Kto stworzył pierwszą na świecie plastikową butelkę. Kreatywny projekt „nowe życie plastikowej butelki”

Jak miło jest otworzyć butelkę zimnego napoju w upalny dzień! Bez względu na wszystko, tylko po to, by ugasić pragnienie. Ktoś lubi Colę, ktoś lubi piwo, ktoś lubi zwykłą lemoniadę. Napoje w szklanych butelkach są tak powszechne, że niewiele osób zastanawia się nad historią szklanej butelki.

Pierwsza szklana butelka datowana jest na 1370 rpne. Został odnaleziony przez archeologów podczas wykopalisk egipskiej Tel Amarny. Naczynie to miało kształt cylindryczny z wąską szyjką. Naukowcy określili technologię produkcji pierwszych szklanych butelek - jest to metoda formowania piasku kwarcowego z późniejszym wypalaniem. Te butelki były drogie i rzadkie.

Rozwój technologii butelkowej nastąpił w I wieku p.n.e. Pierwsza butelka wykonana przez dmuchanie stopionego szkła została znaleziona w Fenicji. Próbki znalezione później wykazały, że istniały wtedy standardy wytwarzania butelek. Normy te dotyczyły objętości i formy. Butelki rzymskie miały wyraźny standard i były znakowane cesarskim znakiem probierczym. Najprawdopodobniej imperium miało monopol na produkcję butelek.

Metoda dmuchania szkła do masowej produkcji butelek stosowana jest od bardzo dawna. Fenicjanie, Rzymianie, Europejczycy po wyprawach krzyżowych – tak produkcja butelek rozprzestrzeniła się na cały świat. Ludzkość potrzebowała dwudziestu wieków, aby pomyśleć o masowej produkcji tych naczyń w trybie automatycznym. Obecnie produkują kilka rodzajów butelek do win, koniaków, napojów. Istnieć międzynarodowe standardy do butelek medycznych.
Wszystko nowoczesna produkcja tanie dania stały się możliwe dzięki wynalezieniu maszyny do butelek przez amerykańskiego wynalazcę Michaela Owensa. Wymyślił automatyczną maszynę, która podawała stopione szkło przez 6 rękawów. Stopione szkło wtłoczono do formy za pomocą pompy próżniowej. Owens otrzymał patent na swój wynalazek w 1903 roku. Pięć lat później patent Owensa stał się własnością Niemieckiego Związku Producentów, aby na zawsze pogrzebać masową produkcję butelek. Niemieccy producenci nie chcieli stracić bajecznych zysków z rękodziełowej produkcji szkła. Ich przedsięwzięcie nie powiodło się.

Wiele przedsiębiorstw zaczęło na dużą skalę produkować własne maszyny próżniowe i produkować butelki do napojów. Zapotrzebowanie na duże ilości pojawiło się wraz z wynalezieniem metalowych nakrętek do butelek, które umożliwiły przechowywanie napojów przez długi czas pod wysokim ciśnieniem.

Dzięki tym wynalazkom, maszynie do butelek i metalowym nakrętkom, butelka od stulecia jest mocno osadzona na półkach sklepowych i w naszych lodówkach. Oczywiście szklane pojemniki trochę straciły na znaczeniu wraz z wprowadzeniem plastiku spożywczego. Ale jeszcze długo nie zobaczymy upadku automatycznej produkcji butelek. Możliwe, że tak będzie z naszymi potomkami.

Wiele lat temu ludzkość wynalazła wino. Ludzie od razu docenili ten napój i nauczyli się go przygotowywać do wykorzystania w przyszłości. Ale potrzebne były statki do przechowywania i transportu wina. Początkowo stosowano pojemniki pochodzenia naturalnego – żołądki zwierzęce, bukłaki (skórzane torby wykonane z całych skór zwierzęcych). Nieco później zaczęto wytwarzać naczynia drewniane, gliniane i metalowe, w których przechowywano wino. I oczywiście, żeby się nie rozlało, te pojemniki trzeba było czymś przykryć. Zwykłe kawałki drewna tworzyły pierwsze korki. Zostały dostosowane do pożądanego rozmiaru i zatkały szyję. Starożytne greckie amfory były również pokryte kawałkami drewna. Z biegiem czasu ludzie zauważyli, że szczelnie zakorkowane wino przechowuje się znacznie dłużej i poprawia jego smak.

Starożytne mity greckie mówią nam, że bóg handlu i zysku, Hermes, potrafił doskonale zatykać naczynia. Być może dlatego starożytnym Grekom udało się nawiązać handel tym napojem, jednocześnie otrzymując dobry dochód.

Pierwsze korki wykonywano z miękkiego drewna, ponieważ łatwiej było zaplanować i ukształtować korek do pożądanego kształtu i rozmiaru. Oczywiście takie zatyczki nie zamykały naczynia hermetycznie. Ponadto szybko wchłaniały wilgoć, powiększając się, co powodowało pękanie szyjki dzbanka. Aby tego uniknąć, górną część korka wypełniono żywicą. Chroniło to go przed pęcznieniem, a także zapewniało szczelność.

Z biegiem czasu Fenicjanie i Rzymianie zaczęli używać kory dębowej do wyrobu korków. Słynny francuski mnich Pierre Pérignon, którego imieniem nazwano później nie mniej znaną markę szampana, wielokrotnie eksperymentował z różnymi metodami korkowania wina. Korek w kształcie stożka uznano za uniwersalny, gdyż pasował do niemal każdej wielkości naczynia z winem. Ponadto taki korek był dość łatwy do usunięcia.

Na początku XVII wieku zaczęli robić szklane butelki które można szczelnie zamknąć korkiem. Korek zyskał swój nowoczesny kształt walca, kiedy wynaleziono korkociąg. Od tego czasu, podczas korkowania wina, korki wbijano aż do samej szyjki butelki. Ta metoda została uznana za najlepszą, a poza tym nie było problemów z usunięciem korka z szyjki butelki.

Od XIX wieku zaczęto produkować korek na skalę przemysłową. Kora dębu korkowego służy do dziś. Za ojczyznę tej rośliny uważa się południowo-zachodnią część Europy, jednak ze względu na korek zaczęto ją uprawiać w wielu krajach śródziemnomorskich.

Na pierwszy rzut oka proces produkcji korka jest dość prosty, ale tak nie jest. W rzeczywistości istnieje wiele subtelności i niuansów. Co najmniej piętnaście lat zajmuje żołądź przekształcenie się w dąb, z którego można wyciąć korę. Dodaj do tego jeszcze dziewięć lat, ponieważ pierwszego cięcia nie można użyć, a następne będzie rosło właśnie w tym okresie. Wiadomo, że dąb jest rośliną długowieczną, żyjącą około 170-200 lat. Jednak w tym czasie korę można z niej wyciąć tylko szesnaście razy.

Studiując historię plastikowej butelki, dowiedzieliśmy się, że plastikowa butelka po raz pierwszy pojawiła się na rynku amerykańskim w 1970 roku, prawie 40 lat temu. W Rosji plastikowe butelki zyskały popularność po wejściu na rynek napoje bezalkoholowe Zachodnie korporacje Coca-Cola i PepsiCo.

Pierwszy zakład do produkcji lemoniady w plastikowych butelkach w ZSRR został otwarty przez PepsiCo w 1974 roku w Noworosyjsku. Pierwsza plastikowa butelka ważyła 135 gramów. Teraz waży 69 gramów. We współczesnym świecie nikogo nie dziwi pojawienie się plastikowej butelki. Takie butelki z reguły mają większą objętość niż szklane i są bezpieczniejsze ze względu na elastyczność.

W dzisiejszych czasach z plastikowych butelek korzystają nie tylko producenci napojów gazowanych i piwa, ale także fabryki kosmetyków i perfum. Produkcja plastikowych butelek (bakłażanów) z tego polimeru została po raz pierwszy stworzona w 1977 roku do napojów gazowanych przez specjalistów z amerykańskiej firmy Du Pont Company. Teraz bakłażany o pojemności od 0,2 do 5-6 litrów na całym świecie są butelkowane z olejem roślinnym, mineralnym i zwykłym woda pitna, piwo, koktajle niskoalkoholowe, produkty mleczne.

Istnieje opinia, że ​​przyszłość należy do pojemników PET: zawdzięcza to swoim głównym zaletom:

po pierwsze niewielka waga plastikowych pojemników (5 litrowa butelka waży 95 g),

po drugie, plastikowy bakłażan jest wystarczająco mocny (przypadkowo upuszczając butelkę płynu, nie rozbijesz jej, w przeciwieństwie do szklanych pojemników; poza tym pojemniki na zwierzęta mogą wytrzymać statyczne obciążenie pionowe co najmniej 60 kg),

po trzecie opakowanie dla zwierząt jest przyjazne dla środowiska, czyli obojętne chemicznie, nie emituje szkodliwych substancji, po czwarte plastikowe przybory można w całości poddać recyklingowi, a po przetworzeniu uzyskać surowce wtórne. A jednak produkcja pojemników PET jest znacznie tańsza niż produkcja butelek szklanych i puszek aluminiowych.

Materiałem wyjściowym do produkcji butelek plastikowych są preformy PET, z których po wstępnym podgrzaniu powstają butelki plastikowe przez rozciąganie i rozdmuchiwanie. Z kolei preformy PET są wytwarzane metodą formowania wtryskowego z granulowanego polimeru-politereftalanu etylenu. Kolor i przezroczystość przyszłej butelki są układane podczas produkcji preformy z granulek.

Produkcja pojemników PET w Kazachstanie zaczęła się aktywnie rozwijać dopiero w latach ostatnie lata. Głównymi konsumentami opakowań z tworzyw sztucznych są producenci olej roślinny, które wlewają do takich pojemników prawie 100% swoich produktów. Ale wzrost produkcji dobrze znanych brązowych plastikowych butelek o dużej pojemności (do 2,25 litra) został sprowokowany przez piwowarów. Producenci wody mineralnej i pitnej zainwestowali swój udział we wzrost produkcji butelek.

1.3 Środowisko; problemy z plastikowymi butelkami

Nasi rodzice pamiętają czasy, kiedy nawet w naszej wiosce butelki szklane były zbierane i przekazywane do sklepów w zamian za jakiś produkt spożywczy, a butelki te zabierano do obróbki i produkcji nowych butelek. I teraz? A teraz są punkty za otrzymywanie szklanych pojemników, ale z jakiegoś powodu niewiele osób to robi. Dlatego szklane i plastikowe butelki zaśmiecają nasze ulice! I nie tylko!

Nagromadzenie plastikowych butelek na planecie już teraz tworzy prawdziwe pływające kontynenty w oceanach. Naukowcy biją na alarm: na Pacyfiku zgromadziły się gigantyczne złoża śmieci. Są to głównie tworzywa sztuczne i produkty naftowe. Znajdują się gdzieś pomiędzy Japonią a zachodnim wybrzeżem Stanów Zjednoczonych. Według przybliżonych szacunków ta „plastikowa wyspa” waży 100 milionów ton. I w zasadzie jest to rodzaj mieszanki na wpół rozłożonego plastiku, którego nie widać ani z powietrza, ani z satelity.

Według World Wildlife Fund te nagromadzenia śmieci stanowią ogromne zagrożenie dla organizmów żywych. Według japońskiego naukowca Katsuhiko Saido, plastik rozkładając się uwalnia toksyczne substancje, które mogą powodować poważne zaburzenia hormonalne zarówno u zwierząt, jak iu ludzi.

Zagrożenie ekologii Ziemi przez plastikowe pojemniki nie ogranicza się do tego. Produkcja plastikowych butelek w samych Stanach Zjednoczonych zużywa około 18 milionów baryłek ropy rocznie. Ludzie są już zmęczeni plastikowymi odpadami, które sami tworzą. Stworzenie opakowań z tworzyw sztucznych rozwiązało wiele problemów, ale też dało początek nie mniej z nich. Śmieci, które nasi ojcowie zostawiali w miejscach spoczynku, już dawno obróciły się w pył, a nawet nasze praprawnuki zobaczą nasze plastikowe butelki, bo są „wieczne”.

Jak długo przechowywane są śmieci?

Bardzo często spacerując brzegiem rzeki, jeziora czy lasu, ludzie spotykają się ze śmieciami z goryczą. Spotykają się, denerwują, ale zostawiają go leżącego w tym samym miejscu, z myślą: „Nic, zmyje się deszczem, zgnilizną, w ogóle gdzieś pójdzie. Zabierze wodę." Ale głęboko się mylimy… Każdy rodzaj śmieci ma swój własny okres rozkładu. Tak więc plastikowa butelka ma okres rozkładu 100 lat - to całe stulecie.

FABUŁA

Surowcem do produkcji butelek PET jest politereftalan etylenu (PET).
Po raz pierwszy politereftalan etylenu został uzyskany w 1941 roku przez British Calico Printers (Anglia) w postaci włókna syntetycznego. Prawa autorskie do wykorzystania nowego materiału nabyły firmy DuPont i ICI, które z kolei udzieliły licencji na wykorzystanie włókna PET wielu innym firmom.
Do połowy lat 60. PET był używany do tworzenia włókien tekstylnych, po tym, jak zaczęto go stosować do produkcji folii opakowaniowych, a na początku lat 70. pierwszy Butelki PET(„DuPont” chciał plastikowego pojemnika, który mógłby konkurować ze szkłem w produkcji pojemników do butelkowania napojów gazowanych i niegazowanych).
Do tej pory produkcja opakowań do żywności jest najważniejszym obszarem zastosowania granulatu PET. Pionierami w rozwoju pierwszych przemysłowych rozdmuchiwarek były firmy „Sidel” (Francja) i „Krupp Corpoplast” (Niemcy).*

* Przekształcony w „SIG Corpoplast GmbH”, część grupy firm „SIG Beverages”.

WŁAŚCIWOŚCI POJEMNIKÓW NA ZWIERZĄT

Korzyści z PET są liczne. Normalna półlitrowa butelka PET waży około 28 g, podczas gdy standardowa butelka o tej samej objętości wykonana ze szkła może ważyć około 350 g. PET jest całkowicie przezroczysty, butelka wykonana z tego materiału wygląda czysto, atrakcyjnie, naturalny przezroczysty materiał sprawia, że ​​idealnie nadaje się do dozowania woda gazowana. Dodatkowo PET można barwić np. na zielono lub brązowo, aby: wygląd zewnętrzny produkty zaspokajają potrzeby konsumentów. Zastosowanie plastikowych butelek pomaga wyeliminować tak nieprzyjemny efekt jak pękanie pojemnika podczas transportu, charakterystyczne dla pojemników szklanych, natomiast PET, podobnie jak szkło, jest doskonale (i całkowicie) poddany recyklingowi. Ogólnie rzecz biorąc, opakowania PET, ze swoim nieograniczonym potencjałem innowacyjnym i szerokimi możliwościami projektowymi, są obecnie postrzegane nie jako konkurencja dla opakowań szklanych, ale jako materiał zdolny do otwarcia zupełnie nowych rynków i wygenerowania zupełnie nowych priorytetów konsumenckich.

Istotnymi wadami pojemników PET są ich stosunkowo niskie właściwości barierowe. Umożliwia przedostawanie się promieni ultrafioletowych i tlenu do butelki, a dwutlenku węgla na zewnątrz, co obniża jakość i skraca trwałość piwa. Wynika to z faktu, że wielkocząsteczkowa struktura politereftalanu etylenu nie stanowi przeszkody dla gazów, które mają małe rozmiary cząsteczkowe w stosunku do łańcuchów polimerowych. Maksymalna trwałość piwa w PET nazywana jest różną, w dużej mierze zależy od regionu, w którym odbywa się rozlew.

Tak więc według niemieckich norm piwo w PET staje się niezdatne do spożycia już po dwóch tygodniach, według naszych można je przechowywać od trzech do czterech miesięcy. Jednak wszyscy eksperci są zgodni co do jednego: maksymalny wzrost stopnia nieprzepuszczalności gazu i światła plastikowej butelki, a tym samym trwałość piwa, jest pilnym problemem. Nad rozwiązaniem tego problemu szczególnie aktywnie pracują firmy Sidel, SIG Corpoplast i Sipa.

Rozpoznano główne, najbardziej obiecujące obszary (w porządku chronologicznym): technologia wielowarstwowa , produkcja butelek z alternatywnych tworzyw sztucznych , robiąc w PET specjalne dodatki „barierowe” oraz natryskiwanie warstw „barierowych” innego materiału . Ponadto trwają prace nad optymalizacja kształtu butelki aby osiągnąć najlepszy stosunek powierzchni do objętości.

Butelka wielowarstwowa
Technologia wielowarstwowa jest dziś prawdopodobnie najbardziej powszechna i niezawodna, ponieważ została przetestowana przez czas. Butelka wyprodukowana w tej technologii przypomina ciasto warstwowe: pomiędzy warstwami folii z politereftalanu etylenu znajduje się warstwa (lub warstwy) specjalnego polimeru, który zapobiega przenikaniu gazów i promieni ultrafioletowych (bariera pasywna) lub pochłania tlen (bariera aktywna). Zewnętrzna i wewnętrzna warstwa butelki są zwykle wykonane z czystego PET. W zależności od liczby wewnętrznych warstw „barierowych”, łączna liczba warstw folii waha się od trzech do pięciu. Największą wadą opakowań wielowarstwowych jest wyższa (w stosunku do konwencjonalnej jednowarstwowej) cena – sprzęt do produkcji wielowarstwowych butelek PET kosztuje średnio dwa razy więcej niż zwykle. Butelki wielowarstwowe PET są używane do rozlewania ich marek przez tak znane firmy jak "Budweiser", "Carlsberg", "Grolsch", "Holsten", "Miller" i inne.

Kolejną wadą jest to, że zastosowanie technologii wielowarstwowej do produkcji butelek PET ogranicza możliwość ich recyklingu. Jednocześnie technologia trójwarstwowa jest stosowana w Niemczech, Szwajcarii, Szwecji, Australii i Nowej Zelandii do recyklingu przetworzonego PET: umieszcza się go pomiędzy warstwami folii z nowego politereftalanu etylenu. Właściwości barierowe takiej butelki wcale się nie poprawiają, ale z ekologicznego punktu widzenia taki ruch może być uzasadniony.

bariera pasywna
Najbardziej "popularna" do tej pory jest technicznie najprostsza trójwarstwowa butelka PET, w której warstwa nylonu (najczęściej Nylon MXD6) znajduje się pomiędzy dwiema warstwami politereftalanu etylenu. Zaletami nylonu są dobre właściwości barierowe, wysoka przezroczystość, niski koszt. Alkohol etylenowo-winylowy – EVON (EVON) i octan winylu etylenowego – EVA (EVA) mają jeszcze lepsze właściwości barierowe. Ale EVA ma zauważalną wadę: traci swoje właściwości ochronne przed wilgocią. Okres przechowywania piwa w wielowarstwowej butelce PET z tymi warstwami ochronnymi zwiększa się od czterech do sześciu razy.

aktywna bariera
Zmiatacz kopoliestru i tlenu „Amosorb” można dziś nazwać czysto aktywną barierą. Większość firm woli pracować nad stworzeniem połączonych opcji dla warstw barierowych, które nie tylko pochłaniają tlen, ale także zatrzymują dwutlenek węgla. Do najbardziej znanych materiałów należą „Aegis”, „Amazon”, „Bind-Ox”, „DarEVAL”, „Oxbar”, „SurShield”. Według ekspertów koszt butelki PET z aktywnymi barierami jest prawie o rząd wielkości wyższy niż podobnego pojemnika jednowarstwowego.

Natryskiwanie warstwy barierowej
Osadzanie warstwy o podwyższonych właściwościach barierowych jest procesem bardzo kosztownym. Do jego realizacji konieczny jest dodatkowo zakup specjalistycznego sprzętu, w tym maszyn próżniowych o wartości od 1 do 1,5 mln euro.

Jednak do tej pory technologie te, ze względu na ich ekstremalnie wysoki koszt, nie stały się powszechne. Opryskiwanie może być zarówno wewnętrzne, jak i zewnętrzne. Powłoka wewnętrzna jest tworzona przy użyciu tzw. „technologii plazmowej”. Zgodnie z tą metodą butelka PET jest napełniana specjalną mieszanką gazów, po czym poddawana jest działaniu silnego impulsu mikrofalowego. W rezultacie mieszanina gazów przez krótki czas przechodzi w stan plazmy, po czym osadza się cienką warstwą na ściankach butelki. Najbardziej znane są mieszanki węglowe „Actis”, „DLC”, a także mieszanki „Glaskin”, „VPP”. Dodatkowo stosowana jest technologia natrysku szkła kwarcowego na wewnętrzną powierzchnię butelki (technologie firmy SIG Corpoplast i HiCoTec). Do natrysku zewnętrznego butelka PET umieszczana jest w specjalnej komorze z mieszaniną gazów, która jest osadzana na zewnętrznej powierzchni pojemnika. W tym celu stosuje się spraye „Bairocade”, „SprayCoat”, „Sealica”.

Zastosowanie dodatków barierowych
W większości jako dodatki stosuje się te same materiały barierowe, które są używane do produkcji pojemników wielowarstwowych. Jest to najtańszy sposób na zwiększenie właściwości barierowych butelki PET. Najczęściej do politereftalanu etylenu dodaje się „Amosorb” (jako odtleniacz), nylon i polinaftalan etylenu (PEN). Ale tutaj pojawia się dylemat: im więcej dodatków doda się do PET, tym wyższe właściwości barierowe butelki i tym droższa. Oprócz duża liczba dodatki prowadzą do zmętnienia PET. Złotym środkiem przy stosowaniu PEN jako dodatku jest wartość 8-10%.

Materiały alternatywne
Polinaftalan etylenu pozostaje głównym alternatywnym materiałem do produkcji plastikowych butelek do piwa. PEN ma wysoką barierowość i odporność na ciepło (o rząd wielkości wyższa niż PET), co przedłuża trwałość piwa i umożliwia jego pasteryzację. Jednocześnie cena tego polimeru jest wciąż dość wysoka (w stosunku do politereftalanu etylenu), co ogranicza jego szerokie zastosowanie. Wyjątkiem są kraje, w których rząd zachęca browarów do używania plastikowych pojemników wielokrotnego użytku.

W Europie około 40% całkowitej ilości pojemników używanych do butelkowania piwa zajmuje butelka PEN wielokrotnego użytku. Od jednorazówki odróżnia ją przede wszystkim cięższa waga - około 100 gramów. Taką butelkę można wykorzystać nawet 40 razy. Przy każdym butelkowaniu na butelkę nakładany jest specjalny znak, dzięki czemu przechowywany jest zapis „obrotów” pojemnika. Po naniesieniu ostatniego znaku butelka trafia do powszechnej utylizacji. W regionie europejskim marki „Carlsberg” i „Tuborg” są rozlewane do butelek wielokrotnego użytku PEN.

PRODUKCJA BUTELEK PET

Rozszerzenie zastosowania opakowań PET jako innowacyjnego i przyszłościowego produktu idzie w parze z rozwojem i wdrażaniem urządzeń do produkcji butelek i rozlewni z tworzyw sztucznych. Sprzęt wyposażony w funkcje i możliwości, takie jak w pełni zautomatyzowana kontrola i odrzucanie, ustawianie i zmiana wszystkich parametrów pracy dla każdej butelki lub jej zawartości, sterowanie dotykowe w czasie rzeczywistym oraz wsparcie techniczne producenta sprzętu przez Internet.

Jedną z głównych zalet pojemników PET jest łatwość, z jaką producent napojów może zainstalować linię do produkcji pojemników PET bezpośrednio w swoim przedsiębiorstwie, co znacznie obniża koszty pojemników, a co za tym idzie jest bardzo atrakcyjne dla producentów piwa i napojów. Z w pełni zautomatyzowanej linii do produkcji butelek, butelki trafiają bezpośrednio na linię rozlewniczą. Dzięki temu nie są wymagane żadne dodatkowe koszty i przestrzeń do przechowywania i transportu, a producent otrzymuje możliwość samodzielnego określenia parametrów pojemnika (standardowa pojemność to zazwyczaj od 0,5 do 3 litrów) i opracowania jego konstrukcji. Ponieważ butelki PET są bardzo lekkie i nie pękają, nie wymagają skrzynek. Wystarczy zapakować je w folię z tworzywa sztucznego z tekturową paletą lub nawet bez niej. Czynnik ten prowadzi do dalszych oszczędności na materiałach opakowaniowych, czyszczeniu pojemników (pudełek), transporcie itp. Rozmiar butelek PET stale się zwiększa. Butelki przeznaczone do wody i oleju roślinnego osiągają dziś często pojemność 10, a nawet 20 litrów.

Preformy
Butelki PET są produkowane w procesie zwanym wewnętrznym formowaniem z rozdmuchem ( wtrysk z rozdmuchem, ISBM). Proces ten był przedmiotem licznych korekt i ulepszeń, dzięki czemu jest teraz dobrze rozumiany, rozumiany i dobrze kontrolowany.

ISBM to proces dwuetapowy, w tym wytwarzanie „matrycy”, czyli preformy , który wygląda jak cienka szklana probówka (faza 1). Następnie preforma jest zmiękczana przez ogrzewanie i za pomocą wewnętrznego nadmuchu powietrza jest z niej wykonywana pełnowymiarowa butelka (faza 2). Ostateczny kształt szyjki butelki jest nadawany na etapie produkcji preformy. Właściwie w przyszłości dmuchany jest tylko korpus butelki. Cechą wszystkich butelek PET jest pierścień na szyjce. Znajduje się na szyjce preformy, nieco poniżej nici. Umożliwia mechaniczne uchwycenie preformy i przeniesienie do końcowego punktu rozdmuchu, a także ułatwia transport gotowej butelki.

Preformy są produkowane przy użyciu urządzeń wielokomórkowych zdolnych do wyprodukowania do 144 preform w jednym cyklu rozdmuchu. Produkcja preform jest w rzeczywistości bardzo szczególnym obszarem, a wiele specyficznych czynników wpływa na jakość preformy i jej zdolność do przekształcenia się w pełnowartościową butelkę PET. Jednak liczba producentów oferujących standardowe preformy gotowe do przerobienia na standardowe butelki jest bardzo duża. Na rynku dostępne są odmiany preform o różnych rozmiarach szyjki. Największą popularnością wśród producentów napojów cieszą się butelki z szyjką 28 mm (czyli średnicą zewnętrzną, w tym gwintem - red.), jednak produkowane są również próbki z szyjką dużą lub z szyjką przeznaczoną do zakręcania korony. Ciężar materiału na preformę określa głównie końcowa pojemność gotowej butelki, która zostanie wykonana z tej preformy, a także grubość ścianek butelki. Od kilku lat produkowane są preformy kolorowe, głównie brązowe, zielone i niebieskie. Producenci barwników i dodatków oferują teraz bardzo szeroką gamę kolorów, z barwnikami specjalnie zaprojektowanymi dla PET.

Do produkcji pojemników PET istnieją dwa rodzaje sprzętu, a mianowicie jednofazowy oraz dwufazowy. W procesie jednofazowym preforma jest wykonana z granulek politereftalanu etylenu w tej samej maszynie, w której następnie wydmuchuje się z niej gotową butelkę. W rzeczywistości w tym przypadku obie fazy produkcji butelek są połączone w jednym urządzeniu, dzięki czemu preformy często docierają do końcowego rozdmuchu, gdy są jeszcze ciepłe.

W procesie dwufazowym preforma wykonywana jest na jednej maszynie, a dopiero potem jest transportowana do rozdmuchu butelek na drugą, która odpowiada za drugi etap procesu, lub umieszczana w magazynie, gdzie jest przechowywana do czasu, gdy będzie potrzebna. Czasami ma to sens, ponieważ preforma zajmuje około 12 razy mniej miejsca niż gotowa butelka, a poza tym należy wziąć pod uwagę, że tę samą preformę można wykorzystać do produkcji różnych butelek. Ponieważ drugi etap procesu dwufazowego jest znacznie krótszy niż pierwszy, możliwe jest w tym przykładzie wykonania osiągnięcie bardzo wysokiej wydajności urządzenia wytwarzającego produkt końcowy, jeśli tylko odpowiednich preform jest pod dostatkiem. Zwykle jedna maszyna produkuje 1200-1400 butelek na godzinę.
Wydajność urządzenia zależy od ilości komór rozdmuchowych w danej maszynie, a także od czasu cyklu roboczego, który z kolei determinowany jest grubością ścianek preformy i czasem jej chłodzenia.

Producent napojów, który zdecyduje się na dwufazowy proces produkcji butelek PET, może wytwarzać preformy we własnym zakresie lub kupować je na zewnątrz. Druga opcja daje producentowi większą elastyczność na początkowym etapie produkcji, a także zwalnia go z konieczności kontrolowania jakości surowca, upewnienia się, że jest on wystarczająco suchy i odpowiednio, czy nadaje się do użytku. Ponadto w przyszłości może założyć i własna produkcja preforma, jeśli to konieczne. Kupowanie preform pozwala również na różnicowanie ich rodzajów, wagi itp. bez dodatkowego czasu i pieniędzy na wymianę drogich komór nadmuchowych. Producent napojów może wybrać preformę butelki najbardziej odpowiednią dla swojego produktu, niezależnie od tego, czy jest to przezroczysta butelka PET o pojemności 2 litrów woda mineralna, barwiona na brązowo preforma do półlitrowej butelki piwa lub cięższa preforma do butelki wielokrotnego użytku. Ułatwiona jest zmiana produktu – czynnik, który, biorąc pod uwagę duże wolumeny produkcji, staje się bardzo istotny dla wielu producentów napojów.

Szeroka gama dostępnych na rynku preform znacznie upraszcza zadanie doboru pojemników dla małych firm napojowych. Mogą z łatwością kupić potrzebne im preformy PET, PEN lub kompozytowe. Dostępne są również wielowarstwowe preformy z wewnętrzną warstwą nylonu lub innego materiału o wysokiej wytrzymałości, który służy do zwiększenia konsumenckich właściwości butelki. Możliwe jest nawet umieszczenie w preformie warstwy regenerowanego politereftalanu etylenu, która nie wchodzi w bezpośredni kontakt z zawartością butelki, co czasami ma na celu obniżenie kosztów surowców. O ostatecznych właściwościach konkretnej preformy decyduje wiele różnorodnych czynników, odzwierciedlających zarówno proces produkcyjny, jak i losy napełnionej butelki na rynku. Czynniki te obejmują nie tylko wielkość i zawartość butelki, ale także sposób napełniania (napełnianie na gorąco itp.), rodzaj zamknięcia szyjki o odpowiedniej średnicy (która może być znacznie większa niż standardowe 28 mm, np. dla butelek PET szerokootworowych - do 60 mm) oraz sposobu przechowywania, w zależności od warunków działania produktu finalnego na rynku konsumenckim danego kraju, a także od struktury sieci dystrybucji. Niezależnie od tego, czy producent napojów uruchomił produkcję własnych preform, czy jest to proces jednofazowy, czy dwufazowy, czy też pozyskuje je na boku, kolejnym krokiem będzie dla niego produkcja, czyli rozdmuchiwanie Butelki PET jako takie.

Wydmuchiwanie butelek PET
Wewnętrzna konstrukcja i wydajność sprzętu różni się znacznie w zależności od producenta, ale podstawowe zasady jego działania pozostają takie same. Wybór tego lub innego sprzętu jest podyktowany potrzebą i wielkością produkcji, rozmieszczeniem sprzętu w istniejącym przedsiębiorstwie i oczywiście ceną.

Najprostszą opcją są ręcznie ładowane maszyny, w których nagrzewnica preform i jednostka rozdmuchowa są właściwie oddzielnymi częściami. Ten typ sprzętu jest przeznaczony dla producentów napojów o bardzo małych wielkościach produkcji, ponieważ są dość tanie, ale mają wystarczającą wydajność, która z reguły wynosi 1000-1200 butelek na godzinę dla maszyn tego typu w zespole z dwoma komory do rozdmuchiwania butelek 1-litrowych . Cechy produkcji mogą wymagać sprzętu, który jest zautomatyzowaną linią. W tym przypadku z jednego jej końca formy są automatycznie ładowane do maszyny, a z drugiego wychodzą gotowe butelki, które ponownie są automatycznie podawane bezpośrednio na linię rozlewniczą. Zwykle w jednostkach o tej konfiguracji podgrzewacz preform ma postać wspornika, pionowego lub poziomego, co ma na celu zaoszczędzenie miejsca. Maszyny rotacyjne składają się ze stale poruszającego się koła, które prowadzi preformy przez sekcję grzewczą, skąd po odpowiednim wyrównaniu temperatury są wydmuchiwane. Tutaj preformy są ładowane do pustych komórek, gdy przechodzą przez przenośnik, przechodzą przez etap rozdmuchiwania, a butelki są przekazywane, gdy karuzela obraca się o 360 cali. Komórka jest teraz gotowa do przyjęcia nowej preformy.

Etapy produkcji butelek PET

maszyna obrotowa o dużej prędkości
Aby dokładniej zbadać powyższe trzy etapy rozdmuchiwania butelek, przejdźmy do nowoczesnej rotacyjnej maszyny do produkcji butelek PET. Maszyny rotacyjne mają tę zaletę, że oszczędzają przestrzeń produkcyjną ze względu na swoją kompaktowość. Preformy mogą być ładowane z tej samej strony co gotowe butelki, pozostawiając pozostałe trzy strony maszyny wolne dla dostępu i kontroli. Istnieją również maszyny, do których preformy są podawane bezpośrednio naprzeciwko miejsca, z którego wychodzą butelki: taki sprzęt jest przeznaczony do włączenia w łańcuch automatycznych linii produkcyjnych. Za zwartą konstrukcją zewnętrzną tego typu urządzeń przemawia również możliwość umieszczenia obrotowej sekcji grzewczej nad sekcją nadmuchową, a tym samym wykorzystanie zasobu wysokości, oszczędzając miejsce.

Przegląd procesu
W konwencjonalnej wysokoobrotowej obrotowej maszynie SBM preformy z głównego leja zasypowego są podawane za pomocą podnośnika do dystrybutora, gdzie automatycznie przyjmują pozycję niezbędną do wejścia do systemu, a następnie podnoszą spiralny podnośnik. Spirala podająca prawidłowo pozycjonuje preformy i kieruje je do głównej komory roboczej maszyny, gdzie wchodzą do koła zębatego podającego. Każda preforma jest chwytana przez pierścień na szyjce specjalnymi szpilkami i w odwróconej pozycji podawana jest na karuzelę grzewczą, która przenosi je przez komorę grzewczą. Tam osiągają temperaturę, która sprawia, że ​​są wystarczająco miękkie, aby dalej dmuchać do pełnowymiarowej butelki. Wewnątrz komory grzewczej preformy stale obracają się wokół własnej osi, dzięki czemu nagrzewanie jest równomierne. Po opuszczeniu komory grzewczej ogrzane preformy pozostawia się na pewien czas w celu wyrównania temperatury, a następnie podaje do otwartych form do rozdmuchu butelek. Formy te znajdują się obok komory grzewczej lub pod nią. Po zamknięciu formy preforma jest natychmiast wyciągana i wstępnie napompowana. Rozciąganie odbywa się mechanicznie za pomocą specjalnego pręta napinającego, który wkłada się w szyjkę przyszłej butelki i opuszcza w kierunku jej dna. W rezultacie zmiękczona preforma ulega wydłużeniu. Głębokość skoku pręta jest regulowana mechanicznie i zależy od wielkości i kształtu przyszłej butelki. Następnie przez sekundę trwa faza wydmuchiwania pod bardzo wysokim ciśnieniem, podczas której butelka nabiera ostatecznego kształtu. Pręt rozciągający jest usuwany, butelka jest chłodzona, po czym forma otwiera się i uwalnia gotową butelkę.

Ciepło
Zanim preformy zostaną wprowadzone do sekcji grzewczej, są jeszcze sprawdzane przez automatyczną stację kontroli jakości na spirali zasilającej. Sprawdza się szyjkę, dalej przeznaczoną do kapslowania, oraz przekrój preformy. Na tym etapie preformy z wadliwą szyjką lub wykazujące niedostateczną owalność są odrzucane. Podczas procesu nagrzewania w typowej maszynie SBM preformy umieszczone na specjalnych prętach przechodzą przez komorę grzewczą na podczerwień, gdzie osiągają temperaturę niezbędną do rozciągania i rozdmuchiwania. Preformy są kolejno przepuszczane przez szereg bloków grzewczych składających się z promienników podczerwieni z płytami reflektorowymi, które zapobiegają nagrzewaniu się pewnych obszarów preformy. Jest to szczególnie ważne, ponieważ pomimo faktu, że cała preforma jest ogrzewana z wyjątkiem szyjki, proces rozdmuchiwania wymaga, aby różne strefy preformy miały różne temperatury. Tylko w tym przypadku butelka wyjdzie zgodnie z planem. Wielkość i kształt rozdmuchiwanej butelki to czynniki, które determinują tzw. profil temperaturowy, czyli reżim temperaturowy dla poszczególnych odcinków preformy podczas jej przekształcania w butelkę. Producenci sprzętu powinni zapewnić wystarczającą elastyczność instalacji reżim temperaturowy w celu zapewnienia najlepszej jakości butelki na końcu. Aby zmienić profil temperatury, każdy blok grzewczy w komorze grzewczej jest wyposażony w dziewięć oddzielnych, ułożonych pionowo elementów grzewczych, które ogrzewają różne obszary preformy. Stopień ich nagrzania jest regulowany niezależnie od siebie z panelu sterowania, co pozwala operatorowi nie tylko ustawić taki lub inny profil temperatury, ale także stopniowo, wraz z przejściem preformy przez strefę grzewczą, zwiększać temperaturę. Obszar preformy przylegający do szyjki często wymaga więcej ciepła, aby osiągnąć pożądaną temperaturę niż inne obszary. Tym samym elementy „odpowiedzialne” za tę strefę powinny być silniejsze i liczniejsze. Szyjka, już w pełni uformowana na etapie produkcji preformy, jest chroniona przed nagrzewaniem przez sito chłodzone wodą. Liczba bloków grzejnych i prędkość, z jaką preforma przechodzi przez komorę grzewczą, zależy od liczby form rozdmuchowych w maszynie oraz od masy preform, które mają być ogrzane. Ponieważ PET jest słabym przewodnikiem ciepła, konieczne jest chłodzenie zewnętrznej powierzchni preformy, gdy znajduje się ona między blokami grzewczymi komory grzewczej. W przeciwnym razie powierzchnia uległaby przegrzaniu, co mogłoby prowadzić do niepożądanej krystalizacji. To pośrednie chłodzenie odbywa się za pomocą pomp powietrznych umieszczonych pomiędzy każdym blokiem grzewczym. W ten sposób z jednej strony preforma jest stopniowo nagrzewana, az drugiej jej powierzchnia jest stale chłodzona.

Balansowy
Po podgrzaniu w celu skorygowania profilu temperatury, preformy przechodzą specjalny etap przetwarzania mający na celu zrównoważenie temperatury (równowagę). Równoważenie zasadniczo oznacza rozkład temperatury PET wprost proporcjonalny do grubości ścianki. Ten kamień milowy które należy dokładnie obliczyć. Jeśli okres równoważenia jest zbyt krótki, ścianki butelki będą miały nierówną grubość. Jeśli okres ten jest zbyt długi, dokładnie kontrolowany profil temperatury zostanie zakłócony, a zbyt dużo ciepła dostanie się do obszaru szyjki, powodując deformację szyi podczas późniejszej obróbki. Rozdmuchiwanie butelek odbywa się w temperaturze około 110°C.

Dmuchanie i rozciąganie
Wstępnie ogrzane preformy są następnie przenoszone wzdłuż nachylonego koła podającego do sekcji rozdmuchu, która w naszym przypadku znajduje się bezpośrednio pod sekcją grzania. Podajnik zapewnia prawidłowe ustawienie preform w stosunku do form, do których są podawane z dużą prędkością. Czas wymagany do podgrzania preformy jest znacznie dłuższy niż wymagany do rozciągania i rozdmuchiwania. Prowadzi to do tego, że w komorze grzewczej zawsze jest więcej preform niż w formach, więc przenośnik kołowy jest niezbędnym urządzeniem w szybkoobrotowej maszynie SBM.

„Klasyczny” kształt butelki PET
Składa się z trzech części: dwóch ścian bocznych otwieranych w płaszczyźnie pionowej oraz podstawy poruszającej się w górę iw dół. Gdy preforma znajdzie się we właściwej pozycji, forma zostaje zamknięta. Ruchoma podstawa (dół) przesuwa się w górę, a ściany zamykają się wokół niej. Wszystko to dzieje się w tym samym czasie: trzy elementy są mocno połączone. W tym samym czasie drążek napinający rozpoczyna ruch w dół. Ponieważ znajduje się w pozycji potrzebnej do rozpoczęcia rozciągania preformy, w momencie, gdy forma się zatrzaskuje, czas cyklu jest skrócony, a utrata ciepła jest zmniejszona. Preforma jest rozciągana w płaszczyźnie pionowej i wstępnie rozdmuchiwana pod ciśnieniem 25 barów. Butelka na tym etapie jest rozdmuchiwana do 80-90% pełnego rozmiaru. Ponieważ bardzo ważne jest, aby nie uszkodzić szyi, maszyny wyposażone są w specjalne dysze, przez które doprowadzane jest powietrze. Wykonane są w formie dzwonka i chronią szyję oraz przylegającą część przed uszkodzeniem. Następnie przykładane jest wysokie ciśnienie (40 bar) i na tym etapie butelka nabiera ostatecznego kształtu. Naciskając na zimne ściany formy, butelka stygnie i staje się dość sztywna, a zatem gotowa do opuszczenia formy natychmiast po jej otwarciu. Aby uniknąć zniekształcenia ścianek, ciśnienie wewnątrz butelki jest stabilizowane przed otwarciem formy.

"Relaks"
Po schłodzeniu i podczas przechowywania butelki PET nieco się kurczą, więc maszyna kontroluje stopień chłodzenia butelki, podgrzewając formę. Odbywa się to tak, że materiał „odpoczywa”, a butelki są dodatkowo mniej intensywnie ściskane. Minimalizuje to różnicę wielkości między butelkami wypuszczanymi w różnym czasie, co jest ważne przy napełnianiu: różnica w wielkości napełnianych butelek może powodować nieprzewidziane trudności w działaniu urządzeń napełniających. W maszynach wyposażonych w tę funkcję przenośnik formy jest izolowany w celu oszczędzania energii. Maszyny SBM są dostępne w wielu odmianach, w tym z mechanizmem obrotowym, mają od 6 do 24 form do rozdmuchiwania butelek i produkują średnio 1200 butelek na godzinę na formę. Maksymalna wydajność maszyny z 24 formami to 33 600 butelek na godzinę. Wydajność oczywiście zależy od rozmiaru wydmuchiwanej butelki, ponieważ wyprodukowanie większej butelki zajmuje więcej czasu. Typowa maszyna SBM jest w stanie wyprodukować butelki od 0,25L do 2,5-3L bez dodatkowej konwersji.

Szybka zmiana formy
Maszyna, którą wybraliśmy jako przykład, podobnie jak większość maszyn SBM, wykorzystuje standardowe trzyczęściowe formy, które są montowane na transporterze form i mogą być szybko zastąpione innymi przeznaczonymi do produkcji innych butelek. Cięgło sterowane jest szablonem, a głębokość jego skoku jest łatwo zmieniana w zależności od głębokości formy. Szacuje się, że 10-formowa maszyna SBM może zostać przekształcona w celu wyprodukowania innego rodzaju butelek w ciągu 30 minut przez trzech techników. W tym czasie wszystkie niezbędne ustawienia są zmieniane. Nawet jeśli ma wyprodukować zupełnie inną butelkę z innym kształtem szyjki, wymiana nie potrwa dłużej niż godzinę.

Kontrola
Działanie wszystkich istotnych elementów zarówno maszyny rotacyjnej opisanej powyżej jak i maszyny „liniowej” takich jak stacja rozdmuchowa, koło grzewcze, przenośnik preform oraz mechanizm podający ogrzane preformy z komory grzewczej do rozdmuchu butelek sekcja, musi być dokładnie zsynchronizowana za pomocą jednego systemu sterowania. Konieczne jest również, aby każdy z tych elementów można było wyjąć niezależnie od innych w celu konserwacji i ponownej regulacji. Ten mechanizm jest szczególnie ważny w przypadku maszyn rotacyjnych. Sterowanie maszyną odbywa się za pomocą panelu dotykowego. W nowoczesnych maszynach z reguły ustawienia dla różnych rodzajów butelek są przechowywane w pamięci i można je natychmiast aktywować, po prostu naciskając przycisk. Oczywiście podczas pracy sprzęt trochę się psuje, ale parametry grzania i nadmuchu automatycznie wracają do normalnego trybu. System monitoringu stale monitoruje pracę maszyny, sygnalizując operatorowi wszelkie awarie. Usuwanie wadliwych preform odbywa się również automatycznie i odbywa się bez zatrzymywania maszyny. Jeśli forma pozostaje pusta z powodu usunięcia preformy, nie jest na nią wywierany nacisk, jak ma to miejsce w przypadku, gdy forma nie zamknęła się prawidłowo. Dotykowy system sterowania może być elektronicznie chroniony przed nieautoryzowanym dostępem.

Linie do transportu butelek
Butelka jest więc wykonana i tym samym gotowa do dalszego użycia - butelkowania. Butelki PET są bardzo lekkie, a zatem niestabilne, gdy nie są wypełnione zawartością. Oczywiście ta właściwość została wzięta pod uwagę przez producentów sprzętu przy projektowaniu linii dostarczających puste pojemniki do butelkowania. Niewielka waga butelek pozwala na noszenie ich za szyjkę podczas napełniania, co minimalizuje konieczność regulacji sprzętu, ponieważ wysokość nalewania można obliczyć od szyjki butelki do kołnierza na szyjce, a odległość ta pozostaje to samo na wszystkich butelkach z danej partii. Ponadto puste butelki można przemieszczać nie tylko konwencjonalnymi liniami transportowymi, ale także za pomocą powietrza. W tym drugim przypadku niestabilność butelki nie stwarza problemów. Puste butelki poruszają się po szynach o niskim współczynniku tarcia, będąc „wspierane” przez przepływ powietrza przez pierścień na szyi. Szyny są ukształtowane tak, aby mogło po nich przepływać powietrze. Strumień powietrza unosi pierścień na szyjce lekkiej butelki PET i ustawia transportowany pojemnik w żądanym kierunku. Zaletą tej metody transportu jest to, że butelka nie styka się z bokami taśmy transportowej. Dziś ten sposób transportu jest stosowany w większości produkowanych i eksploatowanych urządzeń.

RECYKLING BUTELEK PET

W Europie recykling butelek PET ma charakter państwowy. Dla krajów WNP usuwanie zużytych pojemników PET jest problemem środowiskowym. Chociaż butelka PET jest przyjazna dla środowiska, po spaleniu politereftalan etylenu uwalnia dużą ilość substancji rakotwórczych. Bezpieczniejszym i znacznie bardziej opłacalnym rozwiązaniem jest recykling zużytych pojemników PET. Obecnie w Anglii 70% butelek PET jest poddawanych recyklingowi, w Niemczech - 80-85%, w Szwecji - 90-95% (jest to najwyższa wartość w Europie). Zasadą państwowej regulacji przetwarzania pojemników PET jest to, że jego producenci płacą specjalny podatek, który obejmuje koszty przyszłego przetwarzania. Z tych pieniędzy państwo finansuje recykling. Budowa jednego zakładu recyklingu może kosztować nawet 50 mln euro. Proces recyklingu obejmuje recykling mechaniczny (kruszenie) oraz recykling chemiczny (rozdrobnione części rozkładają się na części składowe). Każdy z otrzymanych składników przechodzi etap oczyszczania. Proces otrzymywania PET z recyklingu zakończony jest granulacją. Otrzymany granulat ma niższą lepkość niż pierwotny, czyli jego jakość jest już niższa. Taki granulat PET znajduje zastosowanie w różnych dziedzinach - przy produkcji preform dopuszcza się dodatek do 5-10% surowców wtórnych, a także wytwarza dobre surowce dla przemysłu tekstylnego, produkcji płytek, europalet i wata. Z przetworzonego PET, po dodaniu do niego włókna szklanego, produkowane są tarcze ścierne do szlifowania i polerowania. Firma Ford odlewa osłony silników do samochodów ciężarowych, a Toyota odlewa panele, zderzaki, drzwi samochodów z kompozycji polimerowych zawierających przetworzony PET.

Na obszarze postsowieckim butelki PET nie są masowo poddawane recyklingowi. Do tej pory podejmowano jedynie indywidualne próby wytwarzania płyt chodnikowych z recyklowanego PET, opracowano (ale nie wdrożono) technologie produkcji różnych grzejników i materiałów budowlanych z recyklowanego politereftalanu etylenu.

Według materiałów czasopisma „Pivnoye delo” i „Encyklopedia przemysłowa”