11

Лекция № 10

Способы производства полимерной тары и пленок

Полимерную упаковку выпускают трех основных типов:

-жесткая тара из пластмасс;

-полужесткая и мягкая тара из полимерных и комбинированных пленочных или листовых материалов;

-тара комбинированная, с использованием полимерных мате­риалов.

В зависимости от типа полимера и вида упаковки применяют следующие способы переработки пластмасс в изделия:

-литье под давлением и прессование из порошкообразных или таблетированных пластмасс — для производства ящиков, поддо­нов, лотков, укупорочных средств и др.;

экструзия с раздувом, инжекция с раздувом и другие анало­гичные — для выдувных полых изделий (банки, бутылки, канистр ры);

-термовакуумформование из листовых материалов — коробки, стаканчики, лотки, коррексы и др.;

-упаковка из пленочных материалов однослойных и многослой­ных - экструзия, ламинирование, соэкструзия и др.

Кроме указанных способов, которые считаются основными, применяют дополнительные - безнапорное литье, спекание по­рошков и др., используемые для отдельных полимеров и некото­рых видов тары, например крупногабаритной. Вспомогательными способами являются сварка, металлизация, декорирование.

10.1. Литье под давлением и прессование

Литьем под давлением получают жесткую тару массой от не­скольких грамм (укупорочные пробки) до нескольких килограмм (ящики, контейнеры). Формирование изделия производится в ли­тьевой машине, которая состоит из питателя, материального ци­линдра и литейной формы.

Гранулированная полимерная композиция подается в матери­альный цилиндр литьевой машины, где она нагревается. Для по­дачи разогретого материала в литниковый канал используют либо поршень, либо шнек. Литье производится в литейную форму, которая смыкается перед подачей расплава и сохраняется под дав­лением, пока происходит формообразование изделия, а затем раз­мыкается и изделие удаляют. Формы представляют собой слож­ную конструкцию с литниковыми каналами и каналами ДЛЯ охлаждения; для многотоннажной продукции их чаще всего изго­тавливают из стали или сплавов алюминия. Литые изделия отли­чаются точностью размеров, гладкой поверхностью. Производительность процесса увеличивается использовании многогнездных форм.

Для получения тонкостенных изделий с толщиной стенки ме­нее 1 мм применяют скоростное литье благодаря использования быстроходных литьевых машин и интенсивного охлаждения фор­мы. Однако считается, что тонкостенные изделия удобнее полу­чать выдувным способом и термоформованием, поскольку произ­водительность этих методов выше.

В процессе прессования изделие формируется в пространстве между пуансоном и матрицей. Прямое компрессионное прессова­ние осуществляется при действии давления, которое пуансон ока­зывает непосредственно на материал, помещенный в нагретую пресс-форму. После заполнения пресс-формы и затвердевания из­делия пуансон поднимают, а изделие извлекают. Для ускорения процесса литья материал предварительно разогревают в камере и нагнетают его в закрытую пресс-форму — это способ литьевого прессования.

10.2. Получение полых изделий

Наиболее распространена выдувная тара. Основные способы ее производства:

-экструзионно-выдувное формование;

-инжекционно-выдувное формование.

Экструдер представляет собой машину, состоящую из питате­ля, материального цилиндра и формующей головки. В зависимости от типа формующей головки он позволяет получать листы, пленки плоские или рукавные, а при вспомогательных операциях, напри­мер раздувании, также и объемные изделия (бутылки, банки).

Основная часть экструдера — материальный цилиндр, внутри которого вращается шнек (червяк) с желобковой нарезкой, ко­торая сопряжена с рядом выступов на стенке цилиндра. Наряду с вращением шнека происходит возвратно-поступательное движе­ние, которое способствует интенсивной гомогенизации расплав­ленной массы полимерной композиции. Экструдер может иметь один шнек, два или более. Шнек специального профиля переме­щает полимерную композицию от загрузочной воронки в зону питания и далее вдоль нагретого материального цилиндра. Рас­плавленный полимер продавливается через фильтрующую решетку в головку и формуется в конечное изделие.

Расплав полимера приобретает форму в головке экструдера. Головка имеет канал, в который проходит полимерный расплав, зазор для формирования профиля, регулировочные болты, канал подачи воздуха и другие необходимые конструкционные де­тали.

Существующие головки можно условно разделить на два типа:

-для сплошных изделий;

-для полых изделий.

Головки, которые позволяют получать плоские листовые мате­риалы, называют плоскощелевыми. Головки для получения полых изделий различаются тем, что формующий зазор имеет кольце­вую форму.

На пути потока расплава полимера установлен специальный рассекатель, который позволяет получать полую трубу (рукав) требуемого диаметра, а толщина стенки определяется величиной зазора в кольцевом канале. Такая труба представляет собой заго­товку, которая используется в дальнейшем для экструзионно-выдувного (раздувного) формования бутылок, банок или для фор­мирования туб.

Экструзионно-выдувное формование изделий применяют для по­лучения полых изделий различных объемов: малых от 2 до 10 мл и до больших вместимостью свыше 100 л.

Трубу разрезают на куски необходимого размера (заготовки). Заготовку помещают между двумя частями полой раздувной фор­мы. Верхняя часть трубы зажимается сдвигающимися частями фор­мы и образует дно изделия, а в свободный конец подают горячий воздух. Заготовка расплавляется, давление воздуха прижимает ее плотно к охлаждаемой форме, изделие охлаждается, затем фор­ма размыкается и готовое изделие удаляют. Остаток заготовки от­резают по шву смыкания формы (рис. 9.4, а). Заготовка может быть предварительно разогретой, а пресс-форма — холодной и т.д.

Главное условие получения изделий высокого качества — это равномерное распределение материала в выдувной форме и как следствие — одинаковая толщина стенок изделия.

Процесс экструзии с раздуванием обычно непрерывный, по­скольку происходит чередование процесса отрезания заготовки и процесса формования изделия. Современные технологические ли­нии позволяют выдувать более 5—10 тыс. изделий в 1 ч.

Инжекционно-выдувное формование является вариантом процесса выдувного формования является выдувание из предварительно от­формованных заготовок — преформ, которые используют глав­ным образом для получения бутылок и банок из ПЭТФ.

Заготовку преформы предварительно получают методом литья под давлением, поскольку горловина изделия с нарезкой под кол­пачок должна иметь строго контролируемые размеры. На предпри­ятиях по розливу напитков из преформ формируют бутылки в выдувных формах.

Готовые холодные заготовки — преформы устанавливают вниз горловиной на выступы охлаждаемого конвейера, который дви­гается внутрь станции для их разогрева. Когда корпус преформы нагревается, ее переносят в пресс-форму агрегата для выдува. Форма смыкается, штоком -толкателем) прижимают заготовку к днишу и через горловину подают сжатый воздух, создающий давление выдува 1,5 - 1,6 МПа. Пресс-форма состоит из двух полуформ, охлаждаемых водой.

После формования изделия форма открыва­ется и изделие извлекают (рис. 9.4, б).

Преформы в России выпускают ОП «Европласт», ЗАО «Цери-ус» и др. В зависимости от массы готовой преформы можно полу­чать изделия различной номинальной вместимости. Из преформ массой 23 г получают банки вместимостью 0,5 л; 29,8 г — 1 л; 42 г — 1,5 л; 50,5 г — 52 г; из преформ массой 50,5 — 52 г выдувают бу­тылки вместимостью 2 — 2,5 л; из преформ массой 94 г — 5 л.

В России производство отечественного оборудования для полу­чения ПЭТФ выдувной тары осуществляет группа компаний «Про­движение». Отечественные двухстадийные агрегаты позволяют про­изводить 600 бутылок в 1 ч. Алюминиевые пресс-формы для этого оборудования съемные.

Методы инжекционного выдувания тары из преформ и экструзионно-выдувного формования являются конкурирующими. Экструзионно-выдувное формование является более подходящим для выдувания тары со сложным рельефом стенок и банок с широкой горловиной, бутылок с ручкой.