Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

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 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 дтя их разогрева. Когда корпус преформы нагревается, ее переносят в пресс-форму агрегата ддя выдува. Форма смыкается, штоком (толкателем) прижимают заготовку к днищу 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 «Цериус» 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 экстру-зионно-выдувного формования являются конкурирующими. Экст-рузионно-выдувное формование является более подходящим хдя 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:

Г- лубокие 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 пневмоформовання 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.

При вакуумном формовании мелких изделий получаемая тол-шина 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.

Пневмоформование 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 механоиневмо-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. Изготовление тары, наполнение и укупоривание совмещены в фор-мовочно-упаковочных автоматах или на автоматических упаковоч­ных линиях.

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;

- кэширования;

- 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 (биаксиальной) 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 экструдера 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.

Каландрованием получают чаше 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 (экструзионно-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 ватки компенсатора, на которых происходит ре­лаксация пленки, и только после этого она наматывается в рулон. Ошивание 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 кэширования 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 зачем наматываются в рулон. Методом экструзионного аминирования можно получать двух- или трехслойные пленки, Вя этого необходимо использовать не один, а два экструдера или "'Циальные наносные головки. Основная проблема экструзионного ламинирования — низкая адгезия пленок, если темпера­тура расплава невысокая.

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

Котирование — 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.

Кэшированием 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 ватками (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 адгезив. 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. Ориентированные, термоусадочные и растягивающиеся пленки

Ориентированную щенку в одном или двух направлениях полу­чают в результате вытягивания в специальных устройствах с после­дующей термофиксацией или без нее. При ориентации увеличива­ется упорядоченность в расположении макромолекулярных цепей в направлении приложенного механического поля. В кристаллизую­щихся полимерах ориентация способствует перекристаллизации или кристаллизации аморфной фазы. Для закрепления этого со­стояния пленки подвергают термофиксации, что способствует устойчивости возникших структур. Ориентация пленки способству­ет улучшению физико-механических свойств — при этом повы­шается прочность в направлении ориентации, уменьшается де­фектность, упорядоченные структуры противостоят развитию мик-ротрешин, увеличивается стойкость к проколу. Степень вытяжки, скорость и температура процесса зависят от природы полимера. Ориентированная пленка практически нерастяжима.

Термоусадочная пленка, в которой в процессе технологии ее получения реализована структура вытянутой конформации мак-ромолекулярной цепи. Это чаще всего осуществляется при ориен­тации: макромолекулярные цепи вынужденно распрямляются, но без термофиксации структуры. Нагрев приводит к снятию напря­жения, и макромолекулы вновь приобретают равновесную свер­нутую конформацию клубка. В результате этого при нагревании в температурном интервале на 10 — 50 °С выше, чем Тс или Тм, термоусадочная пленка способна сокращать спои размеры на 15 — НО Ч в одном или двух направлениях. После усадки пленка плотно обтягивает упакованный предмет.

Важным показателем термоусадочных пленок является степень усадки и напряжение усадки

Напряжение усадки возникает в ориентированном материале при его нагревании до определенной температуры. Оно зависит от температуры и продолжительности нагревания пленки. Чем ниже температура, тем больше времени требуется для усаживания пленки. Если усадка производится при высокой температуре, при так называемом «шоковом нагреве», то продолжитель­ность усадки невелика.

Прочность пленки после усадки уменьшается, но остается до­статочной для того, чтобы обеспечить защиту упаковки.

Толщину пленки выбирают в зависимости от того, какова масса упаковываемого товара. Для упаковывания:

единичных товаров небольшой массы (булка, тушка курицы. сувенирная коробка) необходима пленка толщиной 20 — 50 мкм;

групп товаров (аэрозольные баллоны, банки и т.п.) нужна плен­ка толщиной 50 — 100 мкм:

транспортного пакета применяется пленка толщиной 100 — 250 мкм и выше.

Для упаковывания в термоусадочную пленку необходимы спе­циальные усадочные камеры или туннельные печи, в которых осу­ществляется нагрев. В этом есть определенное неудобство исполь­зования.

Для изготовления термоусадочных пленок используют поли­этилен высокой и низкой плотности, сополимеры этилена с винилацетатом. полипропилен, сополимеры винилденхлорида с винилхлоридом и др.

Растягивающаяся пленка растягивается под действием растяги­вающего усилия в процессе упаковывания.

При растяжении пленка способна удлиняться на 100 — 120% ( стандартная) или на 200 % ( усиленная). Упаковка в растягивающуюся пленку может производится как вручную, так и с использованием автоматических приспособлений. Стандартную пленку применяют для ручного упаковывания, пленки категорий пауэр и супер используют для автоматизированной упаковки, последняя — на высокопроизводительном оборудовании.

Обычно пленку различают по толщине и назначению. Тонкую пленку применяют для оборачивания потребительской упаковки (преимущественно лотков) с фасованными пищевыми продукта­ми. Толщина исходной тонкой пищевой пленки составляет от 15 до 25 мкм. Уменьшение толщины пленки при растяжении меньше 10 мкм может привести к ее разрыву. Усиленная пленка толщиной 100 — 800 мкм применяется для формирования транспортного па­кета на поддоне (падете). Для формирования пакетов на поддоне применяют оборачивание в 3 — 5 слоев.

Стретч-пленки изготавливают из полимеров, содержащих эластомерный компонент, например сополимеры этилена с каучуками. пластифицированный ПВХ, линейный полиэтилен низ­кой плотности и др. Природа пленок обеспечивает хорошую адге­зию между слоями, т.е. происходит слипание, блокирование пле­нок. Именно поэтому «холодное сохранность груза. Упако­вывание на налетах грузопакетов осуществляют многие крупные компании, производящие кондитерские, табачные изделия, муку, косметические товары, моторные масла, строительные смеси, стройматериалы и др.




©2015 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.