Технологія виробництва і критерії якості ПЕТ преформ

Преформи - це заготовки для отримання пляшок і банок з полімерів методом видувного формування. Про те, як видувають пляшки з преформ, не раз висвітлювали науковій пресі. Ринок преформ розвивається дуже бурхливо. За оцінками фахівців, в 2005 р. потреба російського ринку становитиме 5 млрд. преформ в рік. У запропонованій головним спеціалістом фірми "Поступ" (Москва) статті проаналізовано технологія виробництва преформ і викладені вимоги, що пред'являються до цих виробів.

Для виробництва преформ, а отже, і пляшок застосовують поліетилентерефталат (ПЕТ) спеціальних марок. Це продукт поліконденсації терефталівой кислоти. ПЕТ відрізняють висока твердість поряд з хорошою ударною в'язкістю, висока розмірна точність виробів, хороша текучість розплаву. Виготовлені з ПЕТ пляшки прозорі, як скло. Полімер стійкий до мастил, жирів, спиртів, ефіру, бензину, слабких кислот, слабким лугів. Нестійкий до сильних кислот і лугів, кетонам. Запалюється ПЕТ насилу і гаснуть при видаленні полум'я.

Визначено гарантійні терміни зберігання різних рідин в ПЕТ-пляшках. Без шкоди для експлуатаційних якостей пляшок в них можна зберігати: ацетон протягом 3 років, моторне масло 5, воду 3-5 років і т.п. Наведені дані вірні тільки в тому випадку, коли використовується високоякісна пляшка. При цьому доведено, що при виробництві пляшки з преформи матеріал, з якого преформа виготовлена, чи не зазнає ніяких хімічних змін.

Отже, вся справа в якості преформи. З формальних позицій це напівфабрикат, і тому на преформу не існує державного стандарту. Досить затвердження фірми-виробника про відповідність преформи технічним умовам, які виробник сам собі розробляє і сам собі стверджує. Існують, на щастя, міжнародні стандарти, і, для того щоб зрозуміти, що таке високоякісна преформа, розглянемо більш докладно процес її отримання.

Преформи виробляють методом лиття під тиском. Температура переробки 280 ° -300 ° С. При таких температурах можлива термодеструкція поліетилентерефталату. Це означає, що ПЕТ втрачає свої чудові механічні властивості. Це вже не спеціальний полімер для виробництва пляшок. Говорячи науковою мовою, це сировина зі зниженою молекулярною масою.

Пляшка, виготовлена ​​з зазнала деструкції ПЕТ, має жовтуватий відтінок і підвищену крихкість. Особливо це позначається при транспортуванні: при трясці по російських дорогах у таких пляшок, іноді відвалюються і лопаються денця. Значно збільшується схильність виробів до деструктивному старіння під дією кисню і ультрафіолету - гарантійні терміни зберігання скорочуються в десятки разів.

Мало того, при термодеструкції можливе виділення вельми шкідливих речовин, які мігрують в рідину, налиту в пляшку, а також отруюють робітників і близько живуть жителів при виробництві преформ. Допустимі концентрації шкідливих речовин, що виділяються при виробництві преформ, представлені в таблиці.

Допустимі концентрації шкідливих речовин, що виділяються при переробці поліетилентерефталату (ПЕТ) Шкідлива речовина по ГОСТ 12.3.030 Міграція в модельні середовища в готових виробах, мг / л В повітрі робочої зони, мг / м³ У атмосферному повітрі населених місць, мг / м³ Максімальноразовая Середньодобова Ацетальдегід 0,2 5 0,01 0,01 діметілтерефталат 0,5 0,1 0,05 0,01 Кислота терефталіевая - 0,1 0,01 0,001 Кислота оцтова - 5 0,2 0,06 вуглецю оксид - 20 5 3

Каталізатором термодеструкції є вода. Причому при деструкції ПЕТ знову виділяється вода. Доведено, що, для того щоб уникнути термодеструкції, ПЕТ необхідно висушувати до вмісту вологи, менше 0,03-0,04 мас.%. Таке низький вміст вологи недосяжно при звичайних прийомах сушки полімерів, наприклад в сушильних шафах. У Росії вже давно існує виробництво ПЕТ-преформ, де сировину сушать за допомогою комплексних установок.

Наша фірма пропонує виробнику преформ використовувати комплексну установку для сушки ПЕТ.
Їх пристрій показано на сторінці .

Сировина засмоктується з мішка вакуумним завантажувачем, схему приєднання осушувача см. тут . Завантажувач має власне дозуючий пристрій, за допомогою якого гранули ПЕТ порційно подаються в бункер таким чином, щоб він завжди був заповнений сировиною. Сировина переміщається в бункер зверху вниз так, щоб під час перебування кожної порції в бункері було не менше чотирьох годин.

Знизу в бункер через вихідне сопло подається підігріте нагрівачем повітря. Відібравши вологу від сировини, повітря через фільтр і холодильник потрапляє в адсорбер-осушувач і потім знову в бункер.

Адсорбує барабан лежить на плиті яка розділена на три частини. Під час роботи осушувача барабан повільно обертається. У зоні №1 з повітря відбирається волога, вона поглинається барабаном-адсорбером. Барабан виконаний з спеціально розробленого пористого матеріалу, який вільно пропускає через себе повітря і в той же час здатний поглинати вологу з повітря, що проходить. Зона №1 відбираючи вологу з повітря повільно переходить в зону №2. Швидкість обертання барабана дуже низька і становить 1 об / 10хв .. У цій зоні барабан-адсорбер розігрівається гарячим потоком повітря до + 160 ° - + 180 ° С. У цей момент волога переходить в пароподібний стан і разом з потоком гарячого повітря викидається назовні. Після нагріву барабан повертаючись переходить в зону №3. У третій зоні барабан охолоджується холодним потоком повітря, температура якого + 1 ° - + 10 ° С. У робочому контурі датчики безперервно вимірюють ступінь сухості повітря - точку роси.

Поліетилентерефталат - кристалізується полімер. Преформу при її виробництві слід охолоджувати швидко, так, щоб ПЕТ не встиг закристалізуватися і затвердів, тобто перейшов в склоподібний стан, зберігши аморфну, некристалічні структуру, яку він мав у розплавленому стані. З точки зору фізики скло - та ж рідина, тільки величина його в'язкості настільки величезна, що і за сотні років не вдається помітити деформацій склоподібних середовищ під дією напружень. З ростом температури в'язкість падає настільки, що полімер набуває здатності деформуватися за розумні проміжки часу. На цьому і заснований спосіб отримання пляшок з преформ - досить розігріти преформу до температури близько ста градусів, щоб за секунди з неї можна було видути пляшку. Але в розплавленому стані величина в'язкості ПЕТ дуже низька - рухливість дуже велика і полімер може встигнути частково перейти в термодинамічне більш вигідне стан. Візуально це видно з поведінки окремих ділянок преформи, особливо в області кінця сферичної частини, у ливника. Температура плавлення кристалів ПЕТ близько 250 ° С і при температурі виробництва пляшок кристалічні ділянки преформ деформуватися - формуватися в пляшку не можуть. У складі устаткування, що поставляється нашою фірмою, - потужний холодильник. Він дозволяє охолоджувати прес-форми з максимальною інтенсивністю і отримувати максимальну величину кристалличности у виробі. Тому існують міжнародні стандарти, що регламентують допустиму величину ступеня кристалічності в преформ. Діаметр плями кристалличности в області ливника не повинен бувальщина більше 6 мм.

Загальна ступінь розтягування преформи при виробництві пляшок близько десяти (твір ступенів розтягування уздовж і поперек осі). Це означає, що будь-який дефект, який має преформа (пляма, подряпина, облой, в місцях стикового формотворчих частин і т.п.), переходить на пляшку в десятикратному масштабі. Тому міжнародні стандарти суворо регламентує вимоги до якості поверхні і мікродефектів преформ. Не повинно бути видимих оку включень, непроплавов, подряпин. Утворений при литті облой обламується при укладанні преформ і під дією електростатичних сил прилипає до поверхні преформи, а потім, подплавляя при видуве пляшки, спотворює поверхню виробу. Тому величина облоя повинна бути мінімальною. Для того щоб ці вимоги виконати, необхідно виготовляти прес-форми з високими розмірної точністю і якістю поверхонь.