Что такое литье под давлением с выдувом?
Полное руководство IBM

1. Определение: Что такое литье под давлением с выдувом?

Литье под давлением с выдувом — это одноэтапный процесс производства пластиковых бутылок, сочетающий литье под давлением и выдувное формование в одном машинном цикле. Заготовка — толстостенный кусок смолы в форме пробирки — сначала формуется под давлением вокруг стержня на станции 1, затем перемещается на стержне на станцию ​​2, где сжатый воздух прижимает ее к полости выдувной формы, формируя готовую бутылку, после чего перемещается на станцию ​​3, где снимается со стержня и подается на выходной конвейер. Все три станции работают одновременно в каждом цикле, что делает литье под давлением с выдувом одним из самых производительных одноэтапных процессов упаковки, доступных корейским производителям контейнеров.

Определяющей технической характеристикой литья под давлением с выдувом является то, что горлышко бутылки формуется методом литья под давлением, а не выдува. Поскольку стержень проходит через область горлышка как во время литья под давлением, так и во время выдува, геометрия горлышка формируется литьевой формой на станции 1 и никогда не деформируется под давлением выдува. Это обеспечивает точность формования горлышка под давлением: допуск по внешнему диаметру резьбы ±0,05 мм или лучше, стабильный во всех полостях формы, в каждом цикле. Для корейской фармацевтической упаковки, требующей надежного зацепления за крышку с защитой от детей (CRC) с допуском по внешнему диаметру горлышка ±0,06 мм, или для корейских крышек для бытовой химии, требующих стабильного зацепления резьбы на миллионах единиц за смену, точность формования горлышка под давлением является технической возможностью, которая делает литье под давлением с выдувом предпочтительным процессом по сравнению с экструзионно-выдувным формованием при таких объемах производства и требованиях к допускам.

Технология литьевого выдувного формования (EBM) была разработана в коммерческих целях в 1950-х годах в ответ на ограничения экструзионно-выдувного формования — в частности, на образование облоя на линии разъема, на неравномерность размеров в области горловины и на необходимость обрезки после каждого цикла. Технология IBM устраняет все три недостатка: отсутствие облоя, точная форма горловины, отсутствие необходимости в последующей обрезке. Эти преимущества способствовали внедрению технологии IBM в корейском производстве фармацевтической тары в 1980-х и 1990-х годах, и эти же преимущества продолжают определять позицию IBM на корейском рынке упаковки и сегодня, когда количество ячеек на одной машине достигает 30 на крупнейших корейских фармацевтических производственных линиях.

2. Как работает 3-станционный процесс IBM

Станция 1 — Впрыск преформ

На станции 1 литьевая форма закрывается вокруг стержней сердечника — прецизионных стальных оправок, определяющих внутреннюю геометрию заготовки и, что особенно важно, внутреннюю поверхность горлышка бутылки. Расплавленная смола впрыскивается через систему горячеканальных каналов для одновременного заполнения всех полостей. Литейная форма формирует полную геометрию горлышка (профиль резьбы, внешний диаметр резьбы, диаметр отверстия, уплотнительная поверхность) с точностью размеров, характерной для литьевой оснастки — допуски, которые не может обеспечить ни один другой процесс выдувного формования на производственной скорости. Усилие смыкания при впрыске на станции 1 удерживает форму закрытой против давления впрыска; на серии ZQ компании Korea Ever-Power оно составляет от 400 кН на модели ZQ40 до 1350 кН на модели ZQ135 — рассчитанной на количество полостей от 9 до 30 в формате 10 мл без облоя на линии разъема горлышка.

Индексирование револьверной головки — перенос с помощью высокоточного углового делителя

После фазы впрыска выдувная форма открывается, и вращающаяся револьверная головка, которая одновременно перемещает все стержни, поднимается, поворачивается на 120 градусов и опускается, чтобы расположить каждый стержень на следующей станции. На машинах Korea Ever-Power ZQ80, ZQ110 и ZQ135 высокоточный угломер координирует движение открытия формы с подъемом револьверной головки, позволяя этим двум механическим процессам перекрываться, а не выполняться полностью последовательно. Такое перекрытие сокращает эффективное время, теряемое между фазами, и гарантирует, что каждый стержень регистрируется в правильном положении на станции с одинаковой угловой точностью в каждом цикле, обеспечивая стабильный вес и размеры от полости к полости, которые непосредственно измеряются в данных о качестве продукции.

Станция 2 — Выдувное формование

На станции 2 выдувная форма смыкается вокруг заготовки на стержне. Сжатый воздух (обычно 0,7–1,2 МПа) поступает через стержень и раздувает заготовку, прижимая ее к стенкам полости выдувной формы. Поскольку заготовка сохраняет остаточное тепло от фазы впрыска, и поскольку стержень удерживает горлышко в его окончательной геометрии на протяжении всего процесса, фаза выдувания производит готовый корпус бутылки, в то время как горлышко остается неизменным по сравнению с его формой, полученной методом литья под давлением. Сила сжатия при выдувании варьируется от 80 кН на ZQ40 до приблизительно 180 кН на ZQ135, соответствуя площади проекции выдувной формы при каждом количестве полостей.

Станция 3 — Отделка и вывод готовой продукции

На станции 3 готовые бутылки снимаются с стержней и подаются на выходной конвейер. Станция снятия бутылок прикладывает контролируемое усилие через механизм снятия, чтобы отделить бутылку от стержня без повреждения поверхности или деформации горлышка. При производительности 30 ячеек на установке ZQ135 за цикл подается 30 готовых бутылок — при стандартном для серии ZQ времени цикла в 4 секунды это составляет приблизительно 7,5 бутылок в секунду на выходной конвейер, что требует планирования скорости конвейера и емкости накопителя, которое монтажные бригады Korea Ever-Power рассматривают на этапе компоновки производственной ячейки.

3. Материалы, обработанные методом литья под давлением с выдувным формованием.

Технология литьевого выдувного формования позволяет обрабатывать более широкий спектр термопластов, чем литьевое выдувное формование с растяжением (ISBM), поскольку IBM не требует молекулярной ориентации, которая достигается при ISBM в случае ПЭТ. IBM совместима с любым термопластом, который может быть отлит под давлением на стадии заготовки, и сохраняет достаточно тепла и гибкости для раздувания на станции 2.

Одно из коммерческих преимуществ литьевого выдувного формования по сравнению с ISBM заключается в универсальности используемых материалов: одна и та же платформа машин IBM обрабатывает HDPE, PP, ABS и PS, регулируя температуру в зоне цилиндра, скорость вращения шнека и противодавление без механической модификации. Корейский фармацевтический завод, производящий флаконы для глазных капель из HDPE по понедельникам и флаконы для лекарств из PP CRC по четвергам, использует одну и ту же машину IBM, одну и ту же процедуру смены пресс-форм и одинаковую подготовку операторов для обоих материалов — гибкость производства, которую ISBM, работающий в основном с ПЭТ, не может предложить для этого диапазона материалов.

4. Технология IBM против экструзионно-выдувного формования: ключевые технические различия.

Экструзионно-выдувное формование (ЭВГ) — наиболее распространенный в мире процесс выдувного формования: крупноформатные контейнеры из полиэтилена высокой плотности (канистры, промышленные бочки, автомобильные резервуары) и большинство бутылок для шампуня потребительского размера, выпускавшихся до середины 2000-х годов, изготавливались методом ЭВГ. Технология IBM занимает другой, более узкий сегмент рынка контейнеров, и эти два процесса не конкурируют в своих основных областях применения. Понимание того, в чем IBM явно превосходит EBM, и в чем EBM сохраняет свои преимущества, предотвращает выбор корейскими заводами неправильного процесса для своих конкретных требований к контейнерам.

Выбор между технологиями IBM и EBM для корейских заводов очевиден, когда контейнер требует точности горловины фармацевтического класса (IBM), имеет встроенную ручку или превышает 2000 мл (EBM). Сложнее выбрать контейнеры среднего размера — небольшие и средние контейнеры из полиэтилена высокой плотности (HDPE) для бытовой химии, где технически возможны оба процесса. В этом диапазоне преимущество IBM в отсутствии облоя (отсутствие станции обрезки, отсутствие отходов, более низкие эксплуатационные расходы) часто оправдывает более высокие инвестиции в оборудование IBM по сравнению с EBM, особенно для корейских заводов, производящих 5–8-гнездные контейнеры объемом 500 мл, где производительность IBM превышает производительность EBM, а чистая себестоимость материала на бутылку при использовании IBM ниже, если учитывать затраты на переработку при облое.

5. Применение литьевого выдувного формования в различных отраслях промышленности.

Фармацевтическая упаковка

Технология IBM является доминирующей в Корее для производства фармацевтической тары из полиэтилена высокой плотности (HDPE) и полипропилена (PP) малых форматов (1–100 мл). Флаконы для глазных капель (10 мл HDPE), флаконы для пероральных жидких препаратов (30 мл PP), флаконы для сиропов (100 мл HDPE), флаконы для лекарств CRC (100 мл PP) и ампулы для разового применения производятся методом литьевого выдувного формования — формованное горлышко обеспечивает точность защелкивания, необходимую для соответствия требованиям GMP Корейского управления по контролю за качеством пищевых продуктов и медикаментов (KFDA). Технология производства без образования конденсата (нулевого образования конденсата) исключает риск загрязнения частицами, образующимися при литьевом выдувном формовании в чистых фармацевтических помещениях.

Упаковка для бытовой химии и продуктов питания

Корейские бутылки для шампуней, кондиционеров, гелей для душа и жидких моющих средств производятся методом литьевого выдувного формования объемом 250–1000 мл. Технология производства без облоя, используемая IBM, исключает необходимость в станции обрезки, требуемой методом литьевого выдувного формования, и снижает чистую стоимость материала на бутылку при включении в расчет управления переработанным сырьем. Корейская пищевая тара, изготовленная методом литьевого выдувного формования, включает в себя банки с широким горлышком для меда, приправ и растительного масла объемом 250–500 мл, где литьевое горлышко с широким горлышком обеспечивает одновременную герметичность всех полостей. Производство банок с широким горлышком — это специфическая возможность IBM, недоступная для машин литьевого выдувного формования при том же количестве полостей.

Помимо фармацевтической промышленности и производства бытовой химии, технология литья под давлением и выдувного формования используется в корейской косметической упаковке (баночки для крема из ABS-пластика, флаконы для лосьонов премиум-класса из PCTG, ампулы для сывороток из PS), корейской пищевой упаковке (контейнеры для горячего розлива из PP, бутылки для растительного масла из HDPE, банки с широким горлышком пищевого качества) и корейской промышленной таре (бутылки для реагентов из HDPE, контейнеры для хранения химикатов из PP). Общим элементом во всех областях применения технологии литья под давлением является формованное горлышко — именно это требование к конструкции заставляет корейских специалистов по упаковке выбирать технологию литья под давлением и выдувного формования независимо от категории продукта. Когда для крышки требуется одинаковый внешний диаметр резьбы во всех полостях и во всех производственных сменах — будь то фармацевтическая крышка CRC, дозатор для бытовой химии или крышка для банки с широким горлышком — технология литья под давлением и выдувного формования надежно обеспечивает эту стабильность в больших объемах.

6. IBM против ISBM: выбор правильной технологии выдувного формования

Литье под давлением с выдувом (IBM) и литье под давлением с растяжением (ISBM) имеют одну и ту же определяющую характеристику — горлышко, полученное методом литья под давлением, — но они работают с разными материалами и создают разные физические свойства бутылок. Понимание различий между IBM и ISBM позволяет избежать дорогостоящей ошибки, связанной с инвестированием в неправильную платформу. Компания Korea Ever-Power производит оба типа машин: серию IBM ZQ и серию ISBM HGY, доступные в различных вариантах. 4-станционный комплекс ISBM.

Выбор между IBM и ISBM зависит от материала. Если корейский завод производит контейнеры из ПЭВП и ПП — фармацевтической, бытовой химии, пищевой промышленности — то IBM является правильной платформой. Если завод производит кристально чистые косметические флаконы из ПЭТ или ПЭТГ, ампулы для сывороток премиум-класса или устойчивые к газированным напиткам контейнеры из ПЭТ — то ISBM является правильной платформой. Корейские заводы, производящие обе линейки продукции, работают на обеих платформах параллельно, каждая из которых использует свой отечественный материал. Компания Korea Ever-Power может проконсультировать по поводу правильного сочетания в ходе предпродажных технических обсуждений.

7. Выбор оборудования IBM: руководство по серии ZQ для корейских заводов.

Корейская компания Ever-Power машина для выдувного формования Серия ZQ включает пять моделей — от компактной ZQ40 до флагманской ZQ135 — охватывающих все масштабы производства корейской компании IBM, от контрактной упаковки для стартапов до крупномасштабного фармацевтического производства. Каждая модель отличается усилием смыкания при впрыске и максимальным количеством полостей в формате 10 мл. Модели ZQ80, ZQ110 и ZQ135 дополнительно включают две премиальные функции в стандартной комплектации: высокоточный угловой делитель для повышения повторяемости цикла и двойную гидравлическую систему для экономии энергии в 20–301 ТВт·ч по сравнению с конкурентами с одноконтурной системой.

Он EP-ZQ60 ZQ — наиболее широко используемая модель для среднегодового производства фармацевтической и косметической тары в Корее. Конфигурации с 14 ячейками по 10 мл и 3 ячейками по 500 мл охватывают наиболее распространенные форматы контрактной упаковки фармацевтической продукции и объемы контейнеров для бытовой химии, которые производятся корейскими заводами-производителями национальных брендов. Корейские заводы, годовой объем производства контейнеров объемом 10 мл которых не превышает 50 миллионов единиц, обычно считают ZQ60 экономически целесообразным начальным вложением; те, у кого объем производства превышает 50 миллионов единиц, оценивают ZQ80 или ZQ110 в зависимости от конкретного количества ячеек и требований к формату.

8. IBM в корейском производственном секторе: рыночная позиция и факторы роста.

Производство фармацевтической продукции методом литья под давлением в Корее обусловлено тремя сходящимися рыночными силами, каждая из которых развивается независимо и усиливает друг друга. Во-первых, рост объемов производства фармацевтической продукции в Корее: корейский фармацевтический рынок — один из самых регулируемых и требовательных к качеству в Восточной Азии — требует использования фармацевтических контейнеров из ПЭВП и ПП, соответствующих стандартам точности, установленным корейским Управлением по контролю за качеством пищевых продуктов и медикаментов (KFDA). Литье под давлением — единственный процесс, который регулярно проходит корейскую квалификацию GMP для фармацевтических контейнеров CRC без дополнительной обработки горловины. Рост производства фармацевтической продукции в Корее, обусловленный экспортом корейской фармацевтической продукции на рынки Юго-Восточной Азии и США, напрямую увеличивает спрос на оборудование для литья под давлением в Корее.

Во-вторых, корейская замена экструзионно-выдувного формования в упаковке бытовой химии: корейские производители бытовой химии в течение последнего десятилетия заменяют контейнеры для шампуней и чистящих средств, изготовленные методом экструзионно-выдувного формования, на контейнеры, изготовленные методом экструзионно-выдувного формования (IBM). Замена на IBM обусловлена ​​более высокой производительностью IBM на одной машине при малом и среднем количестве ячеек (8 ячеек IBM по 500 мл против 4 ячеек EBM по 500 мл при том же времени цикла), экономической эффективностью производства без облоя (нет станции обрезки, нет повторной обработки) и требованиями корейских розничных продавцов к обеспечению размерной однородности упаковочных паллет, которые точность формования горловины методом литья под давлением обеспечивает более надежно, чем EBM.

В-третьих, требования правительства Кореи к энергоэффективности: структура ценообразования на промышленную электроэнергию в Корее и государственная программа повышения энергоэффективности промышленности повысили внимание корейских операторов упаковочных фабрик к энергопотреблению на уровне оборудования. Двухгидравлические машины IBM компании Korea Ever-Power — ZQ80, ZQ110 и ZQ135 — потребляют на 20–301 тонну электроэнергии на бутылку меньше, чем одноконтурные машины конкурентов с эквивалентной производительностью. Корейские операторы фабрик могут документально подтвердить эту экономию и включить ее в отчетность по энергоэффективности промышленности. Для корейских фабрик, участвующих в государственных программах стимулирования энергоэффективности, эта документально подтвержденная экономия напрямую влияет на квалификационный балл и расчет субсидий. Сочетание эффективности использования материалов без образования конденсата и экономии энергии на 20–301 тонну на двухгидравлических моделях ZQ представляет собой убедительное экономическое обоснование для инвестиций корейских компаний в IBM на всех уровнях — от контрактной упаковки фармацевтической продукции на начальном этапе до производства потребительских товаров национальных брендов.

Часто задаваемые вопросы

Дополнительные ресурсы