Пет пляшки історія, властивості, технологія виробництва
Стадії виготовлення ПЕТ-пляшки
Для того, щоб більш глибоко дослідити три вищезазначені стадії видува пляшки, звернемося до сучасної ротаційної машини для виготовлення ПЕТ-пляшок. Ротаційні машини мають перевагу економії виробничих площ завдяки своїй компактності. Преформи можуть завантажуватися з тієї ж сторони, звідки виходять готові пляшки, а три інших боку машини залишаються вільними для доступу та огляду. Існують і машини, в які преформи подаються безпосередньо навпроти того місця, звідки виходять пляшки: таке обладнання призначене для включення його в ланцюжок автоматичних виробничих ліній. Можливість розташувати ротаційну секцію нагріву вище секції видування і таким чином використовувати ресурс висоти, заощадивши площу, також говорить на користь компактного зовнішнього дизайну такого роду обладнання.
Короткий огляд процесу
У звичайній високошвидкісній ротаційній SBM-машині преформи з основного завантажувального бункера за допомогою підйомника поступають в розподільник, в якому вони автоматично приймають положення, необхідне для їх надходження в систему, а потім по спіральному підйомника піднімаються наверх. Подає спіраль правильно розташовує преформи і переправляє їх в основний робочий відділення машини, де вони надходять на подає зубчасте колесо. Кожна преформа захоплюється за кільце на шийці спеціальними цапфами і в перевернутому положенні подається на карусель нагріву, яка проносить їх крізь камеру нагріву. Там вони набувають температуру, яка робить їх досить м'якими для подальшого видування повнорозмірною пляшки. Усередині камери нагріву преформи постійно обертаються навколо своєї осі, для того, щоб нагрівання було рівномірним. Після виходу з камери нагріву розігріті преформи протягом певного часу залишаються для зрівнювання температури, а потім подаються у відкриті форми для видува пляшок. Форми ці розташовуються поруч з камерою нагріву або під нею. Як тільки форма закривається, преформа негайно витягується і попередньо надувається. Розтягування виконується механічно за допомогою спеціального розтягуючого стрижня, який вставляється в горлечко майбутньої пляшки і опускається вниз, у бік її дна. В результаті цього розм'якшення преформа подовжується. Глибина ходу стрижня регулюється механічно і залежить від розміру і форми майбутньої пляшки. Потім протягом секунди триває фаза видування, що проходить при дуже високому тиску, в ході якої пляшка набуває свою остаточну форму. Розтягуючий стрижень виймається, пляшка охолоджується, після чого форма відкривається і випускає готову пляшку.
Перед тим, як преформи подаються в секцію нагріву, вони ще на прямому спіралі проходять перевірку автоматичної станції контролю якості. Перевіряються шийку, в подальшому призначене для закупорювання кришкою, і поперечний переріз преформи. На цій стадії відбраковуються преформи з дефектним шийкою або продемонстрували недостатню овальність. В процесі нагрівання в типовій SBM-машині преформи, надіті на спеціальні стрижні, слідують через інфрачервону камеру нагріву, в якій набувають температуру, необхідну для розтягування і видування. Преформи послідовно проходять через ряд нагрівальних блоків, що складаються з інфрачервоних нагрівачів з рефлекторними пластинами, що запобігають нагрів певних ділянок преформи. Це особливо важливо, оскільки, незважаючи на те, що нагрівається вся преформа окрім горлечка, в процесі видування потрібно, щоб різні зони преформи мали різну температуру. Тільки в такому випадку пляшка вийде такий, як заплановано. Розмір і форма видуває пляшки є факторами, що визначають так званий температурний профіль, тобто температурний режим для окремих ділянок преформи в процесі її перетворення в пляшку. Виробники обладнання повинні забезпечувати достатню гнучкість установок температурного режиму з тим, щоб на виході забезпечувалося найкращу якість пляшки. Для варіювання температурного профілю кожен нагрівальний блок, що входить до складу нагрівальної камери, оснащений дев'ятьма окремими розташованими вертикально один над одним нагрівальними елементами, які нагрівають різні ділянки преформи. Ступінь їх нагрівання регулюється незалежно один від одного з контрольною панелі, що дозволяє оператору не тільки задавати той чи інший температурний профіль, але і також поступово, з проходженням преформи по зоні нагріву, підвищувати температуру. Ділянка преформи, що прилягає до шийки, часто вимагає для нагрівало необхідної температури більше тепла, ніж інші ділянки. Таким чином, елементи, "відповідальні" за цю зону, повинні бути могутніше і більш численною. Уже повністю сформованої на стадії виготовлення преформи горлечко захищається від нагрівання екраном з водяним охолодженням. Число нагрівальних блоків і швидкість проходження преформи через камеру нагріву залежить від кількості видувних форм в машині і від ваги нагріваються преформ. Оскільки ПЕТ погано проводить тепло, необхідно охолоджувати зовнішню поверхню преформи, коли вона знаходиться між нагрівальними блоками камери нагріву. В іншому випадку поверхня перегрілася б, що може привести до небажаної кристалізації. Це проміжне охолодження здійснюється за допомогою повітряних насосів, розташованих між кожними нагрівальними блоками. Таким чином, з одного боку, преформа поступово піддається нагріванню, а з іншого, її поверхня постійно охолоджується.
урівноваження
Після нагріву для корекції температурного профілю преформи проходять особливу стадію обробки, спрямовану на урівноваження температури (еквілібрацію). Еквілібрація, по суті, означає розподіл температури ПЕТ в прямій залежності від товщини стінок. Цей важливий етап, який повинен бути ретельно прорахований. Якщо період еквілібраціі занадто короткий, стінки пляшки вийдуть нерівномірними по товщині. Якщо період занадто затягнеться, ретельно вивірений температурний профіль буде порушений, і в такому випадку занадто багато тепла надійде в зону горлечка, викликаючи деформацію останнього при подальшій обробці. Видув пляшки здійснюється при температурі близько 110 ° С.
Видув і витягування
Розігріті преформи потім надходять по похилому подає колесу в секцію видування, яка в нашому випадку розташована безпосередньо під секцією нагрівання. Пристрій подачі стежить за тим, щоб преформи були правильно розташовані щодо форм, в які вони надходять з великою швидкістю. Час, необхідний для розігріву преформи, значно більше, ніж те, що потрібно для витягування і видування. Це веде до того, що в нагрівальній камері преформ завжди більше, ніж в формах, тому колісний транспортувальник є необхідним пристосуванням в високошвидкісний SBM-машині.
"Класична" форма для ПЕТ-пляшки
Складається з трьох частин: двох бічних стінок, що відкриваються у вертикальній площині, і бази, що рухається вгору і вниз. Як тільки преформа займає відповідне становище, форма закривається. Рухома база (дно) рухається вгору, а стінки замикаються навколо неї. Все це відбувається одночасно: три складові частини з'єднуються міцно. У той же самий час розтягує стержень починає свій рух вниз. Оскільки він займає положення, необхідне для початку розтягування преформи, в той момент, коли форма закривається, робочий цикл займає менше часу і втрати тепла скорочуються. Преформа розтягується у вертикальній площині і попередньо видувається під тиском в 25 бар. Пляшка на цій стадії видувається до 80-90% свого повного розміру. Оскільки дуже важливо не пошкодити шийку, машини забезпечені спеціальними насадками, через які подається повітря. Вони виконані у формі дзвону і оберігають шийку і прилеглу до нього частину від ушкоджень. Потім подається висока (40 бар) тиск, і на цій стадії пляшка набуває свою остаточну форму. Притискаючись до холодних стінок форми, пляшка охолоджується, стає досить жорсткою і, таким чином, вже готова негайно покинути форму, коли та відкриється. Щоб уникнути викривлення стінок тиск всередині пляшки стабілізується до відкриття форми.
Після охолодження і під час зберігання ПЕТ-пляшки трохи стискаються, тому машина контролює ступінь охолодження пляшки шляхом підігріву форми. Це робиться для того, щоб матеріал "відпочивав" і пляшки в подальшому стискалися менш інтенсивно. Це дозволяє звести до мінімуму різницю в розмірах між пляшками, випущеними в різний час, що має значення при розливі: відмінність в розмірах наповнюються пляшок може викликати непередбачені труднощі в роботі розливного обладнання. У машинах, де така функція передбачена, транспортувальник форм ізолюється для збереження енергії. SBM-машини випускаються в численних різновидах, в тому числі і з ротаційним механізмом, мають від 6 до 24 форм для видування пляшок і випускають на кожну форму загалом 1 200 пляшок в годину. Максимальна продуктивність машини з 24 формами - 33 600 пляшок в годину. Продуктивність, само собою, залежить від розміру видуває пляшки, оскільки на виготовлення більшої пляшки потрібно більше часу. Звичайна SBM-машина здатна виробляти пляшки ємністю від 0,25 л до 2,5-3 л без додаткового переобладнання.
Швидка зміна форм
У машині, яку ми вибрали в якості прикладу, як і в більшості SBM-машин, використовуються стандартні Тричастинні форми, які монтуються на транспортувальник форм і можуть бути швидко замінені іншими, призначені для випуску інших пляшок. Витягує стрижень контролюється за допомогою шаблону, і глибина його ходу легко змінюється в залежності від глибини форми. За підрахунками, SBM-машина з 10 формами може бути переналажена на випуск іншого різновиду пляшки протягом 30 хвилин трьома техніками. Протягом цього часу проводиться зміна всіх необхідних налаштувань. Навіть якщо передбачається випускати зовсім іншу пляшку з іншою формою горлечка, переналагодження не займе більше години.
Робота всіх найважливіших елементів як описаної вище ротаційної машини, так і "лінійної" машини, таких, як відділення видування, нагрівальне колесо, транспортер преформ і механізм, що подає нагріті преформи з нагрівальної камери в відділення для видування пляшок, повинна бути чітко синхронізована з допомогою єдиної системи контролю. Необхідно також, щоб кожен з цих елементів міг бути знятий незалежно від інших для обслуговування і переналагодження. Цей механізм особливо важливий для ротаційних машин. Управління машиною здійснюється за допомогою сенсорної панелі. У сучасних машинах, як правило, установчі параметри для різних типів пляшки зберігаються в пам'яті і можуть бути негайно активізовані простим натисканням кнопки. Природно, в процесі експлуатації обладнання трохи розладжується, але параметри нагріву і видування автоматично приводяться в нормальний режим. Система контролю постійно стежить за роботою машини, сигналізуючи оператору про будь-яких збоях. Видалення бракованих преформ також здійснюється автоматично, причому проводиться без зупинки машини. Якщо внаслідок видалення преформи форма залишається порожньою, тиск в неї не подається, як і в тому випадку, коли форма закрилася неправильно. Сенсорна контрольна система може бути електронними засобами захищена від доступу сторонніх.
Транспортувальні лінії для пляшок
Отже, пляшка виготовлена і, таким чином, готова до подальшого використання - розливу. ПЕТ-пляшки дуже легкі і тому, не будучи заповненими вмістом, нестійкі. Природно, це властивість було взято до уваги виробниками обладнання при проектуванні ліній, які подають порожню тару на розлив. Легка вага пляшок дозволяє переносити їх при розливі за кільце на шийці, що мінімізує необхідність коригування обладнання, оскільки висота наливу може бути прорахована від шийки пляшки до хомута на шийці, а це відстань залишається незмінним на всіх пляшках даної партії. Крім того, порожні пляшки можна переміщати не тільки за допомогою звичайних транспортувальних ліній, але і за допомогою повітря. В останньому випадку нестійкість пляшки не створює проблем. Порожні пляшки переміщаються по рейках з низьким тертям, будучи "підтримувані" повітряним потоком за кільце на шийці. Рейки мають таку форму, що повітря може проходити уздовж них. Струмінь повітря піднімає кільце на шийці легкої ПЕТ-пляшки і задає транспортується тарі необхідний напрям. Перевагою цього методу транспортування є те, що пляшка не входить в контакт з боковинами транспортировочной стрічки. Сьогодні такий метод транспортування застосовується на більшій частині випускається і устаткування, що експлуатується.
Переробка ПЕТ пляшок
В Європі вторинна переробка ПЕТ-пляшок поставлена на державну основу. Для країн СНД утилізація використаної ПЕТ-тари є екологічною проблемою. Хоча ПЕТ-пляшка є екологічно чистою, при спалюванні поліетилентерефталат виділяє велику кількість канцерогенів. Більш безпечним і набагато більш вигідним виходом є переробка використаної ПЕТ-тари. В Англії на сьогоднішній день переробляється 70% ПЕТ-пляшок, в Німеччині - 80-85%, в Швеції - 90-95% (це найвищий показник в Європі). Принцип державного регулювання переробки ПЕТ-тари полягає в тому, що її виробники платять спеціальний податок, в який закладена вартість майбутньої переробки. З цих грошей держава фінансує утилізацію. Споруда одного заводу по утилізації може обійтися до € 50 мільйонів. Процес переробки включає в себе механічну утилізацію (дроблення) і хімічну утилізацію (подрібнені частини розкладаються на свої складові частини). Кожен з отриманих компонентів проходить стадію очищення. Завершує процес отримання вторинної ПЕТу гранулювання. Отриманий гранулят має більш низьку в'язкість, ніж первинний, тобто якість його вже більш низьке. Такий ПЕТ-гранулят знаходить застосування в різних областях - при виробництві преформ допускається додавання до 5-10% вторинної сировини, також з нього виходить непогане сировину для текстильної промисловості, виготовлення черепиці, європіддонів, вати. З вторинного ПЕТу, після добавки в нього скловолокна, виробляють абразивні круги для шліфування та полірування. Компанія "Ford" відливає кришки моторів для вантажних автомобілів, а "Toyota" - панелі, бампери, двері для автомобілів з полімерних композицій, що містять перероблений ПЕТ. На пострадянській території ПЕТ-пляшка в масовому порядку не утилізується. Поки робилися тільки окремі спроби випускати з вторинного ПЕТу тротуарну плитку і були розроблені (але не втілені в життя) технології з виробництва з переробленого поліетилентерефталату різних утеплювачів і будівельних матеріалів.
Редакція оплачує на договірній основі
технічні статті, маркетингові звіти, рецептури, огляди ринку
і іншу галузеву інформацію та права не її розміщення
Повне або часткове використання будь-яких матеріалів, розміщених на Plastinfo.ru,
в ЗМІ, друкованих виданнях, маркетингових звітах, дозволяється тільки за умови посилання
на «Plastinfo.ru» і в деяких випадках вимагає письмового дозволу ТОВ Пластінфо