Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

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.

Термоформование

Термоформование — формование из предварительно разогретой заготовки — листовой или рулонной. Известны следующие разновидности термоформования:

-вакуумное позитивное и негативное;

-пневмоформование;

-штампование.

Методом термоформования получают потребительскую тару:

глубокие изделия — банки, стаканчики, контейнеры для продуктов, не требующих длительного хранения (салаты, пирожные); контейнеры типа «створки раковины» для тортов, печенья;

мелкие изделия — лотки, основа под блистерную упаковку; коррексы как составная часть комбинированной упаковки (вкладыши в коробки, например для конфет, мелких деталей детских конструкторов и т.п.);

транспортную и производственную тару — ящики без перегородок и поддоны.

Свойства изделий, получаемых методами вакуум- и пневмо-формования идентичны, однако вакуумное наиболее широко применяют для производства тонкостенных изделий, потому что давление формования ограничено величиной 1 атм.

Предварительной стадией в этих методах является нагревание листового полуфабриката до его перехода в высокоэластическое состояние (размягчение).

Вакуумное позитивное и негативное формование проводят на полуавтоматических или автоматических машинах. Закрепленный на раме листовой полуфабрикат нагревают, а затем в полости между листом и формой откачивают воздух. Вакуум как бы втягивает лист и прижимает его к форме ^ на которой он охлаждается и затвердевает.

При формовании изделий материал соприкасается с поверхностью формы и сразу охлаждается, поэтому наиболее четко оформляется поверхность изделия, соприкасающаяся с формой. При повышенных требованиях к качеству внутренней поверхности тары выбирают выпуклую форму-пуансон — позитивный метод. Если более высокие требования предъявляют к внешней поверхности, выбирают вогнутую форму-матрицу — негативный метод (рис.).

При вакуумном формовании мелких изделий получаемая толщина стенок и дна практически одинакова. При изготовлении глубоких изделий толщина материала на днище будет меньше, чем на боковых стенках и минимальна в углах. Поэтому для выпуска равнотолщинных изделий лист подвергают предварительной вытяжке толкателем.

Пневмоформовани е позволяет формировать изделия из листовых заготовок термопластов при помощи давления сжатого воздуха, подаваемого под избыточным давлением от 0,05 до 2,5 МПа, что зависит от толщины листа, температуры и скорости процесса вытяжки.

При получении изделий массового производства по методам вакуум- и пневмоформования используют машины-автоматы.

Разновидностью методов является механопневмоформование. Разработаны универсальные пневмокамеры, которые имеют возможность проводить вспомогательные операции — обрезку, вырубку, отбортовку краев. Методы пневмо- и механопневмо-формования используют для получения крупногабаритных изделий.

Штампование проводят при более низких температурах в специальных штампах. Изделие формуется между матрицей и пуансоном. Формирующим давлением является давление штамповочного пресса.

Благодаря простоте оснастки и небольшим габаритам в настоящее время оборудование для получения термоформованных изделий устанавливают на предприятиях по переработке продукции.

а б

Рис. Способы термоформования:

а- вакуумное негатив.,б- вакуумное позитив.

1 — нагреватель; 2 — заготовка материала; 3 — негативная форма (точные внешние размеры изделия); 4— изделие; 5-позитив.форма(точные внутренние размеры)

Получение пленок

По количеству слоев пленки принято делить на однослойные, многослойные, а по типу материалов на однородные — с полимерами и комбинированные — с бумагой, фольгой, тканью и др.

В зависимости от применяемого полимера и оборудования различают технологии получения однослойных, многослойных и комбинированных пленок способами:

экструзии плоских пленок;

экструзии рукавных раздувных пленок;

каландрирования (каландрования);

отливания пленок из растворов;

ламинирования;

каширования;

металлизации;

соэкструзии.

Изготовление пленки является первым этапом получения пленочной упаковки. На втором этапе пленки сваривают, сшивают или склеивают для получения объемных изделий — пакетов, мешков.

Экструзия плоских пленок из расплава заключается в выдавливании расплава из плоскощелевой головки, при этом расплав опускается вертикально вниз и направляется в устройство для охлаждения. Охлаждение на поверхности полированных металлических барабанов наиболее удобно. При использовании этой технологии можно производить как однослойные, так и дублированные пленки.

Для получения прочных и оптически прозрачных пленок их можно подвергнуть дополнительной ориентационной вытяжке: одноосной — в одном направлении или двухосной (биаксиаль-ной) в двух взаимно-перпендикулярных направлениях.

Экструзией раздувные пленки получают после выхода из кольцевой головки, ее раздувают до требуемого размера воздухом, подаваемым под давлением внутрь заготовки. Рукав пленки обычно вытягивают либо вверх, либо вниз, поскольку ось головки экст-рудера расположена под углом 90° к оси материального цилиндра экструдера. После этого рукав охлаждают до такой температуры, при которой пленка не слипается, складывают между валками, затем наматывают в виде рулона. В ряде случаев пленку сначала разрезают, а затем наматывают. Ширина рукавной пленки составляет от 15 — 20 см до 3 м.

Каландрование м получают чаще всего поливинилхлоридные пленки или производят дублирование, или выглаживание пленок.

Каландры считаются высокоскоростными агрегатами, скорость выпуска пленки может достигать 100 — 150 м/мин и более. Перед подачей на каландр сырьевые компоненты смешивают и полуфабрикат поступает на каландр только после смешивания через вальцы (вальцекаландровая линия) или через экструдер (экструзион-но-каландровая линия), где компоненты гомогенизируются полностью.

Каландр представляет собой агрегат, состоящий из трех, четырех или пяти горячих валков. Материал подается в зазоры между валками, в четырехвалковом каландре три формующих зазора, а в пятивалковом — четыре. Пленка полимера проходит через зазоры каландра только один раз. Последняя пара валков каландра определяет толщину готовой пленки и вид поверхности: если валы полированные, то поверхность пленки глянцевая. После завершения процесса каландрования горячую пленку пропускают между валками внутри системы охлаждения.

Пройдя каландр, пленка растягивается сильнее в направлении движения, а не поперек («каландровый эффект»), поэтому она проходит через валки компенсатора, на которых происходит релаксация пленки, и только после этого она наматывается в рулон.

Отливание пленок из растворов производится только в том случае, если их нельзя выработать другим способом. Первая стадия заключается в приготовлении гомогенных растворов и их фильтровании. Вторая стадия связана с нанесением раствора с помощью ракельного («нож» с выемкой) или иного устройства. Раствор распределяют тонким слоем на полированной металлической ленте-транспортере. Третья стадия — сушка, в процессе которой растворитель полностью испаряется из раствора, а готовую пленку отделяют от ленты-транспортера и сматывают в рулоны. Таким способом получают пленки из целлофана, эфиров целлюлозы и др.

Многослойные комбинированные пленки с бумагой и фольгой, картоном, тканями, пленками и другими рулонными материалами производят методами каширования или ламинирования.

Ламинирование — это соединение пленочных материалов на валковом оборудовании. На первую пленку-основу наносят расплавленную пленку и дублируют со вторым пленочным материалом через вальцы или четырех- или пятивалковый каландр.

Экструзионное ламинирование — соединение пленок с помощью расплава. Обычно на основу, например крафт-бумагу, фольгу или пленку полимера, наносят из головки экструдера слой другого расплавленного полимера. При этом пленка-основа и расплав соединяются между прессующим валиком и охлаждаемым цилиндром, а затем наматываются в рулон. Методом экструзионного ламинирования можно получать двух- или трехслойные пленки, Для этого необходимо использовать не один, а два экструдера или специальные наносные головки. Основная проблема экструзионного ламинирования — низкая адгезия пленок, если температура расплава невысокая.

Дублирование пленок между собой и с другими материалами производят также на вальцекаландровых линиях и в прессах.

Схема получения комбинированных пленок методом мокрого каширования: 1,3— соединяемые пленки; 2 — раствор адгезива и наносные валики; 4 — место соединения пленок; 5 — сушильная камера; 6 — намотка готовой пленки

Каширование — это использование клея (адгезива) на кашировальных установках. Применяют два варианта — мокрый и сухой. В первом случае после нанесения клеевого слоя пленки сразу соединяют, не дожидаясь высыхания клея. Мокрый способ используют в том случае, если один из слоев является пористым и газопроницаемым, тогда часть растворителя легко испаряется путем диффузии и проницаемости в камере сушки. В качестве клеев используют водные растворы, латексы, эмульсии. Использование метода нанесения растворов полимеров на основу с последующей сушкой применяют для тех полимеров, которые не могут быть получены в виде пленок через расплав по обычным технологиям.

Сухой способ используют таким образом, что после нанесения слоя клея его сначала сушат в ламинаторах, а затем склеиваемые поверхности соединяют. Клеями в этом способе обычно бывают растворы каучуков или полимерных смол в органических растворителях.

Кашированием пленки соединяют при помощи клея-раствора или клея-расплава, обычно термопласта, который наносят (намазывают) через специальный наносной валик на поверхность основы (ткани, фольги, бумаги и т.п.) и соединяют с пленкой за счет прижимания валками (рис. 9.6).

Металлизация — более современный вариант фольгированных пленок. Слой алюминиевой фольги зачастую имеет микротрещины, поры и другие дефекты, которые ухудшают барьерные свойства комбинированных пленок. Металлизированные пленки получают термическим распылением алюминия или его сплавов на поверхность полимерной пленки в вакуумной камере. Наиболее высоким качеством (прочность, низкая усадка) обладают пленки, полученные при нанесении металлизированного слоя на двух-осно-ориентированные пленки.

Преимущества металлизации полимерных пленок (чаще ПЭТФ или ПП) методом магнетронного вакуумного напыления заключаются в том, что во-первых, можно наносить не только алюминий, но и сплавы других металлов (например, нержавеющую сталь), оксиды и другие соединения. Во-вторых, происходит многократная экономия металла, поскольку слой металла толщиной в доли мкм обеспечивает высокие барьерные и эстетические свойства.

Соэкструзия — метод, в котором расплав различных по природе полимеров из двух или трех экструдеров направляют в одну общую формующую головку. В зависимости от применяемой технологической схемы и устройства головки соединение слоев происходит перед входом в формующую головку, в самой головке или при выходе из нее. Получают или рукавные (например, для формирования туб), или плоские пленки для формирования пакетов и др. Для улучшения адгезии между слоями полимеров вводят адге-зив. Обычно в качестве адгезива используют сополимер, обладающий сродством к соединяемым поверхностям. Соэкструзия имеет преимущества перед другими методами, поскольку формирование многослойного материала происходит непосредственно из гранул полимера, минуя стадии получения индивидуальных пленок.

⇐ Предыдущая 123 4 Следующая ⇒