Раздувное формование
Технология, оборудование, рынок, экономика Справочник
Покупка
Тематика:
Технология полимерных материалов
Издательство:
Профессия
Перевод:
Сабсай О. Ю.
Год издания: 2008
Кол-во страниц: 656
Дополнительно
Вид издания:
Справочная литература
Уровень образования:
Профессиональное образование
ISBN: 978-5-93913-122-3
Артикул: 103586.01.01
В русском переводе уникальной книги дан полный обзор важнейших аспектов переработки полимерных материалов раздувным формованием: рассмотрены научные основы, технологии, оборудование, рынок изделий, получаемых этим методом, экономика. Информация из этой книги пригодится как опытным технологам, конструкторам и инженерам, так и начинающим специалистам.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
Blow Molding Handbook Technology, Perfomance, markets.Economics The Complete Blow Molding Operation 2nd revised Edition by Dominick V. Rosato, BSME, PE, PE Andrew V. Rosato David P. Di Mattia HANSER Hanser Publishers, Munich Hanser Gardner Publications, Inc., Cincinnati
Д. Росато, А. Росато, Д. ДиМаттиа РАЗДУВНВЕ ФОРМОВАНИЕ перевод с английского языка под редакцией канд. физ.-мат. наук О.Ю. Сабсая Санкт- Петербург 2007
УДК 678.01:53
ББК35.713Англ
Р74
Р74 Д. Росато, А. Росато, Д. ДиМаттиа. Раздувное формование / Пер. с англ, под ред. Сабсая О.Ю. — СПб.: Профессия, 2008. — 656 стр., ил.
ISBN 978-5-93913-122-3
ISBN (англ.)
В русском переводе 2-го издания уникального справочника дан полный обзор важнейших аспектов переработки полимерных материалов раздувным формованием: научные основы процесса, традиционные и специальные технологии, оборудование и оснастка, рынки материалов, машин и изделий, экономические аспекты всех этапов производства.
Рассмотрены полимерные материалы: их свойства, методы подготовки и рециклинга. Большое внимание уделено контролю за технологическими процессами, современным способам обработки информации, компьютерному обеспечению всех этапов работы над изделием.
Книга будет интересна как опытным технологам, конструкторам и инженерам, так и начинающим специалистам.
УДК 678.01:53
ББК 35.713Англ
All right reserved. Carl Hanser Verlag, Munich/FRG.
Authorized translation from the original English language edition published by Carl Hanser Verlag, Muhich/FRG
Все права защищены. Никакая часть данной книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме без письменного разрешения владельцев авторских прав.
ISBN 978-5-93913-122-3
ISBN (англ.)
© Carl Hanser Verlag, Munich, 2004
© Изд-во «Профессия», 2008
Содержание
1 Введение 15
1.1 Обзор 15
1.2 Объем отрасли 17
1.3 П олимер ные матер налы 17
1.4 Основы процесса раздувного формования 23
1.4.1 Типы раздувного формования 25
1.4.2 Сопоставление экструзионно-раздувного (ЭРФ) и инжекционно-раздувного (И РФ) формования 27
1.5 Другие процессы раздувного формования 28
1.5.1 Раздувное формование с окунанием 28
1.5.2 Прессование с раздувом и растяжением 31
1.5.3 Ротационное формование 31
1.5.4 Другие процессы формования 36
1.6 Средства управления процессом 37
1.7 Конструирование изделий 37
1.8 Основы производства 37
1.9 Основы переработки полимеров 39
1.10 Колебания параметров переработки и свойств материала 39
1.10.1 Сырье 40
1.10.2 Технологический процесс 40
1.10.3 Разработка изделия и выбор оборудования 41
1.10.4 Взаимосвязь «полимер—процесс» 41
1.11 Производство изделий 41
1.12 Соэкструзия и многослойное литье под давлением 45
1.13 Правила переработки 45
1.14 Подход FALLO 45
2 Плавление в пластикаторах 47
2.1 Подача материала 48
2.1.1 Загрузочный бункер 48
2.1.2 Скорость подачи 49
2.1.3 Бункерный питатель 50
2.2 Рабочий цилиндр 50
2.2.1 Отношение длины рабочего цилиндрак его диаметру 52
2.2.2 Рабочий цилиндр и устройство загрузки 52
2.2.3 Охлаждение загрузочного отверстия 53
2.2.4 Бороздки рабочего цилиндра 53
2.2.5 Проверка рабочего цилиндра 54
2.2.6 Выравнивание 54
2.2.6.1 Дрожание пластикатора 55
Содержание
2.2.7 Калибровка отверстий рабочего цилиндра 55
2.2.8 Нагрев и охлаждение рабочего цилиндра 55
2.2.8.1 Измерение температуры рабочего цилиндра 56
2.2.8.2 Методы нагрева 56
2.2.8.3 Методы охлаждения 57
2.2.9 Металлодетекторы 58
2.2.10 Соединение рабочего цилиндра и экструзионной головки 59
2.2.10.1 Концевой раструб 59
2.2.11 Безопасность рабочих цилиндров 59
2.3 Шнек 59
2.3.1 Зоны шнека 61
2.3.1.1 Зона питания 61
2.3.1.2 Зона перехода 62
2.3.1.3 Зона дозирования 62
2.3.2 Работа шнека 62
2.3.3 Конструкция шнека 65
2.3.3.1 Работа шнека как смесителя 66
2.3.3.2 Плавление полимера 67
2.3.3.3 Степень сжатия 69
2.3.3.4 Отношение длины шнека к его диаметру 70
2.3.3.5 Типы шнека 71
2.3.4 Крутящий момент шнека 76
2.3.5 Охлаждение шнека 77
2.3.6 Статический смеситель 77
2.3.7 Сводообразование в шнеке и рабочем цилиндре 78
2.3.8 Зазор между шнеком и рабочим цилиндром 78
2.3.9 Диаметр шнека в различных точках 78
2.3.10 Производительность шнека 79
2.3.11 Материал шнека и течение расплава 80
2.3.12 Замена шнека 86
2.4 Дегазация 86
2.5 Очистка экструдера 90
3 Экструзионно-раздувноеформование (ЭРФ) 93
3.1 Основной процесс 93
3.2 Требования к процессу 97
3.2.1 Экструзионная головка 99
3.2.2 Пресс для раздувного формования 102
3.3 Течение расплава 105
3.3.1 Формование заготовки 106
3.3.2 Разбухание заготовки 110
3.3.3 Провисание заготовки ИЗ
3.3.3.1 Вязкоупругость ИЗ
3.3.4 Складчатость 114
3.3.5 Раздув заготовки 115
3.3.6 Нарушение сплошности расплава 115
3.3.7 Течение с растяжением 117
3.4 Молочная бутылка 118
3.5 Раздувное формование промышленных изделий 120
3.6 Производство многослойных изделий 121
3.6.1 Соэкструзия 123
3.6.2 Применение соэкструзии 124
Содержание
7
3.6.2.1 Химический рынок 125
3.6.2.2 Рынок пищевых продуктов 125
3.7 Экструдер 129
3.7.1 Основные сведения об экструдерах 131
3.7.1.1 Одношнековый экструдер 132
3.7.1.2 Экструдер с несколькими шнеками 134
3.7.1.3 Двухшнековый экструдер 135
3.7.2 Работа экструдера 136
3.7.2.1 Проверка экструдера 138
3.7.2.2 Запуск экструдера 138
3.7.2.3 Выключение экструдера 140
3.7.2.4 Другие аспекты эксплуатации оборудования 141
4 Инжекционно-раздувноеформование 144
4.1 Основы процесса 144
4.2 Двухкомпонентное литье под давлением: получение многослойных изделий 148
4.2.1 Раздувное формование при многослойном литье под давлением 148
4.3 Л итье под давлением 148
4.3.1 Характеристика оборудования 151
4.3.2 Формование полимера 152
4.3.3 Концепция конструкции изделия 152
4.3.4 Основы технологического процесса 154
4.3.5 Пластикация 155
4.3.5.1 Конструкция шнека 155
4.3.6 Литьевая форма 157
4.3.7 Переработка 157
4.3.8 Регулирование процесса 158
4.3.9 Типы литьевых машин 159
4.3.10 Машины с возвратно-поступательным движением шнека (одностадийные) 160
4.3.11 Двухстадийные литьевые машины 162
4.3.12 Гидравлический аккумулятор 164
4.3.13 Сравнение машин с возвратно-поступательным движением шнека и двухстадийных машин 165
5 Раздувное формование с растяжением 169
5.1 Основы процесса 169
5.1.1 Стадии р азду ва 172
5.2 Преимущества раздувного формованияс растяжением 176
5.3 Поведение полимера при ориентации 177
5.4 Режимы ориентации 178
5.5 Многослойное литье под давлением в процессах раздувного формования
с растяжением 179
5.6 Формование бутылок из П ЭТ 181
5.6.1 Температура раздувной формы 184
5.6.2 Температура заготовки 184
5.6.3 Вес бутылки 186
5.6.4 Конструкция горлышка бутылки 186
5.6.5 Усадка 188
5.6.6 Бутылки ПЭТ, предназначенные для горячего наполнения 188
5.6.7 Другие характеристики 190
6 Оснастка(экструзнойные головки и формы) 191
6.1 Обзор 191
Содержание
6.2 Экструзионные головки для ЭРФ 194
6.2.1 Поведение полимерного расплава 195
6.2.2 Экструзионная головка и экструдер 196
6.2.3 Коллекторы 196
6.2.3.1 Коллектор и экструзионная головка 198
6.2.3.2 Накопительная/аккумулирующая головка 202
6.2.4 Регулировка экструзионной головки 206
6.2.5 Конструкция фильеры и дорна 207
6.2.5.1 Расчет размеров мундштука и дорна 209
6.2.6 Профилирование фильеры 212
6.2.7 Выходная часть оформляющего канала 214
6.2.8 Головка для соэкструзии 217
6.3 Экструзионно-раздувное формование 219
6.3.1 Раздув заготовки 219
6.3.1.1 Подача воздуха 219
6.3.1.2 Раздув через иглу 223
6.3.2 Пресс-канты 224
6.3.3 Обработка горловины 229
6.3.4 Обрезка облоя 236
6.3.5 Раздувные формы с вакуумными стенками 239
6.4 Формы для инжекционно-раздувногоформования 242
6.4.1 Литье преформ 243
6.4.2 Типы литьевых форм 244
6.5 Производство многослойных изделий 246
6.6 Конструкция раздувных форм 248
6.6.1 Основы конструкции 250
6.6.2 Вентиляция и поверхность формы 253
6.6.3 Охлаждение форм 258
6.6.3.1 Число Рейнольдса 260
6.6.3.2 Падение давления 260
6.6.3.3 Регулирование подачи тепла 261
6.6.3.4 Факторы, влияющие на охлаждение 263
6.6.3.5 Внутреннее охлаждение 264
6.6.4 Компьютерные программы для конструирования пресс-форм и изделий 264
6.7 Изготовление форм 265
6.7.1 Материалы 265
6.7.1.1 Стальные экструзионные головки и формы 267
6.7.1.2 Алюминий 274
6.7.1.3 Прочие материалы 275
6.7.2 Конструкция систем охлаждения 279
6.7.3 Поверхность деталей 283
6.7.3.1 Металлизация 286
6.7.3.2 Нанесение покрытий 288
6.7.3.3 Полировка 289
6.7.3.4 Техника полировки 292
6.7.4 Традиционное производство 294
6.7.5 Стандартизованные формы 295
6.7.6 Быстрая смена форм 295
6.8 Покупка форм 296
6.9 Безопасность 297
Содержание
9
6.9.1 Комиссия по вопросам, связанным с электричеством 297
6.9.2 Комиссия по стандартизации 297
7 Полимерные материалы и возможность их переработки 298
Обзор 298
7.2 Основы материаловедения в области раздувного формования 300
7.3 От полимера к пластику 302
7.3.1 Плотность/Удельный вес 303
7.3.2 Молекулярная масса 304
7.3.3 Реология 305
7.3.3.1 Ньютоновское и неньютоновское поведение 306
7.3.4 Анализ реологических и механических свойств 306
7.3.5 Вязкоупругость 307
7.3.5i. 1 Основные понятия вязкоупругости 308
7.3.5.2 Молекулярно-массовое распределение 309
7.3.5.3 Упругость 310
7.3.5.4 Чувствительность к сдвигу 311
7.3.5.5 Поведение полимерного материала 314
7.4 Виды полимерных материалов 314
7.4.1 Термопласты 316
7.4.1.1 Частично кристаллические и аморфные полимеры 316
7.4.2 Реактопласты 320
7.4.3 Сшитые термопласты 321
7.4.4 Жидкокристаллические полимеры 321
7.4.5 Первичные пластики 323
7.4.6 АЕАГ-пластики (чистый полимер) 323
7.4.7 Сополимеры 323
7.4.8 Получение смесей (компаундов) и сплавов 323
7.4.9 Бытовые и конструкционные полимерные материалы 324
7.4.10 Эластомеры 324
7.4.11 Вспененные полимеры 328
7.5 . Основы переработки 329
7.5.1 Деформация расплава 330
7.5.2 Вязкость 331
7.5.3 Молекулярно-массовое распределение 332
7.5.4 Дефекты расплава 333
7.6 Влияние на поведение при переработке 335
7.6.1 Температура плавления 335
7.6.2 Температура стеклования 337
7.6.2.1 Механические свойства и температура стеклования 339
7.7 Барьерные материалы 340
7.7.1 Однослойные контейнеры 341
7.7.2 Нанесение покрытий 343
7.7.3 Многослойные контейнеры 344
7.7.4 Барьерные материалы 346
7.8 Ориентация и кристалличность 346
7.8.1 Ориентация при раздувном формовании 347
7.8.1.1 Переработка 347
7.8.1.2 Влияние на свойства 349
7.8.2 Кристаллизация при раздувном формовании 350
7.8.2.1 Влияние кристаллизации на свойства полимеров 354
7.9 Межмолекулярные связи 355
Содержание
7.9.1 Дисперсионные силы Лондона 355
7.9.2 Полярность 356
7.10 Свойства 357
7.10.1 Выбор материала 361
7.10.2 Предварительные рекомендации 366
7.10.3 Механические свойства 366
7.10.3.1 Свойства при растяжении 372
7.10.3.2 Энергия удара 372
7.10.3.3 Твердость 372
7.10.3.4 Усталостная прочность 373
7.10.3.5 Долговременный тест на релаксацию напряжений и ползучесть 373
7.10.4 Усадка 374
7.10.5 Термические свойства 374
7.10.5.1 Термическое поведение 380
7.10.6 Память пластика 380
7.10.7 Коэффициент линейного термического расширения 381
7.10.8 Термические напряжения 381
7.10.9 Зависимость свойств от влагосодержания 382
7.10.9.1 Проницаемость по водяному пару 383
7.10.10 Проблемы деградации 384
7.10.11 Проверка получаемого полимерного сырья 384
7.10.11.1 Приготовление образцов 384
7.10.11.2 Допустимый уровень качества 385
7.10.11.3 Размер образцов 385
7.10.11.4 Тестирование 385
7.11 Оценка возможности переработки пластика 386
7.11.1 Проверка правильности выбора 387
7.11.2 Определения теста контроля качества 390
7.11.2.1 И ндекс течения расплава 391
7.11.2.2 Определение индекса течения расплава 394
7.11.2.3 Другие тесты течения расплава 395
7.12 Вторично перерабатываемые полимеры 396
7.12.1 Переработка вторичных полимеров 398
7.12.2 Измельчение 398
7.13 Сушка 399
7.13.1 Сушка гигроскопичных полимеров 400
7.13.2 Сушка негигроскопичных полимеров 401
7.13.3 Сушка ПЭТ 402
7.13.4 Сушка полиамида (найлона) 403
8 Основы конструирования изделий 406
8.1 Обзор 407
8.1.1 Взаимосвязь материала и процесса с конструкцией изделия 407
8.1.2 Конструкция, форма и жесткость 410
8.1.3 Остаточное напряжение и релаксация напряжений 411
8.1.4 Параметры конструкции 414
8.1.4.1 Двухосная ориентация 415
8.1.5 Взаимосвязь конструкции и полимера с условиями переработки 415
8.1.6 Конструирование: различные подходы 418
8.2 Основные принципы конструирования 418
8.2.1 Основы конструирования 424
Содержание
11
8.2.2 Укупорочные средства 428
8.2.3 Ручки для бутылок 431
8.2.4 Петли 432
8.2.5 Защелки 435
8.2.6 Этикетирование в форме 436
8.2.7 Большие промышленные контейнеры 437
8.2.8 Формование изделий с двойными стенками 438
8.3 Подготовкараздувных форм 442
8.3.1 Сложные изделия неправильной формы 442
8.3.1.1 Подвижные вставки форм 443
8.3.1.2 Крышки со встроенной ручкой из ПЭВП 443
8.3.2 Крышка из ПЭВП со встроенной pj/чкой, двойными стенками и внутренней резьбой 444
8.3.3 Бочка со встроенным обручем из ПЭВП 445
8.4 Несколько линий разъема 448
8.4.1 Подвижная вставка 448
8.4.2 Фиксация подвижной вставки 449
8.4.3 Новое решение 450
8.4.4 Трехмерная ориентация заготовки 452
8.4.4.1 Преимущества 454
8.4.4.2 Современное оборудование 455
8.4.4.3 Соэкструзия 457
8.4.4.4 Регулирование толщины стенки по окружности 458
8.4.4.5 Литература 458
8.4.5 Другие технологии 459
8.4.5.1 Складывающиеся контейнеры 459
8.4.6 Бутылки из П ЭТ, предназначенные для горячего наполнения 462
8.4.7 Контейнеры ПЭТ с широкой горловиной 464
8.5 Усадка 466
8.5.1 Допуски 468
8.6 Поведение полимеров 469
8.6.1 Явление «памяти» у полимеров 471
8.6.2 Вязкоупругое поведение 472
8.6.3 Изохроны зависимостей напряжение-деформация 474
8.7 Дополнительная отделка 476
9 Управление технологическим процессом 484
9.1 Обзор 484
9.2 Диаграмма управления процессом 485
9.3 Задачи управления и их решение 487
9.4 Основные элементы управления 487
9.4.1 Датчики и измерительные устройства 487
9.4.2 Преобразователи 489
9.4.3 Датчики давления 489
9.4.4 Датчики температуры 491
9.5 Компьютерные регуляторы 492
9.5.1 Обзор 492
9.5.2 Выбор средств управления 493
9.5.2.1 Защита программируемых контроллеров 494
9.5.3 Удаленный доступ 494
9.5.4 Цифровые сети данных для управления коммуникациями 495
9.6 Регулирование толщины стенки преформы или рукава-заготовки 496
Содержание
9.7 Диапазон процесса переработки 504
9.8 Система логического управления 508
9.8.1 Применение нечеткой логики в управлении 508
9.9 Интеллектуальная обработка 509
9.9.1 Общая концепция формования (TMConcept) 510
9.10 Процедуры запуска и выключения 514
9.10.1 Запуск (ПЭВП) 515
9.10.2 Выключение 515
9.11 Контроль качества и статистическое управление процессом 516
9.11.1 Контроль качества 516
9.11.2 Статистическое управление процессом и контроль качества 517
10 Компьютер в производстве изделий 519
10.1 Обзор 519
10.2 Компьютер и изделие 520
10.2.1 Пр еимущества взаимодействия 523
10.3 Анализ методом конечных элементов 524
10.3.1 Решение уравнений 524
10.3.2 Основы метода 526
10.3.3 Применение метода 526
10.4 Прототипы 527
10.4.1 Компьютерный анализ оборудования 527
10.4.2 Прототипирование 529
10.4.2.1 Быстрое прототипирование и быстрая механическая обработка 530
10.5 Анализ течения расплава 531
10.5.1 Основы анализа течения расплава 531
10.6 Автоматизированное проектирование и применение компьютеров
на производстве 534
10.6.1 Автоматизированное проектирование 534
10.6.2 Создание чертежей с помощью компьютера 535
10.6.3 Автоматизированное конструирование 535
10.6.4 Планирование процессов с помощью компьютера 535
10.6.5 Изготовление с помощью компьютеров 535
10.6.6 Комплексно автоматизированное производство 535
10.6.7 Автоматизированные испытания 537
10.6.8 Контроль качества с помощью компьютера 537
10.7 Оптические системы хранения данных 537
10.8 Компьютерные системы обучения 537
10.9 Компьютерные программы 538
10.9.1 Программное обеспечение и базы данных 542
10.9.2 Бесплатная поисковая машина Rapra 542
11 Выбор процесса, вспомогательное оборудование и дополнительные операции 543
11.1 Обзор ‘ 543
11.2 Выбор процесса 545
11.3 Вспомогательное оборудование 546
11.3.1 Системы сушки 547
11.3.1.1 Устройства для сушки горячим воздухом 548
11.3.1.2 Обезвоживающие сушилки 549
11.3.2 Охлаждение и рекуперация воды 551
11.3.2.1 Теплоперенос 551
11.3.2.2 Рекуперация воды 552
Содержание
13
11.3.2.3 Водоподготовка 555
11.3.2.4 Охлаждение воды 556
11.3.2.5 Энергосберегающие холодильники с тепловыми насосами 560
11.3.3 Дробилки 561
11.3.4 Сушка формующего инструмента 563
11.3.5 Дозирование и смешение 564
11.3.6 Транспортировка материалов 565
11.3.7 Складирование 569
11.3.8 Транспортировка готовой продукции 570
11.4 Дополнительное оборудование 571
11.4.1 Механическая обработка и прототипирование 571
11.4.2 Соединение и сборка сформованных изделий 572
11.4.3 Нанесение надписей и отделки 572
12 Поиск и устранение неисправностей и обслуживание оборудования 573
12.1 Обзор 573
12.2 Обслуживание 573
12.2.1 Оснастка 574
12.2.2 Очистка 574
12.2.2.1 Очистка вручную 576
12.2.2.2 Очистка растворителями 576
12.2.2.3 Ультразвуковая очистка с растворителем 577
12.2.2.4 Солевая ванна 577
12.2.2.5 Печи 577
12.2.2.6 Очистка в псевдоожиженном слое 578
12.2.2.7 Очистка абразивами 578
12.2.2.8 Очистка двуокисью углерода 578
12.2.2.9 Криогенное удаление облоя 578
12.2.2.10 Латунь 579
12.2.2.11 Вакуумный пиролиз 579
12.2.2.12 Сборка экструзионных головок и литьевых форм 579
12.2.3 Покрытия, наносимые конденсацией из газовой фазы 579
12.2.4 Капитальный ремонт и восстановление 580
12.2.4.1 Фильеры, матрицы, шнеки и рабочие цилиндры 580
12.2.4.2 Снятие старых покрытий, полировка, шлифовка, нанесение покрытий 580
12.2.5 Хранение 580
12.3 Осмотр 581
12.3.1 Шнек 581
12.3.2 Рабочий цилиндр 581
12.3.3 Очистка 581
12.4 Устранение неисправностей 582
12.5 Подробный анализ неисправностей 584
12.5.1 Изогнутые днища и овальные горловины 619
12.5.2 Дефекты стенок 619
12.5.2.1 Пузырьки 619
12.5.2.2 Непроплавы 620
12.5.2.3 Недостаточная толщина 620
12.5.2.4 Подтекание облоя 621
12.5.2.5 Разрезание изделия 621
12.5.2.6 Ступенчатые линии разъема формы 621
12.5.3 Плохая поверхность бутылки 622
Содержание
12.5.4 Образование волнистых неровностей и перемычек 623
12.5.5 Разрывы 624
12.5.6 Скручивание заготовки, образование нитей, искривление на выходе из фильеры, провисание и непостоянная длина заготовки 624
12.5.6.1 Скручивание заготовки 625
12.5.6.2 Образование нитей на заготовках 625
12.5.6.3 Искривление заготовки 626
12.5.6.4 Провисание заготовки 626
12.5.6.5 Непостоянная длина заготовки 626
12.5.7 Посторонний материал в расплаве 626
12.5.7.1 Прежде всего проверьте внешние источники загрязнения полимера 627
12.5.7.2 Деградация полимера — множество причин 627
12.5.7.3 Кто виноват: человек или машина? 628
12.5.8 Полосы и штрихи на заготовке 628
12.5.9 Усадка 629
12.5.10 Причины образования трещин при экструзии 629
12.5.10.1 Растрескивание под действием окружающей среды 630
12.5.10.2 Растрескивание под действием растворителей 630
12.5.10.3 Растрескивание под действием механических напряжений 630
12.5.11 Теплота — слишком много или слишком мало и как с ней обращаться 631
12.5.11.1 Поверка контрольно-измерительных приборов 633
12.5.12 Пульсации 633
12.5.13 Эффект «акульей кожи» 634
12.5.14 Износ шнека влияет на производительность 636
12.5.14.1 Смотровые валки 637
12.5.14.2 Диаметры 637
12.5.14.3 Глубины 638
12.5.14.4 Концентричность и прямолинейность 638
12.5.14.5 Твердость 639
12.5.14.6 Толщина отделки и покрытий 639
12.5.14.7 Допуски при изготовлении шнеков 639
12.5.15 Осмотр рабочих цилиндров 640
12.5.15.1 Внутренние диаметры 640
12.5.15.2 Прямолинейность и концентричность 641
12.5.15.3 Твердость рабочего цилиндра 642
12.5.15.4 Спецификация рабочего цилиндра 642
12.5.16 Определение течей в изделии 643
Литература 646
Введение
1.1 Обзор
Раздувное формование (РФ) позволяет экономично производить в неограниченных количествах изделия, практически не требующие дополнительной обработки. Основной процесс РФ заключается в использовании заготовки полой формы из размягченного термопласта, которая раздувается и прижимается к охлаждаемым стенкам закрытой пресс-формы. Раздутая полимерная заготовка отверждается в полую емкость, поверхности которой могут быть как гладкими и блестящими, так и текстурными или содержащими надписи, в зависимости от внутренней поверхности формы, в которой они получены.
Для изделий, получаемых РФ, в большей степени, чем для изделий, изготовленных по другим технологиям, существует возможность оптимизировать процесс, поскольку постоянно разрабатываются новые материалы и процессы, открывающие новые перспективы для полимерной промышленности. Выбор правильного полимера подразумевает определение свойств конечного изделия, выбор и оптимизацию процесса, который будет использоваться, и определение последовательности работ. Диапазон свойств полимеров крайне широк, при этом некоторые из них используются, поскольку имеют высокие показатели определенных характеристик, например, сопротивление ползучести, усталостную прочность, ударную вязкость и т.д. Применение других полимеров, наоборот, вызвано объемами выпуска продукции и их ценой.
Емкости, полученные в процессах РФ, постепенно отвоевывают рынок у традиционной тары, особенно в области упаковки жидких продуктов. За последние несколько десятилетий, начиная с использования полиэтилена (ПЭ) для спрессованных бутылок для моющих средств, поливинилхлорида (ПВХ) для бутылок для растительных масел и фруктовых соков/нектаров, полиэтилентерефталата (ПЭТ) для бутылок для газированных напитков и других, производство быстро развивалось не только с точки зрения производственного оборудования, но и в отношении характеристик и диапазона доступных материалов.
Службы
Консультанты — Конструкторы — Разработка процессов — Стандарты ISO — Обучение — Правовые вопросы — Бухгалтерия — Финансирование — Маркетинг — Реклама — Публикации — Обучение
Поставщики
полимера
Ацетали --- акрилаты
АБС-пластики --- алкиды
Целлюлоза
Диалл ил фтал ат ы
Эпоксидные смолы
Фторполимеры
Меламин
Полимеры на основе
нитрилов
Полиамид
Фенольные смолы
Полиамидоимиды
Поликарбонат
Полиэфир
Полиэтилен
Полиимиды
Полипропилен
Полистирол
Поливинилхлорид
Силиконы
Уретаны
Добавки
Ускорители
Антиоксиданты
Антистатики
Агенты для
раздува
Красители
Наполнители,
повышающие
огнестойкость
Ингибиторы
Смазки
Пластификаторы
Стабилизаторы
Поставщики оборудования
Экструдеры Термопластавтоматы Машины для РФ Прессы Прессы для литьевого прессования Пресс-формы и экструзионные головки Вспомогательное оборудование Оборудование, связанное с подготовкой и фасовкой жидкостей Оборудование для пропитки Измерительные средства и средства тестирования Средства управления процессом
Другие производства и оборудование
Оптовая торговля
Дистрибьютеры
Изготовители смесей материалов
се
СК * g s Т КО
S а о
m
о. ф а ф с
Производители
Вспомогательные Работающие
предприятия
на заказ
Литье под давлением Экструзия Раздувное формование Пленки
Нанесение покрытий Ротационное формование
Получение одноосно-ориентированного волокнистого пластика Прессование Каландрование Термоформование Литье реактопластов Литьевое прессование
Нанесение отделки и сборка
Готовые изделия / конечные пользователи
Бытовые | Для бизнеса | Правительственные! Экспорт
Электроприборы Транспортные средства и автомобили Упаковка Строительство и конструкции Компьютеры, электроника и электротехника Телекоммуникации Медицина и здравоохранение Адгезивы и покрытия Фурнитура Промышленное машиностроение Предприятия быстрого питания Потребительские продукты Отдых и развлечения Тросы и такелаж
Тканые материалы и синтетические волокна
Рис. 1.1. Структура полимерной промышленности
Введение
17
1.2 Объем отрасли
РФ — третий по объему производства способ переработки полимерных материалов (рис. 1.1), его доля составляет около 10% от массы всех полимеров. Экструзия занимает 36%; литье под давлением — 32%; каландрование — 8%; нанесение полимерных покрытий — 5%; прессование — 3% и прочие — 3%. В США для переработки различных видов полимеров используется около 6000 машин РФ, 18 000 экструдеров и 80 000 термо пластавто матов для литья под давлением. Рынок машин для РФ в США оценивается в $350 млн.
РФ одна из самых быстро растущих отраслей промышленности во всем мире. Прогнозируется дальнейший рост спроса на изделия, полученные по этой технологии, — больших и малых емкостей, полых изделий неправильной формы для различных отраслей промышленности и бутылок. Доля изделий из термопластов на рынке упаковки составляет (по массе): для пищевых продуктов — 22 %, напитков — 20%, бытовой химии — 15%, косметики — 12%, медицинских препаратов — 8%, промышленных химикатов — 7%, автомобилестроения — 5%, прочее — 11%.
В своем отчете, озаглавленном «Оборудование для полимерной промышленности», компания Freedonia Group Inc. (Кливленд, США) предсказала в середине 1999 г., что в США спрос на оборудование будет возрастать ежегодно на 5,8% и к 2003 г. составит $1,5 млрд, в год. Самым крупным сектором является оборудование для литья под давлением, составляющее 51% всех продаж. До 2003 г. продажи машин для РФ будут расти быстрее всего и составят $505 млн.; для экструзии — $440 млн. и для термоформования — $455 млн. В отчете также отмечено, что сейчас в США около 350 машиностроительных предприятий, при этом доля пяти крупнейших производителей составляет 50%.
1.3 Полимерные материалы
Годовое потребление полимеров в СШАсоставляет порядка 110 млрд, фунтов; 10%от этого количества используется в процессах РФ. По объемам потребления полимеры располагаются следующим образом: 65% — полиэтилен высокой плотности (ПЭВП), 22% — ПЭТ, 6% — ПВХ, 4% — полипропилен (ПП), 2% — полиэтилен низкой плотности (ПЭНП) и 1% — все остальные. Основные полимеры — ПЭ, ПЭТ, ПВХ и ПП — все чаще используются в сочетании с барьерными материалами для защиты содержимого от деградации под действием кислорода и водяных паров окружающей среды; покрытия также способствуют сохранению вкуса продукта и продлевают срок его хранения. Новые технологии способствуют широкомасштабному распространению многослойных контейнеров на полках супермаркетов, появлению легких и прочных бензобаков и т. д. На рис. 1.2 в виде дерева показана методология расширения рынка изделий на основе полимеров, перерабатываемых РФ.
От других материалов полимеры отличаются хорошим балансом механических, химических и электрических свойств. Зачастую одно полимерное изделие, полученное
Глава 1
МэрЮТИНГ
Новье
изделия
Исследрва- ‘ ния осуиест
Продвижение¹ на рынке J
Инновации
Проверка инноваций
А'дит исследсео -гелыжихи кс«сгр>х-лороеж робот 4
Технический зудит у
Управление/ менеджмент
Техноло гинее-кие разработки.
Право вье вопросы
Обзор оо спз пений/ конвенций у
Информация
Промышпенньй маркетинг .
Изготовленнье изделия
Ifa os д> сот «лыжне-и конгтрухтсрсжие роботы есб ласти
Клиенты
Разведка о гонкурен
Патенты
Изделия, пригоднье для рынка
Правильное веденю биаюсаиопыг производства
Требования к свойствам
Оценка конструкторской разработки
Вьбор
материала и про цасса
Оценю недостатков и ограничений
Анализ
затрат
.‘ Ма те р иа л ь i
Формование:
Молекулярная структура
Исследования и разработки Реология
Свойства Сплавы
Смеси Приготовление смесей
Рис. 1.2. Создание полимерных изделий
литье под давлен ю м
с раздувом
П ря мое п ро иаводство ар м ирован ньсх пол имеров
Экструзия:
Хороиая прореботю инженерных вопросов
Прочие
пленок
листов профилей труб покрытий
Введение 19 РФ, может заменить целую конструкцию, собранную из многих полимерных или других деталей, что существенно снижает стоимость изделий. Процесс может быть использован для выпуска как крупных, гак и мелких партий, при этом практически не требуется дополнительная обработка изделий, а сам процесс отличается гибкостью в смысле размера и формы изделий. 'Гем не менее, это все-таки способ массового выпуска продукции. Специальные разработки позволяют получить сложные трехмерные изделия, а вставка в форме пленок — добиться упрочнения изделий, снизить расход полимера и исключить последующие операции нанесения надписей и изображений [2 4]. Для производства изделий РФ используют различные типы полимеров. Примеры выпускаемых изделий приведены на рис. 1.3 и в табл. 1.1. На рис.1.3 показана машина РФ для производства бутылок и кон тейнеров из поликарбона та емкостью от 11,35 до 22,7 л. Оптимизированная для переработки П К, новая машина А’5/3500 Р/С Uniloy Milacron с выдувом сверху, полной калибровкой внутреннего диаметра горла, системой смыкания с большим усилием и встроенной системой обрезки облоя создана на основе платформы RSI, известной своей экономичностью и надежностью. Машины различной мощности производят высокопрочные бутылки с ручка ми или без них, с устойчивым высоким качеством и малым временем цикла. Конструкция выдувом сверху и прямым течением материала увеличивает прозрачность заготовки и снижает вероятность деградации и возгорания материала, сводя до минимума количество брака и простоев, вызванных демонтажом головки и ее очисткой. Система смыкания с большим усилием обеспечивает прочные швы по линии смыкания, снижая потери времени на испытание продукции на наличие течей. Рис. 1.3,а. Вид бутылки из поликарбоната с машиной для раздувного формования Uniloy МНасгоп (художественный монтаж)
Глава 1 Рис. 1.3, б. Детали, полученные раздувным формованием, можно найти во всех игрушках, трехколесных велосипедах и играх. Рис. 1.3, в. Широкий ряд изделий выпускается для автомобильной промышленности; материал предоставлен компанией SIG Plastics International