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- 1. Was unterscheidet das chemische Blasformen von anderen Verfahren?
- 2. Typen von Chemikalientanks und deren Volumenbereich
- 3. Materialauswahl: HMWHDPE und mehr
- 4. Barrierekonstruktion für aggressive Chemikalien
- 5. Warum ist eine Akku-Beschlagnadel ab 30 Liter erforderlich?
- 6. Steuerung der Wanddicke bei Vibrationsschmiedungen
- 7. Apollo ABLD-Serie 20 l bis 1500 l
- 8. Apollo ABLB Serie von 200 ml bis 20 l
- 9. Formdesign für Chemikalientrommeln
- 10. Kühlung und Zykluszeit
- 11. Zertifizierung und Prüfung durch die UN
- 12. Anforderungen an den Leitfaden zur Modellauswahl
- 13. Abflussgeräte für eine chemische Trommelproduktion
- 14. Gemeinsame Fehler und Korrekturen
- 15. Produktionsökonomie der chemischen Trommelverformung
- 16. Service und Unterstützung
- 17. Häufig gestellte Fragen
- 18. Schlussfolgerung
Die Wahl der besten EBM-Maschine für die Herstellung chemischer Behälter ist nicht eine Frage der Suche nach der größten verfügbaren Klemmkraft oder dem höchsten advertised Output. Es ist eine Frage der Rückwärtsplanung von den Verpackungsanforderungen. Ein chemischer Behälter muss bei minus achtzehn Grad Celsius bei einem Sturz auf einen Betonboden voll mit Flüssigkeit überleben, jahrelang dem Stressreissen durch Tenside und Lösungsmittel standhalten, eine Stapelung von gefüllten Behältern für achtundzwanzig Tage ohne Verzerrung halten und in vielen Fällen eine formelle Approval der Vereinten Nationen für die Gefahrengutverpackung erhalten, bevor eine einzelne Einheit das Werk verlassen darf. Jede dieser Anforderungen hängt von einer bestimmten Maschinenfunktion ab: Füllkopfvolumen, Programmier-Resolution des Parison, Klemmungsfestigkeit, Kipfform, Kühlkapazität und Wiederholbarkeit des Sprühgewichts. Wenn die Maschine falsch gewählt wird, kann keine Menge an Prozessanpassungen die Zertifizierung wiederherstellen.
Apollo, eine Wanplas-Fabrik in Zhangjiagang nahe Shanghai, hat seit mehr als zwanzig Jahren automatische Extrusionsblowmolding-Maschinen gebaut. Die Fabrik verfügt über einen rund 8.000 Quadratmeter großen Produktionsbereich, baut zehn Maschinenreihe, die über 80 Modelle umfassen, und hat mehr als 4.000 Maschinen in über 90 Ländern im Einsatz. Ein erheblicher Teil dieser installierten Basis ist für industrielle und chemische Verpackungen vorgesehen, von fünf Liter Jerrys für agrochemische Konzentrate bis hin zu 1.000 Liter Intermediärverpackungsbehälter mit Innenflaschen. Dieser Leitfaden führt zunächst den Prozess und die Materiallogik von chemischen Trommelblowmolding-Maschinen durch und zeigt diese Logik dann auf die Maschinenbereiche Apollo ABLD und ABLB auf, sodass ein Käufer eine Produktionslinie mit Vertrauen statt nach dem Zufallsprinzip spezifizieren kann.
Was macht das Blowforming von Chemikaliedrinnen anders?
Der chemische Blaskonstruktion unterscheidet sich von der üblichen Fertigung von Alltagschemikalien in Flaschen in vier grundlegenden Bereichen: Wanddicke, Materialklasse, Architektur der Werkzeugköpfe und die Zertifizierungstests, die der fertige Behälter überstehen muss. Jede dieser Unterschiede eliminiert eine gesamte Kategorie von Maschinen, die ansonsten auf Produktdatenblättern attraktiv wirken würde.
Unterschied eins: Die Wandstärke ist um eine Größenordnung höher
Ein-einliger Shampoo-Flakon hat ein Wanddicken von 0,5 bis 0,9 Millimeter und wiegt zwischen 30 und 45 Gramm. Ein 200-Liters-L-Ring-Tiegel hat eine nominelle Wanddicke von 2,8 bis 4,5 Millimetern im Aggregat und deutlich mehr an den Abstoßstelle und den Wendeflächen, und der Tiegel wiegt zwischen 8,5 und 11 Kilogramm. Das bedeutet einen Druckverlust von rund 250-fach und eine Wandstärke, die sich im Fünffachen erhöht hat. Dicke Wände verändern alles, was im Anschluss daran passiert: Die Schmelze muss schnell genug abgegeben werden, damit die äußere Schale nicht vor dem Schließen des Formguts erstarrt, die Zeit für das Abkühlen variiert mit der Quadratwurzel der Wandstärke anstatt linear, und die inneren Spannungen in einem dicken Abschnitt äußern sich mit größerer Sicherheit als Verkrümmung oder verzögerter Rissbildung.
Die quadratische Beziehung zwischen Wanddicke und Kühlzeit ist die wichtigste wirtschaftliche Tatsache beim Schwerwand-Produzieren. Eine Verdoppelung der Wanddicken von 2 auf 4 Millimeter verringert die Kühlzeit nicht um die Hälfte, sondern vergrößert sie ungefähr vierfach. Ein Maschinenbauer, der die Kühlwasserleitung, die Formenkühlkanäle und optional das interne Kühlsystem nicht entsprechend dieser Realität dimensioniert, liefert eine Maschine, deren theoretische Betriebstaktigkeit in der Produktion niemals erreicht wird.
Unterschied Zwei: Das Material ist hochmolekulares HDPE und nicht eine Flaschen-Qualität.
Standard-HDPE für Haushaltsflaschen weist bei 190 Grad Celsius und einer Last von 2,16 kg eine Schmelzwärmeleistung von etwa 0,7 bis 1,2 Gramm pro zehn Minuten auf. Chemisches Rohrharz ist hochmolekulares HDPE, häufig abgekürzt als HMWHDPE, und bewegt sich typischerweise zwischen 0,2 und 0,4 Gramm pro zehn Minuten beim gleichen Test. Diese Schmelzwärmeverdichtung ist drei- bis fünffach steifer. Eine steifere Schmelzwärme kann Verkrümmungen vermeiden, was gerade für große Produkte von großem Vorteil ist, aber sie fordert auch deutlich mehr Drehmoment von der Schraube, höheres Kopfdruck, größere Spritzgusslücken und eine sorgfältige Temperaturprofilierung, um Scheibenwärme und thermische Dekontamination zu vermeiden. Eine Maschine, die auf Haushaltsflaschenharz ausgerichtet ist, kann KMWHDPE nicht mit handelsüblichen Durchsatzraten verarbeiten.
Unterschied drei: Ein Aufsaugerkopf ist nicht optional
Die kontinuierliche Extrusion funktioniert, weil der Parison kurz ist und die Absenktzeit in der Größenordnung von einer Sekunde liegt, im Verhältnis zur behandelten Masse. Wenn der Parison etwa ein bis eineinhalb Kilogramm übersteigt, wirkt die Schwerkraft auf die hängende Schmelze lange genug, dass der obere Teil des Parisons dramatisch abnimmt, während die Unterseite aufgebläht wird. Dies ist der Parison-Zug, und es ist kein Fehler, den man allein durch die Wanddickentemperierung ausprogrammieren kann, da die Zuginstanz selbst davon abhängt, wie lange der Parison schon hing. Der Speicherkopf löst das Problem, indem er eine komplette Ladung Schmelze in einem beheizten Speicherraum speichert und dann diese mittels eines schnellen Schläges durch die Matrize drückt, typischerweise zwischen 0,8 und 4 Sekunden, je nach Ladungsgröße. Der Parison existiert so kurz wie möglich in Form eines hängenden Körpers.
Unterschied Nummer 4: Zertifizierungstests sind destruktiv und nachsichtslos
Eine Kosmetiktube, die bei einem Drückenstest nicht überzeugt, ist ein Qualitätsmangelsymptom. Eine Chemied drum, die bei einem Absturzstest nicht durchschaut, ist eine regulatorische Misserfolg, der die Auslieferung eines kompletten Verpackungsdesigns unterbricht. Die Empfehlungen der Vereinten Nationen zum Transport gefährlicher Güter, die in nationales und regionales Recht umgesetzt werden, verlangen vom Entwurfstypenprüfung, die unter anderem einen Absturztest einschließen, der nach der Platzierung des enthaltenen Inhaltsmaterials bei minus achtzehn Grad Celsius oder darunter durchgeführt wird, einen Stapelprüfung mit einer berechneten Belastung für vierundzwanzig Stunden oder vierundzwanzig Tage abhängig von der Methodik, einen Dichteprüf zu definiertem Innendruck sowie für Flüssigkeiten einen hydraulischen Innendruckprüf. Der Behälter muss jeden dieser Tests bestehen, und die Genehmigung des Entwurfstyps ist an ein bestimmtes Resin, ein bestimmtes Gewicht und eine bestimmte Produktionsprozedur gebunden. Wenn sich die Maschine ändert, muss die Genehmigung möglicherweise erneut erteilt werden.
Zusammengenommen definieren diese vier Unterschiede die Spezifikationsenvelope. Die Maschine muss eine steife Schmelze bei hohem Durchsatz verarbeiten, sie durch einen Sammlerkopf mit programmierbarer Wandverteilung leiten, einen Formschacht schließen und halten, der einen erheblichen internen Blow-Druck über eine große Projektionsfläche erzeugt, und eine dicke Wand schnell genug abkühlen, sodass die Wirtschaftlichkeit gewährleistet ist. Das ist eine andere Maschinenklasse als bei Flaschenproduktionsanlagen, und der Preis dafür, es falsch zu machen, wird in ausgefallenen Zertifizierungsserien und nicht in kosmetischen Abfällen gemessen.
Typen von Chemikaliedrinnen und Volumenbereiche
Die industrielle Fertigung von Chemikalienträgern umfasst eine Vielzahl von Behälterformaten, und jedes Format stellt eigene Kombinationen von Volumen, Wanddichte, Gewicht und Materialklasse vor. Die Kenntnis der Position eines Zielprodukts in diesem Gesamtbild ist der erste konkrete Schritt bei der Auswahl einer Maschine, weil die Spritzgewichte die Akkumulatorkapazität und die Akkumulatorkapazität wiederum den Maschinenrahmen bestimmen.
In der Tabelle unten werden die wichtigsten chemischen Behälterfamilien aufgelistet, die mit Extrusionsblowformmaschinen hergestellt werden, mit der typischen Wanddicke, dem Teilgewicht und der Resinqualität für jedes Modell. Die Zahlen sind repräsentativ für die gängige Branchenpraxis und können sich abhängig von der Markenspezifikation, der Stackhöhe und der bestimmten Klasse gefährlicher Güter, die verpackt werden, unterscheiden.
| Containertyp | Volumenbereich | Typische Wandstärke | Typischer Teilegewicht | Typischer Werkstoff | Übliche Inhaltsstoffe |
|---|---|---|---|---|---|
| Kleine Chemikalien-Flasche | 200 ml bis 5 L | 0,8 bis 1,6 mm | 30 bis 260 g | HDPE, Blasstufe, MFR 0,6 bis 1,0 | Reagenzien, Reiniger, Additive |
| Jerry-Topf, rechteckig | 5 bis 30 L | 1,6 bis 2,6 mm | 280 g bis 1,4 kg | HMWHDPE, MFR 0,3 bis 0,5 | Agrochemikalien, Lösungsmittel, Schmierstoffe |
| Drum mit offenem Deckel | 60 bis 220 L | 2,6 bis 4,2 mm | 3,2 bis 10,5 kg | HMWHDPE, MFR 0,2 bis 0,35 | Pulver, Pasten, viskose Chemikalien |
| L-Ring-Schleudertiegel | 120 bis 250 L | 2,8 bis 4,5 mm | 7,5 bis 11,5 kg | HMWHDPE, MFR 0,2 bis 0,3 | Flüssige Gefahrgut, Säuren, Basen |
| IBC-Innenbehälter | 640 bis 1250 L | 1,8 bis 3,0 mm | 14 bis 22 kg | HMWHDPE, MFR 0,2 bis 0,3 | Flüssigkeiten in großen Mengen in einem Stahlbarken |
| Chemikalientank | 300 bis 1500 l | 4,0 bis 9,0 mm | 18 bis 55 kg | Installierte Leistung | Statische Lagerung, Dosierzentralen |
Lesen der Tabelle als Maschinenspezifikation
Die Spalten für das Teilegewicht sind die am besten umsetzbare Angabe. Ein Aufaufstockkopf muss in einem einzigen Schuss das volle Teilegewicht plus den Aufschlag aufnehmen und ausgeben können. Der Aufschlag bei einem Gerät mit dicker Wand ist nicht trivial: Die Ober- und Unterklemmung, der Griffweb und der Halsausschnitt zusammen zur Gesamtkonsistenz beitragen und beinhalten typischerweise zwischen 18 und 35 Prozent des fertigen Teilegewichts. Ein 10-Kilogramm-L-Ring-Fässer benötigt daher eine Füllmenge von etwas mehr als 12 bis 13,5 Kilogramm, und der Aufaufstockkopf muss entsprechend dimensioniert sein, um einen Puffer zu haben.
Die Umwandlung des Schussgewichts in den Behältervolumen berücksichtigt die Schmelzdichte von Polyethylen bei der Prozess-Temperatur, die bei 190 bis 210 Grad Celsius ungefähr 0,76 Kilogramm pro Liter beträgt. Im Gegensatz zu der 0,95 Kilogramm pro Liter der festen Harzmasse wird damit ein 13-Kilogramm-Schuss einem Behältervolumen von rund 17 Litern entsprechen. Durch die Zugabe eines Arbeitsreserves, damit der Behälter nie auf den Boden seines Hubweges leer ist, würde eine praktische Tankauswahl für dieses Produkt in der 20-Liter-Klasse oder darüber liegen. Aus diesem Grund kann ein Programm für 200-Liter-Trommeln und ein Programm für 20-Liter-Tropfflaschen auf demselben Maschinenrahmen ausgeführt werden, während ein 1000-Liter-IBC-Innerbehälter dies nicht kann.
Volumen versus Oberfläche versus Kühlbelastung
Ein zweiter, weniger offensichtlicher Zusammenhang steuert die Zykluszeit. Eine Verdoppelung des Behältervolumens vergrößert die Oberfläche nur um ca. 1,6-mal, aber wenn die Wanddicke sich ebenfalls erhöht, steigt die Kühlbelastung schneller als die zur Kühlung zur Verfügung stehende Oberfläche. Dies ist der technische Grund, warum große Trommeln auf sehr leistungsfähigen Maschinen relativ lange Zykluszeiten benötigen, und dies ist der Grund, warum die interne Wärmeableitung oben von etwa 60 Litern aus wirtschaftlich sinnvoll ist. Im zehnten Abschnitt werden die Details behandelt.
Materialauswahl: HMWHDPE und darüber hinaus
Hohemolekulares, hochdichtes Polyethylen ist der Standardmaterial für Chemiekannen, da es die Schmelzfestigkeit kombiniert, die für die Aufhängung großer Kannen erforderlich ist, und die Widerstandsfähigkeit gegen Umgebungsstressspannungen, die für die langfristige Aufbewahrung aggressiver Inhalte erforderlich ist. Die Auswahl des richtigen Mischungsgrades ist ein Balanceakt zwischen Verarbeitbarkeit, Steifigkeit und Kratzerbeständigkeit, und der Gleichgewichtspunkt bewegt sich mit der Größe der Behälter und dem Inhalt.
Molekulargewichtsverteilung und warum bimodale Qualität dominiert
Ein Polyethylen mit einer engen Molekulargewichtsverteilung verarbeitet sich glatt, jedoch mangelt es an Schmelzkraft, sodass der Vormischwand sich zusammenz legt. Ein Grad mit einer sehr breiten Verteilung hat eine ausgezeichnete Schmelzkraft, jedoch schlechte Oberflächenqualität und einen höheren Extrusionsdruck. Moderne Trommelharze sind bimodale: Sie werden in zwei Reaktorschritten polymerisiert, so dass das Material einen signifikanten Anteil an niedermolekularen Stoffen enthält, die den Fluss vermitteln und eine gute Verarbeitbarkeit ermöglichen, sowie einen signifikanten Anteil an hochmolekularen Stoffen, die die langen Ketten enthalten, die für die Schmelzkraft und die Beständigkeit gegenüber Spannungsspannrissen sorgen. Diese bimodale Architektur ermöglicht es einem Harz, bei der Schmelzfließprüfung 0,2 Gramm pro zehn Minuten zu erreichen und dennoch bei Produktionsraten sauber durch eine 200 Millimeter große Düse zu extrudieren.
Für den Maschinenkäufer bedeutet dies praktische Konsequenzen: Der Extruder muss für das hohe Viskositätsende des Bereichs spezifiziert werden. Schraubendesigns für HMWHDPE verwenden ein geringeres Kompressionsverhältnis als Schrauben für allgemeine Zwecke, typischerweise zwischen 2,2:1 und 2,8:1, mit einer Barriereflügelabschnitte und einem Mischelement in der Dosierzone, um die Temperatur zu homogenisieren, ohne gleichzeitig eine starke Scheibenbildung zu verursachen. Die Längenverhältnisse der Drehzylinder betragen normalerweise 20:1 bis 24:1 bei kontinuiernden Maschinen und können bei sehr großen Akkumulatoren sogar nur 18:1 bis 20:1 betragen, wenn die Bleistiftdauer wichtiger ist als die Mischungslänge. Die Drehzylinder und Schrauben sollten bimetallisch oder nitridiert mit ausreichender Härte sein, weil sich ein hoher Schmelzpersen mit eventuell enthaltenen Pigmenten oder Füllstoffen schneller abnutzt.
Die wichtigsten Eigenschaften für chemisches Rohrharz
| Eigenschaft | Typischer Zielbereich für chemische Trommelqualität | Prüfkriterium | Warum es wichtig ist |
|---|---|---|---|
| Schmelzfließgeschwindigkeit | 0,2 bis 0,4 g/10 min, 190 Grad C, 2,16 kg | ISO 1133 | Kontrolliert die Schmelzfestigkeit und die Stressbeständigkeit |
| Hoher Belastungschmelzindex | 5 bis 12 g/10 Min., 190 Grad C, 21,6 kg | ISO 1133 | Zeigt die Schrumpfung bei Scheiben und die Extrudierbarkeit an |
| Dichte | 0,945 bis 0,955 g/cm3 | ISO 1183 | Die Starrkeit steht in Balance mit der Kratzbeständigkeit |
| Widerstand gegen Risse durch Umweltbeanspruchung | über 1000 Stunden, F50, 10 Prozent Tensid | ASTM D1693 oder kompletter Rissekröpfungstest | Verhindert verzögerte Rissbildung im Betrieb |
| Dehnfähigkeit der Bruchfestigkeit | 23 bis 28 MPa | ISO 527 | Beständigkeit gegen Stapelkrümmung |
| Biegefestigkeit | 1000 bis 1350 MPa | ISO 178 | Starrkeit des Paneels, Beständigkeit gegen Wölbung |
| Schärfgestrickter Impact-Wirkung bei niedrigen Temperaturen | kein brüchiger Zusammenbruch bei minus 18°C | Charpy-Test (ISO 179) | Überlebensrate bei Absenkung auf Null |
| Kohlenstoffschwarz oder UV-Paket | 2 bis 2,5 Prozent Kohlenstoff für Außenanwendungen | ISO 18553 Streuung | Lagern in der Außenluft |
Koordinierung von Steifheit und Rissbeständigkeit
Dichte und Stressteckreißfestigkeit ziehen in entgegengesetzte Richtungen. Je höher die Dichte, desto ausgeprägter ist die Kristallisierung, wodurch die Moduluskraft und die Bruchdehnung zunehmen, wodurch der Trommelstand besser gegen Deformationsverluste bestandfest ist und mit einer dünneren Wand gefertigt werden kann. Aber höhere Kristallisierung konzentriert die Belastung an den Grenzen zwischen kristallinen lamellären Gelegenheiten, genau an denen ein Tensid oder Lösungsmittel Zugriff auf eine Risse, ein. Ein Harz mit 0,960 Gramm pro Kubikzentimeter wird eine Deformationsprobe problemlos bestehen und eine Belastungs-Rissprobelösung schneller als ein Harz mit 0,948 Gramm pro Kubikzentimeter failen.
Die Industrie hat sich für die Bereichswerte 0,945 bis 0,955 für chemische Verpackungen entschieden, da sie noch genug Bindemoleküle in der amorphen Phase aufweist, um Kraksprünge zu verhindern, während dennoch eine akzeptable Steifigkeit des Panels gewährleistet wird. Wenn ein Kunde sowohl maximale Steifigkeit als auch maximale Rissbeständigkeit verlangt, ist die plausible Antwort in der Geometrie und nicht in der Chemie: Fügen Sie Wälzlänzen hinzu, vertiefen Sie den Sockelausschnitt und erhöhen Sie die Wand im Panelzentrum, statt die Harzdichte zu erhöhen.
Wo Polypropylen und andere Harze einsetzbar sind
Polypropylen findet bei chemischen Verpackungen Anwendung, wenn der Inhalt heiß eingefüllt wird, der Behälter einen bestimmten Lösungsmitteln widerstehen muss, der Polyethylen angreift, oder wenn eine höhere Steifigkeit pro Gewichtseinheit erforderlich ist. Blow-moulding-Qualität Polypropylen mit hoher Schmelzkraft kann in derselben Maschinenklasse verarbeitet werden, wenn Schraubeneinstellung und Temperaturgestaltung angepasst werden. Aufgrund der geringeren Schlagzähigkeit bei niedrigen Temperaturen ist der minus achtzehn Grad Absenktests jedoch erheblich schwieriger durchzuführen. Wenn Polypropylen verwendet wird, müssen die Prüfbedingungen für den Absenktest und das Behälterdesign gemeinsam validiert werden.
Polyamid, Polycarbonat und andere Kunstharze werden gelegentlich mittels Blowmolding für Spezialchemikalientanks und für Autoflüssigkeitsspeicher verwendet. Die Maschinen von Apollo verarbeiten PE, PP, PVC, PA, PC, ABS, PS, EVA, TPU und PETG, sodass eine Anlage, die zunächst mit Polyethylen-Trommeln startet und sich später auf technische Behälter spezialisiert, nicht unbedingt eine andere Maschinenplattform, sondern nur ein anderes Gewinde, eine andere Spindel und eine andere Temperaturrezeptur benötigt.
Neubereitung und ihre Grenzen in einer zertifizierten Trommel
Die Rückgewinnung von Flash aus Ein-Pack-und Halsabschnitten stellt einen großen Teil des Durchsatzes bei der Herstellung von Behältern mit dicken Wänden dar und ist für die Wirtschaftlichkeit unerlässlich. Allerdings muss ein Behälter, der eine EG-Zulassung für die Verpackung gefährlicher Güter hat, aus einer definierten Materialzusammensetzung gefertigt werden, und die Verordnung begrenzt den Einsatz recycelten Materials für solche Verpackungen. Die Standardpraxis sieht vor, dass in der Produktion selbst mehr oder weniger recycelte Materialien verwendet werden, wobei die genaue Menge in der zugelassenen Konstruktion bestimmt ist. Typischerweise liegt das Maß zwischen 15 und 35 Prozent genutzten recycelten Materials für die Körperwandschicht, wobei diese genaue Zahl in den zugelassenen Konstruktionsdokumenten festgestellt ist. Recyceltes Material von nach dem Verbrauch stammenden Quellen wird generell von der Verpackung gefährlicher Güter ausgeschlossen, es sei denn, es handelt sich um erzeugtes Recyclingmaterial, das im Rahmen einer speziellen Reconditionierungs-oder Remanufacturungszulassungsbehandlung vorliegt.
Aus maschineller Sicht bedeutet das Regrinden die Angabe eines Mahlers, der für feuchte oder dichte Schüttung vorgesehen ist, einer Dosiereinheit, die ausschließlich gravimetrisch und nicht volumetrisch die Mischung von Jungausrüstungsmaterial und Regrind vornimmt, sowie einer Schraube, die die größeren Unterschiede in der Schüttaufnahme toleriert, die durch den zerkleinerten Schmelzstaub verursacht werden. Gravimetrisch Mischen ist für die Produktion in zertifizierten Trommeln dringend erforderlich, da die Konsistenz der Teilgewichtkomponenten Bestandteil der Zulassung ist.
Sperrstruktur für aggressive Chemikalien
Polyethylen ist chemisch inert gegenüber Säuren, Basen, Salzen, Alkoholen und den meisten Formulierungen auf Wasserbasis, jedoch durchlässig für nicht-polare organische Moleküle. Aromatische Kohlenwasserstoffe, chlorierte Lösungsmittel, viele agrochemische Trägermittel und Kraftstoffbestandteile lösen sich in der Polyethylenmatrix, diffundieren durch die Wand und verdamen von außen. Das Ergebnis ist das Verlust von Inhaltsstoffen, die Verkalkung der Platten durch den Erschöpfung des Vakuums im Behälter, Geruchsbeschwerden sowie in regulierten Märkten die Nichteinhaltung der Durchlässigkeitsgrenzwerte. Es gibt drei technische Wege, dieses Problem zu lösen, die sich hinreichend in ihren Kosten und Leistungsfähigkeit unterscheiden.
Variante 1: Einlagerschicht mit dicker Wand
Der einfachste Ansatz besteht darin, ein geringes Maß an Permeation zu akzeptieren und durch Erhöhung der Wandstärke und Verwendung des hochdichtesten Harzes zu kompensieren, das aufgrund des Rissbeständigkeitsbudgets möglich ist. Die Permeationsgeschwindigkeit ist umgekehrt proportional zur Wandstärke, sodass eine Verdopplung der Wand die Verlustrate halbiert. Dies funktioniert für leicht aggressive Inhaltsstoffe, für kurze Lagerzeiten und für Produkte, bei denen der wirtschaftliche Wert des verlorenen Inhalts gering ist. Es ist jedoch nicht geeignet für regulierte Lösungsmittelverpackungen und für jedes Produkt, für das in der Spezifikation ein Permeationslimit festgeschrieben ist.
Variante 2: Oberflächenfluorierung
Die Fluorierung behandelt die Polyethylen-Oberfläche mit Elementarfluor, das in Stickstoff gelöst ist, und wandelt die äußersten molekularen Schichten in eine fluorierte Schutzschicht um, die eine drastisch geringere Löslichkeit für nicht-polare Moleküle gewährleistet. Es gibt zwei Varianten. Die In-Mold-Fluorierung führt die Fluor- und Stickstoffmischung als Blasgas ein, so dass die innere Oberfläche während des Blasevorgangs selbst behandelt wird, ohne dass dies in einem separaten Vorgang durchgeführt werden muss. Die Offline-Fluorierung legt fertige Behälter in eine Trancherkammer und behandelt alle Oberflächen. Die In-Mold-Behandlung integriert sich direkt in den Blasenformvorgang und erfordert keinerlei Handhabung, weshalb sie die bevorzugte Route für die Massenproduktion von Jeraunalternativen und Trommeln ist. Sie erfordert ein spezielles Gassystem, einen Busch und spezielle Sicherheitsverfahren, und die Maschine muss bereits im Entwurfsstadium dafür vorbereitet werden und nicht nachträglich installiert werden.
Route drei: coextrudierte EVOH-Barriere-Schicht
Die beste Barriereleistungsfähigkeit wird durch eine coextrudierte Struktur mit einer oberhalb der Wand eingearbeiteten Schicht aus einem Ethylen-Vinylalkohol-Kopolymer erzielt. EVOH verhindert hervorragend die Durchdringung durch Kohlenwasserstoffe und Sauerstoff, ist jedoch feuchtsensibel und klebt nicht an Polyethylen, weshalb es zwischen Klebeschichten und Polyethylen-Abdeckungen auf beiden Seiten eingebaut werden muss. Die klassische Architektur besteht aus sechs Schichten: Außerpolyethylen, Klebeschicht, EVOH, Klebeschicht, Regranulat, Innern polyethylen. Die Regranulatschicht macht die Struktur wirtschaftlich rentabel, da der Rückstand aus einem coextrudiertem Trommel enthält alle sechs Materialien und nur in eine eigens dafür vorgesehene Regranulate-Schicht zurückgeführt werden kann.
Eine sechslagige Extrusionsspindel ist eine erhebliche Investition und eine erhebliche Vergrößerung der Prozesskomplexität. Sie erfordert mehrere Extruder mit einer unabhängigen Durchsatzsteuerung, ein Schichtverteilungssystem, das die EVOH-Schicht bei einem konstanten Verhältnis von 2 bis 4 Prozent der Wanddicke in allen Teilen des Behälters, auch an den Ecken und im Abdruckbereich, aufhält, und eine weit strengere Temperaturkontrolle der Schmelzphase, da EVOH bei den Temperaturen, die Polyethylen ungefähr 160 °C toleriert, zersetzt wird.
| Barrier-Route-Test (ISO 179) | Relatives Schrankeniveau | Kostenniveau der Ausrüstung | Prozesskomplexität | Geeignete Inhalte | Einschränkungen |
|---|---|---|---|---|---|
| Einzelschicht-HMWHDPE | Basiswert | Niedrig | Niedrig | Säuren, Basen, Salze, Wasserbasierte Formulierungen, Detergenzien | Nicht akzeptable Verluste bei aromatischen Substanzen und chlorierten Lösungsmitteln |
| Einlagerschicht plus dicke Wand | Leicht verbessert | Niedrig | Niedrig | Mild schützende Inhaltsstoffe, kurze Lagerzeit | Höherer Harzverbrauch, längere Abkühlzeit |
| Innenverarbeitete Oberflächenfluorierung | Hoch | Mittelmäßig | Mittelmäßig | Kraftstoffe, aromatische Lösungsmittel, agrochemische Konzentrate, Xylen-Träger | Die Handhabung und Reinigung von Fluorengas ist erforderlich, nur die Innenfläche |
| Abzeitiges Batch-Fluorieren | Hoch | Mittelmäßig | Mittelmäßig | Gleiche Eigenschaften wie bei In-Mold, plus Kleinserien- oder gemischte Produktion | Zusätzlicher Arbeitsschritt, Batchlogistik, längere Lieferzeiten |
| Mit EVOH coextrudiert, sechs Schichten | Sehr hoch | Premium | Hoch | Aggressiv aromatische und chlorierte Lösungsmittel, langfristige Lagerung, Geruchsempfindliche Produkte | Der Rückstand muss in eine eigens dafür vorgesehene Regranulate-Schicht fließen, enges Temperaturfenster für EVOH |
| Nebenextrudiertes Polyamid-Kammermaterial | Hoch | Hoch | Hoch | Kohlenwasserstoff-brennen, Anwendungen mit hoher Feuchtigkeitsexposition | Niedrigere Sauerstoffbarriere als bei EVOH, höhere Verarbeitungsemperatur |
Die Wahl zwischen Fluorierung und Coextrusion
Die Entscheidung hängt in der Regel von drei Fragen ab. Erstens, wie aggressiv sind die Inhaltsstoffe und wie lange ist die erforderliche Haltbarkeit? Die Fluorierung bewältigt die meisten agrochemischen und Kraftstoffanwendungen gut; coextrudiertes EVOH ist nur für die schwierigsten Fälle und für Produkte vorgesehen, bei denen der Geruchstransfer in ein Lager unzulässig ist. Zweitens, wie viele verschiedene Produkte werden auf der Linie verarbeitet? Die Fluorierung ist ein Prozessparameter, während die Coextrusion eine physikalische Kapazitätskonfiguration ist. Daher gilt für eine Anlage mit vielen kurzen Durchgängen und gemischtem Inhalt meist die fluorierte Variante als flexibler. Drittens, welche Regranulationsstrategie ist gewählt? Eine einlagige fluorierte Trommel erzeugt einen Spalt, der sich unabhängig von der graphitenartigen Oberfläche auf reinem Material zurückkehrt. Der Spalt bei der coextrudierten Methode ist ein gemischtes Material, das nur in die dafür bestimmte Regranulations-Schicht passt, die die Fähigkeit der Struktur zum Aufnehmen von Regranulat begrenzt.
Apollo konfiguriert beide Routen. Das in-mold-Fluorierungs-Paket integriert die Gasmischung, Dosierung und Evakuierungsschritte in den Blow-Zyklus auf den Maschinen ABLD und ABLB, und die Option für den Mehrschicht-Kopf ermöglicht coextrudierte Strukturen, wenn die Anwendung das höchste Barrierelevel erfordert, das aus einem Polyethylenbehälter verfügbar ist.
Warum ist ein Akkumulatorskopf ab einem Volumen von 30 Litern vorgeschrieben?
Der Akkumulatorkopf ist der entscheidende Bestandteil einer Blow-Moulding-Maschine für Chemietonnen. Bei einem Behältervolumen von über 30 Litern kann kein kontinuierlicher Extrudierkopf ein kommerziell akzeptables Teil produzieren und das genaue Verständnis der Gründe verhindert kostspielige Spezifikationsfehler.
Die Physik des Ausbalastungsabfahrens
Ein Rohle, das an einem Hohlprofilanschlag hängt, ist wie ein viskoelastisches Rohr unter seinem eigenen Gewicht. Die Schmelze oben trägt das Gewicht aller unter ihr liegenden Bereiche und erleidet daher die höchste Zugspannung, so dass sie nach unten zieht und undurchlässiger wird. Die Schmelze unten trägt fast kein Gewicht und behält seine ausgeformten Maße bei und da das Rohr auch anwächst, wenn es das Hohlprofilanschlag verlässt, kann der untere Abschnitt tatsächlich dicker sein als der Abstand zwischen den beiden Profilanschlgen. Das Ergebnis ist ein Rohle, dessen Wand sich entlang seiner Länge kontinuierlich verändert – wobei sich das Problem mit zunehmender Länge verschlimmert.
Die Dehnung ist proportional zur Masse, die unter einem bestimmten Punkt hängt, und umgekehrt proportional zur Schmelzviskosität. Bei einem kleinen Flaschenprototypen, der 60 Gramm wiegt und 1,2 Sekunden hängt, ist der Effekt messbar, aber leicht durch das Programm zur Wanddickentestung kompensierbar. Bei einem 12-kilogrammen Prototyp, wenn er bei einem realistischen Durchsatz von 400 Kilogramm pro Stunde kontinuierlich extrudiert würde, beträgt allein die Extruderzeit etwa 108 Sekunden. In fast zwei Minuten Hängen würde sich der obere Teil des Prototyps auf einen Bruchteil seiner vorgesehenen Wand Dicke einbrechen, und der untere Teil würde sich bereits deutlich früher als der Werkzeugschließe unter seinem Eigengewicht abreißen. Dies ist kein Tuning-Problem; es ist eine ganz physikalische Unmöglichkeit.
Wie der Akkumulator das Problem löst
Der Akkumulatorkopf trennt die Schmelzeherstellung von der Formbildung. Der Extruder arbeitet mit konstantem Durchsatz und füllt eine aufgeheizte Akkumulatorkammer. Wenn die Kammer voll ist, schiebt ein hydraulisch angetriebener Kolben die gesamte Ladung in einer einzigen, raschen Aktion durch die Matrize heraus. Ein 12 kg schwerer Schneid, der bei kontinuierlicher Extrusion 108 Sekunden in Anspruch nehmen würde, kann in 2 bis 3,5 Sekunden abgeliefert werden. Während dieser Sekunden tritt zwar immer noch Sag auf, jedoch ist es nun ein kleiner, wiederholbarer und programmierbarer Effekt, nicht mehr ein katastrophaler.
Es gibt zwei Hauptarchitekturen von Akkumulatoren. Der Ram-Akku, manchmal auch als Stopfen-Akku bezeichnet, lagert die Schmelze in einer Kammer, die von der Matrize oder in einem Ring um die Lauffläche angeordnet ist, und schiebt sie mit einem Stopfen aus. Der Ein- und Ausschaltungs-Akku lagert Schmelze in einem Ring um die Lauffläche, so dass das erste einlaufende Material auch als erstes ausströmt, was die Variation der Verweilzeit minimiert. Das Ein- und Ausschaltungsdesign ist wichtig für hitzesensitive Materialien und für coextrudierte Strukturen, in denen sich eine Stagnationszone in der EVOH-Schicht negativ auswirken würde, und erzeugt eine einheitlichere Schmelzetemperatur entlang der Wande des Korpus.
| Kriterium | Kontinuierlicher Extrusionskopf | Maschinengewicht |
|---|---|---|
| Praktische Dachbelastungsgrenze | bis zu etwa 1,2 bis 1,5 kg | 2 kg bis mehr als 60 kg |
| Praktischer Container‐Volumen | 200 ml auf etwa 30 L | 1,20 L bis 1500 L |
| Zeit für die Herstellung des Rohles | gleich der Extrudierzeit, Sekunden bis Minuten | 0,8 bis 4 s unabhängig vom Trissize |
| Sag-Sensitivität | hoch und steigt mit dem Spritzgewicht | Niedrig und wiederholbar |
| Uniformität der Schmelze-Wahltid | ausgezeichnet, keine Lagerung erforderlich | gut mit First-in-First-Out-Design, mittel mit einfacher RAM-Architektur |
| Anzahl praktischer Kavitäten | bis zu 8 oder mehr für kleine Teile | üblicherweise 1 bis 4 |
| Typische Heizleistung des Hohlprofilanschlags | gering bis mittel | hoch, verteilt auf den Akkumulatoreinbau und die Form |
| Hydraulischer Bedarf | lediglich Klemm-und Blow-Pin | Klemmen, Spritznase sowie Zulaufstempel mit erhöhtem Kräfteverlauf |
| Am besten geeignet für | Flaschen, kleine PET-Kannen, hoher Kavitationsausgang | Tanks, IBC-Innerbehälter, technische Komponenten |
Dimensionierung der Akkumulatorkammer
Die Bestimmung des Akkumulatorvolumens erfolgt aus einer einfachen Reihenkette von Berechnungen. Beginnt man mit dem Gewicht des fertigen Teils. Fügt man den Rückspülzuschlag hinzu, typischerweise 18 bis 35 Prozent für Töpfe mit Scheidenabschluß an beiden Enden und einer gebogenen Neck. Wird das resultierende Schussgewicht in Volumen bei der Schmelzdichte umgerechnet, entspricht dies etwa 0,76 kg pro Liter für Polyethylen bei 200 °C. Anschließend wird eine Arbeitsreserve von 15 bis 25 Prozent hinzugefügt, damit der Stempel nicht tief ins Volumen eindringt und der Kopf ein schwereres, zukünftiges Produkt erhalten kann, ohne dass der Kopf ersetzt werden muss.
Arbeiten an einem Beispiel für einen 200-Liter-L-Ring-Behälter: Fertiggewicht 9,5 kg, 25-prozentiger Blitz zusatzbeimengen ergibt eine Füllmenge von 11,9 kg, Schmelzwasservolumen 15,7 Liter, plus 25-Prozent-Reserve ergibt 19,6 Liter. Ein 20-Liter-Akkumulatorkopf ist die richtige Wahl. Der gleiche Kopf, der einen 20-Liter-Altkanister mit einer Fertiggewicht von 1,1 kg betreibt, ist im Volumen äußerst überdimensioniert, aber unter der Voraussetzung, dass die Kolbenstellungskontrolle eine ausreichende Auflösung aufweist, wird die Füllmenge auch hier immer genau eingehalten. Daher deckt eine Maschine mit einem festwertsgebundenem 20-Liter-Kopf die Bandbreite von 20 bis 200 Litern tatsächlich ab.
Akkumulation der Hubzeit und deren Auswirkungen auf die Qualität
Schneller ist nicht immer besser. Ein sehr schneller Schlag zerteilt die Schmelze, wenn sie das Gussrahmen-Gap passiert, was zu Schmelzeeinbrüchen, einer ruhen Matt-Oberfläche, die manchmal als Haifellandschaft beschrieben wird und unter extremsten Bedingungen zu erkennbaren Strömungslinien führt. Ein langsamer Schlag erzeugt eine glatte Oberfläche, aber lässt mehr Verkippung zu und verlängert den Zyklus. Das praktische Fenster für einen großen Trommel beträgt 2 bis 3,5 Sekunden, und es ist so eingestellt, dass der Parison genau zur Volllänge kommt, bevor die Form in Position gelangt. Bei Mehrlagenschalenansätzen wirkt sich das Fenster verringernd auf die Schalenverteilung aus, da sie schneidenempfindlich ist.
Steuerung der Wanddicke von PariEco
Die Programmierung von Kappen ist das mächtigste Tool, das zur Erfüllung von Spezifikationen für einen Absturztest zur Verfügung steht, ohne das Gesamtgewicht des Behälters zu erhöhen. Eine korrekt programmierte Wand positioniert das Material an Stellen, an denen der Behälter belastet wird, und entfernt es aus strukturrelevanten Bereichen.
Zählende Wandverteilungskontrolle
Die Steuerung der axialen Wandverteilung, abgekürzt oft als AWDS oder schlicht als Parismoberflächenprogrammierung bezeichnet, verändert während der Extrusion kontinuierlich den Lochstrich der Kernform. Ein servoelektrisch oder hydraulisch angetriebener Mandrel bewegt sich axial innerhalb einer konischen Form und öffnet oder schließt den Ringloch. Das Steuersystem aufteilt die Länge des Kernstücks in eine bestimmte Anzahl programmierbarer Punkte, und der Betreiber setzt bei jedem Punkt einen Lochstrichwert ein. Im Laufe der Extrusion interpoliert die Steuerung zwischen den Punkten und bewegt den Mandrel entsprechend.
Die Auflösung ist wichtig. Ein 20-Punkt-Programmierer ist ausreichend für eine einfache zylindrische Flasche. Ein 100-Punkt-Programmierer ist das praktische Mindestmaß für eine Chemie-Tonne, weil das Gefäß verschiedene Bereiche in seiner Höhe aufweist: den Hals, den oberen Kegel und den Verschließmechanismus, den oberen L-Ring, das Deckel, den unteren Rollring, den Grundradius und den unteren Verschließmechanismus. Ein 200-Punkt-Programmierer ermöglicht eine gleichmässigere Übergänge und ermöglicht die Feinjustierung lokaler dünner Stellen, die bei Drop-Tests entdeckt wurden. Bei komplexerer Geometrie, wie beispielsweise einer stapelbaren Kanister mit integriertem Haltegriff, reduziert die zusätzliche Auflösung direkt die Anzahl der Versuchslaufs, die erforderlich sind, um die Genehmigung zu erreichen.
Aufteilung des Radialwands
Die Axialsteuerung ändert die Spalte gleichmäßig über den gesamten Umfang. Sie kann einen Behälter, der an einer Seite dünn und an der anderen Seite dick ist, nicht korrigieren, was genau bei einem nicht rundem Behälter, wie z. B. einer rechteckigen Wasserflasche oder einem Drum mit einem Auswinkel, der nicht im Mittelpunkt befindet, der Fall ist. Die Radialsteuerung der Wanddichte, auch teileweise Wanddichtenkontrolle, löst dieses Problem, indem der Dienträger lokal deformiert wird. Eine Reihe von Aktoren, typisch vier, sechs oder acht um den Dienträger, bückt einen speziell konstruierten elastischen Dienträger, so dass die Spalte in einigen Bereichen vergrößert und in anderen verkleinert wird, und dieses Radialprofil kann entlang der gesamten Länge des Ausbaus variiert werden.
Für ein rechteckiges Magnum-Druckgefäß ist der Vorteil sofort erkennbar. Ohne radialen Druck erfassen die Ecken des Behälters mehr Druckenergie als die flachen Flächen. Deshalb sind die Ecken dünner und die Mittelpartien der Flächen dickerer. Bei der Droptestenergie konzentriert sich die jeweiligen Kraft auf die Ecken. Mit radialem Druck wird zum Aufbau der Ecken mehr Material hinzugefügt, und in den Mittelpartien des Behälters wird weniger Material festgehalten, was in der Regel zu einer Gewichtsreduzierung von 6 bis 12 Prozent bei gleichgewertiger oder besserer Drosstestleistung führt.
Zonestrategie für eine Chemietonne
| Containerzone, | Relativ zum Nenndurchmesser | Begründung | Steuerungsmethode |
|---|---|---|---|
| Hals und Gewinde finish | 120 bis 150 Prozent | Drehmomentwahrung, Verschlussdichtigkeit, Dichtheitsprüfung | Axiale Punkte 1 bis 8 |
| Oberer Kuppelbereich und Schulter | 110 bis 130 Prozent | Stapelbiegung, Abwurf an der Oberkante | Axial sowie radial |
| Oberer Umschlagschweiß | 130 bis 170 Prozent lokal, | Die Schweißlinie ist bei einem Falltest der schwächste Punkt | Axialer Spitzenkopf plus Formland-Geometrie |
| L-Ring oder Rollring | 130 bis 160 Prozent | Der Handlingring trägt das volle Gewicht bei der Klemmung und dem Rollen | Axialer Punkt, fein abgestimmt |
| Paneel und Seitenwand | 100 Prozent, nominell | Referenzzone für die Stapelsteifigkeit. | Axiale Referenzlinie |
| Eckformen auf rechteckigen Dosen | 115 bis 140 Prozent, | Höchster Zugverhältnis und höchste Krafteinwirkung aufgrund eines Falls | Radiale Segmente |
| Basisradius | 125 bis 155 Prozent | Untersenkungstest-Belastungszone | Axialer Punkt |
| Unterer Abschneidebereich | 140 bis 180 Prozent lokal | Häufigster Punkt der Versagung beim Fallprüfverfahren. | Design der axialen Spitzen plus Druckflächen |
| mit Griffschraube | 105 bis 125 Prozent, | Zugfestigkeit des Griffs, Schweißqualität über der Plattenauflage | Radiale Segmente plus axial |
Gewichtskontrolle mit geschlossenen Schleife
Die Parisanschaltungsprogrammierung bestimmt die Form der Wandverteilung; die kontrollierte Gewichtssteuerung hält die Absolutwahrheit stabil. Ein Kontrollwaage, der nach dem Entschlagen eingesetzt wird, überprüft jedes Teil oder eine Stichprobe, vergleicht das Ergebnis mit dem Zielwert und resettet die Parisanschaltungssoftware als globalen Offset. Bei langer Produktionsdauer kompensiert diese Einstellung Verringerungen der Resinmenge, Temperaturschwankungen, Verschleiß des Schraubendrehens und Schwankungen der Hällungsrate. Bei einem zertifizierten Trommel beträgt der genehmigte Designwert mit einer erlaubten Toleranz die nominelle Masse, so dass eine automatische Gewichtskontrolle keine Option, sondern ein Werkzeug zur Einhaltung der Vorschriften ist. Praktische Messbereiche von plus oder minus 1,5 Prozent bei einer 10-Kilogramm-Trommel sind mit einem genau abgestuften Kreislauf zu erreichen.
Apollo ABLD-Serie von 20 L bis 1500 L
Die ABLD-Serie ist die Apollo-Maschinenreihe, die speziell für große Hohlprodukte entwickelt wurde und der richtige Ausgangspunkt für jedes chemische Trommelprogramm mit einem Volumen von über 20 Litern ist. Alle ABLD-Modelle sind auf eine hydraulisch angetriebene Akkumulatortrommel, eine hochlastfähige Klammerscheibe und einen Extruder ausgerichtet, der für Harze mit hohem Molekulargewicht bei hohem Kopfdruck ausgelegt ist. Die Serie umfasst drei Maschengrößen, die den gesamten Bereich von 20-Liter-Petflaschen über 200-Liter-L-Ring-Fässer bis hin zu 1.500-Liter-Speicherbehältern abdecken.
Die Designphilosophie der Serie ist ein kontinuierlicher Betrieb. Eine Chemie-Behälteranlage läuft typischerweise in drei Schichten und ein schwerwandiger Zyklus bedeutet, dass die Klemme, der Akkumulatorstößel und das hydraulische Pack alle unter konstant hoher Belastung betrieben werden, nicht aber nur intermittierend, wie das der Fall bei einer Flaschenlinie ist. Die Führungskolonnen, die Plattenstärke, das Klemmseil, die hydraulische Kühlkapazität und die Pumpengröße der ABLD wurden im Hinblick auf diesen Betriebszyklus festgelegt.
| Spezifikation | ABLD 120 | ABLD 150 | ABLD 200 |
|---|---|---|---|
| Container volume range | 20 bis 200 l, | 100 bis 500 l | 200 bis 1500 L |
| Kapazität der Akkumulatoreinheit | 20 l | 40 L | 80 L |
| Schließkraft | 220 kN | 37 kW | 4. 600 kN. |
| Schneckendurchmesser | 120 mm | 150 mm | 200 mm, |
| Schnecken-L/D-Verhältnis | 20:1 | 20:1 | 18:1 |
| Maximal Trennungsgewicht | ca. 15 kg | ungefähr 30 kg | ca. 60 kg |
| 100 oder 200 Punkte axial, radial optional | etwa 90 kW | etwa 4,0 s | etwa 280 kW. |
| 200 Punkte axial, radial optional | circa 16 t | etwa 26 Tonnen | etwa 42 t, |
| Rohlewandführungssystem | Verstärkt, 2 Führungskolonnen | Verstärkt, 2 Führungskolonnen | Schweres, mit 4 Führungsstangen ausgerüstetes Gerät |
| Kontrolle der Wanddicke | 100 oder 200 Punkte in axialer, radialer Richtung optional | 100 oder 200 Punkte in axialer, radialer Richtung optional | ABLD 120 oder ABLD 150 |
| Typischer Zyklus, Referenzprodukt | Bildung des L-Rings und Hohlkugeln | etwa 25 bis 40 Zyklen pro Stunde für 200 L. | ca. 8 bis 15 Zyklen pro Stunde für 1000 L |
ABLD 120: das Workhorse der chemischen Dosenproduktion
Die ABLD 120 ist die Maschine, die die meisten chemischen Verpackungsanlagen wirklich benötigen. Sein 20-Liter-Akkumulatorkopf und ein Spannverschluss mit 220 kN decken das gesamte gewerbliche Spektrum von 20-Liter-Jerry-Cans bis hin zu 60-Liter-Loecksdrums und bis zu 200-Liter-L-Ring-Drums ab, die in großem Umfang für die Verpackung gefährlicher Produkte verwendet werden. Der 120-mm-Schraubenkopf bei 20:1 liefert das Drehmoment und die Aufbewahrungszeit für die Verarbeitung von HMWHDPE bei 0,2 Schmelzflußgeschwindigkeit ohne übermäßige Scherwärme, und die Druckfähigkeit des Kopfes unterstützt die kleinen Dübelspalten, die für die kontrollierte Wandverteilung erforderlich sind.
ABLD 150: Zwischenlagerbehälter und groe Trommel
Das ABLD 150 beschließt mit einem 40-Liter-Akkumulator und einer 400 kN-Klemme, die große IBC-Außenbehälter sowie große Diametraldoppeltrichter und Dosieranlagen umfasst. Die 150 mm lange Schraube ermöglicht den höheren Produktionsdurchsatz, der für die Befüllung eines 40-Liter-Akkumulators in einem akzeptablen Zyklus erforderlich ist. Anlagen, die IBC-Kästen produzieren, geben normalerweise diese Größe an, da der IBC-Außenbehälter trotz seines großen Volumens eine relativ dünne Wand von 2 bis 3 mm aufweist und daher ein Gewicht zwischen 16 und 22 kg hat, das sich komfortabel in der 40-Liter-Kopfe verschließt.
ABLD 200: Tanklaster und die größten Behälter
Die ABLD 200 mit ihrem 80-Liter-Deckel, ihrer 600 kN-Klemme und ihrer Vier-Stützen-Plattengabe deckt die schwersten Produkte ab: chemische Speicherbehälter mit einem Volumen von 1.000 bis 1.500 Litern, dickwandige Verfahrensbehälter und große technische Teile. Bei einem maximalen Spritzgewicht von 60 kg arbeitet die Maschine am oberen Limit dessen, was Blasformtechnik wirtschaftlich herstellen kann, und die Zykluszeiten bewegen sich in den vier- bis siebenminütigen Bereich. Bei dieser Größe ist eine Vier-Stützen-Gabe besonders wichtig, da eine Auslenkung der Platte über eine große Projektionsfläche sonst den Klemmsaal öffnet und eine schwache Schweissnaht ergibt.
Gängige technische Merkmale der gesamten Serie
Alle Maschinen der ABLD-Reihen haben die gleiche Steuerungsarchitektur: ein PLC-basiertes System, ein Touchscreen-Human-Machine-Interface (HMI), eine Rezeptverwaltung, so dass bei einem Produktwechsel der gesamte Parameterkatalog aufgerufen wird, sowie Datenlogging zur Rückverfolgbarkeit. Die Temperaturkontrolle erfolgt im gesamten Behälter, im Adapter, im Akkumulator-Gehäuse und im Dreschtopf mit unabhängigen geschlossenen Kreisläufen für jede Zone, da ein Temperaturgradient in einem großen Akkumulator sich unmittelbar in einem Wanddickengradient um den Shopper manifestiert. Die Hydrauliksysteme verfügen über proportionale Ventile für den Akkumulator-Schritt und die Spreizbewegungen, damit Beschleunigungs- und Verlangsamlungsprofile gestaltet werden können, was die mechanischen Stöße reduziert und die Wiederholbarkeit des Lupfen verbessert.
Apollo ABLB-Serie 200 ML bis 20 l
Abkühlung von heißen Stellen wie Handgriffe und dicken Radien
Die ABLB-Serie umfasst acht Maschinentypen, die Container von 200 Milliliter bis 20 Liter umfassen. Die Maschinen dieser Serie können als Einzel- oder Doppelstation mit zwei, vier, sechs oder mehr Kavitäten konfiguriert werden, abhängig von der Containergröße, sowie mit der gleichen Parisonprogrammierklasse wie die größeren Maschinen. Für die chemische Verpackung sind die wichtigen Konfigurationselemente eine robustere Schraube, die für Harze mit höherem Molekulargewicht geeignet ist, Bereitstellung für die in-Mould-Fluorierung sowie ein Steuerkopf mit ausreichender Programmierungsgenauigkeit, um Material in die Griffzone und die Ecken eines Jerrycans zu bringen.
| Spezifikation | ABLB 55 | ABLB 65 | ABLB 75 | ABLB 90 |
|---|---|---|---|---|
| Container volume range | 200 ml bis 1 l | 500 ml bis 5 l | 1 bis 10 L | 5 bis 20 L |
| Schließkraft | 60 kN | 85 kN | 110 kN | 160 kN. |
| Schneckendurchmesser | 55 mm | 65 mm | 75 mm | 90 mm |
| Schnecken-L/D-Verhältnis | 24:1 | 24:1 | 24:1 | 22:1 |
| Dauer des Trocknungszyklus | etwa 2,4 s | etwa 2,8 s | etwa 3,2 s | 110 kN |
| Stationen. | Ein- oder Doppelrad | Ein- oder Doppelrad | Ein- oder Doppelrad | Ein- oder Doppelrad |
| Typische Hohlräume bei chemischen Behältern | 4 bis 8, | 2 bis 6 | 2 bis 4 | 1 bis 2 |
| 100 oder 200 Punkte axial, radial optional | etwa 26 kW | etwa 34 kW | etwa 45 kW | etwa 62 kW |
| Kontrolle der Wanddicke | etwa 160 kW | etwa 160 kW | 100 radial- und axiale Punkte, optional. | 100 oder 200 Punkte in axialer, radialer Richtung optional |
Wo sich die Bereiche von ABLB und ABLD überschneiden
Die 10- bis 20-Liter-Band kann auf einem kontinuierlich druckstössigen ABLB 90 oder einem ABLD 120 mit Akkumulierungskopf produziert werden, und die korrekte Wahl hängt ausschließlich vom Volumen und der Wandstärke ab. Ist das Produkt eine 20-Liter-Dose mit einem Gewicht von 900 g und einer Standardwand, erfordert eine hohe Jahresproduktion eine kontinuierliche Extrusion über zwei Stationen, was zu einer höheren Anzahl von Behältern pro Stunde bei niedrigerem Energieverbrauch pro Teil führt. Wenn die gleiche nominal gleich große 20-Liter-Dose mit einer 2,6-mm-Wand für eine anspruchsvolle Verpackung unter der UN-Konvention ausgerüstet sein soll und 1,4 kg wiegt, beschränkt sich der Parisonbereich kontinuierlicher Extrusion und die ABLD 120 wird zur leistungsfähigeren Ausführung. In der Praxis liegt die Schwelle bei einem Schussgewicht von 1,2 kg.
Anwendungen für die Apollo-Reihe
Apollo-Maschinen dienen acht Hauptanwendungssektoren: Lebensmittel und Getränke, tägliche Chemikalien, die Chemieindustrie, Baumaterialien, Medizin und Pharmazie, Automobilproduktion, Verkehr sowie Kultur-und Sportartikel. Insbesondere im Bereich der Chemieindustrie deckt die installierte Basis agrochemische Konzentrat-Dosen mit fluorierten Innenflächen, Schmierstoff- und Motorölbehälter von einem bis zu zwanzig Litern, industrielle Detergenzanlagebehälter, Säuren- und Alkalispeicher für Wasseraufbereitungsanlagen, L-Ring-Behälter für die Verteilung von Lösungsmitteln, IBC-Innerflaschen für die Lagersortierung von Chemikalien und Dosierbehälter für die hauseigene chemische Handhabung. Im Baustoffsektor werden gleiche Maschinenklasse für Klebstoff-und Zuschlagstoffbehälter verwendet, im Bereich des Transports werden Brennstoffdosen und Flüssigkeitsspeicher hergestellt.
Formdesign für Chemiedrisse
Ein Chemiebotilsform ist ein anderes Ingenieurobjekt als eine Flaschenform. Sie muss weit mehr Wärme abführen, eine strukturlich einwandfreie Schweißnaht an der Schlauchabschaltung bilden und bei langen Zyklen unter hoher Spannkraftaustragung arbeiten. Die Entscheidungen zur Formgestaltung bestimmen, ob der Behälter den Falltest überwindet – ebenso wie die Einstellungen der Maschine.
Wahl des Formschmidtsmaterials
Zwei Materialgruppen dominieren. Aluminiumlegierung der Klasse 7075 bietet eine Wärmeleitfähigkeit, die etwa vier- bis fünfmal höher ist als die von Werkzeugstahl, wodurch sich die Kühlzeit bei Bauteilen mit dicken Wänden deutlich verkürzt. Zudem ist Aluminium im Vergleich zu Werkzeugstahl deutlich leichter zu bearbeiten, wodurch sich die Produktionszeit und die Kosten deutlich reduzieren. Die Beschränkung liegt in der Oberflächenhärte: Aluminium abnutzt bei der Verklebungsfläche und am Schließen jeder Gleitkontakt und kann sich unter wiederholter hoher Spannkraft verzögern, wenn die Matrize ausreichend gestützt ist.
Der vorgehärtete Werkzeugstahl P20 bietet Haltbarkeit und präzise Aufschneidegeometrie auch bei sehr langen Produktionsdurchläufen. Dies geht jedoch auf Kosten einer längeren Kühlzeit und eines höheren Gussgewichtes. Die gängige Branchenlösung ist ein Hybrid: ein Gusskörper aus Aluminium für die Kühlleistung mit gehärteten Stahlinsätzen an den Aufschneideflächen, der Halsregion und eventuell beweglichen Elementen. Für die Produktion von chemischen Trommeln, bei denen der Aufschneideverschweißung die entscheidende Qualitätsmerkmal ist und die Form über Jahre kontinuierlich betrieben werden kann, werden Stahlinsätze an den Aufschneideflächen unabhängig vom Gusskörper dringend empfohlen.
| Formenkonstruktion | 100 Punktaxial | Relativer Haltbarkeit. | Relativer Kosten | beste Anwendung |
|---|---|---|---|---|
| Aluminiumlegierung 7075, Ganzkörperkonstruktion | Sehr hoch | Mittelmäßig | Niedrig bis mittel | kurze bis mittlere Serien, Prototyp- und Prьfformen, dickwandige Teile |
| 7075-Aluminium mit Stahl-Klemminnern | Hoch | Hoch | Mittelmäßig | Standardauswahl für Chemiektanks und Dosen |
| P20 Stahl, Vollkörper | Mittelmäßig | Sehr hoch | Hoch | Sehr lange Bauteile, komplexe Schlitten und hochgenaue Abschnitte |
| Berylliumfreie Kupferlegierungseinsätze | Sehr hoch, lokalisiert | Mittelmäßig | Hoch | etwa 60 bis 90 Zyklen pro Stunde für 20 L |
Layout der Kühlkanäle.
Die Kühlung ist der Hauptfaktor bei den Zykluszeiten für die Form mit dicker Wand. Daher verdient das Löcherchenmuster nicht nur wegen seiner Standard-Option ernsthafte Sorge. Die Hauptprinzipien sind konsistent: Kanaldurchmesser in der Regel 10 bis 14 Millimeter für Trommelformen, Abstand von der Mittel Achse des Kanals zur Formschale zwischen einem und einer Halben Mal dem Kanaldurchmesser und Kanalabstand zwischen zwei und dreifachem Durchmesser. Enge Abstände beschleunigen die Kühlung und vermindern die Abhängigkeit der Temperatur, schwächen aber gleichzeitig die Form und erhöhen die Bearbeitungskosten.
Der Fluss muss turbulent sein, um ein effektives Wärmeübertragungsvermögen zu haben. Beim laminaren Fluss in einem Kühlkanal wird nur ein Bruchteil der Wärme übertragen, wie sie beim turbulenten Fluss zu erfassen ist, daher muss der Kreislauf beim Designfluss mit einem Reynolds-Zahlwert von über 4000 ausgestattet sein, und lange seriell geschaltete Kreisläufe müssen in parallel geschaltete Schleifen unterteilt sein, damit die Wasser-Temperaturabweichung von Einlass bis Auslass innerhalb von zwei bis drei Grad Celsius liegt. Ein Kreislauf, der entlang seiner Länge um acht Grad aufheizt, führt zu einem unebenen Abkühlen und Verkrüppelung der Flasche.
Ein besonderes Augenmerk gilt dem Klemmungsbereich und eventuellem dicken Radius. Diese Zonen enthalten am meisten Material und kühlen zuletzt ab, und wenn sie nicht aktiv gekühlt werden, ist der Betreiber gezwungen, den gesamten Zyklus zu verlängern, um ein lokales heißes Punkt zu berücksichtigen. Spezielle Kühlschläuche in der Nähe der Klemmungsaufsätze und leitfähige Aufsätze unter dicken Radien zahlen sich schnell zurück.
Abknicken-Geometrie: das f-nschlichste Detail
Die Klemmung ist der Punkt, an dem die beiden Hälften des Gußeinschusses zusammengedrückt und verschweißt werden, wenn die Form sich schließt. Bei einem Sturztest geht die Schweißnaht fast immer als erstes kaputt. Drei geometrische Parameter steuern die Schweißqualität.
Das Zankenland ist das schmale Flachland, das die Schmelze tatsächlich komprimiert. Ein zu breites Land kühlt die Schmelze, bevor diese vernähen kann, und erzeugt ein kaltes Schweiss mit einer sichtbaren Schnittlinie und geringer Festigkeit. Ein zu schmales Land durchtrennt die Schmelze und hinterlässt einen dünnen, schwachen Schweiß. Die praktische Landbreite hängt von der Wandstärke ab: rund 0,6 bis 1,2 Millimeter für eine 2-millimeter dicke Wand und 1,2 bis 2,2 Millimeter für eine 4-millimeter dicke Wand.
Der Ausbuchtungswinkel hinter dem Flachbereich bestimmt, wie sich das verlagerte Material in den Flash-Raum einströmt. Ein typischer inklusiver Winkel zwischen 15 und 30 Grad ermöglicht es, überschüssiges Flüssigmetall sauber austreten zu lassen und gleichzeitig genug Druck im Flachbereich aufzubauen, um die beiden Schmelzflächen zusammenzuklappen. Ist dieser Winkel zu steil, reißt der Flash ab, ist er zu gering, droht die Schweißnaht zu verdunsten.
Die Tiefe der flachen Reisschale muss den versetzten Volumen aufnehmen, ohne dass die zwei Moldenhalbe auf die Flüssigkeit und nicht auf die Abscheidungslinie abdriftet. Wenn die Reisschale unterdimensioniert ist, wird die effektive Spannkraft durch die Kometzesierung der Rückstände verbraucht, anstatt die Klemmfläche geschlossen zu halten, und die Schweißnaht wird in aller Regel bei Aufheizung der Form während des Läufe zunehmend schlechter.
Ventilieren
Der Luft, die zwischen dem Prallchen und der Hohlwand eingeschlossen ist, verhindert, dass die Schmelze die Formoberfläche nachahmt, was zu einem mattem, bemalten oder welligen Erscheinungsbild führt und noch schlimmer noch zu einem lokalen nachlassenden Kontakt zwischen der Wand und der Schmelze, was das Abkühlen verlangsamt. Behältermoulde werden über gesinterte, poröse Einbauten in flachen Panelen, durch feine Schlitze an der Trennlinie (typischerweise 0,02 bis 0,05 Millimeter tief), durch Ventnähte an den tiefsten Stellen präziser Logos und Schriftzügen sowie durch den Basiseitbereich, in dem der letzte Luftaer überströmt wird, entlüftet. Da ein Behälter große, flache Panelen aufweist, sind üblicherweise Sinterungsluftentlüftungseinbauten in den Panelzentren erforderlich; purerogent Entlüftung durch die Trennlinie allein kann den mittigen Bereich eines großen flachen Panels nicht entlüften.
Relative Tiefkühlleistung
Der L-Ring auf einem Festapposhüttelkörper und die rollenden Guhrringe auf dem Gehäuse sind keine dekorativen Elemente. Der L-Ring ist das Schnittstelleninterface für automatisierte Handeinstellgeräte und nimmt bei der Aufheben des Trägervolumes das gesamte Lastgewicht des Shüttelkörpers auf. Die rollenden Guhrringe tragen den Shüttelkörper, wenn dieser gekippt und gerollt wird, und verleihen dem Gehäuse Stabilität gegen Verformungen unter der Belastung beim Stauchen.
Die Formgebung der Ringvorteile erfordert eine Kombination aus drei Maßnahmen. Zunächst eine axiale Wandstärke, damit mehr Material an die Ringposition gelangt. Zweitens großzügige Radien im Werkzeug, damit die Schmelze in den Ringsektor fließen kann, ohne dass lokale Stärkungen übertrieben werden, da eine scharfe Innenkante immer zu Streichung führt. Drittens ausreichende Kühlung im Ringsektor, da es sich sonst um einen dicken Zone handelt, der den Zyklus dominieren würde. Ist die Konstruktion es zuließ, verbessert ein leicht asymmetrischer Ringprofil mit einem größeren Radius auf der Zugseite die Materialverteilung deutlich.
Kühlung und Zyklusdauer
Die Kühlung entscheidet über die Wirtschaftlichkeit des Blown-Mischens mit dicken Wänden. In einem 200-Liter-Drum-Zyklus macht die Kühlung typischerweise 65 bis 80 % der Gesamtzykluszeit aus. Ein 30-prozentiger Rückgang der Kühlzeit führt also fast direkt zu einer 20 bis 25-prozentigen Steigerung der Anlagenleistung mit derselben Maschine und gleichem Betriebsraum.
Warum die Kühlung proportional zur Quadratwurzel der Wandstärke ist
Die Wärmeleitung durch eine Kunststoffwand folgt einem Diffusionsverhältnis, bei dem die Zeit, die erforderlich ist, um eine bestimmte Kerntemperatur zu erreichen, proportional zum Quadrat der Wandstärke und umgekehrt proportional zur Wärmeleitfähigkeit des Materials ist. Polyethylen hat bei Prozessbedingungen eine Wärmeleitfähigkeit von etwa 0,15 bis 0,22 Quadratmillimeter pro Sekunde, was im Vergleich zu Metallen sehr niedrig ist. Die praktischen Konsequenzen sind eindeutig: Eine 1-Millimeter-Bottelwand erreicht die Ejektionstemperatur in wenigen Sekunden, eine 2-Millimeter-Wand benötigt ungefähr viermal so lange, und eine 4-Millimeter-Drumwand benötigen ungefähr sechzehnmal so lange. Kein abkühleser Gießwasser ändert den Parameter, nur den Koeffizienten.
Außeneinkühlung: Was Formwasser kann und was nicht kann
Eine externe Kühlung entfernt die Wärme nur durch die äußere Oberfläche, da das Innere des Behälters mit der Luft gefüllt ist, die verwendet wird, um ihn zu blasen. Stagnierendes Luft ist ein hervorragender Isolator. Die Werkzeugwasser-Temperatur für die Produktion von chemischen Tanks beträgt normalerweise zwischen 8 und 12 Grad Celsius. Niedrigere Temperaturen sind möglich, aber führen schnell zu Kondenswasser auf Werkzeugoberflächen und dem Maschinenrahmen, was zu Oberflächenfehlern und Korrosion führt, und der marginale Zyklusgewinn schrumpft, da der begrenzende Widerstand die Wärmeleitung durch das Kunststoff und nicht die Konvektion an der Werkzeugseite ist.
Die Kühlanlage muss für die wirkliche Wärmebelastung dimensioniert werden. Ein nützliches Empfohlungsmaß ist, dass für jede Stunde verarbeitetes Kilogramm Polyethylen etwa 0,6 bis 0,8 Kilowatt Kühlkapazität benötigt wird, um die Enthalpi-Unterschiede zwischen Schmelztemperatur und Ausscheidungstemperatur zu entfernen, zuzüglich einer Berechnung für die Kühlung des Hydrauliköls. Eine Anlage, die 400 Kilogramm pro Stunde abarbeitet, benötigt somit für den Formenkreislauf rund 240 bis 320 Kilowatt Prozesskühlung. Die Verkleinerung der Kühlanlage ist eine der häufigsten Ursachen dafür, dass eine neu gebaute Anlage ihre angegebene Leistung nicht erreicht.
Inneres Kühlen: die größte Verbesserung eines einzelnen Zyklus
Die interne Kühlung ersetzt die staute Luft im Behälter durch einen kontinuierlichen Luftstrom, der kalt, trocken und konditioniert ist. Kälte luft fließt durch die Ventnilte, streift die Innensfäre und entzieht sich über einen zweiten Anschluss. Da die Innenfläche nun auch an der Wärmeabfuhr beteiligt ist, halbiert sich die effektive Kühlungspfadlänge: Die Wärme wird anstatt in der ganzen Wandstärke nach außen in die Form hindurch transportiert, sondern von der Mittellinie in eine Richtung und in die andere Richtung.
120 L L-Ring-Trommel Die gemessene Vorteile auf schweren Behältern sind eine Verringerung der Zyklen zwischen 25 und 40 Prozent, wobei die größeren Werte bei den dicksten Wänden auftreten, wo die Vierkophitze strahlt. Das System benötigt einen Drucklufttrockner mit einem geringen Taupunkt, typisch minus 30 bis minus 40 Grad Celsius, da sichFeuchtigkeit im Inneren des Behälters kondensieren würde und das Produkt schädigen könnte und die Blasendraht spüren könnte. Es benötigt auch einen Wärmetauscher oder ein Wirbelarrangement, um die Luft auf die Betriebstemperatur zu bringen, zusätzliche Blasendrahtdurchmüller und einen Abgasschluss, der den Blasdruck aufrechterhält und die Flutgesteuert ist.
Homogene Flüssigkeitskühlung ist in der Regel nicht wirtschaftlich unter etwa 30 Liter, wird zwischen 30 und 60 Liter für wirtschaftliche Anwendungen interessant, und ist für Anlagen ab Platzbedarf von 100 Liter nahebei zwingend. Ein sekundärer Vorteil ist die niedrigere Nachmould-Shrinkage und Wölbung, da das Gefäß das Werkzeug mit einer einheitlicheren Temperatur durch die Wand verlässt und nicht mit einem heißen Kern, der nach dem Ausführen weiter schrumpft.
| Beutel | Nominale Wand | Teilgewicht | Zyklus, nur externe Kühlung | Zyklus, mit internem Kühlung | Typische Maschine |
|---|---|---|---|---|---|
| 5-L-Jerseysäckchen | 1,6 mm | 280 g | ca. 22 Sekunden | 2,4 mm | ABLB 75 |
| 20-L-Jerrycan | 2,2 mm | 950 g | ungefähr 48 s | ca. 36 s | ABLB 90 oder ABLD 120 |
| 60-Liter-Schließtonne | 3,0 mm | 3,6 kg | ca. 105 s | ungefähr 72 s | ABLD 120 |
| etwa 18 s | 3,4 mm | 6,4 kg | ungefähr 135 s | etwa 92 s | ABLD 120 |
| 200-L-L-Ring-Drum | 3,8 mm | 1,95 kg | etwa 165 s | ca. 110 Sekunden | ABLD 120 oder ABLD 150 |
| 1000 L IBC-Innenbehälter | 2,4 mm | 17,5 kg | ca. 195 s | ungefähr 135 s | ABLD 150 |
| 1500 L Behälter | 6,5 mm | 48 kg | etwa 420 s | etwa 280 Sekunden | ABLD 200 |
Die oben genannten Zahlen beziehen sich auf HMWHDPE bei 8 bis 12 Grad Kleberwasser bei einem gut konzipierten Kühlkreislauf. Die tatsächlichen Zyklen hängen von der Qualität der Form, dem Resin-Grade, den Umgebungsbedingungen und der Ausstoß-Temperatur ab, die die nachfolgende Verarbeitung tolerieren kann. Sie werden dazu bereitgestellt, damit der Kunde eine Fehlerprüfung der Ausgabenkalkulation durchführen kann, bevor er einen Kapazitätszuspruch abgibt.
Ausscheidungstemperatur und Nachformhandhabung
Ein Container kann zuvor aus dem Formwerkzeug entfernt werden, sobald er vollständig abgekühlt ist, vorausgesetzt, dass die äußere Hülle fest genug ist, um ihre Form zu behalten und dass die Handhabungsausrüstung sie nicht verformt. Eine praktische Entfernung bei einer Oberfläche mit einer Temperatur von etwa 55 bis 65 °C ist üblich, wobei der Kern noch deutlich heißer ist. Der Kompromiss besteht in der Shrinkage des Modells nach der Entladung und der eventuellen Verformung der Platten bei der Beförderung. Für einen zertifizierten Ton, dessen Abmessungen Teil der Zulassung sind, ist eine zu frühzeitige Entladung eine falsche Einsparung, und ein Kühleinrichtung oder ein kontrollierter Kühltranportband sind eine bessere Lösung als das Fortsetzen des Formzyklus.
Zertifizierung und Prüfung durch die UN
Eine Kunststoffrücke für gefährliche Güter muss eine UN-Typgenehmigung für das Design besitzen. Diese Zulassung wird für ein bestimmtes Design erteilt: ein bestimmtes Gummi, ein bestimmter Nenngewicht, eine bestimmte Geometrie und ein bestimmter Fertigungsprozess. Der Hersteller stellt Probetöpfe her, ein akkreditiertes Laboratorium erstellt die vorgeschriebenen Tests, und das Zulassungszertifikat autorisiert die UN-Markierung auf dem Behälter. Nur wenn man versteht, welche Prüfungen welche Teile des Prozesses belasten, kann ein Verpacker einen Behälter konstruieren, der beim ersten Versuch erfolgreich ist.
Abstufintest
Der Falltest stellt die höchstmögliche Anforderung dar und ist die häufigste Ursache für Versagen. Die Behälter werden zum angegebenen Grad gefüllt, auf minus achtzehn Grad Celsius oder weniger konditioniert, und auf eine steife, nicht elastische, flache, waagerechte Fläche gelegt. Die Fallhöhe hängt von der Verpackungsgruppe ab: Für Verpackungsgruppe I gilt die höchste Fallhöhe, für Verpackungsgruppe II eine mittlere und für Verpackungsgruppe III die geringste Fallhöhe. Die exakten Höhen richten sich zusätzlich nach der relativen Dichte des Inhalts. Mehrfachorientierungen sind erforderlich, und für eine Trommel sind die kritischen Orientierungen ein flacher Fall auf die Basis, ein Fall auf den Klang oder den am meisten gefährdeten Punkt der Oberseite sowie ein diagonaler Fall auf den Klang der Basis.
Die kalte Konditionierung ist der Hauptgrund für die Härte der Prüfung. Polyethylen wird mit sinkender Temperatur zunehmend weniger duktil. Eine Schweißlinie, die bei Raumtemperatur duktil reagiert, kann bei minus achtzehn Grad brechen. Deshalb dominiert die Qualität des Abknickschweißes die Ergebnisse der Sturzprüfung, und deshalb wird so viel Aufmerksamkeit auf die Prozessparameter gerichtet, die die Schweißqualität bestimmen, nämlich die Schmelztemperatur im Knickbereich, die Abformgeschwindigkeit und die Knickgeometrie.
Der Stapeltest
Der Stapelprüfversuch verifiziert, dass eine Trommel am Boden einer Lagerstapel nicht zusammenbricht. Die aufgebrachte Belastung wird aus der Gesamtmasse identischer Verpackungen berechnet, die bis zu einer Höhe von drei Metern gestapelt werden können, und auf die Oberseite des Prüfbehälters angewendet. Der Versuch kann entweder durch Anlegen der berechneten Belastung über 24 Stunden durchführen oder mit einer dynamischen Pressprüfmaschine. Bei Kunststoffverpackungen ist ein 28-tägiger Prüfversuch bei einer Umgebungs-temperatur von mindestens 40°C vorgesehen, um zur Berücksichtigung des Kriechens zu kommen. Polyethylen wirkt sich im Laufe der Zeit aus, daher kann ein Behälter, der eine Kurzzeit-PRÜFbelastungsprobe erfolgreich absolviert hat, sich noch über Monate deformieren.
Die Stapelleistung ist ein Festigkeitproblem, was sie zu einem Geometrie- und Wandverteilungproblem macht. Der Lastpfad verläuft von der oberen Klingel, über die Platine hin zum Sockel. Rollendes Stangenband wirkt als ringförmiger Verstärker, der verhindert, dass die Platine ausbucht. Eine Platinenwand, die aufgrund eines Materials, das sich in den Sockel bewegt hat, während der Blasenform, dünn ist, beugt sich aus, und ausbuchtung ist die Fehlermethode, die am häufigsten am vierzehnten Tag eines Testes über vierzehn Tage zeigt.
Dichtheit und hydraulische Drucktests
Die Leckagesicherheitstests werden unter internem Luftdruck bei Tauchbad oder anderweitiger Überwachung durchgeführt und müssen kein Leck vermeiden. Der Druck hängt von der Verpackungsklasse ab, wobei die strengste Stufe für Verpackungsklasse I gilt. Die hydraulischen internen Drucktests werden mit einem höheren Flüssigkeitsdruck für eine bestimmte Dauer durchgeführt, normalerweise fünf oder dreißig Minuten, je nach dem angewandten Verfahren, und ebenfalls hängt der Druck vom Packingmaterial und dem Dampfdruck der vorgesehenen Füllung ab. Beide Tests befassen sich mit der Verschlussgröße, der Geometrie der Halsausbildung und eventuellen Punkt- oder dünnen Stellen in der Schweißnaht.
| Test | Was gilt es zu beachten | Dominanter Fehlermodus | Prozesskontrollpunkt | Erfordertes Maschinenpotenzial |
|---|---|---|---|---|
| Falltest bei minus 18 Grad Celsius | Abknickschweiß, Basisradius, Ecken | Spröhe Risse entlang der unteren Schweißnaht | Schmelztemperatur beim Einpressen, Schließgeschwindigkeit der Form, lokale Wandspitze | Akkumulatorkopf mit schnellem Vorwärts- und Rückwärtsbewegungsweg, 100 bis 200 Punkte für Parisonprogrammierung, proportionale Spannregelung |
| Stacking-Test, 24 Stunden oder 28 Tage | Plattenstabilität, Klang, Matte | Knicke der Formplatze und langsames Fließen | Wandkonformität der Platten, Definition der Wendelstange | Stabile Schussgewichte, Closed-Loop-Gewichtsregelung, Radiale Wandkontrolle bei nicht runden Formen |
| Dichtheitstests | Prägnanfschnittstelle, Schweißintegrität | Löcher bei Abbrechen, Verformung der Feder | Nackenkalibrierung, Luftdruck und Zeitablauf | Genaue Kalibrierung des Hals, wiederholbarer Druckprofil beim Stößen |
| Hydraulischer Internendrucktest | Ganzer Mantel, Schweiß, Halszone | Tau-und Plattenausschaltung | Mindestwandstärke in der dünnsten Zone | Programmierungsauflösung der Parison, Überprüfung der Wandstärke |
| chemische Kompatibilität und Durchdringung | Material und Barrierenschicht | Gewichtsverlust, Stressbrüche, Verleimung | Kunstharzqualität, Barrierenführung, Schichtdicke | Vorformiges Fluorisationspaket oder Mehrlagenteilstrang |
| Vibrationsprüfung | Schließung, Klingelton, Griff | Lockerung, Ermüdungsriss am Griffgurt | Schweißqualität der Webstrikke | Radiale Wandsteuerung am Band, kontrollierte Zankengeometrie |
Fabrikationskontrolle nach Genehmigung
Die Typgenehmigung ist nur der Anfang. Der Hersteller muss ein Qualitätssicherungssystem betreiben, das sicherstellt, dass jeder Produktionsbehälter dem genehmigten Designtyp entspricht. In der Praxis bedeutet dies die dokumentierte Kontrolle des Harzsortes und des Lieferanten, die überwachte und registrierte Rückschmelzquote, die kontinuierliche Überwachung des Gewichtes der Teile mit festgelegten Aktionsgrenzen, periodische Wandstärke-Messungen an definierten Stellen mit Ultraschall-Gaugen oder Schnittteil-Messungen, routinemäßige Tauchprüfungen und regelmäßige Wiederprüfungen der produziertem Material. Eine Maschine, die ihre eigenen Parameter und das Gewicht der Teile registriert, verringert diesen Dokumentationsaufwand erheblich, was ein realer und oft übersehener Grund ist, um die Datenerfassung auf einer Drum-Linie vorzuschreiben.
Anforderungen an den Modellauswahlleitfaden
Die folgende Tabelle ordnet die konkreten Produktionsanforderungen den Maschinenmodellen von Apollo zu. Sie berücksichtigt das Behältervolumen, den Zielproduktionstag sowie die Anforderungen an die Barriere und empfiehlt ein passendes Modell und die entsprechende Konfiguration. Die Tagesproduktion basiert auf einem Dreischichtbetrieb mit rund 20 produktiven Stunden pro Tag bei realistischen Umrüst-und Wartungszeiten.
| Beutel | Sollte Produkttiefe | Barrierenvorgabe | Empfohlenes Modell | Empfohlene Konfiguration |
|---|---|---|---|---|
| 5-L-Jerseysäckchen | bis zu 8.000 Stück | Keine, wasserbasierte Inhalte | ABLB 75 | Doppelstation, 2 Hohlräume, 100 Punkte axiale Steuerung |
| 5-L-Jerseysäckchen | bis zu 8.000 Stück | Pigmenschutz erforderlich | ABLB 75 | Doppelstation, 2 Hohlräume, in der Schale eingebauter fluorierungsbeabsaugter Beutel |
| 20 L Jerry-Kanister, Standard-Aufbau | bis zu 3500 Bauteile | Keine | ABLB 90 | Doppelmast, 1 oder 2 Hohlstellen, Radialwandkontrolle für Ecken |
| 20-L-Jerrycan, UN-Verpackungsgruppe II | bis zu 1.600 Stück | Fluorierung | ABLD 120 | Akkumulatorkopf, 200 Punkte axial sowie radial, Fluorierung, internes Kühlsystem |
| 60-Liter-Schließtonne | bis zu 1.000 Stk. | Keine Fluorierung | ABLD 120 | 20 L Kopf, interne Kühlung, Entschleimstation, Dichtheitsprüfung |
| etwa 18 s | bis zu 780 Stück | Fluorierung | ABLD 120 | 20 L Kopf, internes Kühlung, inline Wiegeeinrichtung, Abrufroboter |
| 200-L-L-Ring-Drum | bis zu 650 Bauteile | Fluorierung | ABLD 120 | 20 L-Tank bei maximaler Kapazität, interne Kühlung obligatorisch, Schließkreisgewichtsregelung |
| 200-L-L-Ring-Drum | bis zu 650 Bauteile | Koextrudiertes EVOH | ABLD 150 | Sechs-Schicht-Koextrusionshäufchen, dedizierter Rücktreibextruder, inneres Kühlsystem |
| 200 L Tank, hoher Volumen | über 900 Stücken | Jede Menge | Zwei ABLD 120-Bänder | Parallel verlaufende Linien bieten redundanz und Formmöglichkeiten im Vergleich zu einer größeren Maschine |
| 1000 L IBC-Innenbehälter | bis zu 500 Stücken | Keine Fluorierung | ABLD 150 | 40-Liter-Kopf, interne Kühlung, 200 Punktachserreglung, schweres Abziehen |
| 1000 L IBC-Innenbehälter | bis zu 500 Stücken | Koextrudiertes EVOH | ABLD 150 | Sechsschichtskopf, strenge Kontrolle der Schmelztemperatur, dedizierter Rückschmelzschicht |
| Aufbewahrungstank mit 1000 bis 1500 l | bis zu 250 Stück | Keine | ABLD 200 | 80 L-Pumpe, Führungskonstruktion für 4 Säulenbleche, Innenkühlung, schweres Handling |
| Mischprogramm von 5 bis 200 l | variabel | Mischverfahren (Mischverfahren) | ABLD 120 plus ABLB 75 | Eine Akkumulatorleitung für Trommeln und eine kontinuierliche Leitung für kleine Behälter |
Wie diese Tabelle in einem realen Projekt eingesetzt werden kann
Beginnen Sie mit dem größten und schwersten Behälter im vorgesehenen Programm, denn das bestimmt das Maschinenrahmen. Überprüfen Sie dann, ob der kleinste Behälter im Programm effizient auf der gleichen Maschine funktioniert; wenn das kleinste Produkt nur mit einem kleinen Teil der Akkumulatorkapazität läuft und einen großen Anteil an Volumen ausmacht, ist eine zweite kleinere Maschine üblicherweise günstiger als alles auf einem großen Rahmen aufeinanderfolgen zu lassen. Entscheiden Sie schließlich die Schrankanordnung, bevor Sie den Kopf bestellen, denn die Umrüstung eines Einlagenteils auf Coextrusion nach der Lieferung ist keine einfache Retrofit.
Nachfolgende Anlagen für eine chemische Trommellinie
Eine Chemiedrehpresse stellt nur das Zentrum einer Produktionszelle dar. Die niedrigeren Anlagen bestimmen, ob die Produktion den theoretischen Ausstoß der Maschine mit gleichbleibender, kontrollierbarer Qualität erreicht. Bei schweren Teilen ist das Verarbeitungssystem oft der praktische Flaschenhals, nicht jedoch die Druckgussform.
Abquetungsroboter und Oberflächenbeförderung
Ein 10-Kilogramm-Druckbehälter, der bei 60 Grad Celsius aus der Form entnommen wird, kann bei Produktionsraten nicht mehr manuell gehandhabt werden, und ein weicher, heißer Behälter ist leicht zu verformen. Ein Servo-Entnahme-Roboter greift den Teil, in der Regel am Hals und an der Flanschtülle, hebt ihn aus dem Bereich der Querspäne und legt ihn auf einen Transportband oder direkt in eine Entflanschen-Einheit. Bei großen Teilen ist eine Zwei- oder Drei-Achsen-Einheit mit Vakuum- oder mechanischem Greifer standardmäßig, und der Greifer muss so konzipiert sein, dass er die noch weicheren Panelflächen nicht berührt.
Die Roboterlaufzeit muss kürzer sein als die Öffnungslücke des Werkzeugs, da sie im anderen Fall den Arbeitszyklus verlängert. Bei den Maschinen der Serie ABLD wird die Auslastesequenz in der Maschinensteuerung zusammen mit der Klampo妄ung koordiniert, so dass der Roboter mit der Ansteuerung beginnen kann, sobald das Werkzeug sich öffnet, und nicht erst nach dessen abgeschlossenem Öffnen.
Entflaschen
Bei der Entflachung werden die oberen und unteren Quersäulen, der Griffprofil und der Halsabschneider entfernt. Dazu werden drei Methoden verwendet. Das manuelle Entflachen mit einem Messer ist nur bei sehr niedrigen Produktionsmengen möglich und führt zu unregelmäßigen Kanten. Semiautomatische Stanzen verwenden einen pneumatischen oder hydraulischen Druckplattenpresse mit einem geformten Stanzwerkzeug, das das Flocken in einem Schlag abschneidet. Diese Methode ist die Standardlösung für die Herstellung von Trommeln mit mittlerer Produktionsmenge. Vollautomatische Inline-Entflachung integriert das Stanzwerkzeug in den Abtransportweg, sodass das Teil bereits bearbeitet aus dem Zellextruder tritt.
Das Entfernen des Blunts, während das Teil noch warm ist, ermöglicht eine sauberere Trennung und eine geringere Stanzeffektionskraft, aber wenn das Teil zu warm ist, reißt das Blunt statt zu fraktivieren und hinterlässt eine rauhe Schnittkante. Der praktische Temperaturbereich für die Teiloberfläche beträgt etwa 45 bis 60 Grad Celsius. Der hergestellte Blunt wird direkt in einer Mahlmaschine, die sich in der Nähe der Zelle befindet, eingelassen, um eine Bearbeitung und Verschmutzung zu vermeiden, und das gemahlene Material wird wieder in den gravimetrischen Mischer zurückgeführt.
Inline-Wegung
Ein Kontrolllader im Teilweg erfüllt zwei Funktionen. Er verwaltet alle Behälter außerhalb der erlaubten Gewichtstoleranz, die eine Zertifizierungsauflage darstellt, und speist den vorherigen Schließkreislauf der Gewichtsregulierung zu. Für einen zertifizierten Trommel sollte der Lader in der Lage sein, mindestens 0,2 Prozent der nominellen Masse zu erkennen und jede Messung mit einem Zeitstempel und einer Maschinenkennung für die Rückverfolgung zu protokollieren.
Undichtheitstests
Jeder Behälter, der für flüssige Inhalte bestimmt ist, sollte auf Dichtigkeit getestet werden, und für Verpackungen gefährlicher Güter ist eine hundertprozentige Dichtigkeitstests immer Norm und nicht eine Stichprobe. Die gemeinsame Methode ist der Druckverlust: Der Behälter wird an der Nabe verschlossen, wird mit Luft auf einen definierten Prüfdruck aufgepumpt, darf sich stabilisieren und wird dann auf einen Druckverlust über einen festen Zeitraum hin überwacht. Der Prüfdruck und die Dauer werden so eingestellt, dass ein Defekt, der ein Ausströmung im Feld verursachen kann, zuverlässig erkannt wird, ohne falsch befundete Ablehnung aufgrund thermischer Effekte.
Zwei praktische Details sind wichtig: Zunächst muss der Behälter vor dem Test thermisch stabil sein, da ein Teil, das sich noch abkühlt, einen Druckabfall aufgrund der Gaskontraktion zeigt, der wie eine Undichtigkeit aussieht. Ein Aufbewahrungsband zwischen dem Entflussen und den Dichtheitsprüfungen löst diesen Problem. Zum anderen muss das Dichtungsmontagegerüst den Schädel ohne Verformung greifen, andernfalls verursacht die Prüfung selbst den Fehler, nach dem sie sucht.
Oberflächenbehandlung und Dekoration
Polyethylen besitzt niederen Oberflächendruck und nimmt ohne Behandlung keine Drucktinten oder Klebebeschriftungen vertrauenswürdig auf. Bei der Flambeehandlung oder der Korona-Behandlung steigt der Oberflächendruck auf das für eine gute Haftung der Tinte erforderliche Intervall von 38 bis 44 Dyne pro Zentimeter. Die Flambeehandlung ist für die Herstellung von dreidimensionalen Behältern die beliebtere Wahl, da sie besser den Kontouren folgt als ein Korona-Elektrodengitter. Die Behandlung sollte kurz vor dem Drucken oder Beschriften erfolgen, da der Effekt mit der Zeit nachlässt.
Zum Direktverzierung werden Sieb-und Tamplanddrucktechniken verwendet, und es ist möglich, in der Form zu beschriften; bei schweren Trommeln ist dies jedoch weniger üblich als bei Flaschen. Bei gefährlichen Gütern wird die UN-Markierung selbst in die Form geprägt, sodass sie nicht entfernt werden kann, und die Gruppenzu- und Dateneingabe erfolgt mittels einer Tintenstrahldrucker oder Lasercoder in einer Linie.
Nachformkühlung und Palettierung
Behälter, die heiß ausgepresst wurden, ziehen weiter zusammen. Ihr sofortiges stapeln kann Verformungen festsetzen. Ein Kühlband oder ein gesteuerter Aufbewahrungsbereich ermöglicht es, dass sich das Teil ausgleicht, bevor es auf Paletten beladen wird. Bei großen Trommeln werden Nestefeststellgeräte und automatisierte Palettenisierung zur Vereinfachung des Menschaufwands und zur Verhinderung von Beschädigungen am L-Ring (bearbeitbarkeitseingesetzte Oberfläche), der nicht kassiert oder deformiert werden darf, verwendet.
Gängige Fehler und Lösungen
Der Fehlerkatalog für Rohre mit dicken Wänden für chemische Behälter ist zwar nicht lang, aber jede Einstellung hat mehrere mögliche Ursachen. In der folgenden Tabelle werden die häufigsten Probleme nach Symptomen, wahrscheinlicher Ursache und Korrekturmaßnahmen gegliedert, von den am häufigsten auftretenden Problemen in einem neuen Trommelflaschenprogramm ausgehend.
| Mangel | Mögliche Ursache | Korrektorische Maßnahmen |
|---|---|---|
| Abweichung der Wanddicke entlang der Höhe | Der Presskleber schlackert bei einem langen Sparlagerbewegungen; das Pressprogramm ist nicht an den tatsächlichen Auszugsgrad angepasst; Temperaturegradient im Werkzeug oder Mandrel. | Verkürzen der Schlussspritztiefe, Neuprofilierung des axialen Programms mit mehr Punkten in den Übergangsbereichen, Ausgleich der Kopfzonte Temperaturen, Überprüfung der Zentrierung des Drehstahls |
| Abweichung der Wanddicke um den Umfang | Druckzylinder und Drehgestell nicht konzentrisch, unebene Kopfbeheizung, unebenes Abziehen des rundlichen Behälters | Stellen Sie die Matrize mit einer statischen Prüffigur wieder in die Mitte, korrigieren Sie Ungleichgewichte in der Heizzone und fügen Sie eine Radialwandsteuerung für nicht runde Formen hinzu. |
| Fehlschneidung der Schweißnaht beim Fallprüfverfahren | Die Schmelze ist zu kalt am Pressland; das Pressland ist zu breit; die lokale Wand ist nicht ausreichend stark; der zustandsgerechten Schließvorgang für die Form ist zu langsam; die Flash-Kammer ist zu lahm. | Erhöhen Sie die Zone-Temperatur um 5 bis 10 Grad, verkleinern Sie das knotige Gebilde, geben Sie in der Schweißposition einen axiale Stärkeneck hinzu, erhöhen Sie die Schließgeschwindigkeit der Form im Schlussweg und verdicken Sie den Flaschenkamm. |
| Brüche an der Basiskrümmung beim Kaltsturzversuch | Schleifrunde mit übermäßigem Auszogen; Harz mit unzureichender niedrigen Temperaturfestigkeit; zu kühlen Form bei der Grundzone | Hinzufügen eines Wandspions in der Grundzone, Erhöhung des Grundradiums in der Form, Überprüfung der Daten zum niedrigen Temperatur-Wirkungsgrad des Harzes, moderate Grundkühlung |
| Verkrümmung und unrundes Gehäuse | Ungleichmäßige Kühlung zwischen den Formhälften oder zwischen den Bereichen; zu frühes Auswerfen; ungleiche Wand, was zu einer unterschiedlichen Schrumpfung führt. | Ausgleich der Kühlkreise und Überprüfung der gleichen Durchflüsse, Verlängerungen der Kühlung oder Hinzufügen einer internen Kühlung, Korrektur der Wandverteilung, Hinzufügen einer Kühlanlage nach dem Entformen |
| Scheibenwölbung im stapelfähigen Test | Plattenwand unterhalb des target-Wertes, unvollständige Rollbewölkung, zu niedrige Polymeren-Dichte oder Modul | Erhöhen Sie die Paneelwand im Programm, schärfen Sie die Ringdefinition im Formwerkzeug und fügen Sie einen lokalen Schichtstärkespitz zu, überprüfen Sie die Harzqualität für einen höheren Biegungsmodul. |
| Hautige oder matte Flecken auf der Oberfläche | Die Schmelze sprengt bei starkem Verschleißen während eines schnellen Schritts; angesammelte Luft durch mangelhafte Entlüftung; Oberflächen der Form sind zu kalt; Druck beim Abblasen zu niedrig. | Verlangsamen Sie den Akkumulatorschritt leicht, erhöhen Sie die Schmelztemperatur, fügen Sie gesinterte Entlüftungsöffnungen in die Zentren der Platten hinzu, erhöhen Sie die Oberflächentemperatur der Form lokal, erhöhen Sie den Blasenaußdruck und kontrollieren Sie die Drucksteigerungsrate |
| Schwankungen des Teilgewichts | Verrutschung des Aufbereitungsverhältnisses bei volumetrischer Dosierung; inkonstante Fülldichte des Klotzes; Verrutschung der Position des Akkumulatorstempelwande; Verschleiß des Schraubendrehens | Umstellen auf gravimetrische Mischung, Screening und Regelung der Partikelgröße des Neuhackers, Kalibrieren der Rückmeldung der Stempelposition, Aktivierung der geschlossenen Rückverfolgungsgewichtsregulierung, Überprüfung des Schraubens und der Toleranz des Behälters |
| Schwarze Flecken und Streifen | Verschiedene Schmelzniveaus in den Sparlagerzonen; verunreinigte Grobpolish bis zum Kahlwasser; überhitzte Formenbereiche | Reinigen und Überprüfen des Akkus für stautsichere Bereiche, bevorzugen eines Designs mit Vorwärts-Rückwärts-System im Kopf, reinigen und Sieben des Rückerhitzungsstroms, Verkürzung der Temperatur und Verweilzeit im Werkzeugbereich |
| Verformung des Nackengewindes und Leckage der Verschlusskappe | Ungleichmäßige Kalibrierung der Blasnadel, zu hohe Heizung des Hals im Kalibrierungsprozess, zu dünne Halswand | Prüfen Sie die Abgießstiftmaße im Vergleich mit den Spezifikationen des Verschlusses, fügen Sie Kühlung des Halses hinzu, erhöhen Sie die Halswand im Parisanschaltprogramm |
| Webrisse vermeiden | Unzureichender Material an der Webfläche, schlechte Schweissverbindung am Griff, scharfe Formgeometrie | Verwenden Sie eine radiale Wandkontrolle zur Zuführung des Netzsektors, erhöhen Sie den Zusammenstoßbereich im Netz, fügen Sie Radien an der Netzübergangszone hinzu |
| Inhaltverlust und Vergleichen im Betrieb | Permeation unpolare Stoffe durch eine einlagige Wand | Einsatz von in Mold eingeschlossenen Fluorierungsprozessen oder Wechsel zu einer coextrudierten EVOH-Struktur, Überprüfung der Kontinuität der Barrierefolie an Ecken und Abzweigungen |
Eine disziplinierte Vorgehensweise bei der Beseitigung von Fehlern
Bei einem neuen Trommelnachrichtendatenverkehr besteht der Versuch, mehrere Parameter gleichzeitig zu ändern. Dies zerstört den Informationsgehalt des Tests. Die disziplinierte Abfolge besteht darin, zunächst den mechanischen Ausgangspunkt zu überprüfen, also die Verfahrung der Werkzeuglinge, die Ausrichtung des Werkzeugs, die Parallelität der Klemmen und die Gleichverteilung des Kühlflows, und anschließend einen stabilen thermischen Zustand zu erzeugen, indem man mit der Bremse lange genug läuft, dass sich Ober- und Werkzeug aufladen können, und dann eine variable Größe pro Versuchsmodus mit ausreichend Teilen zwischen den Änderungen einstellt, um den tatsächlichen Effekt zu erkennen. Bei einem Zyklus von 150 Sekunden ist Geduld teuer, aber das Erraten kostet noch mehr.
Produktionsökonomie der chemischen Trommelformung
Die Wirtschaftlichkeit der Produktion von Chemiedrücken wird von drei Faktoren bestimmt: Materialausnutzung, Energieverbrauch pro Kilogramm und Arbeitskosten pro produzierter Einheit. Da dieser Leitfaden keine konkreten Währungswerte enthält, erfolgt die Analyse im Folgenden auf Indexbasis, wobei eine herkömmliche hydraulische Einlagermaschine zur Produktion von 200-Litermuschalen mit externer Kühlung als Basiswert mit 100-Indizes eingeführt wird und alle anderen Konfigurationen relativ dazu angegeben werden.
Materialnutzung
Das Material ist bei der Herstellung von schweren Sonderformen der bisher größte Einzelinvestitionsfaktor. Eine 200-Liter-Einwegtonne mit einem Endgewicht von 9,5 kg und 25 % Spülrückstand verursacht 2,4 kg Spülrückstand pro Zyklus. Wenn der Spülrückstand vollständig genutzt wird, liegt die effektive Materialkosten pro Tonne nahe dem Endgewicht; wenn er als Schrott verkauft wird, steigt der effektive Verbrauch auf etwa 11,9 kg pro Tonne, was eine Absenkung der Betriebskosten um etwa 25% bedeutet, und das ist der größte Kostenposten im Prozess. Diese einfachste Tatsache rechtfertigt in fast allen Fällen ein gut konzipiertes Spülrückstandsaschaffungssystem.
Drei Hebel steigern die Materialausnutzung. Erstens, die Programmgenauigkeit bei der Aufbereitung: Ein 200-Punkt-Achsenprogramm mit radialer Steuerung bewirkt im Vergleich zu grob ausgerollten 20-Punkt-Programmen in der Regel eine Gewichtsemrinderung von 5 bis 10 %. Da wird das Material nicht mehr an vielen Stellen als Sicherheitsmarge verteilt, sondern an den Stellen eingesetzt, an denen es benötigt wird. Zweitens, die Closed-Loop-Gewichtskontrolle eliminiert die absichtliche Überlastung, wie sie Betreiber bei Waageunwerten von 2 bis 4 % praktizieren. Drittens, die Optimierung der Flusche des Werkzeugs verringert den Flussschichtanteil oft um einige Prozente.
Energiedichte pro Kilogramm
Der spezifische Energieverbrauch für das Extrusionsblowmolding von Polyethylen mit dicken Wänden liegt typischerweise zwischen 0,45 und 0,85 Kilowattstunden pro Kilogramm verarbeiteter Harz und umfasst das Extrudieren, die Hydraulik, die Spannung, die Blaspneumatik und die Prozesskühlung. Die Spreizung ist groß, da sie stark vom Design des Hydrauliksystems, von der Frage abhängt, ob der Extruderantrieb einen Konstantversatzmotor mit Drosselung oder einen Servo-, oder Invertorantrieb ist, der an die Nachfrage angepasst ist, und von der Effizienz der Kühlung.
Die größte Einzeloptimierung, die auf einer hydraulischen Maschine verfügbar ist, ist eine servogesteuerte hydraulische Pumpe, die nach Bedarf einen Strömungsfluss liefert und nicht mit voller Strömung arbeitet und überschüssige Strömung über ein Entlastungsventil abläuft. Bei einer Trommelmaschine mit langen Abkühlphasen, in denen die Hydraulik im Wesentlichen stillsteht, verringert sich der Gesamtenergieverbrauch gewöhnlich um 20 bis 35 %. Die interne Kühlung erhöht die Druckluftenergie, senkt jedoch die Zykluszeit so stark, dass der Energieverbrauch pro Kilogramm im Allgemeinen trotz des erhöhten Betriebszustands sinkt.
| Konfiguration | Relative Produktionsmenge | Relativer Energieaufwand pro Bauteil | Relativer Materialverbrauchsindex | Relative Arbeitskraft pro Teilindex | Ausrüstungsinvestitionen |
|---|---|---|---|---|---|
| Baseline: herkömmliche Hydraulik, externe Kühlung, 20-Punkts-Programm, manuelle Rück-lesungsschleifen | 100 | 100 | 100 | 100 | Niedrig |
| Fügen Sie 200 Messpunkte zur Achsen- und radialen Wandkontrolle hinzu | 102 | 95 | 92 | 100 | Mittelmäßig |
| Internes Kühlsystem hinzufügen | 145 | 78 | 100 | 70 | Mittelmäßig |
| Hinzufügen des Servo-Hydraulikpumpendrifts | 100 | 72 | 100 | 100 | Mittelmäßig |
| Fügen Sie Absackroboter, automatische Desablätzung und Inline-Weggewichte hinzu | 108 | 101 | 97 | 45 | Mittel bis hoch |
| Vollständige Konfiguration: Alles oben genannte kombiniert | 158 | 56 | 89 | 42 | Hoch |
| Vollständige Konfiguration inklusive einer sechslagigen Kodelayerschutzwand | 150 | 62 | 96 | 44 | Premium |
Die Tabelle liest man so: Ein Leistungsindex von über 100 bedeutet mehr Teile pro Tag aus derselben Maschine, während Energie-, Material- und Arbeitsleistungswerte unter 100 eine geringere Verbräuung pro Teil implizieren, also ist in diesen drei Spalten das niedrigere Niveau besser. Die vollständige Konfiguration erzeugt grob 58 Prozent mehr Teile pro Tag, verbraucht dabei aber etwa 44 Prozent weniger Energie pro Teil und beansprucht ebenfalls nur noch gut die Hälfte der direkten Arbeitskraft, wobei die Investitionskosten höher liegen. Für eine Anlage, die eine Schicht mit einem speziellen und nur geringen Anteil betreibt, mag die Ausgangskonfiguration immer noch die richtige kommerzielle Lösung sein; für einen Betrieb mit drei Schichten zum Verpacken von Gefahrgut ist die vollständige Konfiguration aber fast immer gerechtfertigt.
Labor und Personalplanung
Eine manuell deflatede Trommellinie erfordert typischerweise zwei bis drei Bedienpersonal pro Schicht für die Handhabung, Beizung, Stapeln und Qualitätskontrollen. Wenn eine Roboterentnahme und automatisches Deflashing dazugesetzt wird, reduziert sich dies normalerweise auf einen Operator, der die Zelle überwacht, sowie einen gemeinsamen Materialaufnehmer für mehrere Maschinen. Bei einer Drei-Schicht-Betriebsweise wird das Arbeitsverhalten verbessert, da die manuelle Beizung eine wichtige Ursache für die Dimensionalvariationen am Hals und dem Klingelring ist.
Schrott- und Qualitätskosten
Der versteckte Kostenpost in der zertifizierten Trommelherstellung sind qualitätsbedingte Ausschussmengen. Ein Behälter, der beim Auslücketest zurückgewiesen wird, hat bereits sein volles Material, Energie und Zykluszeit verbraucht. Die Verpackungsabfälle nach dem Wechsel der Form sind bei längeren Zyklen ebenfalls beträchtlich, da die Düse und die Form viele Zyklen brauchen, um die Temperaturregelung zu erreichen. Mit einer Rezeptverwaltung, die ein bewährtes Parameterkonzept auslöst, und der thermischen Vorbereitung der Form vor dem ersten Spritzvorgang, lassen sich die Startabfälle deutlich reduzieren. Ein realistischer Zielsetzung für eine gut funktionierende Produktion mit dicken Wänden ist eine Totalscheidenrate von unter 2 %, einschließlich der Startabfälle, und jedes Zehntel darüber lässt die Wirtschaftlichkeit schneller schrumpfen, als es jede Energiesparmaßnahme ausgleichen kann.
Service und Support
Eine chemische Trommellinie ist ein langfristiges Kapitalgut, das über Jahre hinweg ein zertifiziertes Verfahren benötigen muss, daher ist das Supportpaket hinter der Maschine genauso wichtig wie die Spezifikationsdatenblätter. Apollo – als Wanplas-Standort – wendet den Gruppen-Service-Standard für jede Maschine an, die es versendet.
Jede Maschine wird vor dem Versand in der Fabrik geprüft und getestet, wobei der Kunde sein eigenes Werkzeug verwendet, wenn das Werkzeug von Apollo geliefert wird, sodass das Prozessfenster bereits vor der Abreise des Geräts in Zhangjiagang festgelegt wird und nicht erst auf dem Kundevent hergestellt wird. Ingenieure reisen zum Kundenstandort für die Installation und Inbetriebnahme und checken Grundlagen und örtliche Infrastruktur, den mechanischen und hydraulischen Aufbau, den elektrischen Anschluss, die Produktion des ersten Produkts und die Übertragung an den Bediener. Die Maschinenanpassung ist für Werkzeuge und für den lokalen Spannungs- und Frequenzstandard verfügbar, was für eine Maschine dieser Größe von Bedeutung ist, wo das Antriebsmodul dem örtlichen Stromnetz entsprechen muss.
Die Ersatzteilpolitik umfasst 500 US-Dollar an kostenlosen Ersatzteilen pro Jahr. Dies ist ein Wanplas-Versprechen auf Markenqualität, das die häufig benötigten Teile abdeckt, die eine Blasformanlage verbraucht. Die kontinuierliche Unterstützung umfasst das Nachverfolgen der Nutzung, fernunterstützte Hilfe am Steuerungssystem und regelmäßige Kundenbesuche. Käufer sind zur Besichtigung des Werkes eingeladen, um Maschinen im Bauzustand zu überprüfen, einen Testlauf mit ihrer eigenen Spritzgussform zu erleben und die Verarbeitungsqualität vor der Akzeptanz zu prüfen. Apollo bietet außerdem eine Produktionskapazitätsgarantie und eine Garantie für Qualitätsstandards als Teil des kommerziellen Pakets.
Häufig gestellte Fragen
Welches ist das kleinste Behältervolumen, das wirklich einen Sammelkopf benötigt?
Der Schwellenwert ist der Schussgewicht und nicht die Volumenmenge. Er liegt bei etwa 1,2 bis 1,5 Kilogramm. Wenn dieser Wert unterschritten wird, erzeugt die kontinuierliche Extrusion den Parison schnell genug, sodass die Federn nicht mehr auflaufen, und die höhere Kavitation einer kontinuierlichen Maschine sorgt für eine bessere Ausbeute. Wenn dieser Wert überschritten wird, wird die Federnwölbung das größte Fehlermuster in der Wanddicke, und ein Akkumulator-Extruder ist die richtige Wahl. Für eine typische Jerryschen 2,2-mm-Wand-Dose liegt dieser Schwellenwert bei etwa 25 bis 30 Litern. Aus diesem Grund ist das Band zwischen 20 und 30 Litern die wahre Übergangszone zwischen den Bereichen ABLB und ABLD.
Kann eine einzige Maschine 20-Liter-Kannen und 200-Liter-Drums verarbeiten?
Ja. Die ABLD 120 mit ihrem 20-Liter-Akkukopf und einer 220 kN-Klemme deckt das gesamte Band ab, und diese Konfiguration ist eine der am häufigsten verwendeten für eine chemische Verpackungsanlage. Die praktischen Einschränkungen sind die Umgestaltungszeit für die Form, die bei einer Maschine dieser Größe in Stunden und nicht in Minuten gemessen wird, sowie der Fakt, dass die Arbeit eines kleinen Produktes mit einem großen Kopf bedeutet, dass der Kolben nur einen kurzen Teil seiner Schwerkraftbewegung durchläuft, so dass die Auflösung der Positionsrückmeldung entsprechend hoch sein muss. Wenn eine Anlage beide Produkte in hoher Menge verarbeitet, schlagen zwei dedizierte Produktionslinien in der Regel eine gemeinsame Linie bei der Gesamtleistung und den Wechselverlusten ein.
Ist Fluorierung oder coextrudiertes EVOH die bessere Barriers Lösung?
Für die meisten Anwendungen in der Agrarchemie, der Energieversorgung und der Lösungsmittelindustrie bietet die in der Form verflüssigte Fluorierung die notwendige Barriere zu einem moderaten Ausgabenaufwand für die Ausrüstung und den Prozess. Zudem ist der Anlaufrückgang durch die einlagige Bauweise des Behälters einfach. Die coextrudierte EVOH gewährt eine erheblich höhere Barriere und ist die richtige Lösung für aggressive aromatische und chlorierte Inhaltsstoffe bei sehr langen Lagerzeiten und dort, wo Geruchsübergabe nicht akzeptabel ist. Die Hauptnachteile der coextrusion sind die hohe Ausrüstungsinvestition, das engere Temperaturniveau für die Schmelze und der Fakt, dass der Rückfluss in eine dedizierte Aufspänne-Schicht erfolgen muss.
Wie viel Rückspülgut kann in einer UN-zertifizierten Chemietrommel verwendet werden?
Verpackungen für gefährliche Güter müssen aus einer festgelegten und genehmigten Materialzusammensetzung hergestellt werden, und die Vorschriften beschränken die Verwendung recycelten Materials. In der Regel werden nur Eigenabfälle aus demselben Harz und dem gleichen Verarbeitungsprozess verwendet, und zwar zu einem kontrollierten Anteil, der üblicherweise im Bereich von 15 bis 35 Prozent liegt und in der genehmigten Designbereichsdokumentation angegeben ist. Post-consumer recycled Material wird im Allgemeinen ausgeschlossen, es sei denn, eine spezielle Genehmigungsroute wird gewählt. Gravimetrische Mischung und die dokumentierte Kontrolle des Regrindanteils sind unerlässlich, da die Zertifizierung an die tatsächlich verwendete Zusammensetzung gebunden ist.
Wie viel Zykluszeit spart die interne Kühlung tatsächlich?
Bei schweren Wandcontainern liegt die gemessene Reduzierung zwischen 25 und 40 Prozent, wobei die größten Werte auf den dicksten Wänden auftreten. Bei einer 200-Liter-Tonne reduziert sich ein typischer 165-Sekunden-Zyklus bei externer Kühlung auf rund 110 Sekunden bei internem Kühlung, was einer Reduzierung von 33 Prozent entspricht und sich in einem 50-prozentigen Steigerungsprozess im Tagesprodukt auswirkt. Das System benötigt einen Drucklufttrockner, der eine Taupunktwahrung von minus 30 bis minus 40 Grad Celsius ermöglicht, eine Klimatisierung auf die Betriebswärmeleistung, einen Ansaug- und Abblaspins auf der Vorrats- und Ablaufluft sowie die zugehörige Steuerung.
Was sind die häufigsten Gründe für veschiede Teste und wie werden sie behoben?
Die überwiegende Mehrheit der Versuche zum Kaltfalltest scheitert an der unteren Abschlussnaht. Die Ursachen dafür sind das zu kühle Schmelzmaterial beim Befestigen der Düse, ein zu breites Befestigungsland, so dass sich das Schmelzmaterial vor dem Verknüpfen erstarrt, eine zu geringe lokale Wandstärke an der Nahtstelle sowie ein zu flaches Ansackraum für die Klemmkraft durch die komprimierung der Absplitterungen. Die Lösungen sind dementsprechend spezifisch: erhöhen Sie die Temperatur im Düsenbereich um 5 bis 10 Grad, verkleinern Sie das Befestigungsland, fügen Sie eine axiale Wandstärke-Spitze an der Nahtstelle hinzu, erhöhen Sie die Geschwindigkeit bei der Schließung der Düse in der finalen Stellung, und vertiefen Sie das Ansackraum.
Welchen Schmelzfließwert muss ich für chemisches Trommelharz angeben?
Für Behälter über etwa 30 Liter sollte HDPE mit hohem Molekulargewicht verwendet werden, dessen Schmelzdynamik bei 190 Grad Celsius unter einer Last von 2,16 Kilogramm zwischen 0,2 und 0,4 Gramm pro zehn Minuten liegt, die Dichte im Bereich von 0,945 bis 0,955 Gramm pro Kubikzentimeter beträgt und eine dokumentierte Reißfestigkeit gegenüber Umwelteinflüssen nachgewiesen ist. Für Jerrykannen im 5- bis 20-Liter-Bereich ist in der Regel eine etwas leichter fließende Sorte mit einem Wert von 0,3 bis 0,5 akzeptabel und verbessert die Oberflächenqualität und die Durchlaufzeit. Bei Behältern, die einen Gefälletest bei minus 18 Grad überstehen müssen, sollte die Performance bei niedrigeren Temperaturen mit Zähnen getestet werden.
Wie lange dauert der Formenwechsel bei einer großen Akkumulatormaschine?
Realistisch betrachtet dauert die Austauschung eines Formschleifers auf einer Maschine der ABLD-Klasse zwischen zwei und fünf Stunden, je nach Gewicht des Schleifers, ob die Matrize und der Spanndrall auch gewechselt werden und wie gut die Anlage mit Schnellwechselklemmen, vorgewärmten Formen und der Aufwärtsbewegung ausgestattet ist. Schnellwechselplatten, standardisierte Kühlverbindungen sowie das Erwärmen der zuinstallierenden Form auf Betriebstemperatur, bevor diese im Aggregat eingesetzt wird, sind die drei Maßnahmen mit dem größten Effekt. Das Rezepten-Management in der Maschinensteuerung entfallt die Parameter-Eingabe und verkürzt die Zeit bis zum ersten fehlerfreien Produkt.
Sollte ich eine große Maschine oder zwei kleinere Maschinen für die gleiche Ausbringmenge kaufen?
Zwei kleinere Maschinen gewinnen in der Regel bei der betrieblichen Flexibilität und dem Risiko. Sie ermöglichen es, gleich zwei Produkte gleichzeitig zu produzieren. Bei einem Umformen oder einem Wartungsstopp bleibt die Hälfte der Produktion erhalten. Und sie erlauben es dem Werksbetrieb, die Maschinengröße an die Produktegröße anzupassen, anstatt alles auf einem zu großen Frame zu betreiben. Eine große Maschine erhält den Vorteil beim Flächenbedarf, der Anzahl der erforderlichen Bedienpersonal und der Produktivität pro Einheit, wenn das gesamte Programm eines einzigen großen Produktes mit stetiger Nachfrage umfasst. Für eine Chemiefabriksanlage, die mehreren Kunden mit unterschiedlichen Trommelspezifikationen bedient, ist die Konfiguration mit zwei Maschinen in der Regel die bessere wirtschaftliche Entscheidung.
Welche Einrichtungen benötigt eine Trommel mit 200 Litern Inhalt?
Planung einer dreiphasigen Stromversorgung, die an eine installierte Last von ca. 90 Kilowatt angepasst ist, wobei der tatsächliche Durchschnittsstrom deutlich niedriger ist als die installierte Leistung. Die Prozesskühlung erfordert einen Wärmetauscher mit einer Leistung zwischen 240 und 320 Kilowatt für eine Linie, die 400 Kilogramm pro Stunde behandelt und Wasser bei 8 bis 12 Grad Celsius liefert. Druckluft ist bei Stosdruck mit ausreichendem Volumen für die Stoss-und Abzugszyklen sowie eine trockene Lieferung für die interne Kühlung erforderlich, falls diese vorhanden ist. Hinzu kommen Abzugsventilation und, wenn eine Fluorierung erfolgt, die dedizierten Gasversorgungs-, Reinigungs- und Sicherheitsanlagen, die für den Prozess erforderlich sind.
Fazit
Die Wahl der besten EBM-Maschine für die Herstellung von chemischen Trommeln bedeutet, von den Verpackungsanforderungen allmählich zur Maschinenkonfiguration vorzuziehen. Der Falltstest bei minus achtzehn Grad sagt Ihnen, dass die Schweißkvalität im Druckpunkt entscheidend ist, was bedeutet, dass Sie eine schnelle Energiegelieferung, präzises axiales Wandprogrammieren an der Schweißposition und ein Werkzeug mit korrekt gearteter Austrittswande benötigen. Der Stapeltest zeigt Ihnen, dass die Konsistenz der Wand des Trays wichtig ist, was bedeutet, dass eine geschlossenes Lastregelungssystem und eine gleichmäßige Radialteilung nicht als Luxus angesehen werden können. Der chemische Kompatibilitätsanforderungen sagt Ihnen, ob Sie eine Fluorierungspakete oder einen sechslagigen Extrusionskopf benötigen, und diese Entscheidung ist schon vor der Maschinenkonstruktion zu treffen. Und die Wirtschaftlichkeit einer dicken Wand zeigt Ihnen, dass die interne Kühlung die eigentliche Leistungserhöhung behindert.
Im Rahmen der Apollo-Reihe lösen sich die Zusammenhänge nahtlos auf. Unter circa 1,2 Kilogramm Spritzabmessung bietet die ABLB-Serie mit kontinuierlicher Extrusion und Mehrkammerformen die beste Optik für kleine chemische Flaschen und Jumbokannen bis 20 Liter. Ab 20 bis 200 Liter, also den Volumen, in dem die meisten Gefahrgutverpackungen angesiedelt sind, ist die ABLD 120 mit ihrer 20-Liter-Akkumulationskopfplatte und 220 kNm Klemmen die natürliche Wahl. Für 1.000-Liter-IBC-Innerbehälter und große Trommeln ist die ABLD 150 mit einer 40-Liter-Kopfplatte, 400 kNm Klemmen und Vier-Spalten-Konstruktion der richtige Rahmen. Für Masslagertanks bis 1.500 Liter bietet die ABLD 200 mit ihrer 80-Liter-Kopfplatte, 600 kNm Klemmen und Vier-Spalten-Konstruktion die ausgereifte Produktreihe. Hinter all diesen Extrusionsblasformen steht ein Wanplas-Werk mit mehr als 20 Jahren Erfahrung in der Extrusion, mit 4.000 im Einsatz stehenden Maschinen in über 90 Ländern und einem Service-Standard, der Fabrikprüfung, Inbetriebnahme vor Ort und die kostenlose Ersatzteile-Richtlinie von 500 US-Dollar pro Jahr umfasst.
Wenn Sie ein Programm für chemische Trommel planen, ist der nächstmögliche Schritt, die konkreten Spezifikationen zu teilen: Behältervolumen und Geometrie, die gewünschte Wanddicke und das Teilegewicht, die Harzklasse und die Schmelztiefenleistung, die Inhalte und ihre Aggressivität, die UN-Verpackungsklasse, die Sie erfüllen müssen, sowie die tägliche Produktionsmenge, die im Geschäftsplan erforderlich ist. Mit diesen Eingaben können die Ingenieure von Apollo eine spezifische Maschinengröße, die Akkumulatorkapazität, die Konfiguration zur Kontrollierung der Wanddicke, die Barrierenroute und das Layout im Sinne der Abwasserleitung vorschlagen sowie eine Probe mit Ihrem Werkzeug im Werk ausführen, damit Sie den Behälter und seine Testergebnisse sehen können, bevor die Maschine verschickt wird. Käufer sind herzlich willkommen, die Fabrik zu besuchen, die Erstellung zu überprüfen und die Probe persönlich zu erleben.
