Список тематических статей

Производство ПЭТ-преформ

Преформы

– это заготовки для получения бутылок и банок из полимеров методом выдувного формования. ПЭТ преформа, как правило, прозрачна, но может быть окрашена в разные цвета. Преформы производят методом литья под давлением. Качественные линии по выпуску ПЭТ преформ выпускают корейская компания PETONE, швейцарская Netstal, канадская Husky. Температура переработки ПЭТФ около 280-300⁰С. При таких температурах возможна термодеструкция полиэтилентерефталата. Это значит, что ПЭТ теряет свои замечательные механические свойства. Бутылка, изготовленная из деструктированного ПЭТ, имеет желтоватый оттенок и повышенную хрупкость. Особенно это сказывается при транспортировке: при тряске у таких бутылок иногда отваливаются и лопаются донышки. Значительно увеличивается склонность изделий к деструктивному старению под действием кислорода и ультрафиолета - гарантийные сроки хранения сокращаются в десятки раз.

Кроме того, при термодеструкции возможно выделение весьма вредных веществ, которые мигрируют в жидкость, налитую в бутылку, а также отравляют рабочих и близко живущих жителей при производстве преформ. Допустимые концентрации вредных веществ, выделяющихся при производстве преформ, представлены в таблице.

Допустимые концентрации вредных веществ, выделяющихся при переработке полиэтилентерефталата:

	Миграция в модельные среды в готовых изделиях, мг/л	В воздухе рабочей зоны, мг/м³	В атмосферном воздухе населенных мест, мг/м³
			макс. разовая	средне-суточная
Ацетальдегид	0.2	5	0.01	0.01
Диметилтерефталат	0.5	0.1	0.05	0.01
Кислота терефталевая	-	0.1	0.01	0.001
Кислота уксусная	-	5	0.2	0.06
Углерода оксид	-	20	5	3

Катализатором термодеструкции является вода. Причем при деструкции ПЭТ снова выделяется вода. Доказано, что, для того, чтобы избежать термодеструкции, ПЭТ необходимо высушивать до содержания влаги, меньшего 0.003 - 0.004 мас.%. Такое низкое содержание влаги недостижимо при обычных приемах сушки полимеров, например в сушильных шкафах.

Устройство специального агрегата для сушки ПЭТ показано на рисунке. Сырье засасывается из мешка вакуумным загрузчиком (на рисунке не показан). Загрузчик имеет собственное дозирующее устройство, с помощью которого гранулы ПЭТ порционно подаются в бункер таким образом, чтобы он был всегда заполнен сырьем. Сырье перемещается в бункере сверху вниз так, чтобы во время пребывания каждой порции в бункере было не менее четырех часов. Снизу в бункер через выходное сопло подается подогретый нагревателем воздух. Отобрав влагу от сырья, воздух через фильтр и холодильник попадает в адсорбер-осушитель и затем снова в бункер. Адсорберов два. Когда один работает, другой регенерируется. В рабочем контуре датчики непрерывно измеряют степень сухости воздуха - точку росы. Превышение допустимого значения точки росы является сигналом того, что рабочий адсорбер пресыщен, заслонки автоматически переключаются, и роль адсорберов меняется.

Полиэтилентерефталат - кристаллизующийся полимер. Преформу при ее производстве следует охлаждать быстро, так, чтобы ПЭТ не успел закристаллизоваться и затвердел, т.е. перешел в стеклообразное состояние, сохранив аморфную, некристаллическую структуру, которую он имеет в расплавленном состоянии. С ростом температуры вязкость падает настолько, что полимер приобретает способность деформироваться за разумные промежутки времени. На этом и основан способ получения бутылок из преформ - достаточно разогреть преформу до температуры порядка ста градусов, чтобы за секунды из нее можно было выдуть бутылку.

Но в расплавленном состоянии величина вязкости ПЭТ очень низкая - подвижность очень велика и полимер может успеть частично перейти в термодинамически более выгодное - кристаллическое состояние. Визуально это видно по побелению отдельных участков преформы, особенно в области конца сферической части, у литника. Температура плавления кристаллов ПЭТ около 250⁰С и при температуре производства бутылок кристаллические участки преформ деформироваться - формоваться в бутылку не могут. Поэтому при производстве преформ необходимо холодильное оборудование, которое позволяет охлаждать пресс-формы с максимальной интенсивностью и получать минимальную величину кристалличности в изделии. Существуют международные стандарты, регламентирующие допустимую величину степени кристалличности в преформе. Диаметр пятна кристалличности в области литника не должен быть больше 6 мм.

Общая степень растяжения преформы при производстве бутылок порядка десяти (произведение степени растяжения вдоль и поперек оси). Это означает, что любой дефект, который имеет преформа (пятно, царапина, облой в местах стыковки формообразующих частей и т.п.), переходят на бутылку в десятикратном масштабе. Поэтому международные стандарты строго регламентируют требования к качеству поверхности и микродефектам преформ. Не должно быть видимых глазу включений, непроплавов, царапин. Образующийся при литье облой обламывается при укладке преформ и под действием электростатических сил прилипает к поверхности преформы, а затем, подплавляясь при выдуве бутылки, уродует поверхность изделия. Поэтому величина облоя должна быть минимальной. Для того чтобы эти требования выполнить, необходимо изготавливать пресс-формы с высокими размерной точностью и качеством поверхностей.

Температура переработки:

Температура, ⁰С
Съема изделия								Сушки
	T_П	T_С	Т₁	Т₂	Т₃	Т₄	T_ЗАГ
110	15-50	240-280	240-280	240-280	240-260	230-250	100-120	120-150

Т_П- температура прессформы;

T_C - температура сопла;

T₁ - температура первой зоны обогрева;

T₂ - температура второй зоны обогрева;

T₃ - температура третьей зоны обогрева;

T₄ - температура четвертой зоны обогрева;

T_ЗАГ - температура зоны загрузки материала;

Предварительная сушка необходима только при неблагоприятном хранени, длительность сушки составляет 4-5 час.

Параметры процесса литья:

Давление впрыска: высокое 1200-1400 бар (100-140 бар - на манометре термопластавтомата). С учетом максимального давления впрыска на термопластавтомате - 1400 бар.

Скорость впрыска: поверхность прессованных изделий лучше при меньшей скорости впрыска.

Давление выдержки (подпрессовки): высокое улучшает качество поверхности, применять 50-70% давления литья.

Время выдержки (подпрессовки): рекомендуется небольшое время выдержки до 20% от времени охлаждения.

Подушка (остаточная): 3-5 мм, в зависимости от объема дозирования; больше объем - больше подушка.

Время охлаждения: должно быть настолько длительным, чтобы литое изделие остыло до беспроблемного извлечения из прессформы; определяется толщиной стенок изделия, температурой стенок прессформы, температурой расплава материала.

Обороты шнека: высокие, должны быть подобраны таким образом, чтобы пластикация закончилась минимально раньше времени охлаждения.

Противодавление: 30-100 бар (3-10 бар по манометру термопластавтомата).

Превышение температуры более 290°С приводит к разложению полимера.