Преформа это

Что такое преформа: определение и назначение

Преформа представляет собой цилиндрическую заготовку с готовой резьбовой горловиной и закрытым дном. Внешне она напоминает пробирку с толстыми стенками толщиной от 2,6 до 4,5 мм. Длина преформы значительно меньше финальной бутылки – обычно от 80 до 200 мм в зависимости от планируемого объема готового изделия.

Основное назначение преформы – служить заготовкой для последующего выдува пластиковой тары. Горловая часть преформы становится горловиной будущей бутылки и остается неизменной в процессе раздува. Это обеспечивает высокую точность и повторяемость резьбовой части, что критично для герметичности укупорки.

Ключевые преимущества использования преформ

Технология производства преформ литьем под давлением

Изготовление преформ осуществляется на специализированном оборудовании – термопластавтоматах или инжекционно-литьевых машинах. Процесс включает несколько критических этапов, каждый из которых влияет на качество конечного продукта.

Подготовка сырья и сушка

Полиэтилентерефталат является гигроскопичным материалом, активно поглощающим влагу из воздуха. Критическое значение имеет снижение содержания влаги до уровня менее 40 ppm или 0,004 процента массы. При превышении этого показателя происходит термодеструкция полимера с выделением вредных веществ и ухудшением свойств материала.

Сушка проводится в специальных адсорбционных осушителях с барабаном-адсорбером при температуре 165-180 градусов Цельсия в течение 4-6 часов. Обычные сушильные шкафы не обеспечивают требуемой глубины удаления влаги. Гранулят подается порционно через вакуумный загрузчик, обеспечивая непрерывное заполнение бункера.

Пластификация и инжекция

Высушенные гранулы подаются в шнековый цилиндр термопластавтомата, где происходит расплавление материала. Температура плавления поддерживается на уровне 240-250 градусов Цельсия. Перегрев выше 260 градусов недопустим, так как приводит к деградации полимера, повышению содержания ацетальдегидов и ухудшению прозрачности.

Расплавленный материал под высоким давлением впрыскивается в многогнездную пресс-форму через горячеканальную систему. Современные формы позволяют изготавливать от 16 до 96 преформ за один цикл. Время выдержки под давлением составляет 3-8 секунд в зависимости от массы преформы.

Охлаждение и кристаллизация

Критически важный этап – быстрое охлаждение преформы для предотвращения кристаллизации полимера. Преформа должна затвердеть в стеклообразном аморфном состоянии, сохранив структуру расплава. Для этого применяется интенсивное водяное охлаждение пресс-форм с температурой воды 8-12 градусов.

Если охлаждение недостаточно быстрое, происходит частичная кристаллизация материала, визуально проявляющаяся побелением отдельных участков. Кристаллические зоны не деформируются при последующем выдуве, так как температура плавления кристаллов составляет около 250 градусов.

Классификация преформ по конфигурации и параметрам

Существует несколько типов преформ, различающихся геометрией, толщиной стенок и областью применения. Выбор конкретного типа зависит от характеристик готовой бутылки и параметров выдувного оборудования.

Классификация по весу

Масса преформы напрямую определяется объемом будущей бутылки и требованиями к прочности стенок. Для слабогазированной минеральной воды толщина стенки бутылки составляет 0,25 мм, для сильногазированных напитков – 0,36-0,38 мм.

Типичные значения веса преформ: для бутылки 0,5 литра – 18-22 грамма, для 1 литра – 28-32 грамма, для 1,5 литра – 38-42 грамма, для 2 литров – 48-52 грамма. При увеличении газированности напитка вес преформы возрастает на 3-5 граммов для обеспечения необходимой прочности.

Стандарты горловины преформ

Горловина преформы стандартизирована на международном уровне, что обеспечивает совместимость с крышками и пробками массового производства. Существует несколько основных стандартов, доминирующих в разных регионах и отраслях.

Стандарт PCO (Plastic Closures Only)

Распространен в США и набирает популярность в других регионах. Включает две основные разновидности – PCO-1810 и PCO-1881. Обе имеют диаметр горловины 28 мм, но различаются высотой. Стандарт PCO-1881 представляет собой современную версию с облегченной горловиной, позволяющую экономить 1,35 грамма полимера на каждой преформе.

Применяется для производства тары под газированные и негазированные напитки, соки, пиво, квас, бытовую химию. Ключевое преимущество – эффективное газоудержание и меньший вес по сравнению с BPF.

Стандарт BPF (British Plastics Federation)

Разработан Британской федерацией пластика и широко распространен в Европе, России и странах СНГ. Диаметр горловины также составляет 28 мм, но конфигурация резьбы отличается от PCO. Обладает несколько большим весом, но обеспечивает надежное удержание газов.

Переход с BPF на PCO позволяет экономить от 1 до 2 граммов полимера на единицу продукции, что при крупносерийном производстве дает значительный экономический эффект.

Стандарт DIN

Используется преимущественно для непищевой продукции – косметики, фармацевтики, бытовой химии. Отличительные особенности: малое количество витков резьбы, отсутствие опорного кольца, возможность вытягивания горловины. Диаметры горловины варьируются: 18, 20, 24 или 28 мм в зависимости от назначения флакона.

Процесс повторного нагрева и раздува преформ

После изготовления преформы могут храниться длительное время. Перед выдувом бутылки их необходимо повторно нагреть до пластичного состояния. Этот процесс требует точного контроля температурных параметров для обеспечения равномерности стенок готового изделия.

Технология инфракрасного нагрева

Преформы проходят через зону нагрева с инфракрасными лампами, где температура материала доводится до 90-120 градусов Цельсия. При этой температуре полиэтилентерефталат приобретает высокую пластичность и может деформироваться за несколько секунд под действием растягивающих усилий и давления воздуха.

Современные системы используют секционный нагрев с различной интенсивностью излучения по высоте преформы. Это позволяет компенсировать разную толщину стенок и обеспечить равномерное распределение материала в готовой бутылке. Горловина защищается воздушным охлаждением для предотвращения деформации резьбы.

Двухосное растяжение и выдув

Разогретая преформа помещается в разъемную металлическую форму будущей бутылки. Внутрь опускается растягивающий стержень, который вытягивает заготовку по длине – осевое растяжение. Одновременно подается сжатый воздух под давлением 25-40 бар, расширяющий преформу в стороны до контакта со стенками формы – радиальное растяжение.

Двухосная ориентация молекул полимера критична для получения прочного изделия. Степень растяжения достигает 7-10 раз по сравнению с исходными размерами преформы. Любые микродефекты на поверхности заготовки увеличиваются пропорционально и становятся видимыми на готовой бутылке, поэтому требования к качеству преформ крайне высоки.

Охлаждение и извлечение

После формования бутылка охлаждается непосредственно в форме водой или воздухом в течение 2-4 секунд. Материал фиксируется в новой конфигурации. Форма раскрывается, готовое изделие извлекается и подается на линию розлива или упаковки. Полный цикл от загрузки преформы до получения бутылки составляет 8-15 секунд в зависимости от производительности оборудования.

Виды оборудования для работы с преформами

Существует два основных подхода к организации производства: одностадийный и двухстадийный процесс. Каждый имеет свои преимущества и области рационального применения.

Одностадийные машины

Совмещают литье преформ и выдув бутылок в едином технологическом цикле. Преформа после изготовления сразу, в горячем состоянии, подается в зону выдува. Такие машины компактны и не требуют промежуточного хранения заготовок, но имеют ограниченную производительность и гибкость в выборе форм бутылок.

Двухстадийные линии

Преобладают в промышленности – около 80 процентов всех пластиковых бутылок производятся по этой технологии. Литье преформ и выдув бутылок разделены территориально и технологически. Преформы изготавливаются на специализированных предприятиях, поставляются упакованными и выдуваются непосредственно на линиях розлива.

Преимущества двухстадийного процесса: возможность размещения выдувного оборудования рядом с линией розлива, экономия на логистике готовой тары, гибкость в выборе форм бутылок из одинаковых преформ, возможность начать производство с закупки преформ без инвестиций в литьевое оборудование.

Области применения преформ

Полиэтилентерефталатная тара получила широчайшее распространение в различных отраслях промышленности благодаря оптимальному сочетанию свойств материала и экономичности производства.

Требования к качеству преформ

Международные стандарты строго регламентируют допустимые дефекты поверхности. На преформе не должно быть видимых невооруженным глазом царапин, непроплавов, включений, черных точек. Литниковый облой должен быть минимальным и полностью удаляться при разгрузке, так как даже мелкие частицы, прилипая к поверхности, создают дефекты на готовой бутылке.

Прозрачность преформы должна быть абсолютной, любое помутнение свидетельствует о нарушении технологии охлаждения или недостаточной сушке сырья. Резьба горловины проверяется на соответствие стандарту специальными калибрами.

Преимущества и недостатки технологии преформ

Основные преимущества

Ограничения технологии