|
Miljø- og sundhedsforhold for plastmaterialer 16 Rotationsstøbning
Se også: Emissioner ved forarbejdning af termoplast Kemiske belastninger i arbejdsmiljøet 16.1 Kort beskrivelse af branchen og dens råvarerDette kapitel bygger i al væsentlighed på rapporten ”Renere teknologi i plastindustrien. Øvrige plastprocesser, råvarebehandling og færdiggørelsesteknikker” (Plastindustrien i Danmark, 2000b). Rotationsstøbning er forholdsvis ukompliceret, idet den ikke kræver et stort og indviklet produktionsudstyr. Til gengæld er processen meget løntung, da der er meget manuelt arbejde. Maskinerne er umiddelbart lige så dyre som sprøjtestøbemaskiner, men til gengæld er formene billige. Rotationsstøbning egner sig derfor til produktion af små serier af store emner og til emner med kompliceret udformning. Processen kan i princippet forarbejde alle termoplastiske materialer, og også hærdeplast. De langt hyppigst anvendte materialer er visse polyethylener, primært grovkornet LDPE-pulver, og PVC (PVC-pasta). Årsagen til at PE anvendes i pulverform er, at plastmaterialet herved får den størst mulige overflade og dermed lettere sintrer (smelter), hvorved procestiden og dermed energiforbruget til processen reduceres. Pellets vil ikke kunne anvendes, da de ikke kan smelte tilstrækkeligt. 16.1.1 AdditiverOmrådet additiver er meget komplekst, og er på grund af projektets rammer kun overfladisk bearbejdet. Grundlaget for systematisk at vurdere renere teknologimuligheder er således ikke tilbundsgående. Der anvendes så vidt vides hverken brandhæmmere eller blyholdige pigmenter. PVC-pastaen består af fint PVC-pulver opblandet i en flydende PVC-blødgører til en plastisol med høj viskositet. Tidligere blev der i dansk produktion anvendt DEHP, men DEHP blev allerede for nogle år siden fuldstændigt substitueret til fordel for DINP. I forbindelse med rotationsstøbning af PE-produkter anvendes der antioxidanter samt slip-/ glidemidler (0,2 pct. zinkstearat). 16.2 ProcessenRotationsstøbning anvendes ofte til produktion af hule, sømløse emner af enhver størrelse og form. Ved processen er det muligt at fremstille emner med mange og komplicerede detaljer i et stykke, næsten uden materialesamlinger og indre spændinger. Figur 1 viser et eksempel på et rotationsstøbt produkt.
Figur 1. Eksempel på et rotationsstøbt produkt – en 3-kammertank (Wawin). Emnerne fremstilles ved dosering af grovkornet plastpulver (PE) eller PVC-pasta (med et trykluftsdoseringsapparat) i en hul "støbeform", der består af to eller flere adskillelsesbare formdele. Formene lukkes, anbringes i en ovn og sættes til at rotere, oftest om to akser, hvorved plastmaterialet fordeles ensartet over den indre overflade. Støbeforme fremstilles som støbte aluminiums forme, bearbejdede aluminiumsforme, elektrolytisk fremstillede kobberforme eller forme fremstillet af svejsede stålplader. Når formen opvarmes vil der overføres varme til plastmaterialet, som løber ud til væggen. Når plastmaterialet bliver tilstrækkeligt opvarmet, begynder PVC-pastaen at gelere og PE-pulveret at smelte. Alt efter formværktøjet og ovnens størrelse er det muligt at have faste rammer eller plader, hvorpå flere forme kan fastspændes, således at ovnen kan udnyttes bedst muligt. Ovntemperaturen er på 190-220 °C for PVC og 220-300 °C for PE. Opholdstiden i ovnen er fra 8 til 30 min. og er bl.a. afhængig af ovntemperaturen, plastmaterialet, formens vægtykkelse og varmeledningsevne samt emnets størrelse og godstykkelse. Plastmaterialet må ikke udsættes for høj temperatur i for lang tid, idet materialet herved nedbrydes termisk. Den optimale arbejdstemperatur og procestid er derfor specifik for hver enkelt form og produktserie. Efter afkøling af form og emne kan emnet frigøres, udtages og processen gentages. For bedst at kunne udnytte energiforbruget til ovnopvarmningen anvendes der typisk tre hold forme pr. ovn, således at der hele tiden er et hold i ovnen, et hold, der afkøler og et, som afformes og genfyldes. Afkølingsmetoden afhænger af det anvendte plastmateriale, idet et emne i blødgjort PVC kan tåle en brat afkøling med neddypning i vand umiddelbart efter udtagelsen fra ovnen. Et emne i PE kræver derimod en væsentlig langsommere nedkøling for ikke at krympe og herved ødelægge/eller forringe plastmaterialets krystallinitet. Emner i PE afkøles derfor enten først vha. vanddyser og derefter i luft eller ved både vanddyser og luftkøling samtidigt alt afhængigt af hvilken form, som anvendes. Inden formene åbnes, fjernes vandet fra formenes ydersider, hvilket eventuelt gentages på formens inderside lige inden formene genfyldes. Til visse produkter er det vigtigt, at der ikke kommer vand i formen, da vandet under rotationen vil ødelægge emnet. For at lette afformningen kan formene desuden coates f.eks. med silikone på den indvendige overflade. 16.3 Kort beskrivelse af branchens produkterSom eksempler på produkter, der fremstilles ved rotationsstøbning, kan nævnes dukkedele, sparebøsser, fendere, kar, gødningsbeholdere, store tanke, store rørsamlinger, paller, brønde, kasser og beholdere. 16.4 EnergiforbrugEn dansk producent angiver energiforbruget ved rotationsstøbning til 9,1 MJ/kg. Det største energiforbrug i forbindelse med rotationsstøbning går til opvarmning af ovnene og dermed til at plastificere plastmaterialet. I en forholdsvis “gammel” produktionslinie, roterer én form ad gangen henover en gasflamme. Denne opvarmningsform sætter begrænsninger for produktionsstørrelsen , da der kun kan anvendes en form ad gangen. Samtidig er produktionstiden relativt lang pga. den ujævne opvarmning, der er dog ikke risiko for termisk nedbrydning. En typisk nutidig ovn består af et ovnkammer, hvor formene føres igennem. I forbindelse med produktionsplanlægningen bør der indgå overvejelser om, hvorledes ovnkapaciteten bedst muligt udnyttes, således at energiforbruget per produkt minimeres. For produkterne i blød PVC kan der opstå en begrænsning i antallet af forme, da emnerne afformes mens de stadig er tilstrækkeligt varme og bløde til at kunne suges tomme for luft, og emnet udtages gennem et relativt “lille” hul i forhold til emnets egen diameter. Afformningen skal altså finde sted, inden emnerne afkøles for meget og dermed bliver for stive. Processen afgiver en betydelig mængde varme til omgivelserne, som det p.t. ikke er muligt at genvinde, men højst begrænse. Det er måske muligt i enkelte tilfælde stadig at reducere varmeforbruget ved at forøge isoleringen omkring ovnen.
|
