Облегчение веса бутылок с помощью комбинированного блока — снижение стоимости преформ на бутылку.

1. Где именно находятся граммы

Чаще всего облегчение конструкции происходит из-за того, что обрабатываемая часть бутылки выбрана не для этих целей. Прежде чем что-либо удалять, необходимо понять, как распределяется масса и, что более важно, какие части можно истончить в процессе выдувания, а какие нет.

Наиболее полезная информация в этой таблице находится в первой строке. Покрытие над опорным кольцом изготавливается методом литья под давлением и никогда не выдувается, поэтому оно сохраняет всю толщину заготовки. Никакая оптимизация процесса не позволяет уменьшить его ни на грамм. Именно поэтому выбор покрытия — решение о закупке и проектировании, принимаемое один раз — обычно является первым шагом в программе снижения веса, и именно поэтому его сложнее всего отменить.

Представленные цены являются ориентировочными и зависят от дизайна. Перед началом планирования взвесьте свою бутылку с разделителями; взвешивание десяти бутылок займет полдня и избавит от необходимости гадать на протяжении всего сезона.

2. Отделка горловины: первый грамм, и самая легкая застежка.

Для большинства изделий из ПЭТ, предназначенных для напитков, используются два типа отделки, и для обоих существует более светлый вариант, заменяющий стандартный, который исторически использовался на заводах.

2.1 Продукция, находящаяся под давлением

Давно зарекомендовавшая себя карбонизированная отделка, ПКО1810Он был разработан с высоким профилем резьбы и большой уплотнительной площадкой. Его более короткая замена, ПКО1881Это позволяет уменьшить толщину заготовки примерно на грамм и, соответственно, сделать крышку легче. Данное изменение хорошо зарекомендовало себя в отрасли, но оно не бесплатно: требуется новая оснастка для заготовок, новые технические характеристики крышки и повторная проверка момента затяжки и поведения защитной ленты.

2.2 Негазированная вода и продукция без давления

Негазированная вода прошла еще более долгий путь, постепенно укорачиваясь в сторону коротких горлышек, которые сейчас распространены в бутылках для разового использования. Экономия увеличивается, поскольку более короткое горлышко означает меньшую заготовку, меньшее количество материала в крышке и меньший диаметр уплотнения, который необходимо поддерживать в чистоте. Стандарты отделки и их последствия изложены в [ссылка на документ]. Выбор заготовок и стандарты отделки горловины.

3. Соотношение тела, основания и растяжения

3.1 Коэффициент растяжения является проектной переменной.

Заготовка превращается в бутылку путем осевого растяжения стержнем и радиального растяжения воздухом. Коэффициент осевого растяжения равен длине бутылки, деленной на длину заготовки; коэффициент кольцевого растяжения равен диаметру бутылки, деленному на внутренний диаметр заготовки. Их произведение, общий коэффициент растяжения, обычно находится в диапазоне от десяти до шестнадцати для ПЭТ-бутылок для напитков, и внутри него существует полоса, где ПЭТ упрочняется при деформации и равномерно распределяет материал.

Облегчение конструкции увеличивает соотношение, поскольку та же бутылка изготавливается из меньшего количества материала. Если усилить усилие слишком сильно, бутылка непредсказуемо истончается, в сильно растянутых местах образуются жемчужины или происходит разрыв. Если усилие слишком слабое, материал накапливается там, где он не нужен. Рабочая ширина полосы зависит от марки смолы, геометрии заготовки и самой бутылки, и определяется в ходе испытаний, а не рассчитывается точно.

3.2 Ребра, флейты и компромисс, о котором никто не упоминает

Уменьшение толщины стенок снижает жесткость, и геометрия должна ее восстановить. Эти два типа характеристик противостоят друг другу, и выбор между ними является основой проектирования облегченного кузова:

• Горизонтальные ребра Они противостоят деформации обруча и вакууму, а также создают ощущение прочности бутылки при сжатии, но нарушают вертикальный путь передачи нагрузки и снижают нагрузку сверху.
• Вертикальные канавки и колонны Они выдерживают осевую нагрузку и защищают верхнюю часть груза, но меньше защищают от сжатия и могут усложнить нанесение этикеток.
• радиус плеча Нагрузка переносится с шеи на тело; острый выступ концентрирует напряжение, и именно здесь впервые появляются разрушения тонких стенок.
• Панель ярлыков Она должна сохранять свои размеры, иначе этикетка помнётся, и упаковка будет выглядеть дефектной, даже если бутылка целая.

3.3 База

Основание — наименее податливая область. У продукции, находящейся под давлением, лепестковое основание распределяет внутреннее давление по ножкам и препятствует скатыванию; у негазированной продукции ребристое или куполообразное основание с четко выраженным кольцом обеспечивает устойчивость и устойчивость верхней части. В обоих случаях основание растягивается неравномерно, поэтому именно здесь проявляются ошибки распределения материала: покачивание бутылки, истончение литниковой зоны или побеление от напряжения. Уменьшать вес основания следует в последнюю очередь и подвергать его самым строгим испытаниям.

4. Арифметические вычисления — проведите их над своими собственными числами.

Расчет количества смолы достаточно прост и выполняется в одной строке, и именно этот расчет определяет, оправданы ли затраты на оснастку для программы снижения веса:

1. Экономия смолы в год, в килограммах = количество граммов, удаленных из одной бутылки × годовое количество бутылок ÷ 1,000.
2. Ежегодная экономия = эта цифра × цена вашей смолы в долларах США за килограмм.
3. Чистая экономия = годовая экономия − амортизированные затраты на пресс-формы и заготовки − брак при квалификационных испытаниях − любые затраты на замену крышки.

В таблице приведено преобразование первого шага для распространенных комбинаций. Цифры указаны в тоннах смолы в год и представляют собой чисто арифметические вычисления, а не заявление о производительности:

Показательный пример решения задачи. Возьмем, к примеру, бутылку негазированной воды объемом 1.5 л, вес которой увеличивается с 22 г до 14 г при производстве 100 миллионов бутылок в год. Это 8 г × 100 000 000 ÷ 1,000 = 800 000 кг, или 800 тонн смолы в год. При цене смолы X долларов США за килограмм общая экономия составляет 800 000 × X долларов США в год. Начальный и конечный вес здесь приведены лишь для иллюстрации — ваши данные взяты из чертежа вашей бутылки и ваших требований к максимальной загрузке, а цена смолы намеренно оставлена ​​равной X, поскольку она меняется в зависимости от рынка и вашего контракта.

Две второстепенные, но менее значительные экономии действительно существуют, и их стоит упомянуть, чтобы избежать двойного учета: более легкие бутылки означают меньшую массу готовой продукции, которую необходимо перевозить, а более тонкие стенки немного быстрее остывают в форме, что может сократить время цикла. Одна предполагаемая экономия не является реальной — потребление воздуха зависит от объема бутылки, а не от ее веса, поэтому более легкая бутылка не снижает затраты на сжатый воздух. Показатели энергосбережения обсуждаются в разделе комбинированное энергопотребление и коммунальные услуги.

5. Почему комбинированный блок позволяет сделать бутылку легче?

Необходимая жесткость бутылки делится на две категории: требования продукта и упаковки, а также требования погрузочно-разгрузочного оборудования. Только первая категория неизбежна. Блокировка при выдувном розливе и укупорке устраняет большую часть второй категории.

Четыре из этих шести рядов исчезают внутри блока. Бутылка удерживается за горлышко с момента выхода из формы до надевания крышки, поэтому стенка никогда не должна выдерживать ничего, кроме самого продукта, упаковки и поддона. Именно в этом механизме основано утверждение о том, что бутылки, изготовленные из блоков, легче, и это скорее структурный аргумент, чем маркетинговый. Более широкое сравнение можно провести в Комбинированная линия против отдельной линии выдувания и розливаа также применение стоячей воды в комбинированный блок для стоячей воды.

6. Где заканчивается процесс облегчения веса

В любой программе по снижению веса есть нижний предел, и обнаружить его на позднем этапе дорого обходится. Он определяется пятью ограничениями:

1. Загрузка сверху. Нижняя бутылка в штабеле несет на себе все, что находится выше, а ПЭТ деформируется под длительной нагрузкой — быстрее, когда он теплый. Проводите испытания при температуре, которая действительно достигается на вашем складе летом, в течение реалистичного периода времени, а не с помощью быстрого теста на сжатие в кондиционированной лаборатории.
2. Жесткость боковых стенок трубопровода. Для укупорки бутылка должна выдерживать приложенный крутящий момент, для маркировки необходима устойчивая панель, а термоусадочная упаковка создает тепловое и растягивающее воздействие. Бутылка, выдержавшая блокировку, все равно может выйти из строя на этикетировочном устройстве.
3. Восприятие потребителя. Бутылка, которая раздавливается в руке, воспринимается как дешевый продукт, независимо от того, насколько хорошо она выполняет свои функции. Это коммерческий предел, и он реален.
4. Барьерные свойства и срок годности. Более тонкая стенка пропускает больше газа. В случае газированных продуктов это потеря углекислого газа и сокращение срока хранения; в случае продуктов, чувствительных к кислороду, это потеря качества. Проверьте перед тем, как отбирать последние граммы.
5. Устойчивость основания. Легкое основание может качаться, деформироваться при температуре заполнения или не пройти испытание на падение. Это также область, где впервые проявляются отклонения от технологического процесса.

Для негазированной воды есть еще один способ снизить вес: дозированная подача жидкого азота перед укупоркой. Он испаряется внутри герметично закрытой бутылки и создает небольшое внутреннее давление на стенку, что восстанавливает жесткость боковых стенок и снижает нагрузку на верхнюю часть. Это позволяет добиться реального снижения веса за счет расхода азота, дозирующего устройства и более жесткого контроля дозы.

7. Параметры процесса, определяющие стабильность светового баллона.

У лёгкой бутылки меньше запаса прочности, поэтому процесс выдувания должен быть более дисциплинированным. Наиболее важными параметрами являются те, которые определяют, куда пойдёт материал:

• Профиль предварительного нагрева заготовки. Мощность отдельных ламп в каждой зоне задает распределение температуры по заготовке, и это распределение определяет толщину стенок готовой бутылки в большей степени, чем любой другой отдельный параметр.
• Давление и время предварительного продува. Это наиболее чувствительный параметр аппарата. Он формирует пузырь до того, как растягивающий стержень завершит свой ход, и, следовательно, определяет распределение основания и плеча.
• Скорость растяжения стержня и начальная точка. Контролирует осевое распределение и удерживает базовый затвор в центре; смещенный от центра затвор — это классический дефект основания, приводящий к уменьшению его размеров.
• Конечное давление выдувания и температура пресс-формы. Точность заполнения и стабильность размеров; тонкая стенка позволяет легче воспроизводить детали формы, что имеет как положительные, так и отрицательные стороны.
• Обеспечьте стабильность качества партии. Разброс веса и изменение внутренней вязкости между партиями влияют на весь диапазон параметров. Необходимо проверить двух поставщиков заготовок и протестировать новую партию, прежде чем запускать ее в производство.

8. Управление проектом и типичные ошибки.

1. Сначала определите требования. Высота штабеля, температура на складе, маршрут доставки и срок годности. Целевой вес является результатом этих факторов, а не их входными данными.
2. Исходные данные у вас есть. Разрежьте и взвесьте имеющиеся бутылки, измерьте толщину стенок, определите нагрузку на верхнюю часть и силу разрыва. Без исходных данных невозможно оценить результаты испытания.
3. Выберите отделку грифа., при этом поставщик заготовок и поставщик крышек вели один и тот же разговор.
4. Переработан дизайн корпуса и основания. совместно с конструктором пресс-формы в соответствии с требуемыми размерами.
5. Перед внедрением инструментария проведите пробное тестирование. везде, где это возможно благодаря наличию пробной полости или пробной формы.
6. Проведите надлежащее тестирование.: верхняя загрузка при реальной температуре на складе, длительная штабелировка паллет, испытание на падение заполненной паллеты, вакуум или давление (в зависимости от ситуации).
7. Проведите полномасштабное тестирование линии начиная с маркировки, кодирования, упаковки и паллетирования, затем проводится реальное тестирование системы дистрибуции у реального клиента перед запуском в производство.
8. Повторные измерения после внедрения и продолжайте измерения; технологический диапазон уже, чем был раньше.

Ошибки повторяются в разных проектах. Оценка бутылки на выходе из машины вместо того, чтобы проверить ее состояние на дне поддона две недели спустя. Изменение отделки без повторной проверки герметичности крышки. Тестирование верхней загрузки в прохладной лаборатории, когда температура на складе намного выше. Предположение, что экономия смолы — это вся экономия, и игнорирование амортизации оснастки. Предположение, что для более легкой бутылки требуется меньше воздуха для продувки. И копирование показателя веса, увиденного в другом месте, без учета конструкции бутылки, упаковки, климата и цепочки поставок, которые сделали это возможным.

Компания Sunswell производит блоки для розлива негазированной воды и объемные разливочные машины производительностью от 12 000 до 48 000 бутылок в час, где экономическая эффективность снижения веса наиболее высока, и реализовала программы по розливу напитков в многоразовых форматах в таком масштабе, включая четыре линии производительностью 1.5 л по 12 000 бутылок в час для компании Taza и восемь линий розлива и консервирования для компании Rauan, обе в Казахстане. Расчет необходимой мощности описан в [ссылка на описание]. выбор комбинированной мощностии последовательность закупок в Как купить линию розлива из Китая.

Часто задаваемые вопросы