Optimisation du temps de cycle IBM :
Paramètres de la machine ZQ pour PP, PEHD et PCTG

1. Remplissage par injection

PP : 0,8–2,5 s (MFR 15–25 g/10 min, 220–235 °C). PEHD : 1,5–4,0 s (MFR 0,3–1,0 g/10 min, 200–220 °C). PCTG : 1,0–2,0 s (MFR 8–15 g/10 min, 245–260 °C). Les temps de remplissage varient en fonction du volume de la préforme et de la viscosité du polymère. Le temps minimum est limité par les bavures à l’entrée et le risque de remplissage insuffisant.

2. Temps de maintien du garnissage par injection

0,5 à 2,0 s pour tous les polymères. Phase de maintien de la pression après remplissage par injection : compense le retrait volumétrique du PP/PEHD/PCTG lors de la solidification du polymère fondu dans la cavité d’injection. La durée est déterminée par le temps de solidification de la buse (après solidification, le remplissage ultérieur n’a aucun effet sur la préforme). Minimum : 0,5 s (buse fine, PP à indice de fluidité élevé) ; maximum : 2,0 s (buse épaisse, PEHD à faible indice de fluidité).

3. Gonflage par soufflage + maintien

PP : 2,0–8,0 s (parois minces pour cosmétiques : 2,0–4,0 s ; pots à large ouverture pour compléments alimentaires : 6,0–8,0 s). PEHD : 4,0–15,0 s (lubrifiant 1 L : 4,0–7,0 s ; lubrifiant industriel 5 L : 10–15 s). PCTG : 3,0–6,0 s. Temps de maintien sous vide = composante dominante du cycle. Déterminé par l’épaisseur de paroi et la conductivité thermique du polymère, ainsi que par la capacité de refroidissement du moule.

4. Index des stations

Système hydraulique standard ZQ : 1,0 à 1,5 s par rotation (rotation de l’ensemble de la tige centrale de la station 1 à la station 2, puis à la station 3 et retour). Système servo-électrique ZQ60HE : 0,5 à 0,8 s par index (réponse plus rapide du servomoteur). Système ZQ à 3 stations : 3 index par cycle (S1→S2, S2→S3, S3→S1). Durée totale d’index : 3,0 à 4,5 s (hydraulique) ; 1,5 à 2,4 s (électrique). Paramètre mécanique fixe, non réglable en cours de processus.

5. Retirer + Éjecter

0,5–1,5 s. Démoulage de la bouteille IBM à la station 3 (station de démoulage) : la tige de démoulage se rétracte tandis que la bouteille IBM est maintenue sur le moule de soufflage ou par la plaque de démoulage, puis éjectée sur le convoyeur de sortie. La durée est déterminée par la vitesse du mécanisme de démoulage ZQ (actionneur hydraulique ou servo). Minimum : 0,5 s (bouteille IBM légère en PP à paroi mince sur ZQ40 tout électrique) ; maximum : 1,5 s (seau lourd en PEHD sur ZQ135).

Q 01

Pourquoi le temps de cycle IBM augmente-t-il lorsque le nombre de cavités augmente sur la même machine ZQ ?

L'augmentation du temps de cycle IBM avec le nombre d'empreintes sur une même machine ZQ est une observation courante chez Korea Ever-Power Ansan-si lors de la mise à niveau des programmes IBM ZQ de moules à faible nombre d'empreintes vers des moules à nombre d'empreintes plus élevé. Ce phénomène résulte de deux effets interdépendants qui rendent le temps de cycle non linéaire par rapport au nombre d'empreintes. Premièrement, la masse d'injection et le temps de remplissage : un nombre d'empreintes plus élevé implique une masse totale d'empreinte de préforme plus importante par cycle d'injection ZQ (plus d'empreintes = plus de polymère injecté par empreinte). À vitesse d'injection constante (mm/s), une masse d'empreinte plus élevée requiert un temps de remplissage plus long (temps de remplissage ≈ masse d'empreinte ÷ débit d'injection). Si la ZQ60 passe d'un moule IBM cosmétique PP de 500 ml à 6 empreintes à un moule à 8 empreintes, à la même vitesse d'injection de 45 mm/s : la masse d'empreinte augmente de 33% (de 6 à 8 préformes par empreinte) ; le temps de remplissage augmente proportionnellement d'environ 33% (de 1,2 s à 1,6 s). L'augmentation du temps de remplissage par injection ajoute 0,4 seconde au temps de cycle ZQ, ce qui n'est pas problématique si le temps de soufflage (3,5 s) reste le temps de station critique (l'architecture à stations parallèles garantit que le temps de soufflage est critique s'il est supérieur au temps de remplissage par injection + compactage). Deuxièmement, la zone de refroidissement et la distribution de température du moule de soufflage : un nombre plus élevé d'empreintes implique un plus grand nombre de bouteilles IBM simultanément dans le moule. Si le débit d'eau de refroidissement du moule de soufflage ZQ n'est pas augmenté proportionnellement au nombre d'empreintes (charge de refroidissement accrue due à une plus grande surface de paroi de bouteille IBM), la température moyenne de l'eau de refroidissement augmente (la température de sortie de l'eau de refroidissement augmente avec la charge de refroidissement), réduisant ainsi le flux thermique de la paroi de la bouteille IBM vers le moule. L'augmentation de la température du moule de soufflage due à une charge de refroidissement plus élevée allonge le temps de séjour minimal à la station de soufflage pour une solidification adéquate des bouteilles IBM. Exemple : ZQ60, moule à 6 empreintes pour bouteilles IBM PP de 500 ml, avec une température d'entrée de refroidissement de 12 °C et une température de sortie de 16 °C (refroidissement adéquat avec un temps de séjour minimal de 2,8 secondes). Ajout de 2 cavités (8 cavités) : à débit d’eau de refroidissement identique, la température d’entrée est de 12 °C et la température de sortie de 19 °C (augmentation de l’écart de température due à une charge de refroidissement plus élevée). Le temps de soufflage minimal passe de 2,8 secondes à 3,2 secondes (soit 0,4 seconde de plus) en raison de la réduction de la force motrice thermique liée à la température plus élevée du moule. Korea Ever-Power répond à l’exigence d’augmentation du débit de refroidissement lors du changement du nombre de cavités : le débit d’eau de refroidissement du ZQ60 est passé de 6 L/min (6 cavités) à 8 L/min (8 cavités) grâce au réglage de la vanne de débit du refroidisseur ZQ, maintenant ainsi une température d’entrée de 12 °C et une température de sortie de 16 °C et préservant le temps de soufflage minimal de 2,8 secondes à 8 cavités, comme à 6 cavités. La validation de ces résultats par un test de stabilité post-éjection de bouteilles IBM avec le nouveau nombre de cavités, avant la production commerciale, est une pratique courante chez Korea Ever-Power.

Q 02

Quel est le temps de cycle IBM minimal réalisable sur un Ever-Power ZQ40 coréen pour des flacons cosmétiques en PP de 100 ml ?

Le temps de cycle minimal d'injection (IBM) de la presse coréenne Ever-Power ZQ40 pour un flacon cosmétique IBM de 100 ml en PP (homopolymère PP, MFR 20–25 g/10 min, épaisseur de paroi 0,7–0,8 mm, col de pompe 24/410, corps cylindrique standard, moule à 10 cavités) dans des conditions de production ZQ entièrement optimisées est d'environ 4,5 à 5,0 secondes. Détail du temps de cycle à la ZQ40 : remplissage par injection : 0,8 seconde (PP, MFR 25 g/10 min à 230 °C, piston ZQ40 à 50 mm/s, 10 préformes × 6–8 g = poids d'injection de 60–80 g, temps de remplissage : 0,8 s à la capacité d'injection de la ZQ40) ; maintien de l'injection : 0,6 seconde (figement du PP à la buse d'injection standard de 1,5 mm de diamètre extérieur : 0,5 s ; marge de sécurité : 0,1 s). Indice total de la station (ZQ40 hydraulique 3 stations × 1,0 s = 3,0 s par cycle ; ZQ40HE tout électrique 3 stations × 0,5 s = 1,5 s par cycle) : ZQ40 hydraulique 3,0 s ; ZQ40HE 1,5 s ; temps de soufflage 2,0–2,5 s (bouteille IBM PP de 100 ml, paroi de 0,7 mm, eau de refroidissement à 12 °C, temps de soufflage minimum validé par Korea Ever-Power de 2,0 s à une paroi de corps PP de 0,7 mm et un moule de soufflage à 12 °C) ; démoulage + éjection 0,5 s (bouteille IBM PP légère de 100 ml, mécanisme de démoulage ZQ40). Durée minimale totale du cycle hydraulique ZQ40 : injection (0,8 + 0,6) + soufflage (2,0) + indexation (3,0) + retrait (0,5) = 6,9 secondes (le temps de cycle correspond au maximum des temps de chaque station + indexation + retrait : max(1,4 s injection, 2,0 s soufflage) + 3,0 indexation + 0,5 retrait = 2,0 + 3,0 + 0,5 = 5,5 secondes). Durée minimale totale du cycle électrique ZQ40HE : 2,0 + 1,5 + 0,5 = 4,0 secondes. Avec un temps de cycle de 4,0 à 4,5 secondes (ZQ40HE) et un moule à 10 cavités : rendement de 10 × 3 600 / 4,2 = 8 571 bouteilles/heure. Korea Ever-Power atteint une production d'environ 8 000 à 9 000 bouteilles/heure pour 100 ml de désinfectant pour les mains PP IBM dans des conditions optimisées tout électriques ZQ40 à 10 cavités à Ansan-si, confirmant le chiffre de production pratique de 6 400 à 7 200 bouteilles/heure pour l'équivalent hydraulique ZQ40 rapporté dans les spécifications de production du programme IBM de Korea Ever-Power.

Q 03

L'ajout d'une 4ème station à la machine IBM ZQ améliore-t-il le temps de cycle ?

Les machines Korea Ever-Power ZQ IBM sont disponibles en configurations 3 stations (injection, soufflage, démoulage) et 4 stations (injection, conditionnement/soufflage 1, soufflage 2/refroidissement, démoulage). La configuration ZQ IBM à 4 stations améliore l'efficacité du temps de cycle dans les cas spécifiques où le flacon IBM nécessite un temps de soufflage supérieur au temps d'injection autorisé dans un cycle parallèle à 3 stations. En configuration IBM à 3 stations, le temps de la station de contrôle (temps de cycle minimum) est égal à max(temps d'injection + temps de soufflage). Si le temps de soufflage est bien supérieur au temps d'injection — comme c'est souvent le cas pour les contenants IBM à parois épaisses (lubrifiant en PEHD, pot de protéines en PP) où le temps de soufflage est 3 à 5 fois supérieur au temps de remplissage par injection — la station d'injection est inactive pendant la majeure partie du cycle (en attente de la fin du cycle de soufflage). L'architecture ZQ IBM à 4 stations ajoute une station 2 (conditionnement thermique ou pré-soufflage) entre l'injection et le soufflage, de sorte que le cycle répartit le travail de la station de soufflage entre deux stations : la station 2 effectue le gonflage initial par soufflage + 50% de temps de soufflage ; La station 3 effectue le reste du cycle de soufflage (50%) + le démoulage ; la station 4 effectue le démoulage + l'éjection. Avantage du cycle à 4 stations : si le temps de soufflage de la station 2 est égal au temps de soufflage total des 3 stations (50%), alors le temps de la station de contrôle dans le cycle à 4 stations est égal à max(injection, soufflage (50%), démoulage). Si le temps d'injection est égal ou supérieur au temps de soufflage (50%), le temps de cycle est déterminé par l'injection (et non par le soufflage) et la machine ZQ fonctionne à son efficacité maximale côté injection. Exemple : pot de protéines PP de 2 270 ml IBM sur ZQ110 : temps d'injection : 2,8 s ; temps de soufflage des 3 stations : 12 s. Cycle à 3 stations : max(2,8 ; 12) + index + démoulage = 12 + 2,0 + 1,0 = 15 s. Cycle à 4 stations : soufflage (50%) par station : 6 s. max(2,8, 6,0, 1,0) + index = 6,0 + 2,5 = 8,5 s — Cycle à 4 stations : 8,5 s contre 15 s à 3 stations = réduction du temps de cycle de 431 TP3T pour le moulage par injection de protéines en PP à paroi épaisse sur une machine ZQ110 à 4 stations. Les machines coréennes Ever-Power ZQ110 et ZQ135 peuvent être configurées en 4 stations pour les programmes de moulage par injection de pots à large ouverture et de conteneurs industriels à paroi épaisse, où le temps de soufflage est prépondérant dans le temps de cycle à 3 stations. Le moulage par injection à 4 stations double également le nombre de noyaux nécessaires (chaque bouteille occupant simultanément deux stations), ce qui augmente le coût de l'outillage de moulage d'environ 30 à 501 TP3T pour l'ajout des noyaux par rapport à un jeu de noyaux à 3 stations.

Q 04

Comment Korea Ever-Power vérifie-t-elle que la réduction du temps de cycle ne compromet pas la qualité des bouteilles IBM ?

Le protocole de validation de la réduction du temps de cycle IBM d'Ever-Power Ansan-si (Corée) confirme que cette réduction ne compromet pas la stabilité dimensionnelle, la distribution de l'épaisseur de paroi ni la qualité de surface des bouteilles IBM, grâce à une séquence de mesures structurée à chaque modification du temps de cycle. Protocole de validation de la réduction du temps de soufflage (optimisation du temps de cycle ZQ la plus courante) : à partir du temps de soufflage de référence (stable et confirmé), réduire le temps de soufflage par paliers de 0,2 à 0,5 seconde. À chaque palier, produire 50 bouteilles IBM consécutives par cavité avec le temps de soufflage réduit, puis mesurer : (A) la circularité du diamètre extérieur du corps de la bouteille IBM 2 minutes après l'éjection : mesurée en 4 points circonférentiels avec un pied à coulisse numérique ; l'objectif est une variation ≤ 0,5 mm entre les 4 points. Un défaut de circularité de la bouteille IBM à un palier de réduction du temps de soufflage indique une solidification insuffisante de la paroi au niveau du poste de soufflage pour ce temps de soufflage ; la bouteille IBM se déforme après l'éjection en raison du gradient thermique résiduel dans la paroi. (B) la planéité du fond de la bouteille IBM 2 minutes après l'éjection : placer la bouteille IBM sur une surface de référence plane, mesurer l'écart maximal sous le fond de la bouteille avec une jauge d'épaisseur. L'écart cible est ≤ 0,3 mm. La déformation de la base indique que la base de la bouteille IBM n'est pas complètement solidifiée lors de la réduction du temps de soufflage. (C) Stabilité temporelle du diamètre extérieur du corps de la bouteille IBM 30 minutes et 2 heures après l'éjection : mesurer à nouveau le diamètre extérieur du corps en 4 points à 30 minutes et 2 heures. Une variation du diamètre extérieur du corps > 0,2 mm entre les mesures effectuées à 30 minutes et 2 heures indique un retrait post-éjection important dû à une solidification insuffisante au niveau du poste de soufflage. Critère de réussite à chaque étape de temps de soufflage : les trois mesures doivent satisfaire simultanément aux critères pour toutes les cavités. La limite de temps de soufflage pour l'optimisation du temps de cycle correspond au temps de soufflage le plus court pour lequel tous les critères sont satisfaits, moins une marge de sécurité de 0,2 seconde. Ce temps de soufflage est défini comme le temps de soufflage minimal de production et consigné dans la fiche de réglage de production de la machine ZQ. Le même protocole est appliqué pour la réduction du temps de soufflage lors du remplissage par injection : le poids de la préforme de la bouteille IBM est contrôlé pour sa cohérence (objectif ± 0,51 TP3T) à chaque étape de réduction du temps de soufflage.

Q 05

Quel est l'impact de l'ajout de mélange-maître de couleur par rapport à la résine naturelle sur le temps de cycle IBM des machines ZQ ?

L'ajout de masterbatch de couleur (généralement une charge de 1 à 4 lb TP3T de masterbatch sur support PP ou PEHD à l'aide de l'unité de dosage gravimétrique Korea Ever-Power ZQ) a un impact généralement mineur sur le temps de cycle IBM par rapport au traitement de la résine de base. Cependant, certains types de masterbatch et niveaux de charge peuvent allonger le temps de cycle IBM ou nécessiter un ajustement du procédé ZQ. Masterbatch blanc au TiO2 (standard pour les flacons cosmétiques et de produits chimiques ménagers blancs en PP pour injection IBM : charge de TiO2 de 2,0 à 3,0 lb TP3T dans le support PP pour un ajout de masterbatch de 3 lb TP3T) : le masterbatch blanc au TiO2 réduit légèrement le débit d'injection du PP pour injection IBM (la charge de TiO2 augmente la viscosité du PP fondu de 5 à 10 lb TP3T à la température de traitement IBM) – augmentation mineure du temps de remplissage ZQ ( 3% de noir de carbone), une légère augmentation de la viscosité du PP peut nécessiter un léger ajustement de la température du fourreau ZQ (+3–5 °C) pour maintenir une durée de remplissage équivalente. Masterbatch nacré ou métallique (paillettes de mica ou d’aluminium à 1–3% dans un support PP pour une IBM cosmétique haut de gamme) : les particules de paillettes de mica (rapport d’aspect 20:1–50:1, taille des particules 10–100 µm) réduisent légèrement l’écoulement du PP fondu dans la cavité d’injection IBM (les paillettes de mica alignées restreignent l’écoulement dans les passages annulaires étroits du corps de la préforme). Ajustement du procédé ZQ IBM pour le PP nacré : réduire la vitesse de remplissage par injection de 10 à 15 TP3T et augmenter la température du fourreau de 3 à 5 °C afin de garantir un remplissage complet de la préforme IBM sans marques d’écoulement dues à l’orientation des plaquettes de mica sur la paroi de la préforme. Le temps de soufflage IBM n’est pas affecté par le masterbatch nacré à un taux de charge standard de 1 à 31 TP3T. Masterbatch thermosensible (pigment organique à forte concentration) : certains pigments organiques présents dans le PP IBM se dégradent au-dessus de 240 °C, ce qui nécessite une gestion de la température du fourreau ZQ (limiter la température maximale du fourreau au niveau de la buse de la zone 3 à ≤ 235 °C pour les masterbatchs de pigments organiques rouges, oranges et jaunes thermosensibles). Cette contrainte de température peut nécessiter un temps de remplissage par injection IBM légèrement plus long (viscosité à l’état fondu légèrement supérieure à 235 °C par rapport à 240 °C), mais l’impact sur le temps de cycle IBM est généralement inférieur à 0,2 seconde.

Q 06

Comment Korea Ever-Power calcule-t-elle le taux d'utilisation annuel des capacités des machines IBM pour un nouveau programme ?

Korea Ever-Power Ansan-si calcule le taux d'utilisation des machines IBM pour la planification de la production commerciale des nouveaux programmes à l'aide d'un modèle structuré de production et d'efficacité qui prend en compte la production théorique des machines ZQ, les temps d'arrêt planifiés et les facteurs d'efficacité de la production. Temps de disponibilité annuel des machines IBM : calendrier de production standard de Korea Ever-Power Ansan-si = 300 jours de production par an × 16 heures de production par jour (deux équipes de 8 heures par jour, avec 2 heures par jour pour le démarrage, la mise en température, le changement de ligne et le nettoyage de fin de poste) = 4 800 heures-machine disponibles par an. Il s'agit du temps maximal disponible pour les machines IBM avant déduction des temps d'arrêt planifiés. Déductions des temps d'arrêt planifiés : maintenance préventive programmée (MP machine ZQ : 8 heures/mois × 12 mois = 96 heures/an) ; changement de couleur et de résine (en moyenne 2 changements/semaine × 0,5 heure chacun × 50 semaines = 50 heures/an). Changement de moule (en moyenne 1 changement/mois × 2 heures = 24 heures/an) ; jours fériés et arrêts réglementaires coréens (environ 12 jours fériés nationaux coréens affectant le fonctionnement en 2 équipes = 24 heures/an). Temps d’arrêt total planifié : 96 + 50 + 24 + 24 = 194 heures/an. Temps de production net planifié : 4 800 − 194 = 4 606 heures/an. Efficacité de production (taux de rendement synthétique : production réelle de l’IBM par rapport à la production théorique pendant le temps de production planifié) : performance standard OEE de l’IBM Ever-Power ZQ Korea d’environ 85–90% (10–15% micro-arrêts non planifiés, brèves interruptions d’alimentation en résine, bourrage de bouteilles IBM au poste de démoulage, arrêts pour contrôle qualité). Temps de production effectif net de la machine IBM : 4 606 × 0,87 (point médian de l’OEE) = 4 007 heures de production effective par an. Calcul du rendement annuel d'une machine IBM : heures de production effectives (4 007) × rendement de la machine ZQ (bouteilles/heure à cycle optimisé) = rendement annuel de bouteilles IBM par machine ZQ. Exemple pour une machine IBM cosmétique PP 500 ml à 8 cavités ZQ60, avec un rendement optimisé de 4 500 bouteilles/heure : rendement annuel = 4 007 × 4 500 = 18 millions de bouteilles cosmétiques PP IBM de 500 ml par machine ZQ60 et par an. Taux d'utilisation de la capacité du programme Korea Ever-Power : volume annuel requis pour le nouveau programme / (rendement annuel par machine ZQ). Si le nouveau programme requiert 5 millions de bouteilles cosmétiques PP IBM de 500 ml par an : taux d'utilisation de la capacité = 5 000 000 / 18 000 000 = 27,81 TP3T d'une machine ZQ60. Korea Ever-Power propose des temps d'utilisation dédiés ou partagés pour les machines IBM ZQ, en fonction du pourcentage d'utilisation de la capacité du programme lors de la planification à Ansan-si.