ISBM(사출 연신 블로우 성형) 공정은 정밀하게 순서화된 일련의 단계를 통해 원료 플라스틱 수지를 완제품 중공 용기로 변환합니다. 각 단계는 기계 회전 테이블의 전용 스테이션에서 이루어지며, 모든 스테이션은 동일한 기계 사이클 내에서 서로 다른 프리폼을 사용하여 동시에 작동합니다. 각 단계에서 어떤 일이 발생하는지, 그리고 각 지점에서 품질을 제어하는 ​​요소가 무엇인지 이해하는 것은 ISBM 장비를 작동하거나 사양을 정하는 모든 사람에게 필수적입니다.

개요: ISBM은 몇 단계로 구성되어 있습니까?

단일 단계 ISBM 장비는 스테이션 수에 따라 3~6단계의 공정을 수행합니다. 3스테이션 장비는 사출, 스트레치 블로우, 배출 등 최소 필수 공정을 수행하며, 4스테이션 장비는 전용 컨디셔닝 단계를 추가합니다. 6스테이션 장비는 여기에 블로우 후 냉각 및 두 번째 컨디셔닝 구역을 추가합니다. 모든 구성은 동일한 유형의 완제품 용기를 생산하며, 스테이션이 추가될수록 복잡한 병 형상에 대한 더욱 정밀한 제어와 높은 사이클 속도를 구현할 수 있습니다.

4스테이션 ISBM 회전 테이블 — 각 기계 사이클 내에서 4단계 공정이 서로 다른 프리폼에 대해 동시에 진행됩니다.

1단계: 수지 건조 및 준비

ISBM 공정을 시작하기 전에 수지를 올바르게 준비해야 합니다. ISBM 생산에 주로 사용되는 PET 수지는 흡습성이 있어 공기 중의 수분을 흡수합니다. 수지에 수분이 있으면 가공 과정에서 가수분해가 일어나 고유 점도(IV)가 감소하고 아세트알데히드(AA)가 생성되는데, 이 화합물은 식품 및 음료 용기에서 불쾌한 맛을 유발합니다.

표준 PET 건조 방식: 160~170°C에서 최소 4~6시간 동안 제습 건조기를 사용하여 수분 함량을 50ppm 미만으로 낮춥니다. 건조기 작동 전, 건조기의 이슬점이 -40°C 이하인지 확인해야 합니다. 이 단계는 기계 가동 전 단계에서 이루어지며 기계 작동 주기 자체에는 포함되지 않지만, 기계에서 생산되는 모든 병의 품질을 결정짓는 중요한 요소입니다.

2단계: 사출 — 프리폼 성형

기계 내 첫 번째 단계는 사출 성형입니다. 건조된 수지가 호퍼에서 가열된 배럴로 공급되면 왕복 스크류가 수지를 녹여 이송합니다. 표준 PET의 경우 270~295°C의 용융액이 고압으로 프리폼 금형 캐비티에 주입되어 두꺼운 벽을 가진 중간 튜브인 프리폼이 형성됩니다.

이 단계에서 제어되는 주요 매개변수:

• 녹는점 — PET의 경우 270~295°C가 적정 온도입니다. 온도가 너무 높으면 IV가 분해되고 AA가 생성되며, 너무 낮으면 쇼트샷과 표면 결함이 발생합니다.
• 주입 속도 및 압력 — 충전 시간과 패킹을 결정합니다. 패킹이 불충분하면 게이트 싱크가 발생하고 넥 마감 부분의 치수가 부정확해집니다.
• 금형 내 냉각 시간 — 프리폼은 금형이 열리기 전에 사출 온도(60~75°C)까지 냉각되어야 합니다. 냉각이 불충분하면 사출 시 프리폼이 변형됩니다.
• 클램핑력 — 사출 압력에 대해 금형을 닫힌 상태로 유지해야 합니다. 클램프가 충분하지 않으면 프리폼 분할선에 플래시가 발생합니다.

사출 단계는 ISBM 사이클에서 가장 긴 단일 공정이기 때문에 전체 스테이션 수와 관계없이 전용 스테이션을 차지합니다. EP-HGY 시리즈의 사출 클램핑력은 50kN(EP-HGY50-V3-EV)에서 400kN(EP-HGY650-V4)까지 다양하며, 30ml에서 10리터까지의 용기 용량을 지원합니다.

3단계: 온도 조절 - 온도 프로파일 조정 (4스테이션 및 6스테이션 모델에만 해당)

4스테이션 및 6스테이션 기계에서 프리폼은 프리폼 금형에서 배출된 후 맨드릴에 그대로 있는 상태로 컨디셔닝 스테이션으로 이동합니다. 여기서 적외선 히터는 프리폼이 블로우 스테이션에 도달하기 전에 축 방향 온도 분포를 조정합니다.

PET는 유리 전이 온도(Tg ≈ 75 °C) 이상, 결정화 시작 온도(≈ 130–140 °C) 이하의 좁은 온도 범위에서만 이축 배향이 가능합니다. 컨디셔닝 스테이션은 프리폼 본체를 90–115 °C로 가열하는 동시에 넥 부분은 차갑게 유지합니다(블로잉 과정에서 넥 부분이 변형되지 않아야 함).

개별 적외선 히터 영역은 바닥, 어깨 또는 몸체 영역에 열을 집중시키도록 독립적으로 조절할 수 있어 작업자가 블로우 성형 단계에서 재료가 우선적으로 흐르는 위치를 제어할 수 있습니다. 이러한 기능 덕분에 넓은 바닥, 도드라진 어깨, 인체공학적 그립 및 일체형 손잡이와 같은 복잡한 병 형상을 구현할 수 있습니다.

EP-HGY150-V4-EV의 4개 스테이션 ISBM 공정 시퀀스 - 각 스테이션은 동시에 작동하므로 컨디셔닝 시간은 주입 시간과 같습니다.

4단계: 스트레칭 - 스트레칭 로드를 이용한 축 방향 신장

블로우 성형 공정에서 금형이 프리폼을 감싸며 닫힙니다. 기계식 스트레치 로드가 프리폼 내부로 내려와 바닥면에 닿은 후 축 방향으로 늘어나면서 제어된 속도(일반적으로 1~2m/s)로 바닥면을 아래로 밀어냅니다. 이로써 프리폼은 사출 길이의 2.5~3.5배까지 늘어납니다.

ISBM과 일반 사출 블로우 성형(IBM)을 구분 짓는 핵심 요소는 바로 연신 공정입니다. IBM 방식에서는 연신봉이 없고 축 방향 배향도 이루어지지 않으며, 프리폼에 공기압만 가해집니다. 반면 ISBM 방식에서는 기계식 연신봉을 사용하여 공기 팽창이 시작되기 전에 분자 축 방향 배향을 유도합니다. 이것이 바로 ISBM 병이 동일 용량의 IBM 병보다 더 강하고 투명하며 가벼운 주된 이유입니다.

5단계: 불어넣기 - 금형에 대해 방사형으로 팽창시키기

스트레치 로드가 늘어나는 것과 동시에 또는 직후에 고압 공기(25~40bar)가 스트레치 로드 또는 별도의 블로우 핀을 통해 주입됩니다. 이 공기압은 프리폼을 밀폐된 블로우 금형의 벽면을 따라 바깥쪽으로 방사형으로 팽창시킵니다.

축 방향 연신(4단계)과 방사형 블로우(5단계)의 조합을 통해 이축 분자 배향, 즉 고분자 사슬이 축 방향과 원주 방향 모두에 동시에 정렬됩니다. 이러한 이중 배향이 ISBM 병에 특유의 성질을 부여하는 요인입니다.

• 동일한 벽 두께에서 비배향 PET보다 인장 강도가 최대 3배 더 높습니다.
• 유리처럼 투명한 광학적 특성을 지니며, 광투과율은 90% 이상입니다.
• 탄산음료 용도에 충분한 CO₂ 차단 성능을 제공합니다.
• 물을 가득 채운 상태에서 1.5m 높이에서 떨어뜨려도 충격에 강합니다.

수지 건조부터 각 단계를 거쳐 최종 병에 이르기까지 ISBM 공정의 전체 파라미터 맵과 각 단계의 중요 제어 지점을 보여줍니다.

6단계: 냉각 — 방향을 고정시키기

블로우 성형 후, 병은 금형 벽에 고정된 상태로 금형 내부 냉각 회로를 통해 열을 식힙니다. 일반적인 블로우 성형 금형은 8~12°C의 냉수를 사용합니다. 병은 금형이 열리기 전에 이완 온도 이하(일반적으로 벽면 기준 60°C 이하)로 냉각되어야 하며, 그렇지 않으면 금형에서 분리될 때 수축하고 변형됩니다.

고온 충전(주스, 차, 이온음료 등 85~95°C에서 충전) 용도의 경우, 블로우 성형 공정을 일반적인 저온 대신 100~120°C에서 진행합니다. 이렇게 성형 온도를 높이면 블로우 성형 과정에서 병 벽면의 PET 결정화가 제한적으로 발생하는데, 이를 열처리라고 합니다. 이를 통해 병은 충전 온도에서 열적 안정성을 확보하게 됩니다.

7단계: 배출 — 사용 완료된 병 제거

금형이 열리고 완성된 병이 맨드릴에서 분리됩니다. 3스테이션 및 4스테이션 기계에서는 테이블이 회전하여 다음 프리폼 세트를 사출하기 전에 최종 인덱싱 위치에서 이젝션이 발생합니다. 6스테이션 기계에서는 블로우 성형과 이젝션 사이에 전용 후냉각 스테이션이 있어 금형이 더 빨리 열리고(블로우 유지 시간 단축) 병이 이젝션 전에 맨드릴에서 냉각을 완료할 수 있으므로 치수 불안정 없이 전체 사이클 시간을 단축할 수 있습니다.

배출된 병은 컨베이어와 적재대를 거쳐 하류의 충전, 캡핑, 라벨링 및 팔레트 적재 장비로 이동합니다.

처리 단계 요약

각 스테이션 구성에 대한 전체 기계 사양은 다음을 참조하십시오. EP-HGY 3, 4 및 6 스테이션 ISBM 장비 제품군각 공정 단계에 맞는 금형 설계를 원하시면 다음 웹사이트를 방문하세요. 맞춤형 ISBM 금형 페이지.

자주 묻는 질문