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1 PET 瓶的發(fā)展歷史    PET 于1941 年問(wèn)世, 最初主要用途是作為紡織原料, 生產(chǎn)中空纖維、無(wú)紡布等產(chǎn)品; 用作食品包裝容器的歷史并不長(zhǎng)。在國(guó)外, PET 瓶的生產(chǎn)從本世紀(jì)七十年代開(kāi)始, 最初生產(chǎn)各種規(guī)格的有底托瓶, 主要用于灌裝碳酸飲料, 直至九十年代, 由于世界各國(guó)提倡環(huán)保的需要, 新型的無(wú)底托PET 瓶開(kāi)始面世。在國(guó)內(nèi), PET 瓶的發(fā)展只有短短的十幾年的時(shí)間, 有底托的PET 瓶生產(chǎn)始于1985 年,1989 年出現(xiàn)少量無(wú)底托PET 瓶, 直至1995 年才開(kāi)始正式大批量生產(chǎn)無(wú)底托PET 瓶。由于PET 具有突出的優(yōu)越性能, 例如: 無(wú)毒、重量輕、透明度高、強(qiáng)度高、不易碎、耐壓性能良好、氣密性能良好和較穩(wěn)定的化學(xué)性能, 因此, PET 瓶是一種理想的食品及飲料包裝容器。目前, PET的生產(chǎn)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展速度非?？? 年產(chǎn)能力已達(dá)到數(shù)十億個(gè), 已成為碳酸飲料、礦泉水、食用油等的主要包裝容器。2 PET 原料與PET 瓶的特性    2.1 PET 的結(jié)構(gòu)    PET 屬于有機(jī)高分子化合物, 是由碳、氫、氧三種元素構(gòu)成。分子結(jié)構(gòu)如下:H—[ OCH2CH2—OOC— —CO!—OHPET 一般由對(duì)苯二甲酸( PTA) 或?qū)Ρ蕉姿岫柞? DMT) 與乙二醇( EG) 進(jìn)行直接酯化反應(yīng)或酯交換反應(yīng)生成PET 單體, 再經(jīng)過(guò)固相縮聚而形成的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯?；瘜W(xué)反應(yīng)方程式如下:HOOC— —COOH+2HOCH2CH2OH"催 化劑堿HO—CH2CH2—OOC— —COO—CH2CH2OH+2H2O    2.2 PET 的物理性能    PET 按聚合方式分為均聚和共聚PET, 按用途分為紡織用PET、瓶級(jí)PET 和片材級(jí)PET。瓶級(jí)PET 的物理性能如表1。    表1 瓶級(jí)PET 的物理性能    序號(hào)項(xiàng)目特性值單位    1 密度1.4 kg/cm3    2 平均分子量25000~30000    3 IV 值0.70~0.85    4 熔點(diǎn)250~260 ℃    5 AA 含量≤3 mg/Kg    6 水分≤0.4 %    7 顆粒形狀圓柱形或平行六面體    PET 容易吸濕,需要特定的倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存,加工之前要進(jìn)行有效的干燥。在生產(chǎn)原料和注塑成型過(guò)程中難以處理的殘留量使PET 瓶釋放出乙醛。    2.3 雙軸拉伸PET 瓶的性能    ( 1) 具有良好的透光率與光澤, 透光率大于85%;    ( 2) 具有良好的機(jī)械性能和抗沖擊性能;    ( 3) 具有良好的耐化學(xué)性能;    ( 4) 在常溫下( 20~30℃) 具有良好的尺寸穩(wěn)定性;    ( 5) 重量輕;    ( 6) 對(duì)氣體具有良好的阻隔性。    2.4 PET 的化學(xué)性能    在一般條件下, 特別是經(jīng)過(guò)拉伸后, PET 的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定, 可以耐除堿性物質(zhì)和部分極性溶劑以外的大部分化學(xué)藥品, 但在PET 瓶?jī)?nèi)充有較大壓力的氣體和惡劣的環(huán)境條件下, 其化學(xué)性能會(huì)差一些。下列化合物會(huì)破壞PET 的分子結(jié)構(gòu):    酮類( 丙酮、甲乙酮)    醚類( 二甲烷、四氫呋喃)    酯類( 醋酸乙酯、苯甲酸甲酯、水楊酸甲酯)    鹵化烴類( 氯仿、三氯乙烯)    苯酚類( 苯酚、氯酚、甲苯酚)    強(qiáng)堿類( 氫氧化鈉、氫氧化鉀)    強(qiáng)酸類( 濃硫酸、濃硝酸、濃鹽酸)    酒精類    乙?；瘑胃视王?nbsp;   環(huán)氧乙烷    甘醇    乙二醇醚    氧化胺    PET 在特定的條件下會(huì)發(fā)生降解反應(yīng)    ( 1) 水解反應(yīng)    常溫下, PET 基本上不發(fā)生水解反應(yīng)。但在高溫、高壓或堿性條件下PET 容易發(fā)生水解反應(yīng),反應(yīng)速度較快, 水解反應(yīng)后, PET 分子聚合鏈發(fā)生斷裂, 分子量降低( 即IV 值降低) , 機(jī)械強(qiáng)度降低。所以, 我們?cè)谏a(chǎn)瓶坯時(shí)一定要干燥PET 切片。    試驗(yàn)表明, 在200℃下經(jīng)過(guò)30min 后, PET 發(fā)生顯著水解反應(yīng), 并隨反應(yīng)溫度升高或反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)而加劇。若灌裝有一定壓力的瓶子, 在堿性條件下, PET 瓶容易與水發(fā)生水解反應(yīng)。    ( 2) 熱降解反應(yīng)    PET 在高溫條件下易發(fā)生分解反應(yīng), 分解產(chǎn)物主要為乙醛、二氧化碳, 并不產(chǎn)生有毒氣體, 當(dāng)PET 在較高溫度下( 約300~400℃) 則會(huì)完全分解。所以在生產(chǎn)瓶坯時(shí), 要非常注意調(diào)節(jié)好溫度, 以免乙醛( AA) 濃度太高, 影響飲料口味。$分頁(yè)符$     3 PET 瓶的生產(chǎn)工藝    3.1 瓶坯的生產(chǎn)    PET 原料干燥預(yù)熱熔融塑化注射成型迅速冷卻瓶坯倒坯理坯穿透爐加熱分布爐加熱預(yù)拉伸冷卻成型    3.2 PET 瓶的吹制    經(jīng)過(guò)拉伸后的PET, 分子結(jié)構(gòu)發(fā)生定向重排,機(jī)械性能大大提高。拉伸率越高, PET 定向程度越大, 瓶強(qiáng)度越高。    4 PET 瓶生產(chǎn)過(guò)程中影響PET 瓶質(zhì)量的幾種主要因素    1) 瓶坯: 特性粘度≥0.81cm3/g, 粘度降≤4%,存放時(shí)間不能超過(guò)三個(gè)月。純潔、透明、無(wú)雜質(zhì)、無(wú)異色、注點(diǎn)長(zhǎng)度及周圍暈斑合適。    2) 加熱: 在烘箱中由遠(yuǎn)紅外燈管發(fā)出遠(yuǎn)紅外線對(duì)瓶坯輻射加熱, 由烘箱底部風(fēng)機(jī)進(jìn)行熱循環(huán), 使烘箱內(nèi)溫度均勻。瓶胚在烘箱中向前運(yùn)動(dòng)的同時(shí)自轉(zhuǎn), 使瓶胚壁受熱均勻。烘箱的熱量由燈管開(kāi)啟數(shù)量、整體溫度設(shè)定、烘箱功率及各段加熱比共同控制。    3) 預(yù)吹: 拉伸桿下降的同時(shí)開(kāi)始預(yù)吹氣, 使瓶胚初具形狀。預(yù)吹位置、預(yù)吹壓力和吹氣流量是三個(gè)重要工藝因素。    4) 模具( 冷卻成型) 瓶身冷卻水溫度控制在30℃,瓶底冷卻水溫度控制在14~15℃, 夏季要低一些。5) 環(huán)境: 室溫、低濕狀態(tài)下為佳。    5 PET 瓶使用過(guò)程常見(jiàn)問(wèn)題及措施    5.1 水分對(duì)PET 原料和瓶的影響    PET 在通常濕度情況下, 當(dāng)進(jìn)行熔融塑化時(shí)會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)。高濕度含量常常導(dǎo)致立即反應(yīng), 結(jié)果分子鏈斷裂、降解, 分子量降低( 也就是Ⅳ降低) 。PET 的機(jī)械性能與特性粘度Ⅳ有關(guān), Ⅳ越低, 則PET 的機(jī)械性能越差。    在中國(guó)長(zhǎng)江以南地區(qū)和沿海地區(qū)全年平均相對(duì)濕度為85% , 部分地區(qū)春天和夏天相對(duì)濕度有可能高達(dá)90% 以上, 在高濕度環(huán)境下, PET 會(huì)吸濕達(dá)到最大的飽和濕度。    水分含量越高, 則PET 的Ⅳ值下降越大。就以A04、104 來(lái)說(shuō), 值得注意的是含水量為0.01%時(shí), 其特性粘度為0.72, 含水量為0.02%時(shí)其特性粘度變?yōu)?.63。在180℃由于干燥時(shí)間減少3/4h,特性粘度下降0.09。    干燥時(shí)間越長(zhǎng)則PET 原料里水分越低, 但過(guò)度干燥也會(huì)造成PET 降解。當(dāng)加熱至180℃時(shí), 對(duì)于最大初始水分含量0.3% 的原料, 水分下降至0.14%; 干燥4h 可獲得0.004% 的水分含量, 這是瓶坯控制水分含量的上限。    5.2 PET 瓶的儲(chǔ)存和運(yùn)輸    由于PET 具有容易吸水的性能, 因此瓶坯、瓶子儲(chǔ)存時(shí)間越長(zhǎng)則會(huì)吸收空氣中的水分越多, 從而逐步降低原有的優(yōu)良性能。高溫、高濕度環(huán)境會(huì)直接影響瓶子的使用。根據(jù)上述情況, 我們建議PET 瓶在春夏兩季相對(duì)濕度≥85%、氣溫≥35℃條件下, 貯存期應(yīng)控制在一個(gè)月內(nèi); 在秋冬季相對(duì)濕度<85% 、氣溫<35℃條件下貯存期應(yīng)盡量控制在三個(gè)月內(nèi), 貯存期的長(zhǎng)短應(yīng)考慮當(dāng)?shù)貧夂驐l件。    5.3 如何減少PET 瓶中CO2 的損失    ( 1) CO2 在PET 瓶中損失的途徑    通過(guò)瓶身滲漏: 如果PET 分子間的空隙充滿CO2 分子, CO2 分子就會(huì)從瓶身滲漏出來(lái), CO2 滲漏速度與PET 雙軸拉伸定向程度、瓶厚度、濕度和壓力有關(guān)。    PET 材料對(duì)CO2 的吸收: 由于PET 分子結(jié)構(gòu)的多孔性( 密度較小) , 使CO2 分子穿透, 產(chǎn)生吸收現(xiàn)象。    通過(guò)塑料蓋的損失: CO2 從瓶蓋的損失量較少, 室溫下CO2 的損失量約為0.1~0.15cm3。    ( 2) 瓶容量對(duì)CO2 損失的影響    同樣形狀的瓶子, 容量越大, 表面積與體積比越小, CO2 的損失率越小; 相反, 瓶形狀越復(fù)雜、容量小的瓶子, 表面積與體積之比較大, 因此CO2的損失率也越大。    ( 3) 瓶厚度的影響    厚度越大, CO2 的損失率越小。    ( 4) 減少CO2 損失的方法    設(shè)計(jì)瓶子時(shí)選擇大容量的瓶, 簡(jiǎn)化瓶表面形狀結(jié)構(gòu);    增加瓶身厚度;    提高瓶的雙軸拉伸程度, 使塑料分布更均勻;    以較低的溫度儲(chǔ)存、運(yùn)輸汽水。    5.4 PET 瓶容量    雙軸拉伸PET 瓶具有一定的收縮率, 最大收縮率約為2%左右, 影響PET 瓶容量的因素主要有以下幾個(gè)方面:    ( 1) 模具的影響    PET 瓶的容量主要受模具尺寸、形狀影響。每一種瓶型模具尺寸通常是固定不變的。不同形狀的瓶子設(shè)計(jì)其收縮率會(huì)有所不同。瓶身上加強(qiáng)筋越少、瓶厚度越薄則瓶的收縮率越大。    ( 2) 環(huán)境因素的影響    環(huán)境溫度和濕度對(duì)瓶的容量影響較大, 環(huán)境溫度越高、濕度越大則瓶的容量收縮越大。    ( 3) 生產(chǎn)工藝的影響    形狀復(fù)雜的瓶吹瓶時(shí)要求有較高的吹瓶壓力,若吹瓶壓力不足, 則瓶成型不良, 容量會(huì)偏小; 若模具冷卻不足也會(huì)造成容量偏小。    ( 4) 瓶自然收縮    由于PET 瓶會(huì)自然收縮, 瓶模具尺寸在設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)稍大一點(diǎn)。以1.25L PET 瓶為例, 剛生產(chǎn)的瓶平均容量為1260ml 左右, 經(jīng)過(guò)標(biāo)簽收縮后, 容量會(huì)減少3~5ml, 室溫下存放3d 后, 瓶容量會(huì)再減少5~6ml; 但隨著瓶存放時(shí)間加長(zhǎng)瓶子容量還會(huì)有輕微的收縮; 使用OPP 粘貼標(biāo)簽雖然可以避免收縮標(biāo)簽時(shí)瓶容量減少, 但瓶還會(huì)自然收縮, 這是無(wú)法控制的。    所以, 要解決瓶的容量問(wèn)題, 可適當(dāng)增大模具, 控制生產(chǎn)工藝, 改善倉(cāng)儲(chǔ)條件, 最主要的還是需要盡可能縮短瓶的儲(chǔ)存期。    5.5 PET 瓶爆瓶的原因和預(yù)防措施    ( 1) PET 瓶爆瓶的定義    PET 瓶在外力和多個(gè)方面力作用下, 或者在化學(xué)物質(zhì)作用下使PET 發(fā)生降解, 使分子鏈斷裂,瓶表面呈現(xiàn)脆性斷裂。    ( 2) 爆瓶的原因    有很多種原因會(huì)導(dǎo)致爆瓶, 有內(nèi)因, 也有外因, 其中很多因素是可以避免的。爆瓶位置通常發(fā)生在瓶頸或瓶底, 瓶身很少發(fā)生爆瓶, 因?yàn)槠可淼腜ET 經(jīng)過(guò)雙軸拉伸后強(qiáng)度大大提高; 瓶頸至瓶口的PET 是未經(jīng)過(guò)拉伸的, 分子沒(méi)有定向, 強(qiáng)度較低; 瓶底的拉伸率比瓶身的低兩倍左右, 相關(guān)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。    表1 未拉伸PET 與拉伸PET 強(qiáng)度對(duì)比    項(xiàng)目未拉伸PET 拉伸PET    拉伸強(qiáng)度( kg/cm2) 4.5 9.5    CO2 透過(guò)率( cc·mm/m2·24h·atm) 15.6 5.2    氧透過(guò)率( cc·mm/m2·24h·atm) 4.9 2.0    水分透過(guò)率( g·mm/m2·24h·atm) 1.4 0.7    熱水收縮率( %) ( 100℃×30min) 0~0.1 30~40    ( 3) 影響PET 爆瓶的因素及改善措施    瓶子設(shè)計(jì): 形狀越復(fù)雜的瓶越難獲得良好的拉伸, 在拉伸不良的部分, 比較容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力集中現(xiàn)象, 因此, 容易導(dǎo)致爆瓶的現(xiàn)象。    PET 的特性粘度( IV) 的影響: 為了使瓶子具有良好的物理化學(xué)性能, IV 值不能太低, 否則瓶強(qiáng)度不足; 但I(xiàn)V 值太高會(huì)給設(shè)備加工方面帶來(lái)一定的困難。    注坯和吹瓶工藝的影響: 必須保證瓶子厚度分布均勻, 獲得良好的拉伸, 這樣爆瓶的可能形就會(huì)減小。    CO2 的含量太高: 已灌裝汽水的瓶?jī)?nèi)CO2 含量一定時(shí), 瓶?jī)?nèi)壓力隨溫度升高而增大, 然而PET瓶地耐壓能力有限( 約10~20kg/cm2) , 若瓶?jī)?nèi)壓力太高, 瓶底在極性介質(zhì)作用下會(huì)加速發(fā)生爆瓶, 一般瓶?jī)?nèi)適宜CO2 含量為4.0~4.3 倍。    鏈條潤(rùn)滑劑影響: 由于軟飲料生產(chǎn)過(guò)程中大多使用鏈條潤(rùn)滑劑, 而鏈條潤(rùn)滑劑與PET 瓶底接觸時(shí)間比較長(zhǎng), 對(duì)PET 瓶的影響也比較大。因此,鏈條潤(rùn)滑劑的選用至關(guān)重要, 必須是PET 瓶專用的潤(rùn)滑劑。若鏈條潤(rùn)滑劑pH 太高( 強(qiáng)堿性) 或太低( 強(qiáng)酸性) 對(duì)PET 瓶都是不利, 最好是接近中性( pH=7) 。PET 在堿性條件下比較容易發(fā)生水解反應(yīng)。對(duì)于玻璃與PET 瓶共用的生產(chǎn)線, 由于玻璃瓶潤(rùn)滑劑( pH= 12) pH 較高, 因此在轉(zhuǎn)為PET 瓶之前, 必須把生產(chǎn)線清洗干凈, 清洗用水應(yīng)使用飲用水。在使用PET 鏈條潤(rùn)滑劑時(shí), 必須嚴(yán)格按照提供的濃度使用, 濃度不能太高, 暖瓶機(jī)的水也要經(jīng)常更換, 以保持暖瓶機(jī)里水的pH 較低。    露點(diǎn)溫度影響: 在夏季, 空氣濕度大, 露點(diǎn)溫度較高, 因此溫瓶機(jī)速度不能太快, 暖瓶機(jī)溫度設(shè)置不能太低, 以暖瓶機(jī)出口產(chǎn)品的溫度高于露點(diǎn)溫度2℃為易, 但汽水溫度最好不要超過(guò)27℃以免影響汽水口味。如果汽水溫度低于露點(diǎn)溫度, 汽水裝箱后, 包裝內(nèi)較潮濕, 致使鏈條潤(rùn)滑劑與瓶底接觸作用時(shí)間較長(zhǎng), 容易出現(xiàn)爆瓶現(xiàn)象。特別是使用收縮膜包裝, 更要注意。    暖瓶機(jī)水影響: 有經(jīng)驗(yàn)表明, 當(dāng)暖瓶機(jī)水的堿度較高時(shí), 遇上連續(xù)潮濕的夏季, 有可能導(dǎo)致PET瓶大量爆瓶。因此需要將暖瓶機(jī)水的總堿度降低至50mg/kg( 以CaCO3 計(jì)) 以下。    汽水堆疊高度影響: 汽水堆疊高度不宜太高,一般每托5 箱高, 堆疊兩托盤(pán)。    貯存環(huán)境的影響: 汽水貯存、運(yùn)輸過(guò)程中不能曝曬。汽水的儲(chǔ)存環(huán)境不宜太高, 一般要求儲(chǔ)存環(huán)境溫度低于35℃, 貯存產(chǎn)品的倉(cāng)庫(kù)內(nèi)應(yīng)有通風(fēng)設(shè)施, 倉(cāng)庫(kù)內(nèi)應(yīng)保持干燥。  轉(zhuǎn)載自：塑料產(chǎn)業(yè)網(wǎng)