Технологичность изделий, получаемых методом раздувного формования

Наиболее специфичной чертой экструзионно-выдувных изделий является их весьма значительная разнотолщинность. Причем, как правило, в них наблюдается два вида разнотолщинности:

  • — по высоте изделия;
  • — поперечному сечению.

Разнотолщинность по высоте возникает из-за вытяжки трубчатой заготовки под действием собственного веса в момент ее выхода из экструзионной головки. Эта разнотолщинность тем больше, чем меньше вязкость расплава и чем больше время экструдирования заготовки и ее масса.

Разнотолщинность по поперечному сечению появляется при изготовлении изделий с поперечным сечением, отличным от кольцевого.

Усадка экструзионно-выдувных изделий зависит от вида полимерного материала, но по своим значениям отличается от усадки изделий из тех же материалов, но произведенных другими методами переработки (табл. 4.9).

Таблица 4.9

Размеры усадки экструзионно-выдувных изделий

Материал

Величина усадки, %

Полиамид

0,5-2,2

Поливинилацетат и его сополимеры

1,0-3,0

Сложный эфир целлюлозы

0,6-0,8

ПВХ

0,6-0,8

Поликарбонат

0,5-0,8

Полиметилметакрилат

0,5-0,8

Полистиролы

0,5-0,8

Полипропилен

1,2-2,0

Полиэтилен низкой плотности

1,2-2,0

Полиэтилен высокой плотности

1,5—3,5

Относительно точные размеры изделий получаются только на внешней стороне поверхности изделия, которые при формовании соприкасаются с формующим инструментом. Возможные квалитеты точности размеров изделий, получаемых экструзионновыдувным формованием — 16 и 17 (см. параграф 5.1).

Многие раздувные изделия имеют резьбу на горловине. В этом случае рекомендуется использовать резьбу только круглого профиля, так как резьбы других профилей качественно отформовать не удается.

Резьба на горловине пустотелых изделий выполняется сплошной или с прерыванием винтовой линии (рис. 4.56). В частности, такая резьба применяется для укупорки газированной воды. При отвинчивании пробки, как только появится зазор в торце, по местам разрыва нарезки плавно стравливается избыточное давление из сосуда. Места прерывания нарезки обычно располагают по линии разъема формы, что облегчает извлечение изделия и исключает повреждение винтовых выступов резьбы. По линиям разъема также располагаются патрубки, ручки, приливы и другие элементы, которые не могут быть оформлены на боковых поверхностях.

Схема резьбовой горловины с прерыванием резьбы

Рис. 4.56. Схема резьбовой горловины с прерыванием резьбы

Среди изделий, получаемых методом раздувного формования, большинство представляют собой тару и упаковку. В связи с этим обстоятельством рассмотрим особенности конструкции упаковочных изделий.

При выборе формы изделий необходимо учитывать удобство пользования упаковкой, а также расход полимера на единицу объема сосуда. Удельный расход полимера зависит от геометрической формы изделия и его высоты. Для нахождения оптимального варианта по удельному расходу полимера необходимо поверхность сосуда умножить на толщину стенки, плотность, а затем разделить на объем. Если проанализировать взаимосвязь между площадью поверхности и объемом упаковки, например, для упаковки цилиндрической формы, имеем:

где S, V — площадь поверхности и объем сосуда; k — отношение высоты сосуда Н к его диаметру d.

В этом случае удельный расход полимера на единицу объема без учета массы горловины будет равен:

где 8 — толщина стенки изделия; р — плотность полимера.

Если учесть, что из условия прочности толщина стенки изделия зависит от диаметра, тогда имеем:

где р — давление, возникающее в упаковке при транспортировании и пользовании; ст — допускаемое разрушающее напряжение при растяжении полимера.

Из полученного уравнения видно, что расход полимера уменьшается при увеличении высоты изделия, однако при этом необходимо учитывать влияние высоты на устойчивость упаковки и жесткость стенок изделия. Обычно отношение высоты цилиндрического сосуда к его радиусу принимают равным к = 5—6, а для пастообразных веществ уменьшают до к = 2,5—3,0.

Если рассмотреть соотношение площади изделия к объему для квадратных изделий, получаем:

где а — ширина сосуда; кА — отношение высоты к ширине, кА = Н/ а.

Если сравнить уравнения для упаковок цилиндрической формы и квадратного сечения, то для равных объемов сосуда, удельный расход полимера для упаковки цилиндрической формы примерно на 10% меньше, чем квадратной. Однако следует учитывать, что для перевозки одинакового количества продукции при использовании квадратных бутылок, требуется транспортная тара меньших размеров, чем цилиндрических. С другой стороны, цилиндрические сосуды из пластмасс обладают более жесткой конструкцией изделия. Поэтому выбор формы изделия должен производиться комплексно с учетом всех факторов.

Широкое применение находят упаковки в виде усеченных конусов или прямоугольные с сужением ширины к горловине. В местах захвата тары рукой иногда предусматривают фигурную поверхность с различным расположением профилей жесткости. Если вещество вязкое и выдавливается за счет сжатия сосуда, то в местах деформации предусматривают стенки с меньшей жесткостью, выполняют их плоскими или с увеличенным радиусом кривизны. При изготовлении упаковки методом выдувания из экструзионных заготовок можно получать сложные фигурные изделия, так как это существенно не усложняет конструкцию технологической оснастки и себестоимость упаковки не возрастает. В этих случаях допускается значительная разнотолщинность стенок или отдельных элементов.

Форма изделия должна способствовать удобству его эксплуатации. Как видно из рис. 4.57, чтобы удобнее было штабелировать канистры при хранении и транспортировке, ручка опущена в тело сосуда за счет углубления стенки, а на днище предусмотрены четыре выступающих профиля с выемкой под ручку. При установке одной канистры на другую профили днища одной канистры зацепляются за ручку другой, предотвращают их смещение от вертикали и падение. Углубление стенки в месте расположения ручки усложняет извлечение изделия из формы, однако вследствие значительной упругости стенки и плавных переходов с большим радиусом закруглений извлечение изделия происходит без его разрушения.

Канистра с утопленной ручкой и горловиной

Рис. 4.57. Канистра с утопленной ручкой и горловиной

Конструкция днища изделий, получаемых экструзией с раздувом, имеет ряд особенностей. Так, например, на их днище необходимо предусматривать специальные выступы или ободки в качестве опорных элементов (рис. 4.58).

Выступы на опорных поверхностях мешают при размыкании формы, поэтому величина их ограничивается упругой деформацией полимера. Величина выступа для изделий из полиэтилена низкого давления должна быть равна t = (0,05 - 0,1)?>изд, полипропилена и полиэтилена высокого давления t = (0,04 - 0,08)7)изд, а для упаковки из ПВХ, ПК, ПА и ПС углубление t = (0,03 - 0,05)0ИЗД (рис. 4.58). Во избежание утонения стенок в углах днища нижнюю часть изделия выполняют конической формы (рис. 4.58, в).

Опорные поверхности объемных изделий

Рис. 4.58. Опорные поверхности объемных изделий:

а — опорные поверхности на цилиндрическом днище; б — углубления для фиксации изделия от вращения; в — опорные поверхности на коническом днище

Если изделие имеет резьбовую горловину, на днище предусматривают выступы или углубления для фиксации изделий от вращения (рис. 4.58, б). При завинчивании пробки на линии упаковки продукции в эти элементы упираются специальные фиксаторы и исключают вращение изделия. В некоторых случаях дно выполняют секционным в виде полусферических выступов. При выполнении горловины сосуда под гладкую пробку внутренний диаметр отверстия должен иметь строго определенный размер, поэтому он формуется внешней поверхностью цилиндрического ниппеля, через который подается воздух на раздув.

Для удобства пользования упаковкой иногда в горловину сосуда вставляется насадка с глухим отверстием или предусматривают боковые патрубки. После отрезания носика насадки или патрубка образуется отверстие небольшого размера, через которое производят разлив содержимого (рис. 4.59).

Тара, произведенная методом экструзии с раздувом, должна соответствовать требованием ГОСТ Р 51760.

Конструкция отрезного носика пробки и патрубка

Рис. 4.59. Конструкция отрезного носика пробки и патрубка

изделия:

а — отрезная пробка; б — отрезной патрубок

Методом литья с последующим раздувом в настоящее время в основном производится тара (бутылки, бутыли, банки) из полиэ- тилентерефталата. Производство иных изделий встречается достаточно редко. Литьевые заготовки, применяемые при реализации этого метода, называют иреформами. Преформы различаются по конфигурации и массе. На рис. 4.60 приведены некоторые виды преформ для изготовления бутылок и банок. При раздуве пре-форм конфигурация и размеры их горловины остаются неизменными. Процессом формования охватывается только корпус преформы.

Типы преформ

Рис. 4.60. Типы преформ:

а, б, в, г, д — для производства бутылок; е — для производства банок

Преформы, изображенные на рис. 4.60, а, б, в, г, применяются для изготовления тары с укупоркой винтовыми колпачками. Преформа (рис. 4.60, б) — для тары с укупоркой крышками с отрывным пояском или двухкомпонеитиыми крышками (например, для расфасовки растительного масла).

Горловины преформ могут иметь различную конфигурацию в зависимости от вида укупорки той или иной тары. На рис. 4.61 приведены наиболее распространенные виды горловин. Преформы с горловинами типов BPF и РСО являются наиболее универсальными. Преформы с горловинами типа Bericap чаще всего применяются для изготовления тары под воду, соки, негазированные напитки и технические жидкости. Преформы с горловинами типа Oil Standart предназначены для тары под растительные масла, преформы с горловинами типа WM — для производства банок.

Одной из наиболее важных характеристик преформы является ее масса, так как от этого зависит емкость изделия, которое будет из нес получено. Примерные рекомендации по зависимости вместимости тары от массы преформы на примере бутылок приведены в табл. 4.10.

Типы горловин преформ

Рис. 4.61. Типы горловин преформ:

а — тип BPF; б — тип РСО; в — тип Веггсар; г — тип Oil Standard

д — тип WM

Таблица 4.10

Зависимость вместимости бутылок от массы преформы

Масса

прсформы, г

20

23

25

28

36

40

42-46

48

49-50

53

88-91

Вместимость бутылки, л

го

го

?

in

CN

in

о

1

со

со

о

щ

o'

t'-

o'

in

о

со

о^

in

7

in

о

CN

in

о

CN

in

CN

CN

1

О

CN

о

in

Кроме массы в технической документации на преформы наиболее ответственные производители указывают ее точные размеры в местах, показанных на рис. 4.62.

Основные размеры преформы

Рис. 4.62. Основные размеры преформы

Тара, произведенная литьем с раздувом, должна соответствовать требованием ГОСТ Р 51760.

Так как след точечного литника на всех преформах находится в середине их днища, то после раздува этот след обязательно присутствует и на готовой таре. Если дно тары выполнить плоским, то этот след будет ограничивать ее устойчивость. Поэтому плоская конструкция днища не рекомендуется так же, как и у изделий, получаемых методом экструзионного формования. Пример фигурного днища можно видеть на рис. 4.63.

Пример конструкции бутылки, получаемой методом литья

Рис. 4.63. Пример конструкции бутылки, получаемой методом литья

с раздувом

Наименьшая разнотолщинность получается при изготовлении тары с кольцевым поперечным сечением, наибольшая — с сечением в виде прямоугольника. В этом случае для уменьшения раз- нотолщинности рекомендуется использовать радиус скругления.

Для увеличения жесткости тары можно предусмотреть на ее боковых стенках ребра жесткости, которые можно располагать как вдоль, так и перпендикулярно оси изделия, или рифления. Ни ребра жесткости, ни рифления при раздуве не будут мешать съему готового изделия.

Наиболее точные размеры у изделий имеют горловины, наименее точные — сами емкости. Размеры на готовых изделиях, за исключением размеров горловин, проставляются только по внешним поверхностям. Возможные квалитеты точности размеров горловин — 10—12, а остальных размеров — 16—17 (см. параграф 5.1).

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >