ПЭТ бутылки: история, свойства, технология производства Часть 4
Выдув ПЭТ-бутылки
Внутренний дизайн и производительность
оборудования значительно варьируют в
зависимости от производителя, однако основные
принципы его работы остаются неизменными. Выбор
того или иного оборудования диктуется
необходимым и объемами продукции, компоновкой
оборудования на уже существующем предприятии и,
разумеется, ценой.
Самый простой вариант - это загружаемые вручную
машины, в которых нагреватель преформ и блок
выдува фактически представляют собой отдельные
части. Такого рода оборудование предназначено
для производителей напитков с очень небольшими
объемами выпуска продукции, поскольку довольно
дешевы, но обладают достаточной
производительностью, которая, как правило,
составляет у машин такого типа 1000-1200 бутылок в
час у агрегата с двумя ячейками для выдува 1-литровых
бутылок. Особенности производства могут
потребовать и оборудования, представляющего
собой автоматизированную линию. В таком случае с
одного ее конца формы автоматически загружаются
в машину, а с другого - выходят готовые бутылки,
которые опять-таки автоматически подаются
непосредственно на линию розлива. Обычно в
агрегатах с такой конфигурацией нагреватель
преформ выполняется в форме скобы, вертикальной
или горизонтальной, что делается в целях
экономии пространства. Ротационные машины
состоят из постоянно движущегося колеса,
проводящего преформы через секцию нагрева,
откуда они, после соответствующего уравнивания
температуры, поступают на выдув. Здесь преформы
загружаются в свободные ячейки, когда те
проходят мимо транспортировщика, проходят
стадию выдува, а бутылки переправляются дальше,
когда карусель повернется на 360'. Теперь ячейка
готова принять новую преформу.
Высокоскоростная ротационная машина
Для того, чтобы более глубоко исследовать три
вышеозначенные стадии выдува бутылки, обратимся
к современной ротационной машине для
изготовления ПЭТ-бутылок. Ротационные машины
обладают преимуществом экономии
производственных площадей благодаря своей
компактности. Преформы могут загружаться с той
же стороны, откуда выходят готовые бутылки, а три
остальных стороны машины остаются свободными
для доступа и осмотра. Существуют и машины, в
которые преформы подаются непосредственно
напротив того места, откуда выходят бутылки:
такое оборудование предназначено для включения
его в цепочку автоматических производственных
линий. Возможность расположить ротационную
секцию нагрева выше секции выдува и таким
образом использовать ресурс высоты, сэкономив
площадь, также говорит в пользу компактного
внешнего дизайна такого рода оборудования.
Краткий обзор процесса
В обычной высокоскоростной ротационной SBM-машине
преформы из основного загрузочного бункера с
помощью подъемника поступают в распределитель, в
котором они автоматически принимают положение,
необходимое для их поступления в систему, а затем
по спиральному подъемнику поднимаются наверх.
Подающая спираль правильно располагает преформы
и переправляет их в основное рабочее отделение
машины, где они поступают на подающее зубчатое
колесо. Каждая преформа захватывается за кольцо
на горлышке специальными цапфами и в
перевернутом положении подается на карусель
нагрева, которая проносит их сквозь камеру
нагрева. Там они приобретают температуру,
которая делает их достаточно мягкими для
дальнейшего выдува полноразмерной бутылки.
Внутри камеры нагрева преформы постоянно
вращаются вокруг своей оси, для того, чтобы
нагрев был равномерным. По выходе из камеры
нагрева разогретые преформы в течение
определенного времени оставляются для
уравнивания температуры, а затем подаются в
открытые формы для выдува бутылок. Формы эти
располагаются рядом с камерой нагрева или под
ней. Как только форма закрывается, преформа
немедленно вытягивается и предварительно
надувается. Растягивание выполняется
механически с помощью специального
растягивающего стержня, который вставляется в
горлышко будущей бутылки и опускается вниз, в
сторону ее дна. В результате этого размягченная
преформа удлиняется. Глубина хода стержня
регулируется механически и зависит от размера и
формы будущей бутылки. Затем в течение секунды
продолжается фаза выдува, проходящая при очень
высоком давлении, в ходе которой бутылка
приобретает свою окончательную форму.
Растягивающий стержень вынимается, бутылка
охлаждается, после чего форма открывается и
выпускает готовую бутылку.
Нагрев
Перед тем, как преформы подаются в секцию нагрева,
они еще на подающей спирали проходят проверку
автоматической станции контроля качества.
Проверяются горлышко, в дальнейшем
предназначенное для укупорки крышкой, и
поперечное сечение преформы. На этой стадии
отбраковываются преформы с дефектным горлышком
или продемонстрировавшие недостаточную
овальность. В процессе нагрева в типичной SBM-машине
преформы, надетые на специальные стержни,
следуют через инфракрасную камеру нагрева, в
которой приобретают температуру, необходимую
для растягивания и выдува. Преформы
последовательно проходят через ряд
нагревательных блоков, состоящих из
инфракрасных нагревателей с рефлекторными
пластинами, предотвращающих нагрев определенных
участков преформы. Это особенно важно, поскольку,
несмотря на то, что нагревается вся преформа
кроме горлышка, в процессе выдува требуется,
чтобы различные зоны преформы имели разную
температуру. Только в таком случае бутылка
получится такой, как запланировано. Размер и
форма выдуваемой бутылки являются факторами,
определяющими так называемый температурный
профиль, то есть температурный режим для
отдельных участков преформы в процессе ее
превращения в бутылку. Производители
оборудования должны обеспечивать достаточную
гибкость установок температурного режима с тем,
чтобы на выходе обеспечивалось наилучшее
качество бутылки. Для варьирования
температурного профиля каждый нагревательный
блок, входящий в состав нагревательной камеры,
оснащен девятью отдельными расположенными
вертикально друг над другом нагревательными
элементами, которые нагревают различные участки
преформы. Степень их нагрева регулируется
независимо друг от друга с контрольной панели,
что позволяет оператору не только задавать тот
или иной температурный профиль, но и также
постепенно, с прохождением преформы по зоне
нагрева, повышать температуру. Участок преформы,
прилегающий к горлышку, зачастую требует для
нагревало требуемой температуры больше тепла,
чем прочие участки. Таким образом, элементы, "ответственные"
за эту зону, должны быть мощнее и многочисленнее.
Уже полностью сформованное на стадии
изготовления преформы горлышко защищается от
нагрева экраном с водяным охлаждением. Число
нагревательных блоков и скорость прохождения
преформы через камеру нагрева зависит от
количества выдувных форм в машине и от веса
нагреваемых преформ. Поскольку ПЭТ плохо
проводит тепло, необходимо охлаждать внешнюю
поверхность преформы, когда она находится между
нагревательными блоками камеры нагрева. В
противном случае поверхность перегрелась бы, что
может привести к нежелательной кристаллизации.
Это промежуточное охлаждение осуществляется с
помощью воздушных насосов, расположенных между
каждыми нагревательными блоками. Таким образом,
с одной стороны, преформа постепенно
подвергается нагреванию, а с другой, ее
поверхность постоянно охлаждается.
Уравновешивание
После нагрева для коррекции температурного
профиля преформы проходят особую стадию
обработки, направленную на уравновешивание
температуры (эквилибрацию). Эквилибрация, в
сущности, означает распределение температуры
ПЭТ в прямой зависимости от толщины стенок. Этот
важный этап, который должен быть тщательно
просчитан. Если период эквилибрации слишком
короток, стенки бутылки получатся
неравномерными по толщине. Если период слишком
затянется, тщательно выверенный температурный
профиль будет нарушен, и в таком случае слишком
много тепла поступит в зону горлышка, вызывая
деформацию последнего при последующей обработке.
Выдув бутылки осуществляется при температуре
около 110°С.
Выдув и вытягивание
Разогретые преформы затем поступают по
наклонному подающему колесу в секцию выдува,
которая в нашем случае расположена
непосредственно под секцией нагрева. Подающее
устройство следит за тем, чтобы преформы были
правильно расположены относительно форм, в
которые они поступают с большой скоростью. Время,
необходимое для разогрева преформы, значительно
большее, чем то, что требуется для вытягивания и
выдува. Это ведет к тому, что в нагревательной
камере преформ всегда больше, чем в формах,
поэтому колесный транспортировщик является
необходимым приспособлением в высокоскоростной
SBM-машине.
|