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PET瓶吹塑设备及加工工艺概述.docx
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PET瓶吹塑设备及加工工艺概述.docx
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PET 瓶吹塑设备及加工工艺概述
吹塑瓶可分为两类,一类是有压瓶,如充装碳酸饮料的瓶;另一类为无压瓶,如充装水、茶、油等的瓶。茶饮料瓶是掺混了
聚萘二甲酸乙二酯(PEN)的改性瓶或与热塑性聚芳酯的复合瓶,在分类上属热瓶,可耐热 80℃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,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,注拉吹设备的生产厂家主要有法国的 SIDEL 公司、德国的 KRONES 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
瓶吹塑工艺流程。 影响瓶吹塑工艺的重要因素有瓶坯、加热、预吹、模具及环境等。
2.1 瓶坯
制备吹塑瓶时,首先将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)。注塑成型的瓶坯需存放 48h 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。
PET 注坯及吹瓶工艺要点
molds.cn 发布:2008-6-4 17:13:53 来自:模具网 浏览: 218 次
PET 在饮料包装领域的应用推动了饮料包装业的高速发展。与此同时,饮料包装业的发展也为 PET 的应用提供了发展空间。
严格控制 PET 注坯及吹瓶工艺是保证 PET 瓶的外观与其经济性的关键。
PET 的特性
PET 是乙二醇和对苯二甲酸缩合的产物,是饱和的热塑性聚合物。PET 分子有线性和半结晶状态。
生产 PET 最简单的过程,就是对苯二甲酸与乙二醇反应形成单体(酯化),然后缩聚成长链聚合物 PET。聚合度随温度和
压力而变化。
PET 与很多塑料一样,加工过程中有三态变化,即玻璃态、高弹态、粘流态。其中涉及到三个温度转变:玻璃化温度 Tg、
结晶温度 Tc、熔点 Tf。
从无定型玻璃态到橡胶态的转变叫玻璃化转变,它表示长链段开始运动。外部加热可以增加分子(链节)自由度,在玻璃态
凝固的分子现在可以移动了。玻璃态转变依赖于 PET 的形态。当特性粘度(IV)高时结晶较明显,分子链的自由度受到限制,
同时 Tg 较高。
随着温度的升高逐步产生局部球晶,导致局部分子链因分子间力而重排,即结晶。对 PET 而言,最大结晶度约 55%,该极
限是由芳香环重排缓慢造成的,所以说该芳香环妨碍晶区的形成。
如果 T<Tc,PET 的粘度妨碍链段向有序运动(不许结晶);T>Tc,热作用妨碍无定形区的形成(趋向结晶)。
熔点 Tf 即所有晶体解体时的温度。
PET 干燥
水解
固体 PET 极易从空气中吸湿。储存时,PET 会吸湿直至与环境条件饱和。饱和值可高达 0.6%重量份。通常,PET 在供应商
处发货时,其含水率低于 0.1%重量份。为了获得最好的产品性能,有必要把含水率降低到 0.004%,最好熔化前是 30ppm。
树脂中若含有水分,即使很低也会引起一系列的反应:
当温度高于 PET 熔点(约 250℃)时,水会很快地引起聚合物降解(由于水的降解导致化学链被切断),这样就会降低分子
量,降低表观粘度及相关的物理性能。事实上,水解在较低的温度下(如 150℃)就开始发生,但是速度较低,其速度随温
度升高而升高。在干燥和成型条件下,IV 的降低不能大于 0.02dl/g。粘度太大的下降,会导致结晶速度增加,对瓶坯的透明
度不利,并导致瓶子的机械性能下降,承载强度和冲击强度下降。
热降解
温度对干燥 PET 的影响很复杂,它不仅影响水气的扩散速度,还对干燥时的化学过程有影响,所以最终会影响树脂的性能。
考虑潜在的水解和热过程是非常必要的,如前所述,伴着 IV 的下降,水解的速度在 150℃以上时加快,因为热转变过程比扩
散过程快,干燥时温度过早提高是不利的。
同样,即使大部分水气可以抽走,但是过高的温度(如高过 180℃)将导致热降解和热氧化(在空气干燥系统中),这样,
聚合物链断裂,还释放出副产品物质,导致物理性能下降。
副产品中有 AA 成份,物理性能的改变会在瓶坯上表现出来,如雾状结晶、IV 的下降、产品发黄等。
PET 干燥机的干燥原理和基本性能
在带干燥剂床的干燥器中,空气先被吸收湿气的干燥剂吸湿,一个热空气鼓风机将干燥的热空气压至斗中。回风又通过干燥
剂干燥循环,被加热后,干燥剂释放出水气,冷却后又吸收湿气。所以,必须将两条分离的气路最小化,并有干燥剂存在。
PET 干燥机系统简图
在该闭环系统中,干燥机组件要用密封管连接至料斗。主料斗圆柱形的长径比约 2:1,必须绝热,保证能量。干的热空气流
过充压的料斗和分流芯(分流芯是保护料道和空气流道的), 料斗的顶部关闭,有一根回风管通到干燥机的组件,在环路上
的过滤器保证干燥剂不被污染。鼓风机将空气鼓至干燥剂床,在那里干燥,直接进入加热筒,最后进入料斗。同时,一只独
立的风机和加热器对干燥剂进行再生。
当再生后的干燥剂冷却下来后,又被切换到干燥系统中去干燥空气流。
常见问题
有效的操作系统应该是干燥条件容易达到、故障最少,但下述区域必须控制:
1、空气过滤器
例行的过滤器清洁是必须的。过滤器保护干燥剂床不受灰尘污染。要十分小心,不要损伤过滤器,否则,干燥剂床的效率将
受到影响,导致干燥器的效率下降。
2、冷水器故障
如果阻塞或机械不灵,冷水机失效,将限制干燥剂的再生能力,导致高露点,不干燥。
3、加热器失效
空气加热器失效将导致:不能达到正确的干燥温度或不能达到正确的干燥剂再生温度。
4、周围空气的进入
较干燥空气而言,周围空气很潮湿。如果让周围空气进入干燥器或切片处理系统,将影响露点和干燥效率。所以,如果干燥
器的组件被拆下修理,必须小心地安装,有合适的密封圈,并检测是否泄漏。
5、干燥机的工艺控制
必须仔细控制两个关键参数:空气干燥温度和空气干燥露点。温度和露点检查必须有规律地进行。
可靠干燥过程中的关键条件
1. 正确的干燥温度:切片温度必须达到 170~180℃,理想的是在干燥器出口处测量 175℃。
2. 正确的除湿温度:不能超过 190~200℃,在干燥器入口处测量。
3. 正确的除湿空气露点:露点不能高于-30℃,最好是低于-40℃,在干燥器出口处测量。
4. 合适的除湿空气流速:大部分干燥器的能力是约 1 立方英尺/小时/磅切片,这是最低需要。很明显,气流必须是在正确的
温度和露点下。
5. 切片滞留时间(干燥时间):PET 的绝对滞留时间推荐不小于 4 小时,最好是 6~8 小时。这是通过理论计算出来的。
6.特别注意:要遵守干燥器制造商的操作说明。
干燥机的计划维护
每日检查:
·干燥空气的露点控制器;
·合适干燥温度的检查;
·检查后冷却器前后的回风温度;
·检查料斗里的料位,即加载操作;
·清洁回风过滤器,其它过滤器。
每周检查:
·检查气流的露点;
·检查再生空气温度;
·清洁后冷却器的过滤器,确保有合适的水流到达冷却器;
·检查是否有泄漏;
·更换旧管、破损管。
注意:干燥是最重要的工艺步骤,不按正确标准满足工艺要求就不能解决以后过程中的问题。
成功干燥 PET 的关键是:
仔细留心,良好的维护,遵守干燥器制造商和树脂供应商的建议。
PET 瓶坯的成型
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南抖北快东卫
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