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PET瓶注拉吹技术发展趋势上

2022年04月28日 长乐市机械设备网

PET瓶注拉吹技术发展趋势(上)

随着食品(包括饮料)及医疗产品等对包装瓶的大量需求,极大地带动了PET注拉吹设备和技术的发展,而啤酒和果汁等对长货架期的要求,则大大促进了PET瓶阻渗技术的提高。

塑料拉伸吹塑又称双轴取向吹塑,是一类在聚合物的高弹态下通过机械方法(拉伸杆或拉伸夹具)轴向拉伸型胚、用压缩空气径向吹胀(拉伸)型胚以成型包装容器的方法。按型胚的成型方法分,拉伸吹塑有注射拉伸吹塑和挤出拉伸吹塑两种。若按工序来分,拉伸吹塑又可分成一步法和两步法两种。在一步法中,型胚的成型、冷却、加热、拉伸和吹胀以及瓶子的取出均在一台机械上依次完成;两步法则先成型出型胚,并使之冷却至室温,成为半成品,过后再把型胚送入经加热的拉伸吹塑机械中,成型为瓶子,即型胚的成型及其拉伸与吹胀分别在两台机械上进行。

拉伸吹塑成型可使聚合物分子链沿轴向和周向排列,从而使制品的机械性能、阻渗性能、光学性能和耐化学药品性得到提高。目前应用于拉伸吹塑成型的塑料主要有PET、PVC、PP、PAN这四种,而其中的PET则主要是通过注射拉伸吹塑的方法(包括一步法和两步法)成型为瓶,以用于液体的包装。

塑料拉伸吹塑又称双轴取向吹塑,是一类在聚合物的高弹态下通过机械方法(拉伸杆或拉伸夹具)轴向拉伸型胚、用压缩空气径向吹胀(拉伸)型胚以成型包装容器的方法。按型胚的成型方法分,拉伸吹塑有注射拉伸吹塑和挤出拉伸吹塑两种。若按工序来分,拉伸吹塑又可分成一步法和两步法两种。在一步法中,型胚的成型、冷却、加热、拉伸和吹胀以及瓶子的取出均在一台机械上依次完成;两步法则先成型出型胚,并使之冷却至室温,成为半成品,过后再把型胚送入经加热的拉伸吹塑机械中,成型为瓶子,即型胚的成型及其拉伸与吹胀分别在两台机械上进行。

拉伸吹塑成型可使聚合物分子链沿轴向和周向排列,从而使制品的机械性能、阻渗性能、光学性能和耐化学药品性得到提高。目前应用于拉伸吹塑成型的塑料主要有PET、PVC、PP、PAN这四种,而其中的PET则主要是通过注射拉伸吹塑的方法(包括一步法和两步法)成型为瓶,以用于液体的包装。

PET注拉吹技术和设备

注射拉伸吹塑的PET瓶在1976年开始工业化,这是塑料瓶用于碳酸饮料行业的真正开端。PET注拉吹瓶的市场发展迅速,使得PET成为当今应用于吹塑的第二大聚合物。PET瓶的容积小至50mL、大至30L,其形状有圆形、椭圆形和方形。PET瓶主要用于包装碳酸饮料,还可包装酒类饮料(啤酒、葡萄酒)、果汁、矿泉水、食用油、调味品(酱油、果酱、醋)、药品(眼药水、糖浆)、化妆品、农药及洗涤剂等。

1、PET的特性与干燥用于吹塑的PET为饱和线性热塑性聚酯,它的最大用途之所以是碳酸饮料包装瓶,是因为它的阻CO2、O2和水蒸汽渗透的性能高,强度、耐冲击性、耐化学药品性和耐压性高,透明度和光泽度很好,外观性能良好以及纯度高。

吹塑级PET的特性粘度(IV)较高(70~85ml/g),这是为了使吹塑瓶能够有较高的机械性能和透明度。一般来说,IV为70~75ml/g的PET适于拉伸吹塑容积较大(2L以上)的瓶子,而小容积瓶则优先选用高IV的PET。

结晶和取向是影响拉伸吹塑PET瓶的成型过程和性能的关键要素。PET是一种可结晶的聚合物,其结晶度一般为0%~30%,但结晶速率很小。取向可使PET分子有序排列,从而促进了晶体的形成,这种晶体被称为应变诱导晶体。由于晶粒很小,不会折射光线,因此经取向的PET瓶为透明的。

由于PET是吸湿性聚合物,在加工时,其内部所含的水分会在水降解过程中与PET熔体发生化学反应而快速消耗,这会大大降低PET熔体的IV,从而使制品的机械性能下降。 因而PET在加工前必须经过严格干燥,以使其剩余湿气含量小于0.005%。推荐的干燥条件为:干燥温度150℃~163℃,空气露点为-40℃,空气量为0.06m3/min/kgh,干燥时间为4h。根据经验,干燥的温度较低、时间较短,有助于减少乙醛的生成。另外,应避免已干燥过的PET与外界空气接触,因为PET会快速地吸收空气中的湿气,例如,完全干燥的PET与相对湿度为35%~40%的空气接触12min后,含湿量即可达到0.005%。

2、PET的注射拉伸吹塑

1)、瓶胚的注塑成型透明度高、乙醛含量低的瓶胚是注拉吹透明PET瓶最重要的步骤。

熔体温度

熔体温度是PET瓶胚成型要考虑的一个重要参数,其选取要适当,以保证瓶胚的透明度,同时又能控制乙醛的产生。在实际生产中,对某一给定的PET树脂和成型设备,可采用这样的步骤来确定合适的熔体温度:先逐渐降低温度,至瓶胚开始出现雾状,然后再提高温度,刚好能成型出透明瓶胚时的温度即为合适的熔体温度。一般来说,PET熔体的温度应选取280℃。提高注射速率、降低机筒温度有利于成型出透明度高、乙醛含量低的瓶胚。在充模的初始短时间内应采用高注射压力,以稳定充模过程,然后以低压力注射,可取得较好的效果。注塑机的螺杆设计对PET的熔融、混炼均匀性与熔体温度有较大影响。PET瓶胚的注塑要采用低剪切、低压缩比(约2∶1)的螺杆,进料段应取得长些,过渡段与计量段则要取得短些。

热流道系统

设计热流道时要考虑温度控制与流动均衡等问题。流动均衡是指熔体必须以相同的流率、压力降和时间均匀地充满各个型腔。为此,模具型腔应对称布置,流动和充模喷嘴的直径由中间往两边依次地适当增加。

喷嘴在熔体充模时,因与低温的瓶胚模具紧贴会导致熔体的温度降低,从而影响型胚底部的透明性。为了避免该情况的发生,应在喷嘴周围设置加热圈,或设法在喷嘴与模具之间采取适当的隔热措施。另外,适当地加大流道和浇口的直径,也可提高型胚底部的透明度。

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