Технология производства пластиковых и ПЭТ-бутылок

Удобные в применении бутылки, посуда, другие всевозможные изделия из пластика или полиэтилена — нераздельные атрибуты современного общества. Простота производства и использования обусловили им широкую популярность на всех континентах без исключения. Примечательно, что сырьем для изготовления этой практичной тары является синтетический полимер с емким названием — ПЭТ. Впервые он был получен английскими инженерами в 1941 году. Более 30 лет материал применяли исключительно для создания искусственного текстиля и только в начале 70-х годов начали выпускать ПЭТ-бутылки, упаковку и другие изделия.

ПЭТФ – расшифровка материала

Короткое название «ПЭТ» расшифровывается как полиэтилентерефталат. При этом есть и другое сокращение «ПЭТФ», но его чаще используют специалисты, когда речь идет о самом сырье с учетом химической или физической структуры. В качестве базовых компонентов для изготовления этого полимера применяют смесь терефталевой кислоты и моноэтиленгликоля с добавлением изофталевой кислоты и диэтиленгликоля.

Производство полиэтилентерефталатной пластмассы осуществляется в два этапа:

• Непрерывная полимеризация. В результате этерефикации высокомолекулярной смеси терефталата и изофталата низкомолекулярным моноэтиленгликолем с последующей поликонденсацией в присутствии катализатора формируется полимерная масса умеренной вязкости 0,60-0,66 г/л. Фактически, в процессе этой операции из состава удаляется вода и этиленгликоль.
• Твердофазная поликонденсация. На этой стадии полимер высокой вязкости кристаллизуется, превращаясь в массу повышенной вязкости 0,76–0,85 г\л.

В качестве конечного материала получают белые гранулы, волокна или пленки. Сырье направляют на предприятия, которые занимаются производством ПЭТ-бутылок, упаковки, тары или другой пластиковой продукции.

Применение полиэтилентерефталатов

Возможность контролировать вязкость в процессе литья тары или других изделий обуславливает широкую сферу применения полиэтилентерефталатов. Помимо бутылок для напитков, полимер востребован для изготовления посуды, видео, фото и аудио пленок, полиэфиров или текстильного волокна. Пластичные материалы широко используются на предприятиях по выпуску различных шин, упаковки, тары и других наименований.

Основные свойства ПЭТ-материалов

Полиэтилентерефталаты обладают массой уникальных физико-химических свойств:

• Повышенная прочность, стойкость к ударам (90 кДж/м²), порезам, перепадам температур и ультрафиолету в диапазоне от -40 до +60 ⁰С.
• Низкая газопроницаемость и гигроскопичность при незначительном коэффициенте трения.
• Высокая стойкость к растяжению, изгибам и истиранию при повышенной светопропускной способности, сопоставимой с обычным или органичным стеклом.
• Безопасность для здоровья и экологии, позволяющая использовать полимер в качестве сырья при изготовлении посуды, упаковки и тары для пищевых продуктов.
• Хорошая пластичность не только в разогретом, но и в холодном состоянии.
• Низкая теплопроводность и проводимость тока, ПЭТ — отличный диэлектрик.
• Инертность в отношении минеральных кислот и жиров.
• Легкая обработка, резка, утилизация и переработка.
• Возможность нанесения печати, окрашивания полимерной массы на стадии изготовления.

Как производят пластиковые бутылки: технологические тонкости

В качестве сырья для производства ПЭТ-бутылок используются гранулы полиэтилентерефталата. Предварительно из материала удаляют избыточную влагу, которая накапливается даже в процессе хранения. Игнорирование этой операции приводит к ухудшению прозрачности, заготовки становятся мутными.

Перед началом производства ПЭТ высушенный в специальных камерах гранулят расплавляют. При необходимости получения определенного оттенка в массу добавляют нужные красители. Помимо улучшения привлекательности, затемнение снижает светопропускную способность полимера, что минимизирует пагубное воздействие ультрафиолета на содержимое будущей бутылки. Из подготовленного таким образом сырья путем литья изготавливаются специальные заготовки под конкретные наименования.

На следующем этапе холодные полуфабрикаты подвергаются разогреву в особой печи до температуры 50–55 ⁰С. Эта операция необходима для повышения пластичности. Равномерность прогрева достигается благодаря постоянному вращению. Затем нагретые заготовки поступают в аппараты для выдува. Здесь внутрь полуфабрикатов подается сжатый воздух. Под воздействием высокого давления пластичный полимер приобретает заданную конфигурацию и размеры. В завершение готовые бутылки подвергаются охлаждению.

Что такое преформа?

Заготовки для ПЭТ-бутылок называются преформами. Полуфабрикаты напоминают собой небольшие пробирки, в верхней части которых есть горлышко с несколькими нарезами — резьбой под крышку. Размеры горлышка формируются с учетом конкретной жидкости, для которой изготавливается тара. Это необходимо, чтобы обеспечить удобное и безопасное использование готовой продукции. Плюс к этому, правильная конфигурация позволяет оптимизировать расход сырья.

Помимо конфигурации и размеров горлышка, другой важной характеристикой преформы является ее масса. Она прямо пропорциональна объему будущей ПЭТ-бутылки.

Оборудование для изготовления пластиковой тары

Технология промышленного производства упаковки или тары из гранул полиэтилентерефталата (ПЭТ) довольно простая. Однако требуется использование специального оборудования — термопластавтоматов, печей и пресс-форм (автоматов для выдува).

• Термопластавтомат. Аппарат для литья преформ под пластиковые бутылки состоит из комплекта прессовых форм, матриц и инжекционных узлов, которые приводятся в движение электрическим, гидравлическим или электромеханическим приводом. Управление машиной осуществляется с помощью панели. В зависимости от конкретной модели термопластавтоматы бывают углового, горизонтального или вертикального типа.
• Печь. Агрегат конвейерного типа предназначен для предварительного нагрева заготовок — преформ. Равномерный разогрев происходит в нескольких активных зонах, обеспечивающих вращение полуфабрикатов.
• Автомат для выдува. Пресс-формы комплектуются сменными формами с учетом объема и конфигурации будущих бутылок.

Оборудование по производству ПЭТ может быть полуавтоматическим или автоматическим. В первом случае используются отдельные станки. Загрузка сырья или преформ, как выгрузка заготовок (готовой продукции) осуществляется вручную. Во втором случае применяются технологические линии, укомплектованные термопластавтоматами, печами, пресс-формами и другими аппаратами. Такое решение исключает необходимость ручного труда. Все операции выполняются в автоматическом режиме.

Экологичность ПЭТ

Производство пластиковых бутылок, как и другой продукции, осуществляется из материалов, безопасных для здоровья и экологии, что подтверждено результатами многочисленных научных исследований. Об экологичности практичной упаковки свидетельствуют заключения как зарубежных, так и российских экспертиз. В 2011 году аналогичное тестирование пластика было проведено учеными Аналитического центра МГУ им. Ломоносова М.В. По результатам заключения пластиковая тара признана безопасной для реализации пива и других напитков. Плюс к этому, по сравнению со стеклянной или алюминиевой упаковкой она в меньшей степени влияет на экологию. При этом, расходы на утилизацию или переработку пластичного сырья значительно ниже.