PET瓶坯及瓶盖的注塑.docx

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PET瓶坯及瓶盖的注塑

PET瓶坯及瓶蓋的注塑

PET塑料

　　PET是PolyEthyleneTerephthalate化學稱號的簡寫，屬於thermoplasticPolyEsTer。

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1億4千萬噸的全球塑料產量中，PET料佔2千5百萬噸，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PET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（PolyEthyleneNaphthalate），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。

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。

瓶坯模具

　　多腔的瓶坯模具都不採用冷流道。

較簡單的流道是熱板設計。

在熱板設計中，每兩腔共用一個加熱區及一個電熱偶，瓶坯底會留有不超過5mm長的水口，而在停機一段時間後，澆道有機會堵塞，要花時間去清理。

熱板設計造價便宜，受國內廣大用戶歡迎。

　　最講究的流道是針閥式熱流道設計。

每一個腔都有獨立的加熱及探溫，瓶坯底不留水口，不注射時針閥封閉澆道，故澆道不會堵塞。

針閥熱流道每腔的成本超過一萬元。

十六腔以上的模具價錢比注塑機還要高。