做座PET吹塑瓶成型工艺的探讨

PET吹塑瓶成型工艺的探讨

PET吹塑瓶成型工艺的探讨

近年来，济南试验机厂高温试验机定做需知PET吹塑瓶以其质轻（占同等玻璃瓶的1／10）、强度高、透明、无毒等优点被大量用于饮料包装，特别是碳酸性饮料的包装（如可乐等）更是异军突起。另外，由于捆装的玻璃啤酒瓶屡次出现爆炸伤人事故，成为深受困扰的行业之1国外已有意转向PET瓶包装，因此PET吹塑瓶市场前景广阔。

PET吹塑瓶的生产按型坯的预成型不同，可分为注射拉伸吹塑（简称注拉吹）和挤出拉伸吹塑（简称挤拉吹）两种成型方法。注拉吹的工艺过程为，先注射有底瓶坯，冷却后由输送带连续送至加热炉（红外线或电加热）经加热至拉伸温度，而后纳入吹塑模内借助拉伸棒进行轴向拉伸，最后经吹胀吹制成型。笔者对预成型瓶坯经过再加热、拉伸吹塑成型的工艺影响因素进行了探讨。

1、设备

目前国内使用的多为德、法等国制造的、国际上较先进的二步吹塑机，该种设备自动化程度高、产量大、废次品率低、工艺易控制，每台设备可装4－40个模具，多的可达60个以上，每小时产量约几千个，有的可达二万个。这类设备一般由供坯系统、加热系统、主机、控制系统和辅机五大部分组成，其中较重要的是主机，全电脑控制，包括主机启闭、烘箱灯管启闭和成型工艺的调整等。

2、影晌因素

吹瓶工艺流程如图所示。

工艺中的影响因素有：瓶坯及其加热，预吹（位置、压力和流量），拉伸杆，高压吹（压力、位），以及模具等。

2.1 瓶坯

瓶坯又称为型坯，是PET粒料经注射成型的，它要求回收料比例不能超过10％，回收次数不能超过两次。注塑成型后的瓶坯或加热后再用的瓶坯必须冷却48h以上，而且使用的瓶坯存放时间不能超过6个月，不同生产日期，特别是间隔过长的瓶坯不能混用，主要原因是瓶坯所用原料型号、混入的二次料比例和瓶坯内残余应力不同所致，而这些因素对吹瓶的成型工艺都有重大影响，应根据实际情况具体对待。

2.2 加热

瓶坯的加热由加热炉来完成，由人工设定，自动调节。加热炉的高度在25mm左右为宜，离输送轮19.6mm左右。瓶坯在输送轮上连续运转通过整个烘箱，这样瓶坯受热较为均匀，能更好地成型，克服了以前瓶坯静止加热、人工转动而受热不匀的缺点。但是加热炉如调整不当，会造成吹制的瓶子壁厚上下分布不匀（如上轻下重）、瓶口变大超标、硬颈等制品缺陷，甚至造成机械部件的扭力故障。

瓶坯加热温度一般设定为85－120℃，无色瓶坯要3D打印用硅胶高一些，带色瓶坯则要低些。温度设定太高或太低都会造成制品缺陷，如拉破、白雾等。各个区域的温度可根据制品成型情况具体调整，同时要考虑烘箱灯管开启情况。

烘箱输出功率的设定对瓶坯的加热也有很大影响，它控制着整个烘箱热量的输出。当长期不开机，再次开机时，初始输出功率应相应设定高一些，正常生产过程中再逐步降低到正常状态，输出功率一般为80％左右为宜，特别是环境温度在5℃以下时，效果更为显著。

吹瓶生产工艺与生产环境温度也有一定关系，环境温度一般以室温（22℃左右）为宜。如温度太高，则制品易出现凝点结块；温度太低，机器启动时产品性能不稳定，具体操作要根据实际情况和经验来调节。

2.3 预吹

预吹在吹制过程中的作用是使瓶坯初具形状，同时由拉伸棒纵向拉伸增大其纵向强度。整个过程是预吹凸轮在吹瓶过程中把三通阀推到预吹位置，并由单向阀配合完成。预吹位置、压力和流量都能影响瓶子的质量。

（1）位置

预吹位置提前，会出现瓶子底部中心点偏斜、变薄，脚部壁厚不匀且发白，上重下轻，硬颈，甚至底部穿透等缺陷；预吹位置错后，则会出现上轻下重、中心点变厚、凹陷等缺陷。

（2）气流量

预吹气流量由单向阀控制，一般开3－4圈为宜。气流量大，底部重，中心点薄、偏，脚部发白，壁厚不匀；气流量小，中心点变厚，分段件重超标。

（3）压力

预吹气压力在0.MPa为宜。压力高时，可能造成上重下轻，中心点偏斜，脚部壁厚不匀，发白等；压力低时，不能充分拉伸，底部重，中心点厚。

瓶子脚部、中心点的成型情况对瓶子质量影响最大，调整不当常引起爆瓶P（正常实验条件下）、渗漏等致命缺陷。

2.4 拉伸杆

拉伸杆是在预吹的同时在预吹气配合下把加热后的瓶坯拉伸的装置，它在高压吹后、排气前复位。拉伸杆必须在吹瓶过程中能上下垂直平稳移动，驱控制软件能实时显示实验力、实验力峰值、时间间隔、实验力—时间曲线等实验参数动压力为0.55－0.8MPa，与底模的间隙为2.3－2.5mm，也即瓶坯厚度1／3－1／2。间隙过大，会造成瓶底中心点偏移；间隙过小，中心点变薄。

2.5 高压吹

高压吹的作用是使熔料充分伸展，紧贴模具壁，使瓶子充分成型，同时进行横向拉伸，提高其横向强度。其影响因素主要有位置和压力。

高压吹气压力一般为3.7－4MPa，这是由其成型特性和灌装饮料（二氧化碳）的性质所决定的。其位置有两个，即高压气的位置及排气的位置，二者之间的时间为成型中的保压时间，这段时间的长短对瓶子容量的稳定性有很大影响。高压气不足，易使瓶子成型不当、脚部吹不足等。

2.6 模具

模具是影响瓶子吹制成型的重要因素之一。瓶身为哈夫模，瓶底独立，是典型的吹塑模具。生产过程中，要保持模具恒温、洁净、排气孔畅通。

模具加热、冷却系统出现故障时，会出现瓶颈歪，瓶子倾斜，容积、高度变化，底部变重等缺陷；维持模具恒温还可防止模具表面结露。

PET成型后收缩率较大，一般为1.8％，加入玻纤增强后稍有降低，但仍达0.2％－1.0％。一般情况下高模温收缩率大，低模温收缩率小，为了维持PET瓶容积的稳定性，模温一定要严格控制。一般要求瓶身温度稍高，为20－45℃，底部要求较低，为6－15℃。底部温度高会使底部变重，中心点变厚。

实际生产中还有喷嘴等会影响PET瓶的成型。

3、瓶子的质量标准

不同容积的PET瓶在高度、壁厚、各段件重、容积误差及中心点厚度都有标准。一个好的PET瓶应该是外观光洁、透明、各段壁厚适宜、瓶口直立、中心点居中、脚部壁厚均匀、无硬颈、歪瓶口、裂瓶口、凹坑、白雾及硬环等缺陷，且在规定条件下瓶子不爆裂、不渗漏。

该规定条件是，在瓶内放入约0.6MPa压力的气体，加盖密封后，放入20％NaOH溶液中20min左右，或在瓶内放入产生约0.4MPa压力的气体，加盖密封后，放入20％NaOH溶液中30min以上，不爆裂、不渗漏。瓶子在上述条件下是否爆裂、渗漏是检验瓶子质量好坏的关键指标。为了保持瓶子的不裂、不渗，同时也要求饮料生产企业的存贮仓库应保持通风、干燥和低温状态。

根据笔者的实践，中心点厚度在1.4－1.9mm，中心不偏，脚部壁厚均匀，无白雾，底部件重合适的情况下，一般不会发生爆裂、渗漏现象，如仍有缺陷，则应考虑瓶坯原材料的问题。