Методи за производство на полимерни контейнери и опаковки

Технологични методи за производство на опаковки:

• инжекционно (инжекционно) формоване;

• екструдиране и инжекционно формоване;

• пневматично и вакуумно формоване;

• екструзионни технологии за производство на листов и филмов материал.

Методът на инжекционно (инжекционно) формоване се състои в това, че първоначалният полимерен материал под формата на гранули или прах се зарежда в бункера на машината за леене под налягане, където се улавя от винта (червяка) и се транспортира по оста на нагрятия цилиндър към дюзата му, преминавайки от твърдо състояние в стопено състояние. Тъй като необходимият обем полимерна стопилка се натрупва, той се инжектира поради транслационното движение на винта през специална дюза в затворена охладена отливна форма. Полимерната стопилка, запълваща кухината на формата, се задържа в нея известно време под налягане и се охлажда. След това формата се отваря, крайният продукт се отстранява от кухината си и цикълът на формоване се повтаря.

Методът има редица предимства пред другите методи за формоване на продукти от полимери: висока производителност, високо ниво на механизация и автоматизация на процеса, който се изпълнява, липса на етап за получаване на заготовка за формоване на продукти, малко количество отпадъци, възможността за формоване на продукти с почти всяко дадено разпределение на дебелината на стената.

Недостатъците включват невъзможност за оформяне на кухи продукти от затворен тип (бутилки, кутии и др.) И големи по размер продукти.

Произвеждат кутии, палети, тави, капачки и др.

Методът на формоване чрез екструзионно издухване се състои в това, че първоначалният полимерен материал под формата на гранули или прах се пластифицира чрез въртящ се винт на екструдер (винтова преса) в нагрятата му цев и се избутва (екструдира) през формиращ инструмент пръстеновидна екструзионна глава, оставяйки я под формата на тръбна (втулка) на заготовката и попадайки в пространството между отворените половини на охладената продухваща форма, монтирана върху подвижните плочи на приемащото устройство. Когато детайлът достигне определена дължина, полуформите се затварят със захващане на детайла и надуването му със сгъстен газ, подаван в кухината на детайла през продухващия нипел. След охлаждане формовъците за издухване се отварят и готовото кухо изделие се отстранява от нагнетателния нипел. След това цикълът на формоване се повтаря.

Предимства: простота на технологията и възможност за пълна автоматизация на процеса на формоване, висока производителност, съчетана с възможността за комбиниране на производството на контейнери в един поток с производството на опаковани продукти, тяхното опаковане, запечатване, етикетиране на контейнери и др., относително ниска цена на технологично оборудване и формовъчни инструменти (формовъчни форми, екструзионни глави).

Недостатъци на метода: изпълнението му се осъществява на два етапа (получаване на тръбна заготовка и последващото му формоване в продукт), което изисква два вида формиращи инструменти (екструзионна глава за получаване на заготовка и издухана форма); получените продукти имат значителна разлика в дебелината (хетерогенност на дебелината на стената); наличие на технологични отпадъци.

Те произвеждат продухани кухи продукти (консерви, бутилки, консерви) и др.

Методът на инжекционно-раздувно формоване се състои в това, че на първия етап от процеса чрез шприцоване се формира тръбна заготовка, наречена заготовка, която след това се продухва в кух продукт. Този метод може да се извърши съгласно две технологични схеми. Първият предвижда незабавно формоване на получените заготовки,

след етапа на шприцоване, по втората схема - етапите на получаване на заготовки и тяхното издуване в продукти се извършват отделно един от друг.

Предимствата на този метод: висока степен на механизация и автоматизация, производителност на оборудването. Линиите за издуване на кухи изделия от инжекционни заготовки, произведени от фирмите "Sidel" (Франция), "Krupp-Kautex" (Германия) позволяват да се произвеждат от няколкостотин до няколко десетки хиляди продукти на час.

Недостатъци: висока цена на основното технологично оборудване и формиращия инструмент, използван за неговото изпълнение; индустриална употреба досега само на един полимерен материал - полиетилен терефталат; променливост на произвежданите продукти.

Методът на пневматично и вакуумно формоване на полимерни продукти се състои в това, че плосък (лист или филм) детайл, фиксиран по контур в затягащо устройство и монтиран над матрица (формираща матрица), се нагрява от нагревателно устройство до определена температура и след това под въздействието на разликата в налягането, създадена между заготовките на повърхностите, тя се формова в продукт. Известни са много варианти на този метод, при които спадът на налягането се осигурява по различни начини. Най-широко разпространени са два от тях: създаване на излишно пневматично налягане върху детайла и вакуумиране на обема на кухината под него.

Този метод се прилага на различни видове машини за вакуумно формоване, инсталации за механично и пневматично формоване и всякакви нестандартни съоръжения.

Предимства: възможността за производство на големи по размер предмети, простота на технологията, относително ниска цена на основното оборудване и формовъчните инструменти.

Недостатъци: ниска производителност, наличие на спомагателни технологични операции (изрязване и изрязване на заготовки за формоване, механична обработка на готови продукти), зависимост от наличието на първоначални заготовки и достатъчно голямо количество технологични отпадъци.

Методът на механично термоформоване се различава от метода на пневматично и вакуумно формоване само по това, че продуктът се формова от плосък детайл поради транслационното движение на формиращия щанц, който изважда детайла, предварително загрят от устройството, който е фиксиран в затягащо устройство.

Методът се прилага на машини за вакуумно формоване, специално щамповащо оборудване и линии за производство на контейнери от ролкови материали.

Предимства: използваното при този метод оборудване постига висока скорост на движение на рулонния материал - няколко десетки метра в минута; производителност на парчета - до десетки хиляди артикули на час. Това гарантира конкурентоспособността на метода дори по отношение на шприцоване на полимерни продукти.

Недостатъци: зависимост от наличността на листов материал или ролка, относително голямо количество отпадъци и забележима разлика в дебелината на получените продукти.

Те произвеждат кутии, чаши, подноси, кутии и др .;

Следващият метод, използван за производството на полимерни филми, се основава на екструзионни технологии, изпълнението на които има две разновидности: технологията за производство на тръбни филми и плосък процеп за производство на филми. Съществуващи технологии за производство на полимерните филми осигуряват производството както на еднослойни, така и на многослойни филми; производството на последната е свързано с големи трудности както от технологичен, така и от конструктивен характер.

Според броя на слоевете е прието филмът да се разделя на еднослоен, многослоен, а според вида на материалите - на хомогенни (с полимери) и комбинирани (с хартия, фолио, плат и др.).

В зависимост от използвания полимер и оборудване, технологиите за производство на еднослойни, многослойни и комбинирани филми се разграничават по следните начини:

• екструзия на плоски филми;

• екструзия на тръбни продухани филми;

• отливане на филми от разтвори;

Екструдирането на плоски филми се състои в екструдиране на стопилка от матрица с плосък процеп, докато стопилката се спуска вертикално надолу и е насочена към устройство за охлаждане. Охлаждането на повърхността на полирани метални барабани е най-удобно. С помощта на тази технология могат да се произвеждат еднослойни и дублирани филми.

Издуханите филми се получават чрез екструзия след излизане от пръстеновидната матрица. Той се надува до необходимия размер с въздух, подаван под налягане вътре в заготовката. Обикновено филмовата втулка се изтегля нагоре или надолу, тъй като оста на матрицата е 90 ° спрямо оста на цевта на материала на екструдера. След това втулката се охлажда до температура, при която филмът не се слепва, сгъва се между ролките, след което се навива под формата на ролка. В някои случаи филмът първо се изрязва и след това се навива. Широчината на ръкавния филм варира от 15-20 cm до 3 m.

Поливинилхлоридните филми най-често се получават чрез каландриране или дублиране или гладене на филми.

Филмите се излъчват от разтвори само ако не могат да бъдат произведени по друг начин. Състои се от няколко етапа: първият е приготвянето на хомогенни разтвори и тяхното филтриране; вторият е свързан с прилагането на разтвора с помощта на лекарско острие („нож“ с вдлъбнатина) или друго устройство. Разтворът се разпределя на тънък слой върху полиран метален конвейер, третият етап е сушене, по време на което разтворителят напълно се изпарява от разтвора, а готовият филм се отделя от конвейерната лента и се навива на рула. Това са филми от целофан, целулозни етери и др.

Многослойните комбинирани филми с хартия и фолио, картон, тъкани, филми и други ролкови материали се произвеждат чрез ламиниране или ламиниране.

Ламинирането е залепване на филмови материали върху ролково оборудване. Стопен филм се нанася върху първия основен филм и се дублира с втори филмов материал чрез ролки или каландър с четири или пет ролки.

Екструзионно ламиниране - стопяване на филми. Този метод може да се използва за получаване на дву- или трислойни филми, за това е необходимо да се използват не един, а два екструдера или специални нанасящи глави.

Дублирането на филми помежду си и с други материали също се извършва на ролкови линии и в преси.

Кеширането е използването на лепило (лепило) на машини за каши. Използват се два варианта: мокър и сух. В първия случай, след нанасяне на лепилния слой, филмите веднага се свързват, без да се чака лепилото да изсъхне. Използва се мокрият метод, ако един от слоевете е порест и газопропусклив, тогава част от разтворителя лесно се изпарява чрез дифузия и пропускливост в сушилната камера. Като лепила се използват водни разтвори, латекси и емулсии. Използването на метода за нанасяне на полимерни разтвори върху основа с последващо изсушаване се използва за онези полимери, които не могат да бъдат получени под формата на филми чрез стопилката по конвенционални технологии. Сух метод: след нанасяне на слой лепило, първо се изсушава в ламинатори, а след това се свързват повърхностите, които трябва да се залепят. Лепилата при този метод обикновено са разтвори на каучуци или полимерни смоли в органични разтворители.

Чрез кеширане филмите се свързват с помощта на разтвор на лепило или лепило за топене, обикновено термопластично, което се нанася (намазва) чрез специален валяк за нанасяне върху повърхността на основата (плат, фолио, хартия и др.) И се свързва с филма чрез натискане с ролки.

Метализация - по-модерна версия на фолио фолио Слоят от алуминиево фолио често има микропукнатини, пори и други дефекти, които влошават бариерните свойства на комбинираните филми. Метализираните филми се получават чрез термично пръскане на алуминий или негови сплави върху повърхността на полимерен филм във вакуумна камера. Най-високо качество (якост, ниско свиване) притежават филмите, получени чрез нанасяне на метализиран слой върху двуосно ориентирани филми.

Коекструдирането е метод, при който стопилка от различни по природа полимери от два или три екструдера се насочва в една обща матрица. В зависимост от приложената технологична схема и устройството на главата, свързването на слоевете става преди влизане в формиращата глава, в самата глава или при напускането й. Този метод има предимства пред другите методи, тъй като образуването на многослоен материал става директно от полимерни гранули, заобикаляйки етапа на получаване на отделни филми.

Те също така правят разлика между ориентиран филм в една или две посоки. Получено в резултат на разтягане в специални устройства с последващо нагряване или без него. Ориентацията на филма подобрява физико-механичните свойства, докато здравината в посоката на ориентация се увеличава, дефектът намалява, подредените структури се противопоставят на развитието на микропукнатини и устойчивостта на пробиване се увеличава. Съотношението на изтегляне, скоростта и температурата на процеса зависят от естеството на полимера. Ориентираният филм е практически неразтеглим.

Термосвиваем филм - в процеса на неговата производствена технология се реализира структурата на разширена конформация на макромолекулната верига. За производството на такива филми се използват полиетилен с висока и ниска плътност, съполимери на етилен-винил ацетат, полипропилен, съполимери на винилиден хлорид-винил хлорид и др.

Стреч фолиото се разтяга от силата на опън по време на процеса на опаковане. Опаковането в такъв филм може да се извърши както ръчно, така и с помощта на автоматични устройства.

Стреч фолиото е направено от полимери, съдържащи еластомерен компонент, например, етилен-каучукови съполимери, пластифициран PVC, линеен полиетилен с ниска плътност и др.

Има филми със специални свойства, като отворен пластмасов филм с малки отвори (перфорации); водоразтворими филми, които могат да се разтварят във вода при нормални условия или с леко нагряване; въздушно мехурчево фолио, което се характеризира с въздушни макропузици с различен обем, притиснати между два полиетиленови филма. Тези свойства са в основата на използването на този филм при опаковането на конкретни продукти.

Композитните материали, произведени с помощта на полимери, се отнасят до полутвърда или мека опаковка, в зависимост от твърдостта на самия полимер или твърдостта на дублирания с него материал. Такива материали се използват за производството на полимерни комбинирани контейнери и опаковъчни елементи.

Комбинираните филмови материали се разделят на следните три групи:

1) многослойни филми, съставени само от полимери;

2) многослойни филми, използващи алуминиево фолио или метализирани;