Московский Государственный Университет Прикладной Биотехнологии
Кафедра Технологии Упаковки и Переработки ВМС
Курсовая работа
на тему:
Изготовление ПЭТФ-бутылок
Москва, 2009.
Содержание:
Введение
1. Физические свойства ПЭТФ
2. Производство ПЭТФ-преформ
2.1 Оборудование и его назначение
2.2 Вспомогательное оборудование и его назначение
2.3 Характеристики и разновидности ПЭТФ-преформ
3. Изготовление ПЭТФ-бутылок
3.1 Станция разогрева ПЭТФ-преформ СП-8/2
3.2 Технологический расчет станции разогрева
3.3 Аппарат выдува СП-8
3.4 Правила эксплуатации оборудования для выдува ПЭТФ-бутылок
3.5 Пресс-форма
3.6 Фирмы-производители оборудования
3.7 Схема агрегата выдува
3.8 Расчет количества сжатого воздуха, требуемого для выдува бутылок
3.9 Компрессоры для выдува и их виды
Заключение
Литературный обзор
Приложение
Пояснительная записка к чертежам
Введение
полиэтилентерефтолатный тара выдув бутылка
Полиэтилентерефталатная (ПЭТФ) тара появилась относительно недавно, примерно в 70-х годах ХХ века. По некоторым данным, первыми, запатентовавшими бутылку, была компания «DuPont», это произошло в 1977 году. В настоящее же время, ПЭТФ-тара активно используется в различных отраслях, начиная с пищевой промышленности, заканчивая упаковкой бытовой химии.
Отличительные черты полиэтилентерефтолатной тары, это ее прозрачность, легкость, прочность. Она может иметь самые различные и изысканные формы, от самых простейших, то самых сложных. Оборудование по производству тары из полиэтилентерефталата не занимает большие площади и не требует больших капитальных вложений. Пластиковая тара теснит другие виды упаковки. Использование ПЭТФ-тары рентабельное производство. Для производства достаточно купить оборудование для выдува и преформы – заготовка для выдува бутылок, которые не занимают много места при хранении.
На нашем же рынке, ПЭТФ появился довольно поздно, примерно в начале 90-х годов ХХ века, но уже занимает лидирующие позиции в производстве упаковки. ПЭТФ-бутылки дешевле, чем другие виды упаковке, в среднем на 10-20%. Все больше продуктов упаковывается в ПЭТФ-тару.
1.Физические свойства ПЭТФ
Основные характеристики полиэтилентерефталата <1>:
- Плотность аморфного полиэтилентерефталата: 1,33 г/см3.
- Плотность кристаллического полиэтилентерефталата: 1,45 г/см3.
- Плотность аморфно-кристаллического полиэтилентерефталата: 1,38-1,40 г/см3.
- Коэффициент теплового расширения (расплав): 6,55·10-4.
- Теплопроводность: 0,14 Вт/(м·К).
- Сжимаемость (расплав): 99·106 Мпа.
- Диэлектрическая постоянная при 23 °С и 1 кГц: 3,25.
- Тангенс угла диэлектрических потерь при 1 Мгц: 0,013-0,015.
- Относительное удлинение при разрыве:12-55%.
- Температура стеклования аморфного полиэтилентерефталата: 67°С.
- Температура стеклования кристаллического полиэтилентерефталата: 81 °С.
- Температура плавления: 250-265 °С.
- Температура разложения: 350 °С.
- Показатель преломления (линия Na) аморфного полиэтилентерефталата: 1,576.
- Показатель преломления (линия Na) кристаллического полиэтилентерефталата: 1,640.
- Предел прочности при растяжении: 172 МПа.
- Модуль упругости при растяжении: 1,41·104 Мпа.
- Влагопоглощение: 0,3%.
- Допустимая остаточная влага: 0,02%.
- Морозостойкость: до -60 °С.
Полиэтилентерефталат обладает высокой механической прочностью и ударостойкостью, устойчивостью к истиранию и многократным деформациям при растяжении и изгибе и сохраняет свои высокие ударостойкие и прочностные характеристики в рабочем диапазоне температур от -40 °С до +60 °С, но для долгосрочного применения на улице этому материалу необходима защита от ультрафиолетового излучения. ПЭТФ отличается низким коэффициентом трения и низкой гигроскопичностью. Общий диапазон рабочих температур изделий из полиэтилентерефталата от -60 до 170 °C.
По внешнему виду и по светопропусканию (90%) листы из ПЭТФ аналогичны прозрачному оргстеклу (акрилу) и поликарбонату. Однако по сравнению с оргстеклом у полиэтилентерефталата ударная прочность в 10 раз больше.
ПЭТФ – хороший диэлектрик, электрические свойства полиэтилентерефталата при температурах до 180°С даже в присутствии влаги изменяются незначительно.
По сопротивляемости агрессивным средам ПЭТФ обладает высокой химической стойкостью к кислотам, щелочам, солям, спиртам, парафинам, минеральным маслам, бензину, жирам, эфиру. Имеет повышенную устойчивость к действию водяного пара. В то же время ПЭТФ растворим в ацетоне, бензоле, толуоле, этилацетате, четыреххлористом углероде, хлороформе, метиленхлориде, метилэтилкетоне и, следовательно, листы ПЭТФ могут так же хорошо склеиваться, как оргстекло, полистирол и поликарбонат.
Полиэтилентерефталат характеризуется отличной пластичностью в холодном и нагретом состоянии. Листы из этого полимера имеют незначительные внутренние напряжения, что делает процесс термоформования простым и высокотехнологичным, предварительная сушка листов не требуется, теплоемкость листов из полиэтилентерефталата меньше, чем у полистирола и оргстекла, поэтому нагрев ПЭТФ-листов до температуры формования требует значительно меньшей тепловой энергии и времени. Все это приводит к экономии электроэнергии и снижению трудоемкости, а, следовательно, к снижению себестоимости изготавливаемой продукции. Поэтому полиэтилентерефталат может быть хорошей заменой прозрачному сплошному поликарбонату в различных сооружениях и конструкциях, так как его стоимость значительно ниже.
Термодеструкция полиэтилентерефталата происходит в температурном диапазоне 290-310 °С. Деструкция происходит статистически вдоль полимерной цепи. Основными летучими продуктами являются терефталевая кислота, уксусный альдегид и монооксид углерода. При 900 °С генерируется большое число разнообразных углеводородов. В основном летучие продукты состоят из диоксида углерода, монооксида углерода и метана.
Для повышения термо-, свето-, огнестойкости, для изменения цвета, фрикционных и других свойств в полиэтилентерефталат вводят различные добавки. Используют также методы химического модифицирования различными дикарбоновыми кислотами и гликолями, которые вводят при синтезе ПЭТФ в реакционную смесь.
2.Производство ПЭТФ-преформ
ПЭТФ преформа – это заготовка для изготовления ПЭТФ бутылок или банок из полиэтилентерефталата методом выдувного формования. ПЭТФ преформы производятся на специальном оборудовании (инжекционно-литьевая машина (Термопластавтомат) плюс дополнительное оборудование для подготовки полимерного сырья) методом литья под давлением. Сырьём для производства преформ служит полиэтилентерефталат (ПЭТФ – русское сокращение, РЕТ – английское сокращение). В России, в настоящее время, более 10 предприятий занимаются производством ПЭТФ-преформ, крупнейшими из них являются «Европласт», «Мастер Групп », «РЕТАЛ», «Интера-Цериус», «Мега-Пласт».
Потребительские свойства преформ, определяются не только качеством сырья, но и характеристиками используемого оборудования.
Оборудование для производства преформ условно делится на 2 категории: основное и вспомогательное. Основное – литьевая машина с литьевой пресс-формой для литья под давлением. Вспомогательное – бункерное хранилище гранулянта, пневмотранспорт, установка для сушки гранулянта, охладитель оборудования, осушитель воздуха, компрессор.
2.1 Оборудование и его назначение
В процессе изготовления преформ, шнек экструдера литьевой машины выполняет функции пластицирующего и дозирующего устройства. При предварительной пластикации червяк перемещает гранулянт из бункера в переднюю часть нагревательного цилиндра – в зону дозирования. Материал в цилиндре перемещается из-за разности сил трения на его стенке и на витке червяка. В зависимости от его агрегатного состояния выделяются 3 функциональные зоны пластикатора:
a) Зона загрузки – материал твердый. Гранулы, уплотняясь, перемещаются в виде эластичной монолитной пробки
b) Зона сжатия (плавления) – материал твердый и в виде расплава. Нарушается монолитность пробки и механическая энергия червяка переходит в тепловую энергию, что приводит к разогреву материала.
c) Зона дозировки (гомогенезации) – материал в виде расплава. Происходит смешивание материала и выравнивания температур.
Далее с помощью плунжера доза расплава впрыскивается в сомкнутую форму и происходит выдержка формы под давлением. После этого одновременно происходит выдержка изделия без давления и подготовка новой дозы.
В отличае от изготовления конечного изделия методом литья под давлением, преформа находится в форме меньше времени и охлаждается не до твердого состояния, а до температуры, близкой к температуре перехода из вязкотекучего состояния в высокоэластическое. Тепло от преформы отводится через ее внешнюю поверхность, которая контактирует с формой.В процессе охлаждения преформы на поверхности может образоваться затвердевший слой полимера, что в дальнейшем будет препятствовать роздуву, что этого не произошло, температура формы поддерживается немного выше температуры затвердения полимера.
Литьевая форма при изготовлении преформ – горячеканальная. Обеспечение оптимальной температуры при литье, происходит благодаря ее формы. Обязательным условием получения качественных преформ, является высокая размерная точность и качество поверхностей прессормы, так как любой дефект поверхности пресс-формы, такие как царапины или раковины, перейдет на пресс-форму, и потом, увеличившись в 10 раз при выдуве, перейдет на бутылку.
2.2 Вспомогательное оборудование и его назначение
Помимо основного оборудования, в изготовлении преформ используется, вспомогательное. Оно играет важную роль поцессе производства. Именно вспомогательное оборудование отвечает за качество изделия.