ISBM Hals-Finish-Technik:
Koreanischer Flaschenführer

P20 Vorgehärteter Stahl (30–36 HRC) – Koreanischer PCO-Getränkestandard

P20 ist der koreanische Standardstahl für ISBM-Halseinsätze in Getränkedosen nach PCO 1881 und PCO 1810. Bei einer Toleranz von ±0,10 mm im Außendurchmesser (PCO) bietet die Härte von P20 eine ausreichende Dimensionsstabilität für typische Produktionsmengen in der koreanischen Getränkeindustrie (8–15 Mio. Schüsse/Jahr pro Kavität). Für die Verarbeitung von PETG in Korea ist P20 jedoch nicht ausreichend korrosionsbeständig. Die leicht saure Schmelze von PETG (entsprechend dem pH-Wert der Glykolmodifikatorhydrolyse) führt nach 3–4 Mio. Schüssen zu Oberflächenoxidation an den Gewindespitzen von P20. Dies erhöht die Oberflächenrauheit des Gewindes und beeinträchtigt die Maßhaltigkeit des Halsaußendurchmessers. P20 ist für PET-Getränkedosen geeignet; für PETG-Kosmetikdosen sollte es durch 2316 ersetzt werden.

2316 Martensitischer Edelstahl (32–36 HRC) – Koreanischer K-Beauty- und Pharma-Standard

Edelstahl 2316 bietet die Kombination aus einer Härte von 32–36 HRC (ausreichend für Dimensionsstabilität bei einer Toleranz von ±0,04 mm GPI) und einer Korrosionsbeständigkeit, die der von 316L entspricht (beständig gegen PETG-Schmelze, Poliermittel und die hohe Luftfeuchtigkeit im koreanischen Sommer). Flaschenhals-Einsätze aus PETG für koreanische K-Beauty-Kosmetikprodukte, Pharmazeutika und Handdesinfektionsmittel werden standardmäßig aus Edelstahl 2316 gefertigt. Die Standzeit bei einer Toleranz von ±0,04 mm GPI beträgt 12–20 Millionen Schüsse pro Kavität, bevor die Dimensionsabweichung die Toleranz überschreitet – das Standardintervall für den Austausch von Flaschenhals-Einsätzen aus PETG für koreanische K-Beauty-Produkte. Diamantläppen auf Ra ≤ 0,05 μm ist Standard für Flaschenhals-Einsätze aus Edelstahl 2316 für koreanische Kosmetikprodukte – dies verbessert sowohl die Maßgenauigkeit als auch die Oberflächenqualität des Gewindes an den K-Beauty-Flaschen.

H13 Warmarbeitsstahl (48–52 HRC) — Korean CRC Pharmaceutical

H13 bietet die höchste in Korea erhältliche Härte für ISBM-Halseinsätze (48–52 HRC) und eignet sich für Anwendungen, die eine Maßgenauigkeit von ±0,03 mm im Kaltwalzwerk über die gesamte Produktionslebensdauer erfordern. Bei den in Korea üblichen Produktionsraten für Kaltwalzwerkstoffe (4–6 Mio. Schüsse/Jahr) gewährleisten H13-Halseinsätze eine Maßgenauigkeit von ±0,03 mm über 10–15 Mio. Schüsse – das Dreifache der Lebensdauer von Edelstahl 2316 bei gleicher Außendurchmessertoleranz. Die höheren Kosten von H13-Einsätzen (ca. 35% über 2316) rechtfertigen sich durch die geringere Häufigkeit von erneuten Kaltwalzprüfungen, die aufgrund von Maßabweichungen über ±0,03 mm in der Produktion erforderlich wären.

Frage 1 – Warum steigt der Außendurchmesser des koreanischen ISBM-Halses im Zuge der Produktionsumstellung auf die koreanische Sommerproduktion?

Der progressive Anstieg des Außendurchmessers des ISBM-Halses während der Produktionsschicht im koreanischen Sommer (Juli–August, Umgebungstemperatur 32–38 °C) hat eine Hauptursache: die thermische Ausdehnung der Halseinsatzbaugruppe beim Erhitzen von der Umgebungstemperatur auf die stationäre Betriebstemperatur während der Produktionsschicht. Die Halseinsatzbaugruppe – Stahlhalseinsätze, die in der Einspritzstationskammer montiert sind – erwärmt sich progressiv von 20 °C beim Anfahren am Morgen auf 65–80 °C bei der stationären Produktionstemperatur (die Wärmezufuhr der PET-Schmelze bei 280 °C wird in den Halsbereich geleitet). Die thermische Ausdehnung des Halseinsatzes aus Edelstahl P20 oder 2316 bei diesem Temperaturanstieg von 45–60 °C beträgt etwa 0,008–0,012 mm Außendurchmesser pro Grad Celsius – bei einem Anstieg von 50 °C dehnt sich die Bohrung des Einsatzes um 0,4–0,6 mm aus. Diese Bohrungsausdehnung führt direkt zu einem Anstieg des Halsaußendurchmessers um 0,4–0,6 mm vom Anfahren am Morgen bis zur stationären Produktionstemperatur. Koreanische ISBM-Hersteller, die ihre Außendurchmessermessung (OD) zu Beginn der Schicht morgens durchführen und diesen Wert für die gesamte Produktionscharge verwenden, validieren die Flaschen möglicherweise anhand eines Referenzwertes für kalte Einsätze, der nicht den warmen, stationären Produktionszustand widerspiegelt. Die beste koreanische Qualitätsprüfungspraxis für Flaschenhalsverschlüsse: Messen Sie den Außendurchmesser des Flaschenhalses 30 Minuten nach Produktionsbeginn (wenn der Einsatz ca. 70% seiner stationären Temperatur erreicht hat), nach 2 Stunden (nahezu stationärer Zustand) und erneut nach 6 Stunden. Der progressive Anstieg des Außendurchmessers bei diesen drei Messungen bestätigt das thermische Ausdehnungsverhalten und den stationären Außendurchmesser, anhand dessen der Verschlusslieferant der koreanischen Marke seine Verschlussabmessungen kalibriert hat.

Frage 2 – Warum weisen koreanische ISBM-Kavitäten trotz identischer Prozesseinstellungen unterschiedliche Hals-Außendurchmesser auf?

Die Abweichungen des Außendurchmessers der Kavitätenhälse in der koreanischen ISBM-Mehrkavitätenfertigung haben drei Hauptursachen. Erstens: Maßabweichungen der Halseinsätze aufgrund der Fertigung. Selbst wenn die Halseinsätze für ein 4- oder 6-Kavitäten-Werkzeug vom selben koreanischen Formenbauer bezogen werden, können die Bohrungsmaße einzelner Einsätze aufgrund von Fertigungstoleranzen um ±0,03–0,06 mm vom Nennmaß abweichen. Koreanische ISBM-Hersteller sollten daher alle Halseinsätze vor der Werkzeugmontage mit einem Luftmessgerät vermessen, um sicherzustellen, dass alle Einsätze innerhalb einer Toleranz von ±0,02 mm liegen. Einsätze, die außerhalb dieses Toleranzbereichs liegen, müssen vor der Montage nachbearbeitet werden. Zweitens: Unterschiedliche Wärmeausdehnung aufgrund ungleichmäßiger Kühlwasserzirkulation. Kavitäten mit höherem Kühlwasserdurchfluss (niedrigere Kühlmitteltemperatur, kürzerer Kreislaufweg) bleiben kühler, und ihre Halseinsätze weisen einen etwas kleineren Außendurchmesser auf als Kavitäten mit eingeschränkter Zirkulation (höhere Kühlmitteltemperatur). Eine Durchflussbilanzprüfung des Kühlkreislaufs (Messung der Kühlmitteltemperatur am Ein- und Auslass des Kühlkreislaufs jeder Kavität) deckt in der koreanischen Mehrkavitätenfertigung häufig Temperaturunterschiede (ΔT) von 5–12 °C zwischen den Kavitäten auf. Dies erfordert einen Durchflussausgleich mit einstellbaren Durchflussbegrenzern, um die Kavitätentemperaturen anzugleichen. Drittens: Unterschiedliche Einspritzfüllgeschwindigkeit: In Mehrkavitäten-Heißkanalsystemen können Kavitäten in unterschiedlichen Abständen vom zentralen Verteiler mit leicht unterschiedlichen Geschwindigkeiten gefüllt werden. Dies führt zu unterschiedlichen Nachdrucken und unterschiedlichen Außendurchmessern der Kavitätenhälse. Der koreanische ISBM-Heißkanalausgleich – entweder geometrisch (gleiche Kanallänge) oder thermisch (unabhängige Heizzone pro Kavität) – ist erforderlich, um für koreanische K-Beauty- und Pharmaanwendungen einen einheitlichen Außendurchmesser der Kavitätenhälse zu erzielen.

Frage 3 – Wie sollten koreanische ISBM-Hersteller den Austausch des Halseinsatzes handhaben, ohne dass eine erneute Qualifizierung der koreanischen Marke erforderlich wird?

Der Austausch des Halseinsatzes koreanischer ISBM-Hersteller – erforderlich, wenn die Maßabweichung des Einsatzes aufgrund von Produktionsverschleiß die Anwendungstoleranz überschreitet – muss so erfolgen, dass keine vollständige Neuqualifizierung der koreanischen Marke ausgelöst wird (was typischerweise 4–8 Wochen und 30–50 Erstmuster erfordert). Koreanische ISBM-Hersteller können den Umfang der Neuqualifizierung minimieren, indem sie nachweisen, dass der Ersatzeinsatz einen Halsaußendurchmesser innerhalb der ursprünglichen Spezifikationsbereiche des Erstmusters erzeugt. Vorgehensweise: (1) Vor dem Austausch die Bohrung des verschlissenen Einsatzes an 8 Positionen (4 Quadranten × 2 Höhen) messen und die Verschleißkarte dokumentieren – dies legt die Maßbasis für die Verschleißlebensdaueraufzeichnung fest; (2) Nach dem Einsetzen des neuen Einsatzes 10 Qualifizierungsschüsse durchführen und den Halsaußendurchmesser an 4 Quadranten an jeweils 5 aufeinanderfolgenden Flaschen pro Kavität messen; (3) Sicherstellen, dass der Außendurchmesser des neuen Einsatzes innerhalb von ±0,01 mm des ursprünglichen mittleren Außendurchmessers des Erstmusters liegt. (4) Die Daten zum Dimensionsvergleich sind dem Qualitätsteam der koreanischen Marke als „Komponentenänderungsmitteilung“ (부품 변경 통보) und nicht als vollständige Erstmusterprüfung einzureichen. Koreanische Marken, die mit ihren ISBM-Lieferanten ein vorab vereinbartes Komponentenänderungsprotokoll akzeptiert haben, erlauben den Austausch von Beipackzetteln ohne vollständige Neuqualifizierung, sofern die Dimensionsdaten die Gleichwertigkeit bestätigen. Koreanische ISBM-Hersteller, die mit ihren koreanischen K-Beauty- oder Pharma-Markenkunden kein Komponentenänderungsprotokoll vorab vereinbart haben, müssen bei jedem Austausch von Beipackzetteln ein vollständiges Erstmusterdokument einreichen – ein Qualifizierungsaufwand, der die Aushandlung einer Vorvereinbarung während der anfänglichen Lieferantenqualifizierung begünstigt.

Frage 4 – Welche Änderung der Spezifikation für die Halsbearbeitung nach koreanischem ISBM-Standard ist erforderlich, wenn von koreanischem Stillwasser (PCO 1881) auf koreanische Tonerpumpen (GPI 24/410) umgestellt wird?

Die Umstellung einer koreanischen ISBM-Maschine von der Produktion mit PCO 1881-Stillwasserpumpen auf die Produktion mit GPI 24/410 K-Beauty-Tonerpumpen erfordert neben dem kompletten Werkzeugkörperwechsel drei Hardwareänderungen im Halsbereich. Erstens – Austausch des Halseinsatzes: Der PCO 1881-Halseinsatz (27,43 mm Bohrung mit 2-gängigem Gewinde) muss durch einen GPI 24/410-Einsatz (24,08 mm Bohrung mit 3-gängigem Gewinde) ersetzt werden. Dies ist ein präziser Einsatzwechsel, keine einfache Anpassung – der GPI 24/410-Einsatz unterscheidet sich hinsichtlich Bohrungsdurchmesser, Gewindegeometrie und Montageart grundlegend vom PCO 1881-Einsatz. Zweitens – Upgrade des Stahls für den Halseinsatz: Wurde die PCO 1881-Produktion mit Einsätzen aus P20-Stahl durchgeführt, müssen die GPI 24/410 K-Beauty-Tonereinsätze aus Edelstahl 2316 gefertigt sein (für PETG-Korrosionsbeständigkeit und eine Außendurchmessergenauigkeit von ±0,04 mm). P20-Einsätze können über die gesamte Produktionslänge von koreanischem PETG keine Toleranzen von ±0,04 mm aufweisen. Ein Upgrade beim Werkzeugwechsel vermeidet einen zweiten Wechsel nach Produktionsbeginn des K-Beauty-Toners. Drittens – Anpassung der Halskühlung: Der kleinere Halseinsatz GPI 24/410 besitzt eine geringere thermische Masse als der Einsatz PCO 1881. Er erreicht nach dem Anfahren schneller die Betriebstemperatur und arbeitet bei gleichem Kühlwasserdurchfluss mit einer etwas höheren Temperatur als der PCO 1881. Der Betreiber der koreanischen ISBM sollte den Kühlwasserdurchfluss im Halsbereich um 10–151 TP3T reduzieren, wenn von PCO 1881 auf GPI 24/410 umgeschaltet wird. Dadurch wird die gleiche Betriebstemperatur im Halsbereich beibehalten und eine Überkühlung des kleineren GPI-Einsatzes während der ersten 30 Minuten der PETG-Produktion nach dem Wechsel vermieden.

Frage 5 – Wie wird die Toleranz der Halsbearbeitung (Außendurchmesser) bei der Wareneingangskontrolle koreanischer Marken überprüft?

Die Wareneingangsprüfung von Flaschenhälsen koreanischer Marken erfolgt je nach Anwendungsbereich mit drei Methoden. Methode 1 – Attributlehre (Gut/Ausschuss-Ringlehre): die gängigste Methode zur Wareneingangsprüfung koreanischer Getränkemarken. An jeder Probeflasche werden eine kalibrierte Gutlehre mit Nenndurchmesser + Toleranz (z. B. PCO 1881 + 0,10 mm Gut) und eine Ausschusslehre mit Nenndurchmesser − Toleranz (PCO 1881 − 0,10 mm Ausschuss) angelegt. Die Flasche gilt als geprüft, wenn die Gutlehre reibungslos über das Gewinde gleitet; andernfalls gilt sie als nicht geprüft. Diese Methode ist schnell (5 Sekunden pro Flasche) und erfordert keine besonderen Messkenntnisse, wodurch sie sich für die Wareneingangsprüfung koreanischer Abfüllanlagen mit Stichproben von 100 Einheiten pro Liefercharge eignet. Methode 2 – Variable Messung mit digitalem Messschieber oder Luftmessgerät: wird von den Qualitätsabteilungen koreanischer K-Beauty-, Pharma- und Premium-Getränkemarken für Lieferantenqualifizierungsaudits und die regelmäßige Wareneingangsprüfung eingesetzt. Dabei werden die tatsächlichen Außendurchmesser in vier Quadranten erfasst. Ermöglicht die Berechnung der statistischen Prozessfähigkeit (Cpk) zur Lieferantenbewertung. Methode 3 – Funktionsprüfung des Verschlusses: 20 aufeinanderfolgende Flaschen werden mit dem Produktionsverschluss versehen und mit dem vom koreanischen Hersteller vorgegebenen Anzugsmoment (typischerweise 15–20 N·cm für 28-mm-Verschlüsse) angezogen. Alle 20 Verschlüsse müssen vollständig eingeschraubt sein, ohne zu verkanten, und sich mit einem Drehmoment innerhalb des vom Hersteller vorgegebenen Lösemomentbereichs lösen lassen. Diese Funktionsprüfung ist die praxiserprobteste Methode – sie bestätigt direkt, dass die Halsverarbeitung im Abfüll- und Verbraucherkontext des koreanischen Herstellers korrekt funktioniert, unabhängig davon, ob der tatsächliche Außendurchmesser an der Toleranzgrenze oder im Sollbereich liegt.

Frage 6 – Worin besteht der Unterschied zwischen dem koreanischen PCO 1881- und dem koreanischen MCA 29/25-Hals für die koreanische CSD-Produktion?

MCA 29/25 ist ein alternativer koreanischer CSD-Flaschenhals, der von einigen koreanischen Herstellern von Getränkeanlagen als Alternative mit höherem Durchfluss zu PCO 1881 für koreanische 1,5- bis 2,0-Liter-CSD-Flaschen eingeführt wurde. PCO 1881 mit 27,43 mm Außendurchmesser ist der dominierende koreanische CSD-Flaschenhalsstandard für Formate von 250 ml bis 1 Liter. MCA 29/25 mit 29 mm Außendurchmesser und 25 mm Innendurchmesser bietet eine um ca. 351 TP³T größere Durchflussfläche für schnellere Abfüllung in koreanischen Hochgeschwindigkeits-CSD-Abfüllanlagen mit einer Leistung von über 40.000 Flaschen pro Stunde. Die technischen Unterschiede im Hinblick auf das koreanische ISBM-Flaschenhalsdesign: MCA 29/25 hat einen größeren Außendurchmesser (29,0 mm gegenüber 27,43 mm bei PCO 1881) – was einen entsprechend größeren Einsatzdurchmesser und ein etwas höheres Flaschenhalsgewicht (+0,4–0,6 g pro Flasche) erfordert. Das Gewinde MCA 29/25 entspricht der Steigung von PCO 1881 (2-gängig), die Gewindetiefe ist jedoch etwas größer, um den größeren Durchmesser des Gewindeeingriffs zu ermöglichen. Koreanische ISBM-Hersteller, die koreanische Abfüller von kohlensäurehaltigen Erfrischungsgetränken beliefern, welche ihre Abfüllanlagen für ihre 1,5-Liter-Cola-Abfüllanlagen auf MCA 29/25-Verschlüsse umgerüstet haben, erhalten möglicherweise Anfragen koreanischer Marken, ihre ISBM-Flaschen von PCO 1881 auf MCA 29/25 umzustellen. Dies erfordert einen Austausch des Halseinsatzes (keinen kompletten Formkörperwechsel) und eine erneute Qualifizierung des Halsaußendurchmessers gemäß den Maßvorgaben des MCA 29/25-Verschlusslieferanten der jeweiligen koreanischen Marke.