Главная / Отраслевой блог / Производство пластиковых канистр
Производство пластиковых канистр
 Автор — Станислав Забелин Опубликовано в сети: 29 июня 2005 года Последнее обновление: 14 августа 2009 года |
|
По материалам Wikipedia.org:
Канистра была изобретена немцами в процессе секретного проекта по заказу Гитлера. Немцы назвали ее Wehrmachtskanister. Немцы имели тысячи канистр к 1939 в ожидании начала войны. Сегодня канистры используются для хранения топлива и воды, некоторые изготавливаются из пластмассы. Конструкция современных канистр обычно повторяет оригинальную немецкую стальную конструкцию. |
Кани́стра — ёмкость для топлива, сделанная из штампованной стали.
Возможность изготовления пластиковых канистр с ручкой — одно из главных достоинств и применений экструзионно-выдувного формования. Пластиковые канистры применяются для фасовки и хранения технических масел, строительной, промышленной, сельскохозяйственной, бытовой и автомобильной химии, пищевых продуктов и других жидких веществ. Под канистрами прежде всего понимается полимерная тара с ручкой объёмом от 4 до 30 литров, хотя ёмкости 1–3 литра и ёмкости 40–50 литров также можно отнести к категории канистр.
Однослойные канистры, как правило, выпускаются из выдувных марок полиэтилена высокой плотности (HDPE / ПЭНД), однако для крупных видов также используют полиэтилен высокой молекулярной массы (HMWPE), который, впрочем, совершенно не популярен в России и СНГ для экструзионного выдува. Многослойные канистры применяются для агрессивных удобрений (а также некоторых других химикатов), а также для хранения топлива.
К технологическим нюансам, присущим всем видами канистр, можно отнести несколько факторов и все они являются звеньями одной цепи:
- Широкий экструзионный рукав, соответствующий по ширине конечной форме канистры
- Большое количество технологического облоя в разных областях изделия (над горловиной, на плечах и всей верхней части, под ручкой/ручками, на дне)
- Обширные зоны пережатия пластика при смыкании
- Высокие требования по усилию смыкания (не менее 80–90 кН для выдува канистры 5 литров на одном гнезде)
Подробно об особенностях изготовления канистр лучше говорить на примере их конкретных видов, поэтому прежде всего необходимо их классифицировать. В нашем понимании, нынешний рынок выделяет следующие два основных типа пластиковых канистр: канистры индивидуального дизайна и промышленные канистры широкого назначения; причём этот второй тип можно разделить на несколько категорий.
1. Канистры индивидуального дизайна
К этому типу относятся упаковочные канистры для потребительских товаров, которые одновременно имеют достаточно высокую добавленную стоимость и участвуют в жесточайшей конкурентной борьбе. Среди таких товаров: моторное масло, автокосметика и, реже, упаковка для другой потребительской продукции.
Дизайн канистры обычно есть результат долгосрочной маркетинговой работы заказчика. В крупных компаниях, как правило, сначала появляется дизайн канистры, а уже затем проверяется то, насколько хорошо он соответствует технологии экструзионно-выдувного процесса. За усложнением дизайна часто следует увеличение веса канистры и увеличение площади облойных зон, а значит себестоимости её производства. Количество облоя на некоторых канистрах для смазочных масел (например, на канистрe MACH 5 на фото) может достигать 40–50%.
Агенства, которым поручают разработку дизайна канистры и приведение его в соответствии с маркетинговым и эмоциональным наполнением торговой марки, не разбираются в экструзионно-выдувном формовании. С другой стороны — профессиональные в выдувном формовании инженеры-проектировщики обычно не сильны с креативной, художественной точки зрения. Разработчиков, объединяющих обе возможности, найти не так просто (в России по изделиям 5–10 литров и более их вообще не отыскать). Поэтому разработка хорошей канистры для потребительского товара это сложный процесс, объединяющий усилия разных категорий специалистов. Что касается наших возможностей, то компания SMC оказывает полную консультационную поддержку тех своих клиентов, перед которыми стоит задача разработки дизайна канистры с нуля или со стартовых эскизов. Мы помогаем проектировщикам и участвуем в процессе создания дизайна от и до, что в итоге позволяет на выходе иметь канистру хорошую не только с маркетинговой, но и с инженерной точки зрения.
Наиболее популярный типоразмер канистр индивидуального дизайна 4, 5 литров. Типовые производственные решения для этих изделий можно вывести в следующую сводную таблицу:
| Гнёздность | 1 | 1 + 1 | 2 | 2 + 2 |
| Модель машины, SMC- | 5000TC | 5000DTC | 10000TG | 10000DTG |
| Кол-во станций | 1 | 2 | 1 | 2 |
| Производительность в час, шт. | 150 | 300 | 320 | 640 |
| Производительность в месяц (около 660 часов), шт. | 100 000 | 200 000 | 210 000 | 420 000 |
| Примечание: Здесь и далее указана ориентировочная производительность исходя из «нормального» качества системы охлаждения и «нормального» качества прессформ. Итоговая производительность может быть выше при той же гнёздности при использовании немецких прессформ с рубашками охлаждения, систем профилирования рукава SFDR и PWDS и/или при использовании систем охлаждения сжатого воздуха. Максимальная производительность для евроканистр будет указана в скобках. |
В зависимости от реальных геометрических размеров и других параметров канистры 4–5 литров возможно их размещение с гнёздностью 3 / 3+3 на машинах SMC 10000TG/DTG или их лёгких модификациях.
Инвестиции в двухстанционные машины приблизительно в полтора раза больше, чем в одностанционные, но разница в производительности составляет два раза. Таким образом, двухстанционные машины всегда более экономически эффективны в долгосрочной перпективе, но при выборе следует также принимать во внимание увеличивающееся в два раза время на обслуживание машины, смену форм и настройку машины.
Общее стремление любого владельца выдувной техники — снизить количество переналадок с одного изделия на другое, а в идеале работать вообще без смены прессформ (не бесконечно, но по крайней мере продолжительное время). Это стремление особенно актуально для производства канистр 4–5 литров, где большие прессформы, сложный профиль стенки и множество технологических нюансов делают смену прессформ и переналадку машины ещё более кропотливым и затратным по времени (а значит и по деньгам) занятием. Именно поэтому, если вами планируется производство канистр разных видов (например, несколько брэндов разного дизайна или канистры разного объёма, например, 4 и 5 литров), то всегда лучше использовать две одностанционные машины нежели одну двухстанционную, несмотря на меньшие капитальные инвестиции во второй вариант.
Из опций, полезных в производстве «дизайнерских» канистр, можно выледить следующие:
- Резку рукава с запайкой и предварительным раздувом для придания рукаву широкой формы ещё до смыкания
- Возможность нанесения прозрачной полосы для просмотра уровня жидкости, т.к. подавляющие большинство подобных канистр делаются их окрашенного, непрозрачного полимера
- Станции пост-охлаждения для небольшого увеличения производительности
- Системы охлаждения сжатого воздуха для значительного увеличения производительности
- Тестер герметичности, т.к. на большом изделии больше риск наличия незаметных микротрещин или микроотверстий, что позволит избежать попадания канистры со скрытым браком на линию розлива (вашу или вашего покупателя канистр, в зависимости от типа бизнеса)
Канистры индивидуального дизайна объёмом больше или меньше 4–5 литров встречаются гораздо реже, поэтому типовых решений для них мы не озвучиваем, но уточним, что 10-литровые канистры очень часто можно разместить на номинально пятилитровых машинах. Здесь же отметим, что производство канистр (бутылок) без ручек объёмом 1 литр, часто сопровождающее производство канистр 4–5 литров, всегда лучше выносить на отдельную машину или машины.
2. Промышленные канистры широкого назначения
Товары промышленного свойства, где упаковка для покупателя не является сколько-нибудь весомым аргументом при выборе (например, специализированная химия не для личного применения) или потребительские товары с невысокой добавленной стоимостью (например, строительные смеси или автохимия нижнего и среднего ценового сегмента) упаковываются в стандартизированные канистры, которые не отличаются дизайнерскими изысками.
Производство канистр индивидуального дизайна обычно плотно привязано к потребителю канистр, а часто вообще находится на одной территории с линией розлива. При этом существует огромное множество компаний химической отрасли, нуждающихся в полимерной таре для своей продукции, но не имеющих достаточных объёмов, чтобы окупить экструзионно-выдувное оборудование для её производства.
Существует и небольшое количество компаний, которые одновременно являются потребителями и продавцами канистр (их минимум).
Все выше перечисленные категории компаний не производят канистры сами, а обращаются к специализированным производителям выдувной упаковки. Естественно, что для удовлетворения потребностей максимального количества потенциальных покупателей производители упаковки вынуждены максимально стандартизировать и упрощать форму выпускаемых ёмкостей.
Как следствие, промышленные канистры ориентированы не на подчёркивание дифференцирующих свойств товара или эмоционального наполнения брэнда, а на снижение издержек производства этих канистр. Они обладают отточенной с точки зрения экономии веса конструкцией и (если говорить о российском рынке) изготавливаются в большинстве своём из отечественного сырья, которое имеет худшие показатели стабильности от мешка к мешку, но зато стоит дешевле импортного на 5–15% в зависимости от текущей конъюктуры рынка.
Промышленные канистры можно разделить на две основные категории и одну дополнительную.
2.1 Канистры с внешней ручкой (нештабелируемые)
Канистры классической формы с обычным (наиболее очевидным) расположением ручки сверху и простым прямоугольным дизайном лучше позволяют наиболее оптимально распределить полимерную массу. 5-литровая канистра, приемлемая по прочности, может весить всего 170–180 гр. (до 150 гр. с системами профилирования рукава SFDR / PWDS), против 220–230 гр. (до 180 гр. с системами профилирования рукава SFDR / PWDS) для евроканистры такого же объёма (о евроканистрах речь пойдёт ниже).
Сегодня наиболее ходовой типоразмер канистр этого вида — 5 литров. Рекомендации по оборудованию для дизайнерских канистр 4–5 литров, высказанные выше, актуальны и для промышленной канистры такого же объёма (за исключением того, что устройство нанесения прозрачной полосы не так обязательно, поскольку большинство таких канистр изготавливается из бесцветного полупрозрачного полиэтилена).
Промышленные канистры объёмом 10 литров, которые не так популярны и в основном выпускаются в евродизайне, в большинстве случаев можно производить на тех же машинах при той же гнёздности, что и канистры 5 литров, но с увеличенными диаметрами шнеков экструдеров. Производительность при выдуве канистр 10 литров будет приблизительно на 20% ниже, чем производительность по 5-литровым канистрам при той же гнёздности.
Канистры с внешней ручкой объёмом больше, чем 10 литров уже практически не производятся (за исключением специальной конструкции о которой мы расскажем в последней главе), а по канистрам объёмом меньше 4–5 литров, как сказано выше, сложно вывести какие-то типовые решения.
Наблюдая нынешние тенденции можно заключить, что канистры общего назначения объёмом 5–10 литров и выше всё больше выпускаются в дизайне с утопленной ручкой (об этом ниже). Однако, канистры с внешней ручкой по-прежнему производят и будут производить, т.к. они обеспечивают меньший вес, а значит меньшую стоимость канистры, а также более удобны для конечного пользователя (т.е. для обычного человека), чем канистры с утопленной ручкой. Удобство канистры для человеческого использования делает её привлекательной с маркетинговой точки зрения.
2.2 Канистры с утопленной ручкой (штабелируемые)
Логистика и всё больше правит экономическим миром. Стандартизированные штабелируемые канистры с утопленной ручкой — это часть концепции идеальной логистики. Такие канистры по своим внешним размерам идеально, используя всю площадь, устанавливаются на европоддоны (канистры этой конструкции также называют просто евроканистрами), а возможность установки прямо друг на друга без дополнительных прокладок и обрешётки позволяет обеспечить максимальную загрузку любого транспорта.
В штабелируемых канистрах ручка утоплена в «тело» канистры — она располагается в специальном углублении, сохраняя канистру «кубообразной». В верхней части канистры оформляются специальные фиксирующие штыри, а в дне — соответствующие пазы. Таким образом, когда канистра ставится на другую такую же канистру, штыри входят в пазы и обеспечивают устойчивость. Ручка при этом находится как бы внутри нижней канистры и не касается верхней. Стенки штабелируемых евроканистр должны быть достаточно массивными, чтобы выдерживать вес, установленный на них сверху (а это обычно несколько ярусов).
При производстве канистр с утопленной ручкой раскрытие прессформ должно происходить одновременно в двух направлениях — традиционным горизонтальным движением и дополнительным вертикальным движением. Вертикальное движение является необходимым для горизонтального раскрытия т.к. в противном случае прессформа «упрётся» в стенки канистры, расположенные вокруг утопленной в них ручки. Для этого прессформа должна состоять не из двух полуформ, а из четырёх элементов, а машины должны иметь дополнительные гидравлические приводы для активации цилиндров выдвигающих эти дополнительные элементы формы вертикально. Таким образом, к набору опций необходимых и рекомендуемых для производства обычных канистр (см. выше) добавляется привод гидравлических сердечников, а также появляется дополнительное требование к размеру узла смыкания — он должен быть достаточно большим, чтобы обеспечивать свободное вертикальное раскрытие прессформы.
Главная технологическая особенность евроканистр — неоптимальное распределение массы. Канистры выдуваются из ровной трубчатой заготовки (рукава), которая в верхней части (район горловины, ручки, плечей) при смыкании вытягивается и складывается гармошкой для формирования утопленной зоны. Регулировка толщины стенки рукава (паризон-контроль) в этой зоне позволяет сконцентрировать достаточную толщину, чтобы при вытягивании рукава стенки в районе плеч канистры оставались прочными, однако, одновременно в зоне под горловиной и в зоне с противоположной стороны скапливается излишнее количество материала, который там совершенно не нужен. Лучше всего эту особенность иллюстрирует фотография справа.
Чёрные метки при нанесении на рукав в процессе его выхода из головки были горизонтальными полосами.
Учитывая эту специфику, в эффективном произодстве евроканистр важнейшими элементами успеха являются оптимальный дизайн канистры, оптимальное сечение рукава и оптимальный профиль распределения массы.
2.2.1 Евроканистры 5–10 литров
Типовые решения для производства евроканистр 5 литров представим в следующей сводной таблице:
| Гнёздность | 1 | 1 + 1 | 1 | 1 + 1 |
| Модель машины, SMC- | 5000TC | 5000DTC | 5000TG | 5000DTG |
| Кол-во станций | 1 | 2 | 1 | 2 |
| Автоматическое удаление облоя | Да | Да | Да | Да |
| Производительность в час, шт. | 130 (180) | 260 (360) | 150 (200) | 300 (400) |
| Производительность в месяц (около 660 часов), шт. | 85 000 (120 000) |
170 000 (240 000) |
100 000 (130 000) |
200 000 (260 000) |
| Гнёздность | 2 | 2 + 2 | ||
| Модель машины, SMC- | 10000TG | 10000DTG | ||
| Кол-во станций | 1 | 2 | ||
| Автоматическое удаление облоя | Да | Да | ||
| Производительность в час, шт. | 300 (400) | 600 (800) | ||
| Производительность в месяц (около 660 часов), шт. | 200 000 (260 000) |
400 000 (530 000) |
Для 10 литровых евроканистр:
| Гнёздность | 1 | 1 + 1 | 1 | 1 + 1 |
| Модель машины, SMC- | 5000TC | 5000DTC | 10000TG | 10000DTG |
| Кол-во станций | 1 | 2 | 1 | 2 |
| Автоматическое удаление облоя | Да | Да | Да | Да |
| Производительность в час, шт. | 110 (140) | 220 (280) | 120 (150) | 240 (300) |
| Производительность в месяц (около 660 часов), шт. | 72 000 (92 000) |
145 000 (184 000) |
80 000 (100 000) |
158 000 (200 000) |
На машинах SMC 10000TG и 10000DTG также возможно размещение 10-литровых евроканистр с двухручьевыми головками. Таким образом, общая гнёздность может составлять 2 + 2, а итоговая производительность одной машины до 400 000 10-литровых канистр в месяц.
2.2.2 Евроканистры 20–30 литров
Все выше перечисленные машины и решения по умолчанию подразумевают классическую непрерывную экструзию рукава и выдув сверху , однако, для производства изделий, в частности канистр, объёмом 20 литров и более обычно используют совсем другие машины — большие машины с нижним выдувом и накопительной (аккумуляторной) экструзионной головкой. Накопительная головка позволяет работать с рукавом любой длины и веса. При непрерывной экструзии, если рукав слишком длинный и тяжёлый в сочетании с долгим временем выдавливания, его нижняя часть, вышедшая из головки в первую очередь, успевает застыть до тех пор пока рукав не выйдет полностью. В накопительной головке необходимая «порция» рукава для одного изделия сначала скапливается внутри обогреваемой головки, а затем резким движением выталкивается наружу.
Для производства штабелируемых канистр объёмом 20–30 литров идеально подходит одностанционная машина SMC-30S и двухстанционная SMC-30DM. Если перед вами стоит задача производить изделия в диапазоне от 10 до 30 литров, то можно использовать машины SMC 30S (хотя это не оптимальный вариант, т.к. канистры 10 литров лучше производить непрерывной экструзией). Если же необходимая номенклатура составляет, например: 5, 10, 20 и 30 литров, то в этом случае производство 5-ти и 10-ти литровых ёмкостей мы всё же рекомендуем вынести на отдельную машину. Производительность по 20–30 литровым канистрам на одностанционной машине типа SMC-30S обычно варьируется в диапазоне от 50 до 80 изделий в час (с оговорками сделанными в примечаниях к самой первой таблице).
Машины серии 30 позволяют установку системы автоматического удаления облоя, однако мы рекомендуем использовать эту опцию, если машина занята в производстве одного изделия или нескольких, но с максимально длинными периодами работы без переналадки. Время цикла на больших изделиях немаленькое, поэтому оператор без суеты успевает вручную удалить облой с каждой выпадающей канистры.
Благодаря своей универсальности и большому узлу смыкания те же самые машины серии 30 можно использовать для выдува канистр вплоть до 50 литров, а система растягивания рукава позволяет оформлять в изделии две полноценные резьбовые горловины.
2.3 Штабелируемые канистры с внешней ручкой
«Вымирающий» сейчас вид канистр, когда-то уверено располагался между ещё не освоенными евроканистрами и неудобными для логистики обычными канистрами с верхней ручкой. Суть штабелируемых канистр с внешней ручкой в том, что в дне делается углубление достаточное для помещения туда ручки, но углубление делается перпендикулярно ручке, что позволяет раскрывать прессформу без вертикального движения. В результате канистры легко и чётко устанавливаются друг на друга после поворота на 90 градусов.
У таких канистр есть только один существенный недостаток. Такие канистры очень ограничены по дизайну и могут быть только квадратными, поэтому со временем более современные канистры с утопленной ручкой вытеснили штабелируемые канистры с внешей ручкой.
Тем не менее, для некоторых специальных задач подобные канистры по-прежнему успешно используются. По весу и сложности оборудования такие канистры наиболее близки к обычным нештабелируемым канистрам, что делает их производство более доступным по сравнению с евроканистрами.
| Если в ваших планах расширение существующего производства канистр или создание нового, свяжитесь с нами и мы подробно обсудим возможные варианты решений. |
