Тэхналогія экструзійнага выдзімання для вырабу пластыка і віды выкарыстоўванага пластыка
Пендахулуан
У вытворчасці ўпакоўкі і тавараў для дома многія пустыя пластыкавыя прадметы, такія як бутэлькі, каністры, невялікія галонныя збаны, упакоўка для шампуня, кантэйнеры для мыйных сродкаў і нават невялікія рэзервуары, вырабляюцца з выкарыстаннем працэсу выдзімання. Адным з найбольш распаўсюджаных метадаў з'яўляецца экструзійна-выдзімальнае фармаванне (ЭВМ), паколькі гэты працэс адносна хуткі, гнуткі для розных памераў вырабаў і эканамічны для масавай вытворчасці. У гэтым артыкуле абмяркоўваюцца прынцыпы працы тэхналогіі экструзійна-выдзімнага фармавання, этапы працэсу, асноўныя кампаненты машыны, яе перавагі і абмежаванні, а таксама тыпы пластмас, якія звычайна выкарыстоўваюцца, і прычыны іх выбару.
Што такое экструзійна-выдзімальнае фармаванне?
Экструзійна-выдзімальнае фармаванне — гэта тэхніка фармавання полага пластыка шляхам экструзіі расплаўленага пластыка ў трубку (так званую загатоўку), затым загатоўка заціскаецца формай і прадзімаецца сціснутым паветрам, каб пластык прыліп да сценкі формы, фарміруючы выраб у адпаведнасці з праектам формы.
У адрозненне ад ліцця пад ціскам, дзе выкарыстоўваюцца загатоўкі, атрыманыя шляхам упырску, электронна-выдзімальны метад фармуе загатоўкі непасрэдна ў працэсе экструзіі. Гэта робіць электронна-выдзімальны метад ідэальным для вырабаў сярэдняга і вялікага аб'ёму, менш дакладных формаў шыйкі і высокіх вытворчых патрабаванняў.
Асноўныя прынцыпы і этапы працэсу
У цэлым, працэс экструзійнага выдзімання можна растлумачыць наступнымі этапамі:
1. Плаўленне і пластыфікацыя матэрыялаў
Пластыкавая сыравіна (звычайна гранулы/пелеты) паступае ў бункер, а затым шнекам праштурхоўваецца ў бочку. Тут пластык паступова награваецца і плавіцца да аднароднай масы.
2. Утварэнне загатоўак (плавільных трубак)
Расплаўлены пластык выходзіць праз галоўку прэса, утвараючы полую трубку, якая звісае ўніз. Таўшчыня загатоўкі мае вырашальнае значэнне, бо яна паўплывае на таўшчыню сценкі гатовага прадукту.
3. Закрыццё формы
Калі загатоўка дасягае пэўнай даўжыні, форма зачыняецца і заціскае яе. Ніжняя частка загатоўкі звычайна адшчыпваецца, утвараючы аснову вырабу.
4. Паветраная цыркуляцыя
Сціснутае паветра прадзімаецца праз штыфт або сопла. Загатоўка пашыраецца і прыліпае да паверхні формы, фарміруючы геаметрыю вырабу.
5. Астуджэнне
Форма астуджаецца цыркуляцыйнай вадой для зацвярдзення пластыка. Этап астуджэння вызначае час цыклу і якасць памераў.
6. Адкрыццё формы і выманне вырабу
Пасля дастатковага астывання форму адкрываюць і выраб вымаюць. Рэшткі пластыка пасля працэсу імправізацыі абрэзваюць.
7. Абрэзка і аздабленне
Шыйка і аснова абрэзаны. Некаторыя вырабы патрабуюць дадатковай апрацоўкі, напрыклад, свідравання, усталёўкі вечка/ручкі або праверкі на герметычнасць.
Асноўныя кампаненты экструзійна-выдзімальнай машыны
Некаторыя з важных частак машыны EBM ўключаюць:
– Экструдар (шнекавы і барабанны): плавіць і змешвае пластык.
– Рэзьбяная галоўка: фармуе загатоўку; яе канструкцыя вызначае стабільнасць патоку і таўшчыню.
– Форма: фармуе канчатковы прадукт; мае канал астуджэння.
– Сістэма абдзімання: забяспечвае падачу паветра пад ціскам і кантроль абдзімання.
– Заціскны блок: адкрывае і зачыняе форму з пэўнай сілай заціску.
– Сістэма кіравання: рэгулюе тэмпературу, ціск, час цыклу і параметры працэсу.
На сучасных станках ёсць функцыя праграмавання заготовак, якая ўяўляе сабой дынамічную ўстаноўку таўшчыні заготовак (напрыклад, больш тоўстая ў зоне захопу і танчэйшая ў іншых зонах) для эканоміі матэрыялу і памяншэння дэфектаў.
Распаўсюджаныя прадукты, вырабленыя з дапамогай EBM
Метады EBM шырока выкарыстоўваюцца для стварэння:
– Бутылкі з-пад шампуня, вадкага мыла і касметыкі
– Бутылкі для аўтамабільных змазак і вадкасцей
– Каністры і каністры аб'ёмам 1–30 літраў (ці нават больш)
– Невялікія галоны, некаторыя бутэлькі з напоямі (у залежнасці ад патрабаванняў да бар'ераў)
– Полыя пластыкавыя цацкі, паплаўкі, полыя аўтамабільныя кампаненты
– Невялікія рэзервуары, паветраводы або некаторыя інжынерныя кампаненты
EBM асабліва добра падыходзіць для прадуктаў, якія патрабуюць эрганамічнай формы і інтэграванай ручкі, такіх як каністры з мыйным сродкам.
Параметры працэсу, якія ўплываюць на якасць
Некаторыя важныя фактары ў EBM:
– Тэмпература плаўлення пластыка: занадта нізкая прыводзіць да дрэннай цякучасці і шурпатасці паверхні; занадта высокая можа прывесці да дэградацыі.
– Хуткасць экструзіі: уплывае на стабільнасць і прадукцыйнасць загатоўкі.
– Ціск і час выдзімання: вызначаюць дэталі паверхні і магчымыя дэфекты, такія як няпоўнае выдзіманне.
– Канструкцыя формы з адцісканнем: уплывае на трываласць злучэння ля асновы/краю.
– Астуджэнне формы: уплывае на ўсаджванне і дэфармацыю.
Да распаўсюджаных дэфектаў адносяцца няроўныя сцены, празмерная герметычнасць, сляды ад ракавін або ўцечкі ў месцах заціскання.
Перавагі і абмежаванні экструзійнага выдзімання
лішак:
– Высокая прадукцыйнасць для полых вырабаў
– Можна ствараць складаныя формы, у тым ліку інтэграваныя ручкі
– Нізкі кошт за адзінку пры масавай вытворчасці
– Адходы (абрык) у многіх выпадках можна перадробіць і выкарыстоўваць паўторна ў пэўных працэнтах.
Кетэрбатасан:
– Дакладнасць памераў, асабліва на шыйцы/разьбе, звычайна ніжэйшая, чым пры выдзіманні пад ціскам.
– Генеруе ўспышку, якую трэба абрэзаць (дадае этап апрацоўкі)
– Кантроль таўшчыні сценкі можа быць складаным без праграмавання загатоўкі.
– Для пэўнай упакоўкі, якая патрабуе высокай газанепранікальнасці (напрыклад, газаваныя напоі), стандартная электронна-бяспечная ўпакоўка можа быць неідэальнай без спецыяльных матэрыялаў або шматслаёвых матэрыялаў.
Тыпы пластмас, якія выкарыстоўваюцца ў экструзійна-выдзімальным фармаванні
Выбар матэрыялу ў значнай ступені залежыць ад механічных уласцівасцей, хімічнай устойлівасці, патрабаванняў да бар'ерных уласцівасцей, празрыстасці і кошту. Найбольш распаўсюджанымі тыпамі пластыка з'яўляюцца:
1. HDPE (паліэтылен высокай шчыльнасці)
HDPE з'яўляецца найбольш папулярным матэрыялам для электронна-бюджэтнага метыку, асабліва для каністр, бутэлек з-пад бытавой хіміі, мыйных сродкаў і прамысловых ёмістасцяў.
Перавага:
– Устойлівы да хімічных рэчываў і ўдараў
– Моцны, даволі жорсткі і лёгкі
– Лёгка апрацоўваецца на EBM
– Адносна эканамічны кошт
Прымяненне: каністры, бутэлькі з-пад шампуня (якія не патрабуюць высокай празрыстасці), бутэлькі для мыцця, ёмістасці для алею.
2. LDPE і LLDPE (нізкашчыльны і лінейны нізкашчыльны PE)
LDPE/LLDPE, як правіла, больш гнуткі, чым HDPE.
Перавага:
– Гнуткая, устойлівая да расколін (расколіны пад напружаннем) пры пэўных умовах
– Падыходзіць для прадуктаў, якія патрабуюць магчымасці «сціскання»
Ужыванне: бутэлькі для прэсавання, мяккія кантэйнеры, некаторыя віды ўпакоўкі для вадкасцей.
3. ПП (поліпрапілен)
ПП мае лепшую цеплаўстойлівасць, чым ПЭ, і даволі трывалы.
Перавага:
– Падвышаная тэмпературная ўстойлівасць
– Добрая хімічная ўстойлівасць
– Жорсткі і лёгкі
Абмежаванні: пры нізкіх тэмпературах ПП можа быць больш далікатным, чым ПНД.
Ужыванне: некаторыя фармацэўтычныя/хімічныя бутэлькі, кантэйнеры, якія патрабуюць лепшай тэрмаўстойлівасці.
4. ПВХ (полівінілхларыд)
ПВХ калісьці шырока выкарыстоўваўся для вырабу бутэлек з-за сваёй празрыстасці і лёгкасці фармавання, але ў некаторых краінах/галінах прамысловасці яго выкарыстанне скарацілася з-за экалагічных праблем і праблем з дабаўкамі.
Перавага:
– Можа быць вельмі празрыстым і бліскучым
– Бар'ерныя ўласцівасці дастаткова добрыя для пэўных ужыванняў
Заўвага: працэс вытворчасці ПВХ патрабуе строгага кантролю, каб прадухіліць тэрмічную дэградацыю (вылучэнне HCl).
Ужыванне: некаторыя касметычныя бутэлькі або спецыяльная ўпакоўка (у залежнасці ад правілаў).
5. PETG і некаторыя матэрыялы «поліэстэр» (радзей сустракаюцца ў электронна-лучальным мадыфікатары)
Для вырабаў, якія патрабуюць высокай празрыстасці і прэміяльнага выгляду, некаторыя вытворцы выкарыстоўваюць пэўныя матэрыялы на аснове поліэстэру, хоць звычайны ПЭТ часцей апрацоўваецца метадам ліцця пад ціскам з расцяжкай і выдзіманнем.
Ужыванне: касметычная ўпакоўка, некаторыя віды бутэлькi.
6. Шматслаёвая (суэкструзійнае выдзіманне): EVOH, PA (нейлон) і клейкая смала
Пры высокіх патрабаваннях да бар'ерных уласцівасцяў (напрыклад, устойлівасці да кіслароду, водараў або растваральнікаў) электронна-эмісійная тэхніка (EBM) можа быць выканана шляхам шматслаёвай сумеснай экструзіі, калі некалькі слаёў матэрыялу экструдуюцца адначасова.
– EVOH (этыленвінілавы спірт): высокі кіслародны бар'ер; выкарыстоўваецца ў якасці сярэдняга пласта.
– ПА/нейлон: лепшы бар'ер і ўстойлівасць да вуглевадародаў.
– Злучальны пласт/клейкая смала: спрыяе счапленню паміж пластамі, якія натуральным чынам цяжка склейваць.
Ужыванне: невялікія паліўныя рэзервуары, пэўная фармацэўтычная/хімічная ўпакоўка, бутэлькі, якія патрабуюць устойлівасці да пахаў.
Меркаванні па выбары матэрыялаў
Пры выбары пластмас для электронна-металічнага менеджменту (EBM) прадстаўнікі прамысловасці звычайна ўлічваюць:
– Патрабаванні да трываласці і ўдаратрываласці (лепшы HDPE)
– Хімічная ўстойлівасць да змесціва прадукту (ПЭ і ПП звычайна вельмі добрыя)
– Патрабаванні да знешняга выгляду/празрыстасці (некаторыя віды ПВХ або поліэстэру)
– Бар'ер супраць газу/паху (шматслаёвы з EVOH/PA)
– Прастата перапрацоўкі (манаматэрыялы, такія як HDPE, прасцейшыя за шматслаёвыя)
– Матэрыяльныя і вытворчыя выдаткі
Закрыццё
Экструзійна-выдзімальная тэхніка з'яўляецца ключавой тэхнікай у вытворчасці полых пластыкавых вырабаў, паколькі яна эфектыўная, гнуткая і падыходзіць для масавай вытворчасці. Працэс уключае ў сябе фарміраванне загатоўкі шляхам экструзіі, заціскання формы, выдзімання паветрам, астуджэнне і абрэзку. Найбольш распаўсюджаным матэрыялам з'яўляецца HDPE, затым ідуць LDPE/LLDPE і PP, у той час як PVC і некаторыя поліэфірныя матэрыялы выкарыстоўваюцца для спецыяльных патрэб. Для прымянення з высокімі патрабаваннямі да бар'ерных уласцівасцей важным рашэннем з'яўляецца тэхналогія шматслаёвай сумеснай экструзіі з EVOH або PA.
Калі жадаеце, я магу адаптаваць гэты артыкул у больш тэхнічную версію (з дыяпазонамі тэмператур працэсу, тыпамі галовак для рэзакаў, разлікамі таўшчыні загатоўкі і прыкладамі вытворчых параметраў) або ў больш простую версію для школьных/каледжскіх заданняў.
