충전 후 병이 변형되는 이유 — 문제는 프리폼에서 시작됩니다

충전 후 병 변형은 음료 및 물 포장 라인에서 가장 파괴적인 품질 문제 중 하나입니다. 충전 후 병이 뒤틀리거나, 쓰러지거나, 변형된 상태로 도착하면 본능적으로 충전 기계, 컨베이어 속도 또는 캡핑 압력을 조정합니다. 그러나 상당수의 경우 문제의 실제 원인은 업스트림입니다. PET 프리폼 그 병을 불곤 했어요. 변형이 발생하는 이유와 변형이 실제로 시작되는 위치를 이해하는 것이 변형을 영구적으로 수정하는 가장 빠른 길입니다.

"충전 후 병 변형"이 실제로 의미하는 것

변형은 단일 증상이 아닙니다. 이는 여러 가지 독특한 방식으로 나타나며, 각각은 서로 다른 실패 메커니즘을 나타냅니다.

• 측벽 붕괴 또는 패널링 : 병 벽이 안쪽으로 휘어져 종종 평평한 패널이나 오목한 홈으로 나타납니다. 이는 액체가 냉각됨에 따라 내부 진공이 발생하는 핫필 응용 분야에서 특히 일반적입니다.
• 기본 왜곡 : 병의 바닥이 바깥쪽으로 부풀어 오르거나 이동하여 평평한 표면에서 병이 기울거나 흔들리는 현상이 발생합니다.
• 목과 마감 변형 : 나사산이 있는 넥 부분이 휘어져 캡 밀봉이 제대로 되지 않거나, 누수 현상이 발생합니다.
• 전체적인 높이 변화 : 병이 세로로 줄어들거나 규격보다 짧아져 라벨링 및 2차 포장에 지장을 줍니다.

이러한 각 형태의 변형은 충진 공정 매개변수로 인해 발생할 수 있습니다. 그러나 각 변형은 실제 충진 조건을 견디는 데 필요한 구조적 특성이 부족한 프리폼으로 거슬러 올라갈 수도 있습니다.

근본 원인: 왜 프리폼이 일반적으로 출발점이 되는가?

완성된 PET 병은 불어넣은 프리폼의 강도만큼만 강합니다. 블로우-스트레치 공정은 프리폼의 재료 특성(분자 방향, 벽 두께 분포, 결정화도)을 병의 최종 구조적 특성으로 변환합니다. 프리폼에 결함이 있는 경우 해당 결함은 블로잉 중에 사라지지 않습니다. 그것은 늘어나고, 얇아지고, 증폭됩니다.

일련의 사건을 고려하십시오. 벽 두께가 고르지 않은 프리폼이 블로우 몰드에 들어갑니다. 얇은 부분이 더욱 적극적으로 늘어나 완성된 병에서 재료 밀도가 낮은 국부적인 영역이 생성됩니다. 충전 방법에 따라 충전 압력, 열 스트레스 또는 진공 상태에서 이러한 얇은 영역이 가장 먼저 파손됩니다. 작업자는 병 변형을 확인합니다. 근본 원인은 실제로 생산 공정에서 몇 시간 또는 며칠 전에 발생한 프리폼 결함입니다.

이러한 업스트림 출처 때문에 충전 라인 매개변수를 조정하면 부분적이거나 일시적인 완화만 제공되는 경우가 많습니다. 병이 존재하기 전에 구조적 문제가 해결되었습니다.

충전 후 변형을 초래하는 주요 예비성형 요소

벽 두께 균일성

벽 두께 변화는 병 변형의 가장 일반적인 프리폼 관련 원인입니다. 프리폼 벽 두께에 대한 업계 표준 공차는 일반적으로 ±0.1~±0.15mm 범위입니다. 불량한 금형 정렬, 일관되지 않은 사출 속도 또는 재료 흐름 불균형으로 인해 변형이 이 범위를 초과하는 경우 결과적으로 병에 구조적으로 취약한 영역이 생깁니다. 중요한 영역에서 두께가 0.2mm 부족해도 국부 파열 강도가 15~25% 감소할 수 있습니다. , 표준 충전 조건에서 눈에 띄는 변형을 일으키기에 충분합니다.

PET 수지의 고유 점도(IV)

IV는 PET 분자 사슬 길이를 직접적으로 측정한 것으로, 발포 후 재료의 신축성 및 강도 유지 능력에 영향을 줍니다. 물병용 표준 PET 프리폼에는 일반적으로 0.76~0.80dL/g 범위의 IV가 필요합니다. 과도한 건조, 과도한 재분쇄 사용 또는 열악한 수지 품질로 인해 IV가 0.72dL/g 미만으로 떨어지면 블로운 병의 강성과 크리프 저항성이 감소합니다. 고속 충진의 기계적 응력 하에서 IV가 낮은 병은 영구 변형에 더 취약합니다.

프리폼 무게 및 벽 대 부피 비율

프리폼 무게를 목표 병 부피에 맞추는 것은 기본적인 엔지니어링 요구 사항입니다. 의도한 병 부피에 비해 너무 가벼운 프리폼은 블로우 공정이 얼마나 잘 제어되는지에 관계없이 블로우 후 벽이 너무 얇아집니다. 참고로, 표준 500ml 생수병에는 일반적으로 설계 사양에 따라 무게가 18g~22g인 프리폼이 필요합니다. 중량이 부족한 프리폼은 구조적으로는 완벽해 보이지만 충전 하중을 견딜 수 없는 병을 생성합니다. 특히 고온 충전 또는 고속 저온 충전 환경에서는 더욱 그렇습니다. 무게 대 부피 일치에 대한 자세한 내용은 다음을 참조하세요. 프리폼 중량 선택 .

게이트 및 본체 결정화도

게이트 영역(프리폼 베이스의 사출 지점)은 성형 중 냉각되는 마지막 영역입니다. 냉각이 충분하지 않으면 이 영역에 과도한 열이 유지되어 응력 집중이 발생합니다. 부푼 병에서는 게이트가 베이스의 하단 중앙이 됩니다. 충전 압력 또는 열 응력 하에서 결정도 제어가 불량한 게이트는 기본 변형 및 진주광택(백화)이 발생하는 가장 일반적인 지점 중 하나입니다. 이는 재료가 회복 가능한 탄성 범위를 넘어 늘어났다는 신호입니다.

주입 시 수분 함량

PET 수지는 사출 성형 전에 수분 함량이 50ppm 이하로 건조되어야 합니다. 이 임계값을 초과하는 수분은 가공 중에 가수분해를 유발하여 분자 사슬을 끊고 IV를 영구적으로 감소시킵니다. 성능이 저하된 프리폼으로 인해 벽이 부서지기 쉽고 충격 저항성이 저하된 병이 생성됩니다. 완성된 프리폼이 눈에는 정상적으로 보일 수 있지만 충전 라인의 기계적 요구로 인해 병이 파손될 수 있기 때문에 높은 습도는 잘 눈에 띄지 않는 프리폼 결함 중 하나입니다.

충전 조건이 프리폼 관련 약점을 증폭시키는 방법

충전 조건은 병의 구조적 약점을 만드는 것이 아니라 드러납니다. 경계선 특성을 지닌 프리폼은 주변 조건에서 기본 품질 검사를 통과하는 병을 생산할 수 있지만 실제 충전 공정의 스트레스에 노출되면 눈에 띄게 실패할 수 있습니다. 다음 표에는 다양한 충전 방법이 일반적인 프리폼 결함과 어떻게 상호 작용하는지 요약되어 있습니다.

각 시나리오에서 충전 프로세스는 예측 가능하고 측정 가능한 응력을 적용합니다. 프리폼은 영구 변형 없이 응력을 흡수할 수 있는 구조적 특성을 갖거나 그렇지 않습니다. 그렇지 않으면 변형이 불가피한 결과입니다.

프리폼이 문제인지 평가하는 방법

충전 라인을 조정하기 전에 구조화된 프리폼 감사를 통해 변형이 실제로 프리폼 단계에서 발생하는지 여부를 격리할 수 있습니다. 다음 점검은 실용적인 시작점입니다.

1. 프리폼의 샘플 배치 계량 : 동일한 로트에서 20~30개의 프리폼을 측정하고 분산을 계산합니다. 20g 프리폼에서 0.3g보다 큰 표준 편차는 일관되지 않은 주입 충진을 나타내는 위험 신호입니다.
2. 여러 지점에서 벽 두께 확인 : 초음파 두께 측정기를 사용하여 프리폼 본체의 게이트, 중간점, 숄더 부분을 측정합니다. 영역 간 차이가 0.15mm보다 크면 재료 분포가 고르지 않음을 나타냅니다.
3. 날아간 병에 대한 최고 부하 테스트 수행 : 충전 전 빈 병에 수직 하중을 조절하여 가합니다. 병이 사양(일반적으로 500ml 물병의 경우 20~35kg) 미만으로 실패하면 프리폼 재료 특성이 충분하지 않을 수 있습니다.
4. 프리폼 IV 인증 검토 : 프리폼 공급업체에 레진 IV 테스트 보고서를 요청하세요. IV 값이 문서화되지 않았거나 병 용도에 대한 사양 범위보다 낮은 경우 처리 중 재료 품질 저하가 원인일 수 있습니다.
5. 변형 패턴을 프리폼 로트 번호와 비교 : 변형률이 프리폼의 특정 생산 로트와 상관관계가 있는 경우 충진 라인 문제보다는 프리폼 소싱 또는 프리폼 제조 문제를 강력히 가리키는 증거가 있습니다.

포괄적인 테스트 프로토콜에 대해 설명된 원칙은 다음과 같습니다. PET 프리폼 분석 승인 한계 및 결함 분류에 대한 자세한 지침을 제공합니다.

모양을 유지하는 프리폼 선택

더 나은 프리폼 선택을 통해 병 변형 문제를 해결하려면 단순히 충분히 가까운 표준 프리폼을 찾는 것이 아니라 프리폼 사양을 충전 응용 분야에 정확하게 일치시켜야 합니다. 정렬해야 할 가장 중요한 사양 요소는 다음과 같습니다.

• 넥 마감 기준 : 넥 마감(28mm PCO 1881, 30mm, 38mm 등)이 캡 사양과 정확히 일치해야 합니다. 마감이 일치하지 않으면 내부 압력에 따른 변형을 모방하는 밀봉 실패가 발생합니다. 사용 가능 여부 확인 PET 프리폼 목 크기별로 호환성을 확인합니다.
• 충전 온도에 따른 프리폼 설계 : Hot-fill 응용 분야에는 열 변형을 방지하기 위해 병 측벽에 25~35%의 결정화도 수준을 유도하는 열고정 발포용으로 설계된 프리폼이 필요합니다. 표준 냉간 충전 프리폼은 60°C 이상의 충전 온도에서 크게 변형됩니다.
• 목표 볼륨에 대한 벽 두께 사양 : 금형의 표준 신축 비율로 블로우 연신한 후 프리폼의 몸체 벽 두께가 정수의 경우 가장 얇은 지점에서 0.25mm 이상, 탄산 음료의 경우 0.30mm 이상의 최종 벽 두께를 생성하는지 확인합니다.
• 수지 등급 및 첨가제 패키지 : 강화된 차단 성능이 요구되는 자외선에 민감한 음료나 병의 경우, 프리폼에 포함된 기본 수지 사양과 첨가제 패키지가 제품의 유통기한은 물론 장기적인 구조적 완전성에 영향을 미칩니다.

수지 IV 인증, 중량 공차, 금형 캐비티 추적성을 포함하여 문서화된 프리폼 사양을 제공할 수 있는 공급업체와 협력하면 정보에 입각한 조달 결정을 내리는 데 필요한 데이터를 얻을 수 있습니다. 새로운 프리폼을 주문하기 전에 체크리스트를 확인하세요. PET 프리폼을 주문하기 전 고려해야 할 요소 사양 검토 프로세스를 전체적으로 다루고 있습니다.

충전 후 병 변형은 명확한 엔지니어링 솔루션을 사용하는 생산 문제입니다. 대부분의 지속적인 변형 사례에서 프리폼 사양을 고정하면 증상이 완전히 제거됩니다. - 충전 라인을 변경하지 않고. 조사를 업스트림으로 시작하면 대개 거기에서 답을 찾을 수 있습니다.