Blasform-ABC

Hallo Branchen-Neulinge!

Herzlich Willkommen in unserem Nachschlagewerk rund um das Thema Extrusionsblasformen, Extrusion und Kunststofftechnik. Hier greifen wir regelmäßig Begriffe rund um die Verfahrenstechniken, Bauteile und die Produkte des Hohlkörperblasformens auf und erklären diese anhand von kleinen Texten und Abbildungen sehr anschaulich und fachbezogen.

Denn verstehen kann man sich nur, wenn man die gleiche Sprache spricht.

Ihr W. MÜLLER-Team

Barriereschicht

Je nach Anwendungsbereich wird bei Kunststoffhohlkörpern eine Barriereschicht zur Verbesserung der Hohlkörpereigenschaften verwendet.

Blasgeformte Kunststoffkörper werden nicht immer nur aus einer Schicht Kunststoff produziert, sondern bestehen oft aus mehreren (bis zu 7) Schichten. Dabei hat jede seine eigene Funktion. Die Barriereschicht hat die Aufgabe, das Füllgut im Behälter von äußeren Einflüssen, wie Sauerstoff oder UV-Licht zu schützen.  Manche Lebensmittel sind um ein vielfaches länger haltbar, wenn sie in Flaschen abgefüllt werden, die diese Sauerstoff-Barriere Eigenschaften mitbringen. Das spart Kosten und Abfall, weil weniger Produkte weggeworfen werden. Auch in Rohren, wie z.B. Heizungsrohren werden diese Schichten eingesetzt, weil durch Sie kein Sauerstoff in die Rohe und dadurch eine Korrosion verhindert werden kann. In einigen Fällen schützt die Barriereschicht auch die Außenwelt vor dem Austreten / Diffundieren der Füllgüter in die Umwelt. Automobiltanks beispielsweise sind 6-schichtige Hohlkörper mit einer Barriereschicht, die verhindert, dass auch bei langer Benutzung kein Kraftstoff durch die Wand des Tankes austreten kann. 

Die Barriereschichten bestehen üblicherweise aus EVOH (Polyethylenvinylalkohol), einem Copolymer aus Ethen und Vinylalkohol. EVOH ist besonders undurchlässig für Sauerstoff und Wasserdampf und daher optimal als Barriereschicht geeignet. Ein weiteres beliebtes Barrierematerial ist neben EVOH auch PA (Polyamid). Im Gegensatz zu EVOH wird es in einigen Anwendungen in direktem Kontakt mit dem Füllgut eingesetzt. Dadurch kommt man mit weniger Schichten aus.

 

 

Blasdorn

Der Blasdorn ist dafür verantwortlich den Hohlkörper aufzublasen. Nachdem der extrudierte Schlauch aus dem Kopf in der benötigten Länge ausgetreten ist, schließt sich die Blasform und der Schlauch wird abgeschnitten. Dann fährt die Form zur nebenliegenden Blasstation, an der der Blasdorn in den Schlauch einfährt und ihn mit kalter Druckluft an die Formwände presst. Die Druckluft wird mehrere Sekunden lang dauerhaft in den Hohlkörper geblasen, bis er formstabil ist.

Die kalte Luft unterstützt die wassergekühlten Wände der Blasform, wodurch der Hohlkörper auskühlt. Je nach Materialart und -Dicke dauert der Kühlprozess unterschiedlich lang, bevor der Hohlkörper kalt genug ist, dass er entformt werden kann und dabei auch formstabil bleibt. Diese Dauer richtet sich nach der Verarbeitungstemperatur des verwendeten Kunststoffes und der Wanddicke des Körpers. PE und PP haben geringere Schmelzetemperaturen, PA und PC müssen etwas heißer verarbeitet werden, weil Sie eine höhere Schmelzetemperatur haben. Dementsprechend länger müssen sie abgekühlt werden, um steif genug zu sein um entformt zu werden. Es gibt auch Anlagen, in denen nach der Aufblasphase noch eine weitere Kühlphase nachgelagert ist. Da sich die Kühlzeit auch nach der Größe und Dicke der Kunststoffhohlkörper richtet, dauert der Abkühlprozess länger, je größer Wanddicke und der Körper sind.

Klicken Sie hier für das Video.

Eine Besonderheit bietet das Extrusionsblasformen bei Körpern mit abgequetschtem Griff. Hierbei würde die Blasluft nicht in den Griff gelangen und dieser würde nicht aufgeblasen werden. Für diese Anwendung gibt es das so genannte Nadelblasen.

Butzen

Der Butzen ist das beim Blasformprozess entstehende "Abfallprodukt". Er ist allerdings nur ein Abfallprodukt der aktuell gefertigten Flasche, welcher am oberen und unteren Rand des geblasenen Körpers entsteht, wenn der Schlauch in der Blasform zum Hohlkörper aufgeblasen wird. Das überschüssige Material wird durch die beiden Blasformhälften am oberen und unteren Ende des Hohlkörpers abgequetscht, wodurch der Butzen entsteht. Dieser wird nach dem Aufblasen des Kunststoffhohlkörpers von Selbigem abgetrennt. Sobald die Kopf- und Bodenbutzen von der fertigen Flasche abgetrennt wurden, können sie wieder ein gemahlen und erneut verwendet werden. Ein klassisches Abfallprodukt ist der Butzen also nicht, alle Butzen können mit Neuware gemischt wieder in den Produktionszyklus rückgeführt werden oder dienen z.B. in Mittelschichten bei mehrschichtigen Produkten als kostengünstige und ressourcenschonende Alternative zur Neuware.

In grün ist der Schlauch aus Kunststoff abgebildet. Er tritt aus dem Schlauchkopf aus und die Form ist offen.

Die Form schließt sich und die Flasche wird aufgeblasen. Unter der Flasche entsteht der abgequetschte Teil, der von den beiden Formhälften zusammengedrückt wird.

Fertige Flasche mit Hals- und Bodenbutzen.

Diskontinuierliche Extrusion

Wenn der Schlauch aus dem Kopf austritt und die Form zufährt um den Körper zu formen, würde der Schlauch während der Verschlusszeit auf die geschlossene Form weiter auflaufen. Um dies zu verhindern gibt es verschiedene Techniken. 1. der Kopf "nickt" mit dem weiter austretenden Schlauch nach oben, während die Form mit dem bereits abgeschnittenen Schlauchstück zur Seite fährt und die Flasche an einem nebenliegenden Blasdorn aufbläst. 2. Die Form kippt schräg nach unten weg, sobald der Schlauch abgeschnitten wurde. Bei beiden Varianten kann der Schlauch kontinuierlich weiterlaufen. Andernfalls kommt die 3. Variante, die diskontinuierliche Extrusion zum Einsatz. Hierbei wird mit einem Speicherkopf gearbeitet, der den Schlauch nicht kontinuierlich, sondern stoßweise aus dem Schlauchkopf ausstößt. Diese Speicherköpfe, oder auch Akku-Köpfe genannt arbeiten nach dem First-In, First-Out Prinzip. Dieses Verfahren hat vor allem Vorteile bei sehr großen Hohlkörpern. Um die Form um den Schlauch aus Kunststoff zu verschließen und Ihn aufzublasen muss der Schlauch ja zuerst einmal die volle Länge der Form erreichen. Je größer die Form aber ist, desto mehr Material muss zunächst aus dem Kopf heraustreten, was natürlich auch immer schwerer wird. Und je schwerer das Material ist, desto größer ist die Gefahr, dass es sich aushängt und Dünnstellen entstehen, oder sogar reißt. Daher wird in dem Fall die gesamte Menge Kunststoff, die man für einen Körper benötigt erst plastifiziert, in den Speicher des Akkukopfes gedrückt und dann mit hohem Druck in einem  Schub aus dem Kopf ausgestoßen. So wird die Zeit, in der der Schlauch in der Luft hängt kürzer und das Material kann sich nicht aushängen.

1. Bei der Produktion eines kleinen Hohlkörpers muss der Schlauch nicht so lang sein.

2. Bei der Produktion großer Behälter muss der Schlauch länger sein, bis er lang genug ist für die Blasform.

3. Beim Speicherkopf wird das Material zuerst komplett plastifiziert, eingespeichert und in einem Schub schneller als im kontinuierlichen Prozess ausgestoßen.

Füllgut

Als Füllgut werden die Produkte bezeichnet, mit denen die fertigen Kunststoffbehälter befüllt werden. Das können Lebensmittel, kosmetische Flüssigkeiten, Chemikalien, Haushaltsmittel oder Medizin sein. Das Füllgut spielt schon in der Produktion seiner Verpackung eine ganz entscheidende Rolle! Jedes hat seine eigene Charakteristik und nicht jede Verpackung ist für jedes Füllgut geeignet.

Chemikalien z.B. müssen in Behältern gelagert werden, die ein Diffundieren des Inhaltes nicht zulassen, damit sie nicht in die Umwelt gelangen können. Lebensmittel, vor allem Milchprodukte benötigen eine spezielle Flasche, weil sie mit einfallendem Licht reagieren und schnell verderben würden. Auch andere Lebensmittel bleiben durch licht- oder sauerstoffundurchlässige Verpackungen länger haltbar. Weitere Besonderheiten sind Produkte, die heiß abgefüllt werden. Da sich Kunststoff bei Hitze verändert, müssen Flaschen, die heiß abgefüllt werden, aus hitzebeständigeren Kunststoffen bestehen, als kalt abgefüllte.

 

Eine dünnwandige PET-Getränkeflasche schrumpft zusammen, wenn man heiße Flüssigkeiten hineinfüllt.

Flaschendesign und Füllgut können sich wunderbar und auffällig werbewirksam ergänzen.

Heizband

Das Heizband ist eine Heizmanschette, die um das Rohr des Extruders herum liegt. Je länger das Extruderrohr ist, umso mehr Heizbänder werden darum gelegt. Die Heizbänder erhitzen die Kunststoffführenden Teile und sorgen so dafür, dass das feste Kunststoffgranulat zu einer homogenen Masse wird - es "schmilzt". Da es Extruder in verschiedenen Durchmessern gibt, sind Heizbänder auch unterschiedlich groß. Es gibt auch kombinierte Heiz-Kühl-Elemente, die die Temperatur in beide Richtungen regeln können. Der Kunststoffschlauch muss beim Extrusionsblasformen durchgehend auf Temperatur gehalten werden, daher liegen auch an den weiterführenden Elementen, wie Verteiler und Kopfstrang, als auch um die Düse am Austrittspunkt des Schlauches aus dem Kopf noch Heizbänder.

Heizband, oder auch Heizmanschette genannt

Düsenheizband

Heiz-Kühl-Kombination

Schnecke

Die Schnecke ist der Hauptbestandteil eines Extruders. Sie ist wie eine große Schraube, die den Kunststoff transportiert, der als Granulat in den Extruder über einen Trichter eingefüllt wird. Durch die Reibung, die durch die Vermischung des Granulates entsteht und durch die Heizbänder, die um den Extruder herum liegen wird das Granulat plastifiziert. Die Schnecke sorgt für bestmögliche Vermischung (=Homogenisierung) und für den Transport der Kunststoffmasse zum Extruderausgang. 

In manchen Fällen werden neuwertiges Kunststoffgranulat und wiederverwendetes Material (Regenerat) miteinander vermischt. Die gleichmäßige Verteilung muss auch die Schnecke übernehmen. Auch wenn Farbe in Form eines Masterbatches hinzugefügt wird sorgt die Schnecke dafür, die Farbe mit dem neutralen Kunststoff homogen zu vermengen. 

Für verschiedene Anwendungszwecke und Kunststoffe gibt es spezielle Schnecken.

PE Schnecke mit Mischspitze 

PA Schnecke

Extruder

Extruderschnecken haben verschiedene Zonen. Die Einzugszone, die Plastifizierzone und die Ausstoßzone. Oftmals sind die Schnecken in den jeweiligen Zonen unterschiedlich designt, um die Kunststoffförderung zu optimieren.


Zurück