Стадії виготовлення ПЕТ-пляшки
Високошвидкісна ротаційна машина
Ротаційні машини мають перевагу економії виробничих площ завдяки своїй компактності. Преформи можуть завантажуватися з тієї ж сторони, звідки виходять готові пляшки, а три інші сторони машини залишаються вільними для доступу та огляду. Існують і машини, в які преформи подаються безпосередньо навпроти того місця, звідки виходять пляшки: таке обладнання призначене для включення його в ланцюжок автоматичних виробничих ліній. Можливість розмістити ротаційну секцію нагріву вище секції видування і таким чином використовувати ресурс висоти, заощадивши площу, також говорить на користь компактного зовнішнього дизайну такого обладнання.
Короткий огляд процесу
У звичайній високошвидкісній ротаційній SBM-машині преформи з основного завантажувального бункера за допомогою підйомника надходять у розподільник, в якому вони автоматично приймають положення, необхідне їх надходження в систему, а потім по спіральному підйомнику піднімаються вгору. Подає спіраль правильно розташовує преформи і переправляє їх в основне робоче відділення машини, де вони надходять на зубчасте колесо, що подає. Кожна преформа захоплюється за кільце на шийці спеціальними цапфами і в перевернутому положенні подається на карусель нагріву, яка проносить їх через камеру нагріву. Там вони набувають температури, яка робить їх досить м'якими для подальшого видування повнорозмірної пляшки.
Усередині камери нагріву преформи постійно обертаються навколо своєї осі, для того, щоб нагрівання було рівномірним. Після виходу з камери нагрівання розігріті преформи протягом певного часу залишаються для вирівнювання температури, а потім подаються у відкриті форми для видуванняпляшок. Ці форми розташовуються поряд з камерою нагріву або під нею. Як тільки форма закривається, преформа негайно витягується та попередньо надується. Розтягування виконується механічно за допомогою спеціального стрижня, що розтягує, який вставляється в шийку майбутньої пляшки і опускається вниз, у бік її дна. Внаслідок цього розм'якшена преформа подовжується. Глибина ходу стрижня регулюється механічно і залежить від розміру та форми майбутньої пляшки. Потім протягом секунди триває фаза видування, що проходить при дуже високому тиску, в ході якої пляшка набуває своєї остаточної форми. Розтягуючий стрижень виймається, пляшка охолоджується, після чого форма відкривається і випускає готову пляшку.
Перед тим, як преформи подаються в секцію нагріву, вони ще на спіралі, що подає, проходять перевірку автоматичної станції контролю якості. Перевіряються шийка, надалі призначена для закупорювання кришкою, і поперечний переріз преформи. На цій стадії відбраковуються преформи з дефектною шийкою або які продемонстрували недостатню овальність. У процесі нагрівання в типовій SBM-машині преформи, надіті на спеціальні стрижні, прямують через інфрачервону камеру нагріву, в якій набувають температуру, необхідну для розтягування та видування. Преформи послідовно проходять через ряд нагрівальних блоків, що складаються з інфрачервоних нагрівачів з рефлекторними пластинами, що запобігають нагріванню певних ділянок преформи.
Розмір і форма пляшки, що видується, є факторами, що визначають так званий температурний профіль, тобто температурний режим для окремих ділянок преформи в процесі її перетворення на пляшку. Виробники обладнання повинні забезпечувати достатню гнучкість установоктемпературного режиму для того, щоб на виході забезпечувалася найкраща якість пляшки. Для варіювання температурного профілю кожен нагрівальний блок, що входить до складу нагрівальної камери, оснащений дев'ятьма окремими вертикально розташованими один над одним нагрівальними елементами, які нагрівають різні ділянки преформи. Ступінь їх нагріву регулюється незалежно один від одного з контрольної панелі, що дозволяє оператору не тільки задавати той чи інший температурний профіль, але і поступово, з проходженням преформи по зоні нагріву, підвищувати температуру. Ділянка преформи, що прилягає до шийки, часто вимагає для нагрівання необхідної температури більше тепла, ніж інші ділянки. Вже повністю сформоване на стадії виготовлення преформи шийка захищається від нагрівання екраном з водяним охолодженням. Число нагрівальних блоків і швидкість проходження преформи через камеру нагріву залежить від кількості видувних форм в машині і від ваги преформ, що нагріваються.
Оскільки ПЕТ погано проводить тепло, необхідно охолоджувати зовнішню поверхню преформи, коли вона знаходиться між нагрівальними блоками камери нагріву. В іншому випадку поверхня перегрілася б, що може призвести до небажаної кристалізації. Це проміжне охолодження здійснюється за допомогою повітряних насосів, розташованих між кожними нагрівальними блоками. Таким чином, з одного боку преформа поступово піддається нагріванню, а з іншого, її поверхня постійно охолоджується.
Врівноважування
Після нагрівання для корекції температурного профілю преформи проходять спеціальну стадію обробки, спрямовану на врівноваження температури (еквілібрацію). Еквілібрація, по суті, означає розподіл температури ПЕТ у прямій залежності відтовщина стінок. Цей важливий етап, який має бути ретельно прорахований. Якщо період еквілібрації занадто короткий, стінки пляшки вийдуть нерівномірними по товщині. Якщо період занадто затягнеться, ретельно вивірений температурний профіль буде порушений, і в такому разі занадто багато тепла надійде в зону шийки, викликаючи деформацію останнього при подальшій обробці. Видування пляшки здійснюється при температурі близько 110°С.
Видування та витягування
Розігріті преформи потім надходять по похилому колесу, що подає, в секцію видування, яка в даному випадку розташована безпосередньо під секцією нагріву. Подавальний пристрій стежить за тим, щоб преформи були правильно розташовані щодо форм, які вони надходять з великою швидкістю. Час, необхідний для розігріву преформи, значно більший, ніж те, що потрібно для витягування та видування. Це веде до того, що в нагрівальній камері преформ завжди більше, ніж у формах, тому колісний транспортувальник є необхідним пристроєм високошвидкісної SBM-машині.
"Класична" форма для ПЕТ-пляшки
Складається з трьох частин: двох бічних стінок, що відкриваються у вертикальній площині, та бази, що рухається вгору та вниз. Щойно преформа займає відповідне становище, форма закривається. Рухлива база (дно) рухається нагору, а стіни замикаються навколо неї. Все це відбувається одночасно: три складові з'єднуються міцно. У той самий час стрижень, що розтягує, починає свій рух вниз. Оскільки він займає становище, необхідне для початку розтягування преформи, у той момент, коли форма захлопується, робочий цикл займає менше часу та втрати тепла скорочуються. Преформа розтягується у вертикальній площині та попередньовидувається під тиском 25 бар. Пляшка на цій стадії видується до 80-90% свого повного розміру. Оскільки дуже важливо не пошкодити шийку, машини мають спеціальні насадки, через які подається повітря. Вони виконані у формі дзвона і оберігають шийку та прилеглу до нього частину від пошкоджень. Потім подається високий (40 бар) тиск, і на цій стадії пляшка набуває своєї остаточної форми. Притискаючись до холодних стінок форми, пляшка охолоджується, стає досить жорсткою і, таким чином, готова негайно залишити форму, коли та відкриється. Щоб уникнути викривлення стінок, тиск усередині пляшки стабілізується до відкриття форми.
Після охолодження та під час зберігання ПЕТ-пляшки трохи стискаються, тому машина контролює ступінь охолодження пляшки шляхом підігріву форми. Це робиться для того, щоб матеріал "відпочивав" та пляшки надалі стискалися менш інтенсивно. Це дозволяє звести до мінімуму різницю в розмірах між пляшками, випущеними в різний час, що має значення при розливі: відмінність у розмірах пляшок, що наповнюються, може викликати непередбачені труднощі в роботі розливного обладнання. У машинах, де така функція передбачена, транспортувальник форм ізолюється збереження енергії. SBM-машини випускаються в численних різновидах, у тому числі з ротаційним механізмом, мають від 6 до 24 форм для видування пляшок і випускають на кожну форму в середньому 1 200 пляшок на годину. Максимальна продуктивність машини з 24 формами – 33 600 пляшок на годину. Продуктивність, само собою, залежить від розміру пляшки, що видується, оскільки на виготовлення більшої пляшки потрібно більше часу. Звичайна SBM-машина здатна виготовляти пляшки ємністю від 0,25 л до 2,5-3 л без додаткового.переобладнання.
Швидка зміна форм
У машині, яка обрана як приклад, як і в більшості SBM-машин, використовуються стандартні тричастинні форми, які монтуються на транспортувальник форм і можуть бути швидко замінені іншими, призначеними для випуску інших пляшок. Витягуючий стрижень контролюється за допомогою шаблону, і його глибина ходу легко змінюється в залежності від глибини форми. За підрахунками, SBM-машина з 10 формами може бути переналагоджена на випуск іншого різновиду пляшки протягом 30 хвилин трьома техніками. Протягом цього часу проводиться зміна всіх потрібних опцій. Навіть якщо передбачається випускати зовсім іншу пляшку з іншою формою шийки, переналагодження не триватиме більше години.
Робота всіх найважливіших елементів як описаної вище ротаційної машини, так і "лінійної" машини, таких як відділення видування, нагрівальне колесо, транспортер преформ і механізм, що подає нагріті преформи з нагрівальної камери у відділення для видування пляшок, повинна бути чітко синхронізована за допомогою єдиної системи контролю. Необхідно також, щоб кожен із цих елементів міг бути знятий незалежно від інших для обслуговування та переналагодження. Цей механізм особливо важливий для ротаційних машин. Управління машиною здійснюється за допомогою сенсорної панелі. У сучасних машинах, як правило, параметри установки для різних типів пляшки зберігаються в пам'яті і можуть бути негайно активізовані простим натисканням кнопки. Природно, в процесі експлуатації обладнання трохи розлажується, але параметри нагрівання та видування автоматично наводяться в нормальний режим. Система контролю постійно стежить за роботою машини, сигналізуючи оператора про будь-які збої. Вилучення бракованих преформ також здійснюєтьсяавтоматично, причому проводиться без зупинки машини. Якщо внаслідок видалення преформи форма залишається порожньою, тиск у неї не подається, як і тому випадку, коли форма закрилася неправильно. Сенсорна контрольна система може бути захищена електронними засобами від доступу сторонніх.
Лінії транспортувальні для пляшок
Отже, пляшка виготовлена і таким чином готова до подальшого використання - розливу. ПЕТ-пляшки дуже легкі і тому не будучи заповненими вмістом, нестійкі. Ця властивість була прийнята до уваги виробниками обладнання під час проектування ліній, що подають порожню тару на розлив. Легка вага пляшок дозволяє переносити їх при розливі за кільце на шийці, що мінімізує необхідність коригування обладнання, оскільки висота наливу може бути прорахована від шийки пляшки до хомута на шийці, а ця відстань залишається незмінною на всіх пляшках цієї партії. Крім того, порожні пляшки можна переміщати не тільки за допомогою звичайних ліній транспортування, але і за допомогою повітря. У разі нестійкість пляшки не створює проблем. Порожні пляшки переміщаються рейками з низьким тертям, будучи "підтримуваними" повітряним потоком за кільце на шийці. Рейки мають таку форму, що повітря може проходити вздовж них. Струмінь повітря піднімає кільце на шийці легкої ПЕТ-пляшки і задає транспортній тарі необхідний напрямок. Перевагою цього методу транспортування є те, що пляшка не входить у контакт із боковинами транспортувальної стрічки. Сьогодні такий метод транспортування застосовується на більшій частині обладнання, що випускається та експлуатується.