Список тематических статей

Экструзионно-выдувное формование

Данный метод применяется для изготовления полых объектов массой более 350 грамм из наиболее распространенных полимерных материалов, таких как: ПЭНП, ПЭВП, ПП, ПС, ПК. Заготовкой для выдува служит паризон (непрерывный рукав), который вы-рабатывается экструдером – агрегатом непрерывного действия. Благодаря непрерывному процессу экструдирования паризона структура расплава в нем единообразна по всей его длине, что благотворно сказывается на физических свойствах формуемой детали.

Заготовкой для выдува служит паризон (непрерывный рукав), который вырабатывается экструдером – агрегатом непрерывного действия. Благодаря непрерывному процессу экструдирования паризона структура расплава в нем единообразна по всей его длине, что благотворно сказывается на физических свойствах формуемой детали.

Однако сам процесс выдува носит циклический характер, что вносит определенные затруднения в практический аспект реализации процесса – за время образования очередного паризона нужной длины должна быть осуществлена целая последовательность фаз: смыкание, выдув, охлаждение изделия и его извлечение из пресс-формы. Пришлось решать эту проблему разными путями: непрерывная экструзия и циклический процесс.

Непрерывная экструзия

Машины челночного типа.

В машинах этого типа осуществляется распараллеливание процессов экструзии паризона и выдува. Это достигается за счет возвратно-поступательного движения каретки с пресс-формой из позиции захвата паризона и его подрезания сверху в позицию непосредственно калибровки горлышка (если необходимо) и выдува.

Таким образом, в момент, когда паризон выходит на нужную длину из экструзионной головки, каретка оказывается в положении под паризоном с ра-зомкнутыми плитами пресс-формы по обе стороны от паризона, плиты смыкаются, защемляя паризон с обоих концов.

При этом паризон продувается изнутри, чтобы при смыкании избежать его слипания и неконтролируемой деформации горловины и участка заготовки внутри пресс-формы, – ведь в ряде изделий диаметр паризона больше диаметра горловины, не говоря уже о том, что оси горловины и паризона могут не совпадать.

В пресс-форме также обеспечивается разряжение. Одновременно со смыканием пресс-формы осуществляется обрезка паризона гильотинным или ротационным ножом. После чего каретка с пресс-формой перемещается в позицию выдува, где в горловину входит выдувной дорн, который одновременно может быть оснащен специальным устройством для калибрования горловины, чтобы окончательно отформовать гладкую внутреннюю и резьбовую наружную поверхность. Выдувной дорн осуществляет роздув паризона, в результате чего осуществляется формование изделия.

После завершения фазы охлаждения пресс-форма размыкается и возвращается для захвата нового паризона. Отформованное изделие снимается с выдувного дорна и попадает на транспортное устройство, перемещающее его на позиции охлаждения и финишной обработки, где осуществляется удаление облоя сверху и снизу отфор-мованного полого изделия.

Для удаления облоя применяются специальные ножевые штампы, кромки которых повторяют геометрию отформованного изделия в месте удаления облоя (с боков горловины и со дна).

Метод позволяет получать асимметричные относительно вертикальной оси емкости со смещенной горловиной. Есть также возможность формовать обычные и утопленные ручки, получая характерные канистры самой различной формы и емкости (до 15 литров). Для получения утопленных ручек применяются пресс-формы с подвижными шиберами, которые обжимают паризон под формуемой ручкой.

Учитывая, что вытяжка паризона будет различной по всей его длине в зависимости от дизайна емкости, необходимо обеспечить соответствующую разнотолщинность паризона на определенных отрезках – там, где конечное положение стенки готового изделия дальше от оси паризона, толщина сечений рукава должна быть больше по сравнению с участками, где вытяжка меньше.

Это позволит обеспечить равнотолщинность стенок изделия в самых разных его участках. Коррекция толщины паризона осуществляется в самой экструзионной головке на последнем участке калибрования рукава за счет относительного движения наружного кольца и калибрующего дорна, формирующего внутреннюю поверхность паризона.

Внутренняя поверхность наружного кольца экструзионной головки имеет коническую форму, что дает возможность за счет изменения взаимного положения калибрующего дорна и наружного кольца менять толщину кольца паризона. Часто для контроля коррекции толщины стенки паризона применяются ультразвуковые измерители толщины паризона в нескольких точках по мере того, как он выходит из экструзионной головки.

Для увеличения производительности процесса формования применяются многоручейные головки, в которых расплав делится на несколько ручьев и проходит через блок экструзионных головок, в каждой из которых образуется отдельный паризон.

Серийные машины могут иметь от 4 до 16 ручьев. Количество гнезд в пресс-форме, как и выдувных дорнов, соответствует количеству ручьев экструзионного блока. Очевидно, что главным недостатком многоручейных систем является их высокая первоначальная стоимость (включая инструмент) и большие эксплуатационные затраты.

Поэтому при относительно небольших партиях и необходимости периодического перехода на другой дизайн разумнее всего остановиться на четырехгнездных машинах. Кроме этого, даже при небольшом числе гнезд можно увеличить производительность процесса за счет использования машины с двумя станциями выдува.

В этом случае более производительный экструдер обслуживает сразу две каретки с пресс-формами, расположенными по обе стороны от экструзионной головки: они поочередно захватывают паризон и отправляют его на станции выдува. Такая конструкция дает прирост в производительности в 80%, но при этом дороже одностанционных моделей лишь на 30%.

Данный метод выдувного формования имеет свои преимущества и недостатки, связанные с конструкцией машины и принципами ее работы.

Преимущества машин челночного типа:

относительно невысокие производственные требования (площадь, высота потолков, энергозатраты);
разнообразие реализуемого дизайна изделий;
возможность формования ручек;
возможность калибровки горловины в ходе стандартного процесса;
высокая гибкость переналадки на широкий диапазон объемов изделий и число гнезд, выполняемых на одной и той же машине;
относительно невысокая цена (от 250 тыс. долларов);
возможность соэкструзии (смотровая полоска, многослойные стенки).

Недостатки:

невозможность переработки ПЭТ;
много трущихся подвижных частей;
машины могут иметь достаточно сложные приводы и управляющую ими автоматику;
недостаточная производительность одной машины для больших объемов;
определенная сложность многогнездных систем.

Тем не менее для российских условий (малые объемы, частые переналадки) челночные машины все еще остаются более предпочтительными.

Циклическая экструзия

Данные методы выдува предполагают протекание процесса экструдирования паризона с интервалами, необходимыми для завершения цикла выдува.

Выдув в машинах с возвратно-поступательным

движением шнека. В оборудовании этого типа экструдер осуществляет не только пластикацию расплава, но и отвечает за нагнетание расплава в экструзионную головку, то есть его шнек работает так же, как в термопластавтомате, совершая помимо вращательного еще и возвратно-поступательные движения для сдвига расплава в экструзионную головку.

Таким образом, экструдер выдает паризон периодически, давая возможность стационарной пресс-форме осуществить полный цикл выдува. Благодаря возвратно-поступательному движению шнека удается увеличить производительность – время цикла выдува малых емкостей (10 мл) уже не 9-10 сек., как в челночных машинах, а может быть ниже 5 сек. Кроме этого, большое давление расплава позволяет эффективнее применять многоструйные экструзионные головки, что дает большую производительность при меньших капитальных затратах.

Например, машины с 8 экструзионными головками могут производить до 4800 бут./час емкостью 250 мл.

Большая скорость выхода паризона позволяет легко выдувать тонкостенные контейнеры, что бывает недостижимо для иных машин экструзионного формования по основным материалам.

К сожалению, «тэпэашный» принцип работы экструдера не позволяет осуществлять выдув многослойных изделий, зато есть возможность выдувать канистры со смотровой полоской.

Чаше всего машины с возвратно-поступательным шнеком используются при производстве малых емкостей из полиолефинов для молочной и некоторых других областей пищевой индустрии, для производства игрушек. Кроме этого, подобные машины могут выдувать и крупные емкости – до 20 литров, однако добиться существенного выигрыша в производительности в этом случае уже не удастся.

Преимущества машин с возвратно-поступательным движением шнека:

относительно невысокая стоимость;
относительно низкая себестоимость выдува с гнезда;
простота настройки;
простота перехода на другой цвет;
тонкостенное литье;
возможность формования ручки;
возможность переработки полимеров экстремально низких температурах.

Недостатки:

невозможность многослойного выдува;
труднее управлять паризоном;
в основном перерабатываются только полиолефины.

Машины с аккумулирующей экструзионной головкой.

В этом оборудовании, как и в предыдущем случае, пластикация полимера и экструзия паризона разбита на две отдельные стадии. И экструзия также происходит циклически.

Вначале экструдер наполняет расплавом полость экструзионной аккумулирующей головки. По накоплению заданного объема полимера специальный плунжер выдавливает полимерный материал сквозь инструментальную часть, дозируя паризон определенной длины. При этом паризон опускается в пространство между разомкнутыми плитами неподвижной пресс-формы.

Затем она смыкается и осуществляется стандартный цикл выдува. В это же время экструдер производит накопление очередной порции расплава в аккумулирующей головке. После размыкания пресс-формы захват переводит готовое изделие на позиции финишной обработки. А в разомкнутую пресс-форму выдавливается новый S паризон.

Подбирая для определенного диапазона задач аккумулирующую головку достаточной емкости накапливаемого расплава, можно выдувать емкости больших размеров, чем позволили бы экструдеры из стандартного типоряда для своего класса машин.

Скажем, аккумулирующей головки на 5 литров хватит для выдува в один паризон 40-литрового контейнера. Таким образом, применение аккумулирующих головок позволило увеличить объем выдуваемых емкостей без необходимости комплектования машины более производительным экструдером, что положительно сказывается на общих энергозатратах и производительности процесса. Поэтому сейчас на машинах с экструдерами из общераспространенного типоряда удается выдувать емкости невиданного объема – до 10 тыс. литров.

Кроме всего прочего, неподвижная компоновка пресс-формы позволила более гибко подойти к выбору точки впрыска – сверху, снизу, с помощью иглы в произвольной точке.

Преимущества машин с аккумулирующей головкой:

большой диапазон изделий, выдуваемых на одной машине;
относительно простая кинематика; е возможность выдувать очень большие емкости;
много вариантов расположения входной точки выдува;
выдув и финишная обработка изделий в пределах одной машины.

Недостатки:

невысокая производительность;
высокая стоимость;
большая занимаемая площадь, больше высота оборудования;
только однослойные емкости.

 

Гладкова Наталья