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PET塑料瓶之吹瓶工艺介绍

PET吹塑瓶可分为两类,一类是有压力瓶,如充装碳酸含气饮料的瓶;另一类为无压力瓶,如充装水、茶、食用油等的瓶。茶饮料瓶是掺混了聚萘二甲酸乙二酯(PEN)的改性PET瓶或PET与热塑性聚芳酯的复合瓶,在分类上属热瓶,可耐热85℃以上;水瓶则属冷瓶,对耐热性无要求。在成型工艺上热瓶与冷瓶相似。笔者主要讨论冷瓶中的有压饮料瓶成型工艺。

1 设备

随着科技的不断进步和生产的规模化,PET吹瓶机自动化程度越来越高,生产效率也越来越高。设备生产能力不断提高,由从前的每小时生产几千个瓶发展到现在每小时生产几万个瓶。操作也由过去的手动按钮式发展为现在的全电脑控制,大大降低了工艺操作上的难度,增加了工艺的稳定性。

目前,PET全自动吹瓶机的生产厂家国外进口主要有法国的SIDEL公司、德国的KRONES公司,国产的有福建全冠quinko公司等。虽然生产厂家不同,但其设备原理相似,一般均包括供坯系统、加热系统、吹瓶系统、控制系统和辅机五大部分。

2 吹塑工艺

PET瓶吹塑工艺流程。

影响PET瓶吹塑工艺的重要因素有瓶坯、加热、预吹、模具及生产环境等。

2.1 瓶坯

制备吹塑瓶时,首先将PET切片注射成型为瓶坯,它要求二次回收料比例不能过高(5%以下),回收次数不能超过两次,而且分子量及粘度不能过低(分子量31000-50000,特性粘度0.78-0.85cm3/g)。根据国家食品安全法,用于食品、医药包装不得使用二次回收料。注塑成型的瓶坯需存放24h以上方能使用。加热后没用完的瓶坯,必须再存放48h以上方能重新加热使用。瓶坯的存放时间不能超过六个月。

瓶坯的优劣很大程度上取决于PET材料的优劣,应选择易吹胀、易定型的材料,并制定合理的瓶坯成型工艺。实验表明,同样粘度的PET材料成型的瓶坯,进口的原料要比国产料易吹塑成型;而同一批次的瓶坯,生产日期不同,吹塑工艺也可能有较大差别。瓶坯的优劣决定了吹塑工艺的难易,对瓶坯的要求是纯洁、透明、无杂质、无异色、注点长度及周围晕斑合适。

2.2 加热

瓶坯的加热由加热烘箱来完成,其温度由人工设定,自动调节。烘箱中由远红外灯管发出远红外线对瓶坯辐射加热,由烘箱底部风机进行热循环,使烘箱内温度均匀。瓶坯在烘箱中向前运动的同时自转,使瓶坯壁受热均匀。

灯管的布置在烘箱中自上而下一般呈"区"字形,两头多,中间少。烘箱的热量由灯管开启数量、整体温度设定、烘箱功率及各段加热比共同控制。灯管的开启要结合预吹瓶进行调整。

要使烘箱更好地发挥作用,其高度、冷却板等的调整很重要,若调整不当,吹塑时易出现胀瓶口(瓶口变大)、硬头颈(颈部料拉不开)等缺陷。

2.3 预吹

预吹是二步吹瓶法中很重要的一个步骤,它是指吹塑过程中在拉伸杆下降的同时开始预吹气,使瓶坯初具形状。这一工序中预吹位置、预吹压力和吹气流量是三个重要工艺因素。

预吹瓶形状的优劣决定了吹塑工艺的难易与瓶子性能的优劣。正常的预吹瓶形状为纺锤形,异常的则有亚铃状、手柄状等。造成异常形状的原因有局部加热不当,预吹压力或吹气流量不足等,而预吹瓶的大小则取决于预吹压力及预吹位置。在生产中要维持整台设备所有预吹瓶大小及形状一致,若有差异则要寻找具体原因,可根据预吹瓶情况调整加热或预吹工艺。

预吹压力的大小随瓶子规格、设备能力不同而异,一般容量大、预吹压力要小;设备生产能力高,预吹压力也高。

即使采用同一设备生产同一规格的瓶子,由于PET材料性能的差异,其所需预吹压力也不尽相同。玻纤增强的PET材料,较小的预吹压力即可使瓶子底部的大分子正确取向;另一些用料不当或成型工艺不适当的瓶坯,注点附近有大量的应力集中不易消退,如果吹塑,常会在注点处吹破或在应力测试中从注点处爆裂、渗漏。根据取向条件,此时可如所示把灯管移出2-3支至注点上方开启,给予注点处充分加热,提供足够热量,促使其迅速取向。
对于已加热二次使用的瓶坯或存放时间超标的瓶坯,由于时温等差效应,二者成型工艺相似,与正常瓶坯相比,其要求的热量要少,预吹压力也可适当降低。

2.4 辅机及模具

辅机主要指维持模具恒温的设备。模具恒温对维持产品的稳定性有重要作用。一般瓶身温度高,瓶底温度低。对冷瓶来说,由于其底部的冷却效果决定了分子定向的程度,将温度控制在5-8℃为佳;而热瓶底部的温度则要高得多。
模具是影响PET瓶吹塑工艺的重要因素,模具形状的优劣会减轻或加大工艺调整的难度,如加强筋、过渡区的弧度及底部的散热状况等都对工艺调整有影响。

2.5 环境

生产环境的好坏对工艺调整也有较大影响,恒定的温度条件可以维持工艺的稳定及产品的稳定。PET瓶吹塑成型一般在室温、低湿状态下为佳。

3 其它要求

有压瓶应同时满足应力测试与耐压测试的要求。应力测试是为防止PET瓶灌装饮料时瓶底与润滑剂(碱性)接触过程中产生分子链的降解而发生开裂、渗漏等进行的内在质量控制;耐压测试则是防止瓶内充入一定压力气体后产生爆裂而进行的质量控制。为满足这两种需要,中心点厚度要控制在一定范围内,一般情况是中心点薄,应力测试较好,耐压较差;中心点厚,耐压测试较好,应力测试较差。当然,应力测试的结果还与中心点周围过渡区域料的堆积有很大关系,这要根据实际经验进行调整。

4 结语

PET瓶吹塑工艺的调整,是针对相应的材料进行的,如果材料不佳,对工艺的要求就很苛刻,甚至于难以吹塑出合格的瓶子。
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