MUOVIT VAATETUSTEKNIIKASSA 31.3.2010
SISÄLLYSLUETTELO 3. MUOVITUOTTEIDEN ERI VALMISTUSTEKNIIKAT 3.1 Yleistä muovituotteiden valmistuksesta 3.2 Kalvojen valmistus 3.2.1 Yleistä kalvojen valmistuksesta 3.2.2 Puhalluskolvoekstruusio 3.2.3 Tasokalvoekstrtuusio 3.2.4 Koekstruusio 3.3 Kuitujen valmistus 3.3.1 Sulakehruu 3.3.2 Kuivakehruu 3.3.3 Märkäkehruu 3.3.4 Kalvokuidut 3.3.5 Sähköstaattinen kuidutus
3. MUOVITUOTTEIDEN ERI VALMISTUSTEKNIIKAT
3.1 Yleistä muovituotteiden valmistuksesta 4
3.1 Yleistä muovituotteiden valmistuksesta Kestomuoveista valmistettavien tuotteiden erilaisia valmistustekniikoita Ruiskuvalu - erilaisten kappaletavaroiden valmistus esimerkiksi matkapuhelinten kuoret, kotelot, rasiat, holkit, säätöjalat, juomapullojen korkit, putkiyhteet, sähkö-, energia-, ajoneuvo- ja teknologiateollisuuden komponentit, jne. Suulakepuristus (ekstruusio) - tuotteiden jatkuvatoiminen valmistus esimerkiksi putket, profiilituotteet, listat, kiskot, tiivisteet, jne. 5
3.1 Yleistä muovituotteiden valmistuksesta Kestomuoveista valmistettavien tuotteiden erilaisia valmistustekniikoita Kalvon puhallus - suulakepuristuksen eräs laji esimerkiksi kalvomaisten muovituotteiden puolivalmisteet (yksi- ja monikerroskalvot) Puhallusmuovaus - erilaisten onttojen kappaletavaroiden valmistus esimerkiksi pullot, purkit, kanisterit, työkalulaukut, ilmakanavat, jne. 6
3.1 Yleistä muovituotteiden valmistuksesta Kestomuoveista valmistettavien tuotteiden erilaisia valmistustekniikoita Rotaatiovalu - erilaisten isokokoisten onttojen kappaletavaroiden valmistus esimerkiksi nestesäiliöt, kontit, kompostorit, istutusalusta, koskikanootit, pallot, lelut, jne. Lämpömuovaus - erilaisten kappaletavaroiden valmistus esimerkiksi jääkaappien ja autojen sisustus, suksiboksit, perävaunukuomut, muovisten virvoitusjuomapullojen lavaustarjottimet, laukut, pakkaukset, jne. 7
3.1 Yleistä muovituotteiden valmistuksesta Kestomuoveista valmistettavien tuotteiden erilaisia valmistustekniikoita Muottiin paisutus - erilaisten solustettujen kappaletavaroiden valmistus esimerkiksi kylmälaukut, pyöräilykypärät eristeosat, pakkauksissa iskunvaimentimina käytettävät tuotteet, jne. Näiden lisäksi on olemassa vielä muitakin menetelmiä, mutta niitä ei tässä esitellä 8
3.2 Kalvojen valmistus 9
3.2 Kalvojen valmistus Yleistä - puhallusmuovauksessa yleisin muovi on polyeteeni (PE-LD) - tasokalvomenetelmässä käytetään yleensä - polyvinyylikloridia (PVC) - polystyreeniä (PS) - polyamidia (PA) - polypropeenia (PP) - koekstruusiokalvoissa tyypillisiä yhdistelmiä ovat - PA-PE - PP-PE - PE-EVA 10
3.2.2 Puhalluskalvoekstruusio 11
3.2.2 Puhalluskalvoekstruusio Puhalluskalvoekstruusio - yleisin tapa valmistaa muovikalvoa - periaate: - muovigranulaatit syötetään ekstuuderiin - muovi sulaa kitkalämmön ja ulkopuolisen lämmityksen vaikutuksesta - puhalluskalvosuuttimessa sulasta muovista muodostetaan muoviletku - letku venytetään paineilman avulla kalvoksi - jäähdytetään joko ilmalla tai hienolla vesisuihkulla - vetolaitteella kalvo orientoidaan (venytetään) ja ohjataan kelauslaitteeseen 12
3.2.2 Puhalluskalvoekstruusio Puhalluskalvoekstuurion periaate (puhalluskalvon suunta alhaalta ylöspäin, yleisin menetelmä) 13
3.2.2 Puhalluskalvoekstruusio Puhalluskalvoekstuurion periaate (puhalluskalvon suunta ylhäältä alaspäin) 14
3.2.2 Puhalluskalvoekstruusio Puhalluskalvoekstuurion periaate (puhalluskalvon suunta vaakasuora) 15
3.2.3 Tasokalvoekstruusio 16
3.2.3 Tasokalvoekstruusio Tasokalvoekstruusion periaate - granulaattien syöttö ja sulatus vastaavasti kuin puhalluskalvoekstrusiossa - ekstruuderin ulostulon jälkeen oleva työkalu on erilainen eli tässä tapauksessa leveä rakosuutin - tasokalvo ohjataan jäähdytystelalle - jäähdytetään huoneenlämpöiseksi 17
3.2.3 Tasokalvoekstruusio Tasokalvoekstruusion periaate 18
3.2.4 Koekstruusio 19
4.2.4 Koekstruusio Koekstruusio - monikerroskalvojen valmistusmenetelmä - kahden tai useamman ekstruuderin kautta tuleva muovi syötetään samaan suuttimeen (työkaluun) - sopii sekä puhallus- että tasokalvoekstruusioon - kalvoille saadaan ominaisuuksia, joita yksikerroskalvoilla ei saavuteta 20
3.3 Kuitujen valmistus 21
3.3 Kuitujen valmistus Kuitujen valmistus - kaupallinen valmistus alkoi 1940-luvulla - synteettiset kuidut valmistetaan kehräämällä (kuiduttamalla) - voidaan ryhmitellä seuraavasti: - sulakehruu - kuivakehruu - märkäkehruu - kalvokuidut - sähköstaattinen kuidutus 22
3.3.1 Sulakehruu 23
3.3.1 Sulakehruu Sulakehruu - tärkein synteettisten kuitujen valmistusmenetelmä (halvin, nopein) - muovigranulaatit sulatetaan ja sula massa puristetaan (kehrätään) kehruusuulakkeiden läpi ja jäähdytetään kuiduiksi - nopeus no noin 4 000 6 000 m/min - lähivuosina uskotaan päästävän nopeuteen 14 000 m/min 24
3.3.1 Sulakehruu Sulakehruun periaate 25
3.3.2 Kuivakehruu 26
3.3.2 Kuivakehruu Kuivakehruun periaate - muovi liuotetaan helposti haihtuvaa liuottimeen ja kehruu tapahtuu suulakkeen läpi haihdutustilaan, jossa liuotin haihtuu ja kuitu muodostuu - kehruunopeus tyypillisesti 1 000 m/min - käytetään sellaisille muoveille, jotka saattavat sulatettaessa hajota, esimerkiksi - akryyli - modakryyli - elastomeeri - asetaatti - aramidi 27
3.3.2 Kuivakehruu Kuivakehruun periaate 28
3.3.3 Märkäkehruu 29
3.3.3 Märkäkehruu Märkäkehruuta käytetään - sellaisille polymeereille, joita ei voi kehrätä sula- tai liuoskehruumenetelmillä - kehruunopeudet melko alhaiset, alle 150 m/min - polymeeri muutetaan kemiallisesti liuotettavaan muotoon ja taas takasin alkuperäiseksi polymeeriksi kehruukylvyssä - menetelmällä valmistetaan kuituja seuraavista polymeereistä: viskoosi, modaali, kupro, akryyli ja modakryyli, klorokuitu, elastomeerit ja fluorokuitu 30
3.3.4 Kalvokuidut 31
3.3.4 Kalvokuidut Kalvokuidut - tekstiilien valmistukseen käytettävät ohuet kalvonauhat - valmistetaan sekä taso- että puhalluskalvoekstruusiolla - kalvot ohjataan jäähdytyksen jälkeen lämmityksen kautta orientointivaiheeseen - käytetään esimerkiksi - mattojen valmistukseen - köysien ja punosten valmistukseen - kalvolangat erilaisiin tarkoituksiin 32
3.3.5 Sähköstaattinen kuidutus 33
3.3.5 Sähköstaattinen kuidutus Sähköstaattisella kuidutuksella ja ruiskutuksella - tarkoitetaan kuitujen tai pisaroiden muodostamista polymeeriliuoksesta tai sulasta sähkökentän avulla - menetelmällä voidaan valmistaa hyvin ohuita kuituja, halkaisijaltaan 10 nm 10 µm - voidaan jakaa kahteen tyyppiin: - sähköstaattinen sumutus (electrospraying) - perinteinen kuitujen liuoskehruu 34
3.3.5 Sähköstaattinen kuidutus Sähköstaattisen kuidutuksen periaate. Kirjaimet kuvassa: A polymeeriliuos, B suutin, C suuttimeen liitetty suurjännitelähde, D ohut polymeeriliuossuihku, E polymeerisuihkun maadoitettu kohde 35
3.3.5 Sähköstaattinen kuidutus - menetelmän laajempaa soveltamista on hidastanut se, että polymeeriliuosta käytettäessä yli 90 % materiaalista haihtuu kuidutusprosessin aikana, jolloin tuotto jää pieneksi - soveltuu esimerkiksi seuraaville polymeereille - polyamidi 6 (PA 6) - polyeteenitereftalaatti (PET) - polyuretaani (PU) - polyeteenioksidi (PEO) - polyvinyylialkoholi (PVAL) - polykaprolaktoni (PCL) - biohajoavat polymeerit 36
3.3.5 Sähköstaattinen kuidutus - sähköstaattisella kuidutuksella valmistettua ohutta, jatkuvaa nanokuitua käytetään esimerkiksi - suodattimien ydinkerroksena - saumattomiksi valmistetut non-woven puvut - komposiittimateriaaleissa lääketieteen sovelluksissa 37