東莞市盛韜化工有限公司

PET的化學(xué)名為聚對(duì)二甲酸乙二醇酯，自1970年美國(guó)杜邦公司生產(chǎn)出一個(gè)PET瓶子以來，由于其具有優(yōu)良的物理性能，應(yīng)用越來越廣泛，尤其在碳酸飲料、果汁飲料及茶飲料包裝上，每年都以兩位數(shù)的速率增長(zhǎng)?！?/span>

PET的特點(diǎn)和性能　　

PET是一種飽和的熱塑性聚合物，由對(duì)二甲酸和乙二醇經(jīng)酯化反應(yīng)聚合而成。PET在受熱過程中有3個(gè)關(guān)鍵的溫度點(diǎn)，這3個(gè)溫度點(diǎn)把PET分成4種狀態(tài)，每一種狀態(tài)表現(xiàn)為PET分子鏈的不同排列，亦決定了PET的不同性質(zhì)?！?/span>

（一）玻璃化溫度　

從高彈態(tài)轉(zhuǎn)變到無(wú)定形的玻璃狀態(tài)稱為玻璃化轉(zhuǎn)變，此時(shí)的溫度(PET約為80℃)稱為玻璃化溫度，它反映的是長(zhǎng)分子鏈段的運(yùn)動(dòng)。<br>　　

（二）結(jié)晶溫度　

溫度繼續(xù)升高，達(dá)到160℃時(shí)，具有分子問相互作用的多個(gè)分子鏈進(jìn)行局部重排，產(chǎn)生了球狀結(jié)晶。由于PET分子中環(huán)重排很慢，PET較大的結(jié)晶程度約為55％，可以產(chǎn)牛有序的結(jié)晶區(qū)?！?/span>

PET瓶的雙軸拉伸　

在加熱之后，初無(wú)定形狀態(tài)下的瓶坯變成高彈態(tài)，就象橡膠一樣。在雙軸拉伸之后，大分子鏈沿拉伸方向取向產(chǎn)生結(jié)晶。吹瓶后，材料變得堅(jiān)硬。

由于拉伸終總要超過應(yīng)變強(qiáng)化限度，以得到固態(tài)響應(yīng)，從而產(chǎn)生誘導(dǎo)結(jié)晶，保證瓶子的壁厚均勻。一旦接近應(yīng)變強(qiáng)化限度，應(yīng)變以冪指數(shù)形式增加。實(shí)際上，應(yīng)變強(qiáng)化的開始取決于大應(yīng)變值?！?/span>

圓柱形的瓶坯在徑向比軸向更容易拉伸，即徑向的固有應(yīng)變率大于軸向的固有應(yīng)變率。導(dǎo)致在軸向優(yōu)先取向。軸向的取向取決于材料特性粘度。　

PET瓶坯的自調(diào)節(jié)作用

瓶坯上的應(yīng)力分布使瓶坯各部分產(chǎn)生正交各向異性的擴(kuò)展。這種擴(kuò)展由應(yīng)力——強(qiáng)化系數(shù)決定。在拉伸桿和高壓氣的共同作用下，瓶坯剛剛開始變形時(shí)，薄弱的環(huán)節(jié)是熱或壁薄的地方，這里優(yōu)先開始發(fā)生變形。當(dāng)達(dá)到了應(yīng)變強(qiáng)化限度時(shí)強(qiáng)度局部增加，因?yàn)楫a(chǎn)生了誘導(dǎo)結(jié)晶?！?/span>

一旦變形區(qū)域的強(qiáng)度超過了未變形區(qū)域的強(qiáng)度，未變形的區(qū)域沿著移動(dòng)的“氣泡邊界”開始變形。這種膨脹叫自調(diào)節(jié)作用。雖然自調(diào)節(jié)作用只達(dá)到了應(yīng)變強(qiáng)化限度時(shí)才起作用，但是控制了瓶壁的厚度。

工業(yè)上PET瓶的雙軸取向<br>　　

具有如下條件的塑料在特定條件下可進(jìn)行雙軸向拉伸。

1)材料性能

瓶坯的材料必須是無(wú)序的(結(jié)晶度低)，以保證在雙向拉伸時(shí)有合適的取向。另外，由于在同等條件下，在臨界拉伸極限之前(發(fā)生降解以前)，高粘聚酯有較高的各向異性(正交各向異性取向)，所以材料的特性粘度必須超過取向的要求值。實(shí)際上，特性粘度的選擇還是根據(jù)瓶子的終用途而定。高粘聚酯(0.80～0.85)，有很好的力學(xué)性能(蠕變)，用于吹制碳酸飲料瓶。對(duì)于無(wú)氣飲料如礦泉水，低粘聚酯(0.70～0.78)就夠了。

2)幾何形狀：瓶坯具有特定的雙軸取向率

瓶坯的幾何形狀包含了由PET的特性粘度，瓶子的外形和終用途控制瓶坯的尺寸。實(shí)際上，瓶坯是由雙向拉伸率和終壁厚而決定的。<br>　　

固有應(yīng)變率會(huì)增加內(nèi)部應(yīng)力。內(nèi)部應(yīng)力傾向于抵消瓶子內(nèi)部的膨脹。對(duì)于碳酸飲料瓶，內(nèi)部應(yīng)力抵消瓶子內(nèi)部氣體壓力，是有益的，應(yīng)該盡量使之增大。相反，對(duì)于熱罐裝瓶，為了減小瓶子在冷卻時(shí)(有負(fù)壓)變形，必須盡量使之減小。　

3)溫度：半結(jié)晶材料的雙軸取向的溫度條件為：1玻璃化溫度以上，以得到允許取向的延展性。2在結(jié)晶化溫度以下，以避免妨礙取向的球晶晶核的形成。PET雙軸取向的溫度范圍90～120℃。對(duì)于確定的雙向拉伸率，雙軸取向溫度主要由終產(chǎn)品的使用目的確定。對(duì)于碳酸飲料瓶，其溫度范圍90～100℃，以增加誘導(dǎo)應(yīng)力。對(duì)于熱罐裝瓶，其溫度范圍是110～120℃，雖然達(dá)到了固有應(yīng)變率，誘導(dǎo)應(yīng)力也受到限制?！　?/span>

4)拉伸速度：拉伸速度必須很快(500～1500mm／s)．以防止拉伸時(shí)發(fā)生解取向。　

5)冷卻：拉伸后，當(dāng)材料冷卻到玻璃化溫度以下時(shí)，由PET分子重新排列所引起的誘導(dǎo)應(yīng)力被“凍結(jié)”在瓶壁里。這對(duì)碳酸飲料瓶是有益的。

對(duì)于熱灌裝瓶，溫度必須保持在玻璃化溫度以上，以維持分子取向，讓誘導(dǎo)應(yīng)力松弛(f4d、直到消失)。在此期間，產(chǎn)生了額外的靜態(tài)結(jié)晶(25％～35％)，加強(qiáng)了結(jié)構(gòu)?！?/span>

PET瓶子　

瓶形設(shè)計(jì)的主要考慮是飲料賣家試圖把產(chǎn)品包裝當(dāng)成市場(chǎng)營(yíng)銷的一部分，此外還受到工藝上和材料上的限制：　

瓶形設(shè)計(jì)　　

拉伸吹塑技術(shù)包括瓶子設(shè)計(jì)的相關(guān)問題，如防止凹陷和可能降低瓶子終力學(xué)性能的局部過拉度伸問題。

應(yīng)避免尖角和壁厚變化過大。在過渡部分，利用大的轉(zhuǎn)角半徑可以避免應(yīng)力集中。

瓶子所盛的物品是飲料或無(wú)氣液體；有阻氣性能要求。

對(duì)碳酸飲料或無(wú)氣液體必須考慮底部的設(shè)計(jì)。用花瓣?duì)钇康讈沓惺軆?nèi)部應(yīng)力和誘導(dǎo)應(yīng)力。裝無(wú)氣液體的瓶子底部，可以選擇多種式樣?！　?/span>

對(duì)有阻氣性能要求的瓶子設(shè)計(jì)，除要考慮阻滲性能之外，還應(yīng)考慮在長(zhǎng)期儲(chǔ)藏之后保持食物的味道和衛(wèi)生?！?/span>

例如，啤酒瓶必須阻擋紫外線，并能阻隔氧氣和二氧化碳的滲透(滲漏)。事實(shí)上可以制造多層的(含EVOH)琥珀色或綠色的瓶子?！?/span>

灌裝的方式　

灌裝的方式不同，對(duì)瓶子有特殊的技術(shù)要求。當(dāng)使用熱灌裝時(shí)，瓶子必須承受負(fù)壓而不損失強(qiáng)度。