Лабораторная работа №1.
Технология изготовления упаковки из полимерных пленочных материалов. Исследование влияния технологических параметров сварки на прочность швов упаковки.
Цель работы: Изучение особенностей технологии изготовления упаковки из различных типов полимерных пленочных материалов (монопленки, многослойные, комбинированные). Выбор типов швов для изготовления упаковки из различных пленочных материалов, исследование влияния технологических параметров сварки на прочность швов упаковки и определение оптимальных режимов сварки.
Оборудование, приборы, принадлежности: аппарат для контактно-тепловой сварки пленочных материалов, разрывная машина, толщиномер, секундомер, набор грузов различной массы.
Предварительная подготовка.
Изучить виды полимерных пленочных материалов, используемых для изготовления потребительской и транспортной упаковки (монопленки, многослойные, комбинированные).
Изучить технологию контактно-тепловой сварки полимерных пленочных материалов.
Ознакомиться с конструкцией аппарата для контактно-тепловой сварки пленочных материалов.
Изучить методы контроля и оценки качества сварных соединений.
Методические указания.
Для изготовления пленочной упаковки используются:
монопленки из различных полимерных материалов: полиэтилена (ПЭ), поливинилхлорида (ПВХ), полиэтилентерефталата (ПЭТФ), целлофана (Ц);
многослойные полимерные пленки, состоящие из нескольких слоев пленок из различных полимерных материалов: (полиэтилен +целлофан (ПЭ +Ц), полиэтилен + полиамид (ПЭ + ПА) и др.);
комбинированные пленочные материалы на основе полимеров, бумаги, алюминиевой фольги: полиэтилен + алюминиевая фольга (ПЭ + АЛ), полиэтилентерефталат + алюминиевая фольга +полиэтилен (ПЭТФ + АЛ + ПЭ) и др.
По объему выпуска первое место занимают упаковки на основе целлофана, полиэтиленовых и поливинилхлоридных пленок.
Целлофановые пленки хорошо склеиваются, воспринимают печатный рисунок без предварительной обработки, дешевы; недостаток этих пленок – низкая гигроскопичность.
Полиэтиленовые пленки легко свариваются термоконтактной сваркой, однако, для нанесения на их поверхность рисунков требуется ее предварительная специальная химическая или физическая обработка; пленки обладают повышенной проницаемостью, поэтому не пригодны для упаковки продуктов, чувствительных к окислению. Они имеют высокую химическую стойкость, но жиро- и маслостойкость низкие.
Из поливинилхлорида и его сополимеров получают широкий спектр пленочных материалов с различными свойствами за счет варьирования состава и степени ориентации. Изменение в составе за счет введения пластификаторов позволяет получать пленки от твердых, хрупких до мягких, растяжимых.
У поливинилхлоридных пленок проницаемость водяных паров выше, а газов – ниже, чем у полиэтиленовых. ПВХ – пленки обладают масло- и жиростойкостью.
Пластифицированные и непластифицированные ПВХ – пленки герметизируются термоконтактной сваркой, печать может быть нанесена без предварительной обработки поверхности.
Многослойные и комбинированные пленочные материала сочетают свойства различных полимерных материалов и традиционных материалов, что позволяет использовать их для упаковки практически всех потребительских товаров.
Процесс упаковки изделий и продуктов в полимерную пленку осуществляется по следующей технологической схеме:
Рис.1. Технологическая схема процесса упаковки изделий и продуктов в полимерную пленку.
1 – рулон с пленкой; 2 – формирование упаковочного чехла; 3 – сварка поперечных швов; 5 – готовая упаковка.
Подлежащий упаковке предмет (коробка, штучное изделие и др.) помещают на поверхность полотна пленки, поступающей с рулона 1, и обертывают его полотном, формируют упаковочный чехол 2. По выполнении поперечных 3 и продольных 4 швов изделие оказывается герметично упакованным внутри «чехла» - мешка из полимерной пленки 5. При использовании в качестве упаковочного материала рукавной пленки формирования продольных швов 4 не требуется.
При изготовлении пленочных упаковок основной технологической операцией является соединение полимерных пленок сваркой или склеиванием. Сварка – это один из способов создания неразъемного соединения элементов пленочной упаковки.
Способы сварки полимерных пленок можно разделить на две группы:
основанные на передаче тепла к свариваемым пленкам от теплоносителей (термоконтактная, термоимпульсная сварка, сварка нагретым газом и др.);
преобразующие энергию в тепло от внешних источников (сварка ультразвуком, токами высокой частоты, трением и др.).
Контактно – тепловая (термоконтактная) сварка - универсальный способ, которым принципиально можно соединить пленочные материалы больших и малых толщин. При изготовлении пленочной упаковки чаще всего используют способ термоконтактной сварки, который носит название сварки проплавлением. При этом способе сварки нагревательный инструмент контактирует с внешними поверхностями соединяемых пленок и теплота передается к свариваемым поверхностям за счет теплопроводности сквозь их толщину.
Основными технологическими параметрами термоконтактной сварки являются – температура сварочного инструмента Тс, продолжительность выдержки при температуре сварки – под давлением - осадки, давление прижима свариваемых поверхностей – давление осадки Росадки.
Технологический процесс соединения сваркой монопленок, многослойных и комбинированных пленок принципиальной разницы не имеет. Однако, в последнем случае, иногда требуются специальные приемы сварки и режимы.
Основное соединение пленки при изготовлении упаковки – нахлесточное, возможны и другие конструкции сварных соединений, особенно для комбинированных пленок – это нахлесточное с усиливающими накладками, рантовое соединение.