Получила свое название по способу ее изготовления, заключающемуся в том, что экструзией из полимерного материала формуют трубчатую заготовку, которая поступает в специальную форму, раздувается в объемное изделие, охлаждается и удаляется из формы. Экструзионно-выдувная тара, наряду с общими преимуществами, характерными для полимерной упаковки, имеет индивидуальные, присущие только этому виду: возможность изготовления тары практически любой формы и различного объема (от 0,001 до 600 л); высокая формоустойчивость; повышенные прочностные свойства; возможность многократного использования и др. Существуют следующие способы производства выдувной тары: экструзия с раздувом; инжекция с раздувом; формование из трубчатых заготовок; формование из литьевых заготовок с двухосной ориентацией; инжекционно-экструзионное формование; литьевое погружное формование с раздувом; экструзионно-погружное формование с раздувом; литье и экструзия с последующей сваркой.
Экструзия с раздувом. Полимерная заготовка (1) из экструдера (2) поступает в выдувную форму (3), где происходит раздув и охлаждение изделия (4) (рис. 11).
Инжекция с раздувом. Расплав из сопла литьевой машины (1) поступает в форму, где формуется полимерная заготовка (2). Заготовка переносится в выдувную форму (3), раздувается в выдувное изделие (4) и охлаждается (рис. 12).
Формование из трубчатых заготовок. Трубчатую полимерную заготовку (1) помещают между нагревателями (2), переносят в выдувную форму (3), раздувают и охлаждают изделие (4) (рис. 13).
Формование из литьевых заготовок с двухосной ориентацией. Литьем под давлением изготавливают заготовку (1), помещают между нагревателями (2), ориентируют в продольном направлении подвижным ниппелем (3), раздувают и охлаждают изделие (4) (рис. 14).
Инжекционно-экструзионное формование. Литьем под давлением изготавливают горловину изделия (1), которую вводят в выдувную форму; экструдируют трубчатую заготовку (2), которую соединяют с горловиной. После раздува и охлаждения в выдувной форме (3) получают готовое изделие (4) (рис. 15).
Литьевое погружное формование с раздувом. В расплав термопласта из экструдера (1) погружают оправку (2), на поверхности которой образуется заготовка (3). Заготовка отделяется от расплава ножом (4) и переносится в форму (5), где раздувается и охлаждается (рис. 16).
Экструзионно-погружное формование с раздувом. В литьевую форму (1) впрыскивается расплав полимера и в него погружается оправка (2). Оправка с образовавшейся заготовкой (3) переносится в выдувную форму (4), раздувается в изделие и охлаждается (рис. 17).
Литье и экструзия с последующей сваркой. Горловину с резьбой (1) изготавливают литьем под давлением. Экструдируют корпус (2) в виде трубки. Горловину и корпус сваривают между электродами 3 в объемное изделие (4) (рис. 18).
Экструзионно-выдувная полимерная тара занимает ведущее место по объему производства и применению, хотя в экономическом отношении несколько уступает термоформованной и пленочной упаковке. Она широко используется в различных отраслях народного хозяйства: в пищевой промышленности - для упаковки растительного масла, безалкогольных напитков, ординарных вин; в парфюмерной - для упаковки кремов, лосьонов, шампуней; в химической - для упаковки химреактивов, товаров бытовой химии; в медицине - для упаковки медпрепаратов и др. К данному виду тары относятся полимерные банки, бутылки, канистры, фляги.
Рис. 11. Экструзия с раздувом
Рис. 12. Инжекция с раздувом
Рис. 13. Формование из трубчатых заготовок
Рис. 14. Формование из литьевых заготовок с двухосной ориентацией
Рис. 15. Инжекционно-экструзионное формование
Рис. 16. Литьевое погружное формование с раздувом
Рис. 17. Экструзионно-погружное формование с раздувом
Рис. 18. Литье и экструзия с последующей сваркой
Для изготовления экструзионно-выдувной тары используют гранулированные и порошкообразные термопласты: полиэтилен, поливинилхлорид, полипропилен, реже - полистирол. В отдельных случаях применяют поликарбонаты, акрилаты, полиформальдегид. Наибольшее распространение получил гранулированный полиэтилен, так как производство тары на его основе относительно просто и не требует специального оборудования. Крупногабаритная тара, объемом свыше 10 л, выпускается преимущественно из полиэтилена.
Изготовление тары на основе порошкообразного и гранулированного ПВХ, напротив, требует поддержания точного температурного режима, специального перерабатывающего оборудования и формующего инструмента, периодической чистки рабочих узлов.
Высокая текучесть расплавов полипропилена позволяет выпускать тару с минимальной толщиной стенки (до 100-200 мкм), а там, где необходима повышенная прочность тары, применяют поликарбонаты и полиформальдегид. Акрилаты обеспечивают производство высокопрозрачных бесцветных изделий.
Экструзионно-выдувную полимерную тару можно условно разделить по следующим основным признакам: по названию - флаконы, банки, тубы, канистры, бочки; по форме - круглая, коническая, квадратная, плоская, фигурная; по объему - малого объема (до 0,5 л), среднего объема (от 0,5 до 2,0 л), большого объема (свыше 2,0 л); по материалу тары - полиэтиленовая, поливинил-хлоридная, полистирольная, полипропиленовая, на основе сополимеров, акрилатов и др.; по цвету - белая, прозрачная, цветная; по диаметру горловины - узкогорлая (внутренний диаметр горловины до 0,01 м), со средним диаметром горловины (от 0,01 до 0,03 м); широкогорлая (внутренний диаметр горловины свыше 0,03 м); по конструкции горловины - с резьбовой наружной или внутренней частью, с гладкой наружной и внутренней частью, с фасонной наружной частью; по жесткости - жесткая, эластичная; по назначению - тара для упаковки жидких, порошкообразных сыпучих и пастообразных продуктов; по токсикологической оценке - для упаковки пищевых продуктов, фармацевтических препаратов и прочих изделий.
Технологический процесс производства экструзионно-выдувной тары состоит из нескольких основных операций: получение расплава и выдавливание трубчатой заготовки на экструзионном агрегате; формование изделий раздувом в пресс-форме, установленной на выдувном устройстве и охлаждение изделий; извлечение изделия из формы с помощью специального механического или пневматического сбрасывателя; окончательная отделка готовых изделий (удаление облоя) как в самой форме, так и после извлечения из нее.
С развитием экструзионно-выдувной техники, кроме описанного основного способа формования объемной тары, появились другие разновидности процесса: формование заготовки литьем под давлением в литьевой форме с последующим раздувом в выдувной форме на формующей машине (литье с раздувом); выдавливание трубчатой заготовки и отливка горловины изделия, соединение горловины с заготовкой и ее раздув; отливка половин, полого изделия в форме на литьевой машине и последующая их сварка.
Для изготовления полимерной тары экструзионно-выдувным способом применяются экструзионно-выдувные агрегаты различной конструкции. Экструзионно-выдувной агрегат в общем случае состоит из трех основных механизмов: экструдера, предназначенного для получения и выдачи расплава полимера; экструзионной головки - для формования и выдачи трубчатой заготовки - и выдувного устройства.
Основные характеристики экструзионно-выдувных агрегатов: максимальный объем изготовляемой тары - оборудование, позволяющее изготавливать тару объемом до 0,5 л (легкий тип), до 20 л (средний тип), от 20 до 200 л и более (тяжелый тип); производительность: малопроизводительное - до 250 шт/ч (10-25 кг/ч), средней производительности - до 800-1200 шт/ч (35-55 кг/ч), высокопроизводительное - 3000 шт/ч (60-100 кг/ч) и более. Обе эти характеристики взаимосвязаны и учитываются в каждом конкретном случае, исходя из потребностей производства.
Наиболее универсальным является средний тип тароделательного оборудования средней производительности, который в основном используется для производства «Объемной тары широкого ассортимента непосредственно у потребителя».
При централизованном производстве тары на специализированных предприятиях или при изготовлении однотипной тары для пищевых продуктов на предприятиях с объемом производства до 100-150 млн. изделий в год предпочтение следует отдавать высокопроизводительному тароделательному оборудованию.
Там, где требуются широкое разнообразие ассортимента выпускаемой тары, оперативность при переходе от одних форм и объема к другим, а также при мелкосерийном производстве используют малопроизводительное тароделательное оборудование легкого и среднего типа. Экструзионно-выдувные агрегаты можно подразделить по следующим основным признакам:
1) по виду и характеру перерабатываемого материала - экструдеры для переработки только одного вида материала (например, полиэтилена); универсальные экструдеры (как правило, комплектуемые набором шнеков и головок), способные перерабатывать различные материалы; универсальные экструдеры со специальной конструкцией загрузочных устройств и рабочих узлов, способные работать на сыпучих и гранулированных материалах различной химической природы;
2) по типу привода экструдера - с механическим приводом со ступенчатой или с плавной регулировкой частоты вращения шнека; с электрическим приводом или с гидроприводом с плавной регулировкой;
3) по типу охлаждения шнека и цилиндра - с жидкостным, воздушным и комбинированным охлаждением;
4) по принципу подачи трубчатой заготовки - с периодической подачей заготовки (с копильником или аксиальным периодическим передвижением шнека); с непрерывной подачей заготовки;
5) по расположению шнека и формующей экструзионной головки - агрегаты с угловой головкой, горизонтальным расположением шнека и вертикальной подачей заготовки; агрегаты с прямоточной горизонтальной или вертикальной головкой, горизонтальным или вертикальным расположением шнека и горизонтальной или вертикальной подачей заготовки;
6) по наличию механизма регулирования толщины заготовки - с неподвижными формующими органами (без регулировки); с подвижным дорном или стаканом (ручная регулировка во время остановки агрегата); с подвижными частями формующего инструмента и механизмом программного регулирования толщины заготовки в процессе работы агрегата;
7) по количеству формуемых заготовок - одноручьевые и много-ручьевые;
8) по количеству рабочих позиций (выдувных форм) - однопози-ционные и многопозиционные;
9) по способу раздува заготовки - с нижним раздувом; с верхним раздувом; с раздувом с помощью внедряемой иглы (боковым или угловым);
10) по кинематике движения механизмов раздува - с возвратно-поступательным движением; с прерывистым (ротационные) или непрерывным (роторные) вращением;
11) по типу приводного устройства механизма раздува - с механическим, гидравлическим, пневматическим, комбинированным - гидропневматическим;
12) по типу охлаждения пресс-форм - с водяным магистральным охлаждением; с водяным охлаждением с применением автономной холодильной установки; с газоводяным или смешанным охлаждением в замкнутом цикле с автономной холодильной установкой;
13) по наличию вспомогательных устройств - для удаления облоя в форме или вне ее; для ориентированной выдачи готового изделия; для нанесения печати или этикетки в форме; для наполнения тары после раздува.
В отечественной практике для изготовления экструзионно-выдувной тары наибольшее распространение нашли агрегаты типа ЭВА, АВ, ВЭВП-40, «Бузулук», «Бекум», «Каутекс», «АСКО» и др.
Наиболее важные технологические параметры процесса изготовления экструзионно-выдувной тары: температура по зонам шнека и формующей головки - для полиэтилена низкой плотности она колеблется от 120 до 170 °С; для полиэтилена высокой плотности - от 130 до 190 °С; для жесткого ПВХ - винипласта - от 140 до 200 °С; для пластифицированного ПВХ - пластика - от 120 до 170 °С;
14) по частоте вращения шнека - может составлять от 1-2 (при наладочных режимах) до 200-250 об/мин; давление воздуха при раздуве (от 200 до 1000 кПа); время одного полного цикла формования может составлять от долей секунды до 30 мин в зависимости от объема, формы и толщины изделия;
15) по расходу и температуре охлаждаемого агента (расход может составлять от 0,2 до 5 м3/ч при емпературе от 5 до 20 °С).
Рис. 19. Схема поточной комплексной линии для упаковки
в полимерную тару жидких продуктов:
1 - экструзионно-выдувной автомат; 2 - транспортер для приема готовой тары; 3 - устройство для сортировки тары; 4 - печатная машина; 5 - автомат ориентации тары в вертикальное положение; 6 - угловая станция; 7 - разливочный и укупоривающий автомат; 8 - устройство для открывания картонных коробок; 9 - автомат для упаковки тары в картонные коробки;
10 - машина для закрывания и обандероливания картонных коробок.
Современные экструзионно-выдувные агрегаты снабжены автоматической системой управления, которая регулирует работу формующего устройства без вмешательства оператора. Как правило, современный экструзионно-выдувной агрегат обслуживается одним оператором-наладчиком, который включает его, следит за режимом и производит предварительный контроль качества выпускаемых изделий. Особое внимание при этом обращается на полноту формования резьбовых горловин, охлаждение изделий, прочность сварных швов, отсутствие на изделиях царапин, вмятин, горелых и других посторонних включений. Не допускаются отверстия или трещины любых размеров, а также остатки облоя.
Изготовленная и прошедшая контроль ОТК экструзионно-вы-дувная тара может в дальнейшем поступать на промежуточное хранение перед последующими операциями печати, укупорки и наполнения, если эти операции производятся на месте ее изготовления. В таких случаях тару помещают в легкие металлические контейнеры большого объема (до 5 - 10 м3) или упаковывают небольшими партиями в полимерные мешки, которые) хранят на специальных площадках. Если тара отправляется потребителю, то ее обязательно помещают во вторичную транспортную тару (картонные и деревянные короба или ящики, специальные корзины, пленочные мешки и пакеты, поддоны с усадочной пленкой и др.). Транспортная тара должна обеспечивать полную сохранность изделий в процессе их транспортировки, погрузки и разгрузки. Особое внимание уделяется обеспечению сохранности формы тары.
В СНГ превалирует децентрализованный способ изготовления зкструзионно-выдувной тары, когда одно промышленное предприятие изготовляет ее, заполняет продуктом и отправляет в торговую сеть. В последнее время наметилась тенденция к созданию на базе производства экструзионно-выдувной тары поточных механизированных линий, позволяющих выпускать полностью готовую к реализации товарную продукцию, упакованную в объемную тару (рис. 19).
Поточно-механизированные линии применяются для упаковки различных пищевых продуктов, товаров бытовой химии, парфюмерии и других изделий в пластмассовые бутылки или тубы. Например, фирма «Антон - Олерт» (Германия) комплектует такие линии на базе агрегатов «Каутекс» производительностью до 4500 бутылок объемом до 1 л или тубные линии максимальной производительностью до 5200 туб/ч объемом до 0,15 л. Подобные поточные линии выпускают фирмы «Бекум» (Германия), «ОМСО» (Италия) и др. Одну такую линию обслуживают 5-10 операторов.
Еще одним прогрессивным направлением является создание автоматов, где совмещены процессы изготовления и заполнения экструзионно-выдувной тары. Успешно эксплуатируются автоматы подобного типа фирмы «Боттл-Пак» (Швейцария). На этих автоматах изготовляются полиэтиленовые флаконы объемом до 0,5 л, которые одновременно заполняются жидким продуктом (например, жидкими моющими средствами) с последующей заваркой горловины флакона. Остается навинтить колпачок, наклеить этикетку с текстом и упаковать готовые флаконы в транспортную тару. Производительность такого автомата до 800 наполненных флаконов в час. Он имеет малые энергоемкость, металлоемкость, габариты и обслуживается одним оператором.
Следует отметить еще одну тенденцию в комплектовании поточных линий на базе так называемых модулей. Каждый модуль представляет собой экструзионно-выдувной автомат среднего типа (объем тары - до 1,5 л) и средней производительности (600-800 шт/ч). Благодаря унификации узкой передней панели (рабочей части) из таких модулей могут собираться блоки различной производительности (до 12 тыс. изделий в час). При этом сохраняется централизованная подача полимерного сырья, прием готовых изделий и не увеличивается количество обслуживающего персонала. Преимущества модульных схем заключаются в том, что на одной линии можно производить тару различной конфигурации и объема. Выход из строя одного агрегата-модуля не приводит к остановке всей линии, экономно расходуется производственная площадь, сохраняется однотипность используемых агрегатов. Типичная модульная схема показана на рис. 20.
Во всех случаях процесс изготовления экструзионно-выдувной тары неизбежно связан с образованием отходов в виде облоя, дефектных изделий, заготовок и др. При этом доля таких отходов может составлять от 20 до 40 % от массы готового изделия. Большая часть этих отходов может быть подвергнута повторной переработке, что положительно сказывается на экономических показателях производства [3].
Дальнейшее совершенствование технологического процесса производства экструзионно-выдувной тары, снижение стоимости полимерного сырья, обеспечение полной безвредности позволят сделать тару еще более экономичной, расширят область ее применения.
Рис. 20. Схема линии для производства экструзионно-выдувной тары с использованием «модулей»:
1 - пневмозагрузчик; 2 - бункер для сырья; 3 - набор модулей; 4 - пресс-формы; 5 - шкаф управления модуля; 6 - транспортер для тары; 7 - транспортер для облоя и бракованных изделий; 8 - пневмотранспорт для готовой тары: 9 - дробилка; 10 — автомат по наполнению и укупорке готовой тары.
Дата добавления: 2015-07-10; просмотров: 499 | Нарушение авторских прав