Getränkeflaschen sind modifizierte PET-Flaschen, die mit Polyethylennaphthalat (PEN) gemischt werden, oder Verbundflaschen aus PET und thermoplastischem Polyarylat. Sie gelten als Heißwasserflaschen und sind hitzebeständig bis über 85 °C. Wasserflaschen hingegen sind Kaltwasserflaschen und benötigen keine Hitzebeständigkeit. Heißwasserflaschen werden im Herstellungsprozess ähnlich wie Kaltwasserflaschen gefertigt.
1. Ausrüstung
Derzeit importieren die Hersteller von PET-Vollblasformmaschinen hauptsächlich von SIDEL (Frankreich), KRONES (Deutschland) und Fujian Quanguan (China). Obwohl es sich um unterschiedliche Hersteller handelt, sind die Funktionsprinzipien ihrer Anlagen ähnlich und umfassen im Allgemeinen fünf Hauptkomponenten: Rohlingszuführung, Heizsystem, Blasformsystem, Steuerungssystem und Hilfsmaschinen.
2. Blasformverfahren
Blasformverfahren für PET-Flaschen.
Wichtige Faktoren, die den Blasformprozess von PET-Flaschen beeinflussen, sind Vorformling, Erhitzung, Vorblasen, Form und Produktionsumgebung.
2.1 Vorformling
Bei der Herstellung von Blasformflaschen werden PET-Chips zunächst zu Vorformlingen spritzgegossen. Dabei darf der Anteil an recycelten Sekundärmaterialien nicht zu hoch sein (unter 5 %), die Anzahl der Recyclingvorgänge darf zweimal nicht überschritten werden und Molekulargewicht und Viskosität müssen mindestens 31.000–50.000 g/mol, Grenzviskosität 0,78–0,85 cm³/g betragen. Gemäß dem nationalen Lebensmittelgesetz dürfen recycelte Sekundärmaterialien nicht für Lebensmittel- und Arzneimittelverpackungen verwendet werden. Spritzgegossene Vorformlinge sind bis zu 24 Stunden haltbar. Nicht verbrauchte Vorformlinge müssen nach dem Erhitzen mindestens 48 Stunden gelagert und anschließend wieder erhitzt werden. Die Lagerdauer der Vorformlinge darf sechs Monate nicht überschreiten.
Die Qualität der Vorformlinge hängt maßgeblich von der Qualität des PET-Materials ab. Es sollten quellfähige und formbare Materialien ausgewählt und ein geeignetes Vorformlingsverfahren entwickelt werden. Experimente haben gezeigt, dass importierte Vorformlinge aus PET-Materialien gleicher Viskosität leichter zu blasformen sind als solche aus heimischer Produktion. Selbst bei Vorformlingen derselben Charge mit unterschiedlichen Produktionsdaten kann der Blasformprozess deutlich variieren. Die Qualität des Vorformlings bestimmt den Schwierigkeitsgrad des Blasformprozesses. Anforderungen an den Vorformling sind Reinheit, Transparenz, Abwesenheit von Verunreinigungen und Farbe sowie die Länge des Einspritzpunkts und des umgebenden Hofs.
2.2 Heizung
Die Erwärmung der Vorformlinge erfolgt im Heizofen, dessen Temperatur manuell eingestellt und aktiv geregelt wird. Im Ofen signalisiert eine Ferninfrarot-Lampe die Erwärmung der Vorformlinge durch Ferninfrarotstrahlung, während ein Ventilator am Ofenboden die Wärme zirkuliert und so für eine gleichmäßige Temperaturverteilung sorgt. Die Vorformlinge rotieren gemeinsam in der Vorwärtsbewegung des Ofens, wodurch ihre Wände gleichmäßig erwärmt werden.
Die Lampen im Ofen sind im Allgemeinen zonenförmig angeordnet, wobei die äußeren Bereiche stärker und der mittlere Bereich weniger dicht bemessen ist. Die Ofentemperatur wird durch die Anzahl der Lampenöffnungen, die Gesamttemperatureinstellung, die Ofenleistung und das Heizverhältnis der einzelnen Zonen reguliert. Die Öffnung des Lampenrohrs sollte in Abstimmung mit der vorgeblasenen Flasche eingestellt werden.
Für eine optimale Ofenfunktion ist die korrekte Einstellung von Höhe, Kühlplatte usw. entscheidend. Bei falscher Einstellung kann es beim Blasformen leicht zu einem Ausbeulen der Flaschenöffnung (die Öffnung vergrößert sich) und zu Verhärtungen an Kopf und Hals (das Material am Flaschenhals lässt sich nicht öffnen) kommen.
2.3 Vorblasen
Das Vorblasen ist ein entscheidender Schritt im zweistufigen Blasformverfahren. Es beginnt, sobald sich der Ziehstab während des Blasformprozesses absenkt und die Vorform annimmt. Dabei sind die Vorblasrichtung, der Vorblasdruck und der Blasfluss drei wichtige Prozessfaktoren.
Die Form der vorgeformten Flasche beeinflusst den Schwierigkeitsgrad des Blasformprozesses und die Funktionsqualität der Flasche. Üblicherweise ist die Form spindelförmig, während abweichende Formen wie Glockenform oder Henkelform auftreten können. Ursachen für abweichende Formen sind beispielsweise unzureichende lokale Erwärmung, zu geringer Vorblasdruck oder -fluss. Die Größe der vorgeformten Flasche hängt vom Vorblasdruck und der Vorblasrichtung ab. In der Produktion müssen Größe und Form aller vorgeformten Flaschen innerhalb der Anlage einheitlich sein. Bei Abweichungen müssen die genauen Ursachen ermittelt werden. Der Erwärmungs- oder Vorblasprozess kann entsprechend den Eigenschaften der vorgeformten Flasche angepasst werden.
Die Höhe des Vorblasdrucks variiert mit der Flaschengröße und der Anlagenkapazität. Im Allgemeinen gilt: Je größer die Kapazität, desto geringer der Vorblasdruck. Anlagen mit hoher Produktionskapazität ermöglichen hingegen einen hohen Vorblasdruck.
2.4 Hilfsmaschine und Form
Die Hilfsmaschine dient hauptsächlich der Konstanthaltung der Formtemperatur. Diese Konstanz ist entscheidend für die Produktstabilität. Im Allgemeinen ist die Temperatur im Flaschenkörper hoch und am Flaschenboden niedrig. Bei kalten Flaschen beeinflusst die Kühlung am Boden die Molekülausrichtung; daher sollte die Temperatur dort idealerweise zwischen 5 und 8 °C liegen. Bei heißen Flaschen ist die Bodentemperatur deutlich höher.
2.5 Umwelta
Die Qualität der Produktionsumgebung hat ebenfalls einen großen Einfluss auf die Prozessoptimierung. Stabile Temperaturbedingungen gewährleisten die Stabilität des Prozesses und des Produkts. Das Blasformen von PET-Flaschen gelingt im Allgemeinen besser bei Raumtemperatur und niedriger Luftfeuchtigkeit.
3. Sonstige Anforderungen
Die Druckflasche muss sowohl die Anforderungen der Belastungs- als auch der Druckprüfung erfüllen. Die Belastungsprüfung dient dazu, Risse und Leckagen der Molekülketten beim Kontakt zwischen Flaschenboden und Schmiermittel (alkalisch) während der PET-Flasche zu verhindern. Die Druckprüfung dient der Qualitätskontrolle nach dem Bersten der Flasche unter Druck. Um diese beiden Anforderungen zu erfüllen, muss die Wandstärke im Zentrum innerhalb eines bestimmten Bereichs liegen. Im Allgemeinen gilt: Ist das Zentrum dünn, ist die Belastungsprüfung gut, die Druckbeständigkeit jedoch gering; ist es dick, ist die Druckbeständigkeit gut, die Belastungsprüfung jedoch gering. Die Ergebnisse der Belastungsprüfung hängen natürlich auch eng mit der Materialansammlung im Übergangsbereich um das Zentrum zusammen, die entsprechend praktischer Erfahrung angepasst werden sollte.
4. Schlussfolgerung
Die Anpassung des Blasformprozesses für PET-Flaschen erfolgt auf Basis der entsprechenden Daten. Sind die Daten unzureichend, sind die Prozessanforderungen sehr streng, und es ist sogar schwierig, normgerechte Flaschen herzustellen.
Veröffentlichungsdatum: 09. Mai 2020
