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Horizonterweiterung - Plastics in Packaging Magazine, März 2020

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Als Beweis für die enormen Fortschritte, die PET in der Verpackungsindustrie gemacht hat, hat eine Maschine, die 120-Liter-Fässer herstellt, große Aufmerksamkeit erregt. Dan Weissmann erfährt mehr

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Es scheint, als ob der Lack der ersten Charge der RHB-V-Maschinen von Cincinnati Milacron im Jahr 1977 noch trocknete, während die Saat für Maschinen, die in der Lage waren, größere Flaschen als die üblichen 64-Unzen-PepsiCola-Flaschen zu blasen, bereits keimte. Es folgten die RHB-9 und die RHB W, die 30-Liter-Flaschen für kohlensäurehaltige Erfrischungsgetränke (CSD) blasen konnten.

An das Blasen von 120-Liter-PET-Fässern hat damals wohl kaum jemand gedacht, ein Potenzial, das von Cypet Technologies aus Nikosia, Zypern, in die Realität umgesetzt und zuletzt auf der K 2019 demonstriert wurde. Auch wenn sich das PET-Material in der Zwischenzeit verbessert hat, das Fenster für die Verarbeitbarkeit größer geworden ist, das Wissen über die Verarbeitung von PET-Schmelze und das Blasformverfahren erweitert wurde und die Fähigkeiten von PET nun besser verstanden werden, bleibt es eine Herausforderung, solch große Behälter herzustellen.

Cypet stellte sich dieser Herausforderung mit dem einstufigen Verfahren und entwickelte eine "einzigartige" Maschine, bei der die gleiche Bewegung der Aufspannplatte sowohl die Spritzguss- als auch die Blaskavität öffnet. Dadurch war es möglich, eine handelsübliche Spritzgießeinheit zu übernehmen, die die Schließeinheit und die Einspritzabschnitte als Grundlage der Maschine nutzt. Während sich das Spritzgießwerkzeug horizontal öffnet, müssen die Vorformlinge - ihre Hauptachse ist horizontal - über eine Robotervorrichtung, die oberhalb des Schließteils montiert ist, in eine aufrechte Orientierung gedreht werden.

Der Roboter entnimmt die Preforms aus den Spritzgießkavitäten, um sie in die Blasformen abzulegen, und entnimmt gleichzeitig die geblasenen Behälter aus den Blasformen zum nachgeschalteten Auslauf. Dabei galt es, mehrere Herausforderungen zu meistern. Zunächst einmal handelt es sich um einen ziemlich schweren Vorformling mit einer Wandstärke in der Größenordnung von 9 mm. Die Preform muss von der Schmelzetemperatur auf den Blastemperaturbereich abgekühlt werden, wobei die Kristallisation in Schach gehalten werden muss. Hinzu kommen die hohen Streckverhältnisse für den Behälter, so dass das Design des Vorformlings entscheidend ist, um eine gleichmäßige Wandstärke und eine optimale Materialverteilung und -ausnutzung zu erreichen.

Die große Preform-/Behälteröffnung und der große Querschnitt der Trommel erhöhen die Anforderungen an die Schliessung so sehr, dass eine 530-Tonnen-Schliesseinheit zum Einsatz kommt, sowie eine große Kraft, um die Position der Blasdüse zu halten. Die Entwicklung einer großen Schließmaschine wurde zunächst von dem Wunsch angetrieben, die Blaskapazität von 20-Liter-Flaschen auf 4

kavitäten zu erhöhen, während handelsübliche Maschinen zu dieser Zeit nur eine 2-Kavitäten-Konfiguration ermöglichten. Dadurch verdoppelt sich im Wesentlichen die Produktionsrate. Nachdem die Konstruktion und der Bau der Maschine abgeschlossen waren, wurde erkannt, dass dieselbe Maschine einen viel größeren Ein-Kavitäten-Behälter blasen konnte, daher die Geburtsstunde der 120-Liter-Flasche.

Für die Produktion der farbigen Fässer wird eine Standard-PET-Harzsorte mit einer intrinsischen Viskosität (IV) von 0,84 verwendet, ähnlich wie bei Flaschen für kohlensäurehaltige Softdrinks (CSD). Die höhere IV bietet ein größeres Prozessfenster, bevor eine signifikante Kristallisation einsetzt. Selbst

selbst wenn sie auftritt, ist sie bei einer farbigen Wand weniger auffällig. Wenn klares PET gewünscht ist, muss eine langsam kristallisierende Harzsorte verwendet werden, um die Bildung von Kristallisationstrübungen zu verhindern

Die Rohstoffeinsparung bei Verwendung von PET anstelle von HDPE liegt im Bereich von 25 bis 30 Prozent. Zum Vergleich: Ein 120-Liter-PET-Fass wiegt 3,5 kg, während ein ähnliches Fass aus HDPE 4,5-5 kg wiegt. Aufgrund der Preisunterschiede bei den Harzen liegt die gesamte Materialkosteneinsparung in der Größenordnung von 30-40 Prozent. Die Möglichkeit, den Materialeinsatz zu reduzieren, kommt auch Nachhaltigkeitsinitiativen entgegen. Eine zusätzliche Optimierung kann durch die Dimensionierung der Behälter erreicht werden, um die Beladung von Paletten und Transportbehältern zu maximieren.

Die 120-Liter-PET-Fässer erfüllen alle Leistungskriterien für die Verpackung trockener Güter. Bei der Befüllung mit einer Flüssigkeit ist die Schlagzähigkeit derzeit noch zu gering. Cypet Technologies ist ein Spin-off von M. Sideris & Sons, einem Familienunternehmen, das Maschinen und Materialien für Kunststoff- und Verpackungshersteller liefert. Cypet wurde 2005 gegründet und verbrachte die nächsten neun Jahre mit der Entwicklung seiner Maschinenlinie, die derzeit zehn Modelle umfasst. Insgesamt wurden bis heute 22 Maschinen bei Kunden in 15 verschiedenen Ländern und auf allen fünf Kontinenten platziert.

Die Cypet-Maschinen können mehrere Premieren für sich beanspruchen: die Fähigkeit, PET-Behälter größer als 30 Liter zu blasen, den niedrigsten Energieverbrauch, die Fähigkeit, Halsöffnungen größer als 180 mm zu verarbeiten (die Halsöffnung des 120-Liter-Fasses beträgt 400 mm), eine Vier-Kavitäten-Konfiguration für 20-Liter-Behälter und ein vollelektrisches Format. Die Nachfrage nach Maschinen führte zur Eröffnung eines zweiten Montagewerks in Indien. Der Standort in Zypern bietet neben der Montage von Maschinen auch Produktentwicklung, Formenbau und Fertigung sowie Produkt- und Prozesskompetenz

Der großformatige Bereich der Cypet-Maschine führte auch zur Entwicklung eines stapelbaren, rechteckigen 60-Liter-Kastens mit einer Halsöffnung von 570 x 370 mm. Das Design des Vorformlings für dieses Produkt ist eine flache "Schale", was die Entwicklung einer einzigartigen Reckmöglichkeit erforderte. Ein weiterer Bereich, auf den sich das Unternehmen spezialisiert hat, sind Flaschen mit integriertem Henkel, einschließlich Flaschendesign und Maschinen. Die Tatsache, dass sowohl der Griff als auch der Rest der Flasche aus einem Material bestehen, macht die Flasche wesentlich recyclingfreundlicher

Ein 220-Liter-Fass ist der nächste Schritt. Die Konstruktion einer 1.000-Tonnen-Maschine ist bereits abgeschlossen, und diese wird für die kommerzielle Installation vorbereitet. Die Entwicklung und Kommerzialisierung solch großer PET-Behälter ist ein Beleg für den kontinuierlichen Fortschritt dieses vielseitigen Polymers seit seiner Einführung in die Verpackungswelt vor mehr als 40 Jahren.

Dan Weissmann, Plastics In Packaging, März 2020

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