double arrow

Производство ПЭТ-преформ


Преформы – это заготовки для получения бутылок и банок из полимеров методом выдувного формования. Преформы производят методом литья под давлением. Температура переработки 280 - 300 0С. 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:




Вредное вещество по ГОСТ 12.3.030 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 0.01 0.01
Диметилтерефталат 0.5 0.1 0.05 0.01
Кислота терефталевая - 0.1 0.01 0.001
Кислота уксусная - 0.2 0.06
Углерода оксид -

Рис.1 Схема подготовки сырья при производстве ПЭТ-преформ.

1 - выходное сопло;
2 - адсорберы;
3 - переключатели;
4 - воздуходувка;
5 - основной нагреватель;
6 - нагреватель регенератора;
7 - выходная труба;
8 - микрофильтр;
9 - воздухоохладитель.

Катализатором термодеструкции является вода. Причем при деструкции ПЭТ снова выделяется вода. 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.

Основные параметры литья под давлением:

Температура переработки:

Температура, 0С
Съема изделия Сушки
TП TС Т1 Т2 Т3 Т4 TЗАГ
15-50 240-280 240-280 240-280 240-260 230-250 100-120 120-150

ТП - температура пресс-формы;

TC - температура сопла;

T1 - температура первой зоны обогрева;

T2 - температура второй зоны обогрева;

T3 - температура третьей зоны обогрева;

T4 - температура четвертой зоны обогрева;

TЗАГ - температура зоны загрузки материала;

Предварительная сушка необходима только при неблагоприятном хранении, 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.







Сейчас читают про: