PETプラスチックボトルのブロー成形工程

PET ブロー成形ボトルは 2 つのカテゴリに分けられます。1 つは炭酸飲料を充填したボトルなどの圧力ボトルで、もう 1 つは水、お茶、食用油などを充填したボトルなどの非圧力ボトルです。

茶飲料ボトルは、ポリエチレンナフタレート（PEN）改質PETボトル、またはPETと熱可塑性ポリアリレートを混合した複合ボトルで、ホットボトルに分類され、耐熱温度は85℃以上です。一方、ウォーターボトルはコールドボトルに分類され、耐熱性に関する要件はありません。ホットボトルとコールドボトルの成形工程は似ています。

機器

現在、PET自動機のメーカーはブロー成形機主にフランス、SIDEL、KRONES、福建全観などから輸入されています。メーカーは異なりますが、設備の原理は似ており、一般的にはブランク供給システム、加熱システム、送風システム、制御システム、補機の5つの主要部品で構成されています。

ブロー成形法

PETボトルのブロー成形工程。

PET ボトルのブロー成形プロセスに影響を与える重要な要素は、ボトルブランク、加熱、予備ブロー成形、金型、生産環境です。

2.1 ボトルブランク

ブロー成形ボトルを製造する際、まずPETボトルを射出成形してボトルブランクを製造する際に、二次リサイクル材の割合が高すぎてはならず（5％未満）、リサイクル回数は2回を超えてはならず、分子量と粘度は低すぎてはならない（分子量31000～50000、特性粘度0.78～0.85cm3/g）。国家食品安全法に基づき、食品および医薬品の包装には二次リサイクル材を使用してはならない。射出成形されたボトルブランクは、使用前に24時間以上保管する必要がある。未使用のボトルブランクを加熱した後は、再加熱して使用する前に48時間以上保管する必要がある。ボトルブランクの保管期間は6ヶ月を超えてはならない。

プリフォームの性能はPET材料の性能に大きく依存するため、ブロー成形と成形の容易さを考慮した材料を選択し、適切なプリフォーム成形プロセスを開発する必要があります。実験結果から、同じ粘度のPET材料の成形ブランクでも、輸入原料は国産材料よりもブロー成形しやすいことが示されています。また、同じロットのブランクでも製造時期が異なると、ブロー成形プロセスに大きな違いが生じる可能性があります。ブランクの性能はブロー成形プロセスの容易さを決定づけるため、ブランクには純粋で透明、不純物がなく、異色がなく、射出点の長さと周囲のハロースポットが適切であることが求められます。

2.2暖房

プリフォームの加熱は加熱炉によって行われ、温度は手動で設定され、自動調整されます。炉は遠赤外線ランプからボトルビレットに遠赤外線が照射され、加熱されます。また、炉底のファンが熱循環を行い、炉内の温度を均一に保ちます。ビレットは炉内を前進すると同時に回転するため、ビレットの壁面も均一に加熱されます。

オーブン内のランプの配置は、一般的に「ゾーン」の形をしており、両端にランプが多く、中央にランプが少ないです。オーブンの温度は、点灯しているランプの数、全体の温度設定、オーブンの出力、そして各セクションの加熱比率によって制御されます。ランプの開度は、予熱瓶と合わせて調整する必要があります。

オーブンをより良く機能させるには、その高さ、冷却プレートなどの調整が非常に重要です。適切に調整されていない場合、ブロー成形ではボトルの口が膨らみやすく（ボトルの口が大きくなります）、ヘッドネックが硬くなります（ネック素材を引っ張ることができません）、その他の欠陥が発生します。

2.3 事前吹き付け

プレブローは、2段階ブロー成形法における非常に重要なステップです。ブロー成形工程において、延伸ロッドを下降させると同時にプレブローエアーを噴射し、ボトルブランクの初期形状を形成することを指します。プレブロー位置、プレブロー圧力、そしてブローフローは、この工程における3つの重要なプロセス要因です。

プレブローボトルの形状は、ブロー成形工程の容易さとボトルの性能を決定します。正常なプレブローボトルの形状は紡錘形ですが、異常な形状は亜鐘形、ハンドル形などです。異常形状の原因は、局所的な加熱不足、プレブロー圧力、ブロー流量不足などです。一方、プレブローボトルのサイズは、プレブロー圧力とプレブロー位置に依存します。生産工程では、設備全体でプレブローボトルのサイズと形状の一貫性を維持する必要があります。差異がある場合は、具体的な原因を特定し、プレブローボトルに応じて加熱またはプレブロー工程を調整する必要があります。

予吹き圧力の大きさはボトルの規格、設備の容量によって異なり、一般的には容量が大きいほど予吹き圧力は小さくなります。生産能力の高い設備であれば、予吹き圧力も高くなります。

2.4 補助機械と金型

補助機械とは、主に金型の温度を一定に保つための装置を指します。金型の恒温は、製品の安定性を維持する上で重要な役割を果たします。一般的に、ボトル本体の温度は高く、ボトル底部の温度は低くなります。冷えたボトルの場合、底部の冷却効果が分子配向の程度を決定するため、5～8℃の温度制御が適切です。一方、高温のボトルの場合、底部の温度はさらに高くなります。

2.5環境

ペットボトルのブロー成形は、一般的に室温と低湿度でより良好である。

その他の要件

加圧ボトルは、応力試験と耐圧試験の両方の要件を満たす必要があります。応力試験は、飲料を充填する際に潤滑剤（アルカリ性）と接触した際に分子鎖が劣化し、PETボトルの底が割れて漏れるのを防ぐための固有の品質管理です。耐圧試験は、特定の圧力ガスを充填した後にボトルが破裂するのを防ぐための品質管理です。この2つのニーズを満たすために、中心点の厚さを一定の範囲内に制御する必要があり、一般的に、中心点が薄いと応力試験は良好ですが耐圧性は低下します。中心点が厚いと耐圧試験は良好ですが、応力試験は低下します。もちろん、応力試験の結果は、中心点周辺の遷移領域における材料の蓄積にも大きく関係するため、実際の経験に基づいて調整する必要があります。

結び

PET ボトルのブロー成形プロセスは対応する材料に合わせて調整されますが、材料が適切でない場合、プロセスの要件は非常に厳しくなり、合格したボトルをブロー成形することが困難になることもあります。