Полиэтиленовые пакеты типа «Майка»

Под  действием силы тяжести  материал поступает вниз из загрузочного бункера в рабочий объем экструдера.

Внутри экструдера материал попадает в замкнутое пространство, между вращающимся шнеком и неподвижными стенками рабочего цилиндра. Перемещение  материала, по крайней мере пока он находится в твердом состоянии, обусловлено воздействием на него сил  трения при контакте с неподвижной  внутренней поверхностью рабочего цилиндра и с подвижной поверхностью шнека.

Воздействие сил трения вызывает разогрев материала, кроме того, к  рабочему объему экструдера осуществляется подвод тепла от внешних  нагревательных устройств.

Таким образом, по мере продвижения  материала, его температура повышается, достигая точки плавления, при этом на поверхности неподвижной стенки рабочего цилиндра начинает формироваться  пленка расплава. Именно на данном участке  заканчивается зона перемещения  твердой фазы и начинается зона пластикации.

При продавливании материала  через зону пластикации постепенно осуществляется его полное плавление, в тоже время точка полного  плавления считается концом  зоны пластикации и началом зоны перемещения  расплава.

При этом геометрической зоне перемещения расплава соответствует  зона дозирования, единственное назначение которой заключается в продавливании  расплава через фильеру.

При прохождении материала  через экструзионную головку  сечение потока принимает  форму  формирующего инструмента. Поскольку  фильера оказывает сопротивление  потоку расплава, для его продавливания  необходимо приложить силу. Эта сила обеспечивается давлением, называемым давлением в фильере,  которое  определяется формой фильеры, температурой расплава полимера, скоростью потока расплава и его реологическими свойствами.

Необходимо помнить, что  давление в фильере обусловлено  сопротивлением фильеры её конструкцией и процессом течения расплава.

Основным оборудованием  экструзионного процесса является червячный  пресс или экструдер, оснащенный формующей головкой, в котором  происходит непрерывная пластикация  и гомогенизация полимера, получение  однородного расплава и его выдавливание через формующую головку в  виде профиля изделия.

Рисунок 1 - Принципиальное устройство одношнекового экструдера

1 - червяк, 2 - материальный  цилиндр, 3 – бункер, 4 – каналы  охлождения, 5 –кольцевые нагреватели, 6 – термопары, 7 – формующая головка, 8 – корпус, 9 – механическая передача, 10 – устройство, подающее  и отводимое  воду, 11 – питающая зона червяка, 12 – зона сжатия, 13 – зона дозирования.

Принцип работы экструдера.

Принципиальное устройство одночервячного экструдера показано на рисунке 1. Полимерный материал из бункера 3 поступает в материальный цилиндр 2, захватывается вращающимся червяком 1 и транспортируется к формующей головке, фрагмент которой показан позицией 7. При этом полимер в первой, питающей, зоне червяка l1 размягчается и уплотняется в пробку, в зоне сжатия l2 он расплавляется, а в зоне дозирования l3 гомогенизируется и подготавливается к подаче в формующую головку. Для обеспечения требуемого теплового режима и условий транспортирования на материальном цилиндре установлены зонные кольцевые нагреватели 5 с индивидуальными вентиляционными устройствами; участок цилиндра вблизи загрузочного отверстия охлаждается водой по каналам 4, а для контроля температуры служат термопары 6. Конструкция червяка, как правило, предусматривает его внутреннее охлаждение водой, подаваемой и отводимой через устройство 10. Червяк получает вращение от электромеханического привода, состоящего из электродвигателя 12 постоянного или переменного тока и редуцирующей механической передачи 9. Осевое усилие, действующее на червяк в направлении, противоположном транспортированию расплава, воспринимается подшипниковым узлом 11. Все рабочие узлы экструдера смонтированы в корпусе 8.

Кроме экструдера в технологию изготовления пакетов входят следующие  вспомогательные элементы:

• Флексомашина – предназначена для изготовления полноцветных  этикеток, наклеек, ярлыков.

Флексомашина (рисунок 2) разделена на две зоны натяжения полотна – зона печати и зона высечки. В печатной секции сервопривод установлен на печатный вал, передача крутящего момента на остальные валы осуществляется через систему шестерен, которые не требуют смазки. Машина может быть укомплектована секциями трафаретной печати, холодного, горячего тиснения, конгрева, наминации.

Машина оснащена специальной  системы очистки форм. Смена тиража осуществляется за считанные минуты, благодаря тому, что замена анилокса, формного вала, красочного ящика осуществляется без использования инструмента.

Рисунок 2 - Флексомашина

• Пакетоделательная машина – предназначена для производства (резки, сварки и запайки) пакетов донным щвом.

Машина оснащена всеми  необходимыми опциями (рисунок 3), обеспечивающими качество выпускаемой продукции: сервопривод, управляемый программируемым логическим контроллером, системой термоигл, фотоглазом, частотным управлением, ножами резки.

Машины спроектированы для  выпуска широкого спектра выпускаемой  продукции без какой-либо серьезной  переналадки. Данные машины легки в  эксплуатации, а также потребляют низкое количество энергии, отличаются высоким качеством сварного шва, простотой обслуживания и надежностью  в работе.

Рисунок 3 – Пакетоделательная  машина

• Вырубной пресс (рисунок 4) – позволяет вырезать горло пакета. Рабочие салазки имеют прямой ход вверх и вниз, что обеспечивает оптимальный результат для пробивки отверстий, рубки, пробивки вырезов и гибки. Дополнительно установлен гидравлический зажим и полиуретановый разделитель. Они ускоряют работу пресса, существенно повышая его эффективность.

Рисунок 4 – Вырубной пресс

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2 Технология производства тары

Технология изготовления пакетов типа «майка» размером 42+20х70 (ширина + фальц в развороте х высота в см):

1)  Выдув на экструдере  рукавной пленки происходит из полиэтилена низкого давления (ПНД). В случае необходимости получения в будущем пакета с боковым фальцем (рисунок 6) необходимо пленочный рукав (рисунок 5) зафальцевать. Если же в дальнейшем необходимо наносить печать, то на пленочный рукав "наносится корона" (прокоронирование – преобретение барабанов положительного или отрицательного потенциала для того, чтобы в последующем можно было наноситьпечать). Хотя коронатор может устанавливаться на оборудовании для печати и тогда пленка коронируется непосредственно на флексомашине перед печатью.

Рисунок 5 - Пленочный рукав

Рисунок 6 - Фальцованный рукав

     Таким образом,  для производства пакетов экструдер  должен быть дополнительно укомплектован  устройством фальцовки пленочного  рукава и активатором пленки (коронатором). Ширина экструдера выбирается  соответственно максимальной ширины  выпускаемых пакетов.

2)  Далее следует этап  нанесения на пленочный рукав  печати (если это необходимо) (рисунок 7) . В зависимости от максимального количества наносимых цветов, необходима 2-ух, 4-ех либо 6-ти цветная флексомашина. При производстве фасовочных, мусорных или других пакетов, где печать не нужна данный этап опускается.

Рисунок 7 - Окрашенный рукав

 

Рисунок 8 - Нож для майки (справа),  нож для фасовки (слева)

а                    б

Рисунок 9 – Типы пакетов

а - Фасовка, б - Майка

3) Следующий этап - это  резка пленочного рукава на  пакетоделательной машине. В нашем  оборудовании для резки пакетов  используется двухсторонний нож (рисунок 8). Переход от одного типа пакетов к другому осуществляется лишь поворотом горячего ножа на 180.° При изготовлении пакета типа «фасовка» (рисунок 9.а) дно пакета формируется сварным швом от горячего ножа, а затем отрезается гильотиной. На этом этапе заканчивается производства фасовочных, мусорных и других пакетов.

     При производстве  майки (рисунок 9.б) формируется два сварных шва от горячего ножа и режется гильотиной посредине. Затем пакеты, запаянные с двух сторон, садятся на горячую иглу в пачку по 100 шт. Для резки отпечатанных пакетов необходимо наличие фотоэлемента, улавливающего рисунок. Таким образом, для производства пакетов типа "майка" обязательно наличие в пакетоделательной машине устройств "горячая игла" и "фотоглаза".

а          б

Рисунок 10 – Виды вырубки горла пакета

а - Ручка, б - Майка

4)  Последний этап в  производстве пакетов типа "майка"  это вырубка горла пакета (рисунок 10) на вырубном прессе. Форма горла пакета зависит от вырубной формы пресса. Конечный продукт это скрепленные в пачке пакеты по 100 штук. Таким образом, для производства пакетов типа майка, вырубная неусиленная ручка обязательно наличие вырубного пресса с комплектом необходимых форм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Расчет расхода,  размеров материала, тепловой  и прочностной расчет

Расчёт производительности системы

Производительность выбранного экструдера вычисляется с учётом следующих данных: диаметр червяка D=67мм, длина L=1862.5мм, шаг винтового канала t=63мм, глубина h=5мм, сопротивление К=110мм³, скорость вращения червяка n=700 об/мин, глубина канала червяка m=1, ширина гребня е=6мм. Определим угол наклона винтовой линии червяка:

                           ₍₁₎

                                                                        ₍₂₎

                                                                 ₍₃₎

                                                                           ₍₄₎

Исходя из этих данных вычислим производительность системы:

                                                                              ₍₅₎

При плотности полиэтилена Q=22 мкм определяем, что производительность Q=96 кг/ч. А так как количество рабочих дней в году на предприятии 265, количество часов работы установки в день 8 часов и коэффициент использования рабочего времени 0.8, можно рассчитать объем перерабатываемого материала в год:

V_г = V_ч * N_д * N_ч * к ;                                                                           (6)

V_r  = 0,96 * 265 * 8 * 0.8 = 1628,2   т/г          

С учетом производительности данной установки можно выбрать  количество требуемых единиц оборудования на предприятии:

N_об = N_г / V_г                                                                                         (7)

N_об = 6000 / 1628,2 = 3,68   шт.

Из полученных данных следует  что, предприятию требуется 4 единицы данного оборудования.

Определение расхода  упаковочных материалов на потребительскую  упаковку

Масса упаков. дозы, кг	Плотность грунта, г/см2	Длина l, мм	Ширина b, мм	Плотность пленки, г/см3	Количество потребительских  упаковок	Толщина пленки δ, мкм
1	2,66	700	420	1,13	6	22

Стоимость 1 м² пленки 1000 рублей.

1.Определение расхода пленки на потребительскую упаковку

В практических условиях достаточно часто приходится определять необходимую  вместимость мешка и количество упаковываемого в нём продукта или  обратную задачу, при известном количестве продукта и его насыпной массе необходимо выбрать вместимость мешка и его размеры. Эту задачу можно решить с помощью представленной номограммы.

где V – искомая вместимость пакета, м³;

k - коэффициент использования мешка;

ρ - насыпная плотность продукта, кг/м³.

 

 

При известных размерах пакета можно определить: