Juomapullot ovat muunneltuja PET-pulloja, joihin on sekoitettu polyeteeninaftalaattia (PEN), tai PET:stä ja termoplastisesta polyarylaatista valmistettuja komposiittipulloja. Ne luokitellaan kuumiksi pulloiksi ja kestävät yli 85 °C:n kuumuutta; vesipullot ovat kylmiä pulloja, joilla ei ole lämmönkestävyysvaatimuksia. Kuuma pullo on muovausprosessiltaan samanlainen kuin kylmä pullo.
1. Laitteet
Tällä hetkellä PET-muovauskoneiden valmistajat tuovat täysaktiivisia muottiinpuhalluskoneita pääasiassa ranskalaiselta SIDELiltä, saksalaiselta KRONESilta ja kiinalaiselta Fujian Quanguanilta. Vaikka valmistajat ovat erilaisia, niiden laitteiden periaatteet ovat samankaltaisia ja sisältävät yleensä viisi pääosaa: aihioiden syöttöjärjestelmän, lämmitysjärjestelmän, pullonpuhallusjärjestelmän, ohjausjärjestelmän ja apukoneet.
2. Puhallusmuovausprosessi
PET-pullojen puhallusmuovausprosessi.
Tärkeitä PET-pullojen puhallusmuovausprosessiin vaikuttavia tekijöitä ovat esimuotti, lämmitys, esipuhallus, muotti ja tuotantoympäristö.
2.1 Esimuotti
Puhallusmuovattuja pulloja valmistettaessa PET-sirut ruiskuvaletaan ensin aihioiksi. Edellytetään, että talteen otettujen sekundääristen materiaalien osuus ei saa olla liian korkea (alle 5 %), talteenottokertojen määrä ei saa ylittää kahta kertaa, ja molekyylipaino ja viskositeetti eivät saa olla liian alhaiset (molekyylipaino 31000–50000, sisäinen viskositeetti 0,78–0,85 cm3/g). Kansallisen elintarviketurvallisuuslain mukaan sekundäärisiä talteenottomateriaaleja ei saa käyttää elintarvikkeiden ja lääkkeiden pakkauksissa. Ruiskuvalettuja aihioita voidaan käyttää enintään 24 tuntia. Kuumentamisen jälkeen käyttämättömiä aihioita on säilytettävä yli 48 tuntia uudelleenlämmitystä varten. Aihioiden säilytysaika ei saa ylittää kuutta kuukautta.
Esimuotin laatu riippuu pitkälti PET-materiaalin laadusta. On valittava helposti turpoavia ja muovattavia materiaaleja ja kehitettävä kohtuullinen esimuovausprosessi. Kokeet ovat osoittaneet, että saman viskositeetin omaavista PET-materiaaleista valmistettuja maahantuotuja esimuottia on helpompi puhaltaa muottiin kuin kotimaisia materiaaleja. Vaikka samalla esimuotti-erällä on eri valmistuspäivät, myös puhallusmuovausprosessi voi olla merkittävästi erilainen. Esimuotin laatu määrää puhallusmuovausprosessin vaikeuden. Esimuotin vaatimukset ovat puhtaus, läpinäkyvyys, epäpuhtauksien puute, värin puute sekä ruiskutuspisteen ja sitä ympäröivän halon pituus.
2.2 Lämmitys
Esimuotin lämmitys suoritetaan lämmitysuunilla, jonka lämpötila asetetaan manuaalisesti ja säädetään aktiivisesti. Uunissa kaukoinfrapunalamppu lämmittää esimuottia säteilevästi, ja uunin pohjassa oleva tuuletin kierrättää lämpöä tasaisen lämpötilan saavuttamiseksi uunin sisällä. Esimuotit pyörivät yhdessä eteenpäin suuntautuvassa liikkeessä uunissa, jolloin esimuotin seinämät lämpenevät tasaisesti.
Lamppujen sijoittelu uunissa on yleensä ylhäältä alas ulottuvan "vyöhykkeen" muotoinen, jossa on enemmän päitä ja vähemmän keskiosia. Uunin lämpötilaa säädetään lamppuaukkojen lukumäärällä, kokonaislämpötila-asetuksella, uunin teholla ja kunkin osan lämmityssuhteella. Lampun putken aukkoa tulee säätää yhdessä esipuhalletun pullon kanssa.
Uunin toiminnan parantamiseksi sen korkeuden, jäähdytyslevyn jne. säätö on erittäin tärkeää. Jos säätö ei ole oikea, pullon suu turpoaa helposti (pullon suu kasvaa) ja pää ja kaula kovettuvat helposti (kaulamateriaalia ei voida vetää auki) puhallusmuovauksen aikana ja muita vikoja esiintyy.
2.3 Esipuhallus
Esipuhallus on erittäin tärkeä vaihe kaksivaiheisessa pullonpuhallusmenetelmässä. Se viittaa esipuhallukseen, joka alkaa, kun vetotanko laskeutuu puhallusmuovausprosessin aikana, jotta aihio muotoutuu. Tässä prosessissa esipuhallussuunta, esipuhalluspaine ja puhallusvirtaus ovat kolme tärkeää prosessielementtiä.
Esipuhalluspullon muoto määrää puhallusmuovausprosessin vaikeuden ja pullon toiminnan laadun. Normaali esipuhalluspullon muoto on karan muotoinen, ja epänormaaleja ovat kellonmuotoiset ja kahvan muotoiset muodot. Epänormaalin muodon syynä on virheellinen paikallinen lämmitys, riittämätön esipuhalluspaine tai puhallusvirtaus jne. Esipuhalluspullon koko riippuu esipuhalluspaineesta ja esipuhallussuunnasta. Tuotannossa kaikkien esipuhalluspullojen koon ja muodon on oltava sama koko laitteessa. Jos eroja on, ne on selvitettävä yksityiskohtaisesti. Lämmitys- tai esipuhallusprosessia voidaan säätää esipuhalluspullon olosuhteiden mukaan.
Esipuhalluspaineen suuruus vaihtelee pullon koon ja laitteen kapasiteetin mukaan. Yleensä kapasiteetti on suuri ja esipuhalluspaine pieni. Laitteella on suuri tuotantokapasiteetti ja korkea esipuhalluspaine.
2.4 Apukone ja muotti
Apukoneella tarkoitetaan pääasiassa laitteita, jotka pitävät muotin lämpötilan vakiona. Muotin vakiolämpötilalla on tärkeä rooli tuotteen vakauden ylläpitämisessä. Yleensä pullon rungon lämpötila on korkea ja pullon pohjan lämpötila matala. Kylmissä pulloissa on parempi säätää lämpötila 5–8 °C:seen, koska pohjan jäähdytysvaikutus määrää molekyyliorientaation asteen. Kuuman pullon pohjan lämpötila on paljon korkeampi.
2.5 Ympäristö
Myös tuotantoympäristön laadulla on suurempi vaikutus prosessin säätämiseen. Vakaat lämpötilaolosuhteet voivat ylläpitää prosessin ja tuotteen vakautta. PET-pullojen puhallusmuovaus on yleensä parempaa huoneenlämmössä ja alhaisessa kosteudessa.
3. Muut vaatimukset
Painepullon on täytettävä sekä rasituskokeen että painekokeen vaatimukset. Rasituskokeen tarkoituksena on estää molekyyliketjun halkeilu ja vuoto pullon pohjan ja voiteluaineen (emäksisen) välisen kosketuksen aikana PET-pullon täytön aikana. Painekokeen tarkoituksena on välttää pullon täyttyminen. Laadunvalvonta tiettyyn painekaasuun purkautumisen jälkeen. Näiden kahden tarpeen täyttämiseksi keskipisteen paksuutta tulisi kontrolloida tietyllä alueella. Yleinen ehto on, että keskipiste on ohut, rasituskoe on hyvä ja paineenkestävyys on huono; keskipiste on paksu, painekoe on hyvä ja rasituskoe on huono. Tietenkin rasituskokeen tulokset liittyvät myös läheisesti materiaalin kertymiseen keskipisteen ympärillä olevalle siirtymäalueelle, jota tulisi säätää käytännön kokemuksen mukaan.
4. Johtopäätös
PET-pullojen puhallusmuovausprosessin säätö perustuu vastaaviin tietoihin. Jos tiedot ovat huonoja, prosessivaatimukset ovat erittäin tiukat, ja jopa kelpoisten pullojen puhallusmuovaus on vaikeaa.
Julkaisun aika: 9. toukokuuta 2020
