Henrik Eriksson, t.v, och Ulrik Nilsson, hos Polykemi menar att det är viktigt att släppa in materialleverantören tidigt i utvecklingsprocessen. På det viset kan dyra materiallösningar oftast ersättas med billigare och mer ändamålsenliga plastmaterial.

Bred utveckling av polyolefiner
öppnar för unika materiallösningar

Polyolefiner är en samlingsbeteckning för plaster som består av enklare kolväten.
Av alla polyolefiner med kommersiell betydelse är det framför allt två varianter som det i allmänhet handlar om används som baspolymerer: polyeten, PE, och polypropen, PP.
Hos Polykemi i Ystad, en av Skandinaviens få producenter av compounds, skräddarsys material av bådadera polyolefinerna, men med en klar övervikt för PP.
– Ungefär 55 procent av alla compounds vi gör är PP-baserade. Resten av vårt sortiment består av compounds som bygger på framför allt polyamider, polykarbonat, ABS, PBT samt en liten del polyeten, berättar Henrik Eriksson, utvecklingschef, och Ulrik Nilsson, säljstödsansvarig.
Som compoundör fungerar Polykemi, slarvigt uttryckt, som plastkock, dvs man vidareförädlar basplaster genom att tillsätta olika typer av tillsatser till baspolymeren. På det viset skräddarsys ett material som uppfyller kundens tekniska och ekonomiska krav.
– Vi tar olika råvaror och sen lägger vi dem på spisen, i det här fallet en extruder, och sedan stoppar vi i ”kryddor” i form av additiv, förstärkningsmedel och ibland någon ”karamellfärg”! Det resulterar i en god ”sockerkaksmix” – en plastcompound, förklarar Henrik Eriksson saken.
– Alla recepturer som vi gör här på Polykemi är ett resultat av vårt eget utvecklingsarbete. Vi köper alltså inte in någon know-how. Det gör att vi bygger upp en unik kunskapsbas som våra kunder har stor nytta av, tillägger Ulrik Nilsson.

Utveckling på alla fronter
Vad som kan tillverkas med polyolefiner i allmänhet och PP i synnerhet har breddats ordentligt bara under de senaste tio åren.
Utvecklingen av polyolefiner har skett i stort sett på alla områden, såväl vad det gäller polymeren i sig som de andra komponenterna som ingår i ett compound dvs additiv, mineraler/förstärkningsmedel samt deras ytkemiska egenskaper.
– Med förbättrad polymerisationsteknologi har man kunnat göra plasten mer kemiskt enhetlig. Därmed har man fått fram nya typer av polyolefiner som presterar bättre. För oss har det blivit en större verktygslåda med fler PP-typer med egenskaper som kan användas bredare och mer förfinat, säger Henrik Eriksson.

Nukleeringsmedel
En typ av additiv, de s k nukleeringsmedlen, som är som små groddar som tillsätts plasten för att få den att kristallera bättre, är ett exempel på den här utvecklingen, där det kommit flera nya varianter på senare år.
– Man kan t ex välja ett nukleeringsmedel som minskar cykeltiden maximalt eller ett medel som i första hand påverkar mekaniska egenskaper i den riktning man vill. Exempelvis skapa ett bättre förhållande mellan styvhet och slagseghet eller t ex reducera skevningen eftersom plasten ibland krymper ojämnt när den svalnar. Och i de här fallen kan nukleeringsmedel hjälpa till, säger Henrik Eriksson och tillägger.
– Sedan finns det också andra additiv vars möjligheter utökats och förbättrats. Dit räknar vi tex värme- och UV-stabilisatorer.

Stort kliv framåt
Men ett ännu större steg framåt handlar om förstärkningsmedlen som används, dvs mineraler, tex talk, kaolin, mica, wollastonit och krita.
En utveckling som bland annat är ett resultat av nanofyllmedlen (se fotnot), vars utveckling påbörjades för ca 20 år sedan och som etablerades på marknaden för ungefär fem år sedan.
Med nanofyllmedel vill man inte bara dra nytta av partiklarnas lilla storlek genom att exempelvis undkomma större partik-lars förmåga att agera brottanvisningar. Idealt erhåller man också så kallade nanoeffekter, dvs egenskaper som inte enbart kan förklaras av partikelns dimensioner och egna mekaniska egenskaper.
– Med nanofyllmedel modifieras materialet på ett sätt som tidigare inte var möjligt på befintlig partikelnivå. Med nanofyllmedlen blir materialen också lättare än konventionell plast-råvara. Det beror på att bara en bråkdel av det fyllmedel som annars tillförs behövs – 3-6 procent istället för 15-25 procent. Ändå har man materialets tekniska fördelar kvar, säger Henrik Eriksson.
Intresset för nanofyllmedlen var från början stort, men har numera mattats en aning. Ett starkt skäl till det har det höga priset varit. Något som gjort att de bara kunnat användas i applikationer som klarar att bära kostnaden.
– Men det är fortfarande så att nanoleran ger egenskapsprofiler som inte går att kopiera med något annat fyllmedel. Exempelvis nano-PP har därför fortfarande en plats i produktportföljen, säger Henrik Eriksson.

Attraktiv UTVECKLING
Nanofyllmedlens intåg har emellertid även lett till utveckling av de traditionella mineralfyllmedlen.
– Tekniken har gjort det möjligt att traditionella mineralers förmåga att fungera som förstärkningsmedel har vidgats enormt. När dessa dispergeras blandas samman med plasten resulterar de i maximal styvhet men minimal reducering av slagstyrkan, säger Henrik Eriksson.
Man har även lyckats skapa mineralpartiklar med ett bättre längd/bredd-förhållande. De kornformiga partiklarna har främst förbättrats genom bättre ytbehandlingar och utvecklandet av produkter med attraktivare storleksfraktioner. Fördelen med mer sfäriska partiklar är att man inte riskerar att få en ensidig orientering av mineralet i plastmaterialet. Något som kan resultera i olikformig krympning och skeva detaljer.
–Ytan blir också många gånger trevligare med kornform än fiberform, säger Ulrik Nilsson och tillägger.
– Numera kan man nästan uppnå samma effekt med de traditionella fyllmedlen som med nanofyllmedlen. Dessutom är de billigare. Och det är förstås ingen nackdel.

Brett sofistikerat material
När polyolefinerna i allmänhet och PP-plasten i synnerhet började användas på 1960-talet handlade det ofta om enkla produkter som förpackningar, lådor och t ex backar som tillverkades i de här materialen.
I dag, drygt 40 år senare, är användningsområdena betydligt bredare och mer sofistikerade. Det gör att det är möjligt att tillverka avancerade detaljer, som både är små och stora, från ”myggsnablar” för tandfyllningar till hela konsoler i bilar.
– Utvecklingen har gjort att Polyolefinerna i dag i många fall kan konkurrera med mer högpresterande plastmaterial. PP-detaljer klarar t ex både låga och höga temperaturer, säger Henrik Eriksson och tillägger.
– Numera kan vi göra starka compounds av PP med mycket lägre densitet än förut. Något som minskar totalvikten på detaljen vilket många gånger efterfrågas inte minst av miljöskäl.
– Polyolefinernas bredd och vår möjlighet att skräddarsy de här materialen genom att tillsätta olika fyllmedel och additiv innebär att man får möjlighet att skapa plastmaterial med mycket speciella och specifika egenskaper, tillägger Ulrik Nilsson.

Glöm INTE Compoundören!
Ett råd som Henrik Eriksson och Ulrik Nilsson därför ger är att tidigt i utvecklingsprocessen av nya produkter involvera materialleverantören.
– Ju tidigare vi kommer med i ett utvecklingsprojekt som materialleverantör desto större är möjligheten att ta fram ett specifikt och ändamålsenligt material som inte är ”overengineered”. Det underlättar också utformningen av detaljen och framtagningen av verktygen, menar Ulrik Nilsson.
– I dag har compounds av polyolefiner – inte minst PP – ett så bra egenskapsspektrum att man i många fall kan överväga att konstruera om befintliga produkter där materialvalet från start inte varit så optimalt. På det viset kan dyra materiallösningar ersättas med billigare och mer ändamåls-enligt plastmaterial. Vi har till och med ersatt ”gammalt” PP-material med ”nytt” PP-material, säger Henrik Eriksson och tillägger.
– De viktiga är att man reflekterar över vilka egenskaper som är väsentliga för produkten respektive vilka parametrar som inte behöver vara fullt lika bra (överdimensionerade). Då är chansen mycket stor att man kan hitta en mer optimal lösning. Dessutom ett material som är såväl bearbetningstekniskt, ekonomiskt som miljömässigt mer intressant att tillverka i.