Les bouteilles de boissons sont des bouteilles en PET modifié, mélangé à du polyéthylène naphtalate (PEN), ou des bouteilles composites de PET et de polyarylate thermoplastique. Elles sont classées comme bouteilles pour boissons chaudes et peuvent résister à des températures supérieures à 85 °C ; les bouteilles d'eau sont des bouteilles pour boissons froides, ne nécessitant aucune résistance à la chaleur. Le processus de fabrication des bouteilles pour boissons chaudes est similaire à celui des bouteilles pour boissons froides.
1. Équipement
Actuellement, les fabricants de machines de soufflage entièrement actives pour PET importent principalement de SIDL (France), KRONES (Allemagne) et Fujian Quanguan (Chine). Malgré leurs différences, leurs équipements présentent des principes de fonctionnement similaires et comprennent généralement cinq parties principales : le système d’alimentation en billettes, le système de chauffage, le système de soufflage des bouteilles, le système de contrôle et les machines auxiliaires.
2. Procédé de moulage par soufflage
Procédé de moulage par soufflage des bouteilles PET.
Les facteurs importants qui affectent le processus de moulage par soufflage des bouteilles PET sont la préforme, le chauffage, le pré-soufflage, le moule et l'environnement de production.
2.1 Préforme
Lors de la fabrication de bouteilles soufflées, les granulés de PET sont d'abord moulés par injection pour former des préformes. Le taux de recyclage des matières secondaires ne doit pas être trop élevé (moins de 5 %), le nombre de cycles de recyclage ne doit pas excéder deux, et la masse moléculaire et la viscosité ne doivent pas être trop faibles (masse moléculaire de 31 000 à 50 000, viscosité intrinsèque de 0,78 à 0,85 cm³/g). Conformément à la loi nationale sur la sécurité alimentaire, les matières secondaires recyclées ne doivent pas être utilisées pour les emballages alimentaires et pharmaceutiques. Les préformes moulées par injection peuvent être utilisées dans un délai de 24 heures. Celles qui n'ont pas été entièrement utilisées après chauffage doivent être stockées pendant au moins 48 heures avant d'être réchauffées. La durée de conservation des préformes ne peut excéder six mois.
La qualité de la préforme dépend largement de celle du PET. Il convient de sélectionner des matériaux faciles à gonfler et à mettre en forme, et de définir un procédé de moulage de préformes adapté. Des expériences ont montré que les préformes importées, fabriquées à partir de PET de même viscosité, sont plus faciles à mouler par soufflage que celles fabriquées à partir de matériaux locaux. Par ailleurs, pour un même lot de préformes produites à des dates différentes, le processus de moulage par soufflage peut varier considérablement. La qualité de la préforme détermine la difficulté du moulage par soufflage. Les exigences relatives à la préforme sont la pureté, la transparence, l'absence d'impuretés et de couleur, ainsi que la longueur du point d'injection et de la zone environnante.
2.2 Chauffage
Le chauffage de la préforme est effectué dans un four dont la température est réglée manuellement et ajustée en continu. À l'intérieur du four, un tube à infrarouge lointain diffuse la chaleur par rayonnement, tandis qu'un ventilateur situé au fond assure une circulation homogène de la chaleur. Les préformes tournent simultanément dans le four, ce qui permet un chauffage uniforme de leurs parois.
La disposition des lampes dans le four se fait généralement en « zones » de haut en bas, avec une prédominance des extrémités. La chaleur du four est contrôlée par le nombre d'ouvertures pour les lampes, la température globale, la puissance du four et le rapport de chauffe de chaque zone. L'ouverture du tube de la lampe doit être ajustée en fonction de la bouteille pré-soufflée.
Pour un fonctionnement optimal du four, le réglage de sa hauteur, de sa plaque de refroidissement, etc., est primordial. Un mauvais réglage peut entraîner un gonflement du goulot (qui s'élargit) et un durcissement du col (le matériau du col ne pouvant être étiré) lors du soufflage, ainsi que d'autres défauts.
2.3 Pré-soufflage
Le pré-soufflage est une étape cruciale du procédé de soufflage de bouteilles en deux étapes. Il s'agit du pré-soufflage qui débute lorsque la barre de soufflage descend pendant le processus de moulage par soufflage, permettant ainsi à la préforme de prendre forme. L'orientation, la pression et le débit de pré-soufflage sont trois éléments essentiels de ce procédé.
La forme de l'ébauche de bouteille détermine la difficulté du processus de soufflage et la qualité fonctionnelle de la bouteille. La forme standard est fuselée, tandis que les formes anormales incluent la forme en cloche ou avec anse. Ces formes anormales sont dues à un chauffage local inadéquat, une pression ou un débit de pré-soufflage insuffisant, etc. La taille de l'ébauche dépend de la pression et de l'orientation du pré-soufflage. En production, la taille et la forme de toutes les ébauches de bouteilles de l'ensemble de la ligne doivent être uniformes. En cas de différence, il convient d'en identifier les causes précises. Le processus de chauffage ou de pré-soufflage peut alors être ajusté en fonction des caractéristiques de chaque ébauche.
La pression de pré-soufflage varie selon la taille de la bouteille et la capacité de l'équipement. Généralement, plus la capacité est importante, plus la pression de pré-soufflage est faible. L'équipement présente une capacité de production élevée et une pression de pré-soufflage élevée.
2.4 Machine auxiliaire et moule
Les machines auxiliaires servent principalement à maintenir la température du moule constante. Cette constance est essentielle à la stabilité du produit. Généralement, la température du corps de la bouteille est élevée, tandis que celle du fond est basse. Pour les bouteilles froides, le refroidissement du fond influençant l'orientation moléculaire, il est préférable de maintenir la température entre 5 et 8 °C ; en revanche, pour les bouteilles chaudes, la température du fond est beaucoup plus élevée.
2.5 Environnement
La qualité de l'environnement de production influe considérablement sur le réglage du procédé. Des conditions de température stables permettent de garantir la stabilité du procédé et du produit. Le soufflage de bouteilles PET est généralement plus efficace à température ambiante et par faible humidité.
3. Autres exigences
Le flacon sous pression doit satisfaire simultanément aux exigences des tests de contrainte et de pression. Le test de contrainte vise à prévenir la fissuration et les fuites de la chaîne moléculaire lors du contact entre le fond du flacon et le lubrifiant (alcalin) pendant le remplissage du flacon PET. Le test de pression permet d'éviter l'éclatement du flacon sous une certaine pression. Pour répondre à ces deux exigences, l'épaisseur au centre doit être maintenue dans une plage définie. En règle générale, une épaisseur au centre trop faible indique une bonne résistance au test de contrainte, mais une faible résistance à la pression ; à l'inverse, une épaisseur trop importante indique une bonne résistance à la pression, mais une faible résistance au test de contrainte. Bien entendu, les résultats du test de contrainte sont également étroitement liés à l'accumulation de matière dans la zone de transition autour du centre, et doivent être ajustés en fonction de l'expérience pratique.
4. Conclusion
Le réglage du procédé de soufflage des bouteilles PET repose sur les données correspondantes. Si ces données sont de mauvaise qualité, les exigences du procédé sont très strictes, et il devient même difficile de produire des bouteilles conformes.
Date de publication : 9 mai 2020
