Особенности процесса производства пластмассы, описание технологии и оборудования

Экологичность изготовления изделий из пластика

Самый главный минус пластиковых изделий в их неспособности разлагаться в естественной среде. Именно поэтому разработка и развитие технологий производства биоразлагаемого пластика считается одной из приоритетных задач научного сообщества. Пластик, произведённый из растительных компонентов, способен самоутилизироваться.

Несколько лет назад в Японии были обнаружены бактерии, способствующие разложению пластика. Их извлекают их тихоокеанского ила и используют для утилизации полиэтилентерефталата — широко распространённого по всему миру полимера.

Пока такие технологии на этапе разработки, их стоимость делает недоступным широкое производство биоразлагаемого пластика, а также экологичную утилизацию пластиковых изделий. Поэтому российские учёные в поисках выхода из данной ситуации обнаружили новую возможность — получение исходного полимера из отходов сахарной свёклы, лузги подсолнечника, а также половы пшеницы. А в Индии, в свою очередь, разрабатывается технология с применением картофельного крахмала. Это сырьё очень дешёвое и приближает эру безопасного для окружающей среды пластика.

Даже с применением недорогого сырья такие технологии требуют значительных затрат, поскольку в процессе производства используются разные химические добавки. Также натуральные ингредиенты требуют специальных условий, создать которые не так просто.

Биоразлагаемый пластик примерно на треть дороже обычного. На изделиях из него есть специальная маркировка, которая даёт покупателю информацию о безопасности для природы. Уже сейчас в Китае внедрено массовое производство такого материала с использованием парниковых газов.

Технология производства

Получение любых видов пластмассовых изделий осуществляется по единому алгоритму:

• создание определенного химического состава;
• в среду полимеров вводится газ (при изготовлении пенопластов и поропластов);
• придание полученной массе необходимой конфигурации (отливка);
• фиксация окончательной формы.

На первом этапе различные ингредиенты перемешивают до получения пластической субстанции. Далее в полимер вводят газовую фазу, используя один из методов: механическое вспенивание, введение быстрозакипающих веществ, испаряющихся при нагреве или ввод под давлением непосредственно газа. Метод производства зависит от вида продукции и типа полимера.

Существует несколько методов производства пластмассовых изделий:

• вакуумное формование — из листов пластика под различным давлением получают необходимые формы;
• прессионное формование — внутри формы заготовка сжимается, излишки материала выдавливаются через щели;
• компрессионное формование — необходимое при производстве количество материала вливается в форму, половинки формы сближаются и выдавливается изделие;
• литье (отливка) — пластиковая масса переводится в жидкое состояние и заливается в формы, соответствующие будущим изделиям. Таким способом производится большинство предметов: посуда, канцтовары, другое;
• выдув — нагретая масса подается в форму, которая закупоривается и заполняется воздухом. Полимер распределяют равномерно по внутренним поверхностям формы;
• экструзия — масса размягчается и продавливается через матрицу, создающую необходимую форму;
• термоформование;
• инкапсуляция;
• формование наслаиванием.

Экструзия

Экструзионное формование применяют для изготовления из термопластов прутков, труб, шлангов, плит, пленок, фасонных профилей (поручней, плинтусов и т. д.). Процесс осуществляется на шнековых прессах непрерывного действия (экструдерах). Литьевая масса подается через загрузочный бункер в обогреваемый цилиндр шнека, подхватывается витками шнека (в свою очередь подогреваемого) и перемещается вдоль цилиндра, подвергаясь перемешиванию и уплотнению. Уплотнение массы достигается уменьшением шага или высоты витков шнека. На выходном конце цилиндра устанавливают фильеру с отверстием, соответствующим форме поперечного сечения изделия. Отформованное изделие, выходящее непрерывным жгутом из фильеры, охлаждается. После затвердевания его режут на куски необходимой длины.

В последнее время для подогрева литьевой массы используют тепло, возникающее в результате трения массы о стенки цилиндра и витки шнека («адиабатическое экструдирование»). При этом методе упрощается конструкция пресса и повышается экономичность процесса.

Метод экструзии широко применяют для нанесения изолирующих оболочек на проводники, кабели и т. д. Проводники, подлежащие покрытию, подаются из бунта через центральное отверстие в шнеке и в фильере обволакиваются литьевой массой.

Для изготовления пленок на выходном конце пресса устанавливают угловую головку. Заготовка выходит из фильеры в виде тонкостенной трубы, поворачивается под углом 90°, раздувается сжатым воздухом до получения стенок необходимой толщины и поступает в клиновидный зазор между двумя бесконечными лентами, где сплющивается. Образующаяся двойная лента подается вытяжными валками на разрезание.

Из труб, получаемых экструзией, изготовляют (методом раздува в формах) пустотелые изделия (флаконы, бутылки, фляги и пр.). Днище изделий заваривают.

Термопластавтоматы с горизонтальным впрыском

Используются для формовки различных видов термопластмасс. Позволяют изготавливать пластмассовые изделия сложной конфигурпции и высокой точности, в том числе с арматурой.

Управление термопластавтоматами осуществляется полуавтоматически или автоматически.

• Термопластавтомат UN90A5-V                                             Термопластавтомат Titan50GL
• Диаметр шнека мм                     35                                                      30
• Объём впрыска см3                   159                                                     80
• Масса вспрыска (PS) г               146                                                    73
• Давление впрыска Mпа             185,6                                                  195

• Термопластавтомат UN160A2
• Диаметр шнека мм                        43                           48                           53
• Объём впрыска см3                       297,7                     370,9                     452,3
• Масса вспрыска (PS) г                  273,9                     341,2                     416,1
• Давление впрыска Mпа                 203                        162.9                     133,6

• Термопластавтомат  UN200A2
• Диаметр шнека мм                          48                           53                           60
• Объём впрыска см3                        425,2                     518,4                     664,0
• Масса вспрыска (PS) г                   391,2                     476,9                     610,9
• Давление впрыска Mпа                  270,7                     172,8                     134,8

Свойства полимеров

• реологические:
  • вязкостные, определяющие процесс вязкого течения с развитием пластической деформации;
  • высокоэластичные, определяющие процесс развития и накопления обратимой высокоэластичной деформации при формовании;
  • релаксационные, определяющие релаксацию (уменьшение) касательных и нормальных напряжений, высокоэластичной деформации и ориентированных макромолекулярных цепей;
• стойкость полимеров к термоокислительной, гидролитической и механической деструкции в процессе формования под действием температуры, кислорода, влаги, механических напряжений;
• теплофизические, определяющие изменение объема, нагрев и охлаждение изделия в процессе формования и фиксирования формы и размеров;
• влажность, определяющая текучесть материала при формовании и качество изделия (вызывает гидролитическую деструкцию при формовании);
• объемные характеристики сыпучих материалов в твердом состоянии (насыпная масса, сыпучесть, гранулометрический состав).

Классификация пластмасс

пластмасс

• по применению;
• по совокупности параметров эксплуатационных свойств;

• пластмассы для производства упаковки для пищевых продуктов;
• пластмассы для работы в соприкосновении с агрессивными средами;
• пластмассы для работы при действии кратковременной или длительной механической нагрузки;
• пластмассы для работы при низких температурах (до минус 40-60 С);
• пластмассы антифрикционного назначения;
• пластмассы электро- и радиотехнического назначения;
• пластмассы для получения прозрачных изделий;
• пластмассы тепло- и звукоизоляционного назначения- газонаполненные материал;

• общетехнического назначения,
• инженерно-технического назначения.

• гранулированные,
• порошковые (пресспорошки),
• волокнистые,
• слоистые.

Какие современные установки можно приобрести?

Станок для производства пластиковых изделий создан для выполнения широкого спектра задач. Речь идет о всевозможных транспортерах, конвейерах и сепараторах. Если начать рассматривать оборудование, с помощью которого можно заниматься производством пластика, то следует выделить основные установки и всевозможные виды профилей.

Технологическая линия имеет в своем составе экструдер. Обычно этот станок двухшнековый (со шнеками конического размера), с калибровочно-вакуумным столом, тянущим устройством, специальными пилами и приемным устройством в виде стола. Кроме того, линия может комплектоваться всеми необходимыми аппаратами, которые способны производить пластиковые панели.

В состав технологической линии входит термопластавтомат. Подобная установка для производства пластиковых изделий обладает водопроводным фитингом, переходником, поддоном, колпачком, крышкой и корпусом, обладающим достаточно сложной формой. В качестве сырья может быть использован полиэтилен, полипропилен, полистирол и нейлон.

Автомат для производства пластиковых изделий предназначен для того, чтобы обеспечить предпринимателя полным циклом изготовления необходимой продукции. Кроме того, для технологической линии характерно наличие отдельных агрегатов, с помощью которых происходит выполнение конкретных задач. Можно изготавливать изделия из пластика разных форм вне зависимости от сложности и размеров.

Варианты, куда можно сдать такие отходы

Проблема утилизации пластиковых отходов связана с тем, что они относятся к IV-V классам опасности – наименьшие классы. Это позволяет выбрасывать их в обычные мусорные контейнеры, что приводит к смешиванию с другими отходами и усложнению при возможной дальнейшей переработке. Мусор из контейнеров обычно отправляется на полигоны для захоронения, где происходит разложение отходов в естественных условиях: у некоторых видов пластика срок разложения достигает 1000 лет.

Для правильной утилизации пластиковых отходов их необходимо выбрасывать в специальные контейнеры – если организован раздельный сбор мусора, в другой ситуации – сдавать в пункты приема.

Особенности материалов для изготовления пластмассы

Пластик состоит как из полимеров, так и из композиций на их основе. Во время нагрева и под давлением они становятся мягкими и легко принимают нужную форму. Виды пластика различаются по составу и физическим свойствам.

В зависимости от состава различают гомогенный и композиционный пластик. В основе гомогенного пластика полимер, к которому добавляется стабилизатор и краситель. Свойства изделия на выходе в основном определяются свойствами полимера.

В композиционных пластиках полимер играет роль связующего компонента для различных добавок. В их состав входят минеральные и органические наполнители, красители, а также пластификаторы в виде маслообразных органических веществ, и стабилизаторы, которые сохраняют свойства полимеров. Дополнительно в состав композиционных пластиков могут входить вещества, благодаря которым их структура становится пористой, и смазки, предотвращающие липкость. Состав и свойства пластика определяются областью его применения.

Пошаговая инструкция

• Берется форма для литья и тщательно очищается. Она не должна быть влажной или же загрязненной. Все остаточные материалы, оставшиеся после предварительных работ, удаляются.
• В случае необходимости можно поменять цвет состава. С этой целью добавляется капелька краски, но она не должна быть на водной основе (краска несовместима с жидкой пластмассой).
• Необходимость в дегазации отсутствует. Литье пластика дома с самого начала предусматривает непродолжительность жизни вещества. Пузырьки небольших по размеру изделий выводятся вручную после заливки.
• Все компоненты тщательно перемешиваются и заливаются в шаблон медленно тоненькой струйкой. Заливку надо продолжать до тех пор, пока смесью не будет заполнен весь объем и некоторая доля канала для отливки. После прохождения процедуры дегазации, объем материала уменьшится и станет требуемым.
• Для получения высококачественной модели из пластика подвергните шаблон постепенному охлаждению. Четко соблюдайте все инструкции.

Оборудование для производства изделий из пластика

Для изготовления изделий из различных видов пластмасс используются готовые технологические линии или отдельные станки.

Экструдеры

конический двухшнековый экструдер

Большая группа станков, на которых производят: рукавные и листовые пленки, оконные профили, трубы, полимерный лист, пластиковый шифер, вспененные профили.

Плоскощелевая установка включает следующий набор элементов:

• экструдер с системой фильтрации;
• пневмозагрузчики;
• головка раздувочная с охладителем;
• калибровочный механизм;
• тянущее устройство и поворотные горизонтальные штанги;
• модуль плоской укладки;
• намотчик.

Термопластавтоматы

Станки для литья пластмасс под давлением. Подготовленная масса заливается в формы и охлаждается, получается готовое штучное изделие. 75% всех пластиковых изделий на планете выпущено на таких станках. Технология позволяет создавать продукцию сложных форм, точно соответствующую необходимым размерам, армированную, полую, изделия из нескольких цветов пластика, гибридные, из вспененного материала и другие. Литьевая машина может работать с любыми видами пластмасс.

Конструкция станка содержит:

• модуль подготовки материала;
• модуль закрывания и открывания форм;
• привод;
• блок автоматического управления.

Оборудование для литья пластмасс под давлением дорого и содержит множество инновационных решений. По конструкции литьевые аппараты делятся на:

• двух- и одночервячные, червячно-поршневые и поршневые;
• с одним или несколькими узлами пластикации;
• с раздельной или совмещенной пластикацией;
• по количеству узлов смыкания форм: однопозиционные или многопозиционные;
• электрические, гидромеханические, электромеханические.

Выдувные машины

Используются для производства полых емкостей с тонкими стенками, например, канистр, бочек, бутылок емкостью до 5 тысяч литров. Выдувной аппарат подогревает материал и формует его методом выдувания. Нередко выдувной метод комбинируется с литьем под давлением в едином инжекционно-выдувном станке. Таким способом производят ПЭТ-тару.

Экструзионно-выдувные станки

Объединяют технологии выдува и экструзии, поэтому могут производить более широкий ассортимент продукции, чем выдувные машины: баки топлива, бампера, поддоны, сиденья, ведра, бочки, игрушки, бутылки для кетчупа и молока, флаконы для косметических средств. Все процессы контролируются микропроцессором. Станки классифицируются:

• по типу головок;
• по количеству постов;
• по количеству ручьев.

Устройство машины включает:

• экструдер, в котором сырье превращается в мягкую однородную массу;
• экструзионная головка располагается на выходе из экструдера, через нее проходит масса. Головка может быть много- или одноручьевой, угловой или прямоточной. Проходящая через экструзионную головку масса формирует рукав или трубную заготовку;
• выдувная часть это основной узел машины, здесь подается сжатый воздух (через иглу, ниппель или дорн), форма подводится и смыкается, заготовка охлаждается, форма раскрывается и извлекается изделие. Здесь же прочищается сварной шов.

Экструзионно-выдувной станок комплектуется компрессором и охладителем.

Термоформовочные станки

термоформовочная машина

Это оборудование для изготовления продукции из пленки, подаваемой непрерывно. Толщина и состав пленки может быть различным. Основная продукция — пластиковые и бумажные продуктовые одноразовые контейнеры, стаканы.

Принцип работы термоформовочного станка: материал нагревается до 140 градусов по Цельсию, из рулона выдувается изделие. Обычно на производстве используется пленка толщиной от 100 микрометров.

Термоформовочные станки могут быть ленточным, ротационным, револьверным, много- или однопозиционным. Кроме формования, на ленточном станке изделия вырубаются и укупориваются. Револьверные и ротационные более подходят для формовки. Управляется процесс автоматически, вручную или полуавтоматически.

Предисловие

переработке пластмасс в условиях массового производства

• подготовку полимеров к переработке,
• разработку-определение технологических параметров процесса,
• разработку оснастки,
• выбор оборудования.

• Анализ условий работы изделия, разработка требований к эксплуатационным свойствам.
• Выбор вида пластмассы по заданным требованиям и эксплуатационным свойствам изделия.
• Выбор способа переработки пластмассы в изделие и оборудования.
• Выбор базовой марки пластмассы и на её основе марки с улучшенными технологическими свойствами.
• Конструирование, изготовление, испытание и отладка технологической оснастки и др.

Сварка пластмасс

Термопласты всех видов хорошо поддаются сварке. Высокоэластичные пластмассы (полиолефины, полиамиды, полиметилметакрилаты) сваривают контактной сваркой без применения присадочного материала. Тонкие листы и пленки сваривают внахлестку пропусканием пленок между роликами, подогреваемыми электрическим током. Плиты, бруски и другие подобные изделия сваривают встык. Свариваемые поверхности сжимают под давлением 0,1—0,3 МПа; стык разогревают токами высокой частоты или ультразвуком. Прочность сварного стыка близка к прочности самого материала.

Пластмассы меньшей пластичности (винипласты, фторопласты) сваривают с применением присадочного прутка, полученного из того же материала, что и свариваемые детали, но с добавкой пластификатора. Соединяемые кромки разделывают для образования сварочной ванны. Сварку производят струей горячего воздуха. Прочность сварного шва составляет 70—80% прочности самого материала.

Разработаны также способы сварки термореактивных и отверждающих пластмасс, а также стекловолокнитов.

Пластмассы хорошо склеиваются с помощью клеев, представляющих собой раствор данного полимера в соответствующем растворителе. Некоторые клеи (ацетат поливинила, фенолнеопреновые, на основе модифицированных эпоксидов и др.) обладают широкой универсальностью по отношению к склеиваемым материалам. Этими клеями можно склеивать пластмассы с металлом, стеклом, керамикой и т. д.

Мелкосерийное литье изделий из пластмасс и производство изделий из пластмассы на заказ

ФГУП «Электромеханический завод «Звезда» принимает заказы на контрактное серийное и мелкосерийное литье пластмасс и производство изделий из пластмассы любых видов по готовым формам и с полным циклом изготовления форм.

Производственная база позволяет нам эффективно выполнять большинство работ по мелкосерийному литью пластмасс в пресс-формах, самостоятельно осуществлять ремонт и обслуживание оборудования на собственном инструментальном производстве изделий из пластмассы, в том числе и на заказ. 

Термопластавтоматы с горизонтальным впрыском 

Используются для формовки различных видов термопластмасс. Позволяют изготавливать пластмассовые изделия сложной конфигурпции и высокой точности, в том числе с арматурой.

Управление термопластавтоматами осуществляется полуавтоматически или автоматически.

• Термопластавтомат UN90A5-V                                             Термопластавтомат Titan50GL
• Диаметр шнека мм                     35                                                      30
• Объём впрыска см3                   159                                                     80
• Масса вспрыска (PS) г               146                                                    73
• Давление впрыска Mпа             185,6                                                  195

• Термопластавтомат UN160A2
• Диаметр шнека мм                        43                           48                           53
• Объём впрыска см3                       297,7                     370,9                     452,3
• Масса вспрыска (PS) г                  273,9                     341,2                     416,1
• Давление впрыска Mпа                 203                        162.9                     133,6

• Термопластавтомат  UN200A2
• Диаметр шнека мм                          48                           53                           60
• Объём впрыска см3                        425,2                     518,4                     664,0
• Масса вспрыска (PS) г                   391,2                     476,9                     610,9
• Давление впрыска Mпа                  270,7                     172,8                     134,8

Прессовый участок

Участок серийного и мелкосерийного литья изделий из пластмасс

Участок доработки изделий из пластмассы на заказ

Участок ремонта пресс-форм

Изделия из пластмассы, выпускаемые ФГУП «ЭМЗ «Звезда»

Мы предлагаем литье пластмасс, изготовление и сборку различных изделий из пластмасс на заказ, в том числе изготовление изделий сложной конструкции на оснастке заказчика.
Также возможна доработка ранее изготовленных пластмассовых изделий.
Мы заинтересованы в долгосрочном сотрудничестве и предлагаем своим постоянным клиентам услугу изготовления изделий из пластмассы по привлекательным ценам и на выгодных условиях.
Кроме всего вышеперечисленного наши специалисты осуществляет разработку полной конструкторско-технологической документации для изготовления деталей заказчика.
Среди продукции, произведенной путем литья пластмасс на нашем производстве, всегда в наличии:
крышки для кабельных разъёмов;
различные колодки, перемычки, корпуса и другое;
хомуты, прижимы для фиксации проводов.   Технология литья пластмасс в пресс-формах позволяет изготовить изделия, применяемые в различных сферах жизнедеятельности человека — в быту, в работе, в строительстве и т.д.
Наше предприятие располагает широкими производственными возможностями и способно удовлетворить любые запросы в области изготовления изделий из пластмассы.

Используемое оборудование

Выбор оборудования для переработки зависит от числа выполняемых операций и требований ко вторичному продукту. Стандартный цикл по переработке отходов состоит из следующих этапов: сортировка, измельчение, обработка сырья, производство вторичной продукции. Для сортировки используется ручной труд, габаритные рамки, магниты, конвейерные линии или продвинутые автоматизированные станки, сортирующие сырье по результатам замеров (например, при рентгеновском излучении).

Измельчение поступающих материалов – исключительно механическая обработка. Для этого пластик проходит через дробилки, резки или шредеры, где измельчается до необходимого размера – для фильтрации используется сито. Этот этап может быть завершающим, если предприятие занимается выпуском гранул или флекса. Кроме того, измельчение может проводиться под действием прессовальной машины, позволяющей в десятки раз увеличить плотность сырья. Если необходимо избавиться от пластика или произвести новые товары, то измельченные частицы помещаются в печь для сжигания или переплавки.

Формование стеклопластов

Малогабаритные изделия из стеклопластов получают горячим прессованием в металлических формах. Для изготовления крупногабаритных изделий этот способ неприменим, так как требует мощного прессового оборудования и изготовления дорогостоящих и громоздких пресс-форм.

Крупногабаритные оболочковые конструкции чаще всего изготовляют методом набрызгивания на модель приведенного в вязкотекучее состояние пластика вместе со стеклянным волокном. Пластик и нарубленное волокно подают в нужной пропорции в распылитель. Выходящую из распылителя струю наносят на модель до образования слоя нужной толщины.

Позитивные модели, воспроизводящие внутренний контур изделия, применяют в случаях, когда надо получить гладкую и точную внутреннюю поверхность. Негативные модели, воспроизводящие наружный контур изделия, применяют для получения чистой и точной наружной поверхности.

При изготовлении изделий из пластиков холодного отверждения, модели делают из дерева, гипса, цемента, а также из термореактивных пластиков. При горячем отверждении применяют металлические подогреваемые модели. Поверхность нанесенного на модель слоя уплотняют прокатыванием роликами или опрессовкой сжатым воздухом через эластичный чехол из термостойкой резины или упругого силикопласта. После отверждения поверхность изделия зачищают, грунтуют и покрывают отделочным синтетическим лаком.

Точность размеров изделий, получаемых методом набрызгивания, невелика. У крупногабаритных деталей разность в размерах может достигать нескольких миллиметров. Прочность таких изделий уступает прочности изделий, прессуемых под высоким давлением.

Для изготовления полых деталей, имеющих форму тел вращения (трубы, конусы и т. д.), применяют метод намотки на вращающуюся оправку непрерывных прядей стеклянного волокна, пропитанных синтетиком. Прядепитатель устанавливают на суппорте, совершающем возвратно-поступательное движение относительно оправки. Намотку обычно выполняют наперекрест несколькими слоями. Наматываемые слои уплотняют роликами.

При изготовлении высокопрочных плит с ориентированным волокном намотку производят на барабан большого диаметра, разрезают еще неотвердевшую обмотку по образующей, расправляют и подвергают прессованию в плоских или фигурных штампах.

Обращаем внимание на вязкость материала

Следует обратить внимание на показатель вязкости материала. Чем она ниже, тем точнее получается форма

Этот момент особенно важен, если вы работаете с таким материалом, как заливочный силикон. Также берите в учет продолжительность полимеризации. Если вы пользуетесь заливочным силиконом, то мастер-модель следует поместить в опоку (ее основу может составлять сталь или же бронза), а затем залить силиконом.

Обмазочный материал с осторожностью наносится кисточкой. При этом учитываются все неровности

Силикону нужно дать остыть, после чего извлекается мастер-модель.

Опока – это емкость из металла. Она должна быть немногим больше мастер-модели.