Выдувное формование

            Солтыс
            Екатерина Сергеевна











БИБЛИОТЕЧКА ПЕРЕРАБОТЧИКА

ПЛАСТМАСС

ВЫДУВНОЕ ФОРМОВАНИЕ

ЦЕНТР
ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ
ПРОГРАММ

ПРОФЕССИЯ

Санкт-Петербург
2011

УДК 678.01:53
ББК 35.710
СолбО


Солтыс, Е. С.
СолбО Выдувное формование / Е. С. Солтыс (Библиотечка переработчика пластмасс.) — СПб.: ЦОП «Профессия», 2011. — 336 с., ил.

      ISBN 978-5-91884-027-6

        В книге раскрыта сущность технологии выдувного формования, изложены экономические и практические принципы определения метода изготовления выдувных изделий, представлены правила выбора используемых материалов и методы контроля их качества. Кроме того, описаны способы оптимизации технологических процессов, техника безопасности производственной работы и основы обслуживания технологических линий. Отдельно рассматривается контроль качества готовой продукции и оборудование для него. В приложении приведен перечень дефектов, возникающих при изготовлении изделий, и подробные инструкции по их устранению, а также представлен список торговых марок материалов от основных производителей.
        Издание предназначено для инженеров профильных производств, специалистов различного уровня подготовки, студентов технических специальностей профильных вузов.



ББК 35.710
УДК 678.01:53







ISBN 978-5-91884-027-6

© ЦОП «Профессия», 2011
© Солтыс Е. С., 2011
© Оформление: ЦОП «Профессия», 2011

                СОДЕРЖАНИЕ





      ПРЕДИСЛОВИЕ..............................................7
      1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ (ЛИТЬЕ С ВЫДУВОМ, ЭКСТРУЗИЯ С РАЗДУВОМ, ВЫДУВ ПЭТ ПРЕФОРМ).................8
        1.1. Производство изделий.............................12
            1.1.1. Конструирование изделий....................12
            1.1.2. Основы производства........................14
            1.1.3. Основы переработки полимеров...............15
            1.1.4. Колебание параметров переработки...........16
            1.1.5. Сырье......................................17
            1.1.6. Технологический процесс....................17
            1.1.7. Правила переработки........................18
        1.2. Пластикация......................................18
            1.2.1. Плавление в пластикаторах..................18
            1.2.2. Подача материала...........................20
            1.2.3. Загрузочный бункер.........................23
            1.2.4. Рабочий цилиндр............................25
            1.2.5. Металлодетекторы...........................33
            1.2.6. Соединение рабочего цилиндра и экструзионной головки.....................................34
            1.2.7. Безопасность рабочих цилиндров.............35
            1.2.8. Шнек.......................................35
            1.2.9. Очистка экструдера.........................61
            1.2.10. Приводы экструдеров.......................63
      2. СЫРЬЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ИЗДЕЛИЙ МЕТОДОМ ВЫДУВНОГО ФОРМОВАНИЯ....................................65
        2.1. От полимера к пластику...........................66
        2.2. Плотность. Удельный вес..........................67
        2.3. Молекулярная масса...............................68
        2.4. Реология.........................................70
        2.5. Виды полимерных материалов.......................71
        2.6. Полиэтилен.......................................78
        2.7. Полипропилен (ПП)................................79
        2.8. Полиэтилентерефталат (ПЭТФ) .....................82
        2.9. Идентификация полимеров..........................84
      3. ВХОДНОЙ КОНТРОЛЬ ПОЛИМЕРНОГО СЫРЬЯ...................89
        3.1. Полиолефины......................................93
        3.2. Поливинилхлорид..................................96
        3.3. Полиэтилентерефталат.............................97

        4. ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА...............................99
          4.1. Технологическая схема экструзионно-выдувного формования.............................................99
          4.2. Непрерывная экструзия............................107
              4.2.1. Машины челночного типа.....................107
              4.2.2. Машины роторного типа..................... 110
          4.3. Периодическая экструзия..........................112
              4.3.1. Выдув в машинах с возвратно-поступательным движением шнека...................................113
              4.3.2. Машины с аккумулирующей экструзионной головкой ..114
          4.4. Требования к процессу............................115
              4.4.1. Время цикла................................115
              4.4.2. Нож........................................116
              4.4.3. Фильтрующая сетка экструдера...............118
              4.4.4. Экструзионная головка......................118
              4.4.5. Экструдер................................. 121
              4.4.6. Одношнековый экструдер.....................125
              4.4.7. Экструдер с несколькими шнеками............125
          4.5. Вспомогательное оборудование.....................127
              4.5.1. Компрессор.................................127
              4.5.2. Холодильник................................128
              4.5.3. Обрезка отходов............................130
              4.5.4. Устройство утилизации отходов..............130
          4.6. Технологическая схема соэкструзии................132
              4.6.1. Возможности соэкструзионно-выдувного формования . 132
              4.6.2. Подбор оборудования........................145
              4.6.3. Перспективы и возможности..................145
          4.7. Технологическая схема литья с выдувом............146
              4.7.1. Раздувное формование при многослойном литье под давлением.....................................155
              4.7.2. Пресс-формы................................155
          4.8. Технологическая схема выдува ПЭТ преформ.........157
              4.8.1. Раздувное формование с растяжением.........157
              4.8.2. Выдув преформ..............................161
              4.8.3. Выдув ПЭТ бутылки..........................162
              4.8.4. Свойства ПЭТ...............................163
              4.8.5. Многослойная бутылка ......................163
              4.8.6. Переработка ПЭТ бутылок....................167
              4.8.7. Классификация оборудования.................167
4
t___________________________________________________________________

. ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ РЕЦЕПТУРЫ КОМПОЗИЦИЙ............................................171
   5.1. Примеры обозначений базовых марок полимерных материалов........................................178
       5.1.1. Полиэтилен................................178
       5.1.2. Полипропилен..............................182
       5.1.3. Марки ПВХ.................................184
       5.1.4. Полиэтилентерефталат..................... 186
       5.1.5. ПЭТ бутылки ..............................188
   5.2. Специфика переработки различных видов полимерного сырья.............................................189
       5.2.1. Требования к пластмассам, которые перерабатывают экструзией с последующим раздувом.......191
       5.2.2. Технологический процесс изготовления полых изделий методом экструзионного выдувания.......192
6. ОБОРУДОВАНИЕ ЛИНИИ ВЫДУВНОГО ФОРМОВАНИЯ... 199
   6.1. Обязательное дополнительное оборудование........199
       6.1.1. Компрессор................................199
       6.1.2. Охладитель (чиллер).......................201
   6.2. Подготовка сырья................................204
   6.3. Рекомендуемое дополнительное оборудование.......204
       6.3.1. Подача и смешивание сырья.................204
       6.3.2. Сбор облоя................................206
       6.3.3. Переработка...............................207
       6.3.4. Важность периферийного оборудования.......208
7. ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ВЫДУВНОГО ФОРМОВАНИЯ............................................209
   7.1. Снижение затрат на персонал + снижение процента брака ... 209
   7.2. Снижение затрат на электроэнергию...............212
   7.3. Резюме..........................................214
   7.4. Новые инструменты управления....................214
   7.5. Новинки в области пневмоформования с экструзией.215
8. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ..................216
   8.1. Методы испытаний................................218
9. ОРГАНИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА................228
   9.1. Подготовка сырья и оборудования.................228
   9.2. Процесс производства изделий....................229
   9.3. Проверка качества и упаковка готовой продукции..231
10. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ ЛИНИИ....................233
    10.1. Гарантийное обслуживание......................233
5
______________________________________________________________t

    10.2. Послегарантийное техническое обслуживание.....234
    10.3. Планово-предупредительное обслуживание........234
11. ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА .....................236
    11.1. Общие положения...............................236
    11.2. Безопасность при эксплуатации оборудования....239
       11.2.1. Проверка экструдера......................240
       11.2.2. Запуск экструдера........................241
       11.2.3. Выключение экструдера....................243
       11.2.4. Другие аспекты эксплуатации оборудования.246
    11.3. Токсичность перерабатываемого сырья...........247
12. ДЕФЕКТЫ ПРОДУКЦИИ И СПОСОБЫ ИХ УСТРАНЕНИЯ ... 254
    12.1. Устранение неисправностей.....................254
13. ПРИЛОЖЕНИЯ..........................................257
    Приложение 1. Фирменные наименования марок зарубежных пластических масс и их аналоги отечественного производства....................257
    Приложение 2. Дефекты продукции и методы их устранения .. 303
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ......................332

6

                ПРЕДИСЛОВИЕ





   Выдувное формование является достаточно новым методом переработки пластмасс. Широко он начал применяться с середины XX века. Чем больше он использовался, тем более совершенным становился. Со временем этот метод переработки разделился на несколько узкоспециализированных методов:
   экструзионно-выдувное формование;
   соэкструзия;
   литье с вы душ ом;
   выдув ПЭТ преформ.
   Каждый из перечисленных методов применяется в своей области. В книге рассмотрены основы каждого из них, при этом дается описание не только основ технологии, но и основных материалов, применяемых для изготовления.
   В приложении даются торговые марки материалов, представленных на мировом рынке, что может значительно облегчить работу технологов и специалистов-переработчиков и позволить не заблудиться в большом спектре марок полимеров, представленных на рынке сырья.
   При подготовке издания особое внимание уделено методам контроля качества сырья и полученной готовой продукции, а также представлено основное оборудование для контроля.
   Кроме того, изложены методы оптимизации технологических процессов, техника безопасности производственной работы и основы обслуживания технологических линий. В приложении приведены основные дефекты, возникающие при изготовлении, методы их устранения и последовательность действий наладчика при устранении.
   Автор надеется на полезность данной книги при обучении и подготовке персонала непосредственно на производстве, а также при ознакомлении студентов профильных вузов с представленными технологиями.

                ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
                О ПРОЦЕССЕ





  Раздувное формование (РФ) позволяет экономично производить в неограниченном количестве изделия, практически не требующие дополнительной обработки.
  Оно — третий по объему производства способ переработки полимерных материалов, доля которого составляет около 10% от общего числа полимерных изделий. Экструзия занимает 36%, литье под давлением 32%, каландрование 8%, нанесение полимерных покрытий 5%, прессование 3% и прочие 3% (данные за 2008 год). Можно оценить большой спрос на изделия, полученные методом экструзии с раздувом — больших и маленьких емкостей, полых изделий неправильной формы для различных отраслей промышленности и бутылок. Отдельной строкой в этой отрасли идет изготовление изделий со специальными свойствами — изделия, полученные методом коэкструзии и соэкструзии.
  Доля изделий, полученных методом экструзии с раздувом на рынке, составляет (по массе): для пищевых продуктов — 22%, напитков — 20%, бытовой химии — 15%, косметики — 12%, медицинских препаратов —• 8%, промышленных химикатов —• 7%, автомобилестроения — 5%, прочие — 11%.
  Для изготовления тары применяются различные материалы. По объемам производства они располагаются таким образом:
  • 65% полиэтилен высокой плотности (низкого давления) ПЭНД;
  • 22% полиэтилентерефталат (ПЭТ);
  • 6% поливинилхлорид (ПВХ);
  • 4% полипропилен (ПП);
  • 2% полиэтилен низкой плотности (высокого давления) ПЭВД;
  • 1 % все остальные.
  Для придания изделиям определенных свойств или для комбинирования свойств исходных материалов, для снижения себестоимости изделия основные полимеры — ПЭ, ПЭТ, ПВХ и ПП — все чаще используются в сочетании с барьерными материалами для защиты содержимого от деградации под действием кислорода

8

    и водяных паров окружающей среды; покрытия также способствуют сохранению вкуса продукта и продлевают срок его хранения; возможно снижение себестоимости изделия за счет использования в одном слое многослойного изделия полимера с меньшей себестоимостью.
      Новые технологии (соэкструзия, коэкструзия) способствуют широкомасштабному распространению многослойных изделий на полках супермаркетов, появлению легких и прочных бензобаков и т. д. Большой выбор полимерных добавок позволяет значительно расширить область применения основных полимеров, не применяя в производстве достаточно экзотические полимеры с требуемыми свойствами, но значительно дорогие и трудноперерабатываемые.
      Раздувное формование имеет ряд преимуществ при производстве пластиковых изделий, по сравнению, например, с литьем под давлением:
      • возможность производства изделий с обратной кривизной (поднутрениями);
      • низкими, по сравнению с литьевыми процессами, давлениями;
      • возможностью значительного варьирования толщины стенок изделия;
      • более низкими затратами на производство.
      По сравнению с литьем под давлением, раздувное формование может применяться для переработки некоторых полимеров, например ПЭ, с намного более молекулярной массой, а полимеры с большей молекулярной массой имеют большую прочность. Это приводит к более высокой трещиностойкости под воздействием окружающей среды, что необходимо для пластиковых емкостей, используемых для упаковки различных химически агрессивных веществ, увеличивающих склонность полимеров к трещинообра-зованию под нагрузкой.

      Чем выдув отличается от литья пластмасс?

    Выдув и литье пластмасс
                            Это совершенно разные технологические процессы, схожие лишь в том, что в обоих случаях с разогретой пластической массой поступают тем или иным способом.

      При выдуве разогретому пластику сначала придают форму трубки. Такую трубку из очень разогретой, а следовательно, и эластичной

    пластмассы помещают внутрь пресс-формы, которая сжимает трубку сверху и снизу, оставляя лишь небольшое отверстие для закачивания внутрь воздуха. Поскольку стенки разогретой трубки эластичны, под воздействием нагнетаемого воздуха они начинают раздуваться до тех пор, пока не соприкоснутся с поверхностью пресс-формы. По окончании закачки воздуха внутрь трубки она приобретает точные очертания поверхности, которую задает пресс-форма, например, бутылки. Во внутренние каналы пресс-формы подается вода, позволяющая разогретому пластику быстро остыть и затвердеть. Остается только открыть пресс-форму и удалить лишние куски бывшей трубки.
        Пресс-форма для выдува имеет лишь одну поверхность, которая задает внешний контур выдуваемой детали и при изготовлении не требует к себе столько внимания, как литьевые пресс-формы.
        При смыкании литьевых форм внутри них остается полость, в точности повторяющая будущую деталь. Разогретый пластик под огромным давлением впрыскивается внутрь такой полости. Литьевые пресс-формы имеют каналы охлаждения, которые позволяют достаточно быстро остудить залитую пластмассу, после затвердевания которой остается разомкнуть пресс-форму и вытолкнуть деталь.
        В литьевых пресс-формах две встречных поверхности как бы повторяют друг друга, оставляя между собой лишь тонкий зазор для заливки пластмассы, поэтому такие пресс-формы гораздо сложнее и дороже выдувных.
        Иногда процессы литья и выдува стоят друг за другом в технологической цепочке. Наглядным примером этому может послужить производство всем известной ПЭТ-бутылки — незаменимой тары для газированных напитков и минеральных вод. Сначала на пресс-форме отливают заготовку для выдува бутылки, называемую преформой. Преформы имеют вид мензурки с полностью сформированным горлышком. После этого преформа попадает в выдувной агрегат. В этом случае пресс-форма для выдува обжимает не трубку разогретого пластика, а разогретую преформу, сжимая ее за горлышко. Внутрь подается воздух и преформа за мгновение превращается в хорошо знакомую всем бутылку.
        При переработке РФ не может быть достигнута такая же точность, как при литье под давлением. Для производства изделий с поднутрениями и изделий неправильной формы литьем под
10
t________________________________________________________________________