+7 (495) 465-16-29 Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Переработка пластмасс

Критерии качества ПЭТ-преформ

 

Сабсай О. 

Тара и упаковка, 1999, № 2, с. 32 - 33

  
  
  

     Для производства преформ, а следовательно, и бутылок применяют полиэтилентерефталат (ПЭТ) специальных марок. Это продукт поликонденсации терефталевой кислоты. ПЭТ отличают высокая твердость, наряду с хорошей ударной вязкостью, высокая размерная точность изделий, хорошая текучесть расплава. Изготовленные из ПЭТ бутылки прозрачны, как стекло. Полимер устойчив к маслам, жирам, спиртам, эфиру, бензину, слабым кислотам, слабым щелочам. Неустойчив к сильным кислотам и щелочам, кетонам. Воспламеняется ПЭТ с трудом и гаснет при удалении пламени.
     По заказу нашей фирмы определены гарантийные сроки хранения различных жидкостей в ПЭТ-бутылках. Без ущерба эксплуатационных качеств бутылок в них можно хранить: ацетон в течение 3 лет, моторное масло 5, воду 3-5 лет и т.п. Приведенные данные верны только в том случае, когда используется высококачественная бутылка. При этом доказано, что при производстве бутылки из преформы материал, из которого преформа изготовлена, не претерпевает никаких химических изменений.
     Итак, все дело в качестве преформы. С формальных позиций это полуфабрикат, и поэтому на преформу не существует государственного стандарта. Достаточно утверждения фирмы-производителя о соответствии преформы техническим условиям, которые производитель сам себе разрабатывает и сам себе утверждает. Существуют к счастью, международные стандарты, и, для того, чтобы понять, что такое высококачественная преформа, рассмотрим более подробно процесс ее получения.
     Преформы производят методом литья под давлением. Температура переработки 280 - 300 оС. При таких температурах возможна термодеструкция полиэтилентерефталата. Это значит, что ПЭТ теряет свои замечательные механические свойства. Это уже не специальный полимер для производства бутылок. Говоря научным языком, это сырье с пониженной молекулярной массой. Бутылка, изготовленная из деструктированного ПЭТ, имеет желтоватый оттенок и повышенную хрупкость. Особенно это сказывается при транспортировке: при тряске по российским дорогам у таких бутылок иногда отваливаются и лопаются донышки. Значительно увеличивается склонность изделий к деструктивному старению под действием кислорода и ультрафиолета - гарантийные сроки хранения сокращаются в десятки раз.
     Мало того, при термодеструкции возможно выделение весьма вредных веществ, которые мигрируют в жидкость, налитую в бутылку, а также отравляют рабочих и близко живущих жителей при производстве преформ. Допустимые концентрации вредных веществ, выделяющихся при производстве преформ, представлены в таблице.   

Допустимые концентрации вредных веществ, выделяющихся при переработке полиэтилентерефталата

  

 

Вредное вещество по 
ГОСТ 12.3.030
Миграция в модельные среды в готовых изделиях, мг/л В воздухе рабочей зоны, мг/м3 В атмосферном воздухе населенных 
мест, мг/м3
максимально разовая среднесуточная
Ацетальдегид 0.2 5 0.01 0.01
Диметилтерефталат 0.5 0.1 0.05 0.01
Кислота терефталевая - 0.1 0.01 0.001
Кислота уксусная - 5 0.2 0.06
Углерода оксид - 20 5 3

 

     
    
    

 

Рис. Схема подготовки сырья при производстве ПЭТ-преформ.

1 - выходное сопло;
2 - адсорберы;
3 - переключатели;
4 - воздуходувка;
5 - основной нагреватель;
6 - нагреватель регенератора;
7 - выходная труба
8 - микрофильтр
9 - воздухоохладитель

   

 

  
       Катализатором термодеструкции является вода. Причем при деструкции ПЭТ снова выделяется вода. Доказано, что, для того, чтобы избежать термодеструкции, ПЭТ необходимо высушивать до содержания влаги, меньшего 0.003 - 0.004 мас.%. Такое низкое содержание влаги недостижимо при обычных приемах сушки полимеров, например в сушильных шкафах. В России, однако, уже сейчас существует множество действующих предприятий  по производству ПЭТ-преформ, где сырье сушат именно в шкафах (догадайтесь, как они получили разрешение на производство и гигиенические сертификаты на готовые изделия). Оборудование на этих предприятиях, как правило китайского производства, и продают его в Россию фирмы-посредники, которых множество (откройте любой "Оптовик"). Как же нужно себя не уважать, чтобы травить своих детей и окружающих!
     Наша фирма предлагает производителю преформ использовать специальные агрегаты для сушки ПЭТ. Их устройство показано на рисунке. Сырье засасывается из мешка вакуумным загрузчиком (на рисунке не показан). Загрузчик имеет собственное дозирующее устройство, с помощью которого гранулы ПЭТ порционно подаются в бункер таким образом, чтобы он был всегда заполнен сырьем. Сырье перемещается в бункере сверху вниз так, чтобы во время пребывания каждой порции в бункере было не менее четырех часов. Снизу в бункер через выходное сопло подается подогретый нагревателем воздух. Отобрав влагу от сырья, воздух через фильтр и холодильник попадает в адсорбер-осушитель и затем снова в бункер. Адсорберов два. Когда один работает, другой генерируется. В рабочем контуре датчики непрерывно измеряют степень сухости воздуха - точку росы. Превышение допустимого значения точки росы является сигналом того, что рабочий адсорбер пресыщен, заслонки автоматически переключаются, и роль адсорберов меняется. 
     Полиэтилентерефталат - кристаллизующийся полимер. Преформу при ее производстве следует охлаждать быстро, так, чтобы ПЭТ не успел закристаллизоваться и затвердел, т.е. перешел в стеклообразное состояние, сохранив аморфную , некристаллическую структуру, которую он имеет в расплавленном состоянии. С точки зрения физики стекло - та же жидкость, только величина его вязкости столь огромна, что и за сотни лет не удается заметить деформаций стеклообразных сред под действием напряжений. С ростом температуры вязкость падает настолько, что полимер приобретает способность деформироваться за разумные промежутки времени. На этом и основан способ получения бутылок из преформ - достаточно разогреть преформу до температуры порядка ста градусов, чтобы за секунды из нее можно было выдуть бутылку.
     Но в расплавленном состоянии величина вязкости ПЭТ очень низкая - подвижность очень велика и полимер может успеть частично перейти в термодинамически более выгодное - кристаллическое состояние. Визуально это видно по побелению отдельных участков преформы, особенно в области конца сферической части, у литника. Температура плавления кристаллов ПЭТ около 250 оС и при температуре производства бутылок кристаллические участки преформ деформироваться - формоваться в бутылку не могут. В составе оборудования, поставляемого нашей фирмой, - мощный холодильник. Он позволяет охлаждать пресс-формы с максимальной интенсивностью и получать минимальную величину кристалличности в изделии. Поэтому существуют международные стандарты, регламентирующие допустимую величину степени кристалличности в преформе. Диаметр пятна кристалличности в области литника не должен быть больше 6 мм.
     Общая степень растяжения преформы при производстве бутылок порядка десяти (произведение степени растяжения вдоль и поперек оси). Это означает, что любой дефект, который имеет преформа (пятно, царапина, облой в местах стыковки формообразующих частей и т.п.), переходят на бутылку в десятикратном масштабе. Поэтому международные стандарты строго регламентируют требования к качеству поверхности и микродефектам преформ. Не должно быть видимых глазу включений, непроплавов, царапин. Образующийся при литье облой обламывается при укладке преформ и под действием электростатических сил прилипает к поверхности преформы, а затем, подплавляясь при выдуве бутылки, уродует поверхность изделия. Поэтому величина облоя должна быть минимальной. Для того чтобы эти требования выполнить, необходимо изготавливать пресс-формы с высокими размерной точностью и качеством поверхностей.