160 KB

Производство винтовых пробок из ПМ
Эта статья посвящена проблемам
одного из динамично развивающихся
направлений производства полимер$
ной упаковки – производству винто$
вых пробок для укупоривания ПЭТ$бу$
тылок. За последнее десятилетие
произошел стремительный рост по$
пулярности ПЭТ$упаковки для безал$
когольных и слабоалкогольных на$
питков, мировые объемы потребле$
ния ПЭТ выросли более чем в 7 раз и
по результатам выставки «Упакплас$
тик $ Россия» 2002 г. составляют око$
ло 40% от общего числа используе$
мых упаковочных материалов. По$
требление ПЭТ выросло с 1,5 млн т в
1990 г. до 8 млн т в 2001 г. И наравне с
этим быстро растет популярность
производства укупорочных средств.
На сегодняшний день основными
материалами, используемыми для
производства пробок, являются поли$
этилен низкой и высокой плотности
(ПЭНД, ПЭВД), а также полипропилен
(ПП). На российском рынке на настоя$
щий момент преобладают производи$
тели полиэтиленовой пробки, но на$
блюдается общая тенденция к тому,
что через несколько лет предпочтение
будет отдано более дешевому и менее
капризному с точки зрения технологии
литья полипропилену. Преобладающая
часть (более 85%) пробок изготавли$
вается методом литья под давлением
на различных типах термопластавто$
матов. Наибольшей популярностью у
российского производителя пробок
пользуются термопластавтоматы фир$
мы «Demag Ergotech» (Германия). При
сравнительно невысокой стоимости,
небольших габаритных размерах и ма$
лом энергопотреблении они обладают
достаточно высокой производительно$
стью (до 25 000 шт./ч). Наряду с ними
используются термопластавтоматы
фирм «Husky» (Канада) (рис.1) и
«Netstal $ mashinen AG» (Швейцария).
Эти машины имеют более высокую
производительность (до 40 000 шт./ч)
и позволяют изготавливать качествен$
ную продукцию. Оставшиеся 15% про$
бок производятся методом экструзи$
онного прессования. В этом секторе
производства преобладает оборудова$
ние фирмы «Sacmi imola» (Италия), ко$
торое позволяет выпускать пробки вы$
сокого качества (до 65 000 шт./ч).
Остановимся более подробно на
производстве пробок методом литья
под давлением. На первый взгляд мо$
жет показаться, что столь простое из$
делие, как пробка, не требует никаких
специфических технологий и оборудо$
вания, но когда производитель сталки$
вается с массовым производством и
современными требованиями каче$
ства, дизайна изделий, то становится
очевидным, что технологии литья под
давлением пробок не уступают по
сложности подобным технологиям в
области литья ПЭТ$преформ.
Первая проблема, с которой стал$
кивается производитель, $ это обеспе$
чение достаточной герметичности при
укупорке. В настоящее время произво$
дители безалкогольных напитков выпус$
кают продукцию, в которой давление
внутри бутылки доходит до 4 бар, и проб$
ка должна его выдерживать порой в те$
чение нескольких месяцев, обеспечивая
хранение при различных температурах
окружающей среды и разных видах
транспортировки. Для решения этой
проблемы существует несколько путей.
Это $ использование дополнительной
уплотнительной юбки, которая заходит
вовнутрь горлышка бутылки, (рис.2) тем
самым обеспечивая двойную гермети$
зацию, а также применение сравнитель$
но мягких марок полиэтилена, что по$
зволяет за счет пластической деформа$
ции колпачка увеличить площадь сопри$
косновения пробки с бутылкой. Исполь$
зование мягких сортов полиэтилена не
всегда желательно, так как при высокой
температуре окружающей среды или
при транспортировке из$за сильного
теплового размягчения или механичес$
ких воздействий герметичность часто
нарушается, поэтому до недавнего вре$
мени чаще применялся способ герме$
тизации с дополнительной уплотнитель$
ной юбкой. Этот способ позволяет ис$
пользовать для литья достаточно жест$
кий полиэтилен (например, ПЭНД 276)
и обеспечивать при этом достаточную
герметичность и стойкость к механичес$
ким и температурным воздействиям. Его
недостаток в том, что, после того как по$
требитель открывает бутылку и закры$
вает ее вновь, герметичность значитель$
но снижается. Это послужило поводом
для появления более сложной техноло$
гии изготовления двухкомпонентных
пробок, которые не имеют указанных
19
Рис. 1. Производство пробок на литьевой машине фирмы «Husky»
»«ƒ≈À»fl
Рис. 2. Однокомпонентная пробка
Рис. 3. Двухкомпонентная пробка
20
недостатков (рис.3). Суть новой техно$
логии заключается в том, что пробка со$
стоит из двух частей: самой пробки, вы$
полненной из жестких видов полимера,
и внутренней уплотнительной проклад$
ки $ вкладыша, которая изготавливает$
ся из мягкого материала. Такая продук$
ция, несмотря на значительно более
сложную технологию, на сегодняшний
день неуклонно побеждает однокомпо$
нентную. Ее главные особенности в том,
что для изготовления пробок стали ис$
пользовать полипропилен или жесткий
полиэтилен, которые менее проблема$
тичны при литье и имеют лучший вне$
шний вид, а для изготовления уплотни$
тельных вкладышей начали применять
ЭВА (сополимер этилена и винилацета$
та), обладающий отличной герметизи$
рующей способностью.
Вторая проблема $ это использова$
ние автоматических укупорочных уст$
ройств на линиях розлива. Весь про$
цесс полностью автоматизирован и
идет при очень большой скорости. На
некоторых линиях закручивающие го$
ловки имеют скорость вращения до 800
об/мин. На этом этапе наиболее часто
возникают следующие трудности: либо
пробка плохо, криво надевается на бу$
тылку, либо при закручивании обрыва$
ется контрольный поясок. Для того что$
бы уйти от этих проблем, производите$
лю пробки приходится думать и о пра$
вильном выборе конструкции конт$
рольного пояска и перемычек, соеди$
няющих его с пробкой, и о правильном
выборе технологии литья, обеспечива$
ющей постоянство размеров и внутрен$
них диаметров пробки. За счет изме$
нения конструкции пробки эти пробле$
мы не всегда могут быть решены, так
как стоимость хорошей пресс$формы
для пробок очень высока, и многие про$
изводители, покупая готовые формы
импортного производства, не могут по$
зволить себе вносить конструктивные
изменения в их устройство.
При больших объемах выпуска и
высоких скоростях процессов на пер$
вое место встает проблема техноло$
гии и обеспечения надлежащего конт$
роля за качеством. Для удовлетвори$
»«ƒ≈À»fl
тельных показателей при автомати$
ческом укупоривании вес, размеры и
внутренние диаметры пробок следует
выдерживать с точностью до 0,1 мм.
Время одного рабочего цикла при ли$
тье под давлением находится в преде$
лах 5$12 с. Большинство производите$
лей стремится работать с минималь$
ным временем цикла, при котором из$
делие, недостаточно охлажденное,
извлекается из формы и имеет даль$
нейшую неконтролируемую усадку. Та$
ким образом, размеры изделия могут
меняться произвольно, и эти измене$
ния доходят порой до 0,4 мм. Поэтому
очевидно, что при литье пробок следу$
ет разрабатывать технологию, которая
могла бы обеспечить как достаточный
объем выпуска, так и соответствующее
качество выпускаемого изделия. Еди$
ной технологии и рекомендаций не су$
ществует, так как пробки производят$
ся на разном оборудовании, в различ$
ных пресс$формах и из разных марок
ПМ. Как правило, каждый производи$
тель на основе общих технологических
законов и принципов вырабатывает
свои собственные режимы литья под
давлением и методы влияния на каче$
ство изделий. Общим принципом для
всех остается только необходимость
применения методов жесткого и тща$
тельного контроля качества изделия.
Рис. 4. Производство пробок и других
средств укупорки в США
Если обратиться к опыту зарубеж$
ных производителей пробок, то можно
проследить четкие закономерности
развития, организации и роста про$
бочных производств. Прежде всего на$
блюдается тенденция к использова$
нию для литья мощных термопластав$
томатов с возможностью точных на$
строек и регулировок технологических
режимов, а также к применению высо$
коточных, качественных горячека$
нальных литьевых пресс$форм. Мно$
гие производители термопластавто$
матов на настоящий момент разрабо$
тали модельные ряды машин, имею$
щие специальные возможности для
производства пробок. К их отличиям
относятся, например, такие, как: ис$
пользование шнеков с большим отно$
шением диаметра к длине (D/L >> 25);
скоростной и мощный узел запирания
формы, обеспечивающий возможность
использования пресс$форм с большим
числом гнезд и минимальные потери
времени рабочего цикла на извлечение
изделий из формы (на извлечение из$
делия затрачивается менее 1 с); по$
вышенная точность настроек техноло$
гических режимов. В развитии литье$
вых пресс$форм для производства
пробок прослеживается тенденция к
все более частому применению мо$
дульного принципа проектирования,
когда вся форма состоит из стандарт$
ных частей и узлов, которые сравни$
тельно легко заменяются при износе
такими же стандартными элементами,
а также к использованию все более ин$
тенсивных систем внутреннего охлаж$
дения формы, позволяющих суще$
ственно сократить время цикла. В пос$
леднее время стали применяться ли$
тьевые пресс$формы с воздушными
системами охлаждения, в которых
вместо воды по охлаждающим каналам
пропускается охлажденный сжатый
воздух, что существенно увеличивает
интенсивность охлаждения и снижает
потери теплопроводности от загрязне$
ния системы охлаждения продуктами
окисления металла водой.
В России на сегодняшний день наи$
более часто используются 32$гнездные
пресс$формы польских, немецких, ки$
тайских, английских и швейцарских
производителей. Использование таких
пресс$форм является золотой середи$
ной в решении проблем стоимости ли$
тьевой машины с формой и объема вы$
пуска. Однако находят применение и
пресс$формы с 8, 16, 24 гнездами, а
также с 64 и 96 гнездами, которые не$
обходимы для работы сравнительно
мощных и дорогих литьевых машин.
Создание производств подобного
типа требует существенных матери$
альных затрат, а также четкой и пра$
вильной работы по организации сис$
темы управления качеством и техно$
логией производства. Для успешного
развития и выпуска конкурентоспособ$
ной продукции следует вести постоян$
ный технологический учет, разработку
и накопление технологических мето$
дов управления качеством продукции,
а также постоянный контроль за их
надлежащим выполнением.
В заключение хочется заметить, что
при производстве пробок, равно как и
при производстве других изделий с
повышенными требованиями к каче$
ству, необходимо уделять особое вни$
мание подбору кадров и культуре про$
изводственных отношений. Изделия
производят в конечном счете люди, и
от того, насколько они заинтересова$
ны в выпуске качественной продукции
и удовлетворены своей работой, зави$
сят качество продукции, престижность
торговой марки производителя, а сле$
довательно, и спрос на его продукцию.
С.Б.Синицын,
главный технолог ЗАО «ГАЙOК»