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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。
由于PET具有吸濕性能,因此將PET(包括切片、瓶坯和瓶子)擺放在空氣中,它就會吸收空氣中的水分,擺放時間越長,吸水越多。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,會影響到熱灌裝瓶子的耐熱溫度。水分含量越多,瓶子的耐熱溫度就越低。一般對于熱灌裝瓶來講,從瓶坯生產(chǎn)到灌裝飲料期間,擺放時間建議:
瓶子儲存期:>1L兩周內(nèi)使用,<1L三周內(nèi)使用;但近來越來越多的廠商使用了輕量瓶并連線生產(chǎn),即吹即灌,瓶子貯存期在6小時內(nèi)。即吹即灌的瓶子可灌裝95℃的熱液,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、儲存條件(室溫、相對濕度、儲存時間的長短),都會影響到熱灌裝瓶子的技術(shù)指標(biāo),即:生產(chǎn)瓶子時要根據(jù)以上不同的材料、儲存條件、客戶要求等,相應(yīng)地調(diào)整吹瓶的工藝、技術(shù)參數(shù)等。
PET在通常濕度情況下,進(jìn)行熔融塑化時會發(fā)生水解反應(yīng)。高濕度含量常常導(dǎo)致立即反應(yīng),結(jié)果分子鏈斷裂、降解,分子量降低(也就是IV降低)。PET的機械性能與特性粘度IV有關(guān),IV越低則PET的機械性能越差。
江南和沿海地區(qū)全年平均相對濕度為85%,部分地區(qū)春天和夏天相對濕度可高達(dá)90%以上,在高濕度環(huán)境下,PET會吸濕并達(dá)到最大的飽和濕度。
水分含量越高,則PET的IV值下降越大。某一型號PET在含水量為0.01%時,其特性粘度為0.73,含水量為0.02%時其特性粘度變?yōu)?.63。在180℃時由于干燥時間減少3/4小時,特性粘度下降0.10。
干燥時間越長則PET原料里水分越低,但過度干燥也會造成PET降解。當(dāng)加熱至180℃時,對于最大初始水分含量0.3%的原料,水分下降至0.14%;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(nèi)的水分會加快PET的結(jié)晶,而瓶身部分分子內(nèi)的水分會影響分子鏈的排列。
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(shè)計來抵受瓶內(nèi)負(fù)壓:
① 瓶身有長方形凹塊(在模具上可進(jìn)出移動),用來吸收液體冷卻后瓶內(nèi)產(chǎn)生的負(fù)壓。
?、?瓶子設(shè)計,用頸、腰(凹環(huán))來防止瓶子變成橢圓形。
?、?用瓶底設(shè)計(一般為花瓣形)來抵受應(yīng)力或二氧化碳壓力(常溫灌裝高溫殺菌類瓶子采用凹底設(shè)計)。
(2) 用熱油機高溫油提高模溫(模具溫度在120℃~145℃),用來消除瓶坯拉伸產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力,提高瓶身塑料結(jié)晶度,以抵受高溫?zé)嵋海蛊孔硬蛔冃巍?/p>
◆ 改善瓶子耐熱性能的措施:
?、?選擇合理的瓶坯與瓶子設(shè)計。最優(yōu)化的瓶坯形狀設(shè)計與瓶子模具設(shè)計有助于改善瓶子的壁厚分布狀況,避免在瓶身不同區(qū)域產(chǎn)生扭曲或收縮變形;
?、? 瓶坯注射冷卻時間控制。嚴(yán)格控制瓶坯注射冷卻時間,讓瓶坯盡早脫模。這樣即可縮短成型周期并提高產(chǎn)量,又可因較高的殘余溫度而誘發(fā)球狀結(jié)晶。球狀結(jié)晶的晶體直徑極小(僅0.3mm~0.7mm),并不影響透明度;
?、?嚴(yán)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,避免殘余應(yīng)力在PET玻璃化溫度(>75℃)下釋放而導(dǎo)致瓶子變形。
④吹瓶模調(diào)溫技術(shù)的運用。通常用熱油循環(huán)法給吹瓶模加溫,吹瓶模調(diào)溫共有三種循環(huán):
瓶身熱油循環(huán)。將吹瓶模加熱至120℃~145℃。這樣,瓶坯與吹瓶模腔間的溫度差減小,促發(fā)進(jìn)一步結(jié)晶。延長吹瓶保壓時間,使瓶壁與型腔長時間接觸并有充足時間來提高瓶身結(jié)晶度,達(dá)到35%左右,但又不破壞透明度。100℃以下的模溫對瓶身結(jié)晶度的影響極小,因為瓶身結(jié)晶發(fā)生在100℃以上。
瓶底冷卻水循環(huán)。瓶子底部保持低溫(10℃~30℃),避免未經(jīng)拉伸的瓶底部分過度結(jié)晶而發(fā)白。
瓶頸調(diào)溫(選用)。非結(jié)晶瓶口部分從注塑模脫模后一直處于完全冷卻狀態(tài)。非結(jié)晶瓶口多數(shù)采用加強瓶口設(shè)計(增加瓶口壁厚),從而改善封口性能,避免壓蓋過程中瓶口變形。通常,灌裝后瓶口橢圓度控制在0.2mm以內(nèi),螺紋外徑收縮率低于0.6%。
?、? 循環(huán)吹氣技術(shù)。當(dāng)采用熱吹瓶模時,如何控制瓶子脫模后變形至關(guān)重要。吹瓶模開模前吹入空氣并排空循環(huán),對瓶身進(jìn)行冷卻并定形,從而控制脫模后的變形量。循環(huán)冷卻空氣的進(jìn)氣通過與初吹、二次吹相同的通道,但從拉坯桿頭部小孔經(jīng)拉坯桿內(nèi)排氣。循環(huán)吹氣時間約為0.5秒~2秒。因此,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。
雙軸拉伸PET瓶具有一定的收縮率,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。每一種瓶型模具尺寸通常是固定不變的。不同形狀的瓶子在設(shè)計其收縮率時會有所不同,瓶身上加強筋越少、瓶厚度越薄則瓶的收縮率越大。
(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,濕度越大則瓶的容量收縮越大。
(3) 生產(chǎn)工藝的影響
形狀復(fù)雜的瓶子吹瓶時要求有較高的吹瓶壓力,如吹瓶壓力不足,則瓶成型不良,容量會偏小;模具溫度偏高也會造成容量偏小。
(4) 瓶子的自然收縮
由于PET瓶會自然收縮,瓶模具尺寸在設(shè)計時應(yīng)設(shè)計成可調(diào)形式(加減墊片)。以1.5LPET瓶為例,剛生產(chǎn)的瓶子平均容量為1508ml左右,室溫下存放3天后,瓶容量會減少5ml~6ml;隨著瓶存放時間延長瓶子容量還會縮小并難以控制。目前,越來越多的生產(chǎn)線采用連線吹瓶,即吹即灌,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,對容量控制的影響也有較大差別。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,對1.5LPET瓶,最多可能差別20 ml~25ml。
所以,要解決瓶子的容量問題,可適當(dāng)調(diào)整模具(墊片),控制生產(chǎn)工藝,改善倉儲條件,最重要的是應(yīng)盡可能縮短瓶子的儲存