Изготовление ПЭТФ-бутылок (стр. 2 из 6)
Пневмотранспортная система решает 2 задачи: 1 – наполнение бункера гранулянтом, 2 – доставка гранулянта от бункера до сушилки. В первом случае сжатый воздух, а во втором – вакуум. Таким образом уменьшается пылеобразование.
Бункерные хранилища. Средняя вместимость бункера – 80 т. Они имеются практически на всех заводах, занимающихся изготовлением преформ. Их количество зависит от производительности и числа литьевых машин, частоты поставок гранулянта.
Холодильники используются для охлаждения пресс-формы. Мощность холодильника определяется скоростью работы литьевой машины. Производительность процесса прямо пропорциональна мощности холодильника, так как длительность цикла связана с толщиной стенки преформы, то есть со временем, которое требуется для охлаждения расплава до того состояния, при котором возможно вытолкнуть отливку из формы.
Сушилка – главное звено вспомогательного оборудования, влияющее на качество конечной продукции. ПЭТФ – это гигроскопичный материал, хорошо впитывающий влагу. Если влагу не удалить из материала, то будет брак конечной продукции в виде образовавшихся пузырей. Чаще всего, не достаточная сушка материала приводит к снижению вязкости и повышенному выделению ацетальдегида, что вызовет помутнее материала. Рекомендуется сушить ПЭТФ не менее 5 часов, при температуре 160-1700 С.
Компрессор служит для питания механизмов машины сжатым воздухом. Рекомендуемое давление – 10 бар. Воздух должен быть хорошо отфильтрован и высушен.
Осушитель воздуха необходим для минимизации енготивного влияния влажности воздуха. Необходимя температура воды в системе охлаждения составляет 70С. При этом, если точка росы воздуха, окружающего пресс форму, выше данной температуры, может происходить конденсация влаги на холодных поверхностях пресс-формы, что може привести к дефектам преформы, а это не допустимо. Существуют 2 способа борьбы: первый – повышение температуры охлаждающей жидкости, но это повлечет за собой снижение производительности, второй – осушать воздух в цеху или в локальном объеме, окружающем пресс-форму.
2.3 Характеристики и разновидности ПЭТФ-преформ.
Ассортимент выпускаемых сейчас ПЭТФ-преформ чрезвычайно велик.
Преформы можно классифицировать по следующим признакам:
- В зависимости от сферы потребления преформы могут быть предназначены для выдува бутылок под:
- безалкогольные газированные напитки и минеральные воды
- питьевые негазированные воды
- соки и сокосодержащие напитки
- молоко и кисло
- молочные изделия
- пиво и слабоалкогольные напитки
- алкогольные напитки (вино, водка)
- холодный чай/кофе
- растительное масло
- В зависимости от емкости бутылки преформы могут различаться по весу.
Вес преформы напрямую влияет на объем бутылки, которую можно получить. Стандартное соотношение между весом преформы и емкостью получаемой бутылки представлено в таблице.
Стандартное соотношение между весом преформы и емкостью получаемой бутылки
| Вес преформы, граммы | Емкость бутылки, литры |
| 20 | 0,33 |
| 23 | 0,5 |
| 26 | 0,7 |
| 38 – 39 | 1 |
| 42 – 44 | 1,5 |
| 48 | 2 |
| 87 | 3 – 5 |
| 710 – 770 | 19 |
Масса выбираемой преформы в первую очередь регламентируется объемом формуемой бутылки и требованиями к прочностным и барьерным характеристикам ее стенок. Совершенно очевидно, что при фиксированном весе преформы толщина стенки бутылки будет тем больше, чем меньше ее объем, и наоборот. В зависимости от степени насыщения содержимого бутылки углекислым газом, процент содержания которого в газированных напитках колеблется от 2 до 10 г на 1л, толщину стенок бутылок увеличивают от 0,25мм (для слабогазированных минеральных и фруктовых вод, не предназначенных для длительного хранения) до 0,36-0.38мм (для сильногазированных напитков). Для выдува 2-х литровой бутылки для сильногазированных напитков необходима преформа массой не 48, а 52г
- По своей конфигурации преформы делятся на 3 группы:
- универсальные
- толстостенные
- укороченные
Универсальная преформа наиболее распространена. Она характеризуется ровной поверхностью цилиндрического тела без значительных расширений. При массе 42г ее длина составляет 148мм, толщина стенки – 3мм.
Качество формуемой бутылки в огромной степени зависит от результата разогрева преформы. А прогреть ее бывает тем легче, чем меньше толщина ее стенки. С этой точки зрения, толщина 2,6мм лучше, чем 3,0мм. Однако уменьшение толщины стенки преформы до менее чем 3,0мм связано с большими технологическими трудностями ее изготовления (необходимо существенное увеличение температуры в камере дозирования и на соплах, а также увеличение числа оборотов экструдера на 10-15%). Именно поэтому тонкостенные преформы выпускаются редко, а если и поступают в продажу, то их стоимость гораздо выше универсальных.
Толстостенная преформа (с толщиной стенки до 4,5мм) в изготовлении технологически проще. Однако для качественного формования бутылок такие преформы требуют более длительного нахождения в зонах разогрева, то есть их использование приводит к снижению производительности. А для многих типов машин, прежде всего с печами погружного типа, эти преформы вовсе непригодны, так как длительное нахождение в зонах разогрева (более 15 минут) приводит к тому, что материал наружной поверхности преформы перегревается и теряет прозрачность, а ее внутренняя поверхность остается холодной и недостаточно пластична для беспроблемного выдува бутылок.
С укороченными преформами дело обстоит еще хуже. Они просты в изготовлении и удобны при транспортировке (при прочих равных условиях в упаковочный ящик помещается их на 30-40% больше укороченных преформ, чем универсальных), но пригодны лишь для раздува на мощном оборудовании с давлением воздуха 30-40бар. Получить качественную бутылку из таких преформ на можно лишь на высококачественных полуавтоматах выдува, либо ценой значительного снижения производительности, но и в этом случае брак неизбежен.
- В зависимости от конфигурации горла различают преформы/бутылки со стандартом:
- BPF/PCO (для газированных напитков и минеральной воды, пива)
- Oil (для растительного масла)
- Bericap (для напитков, воды)
- «38» (для соков, молочной продукции)
На рынке напитков в России преимущественно используются два стандарта горловины преформ: BPF (British Plastics Federation) и PCO (Plastic Closures Only).
Стандарт BPF получил наибольшее распространение в северной части Европы, в том числе в восточной ее части и в странах бывшего СССР; PCO – в США. Британская Федерация Пластика – организация, в обязанности которой входит разработка и утверждение тех или иных стандартов, касающихся пластмассовых изделий, в том числе и упаковки. Так в Европе стандарт BPF получил большее распространение, нежели чем PCO. Оба этих стандарта выполняют важную функцию – газоудержание. С точки зрения уровня газоудержания оба стандарта практически идентичны. Но преимущество стандарта PCO состоит в том, что он легче BPF. Экономия ПЭТ при переходе с BPF на PCO составляет от 1 до 2 грамм.
Вопрос выбора той или иной преформы для выдува бутылок решаются индивидуально, применительно к конкретным условиям производства и сбыты готовой продукции, с учетом технических особенностей используемого оборудования.
Схемы остальных конфигураций преформ представлены в таблице:
3.Изготовление ПЭТФ-бутылок
Технологический процесс изготовления бутылок может быть одно- и двухстадийным. В первом случае бутылка изготавливается непосредственно из ПЭТ-гранулята. Во втором, и он более распространенный, на первой стадии из сырья делается преформа, а уже непосредственно на предприятиях розлива из преформ делается бутылка. В любом случае при нагреве заготовки до температур выше температуры стеклования, жесткие связи аморфного состояния полимера ослабеваю и появляется возможность двухосевой ориентации молекулярных цепей путем вытягивания и раздува преформы. Физические и механические свойства получаемой таким образом бутылки зависят не только от толщины стенки сосуда, но также и от равномерности ориентации молекул материала. С увеличением степени растяжения, то есть с увеличением числа ориентированных молекул в аморфной массе, повышается механическая прочность и газонепроницаемость. Но одновременно с этим снижается устойчивость размеров бутылки к воздействию температуры.
Рис. 1 иллюстрирует работу машины при одностадийном способе изготовления бутылок, когда из гранул полиэтилентерефталата методом литья под давлением формируется заготовка, а затем из нее методом растяжения и выдува – бутылка. Оба процесса производятся последовательно в одном агрегате.
Рис.1. Технологические процессы изготовления ПЭТ-бутылок приодностадийном производстве на автоматической линии
Предварительно высушенный ПЭТ-гранулят пластицируется в цилиндре экструдера и впрыскивается в оформляющую полость литьевой формы (1). По окончании инжекционного цикла и выдержки под давлением производится охлаждение заготовки в форме (2). Затем форма открывается, и преформы перемещаются в зону стабилизации температуры (3), где охлаждаются их горловины до состояния потери пластичности. Далее преформы поступают на транспортер выдувной машины и проходят по нагревательному тоннелю (4), где материал преформ (кроме горлышек) нагревается до заданной температуры. Нагретые преформы после стабилизации температуры (5) поступают в пресс-форму. После ее закрытия происходят растягивание заготовки и выдув (6). Пресс-форма охлаждается, а вместе с ней охлаждается и изделие. После чего пресс-форма открывается, и готовые бутылки перемещаются в зону выгрузки (7).