Wat is thermovormen?

Thermovormen is een vormgevingstechniek waarbij men gebruik maakt van hitte om materiaal gemakkelijker in een andere vorm te brengen. Thermovormen wordt in de praktijk ook wel vacuümvorming genoemd. Het is een vormgevingstechniek waarbij men geen verspanende technieken toepast. Bij verspaning haalt men kleine deeltjes van het basismateriaal af om een vorm te laten ontstaan. Bij thermovormen doet men dit niet maar maakt men gebruik van warmte zodat het materiaal vloeibaar of deegachtig wordt. Daardoor kan het materiaal makkelijker in de juiste vorm worden gedrukt, gebogen of getrokken.

Toepassing van thermovormen
Men past het thermovormen in de vormgevingstechniek toe op materialen die doormiddel van verwarming plastisch worden. In de praktijk wordt het thermovormen voornamelijk op kunststoffen toegepast. Kunststoffen die doormiddel van verwarming plastisch worden vallen onder de benaming thermoplasten en worden ook wel plastics genoemd. Het thermovormproces verschilt van het koudvormen omdat bij het koudvervormen het materiaal niet wordt verwarmd.

Men kan doormiddel van thermovormen verschillende producten maken. Denk hierbij aan de kunststofbehuizing van elektrische apparaten. Deze apparaten zijn door het kunststof geïsoleerd waardoor het kunststof een dubbele functie vervuld. Naast behuizing voor elektrische apparaten kunnen ook speelgoedproducten en een enorme hoeveelheid aan bakjes, kisten,  emmers, kuipjes en verpakkingsmaterialen doormiddel van thermovormen worden geproduceerd.

Voor welke materialen is thermovormen geschikt?
Thermovormen is geschikt voor zogenaamde thermoplasten. Dit zijn kunststoffen die doormiddel van warmte plastisch vervormbaar zijn. Een aantal voorbeelden hiervan zijn:

  • polyvinylchloride (PVC),
  • acrylonitril butadieen styreen (ABS),
  • polyetheen (PE),
  • polyethyleentereftalaat (PET),
  • polystyreen (PS)
  • polypropeen (PP).

Het is ook mogelijk om folies toe te passen die uit meerdere lagen bestaan van verschillende soorten kunststoffen. Dit zorgt er voor dat de kunststoffen elkaars eigenschappen aanvullen of versterken.

Hoe wordt het thermovormen gedaan?
Als men thermovormen toepast zal men in eerste instantie onderscheid moeten maken tussen het materiaal en de toepassing. Als men bijvoorbeeld dunne folie toepast van 0,2 mm dikt tot 1,5 mm dik is het proces iets anders dan wanneer men dikkere kunststoffen doormiddel van thermovormen wil vervormen. Dunne folies worden over het algemeen op een grote rol aangeleverd als halffabricaten. Dit wil zeggen dat het halffabricaat nog een bewerking of meerdere bewerkingen moet ondergaan voordat men kan spreken van een eindproduct. Als men gebruik maakt van dunne folies dan kan men vaak het halffabricaat in één machine integreren.

Dikke folie wordt over het algemeen aangeleverd als losse plaat. Deze dikkere platen worden meestal in verschillende stappen binnen het proces in de juiste vorm gebracht. Een voorbeeld van een proces waarin men dikke folie in de gewenste vorm brengt is hieronder beschreven

  1. Het folie-materiaal wordt onder een infraroodstraler geplaatst
  2. De infraroodstraler verwarmt het materiaal. Deze verwarming kan van één kant zijn maar ook van twee kanten tegelijk. Dit is afhankelijk van het verdere bewerkingsproces.
  3. De verwarmde folie wordt op een mal geplaatst en ingeklemd. Daarna wordt lucht uit de ruimten van de mal wordt weggezogen. Hierdoor ontstaat een vacuüm en is vacuümvorming mogelijk. Het verwarmde folie zal namelijk door het wegtrekken van de lucht door het vacuümproces dicht tegen de mal worden aangetrokken.
  4. Vervolgens kan men door geforceerd afkoelen de vorm fixeren. Men kan ook met perslucht aan de andere kant van de verwarmde folie gaan blazen om het proces te versnellen.
  5. In de laatste stap worden de vormen die in de vorige stap zijn ontstaan uit de folie gesneden of gestanst.

Afval dat tijdens dit proces ontstaat kan dikwijls worden hergebruikt. Men brengt dan het kunststof afval weer in de machine die folie maakt. Zo is het thermovormen economisch verantwoord en ook nog zo milieuverantwoord mogelijk.

Wat is LDPE kunststof?

Lagedichtheidpolyetheen (LDPE) is een thermoplastische kunststof die gemaakt is van olie. Thermoplastisch houdt in dat de kunststof doormiddel van warmte tot smelten of vloeibare toestand kan worden gebracht. LDPE is de eerste soort polyetheen die in 1933 door Imperial Chemical Industries (ICI) werd geproduceerd. Hierbij werd gebruik gemaakt van een hoge druk proces doormiddel van een vrije radicaal polymerisatie. Tot op de dag van vandaag wordt dit proces nog door Imperial Chemical Industries toegepast.

Eigenschappen van LDPE
Lagedichtheidpolyetheen is een taai en vrij zachte kunststof. Het materiaal is een goede isolator voor elektriciteit. Daarnaast is LDPE behoorlijk slagvast en waterafstotend. De kunststof kan constant temperaturen tot 80°C verdragen. Het verdragen van temperaturen tot 95 °C kan ook alleen dan voor korte tijd anders gaan de mechanische eigenschappen van deze kunststof achteruit. Het smeltpunt van LDPE is 120°C.

Bij kamertemperatuur reageert LDPE niet tenzij er sterk oxiderende stoffen op de kunststof inwerken. Over het algemeen is LDPE goed bestand tegen zuren en basen. Bepaalde oplosmiddelen kunnen er echter wel voor zorgen dat LDPE opgezwollen wordt.

Verschil tussen LDPE en HDPE
Polyetheen wordt op twee verschillende manieren tot kunststoffen verwerkt. Als men polyetheen verwerkt wordt onder lage druk ontstaat hogedichtheidpolyetheen oftewel HDPE. In deze kunststof zijn de polymeren in kristallijn aanwezig.

Als polyetheen onder hoge druk wordt gefabriceerd ontstaat lagedichtheidpolyetheen LDPE. Deze polymeren hebben een hoge vertakkingsgraad. Hierdoor is de kunststof minder kristallijn en is de dichtheid lager. De dichtheid is 0,91-0,94 g/cm³ en de treksterkte is 11,7 MPa.

Waar wordt LDPE toegepast?
Lagedichtheidpolyetheen wordt onder andere verwerkt tot blaasfolie. Deze blaasfolie kan vervolgens weer worden verwerkt tot verschillende soorten folie zoals krimpfolie, huishoudfolie en folie dat dient als verpakkingsmateriaal. Verder wordt LDPE verwerkt in plastic tassen en landbouwplastic. Ook wordt het gebruikt voor de productie van bouwmateriaal zoals waterkerende damp-open folie. LDPE kan ook worden gebruikt als extrusiecoating. Deze coating wordt onder andere gebruikt voor fotopapier en voor het coaten van karton voor bijvoorbeeld yoghurtpakken en melkpakken. LDPE wordt eveneens gebruikt als materiaal voor het beschermen en isoleren van kabels.

Wat is HDPE en wordt deze kunststof voor gebruikt?

Hogedichtheidpolyetheen is een kunststof die ook wel afgekort wordt met HDPE. Deze afkorting wordt ook wel in het Engels vertaal met High Density Polyetheen. Hogedichtheidpolyetheen is gemaakt van polyetheen dat uit aardolie wordt gewonnen. Polyetheen is de meest gebruikte kunststof of plastic en wordt ook wel  polyethyleen genoemd. Ongeveer vijfentwintig procent van het gefabriceerde polyetheen valt onder het HDPE-type.

De overige vijfenzeventig procent valt onder  lagedichtheidpolyetheen oftewel het LDPE-type. Dit is de zachte variant van polyetheen. Van HDPE worden over het algemeen harde kunststofproducten gemaakt zoals stevige vijvers voor bijvoorbeeld koikarpers. Daarnaast wordt HDPE ook gebruikt als grondstof voor de fabricage van flexibele kunststof producten zoals plastic tassen en vuilniszakken. HDPE is één van de meest duurzame kunststoffen. HDPE wordt voor verschillende producten gebruikt vanwege de lage kostprijs en de geringe belasting voor het milieu. Er worden ook leidingen, fittingen en appendages gemaakt van HDPE.

Fabricage van HDPE
HDPE wordt gefabriceerd bij een lage druk. Hierbij wordt gebruik gemaakt van een katalysator. Bij de lage druk komen lineaire ketens tot stand. Hierdoor wordt de kunststof kristallijn opgebouwd. Lagedichtheidpolyetheen oftewel LDPE wordt daarentegen onder een hoge druk gefabriceerd van ongeveer 200 MPa (dit is 2000 bar). Door dit fabricageproces ontstaat een lagere dichtheid namelijk 0,91 tot 0,94 g/cm3. De polymeren gaan onder hoge druk een hoge vertakkingsgraad vertonen, hierdoor wordt de stof weinig kristallijn. De dichtheid van HDPE is ongeveer 0,95 tot 0,97 g/cm3, deze kunststof is wel kristallijn.

Voor de duidelijkheid:

  • HDPE heeft een hoge dichtheid maar wordt onder een lage druk gefabriceerd. De polymeren zijn kristallijn door de lage druk.
  • LDPE heeft een lage dichtheid en wordt onder een hoge druk gefabriceerd. De polymeren hebben een hoge vertakkingsgraad door de hoge druk.

LDPE kan worden tot een temperatuur van 70 graden Celsius worden belast en HDPE kan belast worden tot een temperatuur van 90 graden Celsius. HDPE kan worden gebruikt in temperaturen van –30°C tot +80°C.

Wat is het verschil tussen Polypropeen PP en Polyetheen PE?

Polypropeen PP en Polyetheen PE zijn kunststoffen die vallen onder de thermoplasten. Dit houdt in dat deze kunststoffen doormiddel van warmte vervormd kunnen worden. Kunststoffen worden tegenwoordig bijna overal toegepast in de techniek. De eigenschappen van kunststoffen zijn verschillend. Dit zorgt er voor dat bepaalde kunststoffen juist wel of juist niet geschikt zijn voor een specifieke toepassing. Polypropeen en Polyetheen zijn bekende kunststoffen die veel worden gebruikt.

Wat is polypropeen PP?
Polypropeen wordt ook wel afgekort met PP. Deze kunststof is behoorlijk hard en dat maakt het geschikt voor diverse toepassingen. Polypropeen wordt onder andere gebruikt voor containers voor vloeistoffen zoals jerrycans. Daarnaast wordt polypropeen ook gebruikt voor tapijten en meubels. In auto onderdelen kan ook polypropeen worden verwerkt. Ook filtermateriaal en kunststof leidingen kunnen van polypropeen worden gemaakt. Polypropeen leidingen kunnen doormiddel van kunststoflassen aan elkaar worden verbonden. Dit proces kan worden gedaan doormiddel van spiegelassen. Hierbij worden de uiteinden van twee PP leidingen tegen een elektrisch verwarmde plaat aan gedrukt. Zodra deze leidingen doormiddel van de hitte vloeibaar worden kunnen ze tegen elkaar worden gedrukt zodat er een lasverbinding ontstaat.

Wat is polyetheen PE?
Polyetheen is een polymeer en is een kunststof. Deze kunststof wordt het meeste verwerkt van alle kunststoffen die er bestaan. Polyetheen wordt ook wel afgekort met PE. De oude naam van deze kunststof is polyethyleen, deze naam wordt in de praktijk nog veel gebruikt. PE bevat vrijwel alleen koolstof en waterstof. Hierdoor komen tijdens een verbranding geen giftige stoffen vrij. PE wordt onder andere gebruikt als grondstof voor het maken van tassen. Ook emmers en speelgoed worden gemaakt van PE. In de bouw wordt ook gebruik gemaakt van UV-bestendig PE. Deze kan onder andere worden gebruikt voor dakgoten en hemelwaterafvoer. Ook voor isolatie wordt PE gebruikt. Dit wordt ook wel PE schuim genoemd.

Wat is het verschil tussen polypropeen en polyetheen?
Polypropeen lijkt op polyetheen. De prijs van beide kunststoffen is ongeveer gelijk. Polypropeen is echter veel sterker materiaal dan polyetheen. Dit komt doordat PP een hogere weerstand heeft tegen puntbelasting. Daarnaast is PP zeer taai materiaal. Het kan heel vaak heen en weer worden gebogen zonder dat het breekt. Door deze eigenschap wordt PP ook wel het kunststof scharnier genoemd. PP is ook beter bestand tegen agressieve chemische stoffen dan PE.

Wat is kunsthars en waarvoor worden kunstharssen gebruikt?

Kunstharsen zijn synthetische stoffen die eigenschappen en kenmerken hebben die sterke overeenkomsten vertonen met natuurlijke harsen. Natuurlijke harsen komen echter voor in bomen. Deze hars is belangrijk voor bomen omdat ze een helende functie hebben wanneer er scheuren of andere beschadigingen ontstaan in de bast van de boom. De hars zorgt er voor dat de wond van de boom goed beschermd is tegen ongedierte en virussen die de binnenkant van de boom kunnen aantasten. De hars uit bomen wordt door de inwerking van zuurstof hard.

Natuurlijke harsen kunnen ook worden ook door mensen gebruikt voor onder andere de productie van gom. Ook wordt natuurlijke hars gebruikt voor harszeep en daarnaast wordt hars toegepast in verschillende kleefmiddelen en lijmen. Veel pleisters hebben als kleefmiddel natuurlijke hars. Naast natuurlijke hars is er ook kunsthars ontwikkeld. Dit is een synthetische hars die voor verschillende doeleinden kan worden gebruikt.

Wat is kunsthars?
Kunsthars is een synthetische stof. Het is een kunststof die kunnen vallen onder de thermoplasten en thermoharders. Een thermoplastische kunststof is een kunststof die door verhitting weer vloeibaar wordt. Thermoharders zijn kunststoffen die juist door verhitting harder worden. Kunstharsen worden harder of zachter door de uitwerking van temperatuurverschillen, in tegenstelling tot natuurlijke hars die door invloed van zuurstof hard wordt.

Net als natuurlijke hars is kunsthars goed gietbaar. Kunsthars is zacht materiaal dat zich goed laat vervormen. Een andere eigenschap is dat kunsthars goed hecht. Kunstharsen isoleren goed en kunnen daardoor worden gebruikt als isolatiemateriaal. De eerste kunsthars die op grote schaal werd gebruikt was de thermoharder bakeliet. Dit is een fenolhars en wordt beschouwd als de eerste kunststof die volledig synthetisch is. Daarnaast zijn er door de jaren heen ook andere kunstharssoorten ontwikkeld zoals polyurethaanhars, alkydhars en epoxyhars. Kunstharsen worden in verschillende producten verwerkt.

Waar worden kunstharsen voor gebruikt?
Kunstharsen worden, zoals eerder genoemd, vanwege hun isolerende eigenschappen veelvuldig gebruikt in de elektrotechniek als isolatiemateriaal. Doordat kunstharsen in toenemende mate worden geproduceerd wordt het aanbod van kunstharsen op de markt groter. Het stijgende aanbod van kunstharsen zorgt er voor dat kunstharsen ook worden gebruikt als bouwstof. Daarnaast worden thermo hardende kunstharsen zoals bakeliet gebruikt voor handvaten van pannen en andere producten waarbij handvaten en andere onderdelen hittebestendig moeten zijn. Ook kunnen kunstharsen worden gebruikt voor doppen van flessen en chemicaliëncontainers.

Epoxyhars valt ook onder de thermohardende kunststoffen. Deze kunsthars wordt gebruikt voor materialen die licht maar wel stevig moeten zijn. Daarnaast wordt epoxyhars gebruikt voor printplaten die worden gebruikt om componenten op de solderen. Verder wordt epoxyhars gebruikt voor epoxylijm en bepaalde lakken.

Wat is spiegellassen en waarvoor wordt dit lasproces gebruikt?

Spiegellassen wordt in het Engels mirror welding genoemd. Het is een vormgeefproces dat veel wordt toegepast bij het aan elkaar verbinden van thermoplastische materialen. Thermoplasten zijn kunststoffen die bij verhitting gaan smelten. Doormiddel van spiegellassen worden twee gesmolten thermoplasten aan elkaar verbonden. De contactvlakken van de kunststoffen worden door verhitting plastisch-vloeibaar en vervolgens tegen elkaar gedrukt. Hierdoor versmelten de contactvlakken samen en ontstaat na afkoeling een stevige verbinding. Bij spiegellassen wordt geen lastoevoegmateriaal gebruikt.

Waarom heet dit proces spiegellassen?
De uiteinden van de thermoplastische kunststoffen moeten worden verwarmd. Hiervoor wordt een verwarmingselement gebruikt. Dit verwarmingselement wordt een spiegel genoemd. De uiteinden van thermoplastische pijpen worden aan beide kanten tegen de spiegel aangedrukt. Na verloop van tijd zorgt de hete spiegel er voor dat de uiteinden zacht worden. Van een vaste kunststof veranderen de uiteinden in een plastisch-vloeibare toestand. Vervolgens wordt de spiegel tussen de twee pijpen verwijdert en worden de pijpen tegen elkaar aangedrukt. De twee pijpen smelten zo aan elkaar vast. Dit samensmelten moet goed en nauwkeurig gebeuren omdat eventuele gaten niet kunnen worden opgevuld. Er wordt namelijk bij spiegellassen geen gebruik gemaakt van lastoevoegmateriaal. Op de plaats waar de ‘las’ is gemaakt stulpt het materiaal iets uit en ontstaat een kleine rand. Spiegellassen wordt vooral gebruikt voor afvoerleidingen en waterleidingen in de installatietechniek. Omdat de leidingen gemaakt zijn van thermoplasten kan er geen warme vloeistof doorheen worden getransporteerd.