- RU
- ENG
Универсальный токарно-винторезный станок модели CS6266Bх1500 (Ø660 х 1500 мм)Страна: КитайПроизводитель:
Предприятиям полимерной индустрии, обслуживающим бурно развивающуюся пищевую промышленность, посчастливилось оказаться «на волне» уверенного роста спроса на выпускаемую продукцию, в том числе бутылки, флаконы, банки из полиэтилентерефталата (ПЭТ). Для выдува такой тары необходимы исходные заготовки, так называемые преформы. Оборудование для производства ПЭТ-преформ — тема настоящего обзора.
Российский рынок ПЭТ-преформ сумел за годы экономических реформ сформироваться и обрести ведущих игроков. Появление новых производителей ПЭТ-преформ возможно лишь в удаленных регионах, куда поставлять эту продукцию за многие сотни и тысячи километров экономически не выгодно. В то же время некоторые крупные производители слабоалкогольных, безалкогольных напитков и пива уже сейчас, освоив выдув бутылок из преформ, вводят в эксплуатацию линии по производству самих преформ не только для обслуживания собственных предприятий, но и с целью продавать излишки на региональном рынке преформ. В такой ситуации можно прогнозировать поступление в Россию более совершенного и далеко недешевого оборудования ведущих западных производителей. Прежде чем перейти к специфике оборудования и его главным производителям, несколько слов об особенностях производства преформ.
Особенности процесса
Главное отличие процесса производства ПЭТ-преформ от литья иных деталей из полиэтилентерефталата заключается в том, что детали предстоит еще пройти дополнительную производственную стадию выдува, которая является серьезным испытанием для пространственной структуры полимера. Малейшие недочеты, допущенные в процессе переработки ПЭТ, приведут к массовой отбраковке преформ. Поэтому у процесса литья под давлением преформ существуют ограничения, и к нему предъявляются весьма жесткие требования.
Основная специфика литья преформ под давлением связана с самим полиэтилентерефталатом. Как полимерный материал он очень гигроскопичен (абсорбирует влагу) и требует длительной и качественной сушки. Для литья преформ его предварительно сушат в течение шести часов сухим воздухом при температуре +180°С. Остаточная влага на гранулах ПЭТ приводит к возникновению пузырьков в готовой преформе, что может вызвать образование трещин на стенках бутылки на стадии выдува.
Другая особенность — ПЭТ в процессе литья должен оставаться аморфным и полностью не кристаллизовываться, иначе не удастся выдуть бутылку из такой преформы. Полная кристаллизация ПЭТ при быстром остывании и затвердевании приведет к браку на стадии выдува. А особенность ПЭТ как раз и состоит в том, что при литье под давлением он очень быстро кристаллизуется и твердеет. Поэтому переработку ПЭТ в данном случае нужно вести быстро, обеспечивая большую пропускную способность для ПЭТ. Время же цикла охлаждения приходится делать очень большим, чтобы постараться минимизировать процесс кристаллизации за счет очень плавного и постепенного охлаждения. За счет этой неприятной особенности суммарное время охлаждения более чем в пять раз превышает время литьевого цикла с учетом того, что охлаждение всегда занимает большую часть самого цикла литья.
Кроме того, при переработке ПЭТ нельзя и переусердствовать ни не стадии подсушки, ни на стадии пластификации и инжекции, т. к. нарушение температурного режима (величина + длительность воздействия) приведет к деградации структуры полимера (проявится в виде появления мутных областей, обыкновенно изделиям из ПЭТ свойственна хорошая прозрачность).
На этом все подводные камни переработки ПЭТ не заканчиваются. При разрыве молекулярных цепочек, неминуемо происходящем при переработке ПЭТ, начинает выделяться ацетальдегид (АА), который сам по себе не токсичен, тем не менее, в больших количествах придает упакованным продуктам несвойственную им горечь. В последнее время этой проблеме в России уделяется все больше внимания, и многие крупные производители напитков очень тщательно следят за объемным содержанием ацетальдегида в закупаемых ими преформах, тем более что лабораторные приборы для АА-анализа доступны на рынке. Поэтому если производитель преформ хочет сохранить и упрочить свои позиции на рынке, то эту проблему стоит решать всерьез и сразу на стадии закупки оборудования (но об этом позже).
Остаточная влага также влияет на интенсивность процесса образования ацетальдегида, что еще раз подчеркивает важность качественного проведения процесса подсушки.
В результате всего вышеперечисленного перерабатывать ПЭТ следует при малых оборотах шнека (5-7 об/мин), обеспечивая тщательную и щадящую пластификацию расплава ПЭТ, и с малым давлением впрыска — до 1000 бар.
Оборудование и производители
Собственно технология изготовления преформ на термопластавтоматах известна достаточно давно. ТПА для изготовления преформ может поставить любой крупный производитель, в ассортименте которого есть машины с усилием смыкания хотя бы от 100 тонн. Очевидно, что использовать маломощные машины с мизерным числом гнезд малого диаметра горловины с точки зрения конкурентной борьбы бессмысленно. Кроме того, как уже отмечалось, литье под давлением ПЭТ-преформ — очень специфичный технологический процесс и традиционные ТПА для такой работы не вполне подходят.
Беда в том, что традиционные ТПА не смогут обеспечить высокий качественный уровень ПЭТ-преформ (хотя бы по содержанию ацетальдегида) и малое время цикла для снижения их себестоимости. И даже имея самые совершенные пресс-формы от наиболее известных производителей — Otto Hofstetter, Husky, МНТ — традиционные ТПА не могут решить проблему по сути. Нужны совсем другие машины, а точнее — целые системы для производства ПЭТ-преформ, которые должны быть спроектированы для решения данной конкретной задачи с самыми лучшими показателями по качеству и производительности.
Кроме того, даже при комплектовании участка для литья ПЭТ-преформ набор оборудования окажется достаточно представительным и, естественно, дорогостоящим. Вот лишь приблизительный его состав:
Стоит особо отметить, что лишь одна пресс-форма для литья ПЭТ-преформ может быть соизмерима со стоимостью среднего ТПА. Поэтому закономерными будут требования к такой линии по особым параметрам суммарного времени циклов и качеству готовых преформ.
В конце 70-х годов прошлого века наметился устойчивый спрос на ПЭТ- тару и, соответственно, на преформы для ее изготовления. И несколько крупных производителей ТПА увидели в растущем рынке ПЭТ-преформ очень заманчивые перспективы для собственного развития. Так, пионерами, предложившими свои специализированные решения в этой области, стали такие известные компании, как Husky и Netstal, которые славятся своими быстроходными машинами. Позднее к этой двойке присоединился немецкий концерн Krauss-Maffei. Все эти компании затрачивают немало материальных и интеллектуальных усилий, чтобы предлагать потребителям все более и более совершенные и производительные производственные системы для изготовления ПЭТ-преформ. Но обо всех по порядку.
Husky. Эта компания сразу оказалась в преимущественном положении, так как стала еще и одним из первых поставщиков пресс-форм для литья ПЭТ-преформ. Неудивительно, что уже в начале восьмидесятых годов Husky предложила производителям преформ первые специализированные платформы.
Сейчас компания Husky предлагает своим клиентам новое поколение специализированных платформ для производства преформ — НуРЕТ и Index.
В серии Husky НуРЕТ, пришедшей на смену системам G-PET и отличающейся большой гибкостью применения, используются пресс-формы с одной лицевой поверхностью. По сравнению с предыдущей системой серия НyРЕТ имеет: меньшее время цикла (в среднем на 5%), большее расстояние между стягивающими колоннами (позволяет использовать пресс-формы с большим числом гнезд и увеличить расстояние между гнездами), новые плиты Reflex с пониженным рабочим усилием (снижают износ пресс-форм), меньшее электропотребление, а также иные габаритные размеры — более узкую компоновку. В системах НуРЕТ использована технология CoolJet — внутренняя полость преформы и ее литниковый участок охлаждаются воздухом из нагнетателя, а не сжатым воздухом, что удешевляет процесс.
Кроме того, появился и новый робот для съема и переноса преформ, который имеет более компактные размеры и более высокую скорость передвижения по сравнению с предшественниками. В подвижной плите узла смыкания использованы линейные подшипниковые опоры, уменьшающие износ пресс- формы за счет лучшего совмещения и перпендикулярности плиты.
В системах Index реализованы очень интересные технические решения. Здесь использована вместо традиционной подвижной плиты необычная поворотная турель, которая представляет собой вращающийся вокруг горизонтальной поперечной оси куб с комплектами пальцев на противоположных гранях. После смыкания турели с неподвижной плитой первый комплект пальцев образует формообразующие полости пре- форм с элементами ответной половины пресс-формы. После литьевого цикла происходит размыкание пресс-формы, когда турель отходит, после чего турель совершает поворот на 180°, подготовив к следующему литьевому циклу второй комплект пальцев. За последующий литьевой цикл отформованные преформы охлаждаются на первом комплекте пальцев, которые обращены теперь в сторону специального устройства, установленного на станине ТПА, — устройство постлитьевого охлаждения РМС (Post-Mold Cooling device). Это встроенное устройство за четыре последующих литьевых цикла охлаждает преформы в специальных трубках-держателях с водяным охлаждением. За счет этого удается стабилизировать свойства ПЭТ и добиться высокого качества преформ.
В системах Index были реализованы те же инновационные технологии, что и в моделях НуРЕТ, чье устройство описано выше.
В моделях Index прежнего поколения турель имела четыре лицевые стороны с комплектами пальцев, что сказывалось на общих капиталозатратах. Применение на новом поколении моделей Index устройства РМС позволило обойтись всего двумя комплектами пальцев и при этом не потерять во времени суммарного цикла, а в некоторых случаях и превысить его. Новое поколение систем Index отличается рекордно коротким временем цикла.
Системы Index могут быть оснащены пресс-формами с числом гнезд от 6 до 144 в зависимости от диаметра горловины и требуемой производительности системы. Модели Index поставляются с усилиями смыкания в 125, 300 и 600 тонн.
Netstal. Швейцарская компания Netstal предлагает двухплатформенную концепцию PET-Line, покрывающую все размеры пресс-форм с числом гнезд от 24 до 144, с усилиями смыкания в 350 и 600 тонн. Стоит отметить, что машины Netstal всегда отличала очень хорошая быстроходность — одна из лучших в отрасли. Естественно, что платформы PET-Line имеют время цикла одно из самых коротких. Главной особенностью платформ PET-Line является применение сдвоенного узла пластификации (два параллельных цилиндра), что позволяет снизить выработку ацетальдегида и бережно пластифицировать расплав. Установки PET-Line дают возможность сэкономить на требуемой для их установки площади за счет работы робота в вертикальной плоскости (устройство охлаждения вынесено на второй ярус над приводом узла смыкания). Причем применяемый робот отличается быстротой операций, что положительно сказывается на суммарном времени цикла.
Krauss-Maffei Advanced Systems. Хотя концерн Krauss-Maffei приступил к производству подобных систем значительно позднее своих конкурентов, однако инженеры концерна подошли к работе с немецкой основательностью и не стали повторять существующие конструктивные решения, а сразу пошли своим путем. Вместо горизонтального узла смыкания был предложен вертикальный, что выявило сразу несколько значимых конструктивных преимуществ. Во-первых, преформы отливаются в вертикально расположенных гнездах пресс-формы, в результате чего после размыкания они самостоятельно падают в ячейки захватывающей плиты. Это, в свою очередь, значительно упрощает и ускоряет процесс их перемещения в зону охлаждения — это позволяет реализовывать очень быструю и легкую роботизированную систему. Во-вторых, упрощается и ускоряется процесс смены инструмента. Для извлечения пресс- формы достаточно установить роликовые направляющие в шлицы нижней плиты, извлечь крепеж, отсоединить электроразъемы, а дальше несколькими качающими движениями рычага гидравлического домкрата приподнять роликовые направляющие вместе с пресс- формой над нижней плитой узла смыкания. Пресс-форма выкатывается из пространства между плит буквально одной рукой на погрузчик. Точно так же в обратном порядке устанавливается новая пресс-форма. На все это уходит четыре часа, включая охлаждение пресс-фор- мы, ее замену, нагрев и запуск (обычно требуется гораздо больше времени). В-третьих, такая компоновка потребует меньше установочной площади.
Кроме того, разработчикам Krauss-Maffei удалось внести свой вклад в уменьшение суммарного времени цикла изготовления преформ за счет использования охлаждающей системы в виде поворотного куба с водяным охлаждением, который имеет четыре гра¬ни с комплектами охлаждающих трубок-держателей. Четыре грани — всего четыре цикла ТПА, которые требуются для охлаждения преформ с полным соблюдением температурного режима охлаждения. И опять мы имеем рекордно малое время литьевого цикла.
Узел пластификации имеет шнек специального исполнения для снижения уровня ацетальдегида.
В настоящее время Krauss-Maffei предлагает несколько моделей систем для производства ПЭТ-преформ серии PETFORM с усилиями смыкания 175 и 300 тонн для пресс-форм гнездностью от 12 до 96.
О цене
Осталось только обратиться к традиционному вопросу о стоимости описанных систем. Здесь необходимо подчеркнуть, что стоимость линии в данном случае зависит не только и не столько от производителя, сколько от комплектации: количество гнезд и размеры пресс-форм, усилие смыкания ТПА, набор периферийного оборудования, опции. Поэтому наиболее производительные и дорогие системы с комплектацией «под ключ» в своей стоимости могут легко переваливать за 1,5 млн евро. Однако таких систем не так много продается по всему миру, и уж тем более не стоит ожидать, что на них будет заметный спрос в России. А вот системы помельче, с меньшей гнездностью (12-72), наверняка в ближайшее время обретут своих хозяев, т. к. их стоимость будет начинаться с отметки в 800 тыс. евро. Если кого-то все равно смущает обозначенная начальная отметка цены, то необходимо усвоить, что это не цена просто ТПА из прайс-листа производителя, а решение «под-ключ», т. е. полностью укомплектованная и готовая к работе система.
Если существует необходимость делать высококачественные пресс-формы в больших количествах и без головной боли, то лучше решений, чем описаны выше, вряд ли можно найти — они стоят тех денег, что за них просят.
Евгений Дряхлов
Журнал «Оборудование: рынок, предложение, цены», № 08, август 2004 г.
