Modernisierung der einstufigen Spritzstreckblasanlage mit fortschrittlichem thermischem Anschnitt.

VERBESSERUNG DER FLASCHENQUALITÄT, DER PROZESSSTABILITÄT UND DER STÜCKKOSTEN

ZUSAMMENFASSUNG

Das einstufige Spritzstreckblasverfahren (ISBM) ist nach wie vor ein äußerst effektives Herstellungsverfahren für PET-Flaschen und -Behälter – insbesondere bei Anwendungen, die Flexibilität, einen kompakten Platzbedarf und geringere Investitionskosten erfordern. Viele Hersteller, die das einstufige ISBM-Verfahren einsetzen, arbeiten jedoch weiterhin mit veralteten Heißkanalsystemen mit thermischen Angusskanälen, die nicht dafür ausgelegt sind, den heutigen Anforderungen hinsichtlich Qualität, Nachhaltigkeit und Kosten gerecht zu werden.

Da die Flaschenkonstruktionen immer leichter werden, der Einsatz von recyceltem PET (rPET) zunimmt und die Qualitätsanforderungen steigen, ist die Leistung der Heißkanäle zu einem entscheidenden Unterscheidungsmerkmal im einstufigen ISBM-Verfahren geworden. Uneinheitliche Schmelzezufuhr, enge Verarbeitungsfenster und steigende Wartungsanforderungen schränken mittlerweile die Leistungsfähigkeit älterer Systeme ein.

Moderne thermische Anschnitt-Plattformen wie Axiom™ TG von Mold‑Masters nutzen fortschrittliches Schmelzemanagement und eine ausgefeilte Temperaturregelung für einstufige ISBM-Verfahren – und sorgen so für eine verbesserte Konsistenz der Flaschen, höhere Betriebszeiten und niedrigere Gesamtkosten pro Flasche, ohne die mechanische Komplexität zu erhöhen.

WARUM EINSTUFIGE SPRITZSTRECKBLASANLAGE EINE HERVORRAGENDE SCHMELZKONTROLLE ERFORDERT

Das einstufige ISBM-Verfahren unterscheidet sich grundlegend vom zweistufigen Streckblasverfahren. Bei einem einstufigen Verfahren erfolgen das Einspritzen des Preforms, die thermische Konditionierung, das Strecken und das Blasen in einem einzigen durchgehenden Zyklus. Es gibt keinen nachgeschalteten Wiedererwärmungsschritt, um Temperatur- oder Materialschwankungen auszugleichen, die während des Einspritzvorgangs entstanden sind.

Daher bestimmt die Schmelzequalität am Anguss direkt die endgültige Leistungsfähigkeit der Flasche.

Drei Parameter sind dabei besonders entscheidend:

• Homogenität der Schmelze: gleichmäßige Schmelztemperatur, Verweilzeit und Scherbeanspruchung in allen Kavitäten
• Thermische Stabilität des Anschnitts: kontrollierte Kristallinität und Spannungsverteilung im Flaschenbodenbereich
• Gleichbleibendes Verhalten beim Streckblasverfahren: identisches Verhalten der Preform während des axialen Streckens und des radialen Blasens

Selbst geringfügige Abweichungen zwischen den Formnischen führen unmittelbar zu Ungleichmäßigkeiten in der Wandstärke, optischen Mängeln, einer verminderten Belastbarkeit bei der Aufwärtsbelastung und erhöhtem Ausschuss. Beim einstufigen ISBM-Verfahren zeigen sich diese Auswirkungen sofort an der fertigen Flasche.

DIE EINSCHRÄNKUNGEN HERKÖMMLICHER THERMISCHER ANSCHNITTSYSTEME

Der thermischer Anschnitt ist aufgrund seiner Einfachheit und Zuverlässigkeit nach wie vor eine bewährte Lösung für einstufiges ISBM. Viele bestehende Systeme basieren jedoch auf mit Bohrmaschinen gefertigten Verteilerblöcken und einfachen Düsenkonzepten, die den modernen Anforderungen an die Verarbeitung kaum gerecht werden.

Zu den häufigsten Herausforderungen gehören:

• ungleichmäßige Verweildauer der Schmelze in den einzelnen Formkammern
• uneinheitliche Scher-Beanspruchung und Schmelztemperatur
• enge Prozessfenster und Ausschussreiche Anlaufphasen
• Kristallinität am Anguss, die den Flaschenboden schwächt

Diese Einschränkungen führen zu Preforms mit ungleichmäßigen Temperaturprofilen, die im Streckblasverfahren zu Flaschen verarbeitet werden, deren Wandstärke von einer Seite zur anderen sowie von oben nach unten variiert – was sich direkt auf die Ausbeute und die Rentabilität auswirkt.

Da die Gewichtsreduzierung zunimmt und die Materialspielräume immer kleiner werden, bestimmen diese historischen Einschränkungen zunehmend die Obergrenze der erreichbaren Leistung.

HERAUSFORDERUNGEN AUF DEM MARKT UND EINE WACHSENDE TECHNOLOGIEKLUFT

Zwar spielt die einstufige ISBM in Märkten wie Körperpflege, Spezialgetränke und Pharmaverpackungen nach wie vor eine wesentliche Rolle, doch hat sich die Branchenlandschaft verändert:

• einige Heißkanal-Anbieter haben ihre Investitionen in die Entwicklung von ISBM-Systemen mit thermischen Angüssen reduziert
• andere bewerben Lösungen mit Nadelverschluss-Systemen, die zusätzliche Kosten, Wartungsaufwand und Komplexität mit sich bringen
• der Support für ältere Plattformen mit thermischen Anschnitten nimmt weiter ab.

Gleichzeitig sehen sich die Hersteller von ISBM einem zunehmenden Druck ausgesetzt, folgende Anforderungen zu erfüllen:

• leichte Behälter
• Erhöhung des rPET-Anteils
• Verbesserung der Qualitätskonstanz
• Senkung der Betriebskosten pro Flasche

Dadurch ist eine deutliche Lücke entstanden zwischen den Anforderungen des heutigen ISBM-Prozesses und dem, was ältere Heißkanalsysteme zuverlässig leisten können.

Axiom™ TG: MODERNE SCHMELZWISSENSCHAFT IN DER THERMISCHEN FORMGEBUNG

Axiom TG wurde speziell entwickelt, um einstufige ISBM zu modernisieren und dabei die inhärenten Vorteile des thermischen Anschnitts beizubehalten: Einfachheit, Robustheit und geringer Wartungsaufwand.

Homogene Schmelzezufuhr mit iFLOW™

Das Herzstück von Axiom TG ist die Mold‑Masters’ iFLOW™-Verteiler​Technologie. Die zweiteilige, gefräste Konstruktion ermöglicht optimierte Angussgeometrien, die mit herkömmlichem Tiefbohren nicht realisierbar sind, und bietet folgende Vorteile:

• gleichmäßige Schmelztemperatur in allen Kavitäten
• ausgewogene Verweilzeit und Scherbeanspruchung
• gleichbleibendes Verhalten der Preforms beim Streckblasformen

Für PET-ISBM optimiertes thermisches Anschnittdesign

Die thermische Anschnittdüse „Axiom TG“ wurde speziell für PET-ISBM-Anwendungen entwickelt:

• stabiles Temperaturprofil am Anschnitt
• geringere Kristallinität im Flaschenboden
• saubere Versiegelung direkt an den branchenüblichen Formnestausschnitten
• Verhinderung von Fadenbildung und Tropfen

Dies führt zu einer verbesserten Basisintegrität, einer besseren visuellen Qualität und einem breiteren, toleranteren Verarbeitungsfenster.

WARUM EIN THERMISCHER ANSCHNITT BEIM EINSTUFIGEN ISBM NOCH IMMER SINNVOLL IST

Im Vergleich zu Nadelverschluss-Systemen eignet sich das thermische System nach wie vor gut für einstufige ISBM:

• keine beweglichen Anschnitt-Komponenten
• keine Nadeln, Luftsysteme oder Betätigungsvorrichtungen
• geringerer Wartungsaufwand
• höhere langfristige Verfügbarkeit

Axiom TG verstärkt diese Vorteile, indem es die Probleme mit dem Schmelzungleichgewicht beseitigt, die in der Vergangenheit die Leistung von thermischen Anschnitten eingeschränkt haben – ohne dabei die Komplexität des Systems zu erhöhen.

FÖRDERUNG DER GEWICHTSREDUZIERUNG UND DER EINFÜHRUNG VON rPET

Leichtbauweisen und recyceltes PET erhöhen die Empfindlichkeit gegenüber Schmelze- und Temperaturschwankungen. Da weniger Material zur Verfügung steht, um Prozessschwankungen auszugleichen, ist eine gleichmäßige Schmelzezufuhr unerlässlich.

Durch die Stabilisierung der Schmelzebedingungen und des thermischen Verhaltens am Anguss ermöglicht Axiom TG den ISBM-Herstellern:

• die Auflastfestigkeit bei Leichtbau-Flaschen aufrechtzuerhalten
• Trübungen und Spannungsrisse am Boden zu reduzieren
• die Konsistenz bei der Verarbeitung von rPET zu verbessern
• das nutzbare Verarbeitungsfenster zu erweitern

EIN PRAKTISCHER WEG ZUR MODERNISIERUNG

Viele einstufige ISBM-Formen verfügen noch über eine beträchtliche Restlebensdauer. Axiom TG wurde als nachrüstfreundlicher Ersatz für veraltete offene Systeme entwickelt – so können Hersteller die Leistung modernisieren, ohne in neue Werkzeuge investieren zu müssen.

Zu den typischen Vorteilen zählen:

• sofortige Verbesserungen bei der Gleichmäßigkeit der Flaschen
• weniger Ausschuss und schnellere Anläufe
• geringere Kosten pro Flasche bei minimalen Ausfallzeiten

FAZIT

Das offene Heißkanalsystem ist nach wie vor eine äußerst effektive Lösung für einstufiges ISBM – sofern es durch modernes Schmelzmanagement und eine moderne Temperaturregelung unterstützt wird. Durch die Kombination eines fortschrittlichen thermischen Angussdesigns mit einer homogenen Schmelzzufuhr ermöglicht Mold-Masters’ Axiom TG den ISBM-Herstellern, die heutigen Anforderungen an Qualität, Nachhaltigkeit und Kosten zu erfüllen, ohne die Komplexität zu erhöhen.

Für einstufige ISBM-Betriebe, die nach einem zuverlässigen und praktischen Weg zur Modernisierung suchen, bietet Axiom TG genau dort Leistung, wo es am wichtigsten ist.