拉伸吹塑原理
目前拉伸吹塑的产品很多,特别是我们的日常生活用品,如各种饮料瓶、油瓶、化装品瓶、药瓶等,这些产品的生产原理均是拉伸吹塑,只是使用的材料不同,生产的设备不同,产品要求的性能不同而以。
一、 拉伸吹塑
1、原理:拉伸吹塑又称双轴取向吹塑,是一类聚合物在高弹态下通过机械方法轴向拉伸,用压缩空气径向吹胀(拉伸)瓶坯以成型包装容器的方法。
拉伸吹塑成型与非拉伸吹塑成型的不同之处:除赋予制件一定的形状外,还能使其微观状态定向排列,达到改善塑料的某些物理性能的目的。试验表明,经过双向拉伸后,制品的抗冲击性、透明性、刚性、阻透性、低温性等均有明显提高。经过拉伸后的制品壁厚更薄,可以节约原材料,降低其产品成本。
2、取向原理:材料在加热状态下,将原先为非结晶(缠绕无序)或结晶(有序)的聚合物分子得到取向,并同时被冷却固定下来。拉伸吹塑是材料的双轴取向,吹塑容器的性能和取向程度密切相关。
3、取向的目的:提高吹塑容器的机械性能,如阻渗性能、透明性以及耐溶剂性,同时减少容器的壁厚。
4、拉伸吹塑成型过程:①按工艺要求使塑料熔融塑化,通过注塑或挤塑成型型坯;②型坯调温处理,使其达到合适的拉伸温度;③采用机械方法纵向拉伸;④采用压缩空气径向拉伸;⑤将制成的中空容器冷却至室温。
二、 拉伸吹塑方法分类
1、按成型方法分:有挤出拉伸吹塑和注射拉伸吹塑二种。大型的包装容器采用挤出拉伸吹塑的较多,小型的包装容器采用注射拉伸吹塑的较多。我集团公司现有吹瓶均为注射拉伸吹塑生产
2、按成型工序分:有一步拉伸吹塑和二步拉伸吹塑二种。一步法适合小规模多品种生产,二步法适合于已定型少品种的大规模生产。我集团公司现有吹瓶均为二步法生产,青岛公司有一步法的生产设备也已淘汰闲置。行业发展趋势是二步法的注射拉伸吹塑。
3、的方法分类:①一步法注塑拉伸吹塑;②一步法挤塑拉伸吹塑;③二步法注塑拉伸吹塑;④二步法挤塑拉伸吹塑。
4、一步法与二步法的比较:①一步法的优点:投资成本少;瓶子外观缺陷少;能量消耗低;型坯经历的过程短,适合热敏性塑料的生产;更换模具、工装容易,适合小批量产品的生产。②一步法的缺点:制品壁厚相对较厚;对操作工的技术要求高;不能分开和优化注塑和吹塑工艺。③二步法的优点:瓶子成本低;产量高;适合大批量生产;设备操作容易;可分别优化注塑和吹塑工艺;瓶质量轻。④二步法缺点:
设备费用高;瓶外观质量多一点;瓶型有限制,异型瓶难吹。
三、 拉伸吹塑工艺过程:
粒料-干燥-注塑或挤塑-分一步或二步吹瓶
四、拉伸吹塑制品材料的选择:早使用的是
PP
,目前较多,有
PET
、
PP
、
PVC
、
PC
、
POM
、
PAN
等,其中
PET
用量大,增长量也大。
PET
吹塑的优点:①型坯壁厚自动调节性好;②自由吹胀性好;③良好的透明性、刚性、阻渗性;④分解物少,符合包装食品、药品的要求。
PET
吹瓶
拉伸吹塑的材料种类很多,如
PVC
、
PP
、
PET
等。我集团公司仅使用
PET
材料进行拉伸吹塑生产包装饮料容器瓶,以下简称为
PET
吹瓶。
一、
PET
的特性
1
、
性能:
PET
的化学名为聚对苯二甲酸乙二醇脂,是由对苯二甲酸(
TPA
)及乙二醇(
EG
)聚合而成的热塑性聚合物,具有对称芳环结构的线型分子链,易于取向和结晶。相对密度为
1.3-1.4
,熔点
255-260
℃;具有很好的透明度,较好的耐侯性、耐冲击性、耐蠕变性及尺寸稳定性。化学性能稳定,耐弱酸和有机溶剂,但不耐碱。阻止二氧化碳、氧气、水蒸汽渗透性高。结晶率高的
PET
有较高的耐热性,可在
100
℃温度下使用,能在较宽的温度范围内保持优良的物理力学性能,
PET
材料首先被用在纺织化工行业,简称为涤纶。在
1954
年美国食品药物管理局(
FDA
)允许
PET
用于食品和药物的包装,第二年杜邦公司研发出食品级的
PET
材料。
1973
年
PET
瓶被大量用于可口可乐公司饮料的包装,
1987
年
PET
瓶开始用于高温灌装饮料,
1989
年开始研制多层瓶及涂敷材料瓶用于啤酒包装。国内生产食品级
PET
材料的公司有仪征化纤、上海远纺、五粮液等公司。
2
、
加工性能:
PET
是吸湿性聚合物,会吸收空气中的水分使特性粘度降低,影响容器的力学性能。加工成型前必须进行严格的干燥。干燥温度一般
140-180
℃,干燥时间
4
小时,含水率要求低于
30PPM
。成型温度一般
280-290
℃,型坯冷却温度为
10-15
℃,型坯厚度大于
4MM
时,模温要求更低,取向温度一般为
85-115
℃。
3
、
用途:适用于碳酸饮料、果汁饮料、矿泉水、食用油、酒类、化妆品、药品等液体的包装。其中当属饮料用瓶用量大。特殊处理的耐热瓶可用于茶饮料和果汁饮料的热灌装。经涂覆的瓶具有高的阻透性,扩大了使用范围,能用于啤酒、葡萄酒等阻气性高的液体包装。
4
、
PET
的固有粘度
:
简称
IV
值,单位是分升
/
克,主要反映
PET
材料的性能,
PET
分子链结越长(分子量越大)
IV
值越大。
IV
值大分子链越长,链与链之间吸引力也大,材料运动性能差,机械性能好,结晶能力差;相反
IV
值小分子链越短,链与链之间吸引力差,材料运动性能好,机械性能低,容易结晶,且结晶速度快。从
PET
原料到瓶子的注塑、吹塑生产过程中
IV
值的保持比较重要,水分含量升高、过高的温度、强的紫外线光照均会严重降低
PET
的
IV
值。
IV
值高的材料比低的生产困难,价格也要高一些。
PET
材料的批号代表了
IV
值的大小,不同的生产商
PET
的批号不同,如
CB608S
是上海远纺公司
IV
值为
0.83-0.88
的
PET
树脂切片批号,不同
IV
值的
PET
材料用于不