstruusiolinja joka alkaa ektruuderilla ja suuttimella, joka
muovaa profiilin. Normaalisti profiili hienosäädetään kalibrointialtaissa. Mikäli
halutaan korrugoitu (aallotettu) profiili korvataan kalibrointiallas korrugointiyksiköllä. Seuraavassa vaiheessa profiili jäähdytetään, jotta se voidaan katkoa
määrämittaisiin osiin tai kelata rullalle. Joskus käytetään montaa ektruuderia
ja n.k. monikerrossuutinta kun tehdään monikerrosprofiilia useammasta
raaka-aineesta.
Menetelmän etuja (+) ja haittoja (-)
+ Kaikenlaisia ”päättymättömiä” putkia ja profiileja voidaan
valmistaa useista eri raaka-aineista
+ Suuttimet suhteellisen edullisia
+ Mahdollisuus valmistaa monikerrosprofiileja
+ Leveiden levyjen valmistus mahdollista
+ Ohutseinämäisten tuotteiden (esim. kalvot) valmistus
+ Mahdollisuus tehdä vaahdotettu sisusta
+ Mahdollisuus päällystää metallilankaa (sähkökaapelit ja
vaijerit)
+ Aallotettujen profiilien valmistus
+ Tarkat mittatoleranssit (0,01 mm) mahdollisia
+ Hyvä pinnanlaatu
- Tuotantolinjat vievät paljon tilaa
- monikerrosprofiilien kierrätys
MUOVIPLAST 4/2013
23
YLLÄ Kuvassa 7-kerros kalvopuhallussuutin. Ekstruuderit on sijoitettu
suuttimen ympärille kehälle. Kuva DuPont
ALLA DuPontin teknisen keskuksen kalvopuhalluslinja Genevessä.
Kuva DuPont
Säilörehupaaleja PE-kalvosta.
Kalvopuhallus
Menetelmä perustuu ekstruusioon, jossa putkimaisen suuttimen läpi tuleva letku venytetään sisään puhallettavan paineilman avulla ohueksi kalvoksi. Kalvon jäähdyttyä se painetaan
kasaan valssien avulla. Loppuvaiheessa voidaan valita tehdäänkö
kalvon päälle painatus ennekuin se rullataan rullalle, leikataan arkeiksi tai hitsataan ja leikataan esim. muovikasseiksi.
Jotta sula kalvoletku ei tarttuisi puhallussuuttimeen pidetään
se irti suuttimesta ohuen ilmaraon avulla. Kalvon paksuutta
säädetään puhallussuuttimen ilmarakoa säätämällä. Kalvon
leveyttä säädetään ilmapkuplan halkaisijalla (ilmanpaine) ja
kalvon orientaatiota (biaksiaalinen) kelausvalssien nopeudella.
Menetelmällä työstetään suuria määriä muovia.
24 MUOVIPLAST 4/2013
Menetelmän etuja (+) ja haittoja (-)
+ Täysautomaattinen massatuotantomenetelmä edullisten
kertakäyttötuotteiden kuten muovikassien ja kotitalouskalvojen valmistuksessa
+ Erittäin ohutseinämäisen kalvon valmistus mahdollista
+ monet raaka-aineet elintarvikehyväksyttyjä
- Rajoitettu määrä raaka-aineita (korkeaviskoosisest materiaalit)
-Korkea investointikynnys ja kalvopuhalluslinjat tarvitsevat
korkeata tuotantotilaa
Rotaatiovalu
Rotaatiovalu on pienin kaikista tunnetuista muovin työstömenetelmistä. Suurimmat käyttöalueet ovat lelujen valmistus
sekä suurten säiliöiden ja tankkien valmstus. Menetelmä on
osittain manuaalinen.
Menetelmän etuja (+) ja haittoja (-)
+ Lyhyt kehitysaika
+ alhaiset muottikustannukset
+ Mahdollisuus valmistaa erittäin suuria kappaleita (jopa
20 m3)
+ Taloudellinen myös pienissä sarjoissa (>100 kpl)
+ Monta erilaista kappaletta (sama seinämäpaksuus) voidaan
valmistaa samalla kiinnityksellä
+ Kappaleissa ei ole sisäisiä jännityksiä
- Pitkä jaksoaika (30-60 min)
- Rajoitettu määrä raaka-aineita
Tyhjömuovaus
1.Avonainen muotti kiinnitettynä pystyakseliin joka vuorostaan on kiinnitetty vaaka-akseliin. Pulverimainen muoviraaka-aine (oranssi) annostellaan muottiin käsin.
2. Muotti on kiinni ja pyörii kolmiulotteisesti siten että pulveri jakautuu tasaisesti muotin sisäpinnalle . Uuniin sijoitettua pyörivää muottia aletaan samanaikaisesti lämmittämään.
3. Raaka-aine on sulanut ja jakautunut muottiin tasaisesti.
Muotti jäähdytetään puhaltimien avulla tai paineilmalla
samanaikaisesti muottia pyörittäen.
4. Raaka-aine on jähmettynyt, muotti avattu ja valmis kappale
poistetaan muotista.
Tätä menetelmää käytetään melkein ainoastaan amorfisten
muovien työstöön ja se on erittäin yleinen pakkausteollisuudessa, koska kaikkea pillereistä kehittyneisiin elektroniikkatuotteisiin pakataan nykyään tyhjömuovattuihin kalvopakkauksiin.
Yhtä tämän menetelmän versiota kutsutaan lämpömuovaukseksi.
Tavallisimmat rotaatiovalussa käytettävät muovit ovat erilaisia
polyeteenejä joista LLDPE on suurin (n. 60%) seuraavana HDPE
(n. 10%). Toiseksi eniten käytetään PVC:tä (n. 15%). Muita
käytettäviä muoveja ovat PP, EVA ja PA12.
1.Muovilevy (oranssi) on asetettu koneen päälle. muotti
(puolipallot) on ala-asennossaan.
2. Muovilevy on kiinnitetty tiiviisti yläpuolelta kiinnityskehyksellä. Levy lämmitetään infrapunalämmittimellä.
3. Muotti alkaa liikkua ylöspäin samalla kuin muottitilaan
luodaan paineilman avulla ylipaine. Samanaikaisesti ylhäältä
laskeutuu tuurna.
4. Muotti on painettu levyä vasten joka samanaikaisesti
imetään alsa tyhjiön avulla. Tuurna auttaa levyn muotoilussa
yöhäältäpäin. Levy jäähdytetään puhaltimien avulla, puhalletaan irti muotista paineilman avulla ja siirretään seuraavaan
työstöasemaan jossa puolipallon muotoiset kappaleet joko
meistetään tai työstetään irti levystä. Usein syntyy paljon
tuotantojätettä, joka kuitenkin kierrättää uudelleen käyttöön
uusien levyjen valmistuksessa.
VASEMMALLA Rotationsplast Ab Ruotsissa valmistaa polyeteenistä mm. merimerkkejä ja poijuja. Niiden valmistukseen käytetään ylläkuvatusta poikkeavaa
”Rock n´ Roll” menetelmää. Siinä koko uusi keinuu ylös ja alas samalla kun uunin
sisällä oleva kiinnityskehikko, johon on kiinnitettyvä useampi muotti, pyörii.
Kun raaka-aine on sulanut otetaan edelleen pyörivä kiinnityskehikko ulos ja
annetaan muottien jäähtyä erillisessä jäähdytystilassa.
MUOVIPLAST 4/2013
25
YLLÄ Kuvassa useita kuluttajatuotteita, jotka on pakattu kalvopakkaukseen.
Usein myös elintarvikkeita pakataan PET:stä muovattuihin pakkauksiin.
ALL Antennikupoli huvijahteihin.
Tavallisimmat tyhjömuovauksessa käytettävät muovit ovat: PC,
ABS, SAN, PS, PET, PVC ja PMMA.
Menetelmän etuja (+) ja haittoja (-)
+ Lyhyt kehitysaika
+ Alhaiset muottikustannukset
+ Mahdollisuus valmistaa erittäin ohutseinämäisiä kappaleita
+ Taloudellinen myös pienissä sarjoissa (> 10 kpl)
- suhteelisen pitkä jaksoaika, useita minuutteja
- Rajoitettu määrä raaka-aineita
Solvay - Technyl-PA6,PA66,
Technyl Star-PA6,PA66
Kokonaisvaltainen materiaalitoimittajanne
26 MUOVIPLAST 4/2013
+358408271487 | [email protected] | www.resinex.fi
Ravago - Ravamid-PA6,PA66