Главная / Отраслевой блог / Производство прозрачных выдувных ёмкостей (Часть 1 — ПЭТ)

Производство прозрачных выдувных ёмкостей (Часть 1 — ПЭТ)

Автор — Станислав Забелин   Опубликовано в сети: 8 ноября 2005 года  Последнее обновление: 19 мая 2009 года

 

Необходимость в прозрачных упаковочных ёмкостях диктует маркетинг. У потребителей остаётся более сильное впечатление о товаре, когда они, помимо всего прочего, отчётливо могут видеть содержимое флакона, бутылки или банки. Прозрачность упаковки стала стандартом на рынке газированных напитков и минеральной воды; кроме того, прозрачные и полупрозрачные выдувные контейнеры применяются в косметической отрасли, в фармацевтике, а также вcё в том же пищевом направлении. На первый взгляд, прозрачной упаковки на рынке могло бы быть и больше, но в некоторых случаях, например для молочных продуктов, применение прозрачной упаковки невозможно. Солнечные лучи легко проходят внутрь контейнера и вредят содержимому. С другой стороны, например в косметической отрасли, дифференцирование с помощью прозрачной упаковки имеет свои рамки. Ведь если все флаконы с шампунем на прилавке будут прозрачными, тогда неминуемо буден утерян смысл её применения, а прозрачный флакон дороже и его сложнее получить.

Прозрачные ёмкости из стандартного полиэтилентерефталата (ПЭТ, ПЭТФ, PET)

Overview

Наиболее распространённое применение полимера ПЭТ — упаковка. Прозрачные упаковочные ёмкости, а если более конкретно — бутылки для газированных напитков, минеральной воды и некоторых сортов пива, прозрачные флаконы для шампуней, жидкого мыла и других косметических жидкостей, а также некоторые виды фармацевтических флаконов — все эти ёмкости чаще всего делают именно из ПЭТа. ПЭТ — первый материал, который вспоминают, когда речь идёт о получении прозрачной ёмкости. Благодаря своим достоинствам ПЭТ после своего появления на рынке сразу стал быстро обретать популярность и в 80-е годы даже спас канадского производителя литьевых машин Husky от упадка, компания Husky вовремя сконцентрировала все свои технологические усилия на развитие и выработку решений в области ПЭТ-переработки и не прогадала. Также в своё время поступила ныне известнейшая компания Sidel и некоторые другие фирмы. Все они, вместе с ПЭТ, совершили мощный рывок наверх.

Технология

Трёхмерная модель типовой пресформы

Ёмкости из стандартного ПЭТ получают двухстадийным способом. Сначала на термопластавтомате методом литья под давлением производится заготовка (преформа). Преформа уже имеет сформированную горловую часть. Затем в специальных вытяжно-выдувных машинах преформы помещаются в прессформы, разогреваются до температуры, при которой они становятся эластичными, затем продольно растягиваются по длине, и, наконец, сжатым воздухом они выдуваются поперечно до нужной окончательной формы, которую определяет дизайн выдувной прессформы. Стадия продольной вытяжки необходима, во-первых, чтобы получать ёмкости значительно (до 2-х раз и более) превышающие по длине преформу, а, во-вторых, чтобы обеспечить продольную ориентацию молекул полимера, что позволяет получить лучшую прозрачность и барьерные свойства бутылки.

Производство преформ

Для производства преформ из ПЭТ можно использовать стандартные термопластавтоматы, однако, с экономической точки зрения лучше для этой задачи подходят их специальные модификации. Преформы располагаются в прессформе перпендикулярно поверхности плит и имеют малую площадь сечения, поэтому для их литья под давлением нужно минимальное усилие смыкания. При этом, поскольку преформы затем растягиваются до готового изделия, их стенки достаточно массивны (3–4 мм), а, значит, итоговый вес каждой преформы достаточно велик. Как правило, для экономически выгодного литья преформ используют многонёздные прессформы, что влечёт за собой требование к термопластавтомату иметь мощный узел впрыска с большим максимальным весом дозы. Проще говоря, для литья преформ термопластавтомат должен иметь большой узел впрыска и маленький узел смыкания. Если использовать машину с обычным для термопластавтоматов отношением размера узла впрыска и узла смыкания, то получится, что,например, для литья 42-граммовых преформ на 36-гнёздной прессформе вам понадобится громоздкий станок класса 450–550 тонн (по запиранию). Для хорошей и стабильной пластикации ПЭТа рекомендуется использовать шнеки с большим отношением длины к диаметру, 22D и более. Ещё одним немаловажным технологическим моментом в переработке ПЭТ, который стоит отметить, это гигроскопичность материала. Перед загрузкой непосредственно в термопластавтомат ПЭТ нужно долго и интенсивно просушивать. Причём настоятельно рекомендуется делать это не в обычных бункерных сушилках, продувающих материал горячим воздухом, а использовать для этого специальные влагоустранители. Через бункер влагоустранителя, внутри которого находится необходимое количество ПЭТа, проходит воздух, который, выходя из бункера по шлангопроводу, попадает непосредственно во влагоустранитель. Внутри влагоустранителя воздух, набравший влаги из материала, проходит дальше через особое сито, где остаётся собранная влага, а затем попадает снова в бункер с материалом — процедура повторяется с большой интенсивностью, что в итоге обеспечивает наименьшую точку росы, более эффективную просушку.

Литьевые прессформы для изготовления преформ

Как уже было сказано выше, преформы располагаются в прессформе перпендикулярно поверхности плит. Это означает, что на одной полуформе, распложенной на подвижной плите, размещаются достаточно длинные пуансоны, заходящие во время смыкания в достаточно глубокие матрицы, сделанные в другой полуформе. Резьба и другие горловые выступы формуются специальными внутренними сердечниками, которые смыкаются после полного закрытия прессформы и размыкаются перед раскрытием. Для организации действительно эффективной системы охлаждения в прессформе на преформы и системы горячих каналов для оптимизации течения и качества расплава существуют отдельные ноу-хау производителей таких прессформ, а если учесть ещё тот факт, что ПЭТ-прессформы, как правило, имеют немаленькое количество гнёзд, то можно предположить, что качественная прессформа потребует серьёзных капитальный инвестиций.

Выдув из преформ готовых бутылок

Вытяжно-выдувные станки, для которых входным сырьём являются преформы, а выходным продуктом — бутылки и флаконы, бывают двух видов: автоматические и полуавтоматические. Эти станки не столь сложны технически как, например, термопластавтоматы или экструзионно-выдувные машины, и их неплохо научились делать и в России. В вытяжно-выдувном станке для ПЭТ происходит два основных процесса: продольное растяжение преформы по длине специальным штоком и непосредственно выдув до необходимой формы по ширине.

Полуавтоматические ПЭТ-станки отличаются от автоматических обязательной зависимостью от ручного труда; перед каждым новым циклом оператор вручную вкладывает необходимое количество преформ в приёмные гнёзда. Отсюда логичное ограничение по максимально возможной производительности машины, ведь полуавтомат может обеспечивать выход не более чем нескольким сотням бутылок в час.

Объединение двух стадий в одной машине

Ожидаемым развитием технологии производства ёмкостей из ПЭТ стало появление инжекционно-выдувных машин для изготовления ПЭТ-бытулок в едином моноблоке. Инжекционно-выдувные машины для ПЭТ можно разделить на два основным типа. Первый тип — это машины осуществляющие литьё преформ и поперечный выдув до окончательной формы. Ко второму типа относятся машины осуществляющие, как и первые, литьё преформ, но имеющие больше стадий последующей обработки преформы, а именно стадию нагрева/кондиционирования преформы, продольной вытяжки, и два этапа поперечного выдува сжатым воздухом.

Таким образом, конструкция инжекционно-выдувных машин для ПЭТ без вытяжки включает в себя, во-первых, обычный узел впрыска термопластавтомата и горячеканальную многогнёздную прессформу для отливки преформ; во-вторых, узел выдува и охлаждения, где бутылки получают окончательную форму и застывают; в-третьих, узел выброса готовых изделий. Передача преформ из позиции литья в позицию выдува и в позицию выброса осуществляется с использованием поворотного или переворотного центрального стола, на котором обычно и крепятся прессформы для литья и выдува. Машины с продольной вытяжкой имеют значительно более сложную и, как следствие, более дорогую концепцию, при этом, по сути их единственный плюс сводится к возможности изготовления более крупных и сложных по геометрии ёмкостей.

Как правило, производством преформ и выдувом из них изделий занимаются совершенно разные компании, и все преимущества одностадийной технологии в основном связаны именно с тем, что производство переносится под одну крышу. Их можно сформулировать следующим списком:

• Снижение себестоимости изделий, ведь в цену покупной преформы входит её себестоимость для производителя и его норма прибыли.
• Полный контроль над производственным процессом, а значит над качеством изделия от этапа загрузки ПЭТ-гранулята до получения готовой продукции.
• Отсутствие рисков и, как следствие, проблем с нерегулярными поставками преформ.
• Свободный подбор и изменение цвета преформы/бутылки.
• Большая свобода выбора геометрического дизайна ёмкости и оптимизация веса т.к. нет необходимости выбирать из уже сформированной рынком номенклатуры готовых преформ.
• Возможность изготовления ПЭТ-ёмкостей с широким горлом.

Реже встречаются ситуации, когда предприятие льёт преформы, а затем само же выдувает из них изделия. В этом случае к вышесказанным преимуществам добавляется экономия производственной площади и электроэнергии на мощностях предприятия.

Почему в таком случае предприятия не спешат переходить на моноблочную технологию?

Единственный недостаток инжекционно-выдувной машины — её цена, а также цена оснастки для неё. Все те факторы удорожания прессформы на ПЭТ-преформы, перечисленные выше, актуальны и для инжекционно-выдувной машины т.к. там, по сути, используются те же самые прессформы. Инжекционно-выдувная машина это гибрид термопластавтомата, выдувного станка с предварительным разогревом и даже робототехники. Технология создания надёжной машины такого класса подвластна только ведущим производителям оборудования для переработки пластмасс, что также не лучшим образом влияет на цену. Всё это приводит к тому, что объём инвестиций необходимый для запуска производства бутылок с покупкой преформ несопоставимо меньше объёма инвестиций для закупки инжекционно-выдувной машины с прессформами. Некоторым подспорьем в этом смысле являются представленные компанией SMC инжекционно-выдувные машины для ПЭТ без вытяжки, которые благодаря безболезненному для качества изделий отказу от стадий продольной вытяжки и повторного нагрева позволяют при меньших инвестициях производить непрямоугольные ёмкости до 100—150 мл из ПЭТ-гранул.

Впрочем, возможности инжекционно-выдувных машин тоже не безграничны. Поскольку прессформы на таких машинах являются переворотными, существует ограничение в их максимальной гнёздности и соответственно размере, чтобы прессформу можно было безболезненно и быстро переносить их позиции литья в позицию кондиционирования, выдува и далее.

Ещё одна немаловажная причина недостаточной популярности инжекционно-выдувных машин для ПЭТ и популярности метода с закупкой преформ состоит в малой информированности пользователей стран СНГ о вышеуказанных преимуществах технологии (эта причина становится всё менее и менее актуальной как раз с помощью подобных статей). Ведущие игроки на российском рынке изготовления преформ такие, как «Ретал», «Европласт», Alpla и другие в свою очередь не сидят на месте и увеличивают номенклатуру, поставляемых преформ, совершенствуют логистику, снижают стоимость — одним словом делают всё, чтобы свести с минимуму недостатки двухстадийного способа производства ёмкостей из ПЭТ.

Продолжение

Во второй части материала мы познакомим Вас с методами изготовления прозрачных ёмкостей не из преформ, а из экструдированного рукава, т.е. методом экструзионно-выдувного формования. О материалах и технологиях, применяемых в этой отрасли, производителям из стран СНГ известно гораздо меньше, чем о стандартном ПЭТе.

---

 

Если в ваших планах организация производства прозрачных ёмкостей, свяжитесь с нами и мы подробно обсудим возможные варианты решений.