Ein kontinuierlicher Zyklus

ISBM kombiniert Vorformlingsinjektion, axiales und radiales Streckverfahren sowie Blasformen in einem einzigen, ununterbrochenen Maschinenzyklus. Das Ergebnis ist ein biaxial orientierter Behälter mit überlegener Transparenz, Barriereeigenschaften und mechanischer Festigkeit im Vergleich zu extrusionsblasgeformten Alternativen.

Ein-Schritt vs. Zwei-Schritt

Beim einstufigen ISBM-Verfahren wird die Vorform im noch thermisch aktiven Zustand eingespritzt und aufgeblasen. Dadurch entfällt die Notwendigkeit des Wiedererhitzens und das Risiko einer Kontamination bei der Lagerung der Vorform. Zweistufige Verfahren kühlen und lagern die Vorformlinge vor dem Wiedererhitzen – effizient bei sehr hohen Stückzahlen, aber nicht optimal für Premium-Behälter oder vielfältige Materialportfolios.

Warum die biaxiale Orientierung wichtig ist

Durch die gleichzeitige Dehnung des Polymers in axialer und Umfangsrichtung werden die Molekülketten in zwei Ebenen ausgerichtet. Diese biaxiale Orientierung erhöht messbar die Zugfestigkeit, die Gasbarriereleistung, die optische Klarheit und die Stoßfestigkeit – der Grund, warum biaxial orientiertes PET weltweit die Verpackung von Getränken und Arzneimitteln dominiert.

Harztrocknung und Plastifizierung

Vor Beginn des Formprozesses müssen PET-, PETG-, PC-, PP- oder Tritan-Granulate gründlich getrocknet werden. PET ist stark hygroskopisch – bei einem Feuchtigkeitsgehalt von über 50 ppm beim Eintritt in den Formzylinder kommt es während des Schmelzens zu hydrolytischer Zersetzung, wodurch das Molekulargewicht sinkt und trübe, strukturell geschwächte Vorformlinge entstehen. Ein Kristallisationstrockner, der vier bis sechs Stunden bei 160 bis 175 °C läuft, ist Standard für PET.

Nach dem Trocknen gelangt das Harz in die Extruderschnecke, die mithilfe von mechanischer Scherung und Wärmeleitung durch Zylinderheizungen das Polymer schrittweise aufschmilzt und homogenisiert. Die Gleichmäßigkeit dieser Schmelze bestimmt unmittelbar die Transparenz und die strukturelle Integrität jedes nachgelagert produzierten Behälters.

Vorformling-Injektion

Das geschmolzene Polymer wird unter hohem Druck durch das Heißkanalsystem in den geschlossenen Formhohlraum eingespritzt und bildet so den Vorformling – ein dickwandiges, reagenzglasförmiges Zwischenteil. Die Schließkraft muss die Formhälften gegen den Einspritzdruck vollständig verschließen. Unzureichende Schließkraft führt zu Gratbildung an der Trennlinie und Maßungenauigkeiten im Gewinde des Formhalses.

Im EP-HGY50-V3-EVDie Einspritzschließkraft beträgt 50 kN und ist für Kosmetikbehälter mit einer Kavität geeignet. EP-HGY200-V4 Bei großen Mehrkavitäten-Formen für die Pharmaindustrie steigt dieser Wert auf 300 kN. Die Heißkanaltemperatur muss zonenweise geregelt werden, um zu verhindern, dass sich kalte Schmelzeinschlüsse in der fertigen Flaschenwand bilden.

Gleichzeitiges Dehnen und Blasen

Dies ist der entscheidende Arbeitsschritt. Ein Streckstab senkt sich axial durch den Hals des Vorformlings, während gleichzeitig Druckluft unter hohem Druck – 2,0 bis 3,5 MPa bei allen Ever-Power-Maschinen – den Vorformling radial gegen den Blasformhohlraum aufbläst. Durch diese kombinierte Wirkung werden die Polymerketten auf molekularer Ebene in beide Richtungen ausgerichtet.

Das Timing ist entscheidend. Trifft die Vorblasluft ein, bevor der Streckstab seine untere Endposition erreicht hat, schießt das Material in Richtung Hals und die Basis wird gefährlich dünn. Führt der Streckstab ohne Luftunterstützung zu weit aus, entsteht an der Basis Spannungsaufhellung. Die Ever-Power-SPS steuern diese Vorgänge mit Millisekundenpräzision, die sich ohne mechanische Eingriffe über den Touchscreen anpassen lassen.

Kühlung, Druckentlastung und Ausstoß

Sobald der Behälter die Blasformkavität füllt, beginnt die Kühlung. Die Formoberfläche wird durch zirkulierendes Kühlwasser in internen Kanälen auf 5 bis 15 Grad Celsius gehalten. Eine unzureichende Kühlzeit führt beim Entformen zu thermischer Verformung, was wiederum zu Abweichungen in der Ovalität und zu Bodenverformungen führt, die die Qualitätskontrolle nicht bestehen.

Nach dem Abkühlen und dem Entlüften der Hochdruckluft öffnet sich die Form, und ein Auswurfarm transportiert die fertige Flasche zum Auslaufband. Bei der einstufigen Spritzstreckblasformmaschine geschieht dies gleichzeitig mit dem Einspritzen des nächsten Vorformlings und der Konditionierung eines weiteren, wodurch ein vollständig paralleler Produktionszyklus ohne Leerlaufzeiten zwischen den Schüssen entsteht.

Polyethylenterephthalat

PET ist das am häufigsten verarbeitete Harz im Streckblasverfahren. Es zeichnet sich durch außergewöhnliche Transparenz, hohe Sauerstoffbarriere und starke mechanische Eigenschaften aus. Aufgrund seines engen Blasfensters von 95 bis 115 °C ist eine präzise Temperaturregelung auf Zonenebene erforderlich. PET eignet sich für Getränke, Speiseöle, pharmazeutische Sirupe und Körperpflegeprodukte.

PET-Glykol-modifiziert

PETG lässt sich bei niedrigeren Temperaturen verarbeiten, bietet ein breiteres Verarbeitungsfenster und liefert glasähnliche Klarheit ohne Kristallisationstrocknung. Ideal für luxuriöse Kosmetiktiegel, hochwertige Lebensmittelbehälter und Verpackungen für Medizinprodukte, bei denen optische Klarheit ein primäres Markenkriterium ist und komplexe Formen erforderlich sind.

BPA-freies Copolyester

Tritan ist von Natur aus BPA-frei und zeichnet sich durch außergewöhnliche Chemikalien- und Bruchfestigkeit aus. Aufgrund seiner Temperaturempfindlichkeit benötigt es eine 4-Stationen-Maschine mit präziser Temperaturregelung. Es ist das bevorzugte Material für Babyflaschen, wiederverwendbare Sportbehälter und medizinische Verpackungen, bei denen sowohl BPA-Freiheit als auch optische Klarheit erforderlich sind.

Polypropylen

PP zeichnet sich durch hervorragende Chemikalienbeständigkeit, geringe Dichte und Mikrowelleneignung aus. Es erfordert ein sehr enges Verarbeitungsfenster und profitiert deutlich von einer 4-stufigen Konditionierung. Anwendungsbereiche sind Joghurtbecher, Verpackungen für Körperpflegeprodukte und Heißabfüllbehälter für die Gastronomie, die den FDA-Richtlinien entsprechen müssen.

Polycarbonat

Die Prozesse erfolgen bei deutlich höheren Temperaturen als bei PET und erfordern eine sorgfältige Schmelztemperaturkontrolle, um eine Vergilbung zu vermeiden. Es entstehen Behälter mit hervorragender Schlagfestigkeit und optischer Klarheit für Wasserspenderflaschen, Mehrwegbehälter und optische Spezialanwendungen. Die 4-stufige Konditionierungsstufe ist für eine fehlerfreie Produktion unerlässlich.

Durch Parker-Ventile zugeführte Druckluft füllt den Vorformling gegen die kalte Formwand. Unzureichender Druck führt zu unvollständiger Flaschenbildung und Oberflächenfehlern.

Gekühltes Wasser mit einer Temperatur von 8 bis 12 Grad Celsius zirkuliert durch die Blasform und bestimmt so die Abkühlrate und die Zykluszeit. Eine konstante Wassertemperatur ist für eine reproduzierbare Flaschengeometrie unerlässlich.

Die Schließkraft muss die Trennkraft des Einspritzdrucks übersteigen. Die Maschinen von Ever-Power decken einen Bereich von 50 kN für kosmetische Anwendungen bis zu 400 kN beim Modell EP-HGY650-V4 ab.

Für PET wird eine optimale biaxiale Orientierung durch ein ASR von 2,0 bis 2,5 in Kombination mit einem Umfangsstreckverhältnis von 3,5 bis 4,5 erreicht. Abweichungen verringern die Barrierewirkung und die mechanische Festigkeit.

Alle Ever-Power ISBM-Maschinen arbeiten mit standardmäßigem 3-Phasen-Industriestrom von 370 bis 400 V und sind somit mit Europa, Australien, dem Nahen Osten und den meisten globalen Märkten kompatibel.

Wanddickenvariation

Ursache: Ungleichmäßige Vorformlingtemperatur beim Streckprozess. Dünnere Abschnitte zeigen, wo der Vorformling heißer war. Tritt am häufigsten bei asymmetrischen Formen auf 3-Stationen-Maschinen auf.

Lösung: Wechseln Sie zu einer 4-Stationen-Maschine mit unabhängiger Konditionierung oder überprüfen Sie die Temperaturkarte der Heißkanalzone, um eine gleichmäßigere Vorformlingtemperatur vor dem Blasformen zu erreichen.

Stressaufhellung

Ursache: Die Vorformtemperatur beim Blasen war zu niedrig. Das Polymer orientiert sich unterhalb seiner Glasübergangstemperatur, wodurch Mikroporen entstehen, die das Licht streuen und einen weißen Schleier erzeugen.

Lösung: Die Konditionierungstemperatur in 2-Grad-Schritten erhöhen. Sicherstellen, dass das Kühlwasser der Spritzgießmaschine dem Vorformling keine übermäßige Wärme entzieht, bevor dieser die Blasstation erreicht.

trübe Basis

Ursache: PET-Materialien werden zu lange oberhalb des Kristallisationsbereichs von 90 bis 160 Grad Celsius gehalten. PET kristallisiert in diesem Bereich und verliert dauerhaft seine Transparenz.

Lösung: Verkürzen Sie die Zykluszeit, um die Vorformlingsbelichtung zu minimieren. Erhöhen Sie die Kühlwasserdurchflussrate im Spritzgießwerkzeug, um den Bodenbereich schneller abzukühlen.

Blitz auf Halsgewinden

Ursache: Die Einspritzklemmkraft reicht nicht aus, um die Halsringeinsätze gegen den Einspritzdruck geschlossen zu halten. Geschmolzenes Polymer tritt aus und erstarrt als Grat, wodurch ein korrekter Verschluss der Kappe verhindert wird.

Lösung: Prüfen Sie, ob die gemessene Schließkraft den Maschinenspezifikationen entspricht. Kontrollieren Sie den Verschleiß des Halsringeinsatzes und prüfen Sie, ob sich die Harzviskosität zwischen den Chargen verändert hat.

Vollservo vs. Hydraulik: Wie viel Energie verbraucht ISBM?

Herkömmliche hydraulische ISBM-Maschinen betreiben eine Verstellpumpe im Dauerbetrieb, die das Öl unabhängig von Betriebsphasen (Einspritzen, Blasen, Kühlen oder Pause) mit konstantem Druck zirkulieren lässt. Der Energieverbrauch während der Kühlung – bis zu 40 Prozent der gesamten Zykluszeit – führt im 24/7-Produktionsbetrieb zu erheblichen Energiekosten.

Die in den Modellen EP-HGY50-V3-EV und EP-HGY150-V4-EV eingesetzten Vollservosysteme ersetzen die zentrale Pumpe durch einzelne elektrische Servomotoren, die nur dann Strom verbrauchen, wenn sie aktiv Bewegung erzeugen. Während der Kühlphase sinkt der Energieverbrauch der Servomotoren auf nahezu null.

Unter standardisierten Werksprüfbedingungen erzielen Ever-Power-Vollservomaschinen durchweg Energieeinsparungen von 30 bis 40 Prozent gegenüber herkömmlichen Hydraulikmaschinen – was in Märkten mit hohem Stromverbrauch wie Deutschland, Australien und Großbritannien jährliche Einsparungen von Zehntausenden von Dollar pro Maschine bedeutet.

Wie die Werkzeugkonstruktion das Ergebnis des ISBM-Prozesses beeinflusst

Selbst eine optimal konfigurierte Maschine mit ideal aufbereitetem Polymer produziert fehlerhafte Behälter, wenn die Form mangelhaft konstruiert ist. Beim einstufigen Streckblasformen arbeiten zwei separate Werkzeugelemente nacheinander: die Spritzgießform, die die Geometrie des Vorformlings und die Gewindegenauigkeit am Hals bestimmt, und die Blasform, die die äußere Form und Oberflächenbeschaffenheit des fertigen Behälters festlegt.

Hochglanzpolierte Blasformhohlräume erzeugen hochglänzende Behälter; seidenmatte Hohlräume hingegen eine matte Optik. Ungleichmäßige Wandstärken im Vorformling führen direkt zu ungleichmäßigen Wandstärken im fertigen Behälter. Ever-Power entwickelt und fertigt kundenspezifische einstufige ISBM-Formen Im eigenen Haus wird jede Kavitätsgeometrie präzise auf das Einspritzvolumen, die Streckverhältnisse und das Produktionsharz der Maschine abgestimmt.

Optionen für individuelle Formen ansehen

Pharmazeutische Verpackungen

Sirupflaschen, Augentropfenfläschchen, Tablettenbehälter und Nasensprayflaschen erfordern eine präzise Gewindegeometrie, eine hohe Barriere gegen Feuchtigkeit und Sauerstoff sowie einen hygienischen Ein-Schritt-Prozess, der das Kontaminationsrisiko minimiert. ISBM aus PET oder PP erfüllt all diese Anforderungen in einer einzigen kompakten Maschine.

Luxuskosmetik

Hochwertige Hautpflege- und Parfümmarken verlangen nach dickwandigen Tiegeln und Flaschen, die die Ästhetik und das Gewicht von Glas imitieren. PETG wird auf 4-Stationen-Maschinen zu Kosmetikbehältern mit Wandstärken von über 4 mm, glasähnlicher Transparenz und komplexen ovalen oder asymmetrischen Profilen verarbeitet, die mit einfacheren Anlagen nicht realisierbar sind.

Gläser für Lebensmittel und Gewürze

PET-Behälter für Erdnussbutter, Honig, Gewürze und Speiseöle benötigen eine hohe Sauerstoffbarriere und Stabilität, um dem Stapeln im Einzelhandel standzuhalten. Die biaxiale Orientierung im ISBM-Verfahren reduziert die Sauerstoffdurchlässigkeit deutlich und verlängert die Haltbarkeit im Vergleich zu spritzgegossenen PP-Behältern mit gleicher Wandstärke.

Baby- und Kleinkindprodukte

Babyflaschen benötigen BPA-freie Materialien, optische Klarheit, Bruchsicherheit und ein präzises Gewinde am Flaschenhals für Standard-Silikonsauger. Tritan und PP werden auf 4-Stationen-ISBM-Maschinen verarbeitet und erfüllen all diese Anforderungen. Der geschlossene Ein-Schritt-Prozess minimiert das Kontaminationsrisiko im Vergleich zur zweistufigen Fertigung mit Vorformlingslagerung.

Getränkebehälter

Hersteller von Nischen- und Premium-Getränken nutzen das einstufige ISBM-Verfahren für eine überlegene Materialverteilung in komplexen Flaschenformen und die Möglichkeit, Premium-Harze wie PETG zu verarbeiten, um eine differenzierte Regalpräsenz bei moderaten Mengen zu erzielen, wo zweistufige Maschinen überdimensioniert und unflexibel wären.

Chemikalien und Haushaltsprodukte

Ätherische Öle, Reinigungskonzentrate, Weichspüler und Agrochemikalien erfordern Behälter mit ausgezeichneter Chemikalienbeständigkeit und auslaufsicherem Verschluss. Die von ISBM hergestellten biaxial orientierten PET-Behälter weisen im Vergleich zu spritzgegossenen Alternativen eine deutlich verbesserte Spannungsrissbeständigkeit und eine präzise Gewindegeometrie am Flaschenhals auf.

Alle angegebenen technischen Parameter beziehen sich auf gemessene Leistungsdaten von Ever-Power-Maschinen unter Standard-Werksprüfbedingungen. Für Datenblätter und Beratung zur Maschinenkonfiguration wenden Sie sich bitte an [Kontaktinformationen einfügen]. [email protected] oder besuchen Sie unsere Kontaktseite.