Литье под давлением с растяжением и выдувом (ISBM) — это производственный процесс, в результате которого изготавливаются бутылки, банки и контейнеры, которые вы ежедневно видите в косметике, фармацевтике, пищевой промышленности и средствах личной гигиены. Это одноэтапный процесс: пластиковая заготовка впрыскивается, обрабатывается, растягивается и выдувается в готовый контейнер за один непрерывный цикл, не покидая станок. В результате получается контейнер с точностью размеров, оптической прозрачностью и структурной целостностью, чего невозможно достичь с помощью двухэтапных процессов при тех же затратах.
Данное руководство охватывает полную картину процесса выдувного формования с использованием технологии ISBM для тех, кому необходимо принять решение: что это за процесс, чем он отличается от других технологий выдувного формования, с какими материалами он работает, для производства каких продуктов он лучше всего подходит, как выбрать между 3-позиционной и 4-позиционной конфигурациями машин, а также какие ключевые переменные определяют, подходит ли технология ISBM для конкретного применения в упаковке.
К концу этого руководства вы получите достаточное практическое понимание технологии, чтобы оценивать оборудование, выбирать оснастку и вести содержательные беседы с производителями оборудования, в том числе о собственном модельном ряде машин Ever-Power и о том, как каждая модель вписывается в ландшафт ISBM.
Что такое литье под давлением с растяжением и выдувом?
ISBM объединяет три операции — литье под давлением, растяжение-ориентацию и выдувное формование — в единый интегрированный машинный цикл.
При литье под давлением с растяжением гранулы пластиковой смолы подаются в инжекционный блок, расплавляются и впрыскиваются под высоким давлением в форму для заготовки. Полученная заготовка — толстостенная промежуточная деталь в форме пробирки — сохраняет тепло впрыска, пока поворотный стол машины вращает ее к станции кондиционирования (на 4-позиционных машинах), а затем к станции выдувания. На станции выдувания растягивающий стержень аксиально входит в заготовку, в то время как воздух высокого давления одновременно радиально раздувает ее у стенок полости выдувной формы. Затем контейнер охлаждается, извлекается, и цикл повторяется.
Одновременное осевое растяжение (за счет растягивающего стержня) и кольцевое растяжение (за счет давления продувки) приводят к двуосной молекулярной ориентации в стенке контейнера. Именно эта ориентация придает контейнерам ISBM их характерные свойства: высокую прочность на разрыв, хорошие газобарьерные характеристики, превосходную оптическую прозрачность и ударопрочность, превосходящую эквивалентный неориентированный полимер. Для ПЭТ двуосная ориентация — это то, что отличает структурно адекватный контейнер от контейнера премиум-класса.
Термин «одноэтапный» — используемый взаимозаменяемо с ISBM — отличает этот процесс от двухэтапного выдувного формования с растяжением, при котором заготовки изготавливаются отдельно, хранятся, а затем повторно нагреваются для выдувания во второй машине. При одноэтапном ISBM заготовка поступает непосредственно от литья под давлением к выдуванию в одной машине, что исключает этап повторного нагрева и связанные с ним затраты энергии, хранение заготовок и риск загрязнения.
в отличие от двухэтапного выдувного формования с повторным нагревом, за счет исключения вторичного повторного нагрева заготовки.
Допуски на размеры резьбы горловины достигаются путем литья под давлением, а не выдувания резьбы.
ASR 2,0–2,5 по оси и HSR 3,5–4,5 по окружности — диапазон, обеспечивающий максимальную ориентацию ПЭТ.
Диапазон рабочих параметров, достигаемый на аппаратах Ever-Power ISBM, — от небольших флаконов с сывороткой до больших пищевых контейнеров.
Как работает ISBM: четыре станции
Современные станки ISBM вращают поворотный стол, проходя через три или четыре станции за каждый цикл, при этом каждая станция одновременно выполняет отдельную операцию.
Станция 1 — Введение
Расплавленный пластик впрыскивается под давлением в полость пресс-формы заготовки. Заготовка — включая резьбу горловины и все детали резьбы — формируется здесь методом литья под давлением, поэтому размеры резьбы, полученные методом экструзионно-выдувного формования, более точны, чем у контейнеров, изготовленных таким способом. Система горячеканальных каналов подает расплав при контролируемой температуре к каждому литниковому каналу полости. Сила зажима при впрыске должна быть достаточной для удержания пресс-формы заготовки закрытой под давлением впрыска — 50 кН на модели EP-HGY50-V3-EV, до 300 кН на модели EP-HGY200-V4.
Станция 2 — Регулирование температуры (Только для 4 станций)
В четырехпозиционных машинах заготовка перемещается в специальную камеру для предварительной обработки, которая позволяет добавлять или удалять тепло из определенных зон тела заготовки перед выдуванием. Такая дифференциальная термическая обработка необходима для сложных геометрических форм контейнеров — овальных бутылок, квадратных бутылок, косметических баночек с толстым дном, — где равномерное распределение материала требует неравномерного температурного профиля заготовки. В трехпозиционных машинах эта камера отсутствует; заготовка перемещается непосредственно от литья под давлением к выдуванию, используя остаточное тепло.
Станция 3 — Растяжка и выдувание
Выдувная форма обволакивает подготовленную заготовку. Растягивающий стержень опускается аксиально в заготовку, растягивая ее до целевой длины контейнера, в то время как воздух высокого давления (2,0–3,5 МПа) одновременно надувает ее радиально, прижимая к охлажденным стенкам полости выдувной формы. Обе операции растяжения происходят одновременно — именно эта двухосная ориентация отличает ISBM от литьевого выдувного формования, в котором используется только радиальное нагнетание без аксиального растяжения. Контейнер охлаждается, прижимаясь к охлажденной форме, и его форма затвердевает.
Станция 4 — Катапультирование / Вывод
Готовый контейнер выталкивается из выдувной формы и удаляется из машины с помощью механизма извлечения — либо самотеком на конвейер, либо с помощью роботизированной руки для обработки, необходимой для косметической промышленности. По мере завершения вращения поворотного стола каждая станция одновременно повторяет свою операцию: станция впрыска уже впрыскивает следующую заготовку, в то время как станция выдува производит выдувание, а станция извлечения извлекает предыдущий контейнер. Именно эта параллельная работа обеспечивает ISBM высокую эффективность производства.
ISBM против других процессов выдувного формования
Понимание того, как ISBM соотносится с IBM, EBM и REHEAT-SBM, позволяет понять, для чего он лучше всего подходит, а где более целесообразны другие процессы.
Какие материалы может перерабатывать ISBM?
ISBM — это, прежде всего, процесс производства ПЭТ и ПЭТГ, но современные машины могут работать с более широким спектром конструкционных и специальных смол.
Основной полимер ISBM. ПЭТ идеально реагирует на двухосную ориентацию — диапазон коэффициентов растяжения ASR 2,0–2,5 и HSR 3,5–4,5 позволяет получить контейнер с прочностью на разрыв, газонепроницаемостью и прозрачностью, значительно превосходящими показатели неориентированного ПЭТ. Используется для упаковки продуктов питания, напитков, фармацевтических препаратов и средств личной гигиены, где требуются барьерные свойства и прозрачность.
Высококачественная косметическая смола. ПЭТГ обрабатывается при более низких температурах, чем ПЭТ, обладает большей естественной прозрачностью и лучше подходит для сложных форм и применения в изделиях с толстыми стенками. Более широкий допуск по коэффициенту растяжения обеспечивает большую свободу в проектировании заготовок и контейнеров. Контейнеры из ПЭТГ могут быть отполированы до зеркального блеска Ra 0,02 — неотличимого от стекла. Смола, которую выбирают для упаковки элитной косметики и парфюмерии.
Не содержащие бисфенол А смолы для детских товаров, многоразовых контейнеров для напитков и медицинских изделий, соответствующих требованиям FDA. Для тритана требуется точный контроль температуры — узкий технологический диапазон означает, что управление температурой впрыскивающего цилиндра и выдувной станции должно быть точным. Доступен на 4-позиционных машинах с возможностью регулирования температуры. Поликарбонат используется для упаковки медицинских изделий, требующих устойчивости к стерилизации.
Используется преимущественно для фармацевтической упаковки — флаконов для сиропов, систем укупорки — где требуется химическая стойкость к маслам и растворителям, а барьерные свойства ПЭТ менее важны. ПП имеет более узкий диапазон коэффициента растяжения, чем ПЭТ, и требует тщательной разработки преформы и контроля температуры. Доступен с соответствующей конфигурацией шнека на 4-позиционных машинах Ever-Power.
Какую продукцию производит компания ISBM?
ISBM используется везде, где для серийного производства требуются прозрачность, точная геометрия резьбы, двухосная ориентация или сложные формы контейнеров.
Баночки для косметики из ПЭТГ и тритана, флаконы для сывороток, флаконы для парфюмерии, флаконы для лосьонов. Основное применение, определяющее спрос на 4-станционную технологию ISBM. Прозрачность, подобная стеклу, и возможность изготовления толстостенных изделий делают ISBM единственным методом обработки пластика, который действительно конкурирует со стеклом в сегменте престижной косметической упаковки.
Флаконы для пероральных жидких лекарственных форм из ПЭТ, контейнеры для сиропов, флаконы для глазных капель, упаковка таблеток. Одноэтапный замкнутый процесс предотвращает загрязнение атмосферой между инъекцией и выдуванием — это критически важно для соответствия требованиям GMP. Для фармацевтического производства в чистых помещениях требуются полносервоприводные машины (серия V4-EV) без гидравлического масла.
Широкогорлые ПЭТ-банки для арахисового масла, меда, специй и приправ. Двуосная ориентация ПЭТ-пластика ISBM обеспечивает газонепроницаемость и механическую прочность, необходимые для этих применений. Крупногабаритные литьевые машины — EP-HGY200-V4 с производительностью 480 см³ — обрабатывают тяжелые заготовки, необходимые для этих широкогорлых контейнеров.
Флаконы для шампуня, геля для душа, солнцезащитного крема и средств по уходу за волосами из ПЭТ и ПЭТГ. Сложные овальные и плоские формы бутылок достигаются с помощью 4-позиционных машин и правильной конструкции преформы. 4-позиционная станция температурной обработки обеспечивает дифференциальный нагрев преформы, что гарантирует равномерное распределение материала в асимметричных углах.
Бутылочки для кормления, поильники и аксессуары для детского питания из тритана и полипропилена. Требования к материалам, не содержащим бисфенол А, и необходимость точного контроля температуры на протяжении всего цикла литья под давлением и кондиционирования делают 4-позиционную полносервоприводную систему ISBM подходящей производственной платформой для высококачественной продукции для младенцев.
Флаконы для эфирных масел, контейнеры для моющих средств, дезинфицирующие средства и упаковка для бытовой химии, где химическая стойкость и барьерные свойства ПЭТ имеют большое значение. Точная резьба на горлышке от ISBM особенно важна для герметичного закрытия агрессивных химических продуктов.
3-станционный или 4-станционный: какой вам нужен?
Самое важное решение по конфигурации оборудования — и именно оно в наибольшей степени определяет, какие контейнеры вы сможете производить.
Трехпозиционная машина использует остаточное тепло от впрыска непосредственно для обдува — без отдельной станции кондиционирования. Это делает ее более компактной, энергоэффективной и простой в эксплуатации. EP-HGY50-V3-EV — это трехпозиционная машина в линейке Ever-Power.
Трехпозиционная установка — правильный выбор в следующих случаях: контейнеры имеют круглое поперечное сечение, целевые показатели толщины стенок достижимы с учетом профиля остаточной температуры заготовки, а объемы производства позволяют использовать более компактную конструкцию и снизить капитальные затраты.
В состав 4-позиционной системы входит специальная станция температурного кондиционирования между этапами впрыска и выдувания. Эта станция позволяет применять дифференциальный нагрев — например, сильнее нагревать боковые стороны заготовки, чем переднюю и заднюю, — для достижения равномерного распределения материала в контейнерах некруглой и сложной формы.
Четырехстанционная установка необходима в следующих случаях: контейнеры имеют овальное, квадратное или плоское поперечное сечение; стенки контейнеров толстые (например, косметические банки); дно контейнера требует значительно больше материала, чем плечо; или для материалов типа (Tritan, PC) требуется дополнительное время кондиционирования.
Какая из машин Ever-Power ISBM подходит именно для ваших задач?
Ассортимент оборудования Ever-Power охватывает все области применения ISBM, от производства косметики начального уровня до высокопроизводительной упаковки фармацевтической и пищевой продукции.
EP-HGY50-V3-EV
Компактная 3-позиционная машина с полным сервоприводом. Одно- или двухгнездная. Круглые флаконы из ПЭТ/ПЭТГ для косметики и средств личной гигиены объемом до 2500 мл. Минимальные габариты и капитальные затраты в линейке. Энергосбережение до 401 ТТ3Т по сравнению с гидравлическими системами. Совместимость с инструментами, эквивалентными ASB-12M.
EP-HGY150-V4
Самая универсальная машина в линейке. Впрыск 150 кН, выдувание 200 кН. Полный ассортимент косметической продукции, включая баночки из ПЭТГ, овальные флаконы, тритан. Совместима с пресс-формами ASB-12M. ПЭТ, ПЭТГ, ПК, тритан, ПП. Объем впрыска 188–480 см³.
EP-HGY150-V4-EV
Безмасляная платформа с полным сервоприводом. 10-осевая сервоархитектура, 102,8 кВт. Соответствует требованиям чистых помещений класса 100 000. Для фармацевтического производства и производства премиальной косметики, где загрязнение гидравлическим маслом недопустимо. Совместимость с пресс-формами такая же, как у версии V4.
EP-HGY200-V4 / V4-B
Усилие впрыска 300 кН для крупноформатных контейнеров. Трехсервонасосная система. Шасси грузоподъемностью 13 тонн. Совместимость с пресс-формами серии Aoki 250 (V4-B напрямую принимает существующие основания пресс-форм Aoki). Объем впрыска до 480 см³, контейнеры объемом 2500 мл.
Готовы оценить ISBM для вашего приложения?
Сообщите нам целевые объемы производства контейнеров, тип смолы, годовой объем и текущий производственный процесс. Наша инженерная команда оценит, подходит ли технология ISBM, какая конфигурация оборудования необходима и какое оборудование потребуется для ваших контейнеров — в течение 48 часов.
Часто задаваемые вопросы об ISBM
Техническая информация в данном руководстве отражает инженерный опыт компании Ever-Power и стандартную отраслевую практику. Конкретные результаты производства зависят от конструкции контейнера, марки смолы и конфигурации оборудования. Контактная информация [email protected] или посмотреть наши полный ассортимент машин чтобы обсудить вашу конкретную заявку.
