PET瓶的加工与成型

1、 药用PET瓶的成型方法 PET瓶的成型方法有挤出吹塑与注射吹塑工艺成型两种方式，拉伸吹塑又有一步法与两步法之分，在一步法成型中，型坯的成型、冷却、加热、拉伸与吹塑和瓶体的取出均在一台机器上依次完成，两步法则采用挤出或注射成型型坯，并使型坯冷却到室温，成为半成品，然后把型坯送入再加热并在拉伸吹塑机器中成为瓶体。即型坯的成型、拉伸与吹塑分别在两台机器上完成。一步法注射吹塑PET瓶，注吹设备中需要有两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构成，其各部位尺寸参数选用的正确与否是瓶体能否成型的关键，因此很有必要将模具型坯尺寸参数结合成型工艺进行合理选取。 (1)PET瓶的高度与

2、其颈部螺纹直径之比值可确定型坯与芯棒的长径比(L/D)。 芯棒长径比一般取值原则是不超过10比l，这是因为在型坯模具中芯棒为悬臂梁，且在充模时受高注射压力的作用。长径比选值较大时其芯棒弯曲较大，容易造成型坯壁厚分布不均匀，但是能通过程序来控制熔体的充模速度或在充模过程中，用滑动顶针暂时固定芯棒头端以使芯棒对中，此时芯棒的长径比可取大值。型坯高度是参考瓶体的高度乘以高度系数所得，一般为瓶体高度的92%-95%。为保证型坯有好的透明度，熔体充入型坯模后，要快速将温度降至145以下，但要比聚酯材料的玻璃化温度(82)高些，且越接近玻璃化温度，吹塑瓶的透明度就越高。型坯模具冷却水温低至10-35，为了

3、快速冷却型坯，还要采取液体或气体对芯棒连续进行内冷却，其中冷气可使芯棒有更一致的温度分布，其空气压力一般在1MPa左右。 (2)型坯注射时的熔体温度 熔体温度是PET型坯成型要注意的重要参数之一，从设备方面考虑，螺杆设计对PET的熔融、混合的均匀与熔体温度有较大影响。PET注射要采用低剪切、低压缩比(约2/1)的螺杆，进料段取得长些，过渡段与计量段取得短些。设备的机筒温度对熔体温度影响较大，提高机筒温度会降低PET熔体的特性粘度，机筒温度对型坯透明度有明显影响，提高机筒温度可改善型坯的透明度。例如当机筒温度为280时，对应熔体温度为290，可保证型坯有最佳的透明度，而机筒温度进一步提高并不能进

4、一步改善透明度，机筒温度较低时，适当提高螺杆转速以及浇口温度，可小量地改善型坯的透明度，但由于熔体通过热流道系统的时间较短，其温度对型坯透明度改善的程度较小。提高注射压力也即注射速率时，熔体通过喷嘴时会产生较高的剪切热，明显提高熔体温度，在较低的机筒温度下就可成型透明型坯。保压压力较高时会提高型坯模具内熔体冷却时的结晶速率，降低型坯的透明度，尤其是在机筒温度较低时。在实际生产过程中，对某一给定的聚酯树脂与成型设备，可这样来确定合适的熔体温度：先逐渐降低温度，至型坯开始出现雾状，然后提高温度，刚好能成型透明型坯的温度为合适的熔体温度。 注射吹塑瓶坯中(即聚酯瓶的树脂中)含有乙醛，会使被装入药品、

5、尤其是液体药品，容易产生化学反应，所以对瓶坯乙醛含量须加以控制，一般要求是小于10ppm，降低瓶坯乙醛含量是聚酯瓶生产工艺优质化的一项重要课题，型坯的乙醛含量与熔体的温度及停留时间有关；溶体温度低于265时，乙醛含量与时间成线性关系，熔体温度高于265时，两者成指数关系。由于型坯中乙醛含量馗机筒温度成线性增加，支管与浇口温度的提高也会少量地增加乙醛含量，但提高流道温度时乙醛含量的增加幅度较小，这是因为熔体通过热流道系统的时间要比其在机筒内停留的时间短。设备的螺杆转速在较低值下增加对型坯中的乙醛含量没有影响，但转速进一步提高时，产生的剪切热会提高熔体温度，增加乙醛含量。增加背压会提高熔体温度，从

6、而增加乙醛含量，因此在保证聚酯原料的塑化均匀的前提下，要尽可能的降低背压。注射压力增加时要提高熔体温度，但因熔体通过喷嘴的时间较短，这样乙醛含量只有少量的增加，而保压压力与型坯模具温度对乙醛含量没有影响。 总上所述，机筒温度对聚酯型坯的乙醛含量有明显的影响，螺杆转速、注射速率、背压与热流道温度对乙醛含量的影响较小，因此提高注射速率、降低机筒温度可成型透明度高、乙醛含量低的型坯。在充模的初始时间内采用高注射压力，以稳定充模过程，然后以低压力注射，可取得较好效果。所以成型聚酯型坯时，熔体温度的选取要适当，以保证型坯的透明度，同时能控制乙醛的产生，熔体温度一般取280。 (3)注塑型坯与瓶体吹胀比的

7、取值 注射吹塑小容积的聚酯瓶时，工艺成型过程中，型坯主要发生轴向拉伸，轴向拉伸越小，吹胀比(指瓶体直径与型坯直径之比)越大，瓶壁厚分布不均匀的可能性也越大，易造成瓶肩与瓶身或瓶身与瓶底过渡区域的曲线部位壁厚不均匀。小容量瓶体吹胀比一般取l.5-l.8之间。对横截面为椭圆形的瓶体，若其椭圆比即椭圆长短轴的长度之比小于1.5比l时，采用横截面为圆形的型坯可成型。椭圆比不超过2比l时，可采用横截面为圆形的芯棒与椭圆形的型坯模腔来成型型坯。椭圆比大于2比1时，一般要求芯棒与型坯模腔均设计成椭圆形。椭圆比增加，型坯模具的设计难度与制造成本均提高，一般不应超过3比1。 (4)注塑型坯口部及颈部尺寸 型坯口

8、部直径及螺纹尺寸应与瓶口尺寸螺纹相统一，并能与瓶盖的螺纹尺寸相匹配。因目前对此无统一的国家标准，故根据瓶体盛装物来决定瓶口部的尺寸。确定型坯颈部尺寸与吹塑模具型腔尺寸时，还应考虑瓶体成型后的收缩，PET瓶在型坯内的吹胀气压为l.2MPa，采用水温在5-10冷却水冷却吹塑模具，以使型坯吹胀后得以快速冷却。 (5) 瓶体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个方面：(l)确定成型型坯的形状与瓶体颈部的内径，(2)在机械转位过程中带走型坯或瓶体 ；(3)芯棒内设置有气道与空气出入口，输送压缩空气以吹胀型坯；(4)芯棒内部可通循环液体或空气，以调节型坯温度；(5)芯棒

9、尾部处靠近配合面开设深0.10毫米的凹槽，使型坯端部楔入槽内，避免从型坯成型工位转至吹塑工位的过程中，型坯因其弹性收缩导致的颈部螺纹错位，凹槽起到密封作用，减少吹胀过程中压缩空气的泄漏。 (6)芯棒长度与直径的选值 芯棒长度和直径主要由型坯来确定，芯棒体直径要比瓶体颈部内径小些，以便于瓶体脱模，不过芯棒直径应在瓶颈内径范围内尽可能地取大值，以避免造成过大的吹胀比。芯棒同轴度应在直径0.05-0.08毫米内，瓶口部位芯棒直径尺寸是以瓶口外径和瓶口厚度而定，取值范围一般是瓶口芯棒直径等于瓶口外径减去两倍的瓶口壁厚。 (7)芯棒底部与型坯底部之间距离尺寸的确定 这一距离尺寸即为型坯底部厚度，它的尺寸

10、取值合理与否，直接影响瓶底部的厚度是否符合要求。一般使用的计算方法为：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。芯棒体选用的材料为合金工具钢，硬度为HRC52-54。比模具颈圈的硬度稍低。与熔体接触的芯棒表面要沿熔体流动方向抛光，并镀硬铬，以易于熔体充模和型坯的脱模。在PET瓶的吹塑与脱模工位，气体继续在芯棒内环流，以保证芯棒有较一致的温度分布。芯棒各段的温度取值为：头部(对应型坯颈部)取45-55， 中部(对应型坯体)取40-50尾部取23-35。在型坯注射工位，因为熔体温度高，芯棒温度处于上述范围的上限，芯棒转至脱模工位时的温度因内冷而降至下限。在脱模工位顶出瓶体后，从外部对芯棒头部进行风冷，以降低芯棒的温度。 (8)PET瓶注射吹塑工艺参数取值 PET瓶在注射吹塑时要控制好熔体温度，使其处于275-285范围内，这些温度比多数注射吹塑级聚合物的温度高约50。热流道系统要采用流线型、对称式设计，避免死角。喷嘴用锁闭式结构，外表面要加热。为保证型坯有高的透明性，熔体充入型坯模具后要快速冷却至145以下，但要比其玻璃化温度(82)高些，且越接近玻璃化温度，吹塑瓶的透明度就越高，可拓宽加工