Технология изготовления канистр из полипропилена экструзионно-выдувным формированием

Введение

В современном мире упаковка играет ключевую роль в обеспечении сохранности и транспортировки различных товаров. Одним из наиболее распространенных типов упаковки являются канистры, которые находят широкое применение в различных отраслях: от химической и пищевой до медицинской. Канистры из полипропилена, благодаря своим уникальным свойствам, таким как высокая прочность, стойкость к химическим веществам и легкость, становятся все более популярными. В связи с этим актуальность исследования технологии их производства, а именно экструзионно-выдувного формования, возрастает.
Целью данной работы является детальное изучение технологии изготовления канистр из полипропилена с использованием экструзионно-выдувного формования. Для достижения этой цели необходимо решить несколько задач:
1. Рассмотреть химические свойства полипропилена и его преимущества как материала для упаковки.
2. Изучить основные этапы процесса экструзионно-выдувного формования, включая оборудование и методы контроля качества.
3. Проанализировать экологические аспекты производства канистр и возможности их переработки.
Объектом исследования являются канистры из полипропилена, а предметом — технологии их производства с акцентом на экструзионно-выдувное формование.
В работе будут использованы методы анализа литературы, описывающей современные технологии производства пластиковых изделий, а также сравнительный анализ различных методов формования. Применение этих методов позволит получить комплексное представление о процессе изготовления канистр и выявить его преимущества по сравнению с другими технологиями.
Значимость данной работы заключается в том, что она не только освещает актуальные аспекты производства канистр из полипропилена, но и способствует дальнейшему развитию технологий в этой области. Результаты исследования могут быть полезны как для специалистов в области материаловедения и технологии упаковки, так и для студентов, изучающих соответствующие дисциплины.
Таким образом, данное исследование вносит вклад в понимание современных процессов производства упаковки и их влияния на различные отрасли экономики.
 
1. Общая характеристика полипропилена

Полипропилен (ПП) представляет собой термопластичный полимер, получаемый из пропилена (C3H6) в результате полимеризации. Его химическая формула имеет вид (C3H6)n, что указывает на его высокомолекулярную природу. Полипропилен обладает уникальными физико-химическими свойствами, которые делают его одним из наиболее востребованных материалов в различных отраслях, включая упаковку, автомобилестроение и строительство.
Полипропилен характеризуется высокой химической стойкостью, что позволяет ему успешно противостоять воздействию большинства кислот и оснований. Он инертен к органическим растворителям и устойчив к воздействию многих химических веществ, таких как уксусная кислота, глицерин и щелочные растворы. Однако полипропилен подвержен разрушению при длительном контакте с сильными окислителями, такими как хлорсульфоновая кислота и дымящая азотная кислота, особенно при повышенных температурах [4].
Структурная форма полипропилена также влияет на его химические свойства. Существует несколько типов полипропилена: изотактический, синдиотактический и атактический. Изотактический полипропилен отличается высокой плотностью и температурой плавления (165-170 °C), что делает его более устойчивым к химическим воздействиям по сравнению с атактическим вариантом, который имеет меньшую прочность и плавится при более низких температурах (около 80 °C) [1].
Одним из главных преимуществ полипропилена является его лёгкость и прочность. Эти характеристики позволяют производить канистры, которые могут выдерживать значительные нагрузки и механические воздействия. Полипропилен также обладает отличной стойкостью к коррозии и не подвержен биопоражению, что делает его идеальным выбором для упаковки жидкостей, включая агрессивные химические вещества.
Кроме того, полипропилен хорошо сохраняет свои свойства при изменении температурных условий, что позволяет использовать его в широком диапазоне температур — от -10 °C до +100 °C. Это делает канистры из полипропилена универсальными для хранения различных продуктов, включая пищевые жидкости и химикаты [4].
Наконец, полипропилен легко поддается переработке и повторному использованию, что значительно снижает его экологический след по сравнению с другими пластиками. Это свойство становится особенно важным в условиях современного производства, где устойчивое развитие и минимизация отходов играют ключевую роль.
В химической промышленности полипропилен используется для производства трубопроводов и емкостей, которые способны выдерживать агрессивные химические среды. Благодаря своей высокой стойкости к коррозии и химическим веществам, ПП идеально подходит для хранения и транспортировки кислот, щелочей и других реактивов. Полипропиленовые трубы часто применяются в системах водоснабжения и канализации, а также в производстве фильтров и лабораторной посуды. Его диэлектрические свойства позволяют использовать полипропилен в электротехнических устройствах и высокочастотных приборах, что делает его важным материалом для этой отрасли.
В пищевой – полипропилен занимает второе место по популярности среди полимеров после полиэтилена. Он используется для производства упаковочных материалов, таких как контейнеры, бутылки и пленки, что обусловлено его безопасностью для здоровья человека и отличной инертностью. Полипропилен не взаимодействует с продуктами питания, что позволяет сохранять их свежесть и безопасность. Одноразовые емкости из ПП, такие как стаканы и тарелки, широко применяются в ресторанах и кафе. Гибкость технологии производства позволяет создавать упаковку различных форм и объемов, что делает ее универсальным решением для хранения молочных продуктов, напитков и других пищевых товаров.
Медицинская отрасль также активно использует полипропилен благодаря его биосовместимости и устойчивости к стерилизации. Из ПП изготавливаются различные медицинские изделия, включая шприцы, катетеры и хирургические инструменты. Полипропиленовые изделия могут подвергаться стерилизации при высоких температурах, что делает их безопасными для использования в медицинских учреждениях. Кроме того, ПП не содержит токсичных примесей и не вызывает аллергических реакций, что является важным фактором в производстве медицинского оборудования.
Таким образом, полипропилен является универсальным материалом с широким спектром применения в химической, пищевой и медицинской отраслях. Его уникальные свойства — высокая прочность, устойчивость к химическим воздействиям и безопасность для здоровья — делают его идеальным выбором для производства различных изделий. С учетом постоянно растущего спроса на экологически чистые и безопасные материалы, использование полипропилена будет только увеличиваться в будущем.

 
2. Экструзионно-выдувное формование

Экструзионно-выдувное формование (ЕВФ) является одной из наиболее распространенных технологий производства полых пластиковых изделий, таких как бутылки, канистры и контейнеры. Этот метод сочетает в себе процессы экструзии и выдува, что позволяет эффективно создавать изделия с заданной формой и толщиной стенок.
ЕВФ представляет собой технологический процесс, который начинается с экструзии термопластичного полимера для получения трубчатой заготовки, называемой паризоном. Эта заготовка затем помещается в пресс-форму, где происходит процесс выдува. Основным принципом работы технологии является использование сжатого воздуха для раздува горячей заготовки до тех пор, пока она не примет форму пресс-формы. Этот метод позволяет производить изделия с высокой точностью и разнообразием форм.
Процесс экструзии начинается с плавления полимерного гранулята в экструдере, где он превращается в однородный расплав. Затем расплавленный материал выдавливается через фильеру, формируя трубку или рукав нужной длины. На этом этапе важно обеспечить равномерность расплава и его гомогенность, чтобы избежать дефектов в готовом изделии.
После экструзии трубка помещается в разомкнутую пресс-форму. Как только форма закрывается, внутрь заготовки подается сжатый воздух, который раздувает ее до стенок формы. Этот процесс позволяет достичь необходимой конфигурации изделия и обеспечивает равномерное распределение материала по стенкам.
Процесс экструзионно-выдувного формования можно разделить на три ключевых этапа:
1. Расплавление: на этом этапе полимерные гранулы загружаются в экструдер, где они подвергаются нагреву и механическому воздействию шнека, что приводит к их плавлению. Важно, чтобы температура расплава была стабильной и равномерной по всему объему.