123679 (717257), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Рис. 9. В машинах, используемых для инжекционного и выдувного формования, для нагревания, плавления пластмассовых гранул и перемешивания материала используются шнеки.

При экструзионном формовании с раздувом на нижней части готового изделия хватается небольшой «хвост», который должен удаляться. Раньше горловины готовых бутылок для приведения в соответствие их размеров подвергали механической обработке. В настоящее время большая часть раздувных агрегатов автоматически заполняет операции по снятию облоя с готовых изделий непосредственно на них, и формование горлышка происходит в форме совместными усилиями инъекционной иглы и формующего горлышко кольца. Транспортные контейнеры и емкости с широким горлышком по-прежнему проходят заключительные этапы обработки на дополнительных обрезных прессах для снятия заусенцев.

Рис. 10. Для соблюдения геометрической формы контейнера возможно применение программируемых преформ, что позволяет увеличивать прочность в необходимых местах и минимизировать утонение в углах.

Экструзионное формование с раздувом больше всего подходит для изготовления пластиковых контейнеров любой формы и размеров и транспортной тары. Формы относительно дешевы и зачастую их изготовляют из алюминия (как для крупно-, так и для мелкосерийной продукции).

1.5 Инжекционное формование с раздувом

Еще один метод формования — это двух- или трехступенчатый процесс, в котором преформа изготовляется методом литья под давлением (вместо экструзии) и переносится на формовочном стержне в узел раздува. Ранние двухступенчатые системы формования были крайне неудобны, так как в процессе съема готового изделия останавливались две формовочные станции. В 1961 г. итальянец Гуссони для ускорения этого процесса добавил третий узел для извлечения готовых изделий, и в таком виде подобные устройства используются и в настоящее время. Иногда для кондиционирования пластиковых бутылок, их контроля и/или декорирования применяют какие-либо дополнительные узлы. В последнее время разработаны методы формования бутылок без образования облоя, позволяющие создавать более привлекательные по внешнему виду флаконы для парфюмерных и косметических товаров.

Похожая технология, называемая «формование с раздувом и перемещением заготовки», заключается в помещении дозированного количества пластикового расплава в специальный контейнер для получения преформ и переносе полученной заготовки с помощью формовочного стержня в зону формования горлышка для последующего раздува. Эта технология применяется для изготовления небольших бутылочек и емкостей, где необходимы особо точные размеры. Использование инжекционного формования находит свое применение в области упаковки фармацевтической продукции, где необходимы контейнеры высокого качества и с точными размерами.

Инжекционная технология позволяет обеспечить высокую точность и контроль массы, особенно при формовании горловины с допусками ± 102,6 мкм. Это важно там, где используются пробки или другой вид специального укупоривания, например пробки с защитой от несанкционированного открывания (в частности, детьми). В настоящее время емкости могут быть изготовлены без облоя и без дополнительных заключительных операций, однако стоимость форм для такой технологии достаточно высока. Форма изделий, получаемых по технологии инжекционного формования, обычно стандартна, а их емкость не должна превышать 236,6 мл, хотя в последнее время получают распространение бутылки и емкостью 473 мл (16 унций).

1.6 Формование с раздувом и вытяжкой

Третий метод формования может быть использован для полимеров, способных к линейной ориентации, — например, ПЭТФ, ПВХ, ПП и аморфных полиамидов. Наибольшее применение этот метод находит при изготовлении бутылок для напитков. При его использовании предварительно отформованная преформа разогревается до температуры чуть выше температуры стеклования (во избежание кристаллизации) и растягивается, ориентируется, а в дальнейшем выдувается по одно- или двухступенчатой технологии.

При двухступенчатой технологии преформы изготовляют отдельно (обычно на другом оборудовании) и уже готовыми помещают в машину повторного нагрева и выдува. При одноступенчатой технологии все эти процессы выполняются на одной и той же линии. Операции формования преформы и ее раздува схожи с аналогичными при экструзионном формовании с раздувом. Преимущества раздува с вытяжкой заключаются в повышении прозрачности материала, глянца, ударопрочности и плотности. Этот метод позволяет также производить емкости с очень тонкими стенками, что снижает стоимость упаковки.

Особое применение формования с раздувом — это изготовление стерильной упаковки, в ходе которого этапы раздува, заполнения и герметизации упаковки сводятся в одну операцию. При этом все последовательные операции производятся в стерильной камере, где упаковка (иногда находящаяся еще в форме) заполняется предварительно стерилизованным жидким продуктом. Герметизация упаковки производится разогретым штампом, который является или частью формовочного устройства, или отдельным укупорочным приспособлением, формующим и присоединяющим пробку типа твист-офф (открываемую поворотом на четверть оборота). При другой технологии изготовления стерильной упаковки емкость формуется обычным образом в стерильных условиях, заполняется предварительно стерилизованным продуктом и закрывается предварительно стерилизованной пробкой (крышкой). Как правило, конструкция такого оборудования отражает жесткие требования к стерильности. Оно изготовляется из нержавеющей стали и проектируется так, чтобы обеспечить изначальную стерильность и возможность безразборной мойки (СIР) с помощью моющих средств и пара.

Конструкция форм

Два наиболее важных фактора, которые следует иметь в виду при изготовлении форм для выдувного формования, — это теплообменные свойства и износостойкость. Наиболее подходящие материалы — алюминий, сталь и сплав бериллия с медью. Выбор материала зависит от технологии выдувного формования и природы пластика. Так, например, для работы с полиолефинами наиболее часто используются алюминиевые формы, подвергнутые дробеструйной обработке во избежание задержки воздуха между стенками полости изделия.

Твердый, устойчивый к коррозии сплав бериллия с медью характеризуется высокими теплопроводностью и износостойкостью. Формы из этого материала часто используют для формования изделий из ЛВХ. Для получения более высокого глянца поверхности изделий формы для ПВХ полируют и покрывают хромом. Этот сплав дороже алюминия, он тяжелее и дольше обрабатывается.

При инжекционном формовании с раздувом полости для преформ, полости для формования жестких полимеров, горловинные кольца и формовочные стержни для всех видов пластиков изготовляют из закаленной инструментальной стали.

Участки формы для формирования горловины и основания, чтобы их было легче обрабатывать и заменять, как правило, представляют собой отдельные детали. Полуформы должны быть точно подогнаны друг к другу, так как любое несовпадение половинок приведет к утонению материала в месте соединения частей формы. Усилие запирания полуформ значительно меньше, чем форм для литья под давлением, поскольку они должны выдерживать давление в полостях лишь около 0,035 МПа.

Для обеспечения кратчайшего производственного цикла и одинакового состояния поверхности готового изделия необходимо соответствующее охлаждение формы. Водяные каналы в каждой полуформе могут быть либо просверлены насквозь, либо заглублены и располагаться перпендикулярно к оси формы как можно ближе друг к другу, поскольку 80% общего времени формования тратится на охлаждение, и любое улучшение системы охлаждения способствует повышению производительности.

Так как отформованное изделие обычно охлаждается в самой форме, были разработаны способы сокращения времени охлаждения и преодоления недостаточной теплопроводности большинства пластиков. Одним из таких способов стало применение в качестве раздувающего агента жидкого азота или диоксида углерода, а другим — глубоко охлажденного воздуха, содержащего водяной пар. При использовании подобных методов производительность возрастает более чем на 50%.

1.7 Термоформование

Различные типы термоформованной упаковки включают упаковку продукта, находящегося на твердой подложке, в обволакивающую пленку, блистерную упаковку и формованные контейнеры и крышки. Общим для них является то, что изначально все они представляют собой плоский лист пластика или пленку. Этот материал нагревается до размягчения и затем доводится до нужной формы под действием вакуума, давления или штампа или их комбинации. С помощью термоформования можно получить упаковку с максимально тонкими стенками (и поэтому затраты на материалы для подобной упаковки сравнительно низки), но большие потери из-за отходов в некоторой степени сводят на нет экономические преимущества. Формы для термоформования гораздо дешевле, чем для других методов (их стоимость в зависимости от конфигурации может составлять $1000-2000). Время, затрачиваемое на наладку оборудования, составляет несколько недель (в сравнении с месяцами, требуемыми на наладку оборудования для выдувного формования или литья под давлением).

Процесс нагревания и формования пластиковых листов был разработан в 1936 г.. когда во Франции для упаковки мяса впервые была использована термоусадочная пленка. В ходе второй мировой войны этот метод применялся для изготовления пластиковых топографических карт. Для упаковки этот метод стал широко использоваться лишь с начала 1960-х гг., когда впервые с помощью термоформования стали изготовляться контейнеры и крышки для молочных продуктов. Позднее при производстве коробок для яиц, мясопродуктов и т. п. стали применяться листы из пенополистирола. В настоящее время в этих целях в мире потребляется более 900 тыс. т листовых пластиков.

Для термоформования можно использовать любые листовые термопласты, однако было замечено, что одни материалы более полно соответствуют нуждам упаковочной промышленности, чем другие (из-за различий в прозрачности, запахе, технологических характеристиках и цене — см. табл. 8.2). Наиболее широко используются (в порядке убывания) ПВХ, ВОПЭ, ПС, ПП, ПЭТФ и ЛПЭНП.

Лидирует в этом списке полужесткий ПВХ, широко применяемый в упаковке пищевых продуктов благодаря своей прозрачности и влагонепроницаемости, которые могут быть дополнительно улучшены путем применения полиэтиленового слоя или материала с лучшими барьерными свойствами (большей кислородоне-

проницаемостью). Этот материал позволяет формовать такие же прочные и защищенные емкости (чашки) и лотки, как и ВОПЭ, а благодаря своей инертности и отсутствию запаха он используется для упаковки и пищевых, и непищевых продуктов. Широко применяется и ПП, используемый для упаковки некоторых пищевых продуктов. Он легко перерабатывается и на него можно наносить глубокую печать. ПЭТФ, противостоящий тепловому воздействию лучше, чем полиолефины, применяется для изготовления двойной упаковки продуктов, разогреваемых в микроволновых печах, и продуктов быстрого приготовления. Блистеры для упаковки твердых изделий — это область применения высокоударопрочного ПС, который благодаря своей прозрачности позволяет видеть упакованный продукт, хорошо перерабатывается, прочен и экономичен. Другие материалы, в частности АБС-сополимеры и ПК, применяются в особых случаях, когда прочность более важна, чем стоимость.

Технология термоформования

Основной способ термоформования представляет собой вытягивание пластикового листа в раме, зажимающей его со всех сторон. Лист разогревается до размягчения, а затем под действием разрежения прижимается к форме. После охлаждения он отстает от формы, вынимается из нее и обрезается. Для опытно-конструкторских работ, когда в качестве материала иногда выбирают ацетат целлюлозы (в данном случае температура может регулироваться не так строго, а прочность материала в размягченном состоянии достаточно велика), применяют несложное оборудование. Нагрев может производиться как с одной, так и с обеих сторон листа, и при ручном управлении размягчение листа заметно по его провисанию. Затем пластик подвергается дальнейшему нагреву до достижения идеально плоской поверхности. В этот момент он уже почти готов к формованию, но обычно до приложения разрежения лучше выдержать его в этом состоянии еще 15-20 с.

Оборудование для крупносерийного производства намного сложнее. Для производства упаковочных контейнеров листовой материал обычно хранят в рулонах и подают в установку с помощью цепного привода с зажимами, захватывающими края листа. Существует и оборудование (обычно роторного типа) для работы с листовым материалом без цепного привода, но оно в основном применяется не в упаковочной индустрии.

Лист пластика разогревается с обеих сторон кварцевыми лампами, трубчатыми стальными стержнями, стеклянными и керамическими пластинами (излучателями). Большое значение имеет расположение нагревателей, так как поверхность пластика должна нагреваться равномерно. Затем разогретая пластиковая лента размещается над формой(ами) и воспроизводит ее полость методом, описанным выше. Некоторые материалы (например, пористые или пеноматериалы) требуют специальных форм, поскольку по мере нагрева материал продолжает расширяться, и для соблюдения требуемой формы требуется четкое соответствие между двумя частями формы (пуансоном и матрицей).

Существуют материалы, которые могут быть нагреты путем присасывания (с помощью вакуума) к пористой горячей пластине так, что края формы вдавливаются в пластик. Такая технология называется «формование с помощью захвата листа». После размягчения пластика прикладывается давление воздуха, и лист прижимается к поверхности формы.

Формование с совместным приложением давления и разрежения происходит намного быстрее, чем просто вакуумное формование, так как последнее для выполнения операции ограничено атмосферным давлением в 0,1 МПа, тогда как давление сжатого воздуха может быть в несколько раз больше. Почти все высокопроизводительные формовочные машины — пневмоформочные. Для ускорения охлаждения после формования изделия в форме оно может обдуваться холодным воздухом (некоторые специалисты считают, что распыление водяного пара эффективнее воздушного охлаждения). Затем изделие удаляется из формы путем продува последней воздухом или с помощью выталкивателей. Рулон остается на зажимах и транспортируется к следующему узлу формования. Изделие отсекается от рулона с помощью специальных устройств. Параметры отрезания должны учитывать последующую усадку, так как изделие все еще разогрето. Затем оставшийся материал наматывается на бобину, а отформованное изделие отправляется на упаковочный автомат или на следующий технологический блок. В фирмах, производящих термоформование, отходы материала обычно сразу же используются повторно, причем эти фирмы обычно принимают отходы на утилизацию и от предприятий, упаковывающих продукцию.

Блистерные упаковки, подобные изготовленным по вышеописанной технологии в специализированных фирмах, зачастую используются упаковщиками для размещения товаров на витринах магазинов (рис.12). Отформованные таким образом емкости применяются для упаковки твердых, вязкоэластичных и жидких продуктов (в основном пищевых), а лотки с ячейками используются для упаковывания инструмента, различных наборов и медицинских товаров. Существует специальное линейное и карусельное оборудование с устройствами подачи, дозирования и укупоривания подобных контейнеров термоклеевыми или обжимными пластиковыми крышками.

Характеристики

Список файлов реферата