解决PET拉胚吹塑中的四个常见问题

作者:Apex容器技术公司Ottmar Brandau 文章来源:PT《现代塑料》 发布时间:2016-08-31
珠光和雾状、堆载强度不足、底部间隙不足或瓶底凸出,以及掉落发生冲击破坏,是PET瓶拉胚吹塑中常见的四个产品缺陷。本文为此提出了解决这四个恼人问题的快速指南。

我在《Plastics Technology》2014年12月刊“吹塑专有技术”中的一篇文章中提供了如何解决拉胚吹塑中壁厚不均匀的诀窍。虽然这是一个关键性的问题,但它并不是加工商每天必须要处理的唯一问题。下面是另外四个常见的问题,适用于一步法和两步法工艺。

珠光和雾状

这两个问题确实具有相反的性质,但很难被区分,因为两者都导致瓶子发白。

珠光也称为应力发白,这样更清楚地指出了它的成因。当PET过拉伸时,它的微结构会断裂,结果瓶壁显示了许多小白圈,就像“珍珠”一样。过拉伸是随壁厚和温度的变化而变化,即温度在玻璃化转变点以上时,薄壁性能可能更完美,而更厚但更冷的瓶壁可能显示珠光。

珠光通常发生在瓶子的内部,因为瓶胚内部不得不拉伸得更多一些。理解这点使该问题的解决更容易。如果受影响的区域非常薄,那它应该被冷却下来,而且它下面的区域应该被加热,以把更多的物料带到瓶子发白的部分。如果瓶壁相当厚,这部分(或整体)的温度应该增加,使它拉伸得更容易。

珠光是它发生于高拉伸区域中的一个很好的指示,比如这个15L容器的瓶脚

珠光是它发生于高拉伸区域中的一个很好的指示,比如这个15L容器的瓶脚

在两步法(再加热)吹塑成型中,这是通过更换加热灯或通风设置来实现的。在一步法成型中,整体热量通过保压和冷却时间来控制,同时注射速度的变化可以用来改变瓶胚中的温度。

当PET在注射或吹气阶段中加热超过115℃并允许在短时间内冷却下来时,雾状就会产生。在这个温度下,PET分子有足够的自由形成结晶,因为结晶为更低的能量状态创造了条件。在两步法中,会采用加热灯,此时必须把灯关掉或者增加通风使瓶胚温度保持在115℃以下。雾状通常发生在瓶胚的外面,这个部分的通风冷却将比内部更多。在一步法工艺中,防止雾状的方法是增加冷却时间和/或者保压时间。

不足的堆载强度

由于瓶子重量被持续减少以节约树脂用量和费用,因此堆载强度已成为一个更加重要的问题。堆载强度通常在适当的装置中用可调节的速度在空瓶上测量。然后,用测量值与静态载荷(在底部托盘层的顶部上有多少个瓶子)对比并乘以一个安全因子来计算动态载荷(当货车颠簸时,全部载荷会在上下方向上加大)。用静态载荷乘以2、3或4不是一种非常科学的方法,一些公司测量了移动货车中的实际载荷,有时候结果令人吃惊。

堆载的性能几乎只取决于壁厚和瓶子设计。瓶子会在最薄弱的部位破裂,可能是瓶肩、瓶底或瓶身。加工商必须了解瓶子在哪个部位破裂,这样他们就可以把更多的材料移到这个区域。

一个使人烦恼的问题是没人对空瓶的堆载数值感兴趣,因为空瓶不会由于堆载而破裂。一些瓶子会显示相同的性能而不管它们是装满了还是空的,但是有些瓶子在装满后性能会提高4倍。品牌拥有者自然会得出他们自己的结论,但加工商如果碰到这种情况,应该和他们的客户一起对必需的堆载强度进行讨论。

不足的底部间隙或瓶底凸出

所有的瓶子都具有通常所称的内凹底:瓶底中心向内弯曲不同的程度。这确保了瓶子坐在瓶底的外缘部分,或者对于碳酸饮料瓶来说,是坐在底脚上,一般是5个。这种中心内凹底将向外收缩至一定程度。

当瓶子在成型后太热时,将会向外移动很多,这使它开始凸起超过外缘的限度,导致瓶子摇晃而不是笔直地站立。当模具打开时,还会发生瓶内的残余空气压力推向瓶底中心,尽管这相当罕见。在一些成型机器上,冷却射流把空气吹到成型后的瓶底以防止其收缩。否则,加工商必须减少瓶胚底部的热量或增加冷却时间。

当瓶子成型后底部太热时,它会向外收缩并形成一个中心腿,从而造成瓶子摇晃,这称为“瓶底凸出”

当瓶子成型后底部太热时,它会向外收缩并形成一个中心腿,从而造成瓶子摇晃,这称为“瓶底凸出”

底部间隙(base clearance)是指瓶底中心到瓶脚的距离,对于碳酸饮料瓶它是最重要的参数,因为碳酸饮料会在瓶内施加高达70psi(1psi=6.89kPa)的压力。此压力会推压瓶底的中心盘,因此在它超过瓶脚深度之前必须有一些移动的空间。底部间隙应在较短的间隔内测量,一般是2h内。而且要避免机器运行较快,因为需要必要的冷却时间。

掉落-冲击破坏

装有水的瓶子必须能在4℃的温度下(模拟家里冰箱中的条件)承受从4~5ft(1ft=30.48cm)高度掉落。与聚烯烃相反,PET不会在最薄的部位破裂(除非有珠光或雾状)。它可能产生凹痕,但不会破裂,因为在这些薄的地方已被高度取向。因此,缺乏取向是破坏的最常见原因,经常在采用小拉伸比的订制瓶中发现这种情况,并且更常见于一步法工艺(相较于两步法工艺)。

在两步法成型中,更冷的瓶胚温度迫使材料中有更多取向,因而性能得到提高。在一步法工艺中,由于必须增加冷却或保压时间,周期时间就会延长。保压时间会带来更多的影响,因为瓶胚在冷却过程中收缩会导致其离开型芯。当瓶胚被过度加热至雾状点时,结晶区域更脆并且也会引起破坏。而增加保压或冷却时间可解决这两个问题。

 

作者简介

自1978年以来,Ottmar Brandau一直在塑料行业内工作,目前他是加拿大Apex容器技术公司的总裁。他的最新著作《使PET瓶完美的快速指南》介绍了30个常见的加工问题和它们的解决方案。该书可以在blowmolding.org/shop上找到。

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