Анализ технологических свойств

Технологические свойства пластмасс определяют простоту или слож­ность выполнения технологических процессов производства тары и упа­ковки. В полной цепочке технологических процессов (подготовительных, формовочных, вспомогательных и дополнительных) важнейшую роль в выборе вида производства играют формовочные процессы.

Конструирование тары из пластмасс

По своей сути формовочные процессы заключаются в переводе поли­мерного материала под воздействием температуры в пластическое состо­яние с последующим приданием ему необходимых для тары формы и размеров за счет приложения соответствующих механических усилий.

Вид формовочного процесса тесно взаимосвязан с видом заготовки пла­стмассы. Из гранул и порошка тару изготавливают методами литья под давлением, прессованием, экструзии, раздува. Тару в этих случаях называ­ют соответственно литьевой, прессованной, экструзионной и выдувной. Из листов и пленок методами термоформования, сварки и склеивания полу­чают термоформованную, сварную и склеенную тару. Из растворов и сус­пензий полимеров способами полива, напыления и вспенивания изготав­ливают поливную, напыляемую и вспененную тару (рис. 7.9).

Вид заготовки пластмассы

1

| Гранулы, порошок

Листы, пленки

Раствор, суспензия

Способ произ волства тары

Литье поддав

\ением

Прессование

Экструзия

Раздув

Название

тары

Литьевая

Прессовашия

Экструзионная-

Выдувная

Способ произ­водства тары

Гермоформование

Сварка

Склеивание

Название тары

Термоформованная Сварная клеенная

Способ произ­водства тары

Полив

Напыление

Вспенивание!

Название
тары____

юливиая!апыляемая]

тененная

Рис. 7.9. Взаимосвязь вида заготовки пластмассы со способом производства тары

Из гранулированных и порошкообразных пластмасс тару получают родственными процессами, иногда называемыми «расплавными» тех­нологиями. При литье под давлением, прессовании, экструзии и разду­ве материал расплавляют до вязкотекучего состояния. Температурно-временные условия процессов разогрева, пребывания в вязкотекучем состоянии и охлаждении, а также вязкость расплава являются опреде­ляющими факторами при выборе марки пластмассы для производства тары тем или иным способом.

Температура расплава должна обеспечивать необходимую вязкость для получения тары нужной формы, но при этом не должно быть дест­рукции материала. Обычно требуемая вязкость расплава достигается у аморфных полимеров при температуре на 100-150°С выше температу­ры стеклования, а у кристаллических полимеров — при температуре, на

238 Глава 7

несколько градусов превышающей температуру плавления. Максималь­но возможная температура расплава на 30-40°С ниже, чем температу­ра деструкции. Чем выше вязкость расплава, тем больше должна быть разница межу температурой деструкции и предельной температурой расплава, поскольку процесс пластикации сопровождается выделени­ем тепла и вызывает дополнительный прогрев материала.

С ростом температуры снижается термостабильность расплава, по­этому продолжительность пребывания материала в пластификацион-ном цилиндре литьевой или экструзионной машины не должна превы­шать время термостабильности расплава при данной температуре.

Простоту или сложность переработки материала характеризует ве­личина практического интервала температур расплава. Ее определяют как разницу между максимально допустимой и минимальной темпера­турой расплава. Для большинства термопластов практический интер­вал температур расплава составляет 60 — 100°С (табл. 7.9). Сложно перерабатываемыми являются ПВХ, ПА-66, ПЭТФ, у которых интер­вал температур расплава равен всего 20°С. Такие материалы следует использовать в технически и экономически обоснованных случаях.

Таблица 7.9

Температурные интервалы (°С) переработки основных полимерных материалов в производстве тары и упаковки [29, 61]

Полимер	Темпера­тура стеклова­ния Гс или плавления Т	Темпера­тура начала деструкции	Теорети­ческий интервал перера­ботки	Темпера­тура разложения в пласти-фикацион- ном цилиндре	Практи­ческие темпера­туры перера­ботки	Практи­ческий интервал температур расплава
ПЭВП			136-320		220-280
ПП			176-300		200-270
ПВХ			87-170	—	170-190
ПС			100-310		170-250
ПЭТФ			255-380		260-280
ПА-6			225-360		230-290
ПА-66			255-360		260-280
ПММА			105-280		280-240
ПК			150-380		270-320

Для изготовления тары методами литья под давлением используют полимеры с малой вязкостью расплава, у которых ПТР составляет от 2 до 30 г/10 мин. Их основные марки и свойства приведены в табл. 7.10.

Конструирование тары из пластмасс 239

Таблица 7.10

Полимерные материалы для изготовления литьевой

и прессованной тары

Материал	Плотиэсть, г/см3	Предел текучести при растяжении, МПа, не менее	Предел ПРОЧНОСТИ При растяжении, МПа, не менее	Относительное удлинение при разрыве, %, не менее
Для литьевой тары
ПЭВД ГОСТ 16337-77
10803-020	0,9185±0,0015	9,3	12,2
16204-020	0,9230±0,002	10,8	11,3
16904-040	0,9240±0,0015	10,8	10,3
16705-040	0,9285+0,0015	12,7	10,3
16803-070	0,9185 ±0,0015	8,8	8,3
ПЭНД ГОСТ 16338-85
20708-016	0,949-0,954	24,5	—	700-300
20808-024	0,949-0,954	23,5	—	600-250
20908-040	0,949-0,955	25,5	—	450-220
21008-075	0,949-0,955	23,0	—	220-200
277-73	0,958-0,964	не нормируется	—	не нормируется
ПП и его сополимеры ГОСТ2699&-86
	0,900-0,910	30,0-38,0 1 24,5-39,0	200-1000
	0,900-0,910	30,8-38,0	24,5-39,0	200-1000
	0,900-0,910	30,8-38,0	24,5-39,0	—
	0,900	25,0
ПС ударопрочный ОСТ 6-05-406-80
УПС-1002	1,04-1,06	—	24,6
УПМ-1003	1,04-1,06	—	17,6
УПМ-1005	1,04-1,06	—	—	—
УПС-0803Л	1,04-1,06	—	24,6
УП С-070471	1,04-1,06	—	22,6
УПС-0604С	1,04-1,06	—	24,6
УПС-0505	1,04-1,06	—	не определяется
УПМ-0703Л	1,04-1,06	—	19,6
УПМ-0503	1,04-1,06	—	21,6
УПМ-0508 | 1,04-1,06	—	21,6

240_____________________________________________________ Глава 7

Продолжение табл. 7.10

Материал	Плотность, г/см1	Предел текучести при растяжении, МПа, не менее	Предел прочности при растяжении, МПа, не менее	Относительное удлинение при разрыве, %, не менее
Для литьевой тары
ПС общего назначения ГОСТ 20282-86
ПС-С	1,05-1,08	—		1,5-3,0
ПС-ПС	1,05-1,08	—		1,5-3,0
ПСМД	1,05-1,08	—		1,5-3,0
ПСМ	1,05-1,08	—	37,6	1,5-3,0
ПС ударопрочный ТУ 6-05-1871-79Е
ПМС-111	1,06-1,08	41,5 42,4	1,5
ПСН-118	1,06-1,08	35,0	40,0	1.5
УПМ-225 | 1,04-1,06	25,0	30,0 1 15,0
УПМ-325	1,04-1,06	22,0	26,0 30,0
УПМ-424	1,04-1,06	2,0	22,5	35,0
УПМ-523	1,04-1,06	20,0	21,0	45,0
ПСМ-115	1,06-1,08	40,0	41,5	1,0
ПД П-610 ГОСТ 10589-73	1,10	—	50,0-58,0	100-150
ПДП-12Л ГОСТ 6-05-1309-72	1,02	—	402-551	70-300
Для прессованной тары
ПЭВД ГОСТ 1633—77
15003-002	0,9190 ±0,0015	10,2	14,5
15105-002	0,9285±0,002	12,8	14,5
10404-003	0,9230±0,001	11,8 | 15,0
15404-003	0,9250+0,002	12,3	15,0
15705-003	0,9285±0,0015 14,3	15,0
15503 ±004	0,9190±0,0015 [ 10,2	14,0
ПЭНД ГОСТ 16338-85
20108-001	0,949-0,953	26,0-25,0	800-500
20208-002	0,949-0,953	26,0-22,0		700-400 |

Конструирование тары из пластмасс 241

Продолжение табл. 7.10

Материал	Плотность, г/см3	Предел текучести при растяжении, МПа, не менее	Предел прочности при растяжении, I МПа, не менее	Относительное удлинение при разрыве, %, не менее
Фенопласты ГОСТ 5689-79	Плотиэсть, г/см3	Предел прочности при статическом изгибе, МПа
	1,45	60,0	—	^
	1,45	60,0	—	—
	1,4	70,0	—	■—
	1,5	50,0	_^^_^^__^^^^_—	^

Из маловязких расплавов невозможно получить сплошную экстру-зионную заготовку в виде пленки, тубы профиля. Для экструзии и раз­дува применяют материалы со средней вязкостью расплава, ПТР кото­рых составляет от 0,3 до 12 г/10 мин.

Выходящий из экструдера расплав заданного формующей головкой профиля должен обладать определенной формоустойчивостью. Требо­вания к формоустойчивости зависят от последующих технологических операций: деформация расплава в свободном состоянии либо в калиб­ровочном приспособлении. Формоустойчивость зависит от температу­ры и молекулярной массы полимера. Косвенно ее можно оценить вели­чиной ПТР. Поэтому для различных видов изделий рекомендуют вы­бирать марки пластмасс с различными показателями ПТР.

Тубы и другую тару цилиндрической формы производят из полиме­ров с ПТР от 0,3 до 1 г/10 мин. Как правило, эти полимеры имеют боль­шую молекулярную массу, поэтому отличаются повышенными физи­ко-механическими характеристиками. Пленки и листы изготавливают из материалов с ПТР от 1 до 4 г/10 мин. Для производства выдувной тары методом экструзии с раздувом используют полимеры с ПТР от 1,5 до 7 г/10 мин. Ламинирование осуществляют расплавом меньшей вяз­кости с ПТР от 7 до 12 г/10 мин. Наиболее часто применяемые марки пластмасс для изготовления выдувной тары приведены в табл. 7.11.

Из полимерных пленок и листов тару производят методами термо­формования, сварки и склеивания.

Из пленочных материалов преимущественно получают мягкую тару на фасовочно-упаковочных автоматах. Пленки используют также для упаковки многих видов продукции методом заворачивания.

При выборе пленочного материала для мягкой тары учитывают его способность к сварке или склеиванию. Важное значение имеет возмож-

Таблица 7.11

го го

Гранулированные полимерные материалы для изготовления выдувной тары

Материал	Рекомендуемая марка	Предел прочности при растяжении, МПа	Относительное удлинение при разрыве, %	Ударная вязкость с надрезом (без надреза), кДж/м2	Теплостой­кость по Вика, 'С	Показатель текучести расплава, г/10 мин	Назначение
ПЭВД ГОСТ 16337-77 ТУ6-05-1634-73	102О4-003	9,5- 12,0	500-600	Не разрушается	—	о,2-го	Для выдувной упаковки различных видов, тубов, флаконов, канистр, бочек для пищевых и технических товаров
10404-004
10803-020
15202-003
15705-003
15803-020
и др.
ПЭВД ГОСТ 16338-85	20708-016	23,0-27,0	300-800	2-25 (не разрушается)	123-134	0,1-1,0	Тоже
20808-024
20608-012
и др.
ПЭНД ТУ 6-05-1721-75	Ударопрочный	27,0	500-900	5,0-140	135-140	0,6-22	>
ПЭНД газофазный ТУ 6-16338-85	276-73	25,5		6,0-20 (не разрушается)		2,6-3,2	*
ПП ТУ 6-15-1105-73		2$0			95-100	0,2-0,4 __________________	Для фляг, бутылок, канистр, крупногабаритных емкостей

Продолжение табл. 7.11

Материал	Рекомендуемая марка	Предел прочности при растяжении, МПа	Относительное удлинаше при разрыве, %	Ударная вязкость с надрезом (без надреза), кДж/м2	Теплостой­кость по Вика, *С	Показатель текучести расплава, г/10 мин	Назначение
ПП ТУ 6-05-1756-76		29,0			95-100	0,4-0,7
пвх-ж ТУ 6-15-1604-85	Политар ГГГ непрозрачный		35,0 13	—	5,0-10,0	Для упаковки объемом до 5 л товаров бытовой химии
Политар ПТМ морозостойкий непрозрачный	4^0	35,0		—	5,0-12,0	Для упаковки объемом до 5 л товаров бытовой химии
ПВХ-Ж ТУ 6-15-1197-79	Политар ГКЦбелый и полупрозрач­ный	45,0	35,0	13,0	—	5-10	Упаковка вместимостью 2 л для пищевых продуктов
ПВХ-Ж ТУ 6-15-1504-85	Тараптон высокопрозрачны й, полупрозрачный, окрашенный	45^0	35,0	15,0	—_	5-10	То же, для товаров бытовой химии, парфюмерии
ПВХ-Ж ТУ 6-01-997-79	Вистан 2У высокопрозрачный	45,0	10,0	10,0	—		Тоже
ПВХ-П ТУ 6-15-1504-85	Пластикат Т	20;0		—	—	15-20	Для изготовления туб
ПВХ-П ТУ 6-15-1125-78	Пластикат П	15,0		—	—	15-20	Для изготовления шланговой упаковки, тубы

Продолжение табл. 7.11

Материал	Рекомендуемая марка	Предел прочности при растяжении, МПа	Относительное удлинение при разрыве, %	Ударная вязкость с надрезом (без надреза), кДж/м2	Теплостой­кость по Вика, *С	По*азатсль текуч сети расплава, г/10 мин	Назначение
ПС ударопрочный ОСТ 6-05-406-75	УПС-0603Э	21,0		—		3-5	Для потребительской упаковки вместимостью от 0.1 до 05 л для парфюмерных товаров
УПО0704
УПС-0505
ПС блочный ОСТ 6-15-406-75	УПМ-0708Э	20.0		—		______ 3-5	То же
УПМ-0703
УПМ-0612
ПС ГОСТ 20282-78	Суспензионный	40.0		—	90-100	3-8	►
АБС ТУ 6-05-1587-78	АБС-1	50.0					Для изготовления хелкой упаковки (до 05 л) для технических продуктов
АБС-2	43.0
АБС-ЗЛ	35.0		25 | 104
АБС-11069	40,0		—	ПО
ПК ТУ 6-05-166&-78	Прозрачный и непрозрачный	59,0			—		Для изготовления упаковки для красителей и других окрашивающих веществ
ПАК ТУ 6-01-707-78	Дакрил 2М	50,0	5,0	20 100	____________ 0,8-2	Для изготовления высокопрозрачной тары вместимостью до 0,3 л
ПАК ТУ 6-01-742-78	Дакрил 4Б	50.0	5,0		90,0	2.0-3
ПАК ТУ 6-01-544-80	Дакрил общего назначения	50,0				0,5-3.5
ПФА ТУ 6-05-1543-78	Марка А					75-Ю	Для высокопрозрачной и высокопрочной при низких температурах упаковки
Марка Б				—	16,0-30
Марка В			6 | 100	10.0-16

Таблица 7.12

Пленочные материалы для изготовления мягкой тары

Материал	Марка	Ширина, см	Толщина, мкм	Предел прочности при растяжении в продольном направлении, МПа	Относительное удлинение при разрыве, %	Назначение
Пленю целлюлозная ГОСТ 7730-74	—	90-140	—	73,5-68,2		Для упаковки пищевых продуктов, медика ментов, промышленных товаров
Пленка полиэти­леновая ОСТ 34-13-879-86	М	до 80	15-500	16,1		Для изготовления транспортных мешков и упаков­ки бытового назначения
80-150	15-500	16,1
н	80-150	20-800	14,7		Для формирования штучной и групповой упаковки
150-300	15-500
Пленка полиэти­леновая термо­усадочная ГОСТ 25951-83	У	до 300	30-60	14,7		Для изготовления транспортных мешков и упаков­ки бытового назначения
о	до 300	30-100	14,7
т	до 300	70-100	14,7
		100-200	14,7
П		100-200	14,7	_____________________________

Продолжение табл. 7.12

N3

Материал	1--------------------- Марка	Ширина, см	Толщина, мкм	Предел прочности при растяжении в продольном направлении, МПа	Относительное удлинение при разрыве, %	Назначение
Пленка полиэти­леновая термо­усадочная ОСТ 6-19-511-81	У	3-60		14,7		В различных от­раслях народного хозяйства в каче­стве упаковочного материала и сред­ства скрепления грузов
О	30-60		14,7
т	80-100		14,7
п	100-150		14,7
	100-200		14,7
Пленка упако­вочная из поли­этилена низкого давления ТУ 6-19-265-85	У			19,6		Для упаковки из­делий легкой промышленности, пищевых продук­тов, предметов бытового и техни­ческого назначв!ия
	80-150		19,6
УМ	80-100		13.7
	150-200		13,7
Пленка поли­амидная ПК-4 ТУ 6-05-1775-76	А			29.9		В качестве про­кладочного герме­тизирующего и упаковочного ма­териала
Б			17,7	—
Пленка полиамидная ориентированная ТУ 6-19-256-84	—	100-210	25-40	125-147		Для упаковки сухих пищевых продуктов и некоторых жиров

Продолжение табл. 7.12

Материал	Марка	Ширина, см	Толщина, мкм	Предел прочности при растяжении в продольном направлении, МПа	Относительное удлинение при разрыве, %	Назначение
Пленка поли­амидная неориен­тированная ТУ 6-19-051-426-82	НТ		85-15	58,8-39,2	250-200	Для упаковки сухих пищевых продуктов и некоторых видов жиров
Пленка полипро­пиленовая упа­ковочная ТУ	—					Для упаковки пи­щевых продуктов (кроме жиров)
Пленка поливи­нил хлорид ная полужесткая для упаковочных футляров ТУ 6-05-1788-76	А			25,0		Для изготовления упаковочных футляров
Б			15,0
Пленка поливи- нилхлоридная для тары под пищевые и лекарственные средства ГОСТ 25250-82	П-74ЭМ		400, 600	39,2		Для изготовления непрозрачной или полупрозрачной тары для пищевых продуктов, лекар­ственных средств
П-73ЭМ	100-125	140, 225		20-10
ЭП-73		650, 500, 350
ЭП-7Х				.

Продолжение табл. 7. 12

Материал	Марка	Ширина, см	Толщина, мкм	Предел прочности при растяжении в продольном направлении, МПа	Относительное удлинение при разрыве, %	Назначение
Пленка поливи­нил идснхлоридная ПОВИДЕН ТУ 6-01-1086-82	БУ-рукав	18-32	30-50	63,7-73,5	60-70	В пищевой, мяс­ной, молочной и рыбной промыш­ленности в каче­стве упаковочного материала
	18-34
	25-55
	50-55
У-полотно | 12,5
У-рукав	75-100
Пленка полизти-ленцеллофановая ПЦ ОСТ 6-06Н4-79	ПЦ-2			39,2		Для упаковки пи­щевых продуктов и медицинских
			34,1
ПЦ-4			29,4		! препаратов
Пленка полиэти- лснтерефталатная ламинированная ТУ 6-05-1831-77	ПНЛ-1					Для упаковки сы­пучих продуктов
ПНЛ-2
ПНЛ-3	96,5	60-80
ПНЛ-4
ПНЛ-5
Пленка дублированная для футляров ТУ 6-06-С41-77	—			—	—	Для изготовления футляров к документам

Продолжение табл. 7.12

Материал	Марка	Ширина, см	Толщина, мкм	Предел прочности при растяжении в продольном направлении, МПа	Относительное удлинение при разрыве, %	Назначение
Пленка винипластов ая каландрированная ГОСТ 16398-81	КПС	60-90	100-700			Для изготовления тары под упаковку товаров бытовой химии, различных твердых и сыпучих материалов
Материалы пле­ночные, много­слойные ТУ 6-19-051-563-85	ПЭТФ/ПЭНД	96-100		Разрушающая нагрузка по двум направлениям, Н/см		Для упаковки пи­щевых и других продуктов
ПА/ПЭНП	96-100			—
АЛ/ПЭНП	96-100			—
АЛ/ПА	96-100
ПЭТФ/АЛ/ ПЭНП	96-100			—
ПА/АЛ/ПЭНП	96-100			—
ПЭНП/АЛ/ПП	96-100
Основа диаэо бумаги, ламинированная полиэтиленом ТУ 81-01-377-77	БЛ	63,0-87,7	—	Разрушающая нагрузка, 44,1 Н/см		Для упаковки пропитанных салфеток

Продолжение табл. 7.12

Материал	Марка	Ширина, см	Толщина, мкм	Предел прочности при растяжении в продольном направлении, МПа	Относительное удлинение при разрыве, %	Назначение
Бумага термос ва ри васмая (покрыта парафином, церезином, сополимерами) ТУ 81-04-77	—		—	Разуршая нагрузка, 73,5 Н/см	—	Для авоматизиро- ванной упаковки металлических изделий
Пленка трехслойная фольгиро ванная (ПЭТФ -ПЭ- фолыа) ТУ 6-05-1642-73	—			Разрушающая нагрузка, 30 Н/см	6,0	Для упаовки товаров народного потребления
Пленка лавсановая упаковочная ТУ 6-17-1254-83						Для упаковки товаров культурно-бытового и хозяйственного назначения
Бумага ев сто нспроии цаемая с полиэтиленовым покрытием ТУ 6-17-860-82			—	—	—	Для упаковки светочувствительных материалов

Продолжение табл. 7.12

Материал	Марка	Ширина, см	Толщина, мкм	Предел прочности при растяжении в продольном направлении, МПа	Относительное удлинение при разрыве, %	Назначение
Материал ком­бинированный пленочный Цефлен ТУ 10-190-87	ц			Разрушающая нагрузка по двум направлениям, Н/см, 294		Для упаковки су­хих молочных п роду ктов, дет­ского питания, сухого молока и других пищевых продуктов
лц
Основа диазобумаги с улучшенными оптическими и механическими свойствами, ламинированная полиэтиленом (полиэтилен — бумага) ТУ 81-01-378-77	АОЛ	87,8-64	115-130	Разрушающая нагрузка по двум направлениям, 44,1 Н/см	—	Для упаковки пропитанных салфеток
Материал двухслойный термоформуемые полиамид — полиэтилен для упаковки ТУ 6-19-051-592-85		42,5	—	Разрушающая нагрузка по двум направлениям, Н/см, 44.1		Для упаковки мясных, колбасных и других продуктов

«

Продолжение табл. 7.12

го ел

N3

Материал	Марка	Ширина, см	Толщина, мкм	Предел прочности при растяжении в продольном направлении, МПа	Относительное удлинение при разрыве, %	Назначение
Материал комбинированный для упаковки стерилизованного молока в пакеты тетраэдральной формы ОСТ 49-179-81	КСА		—	—	*	Для упаковки молока в пакеты в автоматах в асептических условиях
КСБ		—	—	—
Пленка растягивающаяся из сополимера этилена с винилацетатом ТУ 6-19-289-85	—	30,50	25-30			Для скрепления пакетов тарно-штучных грузов

Конструирование тары из пл астмасс ____________________________________________________ 253

ность нанесения печати различными способами. Немаловажную роль играет ассортимент толщин и ширины промышленно выпускаемых из данного полимера пленок. Правильный выбор толщины и ширины плен­ки является основой оптимального использования материалов. Наибо­лее часто применяемые в производстве мягкой тары пленочные мате­риалы приведены в табл. 7.12.

Простых и объективных методов оценки технологических свойств листовых термопластов в настоящее время нет. Косвенно оценить тех­нологические возможности можно по следующим показателям [79]:

1) скорость нагревания листа до температуры формования;

2) термическая усадка листа;

3) формуемость, способность материала приобретать необходимую для тары форму.

Скорость нагревания листовых материалов до температуры формо­вания является одним из главных факторов, определяющих произво­дительность процесса производства тары. Время нагрева представляет самый продолжительный этап всего процесса формования и составля­ет 50-80% общего времени формования.

Скорость нагревания листовых материалов выражают основным урав­нением теплопроводности Фурье для одномерного теплового потока

аг й²т

~л^=а^- <⁷¹⁷>

где Т— температура, К; I — время, с; а — коэффициент температуропро­водности, м²/с; у — расстояние от поверхности вглубь (по толщине), м.

Уравнение (7.17) показывает, что время нагрева листа обратно про­порционально температуропроводности материала и прямо пропорци­онально толщине листа.

Коэффициент температуропроводности а зависит от удельной тепло­емкости с, плотности полимера р и коэффициента теплопроводности Л:

^а~- (7.18)

Диапазоны температур нагрева листовых заготовок для формования и теплофизические свойства полимеров, необходимые для оценки вре­мени нагрева, приведены в табл. 7.13.

Термическая усадка листов происходит при их нагревании. Усадку объясняют интенсификацией протекающих в материале релаксацион­ных процессов. В результате усадки наблюдается коробление листов, неравномерный их разогрев, ухудшается качество отформованной тары. Усадка листа зависит от температуры, времени нагревания, марки и сорта материала, метода его изготовления.

Глава 7

Таблица 7.13

Температуры нагрева листовых заготовок и теплофизические свойства основных полимеров, применяемых в производстве тары

методом термоформования [29,97]

Полимер (название листового материала)	Температура нагрева заготовок, 'С	Коэффициент теплопроводности, АЛО2 Вт/ (м-К)	Удельная теплоемкость ср кЛжДкг-К)
пэнп	90-135	29,2	2,10-3,84
пэвп	130-160	40,0	2,10-3,84
пп	150-200	13,8	1,92
ПВХ (винипласт)	100-160	16,7	1,17
ПС (юлистирол ударопрочный У ПС)	110-150	12,5	-
ПММА (органическое стекло)	120-200	16,7	1,50
ПЭТФ	150-180	13,8	1,04

Метод получения листов заливом мономера в форму с последующей полимеризацией практически не оставляет в листе остаточных напря­жений. Такие листы имеют минимальную усадку. Этим методом изго­тавливают листы из ПММА.

Методы получения листов экструзией и каландрированием способ­ствуют возникновению значительных остаточных напряжений, сильно различных в продольном и поперечном направлениях. Такие листы име­ют повышенную усадку, разную по длине и ширине. Этими методами производят большинство листовых материалов.

Листы, полученные менее распространенным прессовым методом, имеют остаточные напряжения, более или менее одинаковые в различ­ных направлениях. Такие листы с точки зрения усадки более пред­почтительны.

Под формуемостью понимают поведение материала в процессе фор­мования при условии получения из него изделия, удовлетворяющего необходимым требованиям качества [79]. Основными показателями, оп­ределяющими формуемость, являются интервал температур формова­ния, степень вытяжки материала в этом интервале, усадка изделия, его разнотолщинность.

Вытяжка, которой был подвергнут листовой термопласт, оказывает значительное влияние на свойства отформованного изделия. От вели­чины и условий проведения вытяжки зависят механические свойства и стабильность размеров получаемой тары. Вытяжка сопровождается

Конструирование тары из пластмасс 255

процессами ориентации материала, которые приводят к повышению прочности, удельной ударной вязкости, стойкости к растрескиванию. Одновременно проявляются и негативные последствия — повышение усадки, снижение износостойкости.

Величина вытяжки является параметром, который невозможно из­менить в процессе формования. Она задается косвенно заранее уже в процессе конструирования самого изделия и определяется конфигура­цией и размерами тары. При конструировании тары следует придавать ей такую форму, у которой разность величин вытяжки по взаимно пер­пендикулярным направлениям не превышает 50-60%. В противном слу­чае тара будет обладать анизотропией механических свойств и усадки.

Степень вытяжки принято выражать в % по увеличению площади формуемой заготовки

е=^А.Ю0, (7.19)

где5 и 5_з — площадь поверхности заготовки и изделия соответственно, или по относительному утонению листа

е=

(7.20)

где 8₃ — толщина заготовки; 5 — толщина стенки изделия.

На практике часто используют упрощенное понятие степени вытяж­ки. Этим термином иногда называют отношение высоты изделия Я к диаметру его основания В. Если изделие в сечении не имеет формы кру­га, то за величину I) принимают или наименьший линейный размер от одной стенки изделия до другой, или условный диаметр круга, равного по площади сечению данного изделия. В ряде случаев степень вытяжки характеризуют отношением 5 / 5. Несмотря на то что оба этих отно­шения выражают не степень, а глубину вытяжки [70], их предельные величины можно использовать в качестве ориентиров в процессе про­ектирования тары. Предельные рекомендуемые значения глубины вы­тяжки и величины усадки основных листовых термопластов приведе­ны в табл. 7.14.

На выбор материала оказывают влияние и размеры (толщина, ши­рина, длина) выпускаемых промышленностью листов из пластмасс. Раз­меры листов определяют схему раскроя заготовок для термоформова­ния тары, а следовательно, и экономические показатели процесса. Ос­новные характеристики листовых материалов, рекомендованных для изготовления тары методом термоформования, приведены в табл. 7.15.

Глава 7

Таблица 7.14

Предельные рекомендуемые значения глубины вытяжки и усадки некоторых листовых термопластов [61,70, 79,97]

Полимер	Глубина вытяжки	Усадка, %
Н/П	ЗА
ПЭВП	1,5: 1	2.5: 1	2,0-4,0
ПП	1,5: 1	3: 1	0,5-2,0
ПВХ жесткий	1: 1	4: 1	0,5-1,0
ПВХ пластифицированный	1: 1	2: 1	0,5-1,0
УПС	2: 1	5: 1	0,5-0,6
ПММА	1: 1	—	—
А БС-пластики	2: 1	4:1 | - [