a ambalajelor polimerice - tsocm.pub.ro - curs 4 - sipol.pdf · •se pot obţine obiecte din...
Post on 21-Oct-2019
33 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Ambalaje polimerice. © UPB
1
Ambalaje polimerice
Curs 4
Tehnologii primare de obţinere
a ambalajelor polimerice
- extrudere
- injecţie
- compresie
- turnare centrifugală
Extruderea
Principiul extrudării: trecerea polimerului adus în stare de topitură (fluidă)
printr-o filieră de formă corespunzătoare produsului finit, sub acţiunea unor
forţe de presiune generate de extruder.
- cea mai utilizată tehnologie de formare a produselor finite şi semi-finite din
polimeri (peste 50%)
Avantajele utilizării procedeului de extrudere la prelucrarea polimerilor:
- costuri scăzute de prelucrare
- costuri reduse ale reperelor (subansamblelor)
- capacitate de producţie ridicată
- secţiune transversală uniformă a reperelor
- posibilitatea utilizării unui număr însemnat de polimeri
- posibilitatea colorării polimerilor direct în extruder
Ambalaje polimerice. © UPB
2
Rolurile extruderului:
- dozează şi transportă materialul granular (pulverulent)
- încălzeşte şi topeşte polimerul
- omogenizează topitura
- generează presiunea necesară pentru trecerea polimerului prin filieră
Extruderea
Utilizare: - obţinerea de filme, folii, plăci şi tuburi.
Extruderea foliilor
- se obţin prin extrudere cu cap de filare cu duză lată
- polimerul este extrudat la temperaturi cât mai mari, pentru a reduce la
minim viscozitatea topiturii
- răcirea se realizează cu aer, prin imersare directă în apă, pe cilindri
răciţi în interior sau combinaţii ale acestor variante.
- grosimea foliei – până la 0,2 - 0,3 mm (limită inferioară)
http://www.directindustry.com/prod/breyer-gmbh-maschinenfabrik/product-75056-1431265.html
http://www.boco.cz/en/products/division-extrusion-technologies/extrusion-tools/flat-head/extruder-and-blow-extruder-die-heads/
Ambalaje polimerice. © UPB
3
Extruderea foliilorEtirarea
- foliile extruse prin acest procedeu sunt supuse de regulă etirării, proces ce
se realizează la temperaturi apropiate de temperatura de curgere, dar
sub aceasta valoare (între Tg si Tcu)
- prin etirare foliile se subţiază → macromoleculele se orientează → creşte
rezistenţa la tracţiune şi se reduce alungirea la rupere → avantaj
pentru ambalajele alimentare
- gradul de etirare atinge 200-600 % faţă de dimensiunile iniţiale
- există şi posibilitatea etirării biaxiale, caz în care după încălzire, folia
este trecută prin două operaţii de etirare, longitudinal şi transversal
Extruderea foliilorEtirarea
https://www.andritz.com/products-and-services/pf-detail.htm?productid=22477
Etirare bidimensionala cu cleme
Ambalaje polimerice. © UPB
4
Extruderea foliilorEtirarea
Etirare prin incarcare electrostatica
Extruderea plăcilor
- obţinerea plăcilor plane de diferite grosimi
- o mare varietate de polimeri (PS, ABS, PP, PE)
- plăcile subţiri sunt utilizate pentru obţinerea ambalajelor alimentare prin
termoformare (pahare, containere, farfurii, tăvi şi caserole pentru margarină,
iaurt, deserturi, etc)
Ambalaje polimerice. © UPB
5
Extruderea plăcilor
Linia de prelucrare în vederea obţinerii plăcilor subţiri conţine
următoarele elemente:
- role de preluare şi transport
- instalaţie de tăiere
- extruder cu cap de filare cu duză lată (similar foliilor)
- sistem de netezire a plăcilor (calandru cu cilindri lustruiţi) → cilindrii
sunt termostataţi prin circulaţie de fluid → răcirea progresivă şi
controlată a plăcilor după netezirea suprafeţelor
Coextruderea plăcilor
Coextruderea = extrudere simultană a mai multor straturi de material (de la
două sau mai multe extrudere) prin aceeaşi filieră.
- grosime minimă 30 - 120 μm.
- Unul şi acelaşi extruder poate depune unul sau două straturi de polimer.
- Fiecare extruder trebuie să asigure o curgere laminară a topiturii de
polimer → pentru evitarea amestecării straturilor.
- se pot obţine folii sau plăci multistrat cu 2-9 straturi
- Polimeri: PET, PEÎD, PEJD, PS, ABS, Acetat de celuloză, PMMA, EVA
Ambalaje polimerice. © UPB
6
Coextruderea plăcilor
- Fiecare polimer (strat) are un rol bine determinat:
- contactul direct cu alimentul
- barieră la arome, CO2, O2
- compatibilizarea sau adeziunea altor straturi
Extruderea foliilor şi filmelor suflate
- cel mai simplu, cel mai productiv şi cel mai economic procedeu de
fabricare a foliilor de înaltă calitate
Principiul metodei → extruderea continuă a unui tub cu pereţi subţiri →
care este dilatat cu ajutorul unei suprapresiuni de gaz
- grosimea variază de la câţiva microni la zecimi de mm.
- dezvoltarea tehnologiei este legată de PEJD
- până la obţinerea PEJD se obţineau folii din alte materiale plastice
numai prin turnare sau calandrare.
- diametrul foliilor variază de la câţiva cm până la 24 m
- procedeul aplicabil pentru filme din PEÎD, PEJD, PEJDL şi PP.
Ambalaje polimerice. © UPB
7
Extruderea foliilor şi filmelor suflate
Extruderea foliilor şi filmelor suflate
Caracteristici:
- presiunea gazului duce la creşterea diametrului → etirare transversală
- productivitatea instalaţiei este limitată de posibilităţile de răcire a tubului
suflat
- raportul de suflare = raportul dintre diametrul tubului suflat şi cel al
fantei de extrudere = 2:1 – 3:1 (uzual)
- etirarea longitudinală este asigurată de rolele de tragere şi aplatizare
- proprietăţi uniforme pe ambele axe → este necesar ca etirarea
longitudinală = etirarea transversală
Ambalaje polimerice. © UPB
8
Extruderea foliilor şi filmelor suflate
Coextruderea foliilor suflate
Procedeul permite combinarea unor materiale termoplastice de naturi diferite:
polietilenă - poliamide, polietilenă – polistiren.
Ambalaje polimerice. © UPB
9
Folii termocontractibile
Etirarea mono sau bidirecţională a foliilor la temperaturi peste temperatura
de vitrifiere (Tg), urmată de răcirea rapidă → tensiuni interne.
Folii contractibile din: PEJD, PEÎD, PEJDL, PP, PET, PVC, PLA etc.
La reîncălzire → tensiunile interne tind să se relaxeze, folia revenind
practic la dimensiunile iniţiale, anterioare etirării → „memoria
materialelor plastice”
Folia etirată (denumită (termo)contractibilă) la încălzire se contractă
datorită eliberării tensiunilor interne → „încorsetarea” obiectului
ambalat într-o peliculă transparentă, etanşă şi elastică
Folii termocontractibile
Ambalaje polimerice. © UPB
10
Extrudere-suflare corpuri cave
- butelii (sticle, flacoane) şi alte tipuri de corpuri cave (goale la interior).
Polimeri utilizaţi: poliolefine, PVC plastifiat, PET, polistiren, ABS, PBT,
EVOH, Nylon etc.
- în interiorul tubului se suflă aer comprimat → tubul din polimer, aflat în
stare visco-plastică este dilatat până la pereţii matriţei în contact cu
care se răceşte
Etape:
- extruderul debitează continuu un semifabricat sub formă de tub
- tubul se introduce între bacurile unei matriţe care definesc conturul
exterior al produsului dorit
- matriţa se închide apoi, închizând totodată şi capătul tubului debitat
Extrudere-suflare corpuri cave
Ambalaje polimerice. © UPB
11
Extrudere-suflare corpuri cave
Formarea prin injecţie
Principiul metodei → injectarea polimerului topit într-o matriţă
rece la o presiune foarte mare.
Ambalaje polimerice. © UPB
12
Formarea prin injecţie
Formarea prin injecţie
Avantaje:
• Viteză ridicată de formare
• Precizie deosebită a obiectelor formate din materiale plastice
• Pierderi minime prin rebuturi
• Prelucrări minime ale pieselor (obiectelor) finite injectate
• Complexitatea obiectelor obţinute este virtual nelimitată
• Dimensiuni variate: de la foarte mici (< 1 g) la foarte mari (> 50 kg)
• Se pot obţine obiecte din materiale plastice expandate
• Posibilitatea automatizării integrale a întregii linii de injecţie
• Posibilitatea obţinerii de obiecte prin injecţie-suflare (ptr. sticle din PET)
• Pret de cost scăzut al obiectelor obţinute
Dezavantaj principal: preţul ridicat a agregatelor de injecţie (matriţei).
Ambalaje polimerice. © UPB
13
Formarea prin compresie
Principiul metodei: polimerul topit este presat în matriţă
Etapele formării prin compresie:
I - alimentarea matriţei deschise cu material polimeric
(granule, pastile, pulbere, semifabricat preformat).
Polimerul poate fi preîncălzit → scurtarea ciclului de
formare.
IV - ejectarea piesei din matriţă cu ajutorul unui aruncător
II - închiderea, încălzirea polimerului (uniformă în toată
masa) până la temperatura de topire şi presarea cu
ajutorul părţii superioare a acesteia (de regulă acţionată
hidraulic).
III - răcirea uniformă a obiectului format prin presare până
la temperatura indicată pentru scoatere.
Formarea prin compresie
- productivitate: până la 100.000
preforme/oră
- cilindrii din polimer sunt debitaţi
de un extruder vertical
- 48 cavităţi de formare dispuse pe
un carusel rotitor (aprox 10
rot/min)
- presiune poanson - 2 t
- ciclul de formare - 6,5 s → 90%
presare
- post-răcire pe bandă-rulantă →
suflare de aer rece în
interiorul preformelor
Obţinerea preformelor pentru sticlele din PET
Preform Advance Molding (PAM) – 2007
Ambalaje polimerice. © UPB
14
Formarea prin compresie
Avantaje:
- posibilitatea obţinerii de obiecte cu dimensiuni mari
- pierderi reduse de polimer
- minimizarea stresului intern şi a deformării pieselor
- acurateţe şi stabilitate dimensională excelentă
- contracţie redusă şi reproductibilă
- bună finisare a suprafeţei obiectelor formate
- productivitate ridicată a procedeelor moderne care combină
formarea prin compresie cu injecţia sau extruderea
Dezavantaje:
- productivitate scăzută a tehnologiei clasice
- nu este indicată pentru obiecte fragile sau cu forme complexe
- adâncimea cavităţii limitată la 2-3 ori diametrul acesteia
- cantitatea de material introdus în matriţă trebuie strict controlată
Formarea prin turnare centrifugală
Principiu: fabricarea pieselor goale în interior într-o singură etapă utilizând
temperatura şi rotaţia biaxială.
Etapele formării:
- introducerea pulberii sau pastei de polimer, cântărită în
prealabil, într-o formă metalică goală
- răcirea obiectului, timp în care rotaţia formei continuă
- forma se închide etanş şi se supune unei rotaţii, simultan
cu încălzirea acesteia. Polimerul este astfel topit şi
distribuit pe pereţii formei datorită forţei centrifuge
- după răcire forma se deschide şi produsul obţinut este
scos din aceasta.
Ambalaje polimerice. © UPB
15
Formarea prin turnare centrifugală
Pentru demularea obiectului:
- folosirea de agenţi de demulare:
Polimeri prelucraţi prin această metodă: PE (peste 80%), PP, PVC, PA, PC...
- de unică folosinţă - se aplică la obţinerea fiecărui obiect în parte, se
îndepărtează odată cu ejectarea obiectului din formă - compuşi
siliconici
- semipermanenţi, care se aplică pe suprafaţa formei şi rezistă la un
număr însemnat de cicluri - polisiloxani
- acoperirea permanentă a matriţei cu teflon
Formarea prin turnare centrifugală
Avantaje:
- obţinerea de obiecte complicate ca design, cu volume foarte variate (5 - 25.000 l)
- posibilitatea varierii grosimii peretelui funcţie de necesităţi
- preţ redus al utilajelor → se lucrează la presiune normală
- uniformitate a grosimii peretelui, care nu este subţiat la extremităţi.
- rezistenţă la fisurare şi la coroziune → datorită absenţei stresului intern
Dezavantaje:
- încălzirea/răcirea ansamblului matriţă + polimer → consumuri energetice ridicate
- durata mare a etapei de încălzire + temperatura ridicată din cuptor → pot
determina degradarea termică a polimerului
- presiune atmosferică → în interiorul matriţei aer → oxigenul poate determina
degradare termo-oxidativă → stabilizarea polimerilor cu antioxidanţi
top related