PET瓶的加工與成型

1、 藥用PET瓶的成型方法 PET瓶的成型方法有擠出吹塑與注射吹塑工藝成型兩種方式，拉伸吹塑又有一步法與兩步法之分，在一步法成型中，型坯的成型、冷卻、加熱、拉伸與吹塑和瓶體的取出均在一臺(tái)機(jī)器上依次完成，兩步法則采用擠出或注射成型型坯，并使型坯冷卻到室溫，成為半成品，然后把型坯送入再加熱并在拉伸吹塑機(jī)器中成為瓶體。即型坯的成型、拉伸與吹塑分別在兩臺(tái)機(jī)器上完成。一步法注射吹塑PET瓶，注吹設(shè)備中需要有兩副模具即注塑型坯模和吹塑模具。而注塑型坯模主要由型坯模腔及芯棒構(gòu)成，其各部位尺寸參數(shù)選用的正確與否是瓶體能否成型的關(guān)鍵，因此很有必要將模具型坯尺寸參數(shù)結(jié)合成型工藝進(jìn)行合理選取。 (1)PET瓶的高度與

2、其頸部螺紋直徑之比值可確定型坯與芯棒的長(zhǎng)徑比(L/D)。 芯棒長(zhǎng)徑比一般取值原則是不超過10比l，這是因?yàn)樵谛团髂＞咧行景魹閼冶哿?，且在充模時(shí)受高注射壓力的作用。長(zhǎng)徑比選值較大時(shí)其芯棒彎曲較大，容易造成型坯壁厚分布不均勻，但是能通過程序來(lái)控制熔體的充模速度或在充模過程中，用滑動(dòng)頂針暫時(shí)固定芯棒頭端以使芯棒對(duì)中，此時(shí)芯棒的長(zhǎng)徑比可取大值。型坯高度是參考瓶體的高度乘以高度系數(shù)所得，一般為瓶體高度的92%-95%。為保證型坯有好的透明度，熔體充入型坯模后，要快速將溫度降至145以下，但要比聚酯材料的玻璃化溫度(82)高些，且越接近玻璃化溫度，吹塑瓶的透明度就越高。型坯模具冷卻水溫低至10-35，為了

3、快速冷卻型坯，還要采取液體或氣體對(duì)芯棒連續(xù)進(jìn)行內(nèi)冷卻，其中冷氣可使芯棒有更一致的溫度分布，其空氣壓力一般在1MPa左右。 (2)型坯注射時(shí)的熔體溫度 熔體溫度是PET型坯成型要注意的重要參數(shù)之一，從設(shè)備方面考慮，螺桿設(shè)計(jì)對(duì)PET的熔融、混合的均勻與熔體溫度有較大影響。PET注射要采用低剪切、低壓縮比(約2/1)的螺桿，進(jìn)料段取得長(zhǎng)些，過渡段與計(jì)量段取得短些。設(shè)備的機(jī)筒溫度對(duì)熔體溫度影響較大，提高機(jī)筒溫度會(huì)降低PET熔體的特性粘度，機(jī)筒溫度對(duì)型坯透明度有明顯影響，提高機(jī)筒溫度可改善型坯的透明度。例如當(dāng)機(jī)筒溫度為280時(shí)，對(duì)應(yīng)熔體溫度為290，可保證型坯有最佳的透明度，而機(jī)筒溫度進(jìn)一步提高并不能進(jìn)

4、一步改善透明度，機(jī)筒溫度較低時(shí)，適當(dāng)提高螺桿轉(zhuǎn)速以及澆口溫度，可小量地改善型坯的透明度，但由于熔體通過熱流道系統(tǒng)的時(shí)間較短，其溫度對(duì)型坯透明度改善的程度較小。提高注射壓力也即注射速率時(shí)，熔體通過噴嘴時(shí)會(huì)產(chǎn)生較高的剪切熱，明顯提高熔體溫度，在較低的機(jī)筒溫度下就可成型透明型坯。保壓壓力較高時(shí)會(huì)提高型坯模具內(nèi)熔體冷卻時(shí)的結(jié)晶速率，降低型坯的透明度，尤其是在機(jī)筒溫度較低時(shí)。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，對(duì)某一給定的聚酯樹脂與成型設(shè)備，可這樣來(lái)確定合適的熔體溫度：先逐漸降低溫度，至型坯開始出現(xiàn)霧狀，然后提高溫度，剛好能成型透明型坯的溫度為合適的熔體溫度。 注射吹塑瓶坯中(即聚酯瓶的樹脂中)含有乙醛，會(huì)使被裝入藥品、

5、尤其是液體藥品，容易產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，所以對(duì)瓶坯乙醛含量須加以控制，一般要求是小于10ppm，降低瓶坯乙醛含量是聚酯瓶生產(chǎn)工藝優(yōu)質(zhì)化的一項(xiàng)重要課題，型坯的乙醛含量與熔體的溫度及停留時(shí)間有關(guān)；溶體溫度低于265時(shí)，乙醛含量與時(shí)間成線性關(guān)系，熔體溫度高于265時(shí)，兩者成指數(shù)關(guān)系。由于型坯中乙醛含量馗機(jī)筒溫度成線性增加，支管與澆口溫度的提高也會(huì)少量地增加乙醛含量，但提高流道溫度時(shí)乙醛含量的增加幅度較小，這是因?yàn)槿垠w通過熱流道系統(tǒng)的時(shí)間要比其在機(jī)筒內(nèi)停留的時(shí)間短。設(shè)備的螺桿轉(zhuǎn)速在較低值下增加對(duì)型坯中的乙醛含量沒有影響，但轉(zhuǎn)速進(jìn)一步提高時(shí)，產(chǎn)生的剪切熱會(huì)提高熔體溫度，增加乙醛含量。增加背壓會(huì)提高熔體溫度，從

6、而增加乙醛含量，因此在保證聚酯原料的塑化均勻的前提下，要盡可能的降低背壓。注射壓力增加時(shí)要提高熔體溫度，但因熔體通過噴嘴的時(shí)間較短，這樣乙醛含量只有少量的增加，而保壓壓力與型坯模具溫度對(duì)乙醛含量沒有影響。 總上所述，機(jī)筒溫度對(duì)聚酯型坯的乙醛含量有明顯的影響，螺桿轉(zhuǎn)速、注射速率、背壓與熱流道溫度對(duì)乙醛含量的影響較小，因此提高注射速率、降低機(jī)筒溫度可成型透明度高、乙醛含量低的型坯。在充模的初始時(shí)間內(nèi)采用高注射壓力，以穩(wěn)定充模過程，然后以低壓力注射，可取得較好效果。所以成型聚酯型坯時(shí)，熔體溫度的選取要適當(dāng)，以保證型坯的透明度，同時(shí)能控制乙醛的產(chǎn)生，熔體溫度一般取280。 (3)注塑型坯與瓶體吹脹比的

7、取值 注射吹塑小容積的聚酯瓶時(shí)，工藝成型過程中，型坯主要發(fā)生軸向拉伸，軸向拉伸越小，吹脹比(指瓶體直徑與型坯直徑之比)越大，瓶壁厚分布不均勻的可能性也越大，易造成瓶肩與瓶身或瓶身與瓶底過渡區(qū)域的曲線部位壁厚不均勻。小容量瓶體吹脹比一般取l.5-l.8之間。對(duì)橫截面為橢圓形的瓶體，若其橢圓比即橢圓長(zhǎng)短軸的長(zhǎng)度之比小于1.5比l時(shí)，采用橫截面為圓形的型坯可成型。橢圓比不超過2比l時(shí)，可采用橫截面為圓形的芯棒與橢圓形的型坯模腔來(lái)成型型坯。橢圓比大于2比1時(shí)，一般要求芯棒與型坯模腔均設(shè)計(jì)成橢圓形。橢圓比增加，型坯模具的設(shè)計(jì)難度與制造成本均提高，一般不應(yīng)超過3比1。 (4)注塑型坯口部及頸部尺寸 型坯口

8、部直徑及螺紋尺寸應(yīng)與瓶口尺寸螺紋相統(tǒng)一，并能與瓶蓋的螺紋尺寸相匹配。因目前對(duì)此無(wú)統(tǒng)一的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，故根據(jù)瓶體盛裝物來(lái)決定瓶口部的尺寸。確定型坯頸部尺寸與吹塑模具型腔尺寸時(shí)，還應(yīng)考慮瓶體成型后的收縮，PET瓶在型坯內(nèi)的吹脹氣壓為l.2MPa，采用水溫在5-10冷卻水冷卻吹塑模具，以使型坯吹脹后得以快速冷卻。 (5) 瓶體注吹成型芯棒的功能及其作用 注射吹塑成型所使用的芯棒的作用及功能主要有五個(gè)方面：(l)確定成型型坯的形狀與瓶體頸部的內(nèi)徑，(2)在機(jī)械轉(zhuǎn)位過程中帶走型坯或瓶體 ；(3)芯棒內(nèi)設(shè)置有氣道與空氣出入口，輸送壓縮空氣以吹脹型坯；(4)芯棒內(nèi)部可通循環(huán)液體或空氣，以調(diào)節(jié)型坯溫度；(5)芯棒

9、尾部處靠近配合面開設(shè)深0.10毫米的凹槽，使型坯端部楔入槽內(nèi)，避免從型坯成型工位轉(zhuǎn)至吹塑工位的過程中，型坯因其彈性收縮導(dǎo)致的頸部螺紋錯(cuò)位，凹槽起到密封作用，減少吹脹過程中壓縮空氣的泄漏。 (6)芯棒長(zhǎng)度與直徑的選值 芯棒長(zhǎng)度和直徑主要由型坯來(lái)確定，芯棒體直徑要比瓶體頸部?jī)?nèi)徑小些，以便于瓶體脫模，不過芯棒直徑應(yīng)在瓶頸內(nèi)徑范圍內(nèi)盡可能地取大值，以避免造成過大的吹脹比。芯棒同軸度應(yīng)在直徑0.05-0.08毫米內(nèi)，瓶口部位芯棒直徑尺寸是以瓶口外徑和瓶口厚度而定，取值范圍一般是瓶口芯棒直徑等于瓶口外徑減去兩倍的瓶口壁厚。 (7)芯棒底部與型坯底部之間距離尺寸的確定 這一距離尺寸即為型坯底部厚度，它的尺寸

10、取值合理與否，直接影響瓶底部的厚度是否符合要求。一般使用的計(jì)算方法為：型坯底部的厚度(B)等于瓶底的最小厚度(T)加上0.1倍的瓶重量。芯棒體選用的材料為合金工具鋼，硬度為HRC52-54。比模具頸圈的硬度稍低。與熔體接觸的芯棒表面要沿熔體流動(dòng)方向拋光，并鍍硬鉻，以易于熔體充模和型坯的脫模。在PET瓶的吹塑與脫模工位，氣體繼續(xù)在芯棒內(nèi)環(huán)流，以保證芯棒有較一致的溫度分布。芯棒各段的溫度取值為：頭部(對(duì)應(yīng)型坯頸部)取45-55， 中部(對(duì)應(yīng)型坯體)取40-50尾部取23-35。在型坯注射工位，因?yàn)槿垠w溫度高，芯棒溫度處于上述范圍的上限，芯棒轉(zhuǎn)至脫模工位時(shí)的溫度因內(nèi)冷而降至下限。在脫模工位頂出瓶體后，從外部對(duì)芯棒頭部進(jìn)行風(fēng)冷，以降低芯棒的溫度。 (8)PET瓶注射吹塑工藝參數(shù)取值 PET瓶在注射吹塑時(shí)要控制好熔體溫度，使其處于275-285范圍內(nèi)，這些溫度比多數(shù)注射吹塑級(jí)聚合物的溫度高約50。熱流道系統(tǒng)要采用流線型、對(duì)稱式設(shè)計(jì)，避免死角。噴嘴用鎖閉式結(jié)構(gòu)，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145以下，但要比其玻璃化溫度(82)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