| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Miljø- og sundhedsforhold for plastmaterialer

17 Sprøjtestøbning

Se også:

Termoplastbranchens_råvarer

Emissioner ved forarbejdning af termoplast

Kemiske belastninger i arbejdsmiljøet

Miljø- og sundhedsvurderinger

Referencer

Indholdsfortegnelse

Oversigtsfigur

17.1 Kort om sprøjtestøbningsbranchen og dens råvarer

Den følgende beskrivelse af sprøjtestøbningsbranchen og dens produkter er i al væsentlighed baseret på rapporten ”Renere teknologi i plastindustrien” (Plastindustrien i Danmark, 2000) og lærebogen ”Plastteknologi” (Jensen  et al. (2005)). Det er ikke forsøgt at opdatere de to kilders oplysninger om råvareforbrug mv.

Sprøjtestøbning er den mest udbredte plastforarbejdningsproces i Danmark. Virksomhedernes størrelse er særdeles varieret. Variationen spænder over virksomheder med blot én maskine op til formentlig verdens største sprøjtestøbevirksomhed. Typisk ses, at danske virksomheder har 10-20 sprøjtestøbemaskiner.

Størstedelen af producenterne arbejder som underleverandører, og kun et mindre antal producenter fremstiller og markedsfører egne produkter. Konsekvensen heraf er, at producenten kun i en vis udstrækning har indflydelse på design og materialevalg.

Polypropylen (PP) og polyethylen (PE) er de mængdemæssigt mest betydende råvarer, men der foretages sprøjtestøbning af stort set alle plastråvarer, der egner sig hertil. Den anvendte råvare købes typisk færdig og klar til brug, dog tilsætter producenten ofte selv pigmenter i form af masterbatch.

17.2 Sprøjtestøbningsprocessen

I sprøjtestøbeprocessen føres plastgranulat ned i en cylinder med en roterende snekke. Ved en kombination af mekanisk arbejde fra den roterende snekke og varme fra elektriske varmelegemer, der omslutter cylinderen, plastificeres (blødgøres) materialet. Under plastificeringen transporteres materialet frem foran snekken, der samtidig bevæger sig bagud i cylinderen for at give plads til det smeltede materiale. Derefter fungerer snekken som et stempel, der skydes frem i cylinderen og presser det smeltede plastmateriale ind i et formværktøj. Materialet afkøles herefter til en temperatur, hvor det er formstabilt (afhængigt af typen), hvorefter formen åbnes, og det støbte emne stødes ud.

Hele processen varer fra nogle få sekunder til flere minutter, afhængigt af plasttypen og emnets godstykkelse. Emnerne kan veje fra under et gram og op til adskillige kilogram.

Sprøjtestøbemaskiners størrelse angives normalt efter deres lukkekraft og varierer typisk fra 250 kN (25 tons) til mere end 10.000 kN (1.000 tons). Hovedparten af de maskiner, der er på det danske marked er mellem 500 og 1.000 kN (50 og 100 tons).

Maskinernes tekniske opbygning er som regel baseret på et hydraulisk system, der via en elektromotor og en pumpe omdanner den tilførte elektriske energi til hydraulisk energi. Hydraulikolien føres via rør, slanger og div. ventiler til hydrauliske cylindre og motorer, hvorigennem sprøjtestøbeprocessen får tilført energien. Som alternativ til den hydrauliske opbygning er visse maskinfabrikanter begyndt at lancere sprøjtestøbemaskiner, hvis opbygning enten helt eller delvist bygger på et elektrisk styret system.

For at sprøjtestøbeprocessen i praksis skal fungere kan det være nødvendigt med flere hjælpeforanstaltninger. Til køling af maskinens hydrauliksystem, formværktøjet m.m. anvendes et system, der via kølevand bortleder størstedelen af den tilførte energi. Kølesystemerne er for hovedpartens vedkommende (>90 pct.) opbygget omkring en konventionel kølekompressor, der i mindre udstrækning kan være suppleret med anlæg for naturlig køling. De resterende anlæg er baseret på køling gennem åbne køletårne.

Køleanlæggenes primære opgave er at køle det opvarmede returvand fra maskinerne og recirkulere det ved konstant fremløbstemperatur, typisk mellem 8 og 15 °C. For at kunne styre formværktøjets temperatur under sprøjtestøbeprocessen er det vigtigt, at man kan regulere temperaturen af kølemediet. Det gøres ved anvendelse af et tempereringsaggregat, der placeres ved siden af sprøjtestøbemaskinen.

Tempereringsaggregatet har endvidere til formål at sikre opvarmningen af formværktøjet til den ønskede drifttemperatur før brug. Det er ofte opbygget som en enhed, der via en vandtank forsyner formværktøjet med vand. Vandet varmeveksler enten med det centrale kølevandssystem eller med elvarmelegemer alt afhængigt af, om vandet skal køles eller opvarmes.

Trykluft anvendes oftest som hjælpeværktøj til afformning af emner, enten ved direkte at blæse emnerne ud af formværktøjet eller indirekte ved at styre en robot, der udøver samme funktion. Trykluftanlæggene er som oftest opbygget omkring en hovedkompressor, hvis drifttryk typisk ligger mellem 7 og 8 bar.

Endelig skal materialetørring nævnes, idet dette er en proces, der ofte anvendes forud for sprøjtestøbeprocessen. Dette skyldes, at langt de fleste materialer i større eller mindre grad er hygroskopiske (vandsugende), og indeholder fugt. Dette er uønsket i en sprøjtestøbeproces.

Der anvendes to forskellige tørremetoder, varmluft- og tørluftmetoden. Ved begge metoder anvendes tørring med opvarmet luft, der blæses gennem materialet. Ved tørluftmetoden affugtes og recirkuleres luften, hvilket ikke er tilfældet ved varmluftmetoden.

17.3 Sprøjtestøbningsbranchens produkter og deres karakteristika

Sprøjtestøbning er en proces, der giver stor formgivningsfrihed, og som anvendes til formning af såvel enkle som meget komplicerede emner. Værktøjerne, hvori emnerne formes, er ofte dyre, og processen egner sig derfor fortrinsvis til fremstilling af store serier.

Med udgangspunkt i de anvendte materialer er det valgt at gruppere produkterne inden for emballage, legetøj, farmaceutiske artikler, tekniske artikler og husholdningsartikler. Denne produktopdeling er foretaget alene med henblik på denne gennemgang og anvendes herudover ikke i praksis. Grupperingen lider af den mangel, at mange produkters tilhørsforhold ikke entydigt vil kunne bestemmes.

17.3.1 Emballage

Det vurderes, at 30-40 pct. af råvareforbruget anvendes til fremstilling af sprøjtestøbt emballage (spande, bøtter, bægre og lign.). Halvdelen anvendes til fødevareemballage. For begge emballagetyper gælder typisk, at råvaren er godkendt til at komme i kontakt med fødevarer, hvilket miljømæssigt har den konsekvens, at bl.a. brugen af tungmetalbaserede pigmenter og brandhæmmere er udelukket.

17.3.2 Legetøj

10-20 pct. af plastforbruget til sprøjtestøbning anvendes til fremstilling af legetøj. Legetøj skal overholde EU's Legetøjsdirektiv, hvilket udelukker brugen af tungmetalbaserede additiver og brandhæmmere.

17.3.3 Farmaceutiske artikler

10-20 pct. af plastforbruget til sprøjtestøbning anvendes i den medicinske sektor og omfatter bl.a. fremstilling af engangssprøjter, tragte til katetre og diverse laboratorieudstyr. Brug af tungmetalbaserede pigmenter og brandhæmmere er ligeledes udelukket i denne sektor.

17.3.4 Tekniske artikler m.m.

Det vurderes, at 10-20 pct. af plastforbruget anvendes til tekniske artikler. Det skønnes, at ca. halvdelen af plastvolumenet er materiale godkendt til at komme i kontakt med fødevarer evt. alene tilsat glasfyld og/eller pigmenter. Hvad angår den sidste halvdel af volumenet er denne delt op på en lang række tekniske termoplasttyper, termoplastiske elastomerer og blandinger heraf (blends).

En nøjere gennemgang af denne produktgruppes brug af materialer er udeladt. Begrundelsen herfor er, at gruppen dækker over en lang række vidt forskellige produkter fremstillet af mange forskellige polymertyper, hvor en række forskellige additiver er tilsat. En systematisk gennemgang af denne restgruppe ville tage uforholdsmæssigt lang tid, og er derfor fravalgt.

17.3.5 Husholdningsprodukter

Udover ovennævnte grupper, skal nævnes produkter til husholdningsområdet. Dette område dækker over et stort og meget varieret sortiment, heriblandt blomsterpotter, engangsservice, husholdningsartikler etc. Området har en materialemæssig fællesnævner, idet produkterne hovedsageligt fremstilles i de typiske volumenplastmaterialer (PE, PP og PS). Produkterne fremstilles sjældent i kvaliteter, der ikke er godkendt til at komme i kontakt med fødevarer og vil normalt ikke indeholde specielle additiver ud over pigmenter og/eller fyldstoffer. Det vurderes, at 10-20 pct. af det danske sprøjtestøbevolumen anvendes inden for dette område.

17.4 Energiforbrug ved sprøjtestøbning

Energiforbruget til sprøjtestøbeprocessen angives i flere kilder til 1-2 kWh pr. kg produceret emne. Nyere grønne regnskaber og Miljørapporter fra danske plastproducerende virksomheder tyder dog på, at forbruget er noget lavere, måske kun halvt så stort. Det er dog klart, at energiforbruget varierer fra produkt til produkt, specielt som funktion af emnestørrelse og plasttype/forarbejdningstemperatur, og det er ikke muligt at give præcise nøgletal.

Energiforbruget til sprøjtestøbning vedrører først og fremmest el til hydraulikmotorer og varmebånd, trykluft, materialetørring og køling. Disse forhold er nærmere undersøgt i “Brancheenergianalyse i Plastindustrien’95”, og med hensyn til spareforanstaltninger henvises til denne analyses konklusioner. Det anføres dog her, at analysen anbefaler sprøjtestøbevirksomhederne at kigge på følgende tre indsatsområder:

  • Procesudstyr, herunder procesvarme og tomgangsforbrug.
  • Procesrelaterede hjælpeudstyr, herunder køling, trykluft og genvin-ding.
  • Perifert udstyr, herunder rum- og vandopvarmning (el og brændsel), rumventilation og belysning.

Analysen fremhæver udover en lang række generelle besparelsesemner følgende branchespecifikke besparelsesemner:

-        Omdrejningsregulering af kølevandspumper samt etablering af naturlig køling

-        Isolering af varmelegemer samt reduktion af standby-forbrug

 

| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste | | Top |



Version 1.0 Juli 2006, © Miljøstyrelsen.