Рождение пластиковой упаковки: от гранулы до стакана

Журнал "Полимерные материалы" №6, 2014

К упаковочным материалам, особенно если они предназначены для пищевой упаковки, в настоящее время предъявляются все более строгие требования, и для успешной конкуренции с традиционными материалами, применяемыми для этих целей, такими как бумага, картон или стекло, современные полимерные материалы должны обеспечивать повышенную длительность хранения продуктов, быть газонепроницаемыми, прочными в широком диапазоне температур; иметь высокие барьерные свойства. При этом технологический процесс изготовления пластиковой упаковки должен быть максимально производительным. Этому требованию в полной мере отвечает метод термоформования, который позволяет с высокой производительностью изготавливать тонкостенные и в то же время жесткие пластиковые изделия различной конфигурации, характерными примерами которых служат упаковка для широкого спектра продукции – как пищевой, так и не пищевой, посуда одноразового применения и т.п. (фото 1).
пластиковая упаковка для молочной продукции    одноразовые пластиковые стаканы
Фото 1. Примеры пластиковой термоформованной упаковки для молочных продуктов и разнообразных стаканов

Производство термоформованной упаковки – процесс двухстадийный. Сначала на плоскощелевой экструзионной установке изготавливается лист, из которого затем на термоформовочной машине формуются изделия. Компания «БАЛИТЕХ» предлагает различные решения для производства упаковки и одноразовой посуды методом термоформования – экструзионные линии, современные термоформовочные машины, on-line установки, объединяющие экструзию и термоформование в непрерывный процесс, а также всю необходимую периферию и оснастку.
Самыми «ходовыми» материалами для производства жесткой упаковки являются полипропилен (PP) и полистирол (PS). Экструзионные линии для их переработки комплектуются каландрами различной конфигурации – с горизонтальным, вертикальным или L-образным расположением валков. Например, линия LJP150-1000 имеет в своем составе одношнековый экструдер со шнеком диаметром 150 мм и каландр L-типа с диаметром валов 415 мм или 650 мм и шириной 1000 мм (фото 2). Установка позволяет получать листы толщиной от 0,3 до 2,0 мм и шириной 800 мм с максимальной производительностью до 1000 кг/ч.
Экструзионная линия на базе одношнекового экструдера для ПП/ПС листа с L-образным каландром
Фото 2. Линия на базе одношнекового экструдера для PP и PS с каландром L-типа

Одно из перспективных направлений производства упаковочных изделий – экструзия многослойных листов для последующего термоформования. Соэкструзионную технологию применяют для расширения эксплуатационных возможностей изделий путем совмещения в них полимерных материалов с различными свойствами. Отходы производства могут быть использованы для создания срединного слоя, в том числе в случае, когда производимая пленка или лист предназначены для непосредственного контакта с пищевыми продуктами.
Cовременные экструзионные линии перерабатывают не только традиционные материалы – PP или PS, но также полиэтилентерефталат (PET) и полилактид (PLA) (фото 3). Установки серии WSJP, например, характеризуется низким энергопотреблением (экономия электроэнергии составляет около 30 %) и не требуют предварительной сушки и кристаллизации исходного сырья. Для экструзии многослойных пленок типа PET/APET/PETG, PETG/APET/PETG или APET/RPET/APET, (здесь PET-G – PET с добавлением этиленгликоля, АРЕТ – аморфный PET) служит линия WJP с горизонтальным каландром, характеризующаяся высокой точностью распределения слоев. РЕТ-пленки позволяют наносить более качественную печать, а добавление гликоля придает им уникальные термоусадочные свойства. Преимуществами пленок на основе АРЕТ являются высокие ударопрочность и морозостойкость. Первый фактор предопределил использование АРЕТ для изготовления коррексов для конфет, контейнеров для кондитерских изделий, второй – широкое применение для упаковки мороженого, замороженных овощей и фруктов, полуфабрикатов и т.п
экструзионная линия на базе жвухшнекового экструдера для производства пленки из PET и PLA
Фото 3. Линия на базе двушнекового экструдера для производства пленок из PET и PLA

Использование многослойной экструзии с включением слоя сополимера этилена с виниловым спиртом (EVOН) для обеспечения кислородного барьера способствует улучшению качества упаковки и увеличению срока ее использования. Принимая во внимание, что свариваемый слой обычно образуют полиолефины, которые не свариваются со слоем EVOH, для их соединения необходимо использовать клеевые составы, что требует пятислойной структуры пленки. Модель WJPG – пятислойная экструзионная линия, позволяющая выпускать подобные пленки и листы шириной до 600 мм и толщиной от 0,25 до 1,8 мм.
Далее полученные методом экструзии листы подвергаются переработке на термоформовочных машинах, в которых реализована следующая последовательность процесса:
• равномерный нагрев листовой заготовки;
• формование изделий на специальной оснастке с предварительной вытяжкой листа или без нее – в зависимости от соотношения глубины и диаметра (ширины) упаковояного изделия. Обычно только одна сторона нагретого материала вступает в контакт с формующим инструментом, и в зависимости от того, от какой поверхности изделия требуется более высокая точность воспроизведения – внутренней или наружной, формование может быть позитивным или негативным;
• равномерное охлаждение в форме до температуры, при которой изделие приобретает стабильные размеры;
• извлечение из формы.
В зависимости от назначения и типа изготавливаемых изделий термоформовочные машины объединяются с вырубным прессом (модель СТ08-750А) или с вакуумным укладчиком для стаканчиков (модель ZKD70-160), когда вырубка изделия осуществляется в форме. Преимуществом комбинирования формования с вырубкой на одной установке является точная обрезка, поскольку она происходит соосно с изделием; и, что важно, например, для производства стаканчиков, кромка изделия получается гладкой и без задиров.
Особенно удобны в работе и просты в обслуживании термоформовочные машины, в которых объединены в одно целое узлы формования, вырубки, укладки и подсчета готовых изделий. Например, машина F70-S150 с глубиной формования до 150 мм и максимальной площадью формования 680280 мм, выполняет до 33 циклов в минуту (фото 4).
термоформовочная машина F70
Фото 4. Автоматическая термоформовочная машина модели F70-S150

Термоформовочные машины оснащаются многогнездными формами, которые допускают возможность быстрой смены матриц. Это позволяет без замены формы перейти на производство другого типа стакана (например, иного объема или дизайна), но при одном условии – одинаковом диаметре горловины. Такая вариативность значительно расширяет ассортимент выпускаемой продукции без дополнительных затрат на оснастку.
Примером комплексного подхода к производству термоформованных изделий служит автоматическая линия для производства стаканчиков, которая включает в себя автоматическую систему подачи сырья, экструдер, плоскощелевую головку, каландр, устройство протяжки, термоформовочную машину, укладчик, а также измельчитель отходов, которые можно использовать вторично. Такая линия обеспечивает контроль и синхронизацию скорости экструзии листа и производительности термоформования. Модель JPCX 105/7125D на базе экструдера с диаметром шнека 105 мм производит листы толщиной от 0,3 до 2,4 мм из PS и PP для последующего формования стаканчиков с производительностью переработки 125–180 кг/ч.
On-line линия для производства стаканов
Фото 5. Автоматическая линия для производства пластиковых стаканчиков модели JPCX 105/7125D

Возврат к списку