Blaasmiddelen

De juiste keuze, toepassing en verwerking van additieven is van groot belang om het product voort te brengen dat afnemers voor ogen hebben. Blaasmiddelen (ook wel schuimmiddelen) worden als additief al lang en veelvuldig toegepast, onder andere om het gewicht en de kosten van producten te verlagen. Dit geldt voor spuitgiet- en extrusie toepassingen (castfilm, blaasfilm, extrusie blazen en profiel extrusie), maar ook voor rotatiegieten. Dat er verschillende type blaasmiddelen zijn, is algemeen bekend, maar wanneer moet je ze nu eigenlijk toepassen? En hoe?

Waarom een blaasmiddel?

Blaasmiddelen worden toegepast om specifieke eigenschappen en kwaliteit te verbeteren. Men kan hierbij denken aan:

• verlaging van het soortelijk gewicht (gewicht- en kostenbesparing)
• vermindering van krimpen en kromtrekken
• voorkomen van inzakkingen door krimp
• verbeteren van de vloei-eigenschappen voor een snellere matrijsvulling
• aanbrengen van optische effecten (houtstructuur)
• verbeteren van de (machinale) bewerkingseigenschappen van het eindproduct
• verhogen van de stijfheid bij grotere producten
• wijzigen van de isolerende eigenschappen

Over het algemeen worden blaasmiddelen vooral toegepast bij dikwandige producten uit polyetheen en polypropeen (wanddikte meer dan 10 mm), met als doel gewichtsreductie, al dan niet gecombineerd met een kortere cyclustijd. Minder bekend is dat blaasmiddelen ook toegepast kunnen worden bij technische kunststoffen zoals POM, PC/ABS, SAN, ASA, PET, PBT, elastomeren (TPE, TPU, TPV, SEBS/SBS), PMMA en diverse polyamides. Voor deze kunststoffen geldt dat dit zowel ongevuld als gevuld kan gebeuren.

Toepassingen in processen

Er zijn diverse processen waarbij blaasmiddelen kunnen worden toegepast, zoals:

TSG

Thermoplastisch Schuim Gieten, ook wel SFM genoemd: Structure Foam Moulding. Een bekend proces, met als doel maximale gewichtsverlaging, grotere stijfheid, goede beheersing van het kromtrekken, inzakkingen en krimp. Vanwege de duidelijk zichtbare sporen van het blaasmiddel aan het oppervlak moeten de producten vrijwel altijd gelakt worden. Het is mogelijk het soortelijk gewicht met 35% te verlagen.

Gastegendruk

Tijdens het vullen wordt de matrijs onder druk gehouden tot dat deze bijna gevuld is. Door de druk dan pas te verlagen, gaat het blaasmiddel later werken in vergelijking met TSG. Hierbij wordt toch gewichtsreductie bereikt met behoud van oppervlaktekwaliteit. De via dit proces gevormde producten hebben een glad oppervlak en hoeven dan ook niet te worden gelakt.

Meercomponenten spuitgieten

Bij dit proces zorgen blaasmiddelen in de kern van het product voor een hogere stijfheid, voor een strakker product en een betere vloei. Gewichtsreductie is hier meestal niet het hoofddoel, maar 15-25% gewichtsbesparing is haalbaar.

Compact spuitgieten

Hier worden blaasmiddelen voornamelijk toegepast om inzakkingen en kromtrekken te voorkomen.

Lage druk en ‘direct gassing’ processen

Weinig toegepast in Europa, maar zeer populair in de Verenigde Staten. Hierbij is het mogelijk zeer grote producten te vervaardigen met een relatief laag gewicht en hoge stijfheid. In combinatie met een gas (stikstof of lucht) worden blaasmiddelen ingezet als ‘nucleatiemiddel’ voor een zo fijn mogelijke celstructuur in de producten. Denk hierbij aan pallets, grote kratten en glijbanen.

Behalve voor deze (spuitgiet)processen worden blaasmiddelen ingezet bij:

• extrusie van profiel en buis, plaat en staf, en draad en kabel, maar bijvoorbeeld ook voor structuurbehang
•  extrusieblazen van flessen en technische delen rotatiegieten

Welk blaasmiddel?

Om het juiste type blaasmiddel te selecteren moet rekening worden gehouden met het eindproduct, het productieproces en natuurlijk de kunststofsoort. Er is keus uit talrijke typen blaasmiddelen, die zich in principe laten onderverdelen in twee hoofdsoorten:

Exotherme blaasmiddelen

• Gebaseerd op azodicarbonamide en andere hydrazine derivaten, gecompoundeerd met verschillende dragers.
• Zeer hoge gasopbrengst (circa 220 ml/g)
• Gelijkmatige gasverdeling, mits in juiste concentratie
• Weinig corrosief voor matrijzen
• Gasvorming kan aangepast worden aan de kunststof
• Geen neiging tot ‘blooming’
• Niet goedgekeurd voor contact met levensmiddelen!

Endotherme blaasmiddelen

• Gebaseerd op bicarbonaten en citroenzuurachtige verbindingen.
• Relatief lage gasopbrengst (circa 130 ml/g)
• Bij grote, langlopende productieseries heeft men mogelijk matrijzen nodig met een hoog chroomgehalte, aangezien sommige typen citroenzuur bevatten.
• Gasvorming kan aangepast worden aan de kunststof
• Bij sommige typen neiging tot ‘blooming’
• Zeer fijne celstructuur
• Kortere cyclustijden
• Ze produceren CO2 en een zeer kleine hoeveelheid water
• Goedgekeurd voor contact met levensmiddelen

Verwerking schuimmiddelen

Afhankelijk van de reden om een schuimmiddel te gebruiken, zijn er verschillende mogelijkheden:

Voor het voorkomen van inzakkingen wordt toevoeging van 1,0 – 3,0 gew % blaasmiddel masterbatch met een lage concentratie aan actieve ingrediënten voor een optimale distributie van het gas aanbevolen.
Bij TSG, gastegendruk- of meercomponenten spuitgieten wordt bij voorkeur 1,0 – 3,0 gew % van een hoog geconcentreerde blaasmiddel masterbatch toegevoegd.
Voor een optimaal resultaat dienen in alle gevallen het blaasmiddel en de kunststof op elkaar afgestemd te worden. Belangrijke factoren zijn het type kunststof (smelttemperatuur, smeltindex en dergelijke), de verblijftijd in de cilinder, vorm/volume van het product en het beoogde effect. Bij het selecteren van het juiste type kan de leverancier behulpzaam zijn.

Tijdens het spuitgieten met een blaasmiddel moet men een aantal regels in acht nemen:

• Stel de machine in zoals gebruikelijk
• Reduceer de nadruk tot 0 bar
• Verhoog de tegendruk
• Gebruik de maximale inspuitsnelheid
• Laat de neus van de machine tegen de matrijs aanstaan gedurende het gehele proces en gebruik bij voorkeur een afsluitbare neus of hotrunner. Dit is noodzakelijk om verlies van smelt en gas te voorkomen.
• Zorg voor een goede matrijsontluchting
• Zorg voor voldoende matrijskoeling
• Mocht dit niet het gewenste resultaat geven, overleg dan met de leverancier over de juiste parameters en het type blaasmiddel.