Полимерные ящики и контейнеры (стр. 5 из 8)

Для получения преформ, из которых изготовляют изделия методом раздува, используются два типа шнековых машин, аналогичных применяемым для литья под давлением. Для изготовления небольших контейнеров используют машины со шнеками возвратно-поступательного действия и двухшнековые машины (рис. 9). Они снабжены вторичным накопителем и поршнем для порционного выдавливания преформ. Экструдеры с накапливающей головкой и плунжерной подачей применяются для изготовления больших контейнеров, включая пластиковые бочки.

Все головки экструдеров могут быть оснащены устройствами программирования преформ. В обычных головках расположение дорна внутри головки экструдера для получения одинаковой структуры стенок преформы фиксируется. В программируемых головках для регулирования толщины стенок преформы положение дорна может регулироваться (рис.10). Это позволяет изменять толщину стенки заготовки по длине — больше в основании изделия (для прочности), больше в тех местах, где материал должен раздуваться сильнее, и меньше там, где тонкие и небольшие участки не требуют большого количества материала. В реальном процессе формования теплый мягкий пластик растягивается под действием сжатого воздуха и принимает форму готового изделия (см. рис. 7).

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).