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        PET瓶坯及瓶蓋的注塑

        日期:2011年12月23日 12:04

         

        PET瓶坯及瓶蓋的注塑
        達明科技有限公司
        2002年6 月,2008年4月,2013年8月

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        PET塑料
          

          PETPolyEthylene Terephthalate化學稱號的簡寫,屬於thermoplastic PolyEsTer。中文學名叫聚乙二醇對苯二甲酸酯,簡稱聚酯。
          
          自
        1973年被專利註冊於碳酸飲料瓶子應用以來,PET瓶開始流行。2000年的14千萬噸的全球塑料產量中,PET料佔25百萬噸,儘管不是全部PET料都用作瓶子。目前生產瓶級PET料的有國外的伊士曼公司及Invista公司,國內的汕頭海洋公司及上海遠東公司等。

        PET塑料的雙向拉伸
          
          塑料可以分為結晶性及非結晶性兩大類。PET與PP,PE,尼龍及PBT均屬結晶性。非結晶性的塑料有PC,ABS,PS,SAN,PPO,PVC等。
         
          結晶性的塑料受拉伸時,晶體會排列整齊,強度因此增加。相反,非結晶性的塑料強度不會因拉伸而增加。

         

          若單向拉伸能增加PET薄膜的一維強度的話,雙向拉伸便能增加其二維強度。注拉吹工藝能將PET料在拉吹時雙向拉伸。
          
          雙向拉伸的另一個作用是使壁厚降低,減少用料。
          
          PET料與其他結晶性塑料不同之處在於它清徹透明,透視率不亞於玻璃。

        PET瓶與玻璃瓶比較
          
          PET瓶的優點是不易破碎及重量輕。0.7公升的玻璃瓶重量大於其盛載的飲料。相反,1公升裝的飲料,其PET瓶佔總重量少於20%。在運輸時,損耗及運輸費都可以降低。


          PET瓶容許氧氣滲入及二氧化碳滲出,故不能單獨用於盛載啤酒。氧氣會氧化啤酒內的成份,改變啤酒的味道。一般,啤酒制造商要求瓶子能保証啤酒有6個月的貨架壽命。
          
          克服此缺點的方法分兩大類:塑料阻融層及塗料阻融層。
          
          PEN(PolyEthylene Naphthalate),尼龍及EVOH對氧氣的阻融性較PET強,可用夾層的方法將它夾在外層及內層PET料之間。
           塗料的方法是將如碳薄膜噴塗在PET瓶子的外壁或內壁上。
          
          PET料在熱處理(如注塑)時會因剪切太大而降解為乙醛(AcetAldehyde,簡稱為AA)。乙醛是有味的。尤其是PET瓶子盛載淡然無味的礦泉水時,AA味道會變得難以接受。
          
          PET瓶子盛載80℃熱水時會軟化變形。很多如茶類飲料、果汁及奶品都要熱灌入瓶或事後加熱消毒的,PET瓶子便不能勝任。
          
          較普遍的解決方法有混入如25%的PEN料,提高其熱灌溫度。或使瓶頸再結晶(變白),結晶的瓶頸能耐高的熱灌溫度。在熱灌的領域中,甚至有用加透明劑的PP料取代PET,熱灌達95℃,但清徹度不如PET。

         

        擠吹與注拉吹
          
          PET瓶子未流行前,塑料瓶子都是擠吹出來的。塑料經加熱及螺桿轉動的摩擦力變為熔融後,從模頭擠出,成為圓筒狀。模具合上,並從頸部注入空氣使圓筒澎漲,緊貼模壁而冷卻定型。開模後便取出瓶子。
          
          擠吹的瓶子瓶頸不算平整,通常都需要刮去飛邊才能保証旋上瓶蓋後不漏水。擠吹亦產生較多的邊角料,要二次加工去除並循環再用。優點包括生產設備的投資低、生產速度高、容易加手柄、瓶子型狀多樣化、瓶子重量可大範圍調整、擠吹模具便宜、交貨期短。擠吹瓶子的手柄是中空的。
          
          注拉吹工藝先用注塑機注出瓶坯。其主要作用是產生平整的瓶頸。在瓶坯未冷卻前或用再加熱使瓶坯軟化,將瓶坯縱向拉伸並吹氣(橫向拉伸),做成雙向拉伸,強化瓶子之外,使壁厚減小,故比擠吹節省用料。

          注拉吹的缺點是不易加手柄、注塑模具昂貴、而且交貨期長。瓶子的重量(壁厚)相當於瓶坯的重量,而後者基本上不能調整。PET瓶加手柄的方法是將預先注塑成形的含倒扣手柄放進吹瓶模內,吹瓶時瓶壁將手柄包著。


        一步法與兩步法

         

          在一台機內完成注、拉、吹工序的工藝叫一步法。一步法是在瓶坯注塑後冷卻到約110℃時做拉吹動作。好處是省電(省掉再加熱),生產率高(不用冷卻到開模溫度,亦不用從室溫加熱)及不經人手,減少污染。日本的青木固及日精ASB都是生產一步法機器的代表。
         

         

          兩步法將注及拉吹分離,在兩台機器上分時進行。第一步用注塑機注出瓶坯。第二步將室溫的瓶坯再加熱後,拉吹成為瓶子,是在另一台“再加熱,拉吹機”上完成。
         


           灌瓶廠可以選擇只買第二步的設備,將購買回來的瓶坯吹塑成型。這樣便可以減少投資(人材及設備)。瓶坯的體積遠雖小於瓶子,方便運輸及儲存。淡季生產的瓶坯可在旺季吹成瓶子。


        PET塑料的乾燥
          

               PET,PC,尼龍,ABS等塑料都是吸水性的。它們吸收空氣中的水份。若水份沒有在注塑前排出,塑料會水解,產品的強度會不合規格,產品的外觀會欠佳,變成廢品。

          在顯微鏡下看吸水性的塑料會發覺它們的顆粒都是滿佈毛細管的。一旦水份吸入毛細管內,只能用加熱將水份蒸發出來。在這裡,加熱溫度,加熱時間及加熱空氣的來源/處理在影響塑料的殘餘含水量起著關鍵作用。PET塑料的殘餘含水量要在50ppm(以重量計算)之下。此時加熱空氣的絕對濕度是 -40℃的露點。

         


          最簡單的烘料方法使用料斗乾燥器。室內的(濕)空氣被吸入後加熱到160℃從料斗底部往上吹。乾燥5小時後,便開始注塑。由於空氣的來源是大氣,乾燥效果會因大氣濕度而異,故此乾燥效果不穩定,一般亦達不到50ppm的要求。
         


          烘爐的工作原理與料斗乾燥器相同,只是塑料放在扁平的盤子上,增加了與空氣接觸的面積,提高了乾燥效果。在160℃乾燥5小時後,將盤子的塑料傾倒進料斗乾燥器使用。

         

         

          除濕乾燥器將乾風循環再用。在循環再用前,用除濕劑除去空氣中的濕度。除濕劑由獨立的熱空氣流再生,繼續除去循環空氣中的水份。
            


          除濕乾燥機能達到PET料乾燥的要求。

        空氣濕度
          
          最為人熟悉的空氣濕度指標是相對濕度。南方四月的天氣多霧,相對濕度接近最高的100%。吹北風時天氣乾燥,相對濕度低約30%。


          相對濕度定義為空氣含水量與該溫度空氣飽和(最大)含水量的百分率。圖中的虛線表示60%相對濕度的曲線。原來氣溫愈高,可含飽和水份愈多。相反,氣溫愈低則可含飽和水份愈少。故含飽和水份的空氣降溫便會釋放出水份,便是霧的形成。同樣,戴眼鏡的人士從空調室逗留後外出,眼鏡片凝露水是因為室外的空氣遇冷(眼鏡片表面還是空調室的溫度),達到飽和,釋放水份於眼鏡片上。
         


          圖中所示,相對濕度60%對應一個露化的眼鏡片溫度,稱為露點,是空氣降溫到含水量飽和的(最高)溫度。露點是個溫度,但他表示空氣的絕對濕度。

          露點愈低,代表空氣愈乾燥。PET除濕乾燥器的乾燥空氣要求露點 - 40℃ 或以下。


        冰水機與乾風機
          
          屬厚壁注塑的瓶坯注塑生產效率受冷卻時間支配。
          
          冷卻時間正比於壁厚的平方,但反比於模溫溫差。模溫溫差 = 熔融溫度 - 溫具溫度。  若熔融溫度260℃,水塔水水溫30℃,冰水水溫6℃,以冰水冷卻瓶坯模具比水塔水冷卻縮短冷卻時間
          
          以6℃冰水冷卻模具,在一般的天氣下模具會凝露(流汗)。露水會遺留痕跡在瓶坯的表面上。若模具周圍的空氣是露點3℃的乾燥空氣,模具便不流汗。

         

         


          電冰箱及空調機是簡單的空氣乾燥機。電冰箱裡的空氣降溫達到露點,露水凝成,到氣溫降至零下後,露水結冰。除去了已結冰的水份,空氣的絕對溫度自然降低。同樣,露水在空調機內凝成,空氣便(絕對)乾燥了一點。一般空調機的露點不能達到 3℃,瓶坯注塑要使用專用的乾風機。

         

          使用空調機或乾風機,注塑機的鎖模裝置要密封,減少乾風的流失。

         

         

         

        所属类别: 注塑用塑料

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