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PET吹塑瓶成型工藝簡述

2017-02-11

       近年來坦浦，PET吹塑瓶以其質輕（占同等玻璃瓶的1／10）牲平、強度高出刷、透明哟忍、無毒等優(yōu)點被大量用于飲料包裝次企，特別是碳酸性飲料的包裝（如可樂等）更是異軍突起淤年。
一般對于熱灌裝瓶來講唾浙，從瓶坯生產到灌裝飲料期間籽榕，擺放時間建議：瓶子儲存期：>1L兩周內使用贯卦，<1L三周內使用资柔；但近來越來越多的廠商使用了輕量瓶并連線生產，即吹即灌撵割，瓶子貯存期在6小時內贿堰。
PET吹塑瓶成型工藝
近年來，PET吹塑瓶以其質輕（占同等玻璃瓶的1／10）啡彬、強度高羹与、透明、無毒等優(yōu)點被大量用于飲料包裝庶灿，特別是碳酸性飲料的包裝（如可樂等）更是異軍突起纵搁。另外吃衅，由于捆裝的玻璃啤酒瓶屢次出現(xiàn)爆炸傷人事故，國外已有意轉向PET瓶包裝腾誉，因此PET吹塑瓶市場前景廣闊徘层。
PET吹塑瓶的生產按型坯的預成型不同，可分為注射拉伸吹塑（簡稱注拉吹）和擠出拉伸吹塑（簡稱擠拉吹）兩種成型方法利职。
注拉吹的工藝過程為趣效，先注射有底瓶坯，冷卻后由輸送帶連續(xù)送至加熱爐（紅外線或電加熱）經(jīng)加熱至拉伸溫度撼盈，而后納入吹塑模內借助拉伸棒進行軸向拉伸绊叙，最后經(jīng)吹脹吹制成型。以下是對預成型瓶坯經(jīng)過再加熱配昼、拉伸吹塑成型的工藝影響因素進行了探討菊舅。
1、設備
目前國內使用的多為德如癌、法等國制造的舆滞、國際上較先進的二步吹塑機，該種設備自動化程度高顿墨、產量大服讯、廢次品率低、工藝易控制稼孤，每臺設備可裝4-40個模具授灵，多的可達60個以上，每小時產量約幾千個扇述，有的可達六萬個藏亲。這類設備一般由供坯系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)匪煌、主機责蝠、控制系統(tǒng)和輔機五大部分組成，其中較重要的是主機萎庭，全電腦控制霜医，包括主機啟閉、烘箱燈管啟閉和成型工藝的調整等驳规。
2肴敛、影晌因素
工藝中的影響因素有：瓶坯及其加熱，預吹（位置吗购、壓力和流量）医男，拉伸桿，高壓吹（壓力巩搏、位置）昨登，以及模具等趾代。
2.1 瓶坯
瓶坯又稱為型坯贯底，是PET粒料經(jīng)注射成型的丰辣，它要求回收料比例不能超過10％，回收次數(shù)不能超過兩次挽后。注塑成型后的瓶坯或加熱后再用的瓶坯必須冷卻48h以上滥港，而且使用的瓶坯存放時間不能超過6個月，不同生產日期镇盛，特別是間隔過長的瓶坯不能混用换蛔，主要原因是瓶坯所用原料型號、混入的二次料比例和瓶坯內殘余應力不同所致卜锡，而這些因素對吹瓶的成型工藝都有重大影響孽强，應根據(jù)實際情況具體對待。
2.2 加熱
瓶坯的加熱由加熱爐來完成歉赴，由人工設定氮妆，自動調節(jié)。加熱爐的高度在25mm左右為宜柄午，離輸送輪19.6mm左右匹溪。瓶坯在輸送輪上連續(xù)運轉通過整個烘箱，這樣瓶坯受熱較為均勻爽咒，能更好地成型玩冷，克服了以前瓶坯靜止加熱、人工轉動而受熱不勻的缺點炼幔。但是加熱爐如調整不當秋茫，會造成吹制的瓶子壁厚上下分布不勻（如上輕下重）、瓶口變大超標乃秀、硬頸等制品缺陷肛著，甚至造成機械部件的扭力故障。
瓶坯加熱溫度一般設定為85-120℃环形，無色瓶坯要高一些策泣，帶色瓶坯則要低些。溫度設定太高或太低都會造成制品缺陷抬吟，如拉破萨咕、白霧等。各個區(qū)域的溫度可根據(jù)制品成型情況具體調整火本，同時要考慮烘箱燈管開啟情況危队。另外，烘箱輸出功率的設定對瓶坯的加熱也有很大影響钙畔，它控制著整個烘箱熱量的輸出茫陆。當長期不開機槽悼，再次開機時，初始輸出功率應相應設定高一些毛围，正常生產過程中再逐步降低到正常狀態(tài)页梁，輸出功率一般為80％左右為宜，特別是環(huán)境溫度在5℃以下時沸恤，效果更為顯著队淳。
吹瓶生產工藝與生產環(huán)境溫度也有一定關系，環(huán)境溫度一般以室溫（22℃左右）為宜真稚。如溫度太高千雏，則制品易出現(xiàn)凝點結塊；溫度太低农帝，機器啟動時產品性能不穩(wěn)定误目，具體操作要根據(jù)實際情況和經(jīng)驗來調節(jié)。
2.3 預吹
預吹在吹制過程中的作用是使瓶坯初具形狀舆飒，同時由拉伸棒縱向拉伸增大其縱向強度轴私。整個過程是預吹凸輪在吹瓶過程中把三通閥推到預吹位置，并由單向閥配合完成秉扑。預吹位置慧邮、壓力和流量都能影響瓶子的質量。
（1）位置 預吹位置提前舟陆，會出現(xiàn)瓶子底部中心點偏斜误澳、變薄，腳部壁厚不勻且發(fā)白秦躯，上重下輕忆谓，硬頸，甚至底部穿透等缺陷踱承；預吹位置錯后倡缠，則會出現(xiàn)上輕下重、中心點變厚茎活、凹陷等缺陷昙沦。
（2）氣流量 預吹氣流量由單向閥控制，一般開3-4圈為宜载荔。氣流量大盾饮，底部重，中心點薄懒熙、偏档价，腳部發(fā)白，壁厚不勻；氣流量小靡黑，中心點變厚揖帕，分段件重超標。
（3）壓力 預吹氣壓力在0.8-1MPa為宜帽惠。壓力高時挎茂，可能造成上重下輕，中心點偏斜亿隔，腳部壁厚不勻午螺，發(fā)白等墓枝；壓力低時乃蔬，不能充分拉伸，底部重容且，中心點厚刁夺。
瓶子腳部、中心點的成型情況對瓶子質量影響最大亮隙，調整不當常引起爆瓶（正常實驗條件下）途凫、滲漏等致命缺陷。
2.4 拉伸桿
拉伸桿是在預吹的同時在預吹氣配合下把加熱后的瓶坯拉伸的裝置溢吻，它在高壓吹后维费、排氣前復位。拉伸桿必須在吹瓶過程中能上下垂直平穩(wěn)移動促王，驅動壓力為0.55-0.8MPa犀盟，與底模的間隙為2.3-2.5mm，也即瓶坯厚度1／3-1／2蝇狼。間隙過大阅畴，會造成瓶底中心點偏移；間隙過小迅耘，中心點變薄贱枣。
2.5 高壓吹
高壓吹的作用是使熔料充分伸展，緊貼模具壁颤专，使瓶子充分成型纽哥，同時進行
三、 生產過程中影響耐熱PET瓶品質的幾種主要因素
1. 瓶坯：特性粘度≥0.81cm3/g衙猾，粘度降≤4%柬激，存放時間不能超過3個月。色澤純潔赁挚、透明逮弛、無雜質、無異色照腐、注點長度及周圍暈斑合適鞋会。
2. 加熱：在烘箱中由遠紅外燈管發(fā)出遠紅外線對瓶坯輻射加熱担灭，由烘箱底部風機進行熱循環(huán)，使烘箱內溫度均勻填杀。瓶坯在烘箱中向前運動的同時自轉寓综，使瓶坯壁受熱均勻。烘箱的熱量由燈管開啟數(shù)量焦厘、整體溫度而設定耿堕，烘箱功率及各段加熱比共同控制。
3. 預吹：拉伸桿下降的同時開始預吹氣绽脏，使瓶坯初具形狀味廊。預吹位置、預吹壓力棠耕、吹氣流量是三個重要工藝因素余佛。
4. 模具溫度：模具的溫度控制在120℃～145℃，用來消除瓶胚拉伸產生的內應力窍荧，提高瓶身塑料結晶度以抵受高溫熱液辉巡，使瓶子不變形。
5. 環(huán)境：室溫蕊退、低溫（空調）狀態(tài)下為佳郊楣。
四、耐熱PET瓶子在生產工藝中出現(xiàn)的一般質量問題產生的原因及解決方法
瓶頸歪斜
1. 油路堵塞 疏通模身油路
2. 拉伸桿排氣孔堵塞 疏通拉伸桿吹氣孔
3. 噴嘴密封圈損壞 更換噴嘴密封圈
中心點偏
1. 預吹氣壓力太高 降低預吹氣壓力
2. 預吹流量太大 減小預吹氣流量
3. 預吹氣位置太早 推遲預吹氣位置
4. 拉伸桿彎曲 更換拉伸桿
5. 拉伸桿離底模間隙太大 調整拉伸桿間隙
6. 瓶坯溫度太高 降低瓶坯設定溫度
瓶子底部變形
1. 底模油溫太高 降低熱油機油溫
2. 底模吹氣閥損壞 更換底模吹氣閥
3. 瓶坯底部溫度太高 降低瓶坯底部溫度
瓶底部褶皺
1. 預吹氣壓力太小 增大預吹氣壓力
2. 預吹氣流量太小 增大預吹氣流量
3. 預吹氣太遲 提早預吹氣
硬頸
1. 頸部加熱不足 增加頸部加熱量
2. 預吹氣壓力太大 減小預吹氣壓力
3. 預吹氣流量太大 減小預吹氣流量
4. 預吹氣太早 延遲預吹氣
5. 加熱爐位置太高 調整加熱爐位置
6. 拉伸桿速度慢 檢修拉伸氣缸
合模線成形不良
1. 模具補償密封圈損壞 更換補償密封圈
2. 模具間隙調整不當 調整好模具間隙
灌前側壁變形
1. 冷卻吹氣時間太短 延長冷卻吹氣時間
2. 模身溫度太高 降低模身溫度
3. 拉伸桿中無冷卻氣吹出 檢修拉伸桿吹氣系統(tǒng)
灌后側壁變形
1. 模身溫度太低 提高模身熱油溫度
2. 瓶坯設定溫度太低 提高瓶坯設定溫度
3. 冷卻吹氣時間太長 減少冷卻吹氣時間
4. 塑料分布不勻 調整吹瓶工藝使料分布均勻
5. 熱油流量太小 疏通油路及清洗油路過濾網(wǎng)
收縮率大
1. 模具溫度低 提高模具溫度
2. 瓶坯溫度低 提高瓶坯設定溫度
3. 冷卻吹氣時間太長 縮短冷卻吹氣時間
4. 油路堵塞 疏通油路
直徑偏大或偏小
1. 冷卻吹氣時間設定不當 調整冷卻吹氣時間
2. 塑料分布不均勻 調整工藝使料分布均勻
五瓤荔、PET瓶在熱灌裝線使用過程的常見問題及其解決方法
1. 儲存和運輸條件及瓶子的儲存期净蚤。
由于PET具有吸濕性能，因此將PET（包括切片茉贡、瓶坯和瓶子）擺放在空氣中塞栅，它就會吸收空氣中的水分，擺放時間越長腔丧，吸水越多放椰。而PET中的水分含量會直接影響到它的性能。對于熱灌裝瓶子曹胚，會影響到熱灌裝瓶子的耐熱溫度玲禾。水分含量越多，瓶子的耐熱溫度就越低济谢。
一般對于熱灌裝瓶來講盏掉，從瓶坯生產到灌裝飲料期間，擺放時間建議：瓶子儲存期：>1L兩周內使用情腥，<1L三周內使用毙向；但近來越來越多的廠商使用了輕量瓶并連線生產，即吹即灌，瓶子貯存期在6小時內形负。即吹即灌的瓶子可灌裝95℃的熱液新掸，吹后存放超過24小時以上的瓶子只能灌裝88℃的熱液。
瓶子的材料瞒礼、儲存條件（室溫教九、相對濕度、儲存時間的長短）芯勘，都會影響到熱灌裝瓶子的技術指標箱靴，即：生產瓶子時要根據(jù)以上不同的材料、儲存條件荷愕、客戶要求等衡怀，相應地調整吹瓶的工藝、技術參數(shù)等路翻。
PET在通常濕度情況下狈癞，進行熔融塑化時會發(fā)生水解反應。高濕度含量常常導致立即反應茂契，結果分子鏈斷裂、降解慨绳，分子量降低（也就是IV降低）掉冶。PET的機械性能與特性粘度IV有關，IV越低則PET的機械性能越差脐雪。
江南和沿海地區(qū)全年平均相對濕度為85%厌小，部分地區(qū)春天和夏天相對濕度可高達90%以上，在高濕度環(huán)境下战秋，PET會吸濕并達到最大的飽和濕度璧亚。
水分含量越高，則PET的IV值下降越大辟堡。某一型號PET在含水量為0.01%時价岭，其特性粘度為0.73，含水量為0.02%時其特性粘度變?yōu)?.63触晃。在180℃時由于干燥時間減少3/4小時冗吟，特性粘度下降0.10。
干燥時間越長則PET原料里水分越低皂计，但過度干燥也會造成PET降解演侍。當加熱至180℃時，對于最大初始水分含量0.3%的原料辉九，水分下降至0.14%色递；干燥4小時可獲得0.004%的水分含量，這是瓶坯控制水分含量的上限。瓶口部分的分子內的水分會加快PET的結晶粪趋，而瓶身部分分子內的水分會影響分子鏈的排列褒堆。
2. 耐熱性能不良。
◆ 熱灌裝瓶是這樣實現(xiàn)耐熱的：
（1） 用特別的模具設計來抵受瓶內負壓：
① 瓶身有長方形凹塊（在模具上可進出移動）滋饲，用來吸收液體冷卻后瓶內產生的負壓厉碟。
② 瓶子設計，用頸屠缭、腰（凹環(huán)）來防止瓶子變成橢圓形箍鼓。
③ 用瓶底設計（一般為花瓣形）來抵受應力或二氧化碳壓力（常溫灌裝高溫殺菌類瓶子采用凹底設計）。
（2） 用熱油機高溫油提高模溫（模具溫度在120℃～145℃）呵曹，用來消除瓶坯拉伸產生的內應力款咖，提高瓶身塑料結晶度，以抵受高溫熱液奄喂，使瓶子不變形铐殃。
◆ 改善瓶子耐熱性能的措施：
① 選擇合理的瓶坯與瓶子設計。最優(yōu)化的瓶坯形狀設計與瓶子模具設計有助于改善瓶子的壁厚分布狀況跨新，避免在瓶身不同區(qū)域產生扭曲或收縮變形富腊；
② 瓶坯注射冷卻時間控制。嚴格控制瓶坯注射冷卻時間域帐，讓瓶坯盡早脫模赘被。這樣即可縮短成型周期并提高產量，又可因較高的殘余溫度而誘發(fā)球狀結晶赚朱。球狀結晶的晶體直徑極锌称（僅0.3mm～0.7mm），并不影響透明度谁班；
③ 嚴格控制注射和拉坯-吹瓶工藝參數(shù)以及各區(qū)域溫度分布笛蛋，避免殘余應力在PET玻璃化溫度（>75℃）下釋放而導致瓶子變形。
④吹瓶模調溫技術的運用诊乐。通常用熱油循環(huán)法給吹瓶模加溫绢拓，吹瓶模調溫共有三種循環(huán)：
瓶身熱油循環(huán)。將吹瓶模加熱至120℃～145℃赚懊。這樣诅潮，瓶坯與吹瓶模腔間的溫度差減小，促發(fā)進一步結晶你朝。延長吹瓶保壓時間胜全，使瓶壁與型腔長時間接觸并有充足時間來提高瓶身結晶度，達到35%左右爪只，但又不破壞透明度琅功。100℃以下的模溫對瓶身結晶度的影響極小考余，因為瓶身結晶發(fā)生在100℃以上。
瓶底冷卻水循環(huán)轧苫。瓶子底部保持低溫（10℃～30℃）楚堤，避免未經(jīng)拉伸的瓶底部分過度結晶而發(fā)白。
瓶頸調溫（選用）含懊。非結晶瓶口部分從注塑模脫模后一直處于完全冷卻狀態(tài)身冬。非結晶瓶口多數(shù)采用加強瓶口設計（增加瓶口壁厚），從而改善封口性能岔乔，避免壓蓋過程中瓶口變形酥筝。通常，灌裝后瓶口橢圓度控制在0.2mm以內雏门，螺紋外徑收縮率低于0.6%嘿歌。
⑤ 循環(huán)吹氣技術。當采用熱吹瓶模時茁影，如何控制瓶子脫模后變形至關重要宙帝。吹瓶模開模前吹入空氣并排空循環(huán)，對瓶身進行冷卻并定形募闲，從而控制脫模后的變形量步脓。循環(huán)冷卻空氣的進氣通過與初吹、二次吹相同的通道膳庵，但從拉坯桿頭部小孔經(jīng)拉坯桿內排氣辐芍。循環(huán)吹氣時間約為0.5秒～2秒。因此描休，耐熱瓶制瓶機的高壓空氣消耗量比普通瓶制瓶機高得多。
3. 容量波動較大令久。
雙軸拉伸PET瓶具有一定的收縮率肥册，最大收縮率約為2%左右，影響PET瓶容量的因素主要有以下幾個方面：
（1） 模具的影響
PET瓶的容量主要受模具尺寸和形狀影響沧唧。每一種瓶型模具尺寸通常是固定不變的严荷。不同形狀的瓶子在設計其收縮率時會有所不同，瓶身上加強筋越少叫砚、瓶厚度越薄則瓶的收縮率越大啼康。
（2） 環(huán)境因素的影響
環(huán)境溫度和濕度對瓶子的容量影響較大，環(huán)境溫度越高铡涣，濕度越大則瓶的容量收縮越大凑逗。
（3） 生產工藝的影響
形狀復雜的瓶子吹瓶時要求有較高的吹瓶壓力，如吹瓶壓力不足否淤，則瓶成型不良悄但，容量會偏刑囊；模具溫度偏高也會造成容量偏小檐嚣。
（4） 瓶子的自然收縮
由于PET瓶會自然收縮助泽，瓶模具尺寸在設計時應設計成可調形式（加減墊片）。以1.5LPET瓶為例嚎京，剛生產的瓶子平均容量為1508ml左右嗡贺，室溫下存放3天后，瓶容量會減少5ml～6ml鞍帝；隨著瓶存放時間延長瓶子容量還會縮小并難以控制诫睬。目前，越來越多的生產線采用連線吹瓶膜眠，即吹即灌岩臣，避免瓶子（容量與耐熱性能）的衰減問題。
（5） 灌裝方式的影響
不同的灌裝方式宵膨，對容量控制的影響也有較大差別庇启。定量灌裝方式對容量影響最小，自重式灌裝對容量影響最大兔憨，對1.5LPET瓶盛媚，最多可能差別20 ml～25ml。
所以扶楣，要解決瓶子的容量問題撤忆，可適當調整模具（墊片），控制生產工藝睬毒，改善倉儲條件矿钩，最重要的是應盡可能縮短瓶子的儲存時間。