隨著(zhù)食品(包括飲料)及醫療產(chǎn)品等對包裝瓶的大量需求，極大地帶動(dòng)了PET注拉吹設備和技術(shù)的發(fā)展，而啤酒和果汁等對長(cháng)貨架期的要求，則大大促進(jìn)了PET瓶阻滲技術(shù)的提高。化妝品包裝瓶廠(chǎng)家

塑料拉伸吹塑又稱(chēng)雙軸取向吹塑，是一共在聚合物的高彈杰下通過(guò)機械方法(拉伸桿或拉伸夾具)軸向拉伸型胚、用壓縮空氣徑向吹脹(拉伸)型胚以成型包裝容器的方法。按型胚的成型方法分，拉仲吹塑有注射拉伸吹塑和擠出拉伸吹塑兩種。若按工序來(lái)分，拉伸咬塑又可分成一步法和兩步法兩種。在一步法中，型胚的成型、冷卻、加熱、拉伸和吹脹以及瓶子的取出均在一臺機械上依次完成；兩步法則先成型出型胚，并使之冷卻至室溫，成為半成品，過(guò)后再把型胚送入經(jīng)加熱的拉伸吐塑機械中，成型為瓶子，印型胚的成型及其拉伸與吹脹分別在兩臺機械上進(jìn)行。

拉伸吹塑成型可使聚合物分子鏈沿軸向和周向排列，從而使制品的機械性能、阻滲性能、光學(xué)性能和酎化學(xué)藥品性得到提高。目前應用干拉伸吹塑成型的塑料主要有PET、PVC、PP、PAN這四種，而其中的PET則主要是通過(guò)注射拉伸吹塑的方法(包括一步法和兩步法)成型為瓶，以用于液體的包裝。化妝品包裝瓶廠(chǎng)家

注射拉伸吹堂的PET瓶在1976年開(kāi)始工業(yè)化，這是塑料瓶用于碳酸飲料行業(yè)的真正開(kāi)端。PET注拉吹瓶的市場(chǎng)發(fā)展迅速，使得PET成為當今應用于吹塑的第二大聚合物。PET瓶的客積小至50mL、大至30L，其形狀有圓形、橢圓形和方形。PET瓶主要用于包裝碳酸飲料，還可包裝酒類(lèi)飲料(啤酒、葡萄酒)、果汁、礦泉水、食用油、調味品(醬油、果醬、醋)、藥品(眼藥水、糖漿)、化妝品、農藥及冼滌劑等?；瘖y品包裝瓶廠(chǎng)家

一、PET的特性與干燥

用于吹塑的PET為飽和線(xiàn)性熱塑性聚酯，它的最大用途之所以是碳酸飲料包裝瓶，是因為它的阻CO2、O2和水蒸汽滲透的性能高，強度、耐沖擊性、耐化學(xué)藥品性和耐壓性高，透明度和光澤度很好，外觀(guān)性能良好以及純度高。

吹塑級PET的特性粘度(Ⅳ)較高(70~85ml/g)，這是為了使吹塑瓶能夠有較高的機械性能和透明度。一般來(lái)說(shuō)，Ⅳ為70~75ml/g的PET適于拉伸吹塑容積較大(2L以上)的瓶子，而小容積瓶則優(yōu)先選用高Ⅳ的PET。

結晶和取向是影響拉伸吹塑PET瓶的成型過(guò)程和性能的關(guān)鍵要素。PET是一種可結晶的聚合物，其結晶度一般為0%~30%，但結晶速率很小。取向可使PET分子有序排列，從而促進(jìn)了晶體的形成，這種晶體被稱(chēng)為應變誘導晶體。由于晶粒很小，不會(huì )折射光線(xiàn)，因此經(jīng)取向的PET瓶為透明的?；瘖y品包裝瓶廠(chǎng)家

由于PET是吸濕性聚合物，在加工時(shí)，其內部所合的水分會(huì )在水降解過(guò)程中與PET熔體發(fā)生化學(xué)反應而快速消耗，這會(huì )大大降低PET熔體的Ⅳ，從而使制品的機械性能下降。因而PET在加工前必須經(jīng)過(guò)嚴格干燥，以使其剩余濕氣含量小于0.005%。推薦的干燥條件為:干燥溫度150℃~163℃，空氣露點(diǎn)為-40℃，空氣量為0.06m3/min/kg·h，干燥時(shí)間為4h。根據經(jīng)驗，干燥的溫度較低、時(shí)間較短，有助于減少乙醛的生成。另外，應避免已干燥過(guò)的PET與外界空氣接觸，因為PET會(huì )快速地吸收空氣中的濕氣，例如，完全干燥的PET與相對濕度為35%~40%的空氣接觸12min后，含濕量即可達到0.005%?；瘖y品包裝瓶廠(chǎng)家

二、PET的注射拉伸吹塑

1、瓶胚的注塑

成型透明度高、乙醛含量低的瓶胚是注拉吹透明PET瓶最重要的步驟。

●熔體溫度

熔體溫度是PET瓶胚成型要考慮的一個(gè)重要參數，其選取要適當，以保證瓶胚的透明度，同時(shí)又能控制乙醛的產(chǎn)生。在實(shí)際生產(chǎn)中，對某一給定的PET樹(shù)脂和成型設備，可采用這樣的步驟來(lái)確定合適的熔體溫度:先逐漸降低溫度，至瓶胚開(kāi)始出現霧狀，然后再提高溫度，剛好能成型出透明瓶胚時(shí)的溫度即為合適的熔體溫度。一般來(lái)說(shuō)，PET熔體的溫度應選取280℃。

提高注射速率、降低機筒溫度有利于成型出透明度高、乙醛含量低的瓶胚。在充模的初始短時(shí)間內應采用高注射壓力，以穩定充模過(guò)程，然后以低壓力注射，可取得較好的效果?；瘖y品包裝瓶廠(chǎng)家

注塑機的螺桿設計對PET的熔融、混煉均勻性與熔體溫度有較大影響。PET瓶胚的注塑要采用低剪切、低壓縮比(約2:1)的螺桿，進(jìn)料段應取得長(cháng)些，過(guò)渡段與計量段則要取得短些。

●熱流道系統

設計熱流道時(shí)要考慮溫度控制與流動(dòng)均衡等問(wèn)題。流動(dòng)均衡是指熔體必須以相同的流率、壓力降和時(shí)間均勻地充滿(mǎn)各個(gè)型腔。為此，模具型腔應對稱(chēng)布置，流動(dòng)和充模噴嘴的直徑由中間往兩邊依次地適當增加。

噴嘴在熔體充模時(shí)，因與低溫的瓶胚模具緊貼會(huì )導致熔體的溫度降低，從而影響型胚底部的透明性。為了避免該情況的發(fā)生，應在噴嘴周?chē)O置加熱圈，或設法在噴嘴與模具之間采取適當的隔熱措施。另外，適當地加大流道和澆口的直徑，也可提高型胚底部的透明度?；瘖y品包裝瓶廠(chǎng)家

●型胚模具的冷卻

由于PET的結晶速率很小，因此使熔體快速冷卻，迅速通過(guò)結晶溫度區，可得到透明的瓶胚。例如，把285℃的PET熔體快速冷卻至77℃~80℃，可使結晶度小于5%。而緩慢冷卻熔體所得到的瓶胚是不透明的。

為了使溫度高的PET熔體在短時(shí)間內冷卻固化，要求瓶胚模具有較高的冷卻能力，這可以通過(guò)冷卻水來(lái)調節。當瓶胚的壁厚小于4mm時(shí)，模具的冷卻水溫應選取10℃~15℃，此時(shí)可得到透明瓶胚；而對于壁厚大于4mm的瓶胚，水溫則要低至2℃~5℃。但模溫過(guò)低，有時(shí)會(huì )因冷凝作用，而在模腔或芯棒上形成水珠，從而影響成型性能和瓶胚性能。

2、瓶胚的再加熱和溫度調節

在PET瓶胚的再加熱過(guò)程中，瓶胚被送入拉伸吹塑機械中，使其在烘箱內做連續的旋轉運動(dòng)，以將其均勻地加熱。瓶胚在被再加熱后，沿其壁厚方向的溫度分布通常是不均勻的，即外壁溫度較高，內壁溫度較低，這對瓶胚的拉伸和吹塑是不利的，會(huì )使瓶壁內出現球晶、空隙或脫層面等缺陷，從而影響瓶子的性能，特別是明顯降低了瓶子的阻滲性能。為此，在拉伸、吹塑瓶胚前應調節瓶胚在壁厚方向的溫度分布，即通過(guò)瓶胚壁內的導熱作用，使積聚在靠近外壁的熱量傳至內壁，同時(shí)外壁因與外界空氣接觸而得到適當冷卻，這種調節可保證瓶胚在壁厚方向具有較為均勻的溫度分布。此外，瓶胚內壁的周向拉伸比要比外壁的大，如用于拉伸吹塑1.5LPET瓶(瓶體外徑為85mm)的瓶胚體的內、外徑分別為18mm和26mm，造成其內、外壁的周向拉伸比分別為4.7:1與3.3:1為了有利于拉伸吹塑，瓶胚的內壁溫度應比外壁高些?；瘖y品包裝瓶廠(chǎng)家

一步注拉吹也要對瓶胚作調溫處理，但是與兩步注拉吹相比，其瓶胚的調溫較容易一些，因為一步法的瓶胚經(jīng)模具冷卻后，其厚度方向具有較為對稱(chēng)的溫度分布。

3、瓶胚的拉伸吹塑

PET瓶胚要在適當的溫度、拉伸比下拉伸、吹脹。對要承受內壓的PET瓶(如碳酸飲料瓶)，總拉伸比應選取10:1或更大些，其中，周向拉伸比取(4.7):1.軸向拉伸比取(1.4~2.6):1。拉伸比過(guò)大會(huì )使瓶子出現應力發(fā)白的現象。

若把瓶胚的取向溫度定低了，由于要明顯提高拉伸應力，會(huì )使PET瓶出現應力發(fā)白現象；而把取向溫度定高了，則會(huì )使瓶子出現結晶霧狀。PET可在88℃~115℃下取向，但為了獲得透明性高的瓶子，取向溫度范圍應定得窄一些。有研究表明，PET的最佳取向溫度約為105℃，而有的研究則認為是95℃?；瘖y品包裝瓶廠(chǎng)家

對瓶胚的吹脹可采用單級壓縮空氣，氣壓約為2MPa，也可采用雙級壓縮空氣，即先注入低壓(1.0~1.5MPa)空氣，在瓶胚被吹脹得與模腔接觸后，再注入高壓(2.5~3.0MPa，有的達4MPa)空氣，使瓶子與模腔緊密接觸而快速冷卻定型。拉伸吹塑模具的溫度一般應取得低一些(3℃~10"C)，這樣有助于縮短成型周期。而有時(shí)為了提高瓶子的耐熱性能，可把模具溫度取高些(80"C一105"C)，以對瓶子做熱定型處理。

三、PET注拉吹技術(shù)的發(fā)展現狀及趨勢

近年來(lái)，PET注拉吹技術(shù)的發(fā)展體現在提高產(chǎn)量、拓寬適應范圍、改善容器性能和減小瓶子壁厚等方面。例如，目前PET瓶(容積0.5L)拉伸吹塑的最高產(chǎn)量已高達60000~65000個(gè)/時(shí)。為了適應再加熱拉伸吹塑設備產(chǎn)量的提高，瓶胚注塑機制造廠(chǎng)家一直在設法增加瓶胚模具的模腔數量。單層PET瓶胚的注塑模具的模腔數在4年前就已達到了144腔，目前已有廠(chǎng)家推出了擁有144模腔的共注塑系統。另外，拉伸吹塑機制造廠(chǎng)家近年還在不斷地改進(jìn)拉伸吹塑的過(guò)程控制和制品品質(zhì)檢測技術(shù)。采用智能檢測和閉環(huán)反饋技術(shù)，可使拉伸吹塑機實(shí)現自動(dòng)調整；在拉伸吹塑機械上安裝攝像機，并與照明及其他系統配合，可在生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)時(shí)檢測瓶胚和瓶子的頸部、底部、密封、表面及肉眼可見(jiàn)的缺陷，不合格的容器可被自動(dòng)排除，還可在線(xiàn)檢測PET瓶胚的光學(xué)性能；采用非接觸的紅外線(xiàn)技術(shù)，可在線(xiàn)快速(6s)檢測瓶子的壁厚分布?；瘖y品包裝瓶廠(chǎng)家

拉伸吹塑PET瓶的主要發(fā)展方向是提高其阻滲性能和耐熱性能。這里著(zhù)重介紹PET瓶的阻滲技術(shù)。

大約5年前，人們對阻滲性PET啤酒瓶抱有很高的期望，認為啤酒不久就可采用PET瓶灌裝，但在實(shí)施過(guò)程中，人們卻發(fā)現這比他們期望的要困難得多。實(shí)際上，在20O2年全世界所使用的2500億個(gè)啤酒瓶中，僅有不到0.1%是PET瓶。因此，吹塑廠(chǎng)家就把主要力量轉向開(kāi)發(fā)果汁、碳酸飲料和熱灌裝等產(chǎn)品用的阻滲性PET瓶，瓶子的容積則集中在200~1000mL。這些產(chǎn)品對包裝的要求顯然要比啤酒低得多。

通過(guò)提高PET瓶的阻O2和CO2的滲透性能，可延長(cháng)貨架期，保持飲料的香味和營(yíng)養價(jià)值。目前提高PET瓶阻滲性能的技術(shù)可分為以下幾種。

1、共注射拉伸吹塑

采用該技術(shù)成型的瓶胚具有多層結構，即PET作為結構層，在內外PET結構層間設置阻滲性層。目前約有70%的阻滲性PET瓶采用這種多層結構?；瘖y品包裝瓶廠(chǎng)家

可作為阻滲性層的樹(shù)脂主要是MXD6尼龍和EVOH，它們的價(jià)格大約是$5.5/kg和$7.7/kg。MXD6尼龍是透明的高阻滲性樹(shù)脂，可承受熱灌裝的溫度；EVOH的阻CO2的滲透性能要比MXD6尼龍高，同時(shí)它還具有極好的香味保存性。此外還可采用納米復合塑料作為多層瓶的阻滲性層。

最近還出現了一種更新的方法，那就是先使MXD6尼龍與一種鈷基氧捕捉劑(oxygenscavenger)共混，然后把此共混物作為拉伸吹塑多層PET瓶的芯層材料。用具有該種多層結構的PET瓶盛裝果汁，再輔以PP阻滲性密封蓋，可使果汁的貨架期長(cháng)達1年。該包裝的貨架期之所以這么長(cháng)，是因為鈷基氧捕捉劑既可堵住外面O2進(jìn)入瓶?jì)鹊耐ǖ?，又可平衡已在瓶?jì)鹊腛2。

2、表面涂覆技術(shù)

該方法是指在單層PET瓶的內或外表面涂覆一層極薄(有些厚度比人的頭發(fā)絲的直徑還小)的阻滲層。該技術(shù)雖然可采用較低成本的單層PET瓶，但涂覆設備的造價(jià)一般較高?？捎糜谕扛驳牟牧嫌卸喾N，包括無(wú)機材料和有機材料?；瘖y品包裝瓶廠(chǎng)家

●碳

法國Sidel公司的Actis冷等離子體技術(shù)起初是為啤酒瓶而研發(fā)的，在瓶子的內表面涂覆一層薄的碳層，就可使其對O2和CO2的阻滲性能分別提高30倍和7倍。該公司為了降低成本，最近還開(kāi)發(fā)了一種新的ActisLite涂覆技術(shù)，以用于要求較低(如果汁、碳酸飲料和熱灌裝產(chǎn)品)的PET瓶。

此外，日本有4家公司合作開(kāi)發(fā)了一種低溫等離子體技術(shù)，可把一種被稱(chēng)為“似金剛石的碳”材料涂覆在PET瓶表面，涂覆前不需預處理，涂層厚度為0.02~0.04mm，可使瓶子對氣體的阻滲性能提高30倍。

●氧化硅(SiOx)

采用特殊的等離子體技術(shù)，在PET瓶?jì)缺砻娉练e一層透明似玻璃的二氧化硅(SiO2)薄層(厚度為0.01mm~0.1mm)。該法的成本只比耒處理的PET瓶高20%，卻可使瓶子的阻CO2和O2滲透的性能分別提高25倍和17倍。SiO2涂層具有高的彈性(抗龜裂性)，可保證瓶子在灌裝過(guò)程中發(fā)生膨脹和收縮時(shí)仍能保持完好的阻滲性能。同時(shí)由于涂層位于瓶子內表面，確保了涂層在灌裝和運輸過(guò)程中不會(huì )被磨損。

此外。在PET瓶的拉伸吹塑和灌裝工序之間，通過(guò)物理真空鍍膜的方法，也可把SiO2涂覆在瓶子外表面。該法的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)量大，可達20000個(gè)/時(shí)。為防止涂層被磨損，可在SiO2層上涂保護層?；瘖y品包裝瓶廠(chǎng)家

●環(huán)氧氨基樹(shù)脂

把液態(tài)的環(huán)氧氧基樹(shù)脂噴涂在PET瓶的外表面，然后置于烘箱內進(jìn)行交聯(lián)固化，所形成的厚1~6mm的交聯(lián)層不但光澤性好，而且對CO2和O2有很好的阻滲性能，使貨架期可延長(cháng)2.5—3倍。此外，瓶子還可進(jìn)行巴氏消毒處理或用于果汁的熱灌裝。由于涂層樹(shù)脂潤滑性好，使用這種技術(shù)連續涂覆時(shí)，產(chǎn)量可達45000個(gè)/h。

●燃燒化學(xué)蒸氣沉積法(CombustionChemicalVaporDeposition)

這是一種較新的技術(shù)，采用有機或無(wú)機阻滲性材料，首先把低蒸汽壓力的涂覆溶液噴成霧狀，然后通過(guò)火焰使之干燥并同時(shí)固化。該涂層不會(huì )影響瓶子的透明性。與其他涂覆方法比，此技術(shù)不需真空箱，操作較簡(jiǎn)單，成本較低，并具有環(huán)境友好性。

3、共混法

將PET與高阻滲性樹(shù)脂(如EVOH)或與氧捕捉劑或與這兩者進(jìn)行共混，然后再用此共混材料注塑出單層瓶胚，以用于拉伸吹塑。這種方法既不需要多層共注塑工藝，也不需涂覆設備，而且瓶子設計的自由度較大，但合適的阻滲性樹(shù)脂價(jià)格很高。