藥用聚酯塑料瓶的加工技術(shù)
發(fā)布時(shí)間：2019-11-25 點(diǎn)擊量：1745
聚酯塑料瓶是當(dāng)前最重要的塑料包裝材料之一，主要用于藥品、碳酸飲料，還可包裝酒類飲料、茶飲料、果汁、礦泉水、食用油、調(diào)味品、化妝品、農(nóng)藥與洗滌劑等液體的包裝。作為藥品包裝容器。PET具有多種優(yōu)點(diǎn)，首先PET瓶量輕且牢固，強(qiáng)度和彈性明顯高于其他塑料材料制作的塑料瓶，可以承受相當(dāng)大的沖擊力而不會(huì)破損，最適合做成壁薄、質(zhì)輕、強(qiáng)度高的藥品包裝瓶。在盛藥容積相同的情況下，PET瓶重量只相當(dāng)于玻璃瓶的1/10；同樣外徑的包裝瓶，PET瓶的容易是玻璃瓶的1.5倍。用PET原料可以制作透明或不透明棕色的瓶體。藥用PET瓶具有良好的氣體阻隔性，在常用的塑料中，PET瓶的阻隔水汽、氧氣性能最為優(yōu)良，可完全滿足藥品包裝的特殊存儲(chǔ)要求。PET瓶具有優(yōu)良的耐化學(xué)藥品性能，能用于除強(qiáng)堿和一部分有機(jī)溶劑外的所有物品的包裝。PET樹脂的回收再利用率高于其他塑料，作為廢棄物燃燒處理時(shí)，由于它的燃燒熱卡值低而易燃，而且不產(chǎn)生有害氣體。用PET制作的食品包裝符合食品衛(wèi)生要求，因?yàn)镻ET樹脂不僅是一種無(wú)害的樹脂，而且還是一種沒(méi)有任何添加劑的純粹樹脂，它通過(guò)了包括美國(guó)、歐洲和日本相當(dāng)嚴(yán)格的食品衛(wèi)生法規(guī)的檢驗(yàn)，被認(rèn)為是一種合格并安全的藥品、食品的包裝材料。
一、藥用聚酯瓶主要加工技術(shù)
１.用于瓶體吹塑的PET原料為飽和線性熱塑性聚酯，主要應(yīng)用性能指標(biāo)為：特性粘度（IV）應(yīng)控制在70-85ml/g，以便吹塑瓶有較高的機(jī)械性能與透明度。用于拉伸吹塑瓶體容積大（大于2L）的瓶體，選用聚酯原料的特性粘度為70-75ml/g。注射吹塑成型藥用小容積瓶?jī)?yōu)先選用較高的特性粘度指標(biāo)來(lái)生產(chǎn)為宜。由于原料品種的選用正確與否，關(guān)系到生產(chǎn)過(guò)程成型工藝參數(shù)的選取和成型后瓶體的質(zhì)量狀況，因此在生產(chǎn)藥用PET瓶時(shí)，原料的特性粘度、結(jié)晶溫度、冷卻速率以及取向效應(yīng)等工藝數(shù)據(jù)尤為重要。這是因?yàn)榫埘ゲ牧鲜且环N可結(jié)晶的聚合物，其結(jié)晶速率很小為6um/min（max）。即通過(guò)工藝控制結(jié)晶溫度與冷卻速率等條件，使聚酯瓶成為非結(jié)晶性或結(jié)晶性的，并可改變晶體類型與數(shù)量。聚酯要求結(jié)晶度一般在30%左右。聚酯原料發(fā)生的取向效應(yīng)可使聚酯分子有序排列，促進(jìn)結(jié)晶，所形成的晶體被稱為應(yīng)變誘導(dǎo)晶體，其晶粒很小，不會(huì)折射光線，所以聚酯瓶產(chǎn)生的取向使瓶體透明。若想把瓶體生產(chǎn)成熱灌裝并可用于巴式消毒處理，還需對(duì)取向而部分結(jié)晶的聚酯作熱定形處理，使之進(jìn)一步結(jié)晶以提高耐熱性。所以說(shuō)聚酯原料的工藝特性中，分子結(jié)晶與取向是影響拉伸吹塑聚酯瓶體成型過(guò)程質(zhì)量性能的關(guān)鍵因素。
２.聚酯材料的去濕與干燥
由于聚酯材料是吸濕性聚合物，故加工成型前，應(yīng)經(jīng)嚴(yán)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(lái)干燥。干燥條件可選為：干燥溫度140-180℃，空氣露點(diǎn)40℃，空氣量0.06mm/kg.h。干燥時(shí)間4h。這些條件的掌握應(yīng)注意：①當(dāng)空氣量取值高于0.06mm/kg.h時(shí)可拓寬操作范圍，降低干燥溫度，能耗會(huì)過(guò)高；②保證干燥露點(diǎn)盡可能地低是很重要的，但露點(diǎn)高至10℃也不會(huì)有問(wèn)題，但還應(yīng)嚴(yán)格監(jiān)測(cè)空氣露點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)有過(guò)高時(shí)，應(yīng)及時(shí)降低。③干燥溫度是一個(gè)關(guān)鍵的參數(shù)，可通過(guò)在多種
溫度下干燥并測(cè)量型坯的特性粘度來(lái)確定最佳的干燥溫度，一般為150～163℃。停機(jī)時(shí)干燥溫度應(yīng)降至120℃左右；④干燥時(shí)間加長(zhǎng)會(huì)降低聚酯原料的特性粘度，合理掌握干燥溫度成為關(guān)鍵參數(shù)，溫度小幅提高就會(huì)導(dǎo)致聚酯的特性粘度有較大的降低，因此干燥時(shí)間盡可能短些，以拓寬操作范圍。在干燥過(guò)程中，由于聚酯的干燥溫度較高，設(shè)備的料斗應(yīng)具有良好的隔熱性能并采用玻璃纖維作隔熱層，應(yīng)避免經(jīng)干燥的聚酯原料與外界空氣接觸，因?yàn)榫埘ピ蠒?huì)快速地吸收空氣中的濕氣。比如在完全干燥的聚酯原料與相對(duì)濕度為35%-40%的空氣接觸12min后，含濕量即達(dá)到0.005%。
二、藥用PET瓶的成型方法
PET瓶的成型方法有擠出拉伸吹塑與注射吹塑工藝方法來(lái)成型。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。而注塑型坯模主要有型坯模腔及芯棒構(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.注塑模型坯高度與直徑參數(shù)
PET瓶的高度與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)徑比一般不應(yīng)超過(guò)10:1，這是因?yàn)樵谛团髂＞咧行景魹閼冶哿海以诔淠r(shí)受高注射壓力的作用。長(zhǎng)徑比較大時(shí)彎曲較大，容易造成型坯壁厚分布不均勻，但是能通過(guò)程序來(lái)控制熔體的充模速度或在充模過(guò)程中用滑動(dòng)頂計(jì)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%。為保證型坯有高的透明度，熔體充入型坯模后，要快速將溫度降至145℃以下，但經(jīng)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℃，以快速冷卻型坯，還要采取液體或氣體對(duì)芯棒連續(xù)進(jìn)行內(nèi)冷卻，其中氣冷可使芯棒有更一致的溫度分布，其冷氣壓一般在1mpa左右。
２.注塑型坯吹脹比取值
注射吹塑小容積的PET瓶，注吹時(shí)主要發(fā)生周向拉伸，軸向拉伸越小吹脹比（指瓶體直徑與型坯體直徑之比）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(guò)濾區(qū)域的曲線部位壁厚不均勻。小容量瓶體吹脹比一般取1.5-1.8之間。對(duì)橫截面為橢圓形的瓶體，若其橢比即橢圓長(zhǎng)短軸的長(zhǎng)度之比小于1.5∶1時(shí)，采用橫截面為圓形的型坯可成型。橢圓比不超過(guò)2∶1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∶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，一般不超過(guò)3∶1。
３.注塑型坯口部及頸部尺寸
型坯口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1.2mpa，采用水溫在5-10℃冷卻水冷卻吹塑模具，以使型壞吹脹后得以快速冷卻。
４.PET注吹成型芯棒功能及其作用
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：①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(guò)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體；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芯棒尾部處靠近配合面開(kāi)設(shè)深0.10mm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(guò)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(guò)程中壓縮空氣的泄漏。
５?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(guò)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(guò)大的吹脹比。芯棒同軸度應(yīng)在直徑0.05-0.08mm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。
６.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（w）/g。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瓶的吹塑與脫膜工位，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）45-55℃，中部（對(duì)應(yīng)型坯體）為40-50℃，尾部為23-35℃。在型坯注射工位，因熔體溫度高，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。在脫模工位頂出瓶子后，從外部對(duì)芯棒頭部進(jìn)行風(fēng)冷，以降低芯棒溫度。
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