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Pneumatique dans l’emballage: de nouveaux développements pour de meilleures bouteilles

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En un coup d’oeil:

  • De nombreuses entreprises d’emballage se tournent vers des systèmes qui combinent le processus de moulage par étirage-soufflage (SBM) avec le processus d’embouteillage en un seul flux de production.
  • Les technologies pneumatiques peuvent résoudre les défis du PET tels que le coût, la fiabilité, la recyclabilité et le besoin d’une production flexible et d’une intelligence IIoT.
  • Les capteurs intelligents pour les machines SBM émettent des alertes lorsque le taux de fuite dépasse une valeur prédéterminée, de sorte que les fuites peuvent être diagnostiquées tôt.

Les technologies et produits pneumatiques jouent un rôle essentiel dans une large gamme de systèmes d’emballage destinés aux marchés des produits de consommation. Ils fournissent des systèmes fiables, éprouvés et efficaces pour une large gamme de tâches d’actionnement et de déplacement de matériaux dans de nombreux types de systèmes d’emballage. La dernière génération de systèmes pneumatiques intelligents leur permet de s’intégrer de manière transparente dans les environnements des machines d’emballage numériques grâce à l’intelligence embarquée et au respect de toutes les normes de communication pertinentes.

Le produit d’embouteillage le plus utilisé dans le monde est la bouteille en polyéthylène téréphtalate (PET). En 2016, plus de 6,12 milliards de bouteilles ont été produites dans des usines de tous les principaux marchés du monde. Les bouteilles en PET sont les plus largement utilisées pour les boissons – eau, jus de fruits et autres boissons – mais des versions de ces contenants sont également utilisées pour les cosmétiques, les produits pharmaceutiques, les soins personnels et les produits chimiques ménagers.

La demande de bouteilles en PET reste forte et, par conséquent, on estime qu’environ 3 500 systèmes d’étirage-soufflage (SBM) sont construits et déployés chaque année. Plusieurs technologies pneumatiques jouent un rôle essentiel dans ces systèmes, avec des produits innovants tels que les vannes de régulation proportionnelles qui aident les systèmes SBM à fournir la flexibilité, les débits élevés et la qualité des produits dont les entreprises mondiales d’emballage ont besoin.

Croissance des systèmes de production combinés SBM

Dans les machines SBM, les préformes en PET sont montées sur des noyaux et transportées dans un four chauffant pour les ramollir. Il y a alors un changement de pas pour les orienter pour l’insertion dans des moules qui définissent la forme des bouteilles. La préforme est physiquement étirée tandis que de l’air basse pression est injecté pour dilater instantanément la bouteille (pré-soufflage), qui se conforme à la forme définie par le moule et ensuite de l’air haute pression – jusqu’à 40 bar (soufflage) – pour finaliser la production processus donné au conteneur la rigidité finale et commencer à abaisser la température. Les bouteilles sont ensuite éjectées pour la prochaine étape de traitement.

La pneumatique joue un rôle clé dans ces processus: les vérins pneumatiques utilisant de l’air d’alimentation basse pression pour manipuler les noyaux lorsqu’ils se déplacent à travers le chauffage dans le processus d’étirage et de soufflage, tandis que les blocs de vannes pneumatiques haute pression et les vannes de commande fournissent le coup d’expansion critique.

Les unités d’étirage Emerson peuvent effectuer jusqu’à 2400 cycles par heure dans le processus SBM.Emerson

Jusqu’à récemment, la fabrication de bouteilles en PET et leur remplissage avec des boissons étaient deux processus distincts, se produisant souvent à deux endroits différents. De nombreuses entreprises d’emballage, généralement des embouteilleurs de boissons, achètent désormais des systèmes «combo» qui combinent le processus SBM avec le processus d’embouteillage dans un flux de production unique et ininterrompu.

Il offre une grande efficacité aux embouteilleurs et leur donne la possibilité de contrôler et de modifier la taille et la forme des bouteilles en PET pour être plus réactifs aux tendances changeantes des clients, aux demandes du marché et améliorer la différenciation des produits.

Ce processus combiné aide également les entreprises d’embouteillage à répondre à un souci de durabilité: les bouteilles en PET sont hautement recyclables, mais sur de nombreux marchés, les programmes de recyclage ne sont pas aussi efficaces qu’ils pourraient l’être, ce qui conduit à des efforts pour interdire ou limiter strictement l’utilisation de bouteilles en PET. La mise en œuvre de systèmes de production combinés offre le potentiel d’aider à réduire considérablement l’empreinte carbone de ce type de conteneur, car ils n’ont plus besoin d’être produits en un seul endroit et expédiés à l’usine d’embouteillage où ils sont ensuite stockés jusqu’à ce qu’ils soient remplis.

Principaux défis de la production de PET

Les entreprises d’embouteillage qui investissent dans des lignes de production combinées, ainsi que les fabricants d’équipement d’origine (OEM) qui fournissent leurs systèmes, sont confrontés à plusieurs défis liés à la maximisation de la valeur et des performances de leurs systèmes de production, en particulier de leurs machines SBM. Parmi ces défis:

Amélioration des coûts et de la productivité. La production typique de moulage par soufflage varie de 2 400 à 3 000 bouteilles par moule et par jour. Les fabricants veulent maintenir ce niveau de production avec des taux extrêmement bas de bouteilles rejetées / de mauvaise qualité.

Demande d’une gamme plus large de formes et de tailles de bouteilles. Une production efficace et flexible de différentes tailles et formes de bouteilles est essentielle pour produire facilement différentes tailles et formes. Ceci est particulièrement important car certaines entreprises cherchent à développer leur production de formes de bouteilles personnalisées et de capacités de bouteilles à la demande.

Fiabilité maximale. Les embouteilleurs et les équipementiers ont un besoin continu de composants système avec une longue durée de vie et des capacités de maintenance prédictive.

Intelligence Industrie 4.0 / IIoT. Davantage de données exploitables en temps réel provenant des machines de production et des composants des machines pouvant être utilisées pour améliorer l’efficacité et réduire les temps d’arrêt des machines sont nécessaires. Un autre défi consiste à visualiser les données et à les rendre exploitables – pour obtenez toute l’histoire de la façon dont les choses fonctionnent.

Recyclabilité. Les embouteilleurs en PET et les utilisateurs finaux souhaitent également développer des moyens d’augmenter le pourcentage de PET recyclé dans la production de nouveaux conteneurs de même qualité et caractéristiques.

De multiples technologies pneumatiques répondent à bon nombre de ces défis. Beaucoup ont des fonctionnalités fiables et performantes qui ont été affinées au cours de décennies de collaboration étroite avec les constructeurs de machines.

La pneumatique est utilisée dans plusieurs domaines clés des machines SBM. Les systèmes pneumatiques de préparation d’air offrent une efficacité améliorée et un meilleur contrôle de l’air à basse et à haute pression utilisés par les actionneurs de préforme et les étapes d’expansion de la bouteille de soufflage étirée.

L’air basse pression active les actionneurs pneumatiques et les dispositifs qui déplacent et manipulent les bouteilles tout au long du processus, tels que le changement de pas, les unités d’étirage et les unités d’éjection, tandis que les unités de filtre / régulateur modulaires et les capteurs prennent en charge les débits élevés nécessaires à l’expansion de la bouteille haute pression. étape.

La dernière génération de capteurs intelligents pour cette application émettra des alertes lorsque le taux de fuite dépasse une valeur prédéterminée, de sorte que les fuites peuvent être diagnostiquées tôt et traitées avant qu’elles ne deviennent un problème majeur. Cela donne aux embouteilleurs des informations exploitables sur les données de la machine (telles que le débit, la pression et la température), ce qui permet d’optimiser la consommation d’énergie, d’éviter les temps d’arrêt de la machine et de réduire les coûts.

Les blocs de soufflage hautes performances constituent un autre ensemble clé de composants pneumatiques essentiels au processus SBM. Ces pneumatiques assurent le contrôle de la croissance du volume de la bouteille grâce à des parties clés du processus d’expansion de la bouteille: pré-soufflage, soufflage, récupération et échappement.

Les blocs de soufflage haute performance permettent de contrôler la croissance du volume des bouteilles, ce qui en fait un composant pneumatique essentiel dans le processus SBM.Les blocs de soufflage haute performance permettent de contrôler la croissance du volume des bouteilles, ce qui en fait un composant pneumatique essentiel dans le processus SBM.Emerson

La dernière génération de ces composants est conçue pour des milliers d’heures de fonctionnement. De nombreux fournisseurs ont affiné leurs conceptions pour les rendre plus compactes pour s’adapter aux espaces de machines étroits, réduire les volumes morts et améliorer les temps de réponse pour permettre une production de bouteilles à grande vitesse.

Le bloc EP07-PT est équipé d'un régulateur de débit de haute qualité, d'une vanne intégrée au bloc de soufflage et de fonctions intégrées IoT.Le bloc EP07-PT est équipé d’un régulateur de débit de haute qualité, d’une vanne intégrée au bloc de soufflage et de fonctions intégrées IoT.Emerson

Les cylindres pneumatiques jouent un rôle important dans plusieurs étapes de la machine SBM, y compris le repositionnement des préformes lorsqu’elles sortent du four de chauffage et sont insérées dans les moules de soufflage. Les vérins pneumatiques, les vannes de commande directionnelles, les systèmes de vannes et les unités d’éjection conçues sur mesure sont largement utilisés dans ces applications.

La pneumatique continue d’être utilisée dans ces fonctions SBM car ce sont des systèmes à la fois fiables et efficaces. Beaucoup de ces produits, tels que les vannes, sont conçus de manière hygiénique pour les environnements de zone alimentaire. Cela les rend bien adaptés aux usines mixtes où les bouteilles sont remplies directement en aval du système SBM.

Vannes de contrôle proportionnelles intelligentes

Comme avec de nombreuses autres technologies d’automatisation, la pneumatique a ajouté des capacités pour fournir de nouveaux niveaux et gammes de contrôle aux processus de fabrication clés. Un important fournisseur de pneumatiques a récemment introduit une vanne de régulation proportionnelle pour l’étape d’expansion de pré-soufflage dans la production de PET

Ce contrôle pourrait changer la donne pour cette étape, en remplaçant ce qui était auparavant un débit haute pression marche / arrêt – régler le débit et le garder le même tout au long du processus de soufflage – avec une modulation du débit pour affiner l’expansion de chaque bouteille dans le moule.

Cette nouvelle solution combine une vanne proportionnelle spécialement conçue, une électronique de commande et un logiciel qui peuvent soit stocker les points de consigne pour la séquence de soufflage dans la vanne, soit répondre aux directions de commande de l’API SBM gérant le processus de soufflage.

L'introduction d'une vanne de régulation proportionnelle dans l'étape d'expansion de pré-soufflage de la production de PET donne un niveau de contrôle plus élevé de chaque poste de machine que le modèle de débit haute pression marche / arrêt précédemment utilisé.L’introduction d’une vanne de régulation proportionnelle dans l’étape d’expansion de pré-soufflage de la production de PET donne un niveau de contrôle plus élevé de chaque poste de machine que le modèle de débit haute pression marche / arrêt précédemment utilisé.Emerson

L’expansion de la bouteille prend généralement entre 70 et 200 ms, en fonction de la taille de la bouteille et de l’épaisseur souhaitée. Dans le passé, le débit était uniforme, mais avec cette technologie de valve proportionnelle, la croissance de la bouteille est intelligemment modulée, ce qui donne un niveau de contrôle beaucoup plus élevé sur la façon dont la bouteille chauffée se dilate dans le moule.

Cela permet un contrôle en temps réel de chaque station machine, et il peut y avoir jusqu’à 48 stations. Le système comprend également la capacité de capturer les résultats de rétroaction pour la qualité de chaque coup, fournissant les données critiques nécessaires aux fabricants de bouteilles pour affiner le processus et réduire au minimum le nombre de bouteilles rejetées.

La technologie proportionnelle pour le soufflage de PET fait passer la pneumatique à un tout nouveau niveau de valeur pour ce processus, offrant de multiples avantages:

  • Le potentiel de réduire la consommation de matière grâce à la possibilité d’ajuster la formation de la paroi et de la forme des bouteilles, ainsi que de créer des contenants plus minces et plus légers
  • Permettre la production à haut débit de formes de bouteilles plus complexes, un objectif essentiel à des fins de marketing pour les embouteilleurs
  • Aider à générer des économies d’énergie de deux manières: en réduisant potentiellement la pression d’air de soufflage nécessaire pour accomplir une formation de bouteille de qualité et en réduisant la température de chauffage dans le four de pré-soufflage
  • Amélioration de la flexibilité de fabrication, car le processus est facilement modifié via une formule logicielle / API spécifique à chaque station de soufflage de la machine

Étant donné que le système de vanne proportionnelle capture et communique également des données sur chaque coup, il fournit une riche source de données pour la documentation de qualité afin de sauvegarder et de suivre le contrôle du processus. Il fournit également des données de surveillance de l’état pour soutenir les programmes de maintenance de routine et préventive.

Conclusion

Dans le moulage par soufflage de PET, la pneumatique continue d’évoluer et de s’améliorer, combinant des performances fiables pour plusieurs étapes clés du processus avec des innovations qui répondent aux besoins des OEM et des fabricants pour plus de contrôle et de flexibilité.

Alors que les machines combo SBM continuent d’être la solution de choix pour de nombreux embouteilleurs, le besoin de systèmes pneumatiques intelligents qui fournissent des capteurs IIoT, une capture de données en temps réel et des interfaces avec les principales architectures de bus continuera de croître.

Les équipementiers qui collaborent avec des fournisseurs de technologie pneumatique expérimentés peuvent tirer parti de leur expertise dans les technologies pneumatiques et co-développer de nouvelles solutions et des améliorations pour des produits existants, ce qui contribue à améliorer la façon dont la pneumatique contribue à la performance et à la valeur concurrentielle de leurs systèmes.

Gerson Henning est le directeur du développement commercial, de l’emballage des aliments et des boissons chez Emerson.

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    Pirelli Diablo™ Rosso Corsa est un pneu pour les pilotes qui nécessitent une adhérence maximale, ce qui le rend excellent sur la piste.Fort de l'expérience des meilleures courses au monde, Pirelli prend très au sérieux le développement de ces pneus. Le pneu arrière a différents mélanges de gomme dans différentes zones pour optimiser l'adhérence sur l'ensemble du pneu. Le nouveau motif offre toujours une surface de contact complète et grâce au mélange de gomme unique, l'adhérence sur sol mouillé est fantastique. Prenez un virage, réduisez la vitesse et mettez les gaz pour avoir un contrôle total avec des propriétés de chauffage plus rapides sur l'asphalte sec et humide avec ces pneus impressionnants!Comment lire une désignation de pneu ?120/60 ZR17 55W TLLargeur de pneu: (120) / 60 ZR17 55 TLLe pneu a dans ce cas une largeur de 120 mm là où il est le plus large.Hauteur des pneus: (120) / 60 ZR17 55 TLLa hauteur du pneu est 60% de la largeur du pneu, dans ce cas 72 mm.Indice de vitesse: (120) / 60 ZR17 55 TLPlus de 300 km / hF = 80 km / hG = 90 km / hJ = 100 km / hK = 110 km / hL = 120 km / hM = 130 km / hN = 140 km / hP = 150 km / hQ = 160 km / hR = 170 km / hS = 180 km / hT = 190 km / hU = 200 km / hH = 210 km / hV = 240 km / hW = 270 km / hY = 300 km / hZ = plus de 300 km / hType de pneu 120/60 Z (R) 17 55 TLR = Pneu radial La corde repose radialement sur le pneu. De meilleures propriétés incurvées que les autres pneus.- Pneu diagonal Exemple : 90/90 (-) 21 La corde repose en diagonale sur le pneu et dilate plus d’un pneu radial à grande vitesse. Également idéal comme pneu off-road.B = pneu diagonal Nouvelle version améliorée du cadre en diagonale. S'agrandit moins qu'un pneu diagonal traditionnel. Un pneu qui fonctionne très bien avec des pneus personnalisés.Taille en pouces sur le pneu 120/60 ZR (17) 55 TL17 signifie 17 pouces dans ce cas.L'indice de charge est la charge maximale à la vitesse maximale spécifiée du pneu actuel 120/60 ZR17 (55) TLDans ce cas, 218 kg.21 = 82,5 kg22 = 85 kg23 = 87,5 kg24 = 90 kg25 = 92,5 kg26 = 95 kg27 = 97,5 kg28 = 100 kg29 = 103 kg30 = 106 kg31 = 109 kg32 = 112 kg33 = 115 kg34 = 118 kg35 = 121 kg36 = 125 kg37 = 128 kg38 = 132 kg39 = 136 kg40 = 140 kg41 = 145 kg42 = 150 kg43 = 155 kg44 = 160 kg45 = 165 kg46 = 170 kg47 = 175 kg48 = 180 kg49 = 185 kg50 = 190 kg51 = 195 kg52 = 200 kg53 = 206 kg54 = 212 kg55 = 218 kg56 = 224 kg57 = 230 kg58 = 236 kg59 = 243 kg60 = 250 kg61 = 257 kg62 = 265 kg63 = 272 kg64 = 280 kg65 = 290 kg66 = 300 kg67 = 307 kg68 = 315 kg69 = 325 kg70 = 335 kg71 = 345 kg72 = 355 kg73 = 365 kg74 = 375 kg75 = 387 kg76 = 400 kg77 = 412 kg78 = 425 kg79 = 437 kg80 = 450 kg81 = 462 kg82 = 475 kg83 = 487 kgType de pneu et options: 120/60 ZR17 55 (TL)TT = Type de chambre à airTL = Tube Less (tubeless).REINF = Extra renforcé
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