PET瓶的结构与性能的关系.doc

生活中高分子结构与性能的关系饮料瓶的性能和加工工艺摘要：我国人口众多，对饮料的市场也占有很大的比列，在我国每年要生产10万亿个塑料瓶，其中很多都是塑料饮料瓶，中国人一年喝掉100瓶227毫升瓶装水，另据不完全统计，中国每年产生350万吨的废弃塑料瓶，其中饮料瓶以PET材料为主，我国对PET瓶的研发和创新在加工工艺和物理机械性能等方面有了新的进步，饮料瓶主要以吹塑为主，加以性能的改进。一， 背景介绍在全球经济衰退的大环境下，2009对中国食品饮料塑料包装行业无疑将是寒冷的冬天，但是PET瓶行业的御寒能力预计将会比其他塑料包装行业更强。这主要是近年来中国饮料市场，特别是果汁以及茶饮料市场，增长十分迅速。而作为目前饮料包装的最主流材料的PET瓶也将受益于此。另外，随着技术的发展以及客户接受度的不断提高，PET啤酒瓶和白酒瓶的市场也将快速发展。另外，中国PET瓶行业的集中度较高，排名前三的公司占据了大约80左右的市场份额，而且他们掌握着行业内先进的生产技术以及雄厚的资金实力，此外，他们的客户多为可口可乐、百事可乐之类的大型全球公司。因此经济危机对整个PET瓶行业影响相对较小。PET是聚对苯乙二醇（polyethylene terephthalate）的缩写，是一种食品用工业塑料，其性能较稳定。 PET塑料具有质量轻、透明度高、耐冲击，不易碎裂等特性，也可阻止二氧化碳等气体通过。PET瓶（如右图）是指PET塑料材质的瓶子，广泛应用于食品包装，如饮料、食品包装盒等，具有安全、易成型等优点。 由于质量轻，保存性佳，耐热，耐压等性质，PET瓶成为今日饮用包装主要材料之一，可以部分取代PVC瓶、包，铝罐，铁罐，玻璃瓶等。许多需要高温灭菌条件下才得以填充的饮品如果汁，乳制品，运动饮品等也相继使用PET瓶包装。 PET瓶还具有低环境污染性及能源消耗性，在日益强调环保的今天正逐步取代传统包装材，逐渐成为最具成长潜力的包装材。二， 主要材料PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯），主要包括聚对苯二甲酸乙二酯PET和聚对苯二甲酸丁二酯PBT。聚对苯二甲酸乙二醇酯又俗称涤纶树脂，俗称涤纶树脂。它是对苯二甲酸与乙二醇的缩聚物，与PBT一起统称为热塑性聚酯，或饱和聚酯。结构式如下：下面介绍一下物理性能：玻璃化温度Tg 无定形 67 结晶 81 高顺向（取向态）结晶 125 熔点Tm 一般：240265 纯结晶：71 吸水率 温度25 ,相对湿度65% 一星期含水0.4% 温度25 ,浸水中 一星期含水0.50.8%PET 是乳白色或浅黄色、高度结晶的聚合物，表面平滑有光泽。在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能作为包装材料PET优点： 有良好的力学性能，冲击强度是其他薄膜的35倍，耐折性好。耐油、耐脂肪、耐稀酸、稀碱，耐大多数溶剂。具有优良的耐高、低温性能，可在120温度范围内长期使用，短期使用可耐150高温，可耐-70低温，且高、低温时对其机械性能影响很小。 气体和水蒸气渗透率低，既有优良的阻气、水、油及异味性能。 透明度高，可阻挡紫外线，光泽性好。无毒、无味，卫生安全性好，可直接用于食品包装。这些是对PET的简单认识，但是要加工成为一个饮料瓶这些还是远远不够的PET瓶的主要材料包括PET树脂，增塑剂，稳定剂，着色剂等等， 具体的配方要根据每种饮料的要求和性价比再做一个调整PET干燥不良对制品的影响：IV 下降强度下降、破裂，黄颗，未熔物，气泡，白雾，拉丝等问题，对所制出来的瓶子都有一定的影响。三， 目前的加工方法和工艺PET瓶在制作过程中，原材料经过了由融化、注塑、吹塑构成的三大步制作工艺。为了保障这三个主要环节的顺利进行，需要对材料进行预处理。材料在融化前由除湿器进行干燥，由分子网去除粉尘，加热带预加热，以便材料融化均匀、无杂质，注塑出的产品不含有气泡。干燥示意图：材料在注塑前还需要首先经注射腔增加压力然后再打入模腔，保证材料在成型过程中密实。在吹塑前需经过三道工步以保证瓶坯在吹塑过程中成型良好即气刀的加热；加热过程中进行辊环旋转，以使瓶坯受热均匀；在进行吹塑前还需要预放置一个节拍，使刚刚加热过的瓶坯有个热量均匀的时间。为了满足上面的要求，实现自动化连续加工，需要工业计算机整体控制干燥、加压、加热等工步协同作业，各处工作时必须节拍统一。对于所需要的加热环节则是通过在挤压机管道道壁上面设置加热带逐步加热完成，使得材料在管道中边前进边逐渐塑化。管道口设置了过滤网以便材料能够按层出挤压机嘴部。挤压机嘴部与一注射枪相连。材料先进入注塑腔，然后枪口切换方向与注塑模注口相连，注射枪在单独液压缸作用下开始升压，将材料打入模腔。在加热、旋转处则是设置了调整站来完成此工作。调整站协调旋转速度与加热时间，以便瓶坯受热均匀。调整站受到主电柜的控制开启或关闭，此外调整站通过自己的电柜协调动作。吹塑是瓶子制作的最后工艺，在此处主要动作为对瓶坯吹气，瓶坯膨胀，膨胀受模具限制，最终定型。共需要完成合模、密封，拉伸，三次吹气，放气，开模八个主要工步。加工工艺的流程图：一，主要的加工过程 原材料的来源料塔或粉碎站 材料的传输真空泵、管道输送单元 原材料的塑化干燥、除湿、预加热、加热材料到达干燥塔后进入干燥机通过热交换，通入干燥气体使得材料干燥并除湿，随后材料到达设备旁边的存储塔内，材料粒子在塔内由上降落时，逐步进行预加热。最后到达挤压机，挤压机通过螺杆的旋转和输送管道上面的加热电偶对材料进一步加热直至材料塑化。 瓶坯注塑塑化的材料经过注射腔进入模腔开始注塑。注塑完成后，模芯带着瓶坯升起，传送装置将机械手臂伸到模芯下方，排坯板动作将瓶坯打下落到机械手臂的瓶坯杯，然后传送到传送带上面。 加热调整瓶坯被挂在传送带上面，随传送带移动到达调整站，旋转机构下降与辊环结合，带动瓶坯旋转，气道嘴对准瓶坯需加热位置开始加热。 放置预处理加热结束，传送带带瓶坯到达放置的地方，静置，依靠瓶坯自身的热传导使得瓶坯壁受热符合即将进行的吹塑工艺要求。 吹塑成型到达吹塑单元后，首先模腔闭合，拉伸杆下降，开始依次进行三次吹气，使得瓶坯吹塑成型。随后拉伸杆升起，模具打开，传送带将成品带到排出地方。 成品排出成型瓶到达排出单元，排出器的顶杆下降，顶杆锥形头作用在辊环上，将成型瓶排出。PET的吹瓶技术就业内有关人士中华包装瓶网认为中国的包装机械与pet瓶子生产，远远赶不上饮料的发展。在吹瓶领域，中国目前发展的主要是两步法，因为两步法的效率相对比较高一些。从吹瓶来看，国外已经达到每小时50000多瓶，甚至70000多瓶，我国刚刚才25000瓶。 全世界的一步法市场正在下降，二步法正在成长，主要原因有两个：第一是，现在的瓶胚随处可以买到，瓶胚的商业化非常普遍；一步法的成长当时是有一个因素，就是客户在很多地方没有方法找到合适的瓶胚，而现在由于瓶胚的大量生产，客户可以很方便地获得瓶胚而无需自己生产。第二是，二步法在成本和质量上都比一步法有优势。在吹瓶市场中，包装瓶的成本具有极其敏感的特性，两个至关重要的因素决定了投资回报率：机器的生产能力和每个吹瓶工位的产量。二，瓶盖的工艺瓶盖是一个经常被消费者忽视的细节，但对于厂商，这却是个大问题。意大利捷飞特的李克平先生对瓶盖和瓶盖模具有着多年的研究，“生产塑料瓶盖看上去很简单，但是，塑料瓶盖模具的制造蕴藏着很高的专业技术”。“欧洲许多塑料瓶盖生产厂家追求的是在确保瓶盖物理功能的情况下，尽量减轻瓶盖克重、提高生产率，以便降低成本增加市场份额。” 捷飞特公司顺应市场需求，开发出MIVA系列瓶盖。捷飞特公司还发明了非旋转双料注塑模具的专利技术，用于一次性生产带衬垫瓶盖。这一发明大大节省了带垫瓶盖对生产设备的投资。带垫瓶盖的传统生产是由注塑瓶盖设备、注塑或滴塑衬垫设备以及组装设备来实现，用捷飞特公司的双料注塑模具，可在原有的注机上增加一个注塑单元即可轻而易举的实现带垫瓶盖的生产。 注塑和压制瓶盖代表了两种不同的工艺，前者可以买各种模具，进行灵活的式样设计，可以设计相对复杂的盖子，但模具成本较高；而压制瓶盖则相对成本较低。三，灌装比拼灌装技术有：无菌灌装，普通的PET容器需要补充阻隔性材料或进行涂布处理后，才可进行产品的无菌充填。这是由于必须采用阻隔性的包装材料才能保证无菌灌装的效果延长产品保存期。 低温无菌灌装的优点是无需进行热处理即可延长产品的保质期。但是，生产车间的地面和设备必须保证满足高水准的卫生要求。由于是低温杀菌，不必使用高温，因此灌装后食品的感观特性如色香味和营养价值不会受到影响低温灌装和热间灌装，内容物和灌装方法不同可以影响到对机械、技术和塑料容器的不同选择。而且，生产企业还需要在生产中的一次性投资费用如添置机械设备的费用与设备折旧费用和包装材料费用之间保持相对平衡。这对于选择生产工艺条件也起到决定性的作用。 低温无菌灌装法的机械设备的投资费用相对较低，因此就企业而言是最为相宜的生产处理方法。但是，该方法对经营管理和操作过程要求较高首先，制品和包装材料必须预先进行杀菌处理，使之成为无菌状态，而且在灌装产品的过程中必须注意谨防二次污染，因此要求整个生产过程都得达到高水准的卫生条件。同时，采用低温无菌灌装法的产品所使用的PET类型的价格是比较高的。 热间灌装也叫趁热灌装，不需要灌装高价格类型的塑料容器。生产过程也不必太严密。可是，该方法的流水生产线的初期投入资金即设备的购入价格远比上种方法高。 生产企业如果选择95的较高温度进行热间灌装。四，贴标技术在灌装线中，贴标机的技术含量比较高，国内市场仍然处于国外品牌垄断的地位，目前国内只有广东平杭机械厂能够跟得上市场的发展。贴标机一方面要在运行速度和灌装机的速度持平的前提下灵活适应客户的需求，另一方面就是降低成本的要求。从技术而言，在国内处于领先位置的克朗斯贴标技术部Robert先生认为贴标机方向就是组件式贴标机，同一台机器满足几种不同的贴标方式。其中国部经理冯建欣女士提到了克朗斯去年新推出的直接套管Sleevematic DS和Sleevematic DS Inline内嵌直接套管两种贴标机，可以无需真空装 置，减少清洁工作。四，介绍聚对苯二甲酸乙二醇酯的结构与性能、力学性能PET膜的拉伸强度很高，可与铝箔媳美，是HDPE膜的9倍、是PC和PA膜的3倍。增PET的蠕变性小、耐疲劳极好(好于增强PC和PA)、耐磨性和耐摩擦性良好。PET的力学性能受温度影响较小。、热学性能纯PET的耐热性能不高，但增强处理后大幅度提高，在180时的机械性能比PF层压板好，是增强的热塑性工程塑料中耐热较好的品种；PET的耐热老化性好，脆化温度为-70，在-30时仍具有一定韧性；PET不易燃烧，火焰呈黄色，有落滴。 、电学性能PET虽为极性聚合物，但电绝缘性优良，在高频下仍能很好保持。PET的耐电晕性较差，不能用于高压绝缘；电绝缘性受温度和湿度影响，并以湿度的影响较大。、环境性能PET含有酯键，在高温和水蒸气条件下不耐水、酸及碱的作用。PET对有机溶剂如丙酮、苯、甲苯、三氯乙烷、四氯化碳和油类稳定，对一些氧化剂如过氧化氢、次氯酸钠及重铬酸钾等也有较高的抵抗性。PET耐候性优良，可长期用于户外。 五、聚对苯二甲酸乙二醇酯的改性品种PET的改性品种有增强、共混及结晶改性PET等。1、增强改性PET主要用玻璃纤维，此外还有碳纤维、硅纤维、硼纤维等。增强改性主要改善PET在高负荷下的耐热性、高温下的力学性能和尺寸稳定性，具体性能参见上表所示。2、共混改性PETPET与PBT共混，如PET和PBT共混并加入0.5%滑石粉为成核剂，共混物具有收缩率低、耐热、冲击性优良等性能。PET与PC共混，改善PET的冲击强度，具体有 PET/PC中加入少量马来酸酑接枝PE，或PET/PC/ABS三元共混并加入滑石粉为成核剂。 PET/PA共混，改善冲击性和尺寸稳定性，常在 PET/PA共混体系中加入PP-MAH相容剂。此外还有PET/PE、PET/EPD