PET吹塑瓶可分為兩類,一類是有壓瓶,如充裝碳酸飲料的瓶;另一類為無壓瓶,如充裝水、茶、油等的瓶。茶飲料瓶是摻混了聚萘二甲酸乙二酯(PEN)的改性PET瓶或PET與熱塑性聚芳酯的復(fù)合瓶,在分類上屬熱瓶,可耐熱80℃以上;水瓶則屬冷瓶,對(duì)耐熱性無要求。在成型工藝上熱瓶與冷瓶相似。筆者主要討論冷瓶中的有壓飲料瓶成型工藝。
一、設(shè)備
隨著科技的不斷進(jìn)步和生產(chǎn)的規(guī)模化,PET吹瓶機(jī)自動(dòng)化程度越來越高,生產(chǎn)效率也越來越高。設(shè)備生產(chǎn)能力不斷提高,由從前的每小時(shí)生產(chǎn)幾千個(gè)瓶發(fā)展到現(xiàn)在每小時(shí)生產(chǎn)幾萬個(gè)瓶。操作也由過去的手動(dòng)按鈕式發(fā)展為現(xiàn)在的全電腦控制,大大降低了工藝操作上的難度,增加了工藝的穩(wěn)定性。
目前,注拉吹設(shè)備的生產(chǎn)廠家主要有法國的SIDEL公司、德國的KRONES公司等。雖然生產(chǎn)廠家不同,但其設(shè)備原理相似,一般均包括供坯系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、吹瓶系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和輔機(jī)五大部分。
二、吹塑工藝
影響PET瓶吹塑工藝的重要因素有瓶坯、加熱、預(yù)吹、模具及環(huán)境等。
1.瓶坯
制備吹塑瓶時(shí),首先將PET切片注射成型為瓶坯,它要求二次回收料比例不能過高(5%以下),回收次數(shù)不能超過兩次,而且分子量及粘度不能過低(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。加熱后沒用完的瓶坯,必須再存放48h以上方能重新加熱使用。瓶坯的存放時(shí)間不能超過六個(gè)月。
瓶坯的優(yōu)劣很大程度上取決于PET材料的優(yōu)劣,應(yīng)選擇易吹脹、易定型的材料,并制定合理的瓶坯成型工藝。實(shí)驗(yàn)表明,同樣粘度的PET材料成型的瓶坯,進(jìn)口的原料要比國產(chǎn)料易吹塑成型;而同一批次的瓶坯,生產(chǎn)日期不同,吹塑工藝也可能有較大差別。瓶坯的優(yōu)劣決定了吹塑工藝的難易,對(duì)瓶坯的要求是純潔、透明、無雜質(zhì)、無異色、注點(diǎn)長度及周圍暈斑合適。
2.加熱
瓶坯的加熱由加熱烘箱來完成,其溫度由人工設(shè)定,自動(dòng)調(diào)節(jié)。烘箱中由遠(yuǎn)紅外燈管發(fā)出遠(yuǎn)紅外線對(duì)瓶坯輻射加熱,由烘箱底部風(fēng)機(jī)進(jìn)行熱循環(huán),使烘箱內(nèi)溫度均勻。瓶坯在烘箱中向前運(yùn)動(dòng)的同時(shí)自轉(zhuǎn),使瓶坯壁受熱均勻。
燈管的布置在烘箱中自上而下一般呈"區(qū)"字形,兩頭多,中間少。烘箱的熱量由燈管開啟數(shù)量、整體溫度設(shè)定、烘箱功率及各段加熱比共同控制。燈管的開啟要結(jié)合預(yù)吹瓶進(jìn)行調(diào)整。
要使烘箱更好地發(fā)揮作用,其高度、冷卻板等的調(diào)整很重要,若調(diào)整不當(dāng),吹塑時(shí)易出現(xiàn)脹瓶口(瓶口變大)、硬頭頸(頸部料拉不開)等缺陷。
3.預(yù)吹
預(yù)吹是二步吹瓶法中很重要的一個(gè)步驟,它是指吹塑過程中在拉伸桿下降的同時(shí)開始預(yù)吹氣,使瓶坯初具形狀。這一工序中預(yù)吹位置、預(yù)吹壓力和吹氣流量是三個(gè)重要工藝因素。
預(yù)吹瓶形狀的優(yōu)劣決定了吹塑工藝的難易與瓶子性能的優(yōu)劣。正常的預(yù)吹瓶形狀為紡錘形,異常的則有亞鈴狀、手柄狀等,如圖2所示。造成異常形狀的原因有局部加熱不當(dāng),預(yù)吹壓力或吹氣流量不足等,而預(yù)吹瓶的大小則取決于預(yù)吹壓力及預(yù)吹位置。在生產(chǎn)中要維持整臺(tái)設(shè)備所有預(yù)吹瓶大小及形狀一致,若有差異則要尋找具體原因,可根據(jù)預(yù)吹瓶情況調(diào)整加熱或預(yù)吹工藝。
預(yù)吹壓力的大小隨瓶子規(guī)格、設(shè)備能力不同而異,一般容量大、預(yù)吹壓力要小;設(shè)備生產(chǎn)能力高,預(yù)吹壓力也高。
即使采用同一設(shè)備生產(chǎn)同一規(guī)格的瓶子,由于PET材料性能的差異,其所需預(yù)吹壓力也不盡相同。玻纖增強(qiáng)的PET材料,較小的預(yù)吹壓力即可使瓶子底部的大分子正確取向;另一些用料不當(dāng)或成型工藝不適當(dāng)?shù)钠颗鳎Ⅻc(diǎn)附近有大量的應(yīng)力集中不易消退,如果吹塑,常會(huì)在注點(diǎn)處吹破或在應(yīng)力測(cè)試中從注點(diǎn)處爆裂、滲漏。根據(jù)取向條件,此時(shí)可如所示把燈管移出2-3支至注點(diǎn)上方開啟,給予注點(diǎn)處充分加熱,提供足夠熱量,促使其迅速取向。
對(duì)于已加熱二次使用的瓶坯或存放時(shí)間超標(biāo)的瓶坯,由于時(shí)溫等差效應(yīng),二者成型工藝相似,與正常瓶坯相比,其要求的熱量要少,預(yù)吹壓力也可適當(dāng)降低。