PET吹塑瓶開發(fā)方案

1、塑料制品設計課程期末大作業(yè) 目錄TOC o 1-5 h z前言1 HYPERLINK l bookmark4 1、市場因素1 HYPERLINK l bookmark6 11選擇PET的原因1 HYPERLINK l bookmark8 1.2選擇PET的可行性1 HYPERLINK l bookmark10 13選擇PET的前景2 HYPERLINK l bookmark12 2、聚酯市場價格及分析43、聚酯的質量標準：5 HYPERLINK l bookmark16 4、PET飲料瓶的生產工藝設計641設備642吹塑工藝6421瓶坯6422加熱7423預吹8424輔機及模具8425環(huán)境9P

2、ET瓶注射吹塑工藝參數(shù)取值1044其它要求105、參考文獻：11 幾前言本開發(fā)方案所述制品為有壓飲料塑料瓶，可作為碳酸飲料蘇打水啤酒等快銷飲料產品的容器。有壓飲料塑料瓶選擇的原料為聚對苯二甲酸乙二酯(PET)。1、市場因素1.1選擇PET的原因首先，聚酯瓶質量輕、成型容易且瓶體牢固。強度和彈性明顯高于其它塑料材料，可以承受相當大的沖擊力而不破損，最適合作為壁薄、質輕、強度高的包裝瓶oPET瓶在我國上世紀80年代初問世后，便以銳不可當?shù)膭蓊^迅速發(fā)展。短短的二十幾年時間便成為全球最主要的液體及固體包裝容器。在液體包裝領域的應用中，在裝液體容積相同的情況下，PET瓶重量只相當于玻璃瓶的1/10左右；

3、同樣直徑的包裝瓶，PET瓶的容量是玻璃瓶的1.5倍。用PET原料可以制作透明或不透明棕色的瓶體。其次，PET瓶具有良好的氣體阻隔性。在常用的塑料材料中，PET瓶阻隔水汽、氧氣性能最為優(yōu)良oPET樹脂的回收利用率高于其它塑料，作為廢棄物燃燒處理時，由于它的燃燒熱卡值低而易燃，而且不產生有害氣體。1.2選擇PET的可行性20世紀中葉以來，隨著世界石油工業(yè)迅猛發(fā)展，聚酯原料市場得到了極大的豐富，PET聚酯工業(yè)也因此得到了快速發(fā)展。，20世紀50年代起，一些國家開始致力于PET非纖維用途的研究開發(fā)，其中PET塑料是應用開發(fā)的重點，并且已取得了廣泛的應用，其應用主要涉及聚酯瓶、膜和片材及工程塑料等領域。

4、到2000年，世界上PET塑料的產量已占PET總產量的33%，并且所占比例仍在不斷提高。PET塑料是通過美國FDA（FoodandDrugAdministration認證，可以與食品接觸的材料。具有價格低、透明性好、無毒無味、阻隔性好等特性，同時，PET作為包裝材料在加工過程中無需添加任何增塑劑或添加劑，加工過程環(huán)保,這些特性使得PET非常適用于包裝材料。19982003年我國軟飲料產量從12000kt增長到23740kt，年均增長率為14.6%。聚酯作為物美、價廉、質輕的包裝材料成為飲料包裝的首選材料。我國飲料工業(yè)的快速發(fā)展推動了瓶用聚酯生產能力的快速提高。目前我國軟飲料產量中，采用聚酯包裝

5、比重已超過65%，聚酯在軟飲料包裝中的主導地位也越來越顯著。13選擇PET的前景在非纖聚酯方面，我國包括瓶片、薄膜在內的包裝用聚酯生產能力的比例低于先進國家的水平，聚酯在包裝領域也存在巨大的發(fā)展空間。此外，聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）啤酒瓶的開發(fā)，食品、藥品、化妝品等包裝的繼續(xù)擴大，聚酯薄膜在電子、機械等行業(yè)應用的拓展，PET工程塑料的開發(fā)等，也為聚酯工業(yè)的發(fā)展提供了廣闊的發(fā)展空間。我國的聚酯塑料瓶行業(yè)已經具備了較為完善的基礎條件，良好的社會經濟環(huán)境，廣闊的市場空間，完善的工業(yè)配套體系，國家歷來重視該領域的發(fā)展，相關引導和鼓勵性政策頻頻發(fā)布，為行業(yè)發(fā)展注入政策動力。“在產業(yè)結構調整指導目錄（

6、2011年本）中，被列為鼓勵類。在2009年由工業(yè)和信息化部、科學技術部、財政部、國務院國有資產監(jiān)督管理委員會四部委會同頒布的重大技術裝備自主創(chuàng)新指導目錄（2009年版）中，指出將發(fā)展行業(yè)技術。”慧聰塑料網(wǎng)訊：PET塑料瓶現(xiàn)階段發(fā)展有四大趨勢，包括增強可回收性、節(jié)能降耗、延長營養(yǎng)成分保存周期、拓寬應用范圍。通過新型添加劑的輔助，易于回收的PET塑料瓶能在更多領域替代玻璃瓶和聚乙烯PE塑料瓶。美國嘉洛斯塑料著色劑（蘇州）有限公司總經理蔡俊雄接受采訪時說，再循環(huán)、能量節(jié)約、可持續(xù)發(fā)展的觀念已經越來越深入人心了，塑料瓶生產商也在努力尋找這樣的解決方案。據(jù)了解，歐洲很多大品牌已經與嘉洛斯展開了合作，開

7、始廣泛應用PET塑料瓶。他相信，PET在啤酒包裝方面獲得應用后，紅酒、運動飲料、保健品的包裝很快就會跟進，用塑料這種更易回收的原料代理玻璃。隨著世界經濟從衰退中復蘇推動商品消費量增長，預計到2020年全球聚對苯二甲酸乙二酯（PET）需求將以4.9%的年均速度繼續(xù)增長。 2、聚酯市場價格及分析由于原油價格持續(xù)上漲，全球PET市場價格繼續(xù)維持上漲趨勢。在中國，國內PET生產商上調了2010年11月份基準價100-200元人民幣/噸FD中國（出廠價）。同時，出口市場價格也在上漲，PET報價較上周上漲了10-50美元/噸。生產商表示主要因為上游成本較高。在釜山FOB韓國出口報價由穩(wěn)定轉向走強，總體價格

8、上升10美元/噸。在上游市場，現(xiàn)貨PTA價格上升了55美元/噸，乙二醇價格上漲了50美元/噸。而PX報價較前一周下跌了25美元/噸CFR亞洲。市場人士表示，原油價格上漲，PTA產能停工以及聚酯需求強勁等的綜合因素推動了原料成本較高。歐洲市場方面，11月PX合同結算價上漲了175美元/噸FDNEW,因為受亞洲市場價格上漲帶動。同時，現(xiàn)貨PX報價較上周上漲35美元/噸FOBNWE。11月PET合同結算價上漲90歐元/噸（128美元/噸）。在美國，PET生產商繼續(xù)保持11月價格強勢，部分廠家宣布提價154-198美元/噸。3、聚酯的質量標準：項目指標優(yōu)等品一等品外觀清澈透明，無沉淀物純度，%(m/m

9、)三99.599.2非芳烴含量，%(m/m)W0.100.20甲苯含量，%(m/m)W0.10乙苯含量，%(m/m)W0.30間二甲苯含量，(m/m)W0.30鄰二甲苯含量，(m/m)W0.10顏色(鉑-鉆色號)，號W1020酸層顏色應不深酸層顏色應不于重鉻酸鉀含量為深于重鉻酸鉀含量酸洗比色0.10g/L標準比色液為0.25g/L標準比的顏色色液的顏色溴指數(shù)，mgBr/100gW200200總硫含量，%(m/m)W0.00020.0005餾程在(101.3KPa)下，1.02.0包括138.3C,CW4、PET飲料瓶的生產工藝設計聚對苯二甲酸乙二酯(PET)吹塑瓶的生產按型坯的預成型不同可分為

10、注射拉伸吹塑(簡稱注拉吹)和擠出拉伸吹塑(簡稱擠拉吹)。在這兩種成型方法中，由于注拉吹工藝易控制，生產效率高，廢次品少而較為通用。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合瓶，在分類上屬熱瓶，可耐熱80C以上；水瓶則屬冷瓶，對耐熱性無要求。在成型工藝上熱瓶與冷瓶相似。本次開發(fā)方案中，主要討論冷瓶中的有壓飲料瓶成型工藝。4.1設備目前，注拉吹設備的生產廠家主要有法國的SIDEL公司、德國的KRONES公司等。雖然生產廠家不同，但其設備原理相似，一般均包括供坯

11、系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、吹瓶系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和輔機五大部分。4.2吹塑工藝影響PET瓶吹塑工藝的重要因素有瓶坯、加熱、預吹、模具及環(huán)境等。4.2.1瓶坯制備吹塑瓶時，首先將PET切片注射成型為瓶坯。用于瓶體吹塑的聚酯(PET)原料為飽合線性熱塑性聚酯。要求：（1）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。（2）分子量及粘度不能過低（分子量31000-50000，特性粘度0.78-0.85cm3/g）。能使吹塑瓶具有較高的機械強度與透明性。（3）注塑成型的瓶坯需存放48h以上方能使用。（4）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。瓶坯的存放時間不能超過六個月。瓶坯的優(yōu)劣很大

12、程度上取決于PET材料的優(yōu)劣，應選擇易吹脹、易定型的材料，并制定合理的瓶坯成型工藝。實驗表明，同樣粘度的PET材料成型的瓶坯，進口的原料要比國產料易吹塑成型；而同一批次的瓶坯，生產日期不同，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，對瓶坯的要求是純潔、透明、無雜質、無異色、注點長度及周圍暈斑合適。4.2.2加熱瓶坯的加熱由加熱烘箱來完成，其溫度由人工設定，自動調節(jié)。烘箱中由遠紅外燈管發(fā)出遠紅外線對瓶坯輻射加熱，由烘箱底部風機進行熱循環(huán)，使烘箱內溫度均勻。瓶坯在烘箱中向前運動的同時自轉，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

13、數(shù)量、整體溫度設定、烘箱功率及各段加熱比共同控制。燈管的開啟要結合預吹瓶進行調整。要使烘箱更好地發(fā)揮作用，其高度、冷卻板等的調整很重要，若調整不當，吹塑時易出現(xiàn)脹瓶口（瓶口變大）、硬頭頸（頸部料拉不開）等缺陷。預吹預吹是二步吹瓶法中很重要的一個步驟，它是指吹塑過程中在拉伸桿下降的同時開始預吹氣，使瓶坯初具形狀。這一工序中預吹位置、預吹壓力和吹氣流量是三個重要工藝因素。預吹瓶形狀的優(yōu)劣決定了吹塑工藝的難易與瓶子性能的優(yōu)劣。正常的預吹瓶形狀為紡錘形，異常的則有亞鈴狀、手柄狀等。而預吹瓶的大小則取決于預吹壓力及預吹位置。在生產中要維持整臺設備所有預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)

14、預吹瓶情況調整加熱或預吹工藝。預吹壓力的大小隨瓶子規(guī)格、設備能力不同而異，一般容量大、預吹壓力要?。辉O備生產能力高，預吹壓力也高。即使采用同一設備生產同一規(guī)格的瓶子，由于PET材料性能的差異，其所需預吹壓力也不盡相同。玻纖增強的PET材料，較小的預吹壓力即可使瓶子底部的大分子正確取向；另一些用料不當或成型工藝不適當?shù)钠颗?，注點附近有大量的應力集中不易消退，如果吹塑，常會在注點處吹破或在應力測試中從注點處爆裂、滲漏。對于已加熱二次使用的瓶坯或存放時間超標的瓶坯，由于時溫等差效應，二者成型工藝相似，與正常瓶坯相比，其要求的熱量要少，預吹壓力也可適當降低。輔機及模具輔機主要指維持模具恒溫的設備。模具

15、恒溫對維持產品的穩(wěn)定性有重要作用。一般瓶身溫度高，瓶底溫度低。對冷瓶來說，由于其底部的冷卻效果決定了分子定向的程度，將溫度控制在5-8C為佳；而熱瓶底部的溫度則要高得多。模具是影響PET瓶吹塑工藝的重要因素，模具形狀的優(yōu)劣會減輕或加大工藝調整的難度，如加強筋、過渡區(qū)的弧度及底部的散熱狀況等都對工藝調整有影響。環(huán)境生產環(huán)境的好壞對工藝調整也有較大影響，恒定的條件可以維持工藝的穩(wěn)定及產品的穩(wěn)定。PET瓶吹塑成型一般在室溫、低濕狀態(tài)下為佳。由于加工聚酯時，其中所含的水分會在水解過程中與聚酯熔體發(fā)生化學反應而快速消耗，即水分在制品中產生氣泡。水解會降低聚酯熔體的特性粘度，也影響制品的機械強度與性能，而

16、聚酯原材料是吸濕性聚合物，故加工前應經嚴格干燥，使其剩余濕氣含量小于0.005。聚酯原料要采用去濕干燥系統(tǒng)來干燥。由于干燥裝置提供的干燥熱空氣從料斗底部進入原料中，吸收原料所含的濕氣后返回干燥裝置。為延長干燥裝置中去濕床的壽命，保持其效率，要使出自料斗的濕空氣經過后冷卻裝置（可采用循環(huán)水冷卻），使空氣溫度低于65C。要對后冷卻裝置進行恒溫控制，以防止溫度過高的空氣進入去濕床。經冷卻的空氣通過過濾器，以除去空氣中的微粒?？諝庥扇翊渤駳猓詈蠼涍^加熱器加熱后再次返回干燥料斗。于燥器干燥原料的條件：干燥溫度為140C180C，空氣露點為一40C，空氣量為0.06立方米/min(kg.h)。干燥

17、時間為4h。4.3PET瓶注射吹塑工藝參數(shù)取值PET瓶在注射吹塑時要控制好熔體溫度，使其處于275C285C范圍內，比多數(shù)注射吹塑級聚合物的溫度高約50C。熱流道系統(tǒng)要采用流線型、對稱式設計，避免死角。噴嘴用鎖閉式結構，外表面要加熱。為保證型坯有高的透明性，熔體充入型坯模具后要快速冷卻至145C以下，但要比其玻璃化溫度(82C)高些，且越接近玻璃化溫度，吹塑瓶的透明度就越高，可拓寬加工范圍。型坯模具冷卻水溫要低至10C35C，以快速冷卻型坯。還要采用液體或氣體對芯棒連續(xù)進行內冷卻。其中氣冷可使芯棒軸向有更一致的溫度分布，同時還不會出現(xiàn)泄漏問題。芯棒內冷氣壓一般為1MPa。最好采用液體，氣體組合冷卻方式，PET型坯的吹脹氣壓約為1.2MPa。采用的冷卻水溫度為5C10C。以冷卻吹塑模具，也使型坯吹脹后得到快速冷卻4.4其它要求有壓瓶應同時滿足應力測試與耐壓測試的要求。應力測試是為防止PET瓶灌裝飲料時瓶底與潤滑劑(堿性)接觸過程中產生分子鏈的降解而發(fā)生開裂、滲漏等進行的內在質量控制；耐