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| PET瓶胚整体设计方案 |
发布日期:2011/8/28 |
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1 PET特性及其制造
1. 制瓶用PET有100~120个单体
2. PET是由对苯二甲酸和乙二醇进行酯化，酯化过程会产生水，并且是个可逆过程。
3. 平均分子质量是与IV值呈线性关系；
4. 结晶状态的PET密度比无定型状态高，室温下，PET密度为1.335g/cc ，PET晶体密度为1.455g/cc;
5. IV值上升，结晶速率下降。
2.2 吹瓶时的特性
1. NSR点：在瓶胚拉伸的过程中，如果要继续拉伸就要继续增加拉力的点，称为NSR点；
2. IV越低，NSR值越高。因为低IV值的分子链比较短，因此，因此相比高IV值，会更好拉伸；
3. 吹瓶的三个阶段：
1) 弹性形变阶段；
2) 屈服阶段：在应力没有增加的情况下，材料屈服；
3) 应变强化阶段：应力以指数增长，此时高压气作动，瓶子硬化；
4) 温度越高，IV值越低，增加共聚物含量，NSR值越高。
2.3 PET瓶胚制造
1. PET干燥
PET必须干燥至50ppm以下，50ppm的含水量可以使IV值降低0.03到0.04。
干燥条件包括时间，温度和气流量。中间位置的干燥速度会比其他位置慢20%，因此，必须择中选取一个干燥时间。干燥时间确定之后，就可以确定干燥温度。干燥温度最高171℃,否则会因氧化而发黄。IV值如果太低，因为NSR值较大，因此所需的高压气越低，瓶子特性就较差。
2. 瓶胚注射
1) 合模后形成空腔；
2) 开始注塑，虽然此时注塑压力较低，但足以让型芯运动，这样就容易产生壁厚不均。芯型直径17mm以下和导向套磨损时，此现象比较明显；
3) 熔料接触到模具冷却，会堵塞后面熔料的注射，因此瓶胚头部壁厚应该尽量小；
4) 更多的熔料进入模具，牙部要有4~8 个排气孔，为了使熔料有更好的流线，型芯应该沿轴向抛光；
5) 熔料填满模具，进入保压过程，熔料开始收缩，熔料继续保持填充；
6) 最后冷却阶段，此时瓶胚头部依然保持一定的热量，有可能会发白。
3. 一步法和二步法的瓶胚制造
1) 一步法注射成型
为了优化熔料流动，“头部壁厚／胚身壁厚”应该尽可能小，因为底部在吹瓶过程中几乎不参与拉伸，底部太厚也会形成浪费。但对于CSD瓶来说，底部要相对厚点。一般选取72%~80%，
2) 二步法注射成型
二步法中使用的瓶胚温度一致，为了使内壁温度高于外壁，应该尽量提高灯管功率，加大抽风功率，并增加热平衡时间。
3) 一步法过程
一步法中瓶胚内壁温度最高，因此一步法中瓶胚的平均温度比二步法的高。但是一步法中瓶胚头部温度比牙部温度高，有两种解决方法：减少头部壁厚或增加牙部壁厚。如果胚壁较厚，可以较好地保持热量，因此增加壁厚的方法相对较好；
一步法的另一个限制是粘性发热。在热流道中，PET熔料靠边处比中心剪切力大，因此产生的剪切热也大。因此，很多一步法的热流道再分为两个小的热流道，较热的熔料往内壁流，较冷的熔料往外壁流。
4. 选择伸长率
壁厚的产生是在瓶胚的所有部位都完全屈服并且达到NSR，刚刚超过NSR点时，瓶子取向完成，如果超过NSR太多，会产生“珍珠”现象。
1) 二步法
轴向拉伸率为2，径向拉伸率为4，这是二步法中最小的拉伸率。拉伸率到11以上几乎很难达到，PET的最大拉伸率是12，轴向拉伸率达到2.8是不允许的，CSD瓶拉伸率通常达到10以上。
两种直径和长度一样，底部不同的瓶子，虽然拉伸率相同，但是可以用不同的瓶胚成型
2) 椭圆或长方形瓶
长宽比是应该考虑的主要因素，长宽比越大，瓶子的短边越容易先冷却。解决办法有以下几种：将模具加热到60℃可以延缓冷却；在模具的长边方向钻大量的排气孔，可以增加长边拉伸速率，但排气孔的直径不能超过1mm；采用偏置加热方式，可以通过反射板夹缝吹风加热，或通过控制自转来产生偏置加热，不管是哪种偏置加热，都应该可以锁定瓶胚的旋转。
椭圆或长方形瓶轴向拉伸率不能太大，因为如果轴向拉伸率太大，瓶胚离底模就有更大的行程，会导致底部成型不良或壁厚太薄。
3) 一步法
因为在一些机器上，瓶胚内部的温度很难控制，尽管一步法的瓶胚平均温度高于二步法，但是越冷的瓶胚意味着周期的延长和成型的不良，因此，一步法中的瓶胚较厚。一步法的轴向拉伸率为2~2.2，径向拉伸率为3.5~3.7 。
一步法的优点是，温度调整比较容易，用与型芯相似的铝棒调整瓶胚的温度，虽然会使内壁的温度比外部低，但壁厚会对其进行一定的补偿。
2.4 瓶胚设计方法
1. 通过观察瓶胚的横截面，可以得到以下结论：
1) 型芯没有一处的直径比牙部的内径大，型芯的拔模斜度最少20’；
2) 型腔部分应该有相应的拔模斜度；
3) 瓶胚一般都会有一个向外倾斜的过渡区。这一部分跟牙部模具连在一起。如果模具牙部越长，就会产生冷却不足等延长周期的问题。
2. 伸长率
1) CSD瓶需要用高IV树脂，伸长率在11以上，这就使得瓶胚变厚，进而影响到周期；
2) 非碳酸饮料使用低IV值PET，产生的AA值较少，因为不用承受内应力，因此可以将循环时间作为设计的主要考虑因素；
3) 热瓶用PET含有共聚物，可以降低结晶度，可以提高NSR值，热瓶的拉伸率较低以降低热收缩；
4) 在NSR范围内，多数厂商喜欢高的伸长率，这样可以更多地用温度来调整壁厚的问题。
3. 重量估算
用常温下无定型状态PET密度1.33g/cc进行计算；
4. 壁厚
壁厚通过影响冷却时间，影响周期；
5. 在设计瓶胚之前，要具备以下几点：
1) 瓶样或瓶图；
2) 牙部重量和尺寸图；
3) 瓶子的用途；
4) PET类型；
5) 列表计算瓶胚会长率和重量。
6. 建议性的设计方法
1) 胚身重量＝瓶胚总重量－持瓶环及其以下牙部质量；
2) 通过瓶子尺寸，应用范围所对应的伸长率以及PET种类来计算瓶胚原始尺寸；
3) 牙部尺寸决定了持瓶环下方直段的内外径，其内径决定了型芯的最大外径；
4) 持瓶环下方的直段长度与瓶子一样；
5) 瓶胚长度(除牙部和直段)＝瓶子高度(除牙部和直段)／轴向伸长率
6) 瓶胚头部的厚度会影响成型时的结晶度。对CSD瓶而言，瓶子底部受到的内应力最大，在图上画一个点，定义球区内壁的中心位置；
7) 瓶胚肩部高度＝ 瓶胚高度(除牙部和直段)x瓶子肩部高度
瓶子肩部高度
8) 根据肩部形状的不同，瓶胚可大致分成两种
A. 外部锥度，胚身直径>直段外径
 型芯头部外径是由胚身长度及拔模斜度所决定的，画个半圆弧，其中一个端点是球区内壁中心点，再作一条直线，一端与此半圆相切，另一端与直段相连；
 设定壁厚，计算瓶胚重量，再根据所需重量，重新定义壁厚，画个半圆弧，其中一端与瓶胚球区外表面中心点重合，如果球区的壁厚与胚身壁厚不一样，则两个半圆弧不同心；
 画一条线，与此圆弧相切并与内壁的直线平行，线的终点与过渡区的点重合；
 绘制过渡区的外锥度，即连接起伏外部与上一步绘制的线段；
 可以进行瓶胚总重量的计算，过渡处需加圆角；
 如果重量太轻，可以增加壁厚或瓶胚长度。增加壁厚会增加制胚周期，增加瓶胚长度，会增加轴向会长率，影响底部成型；
 如果重量太重，可以减少外径，或同时减少内外径，也可以减少瓶胚长度。
B. 内部锥度，胚身直径<瓶胚外径 (多用于一次性包装容器)
 型芯头部外径是由径向伸长率决定的，画一个半圆弧定义瓶胚头部内径；
 设定壁厚，计算瓶胚重量，再根据所需重量，重新定义壁厚，画个半圆弧，其中一端与瓶胚球区外表面中心点重合，如果球区的壁厚与胚身壁厚不一样，则两个半圆弧不同心；
 选取适当拔模斜度，画两条平行线与两半圆弧相切，平行线的另一端到达过渡区；
 绘制内外过渡区线段；
 可以进行瓶胚总重量的计算，过渡处需加圆角；
 如果质量太轻，可以增加壁厚或瓶胚长度。增加壁厚会增加制胚周期，增加瓶胚长度，会增加轴向会长率，影响底部成型；
 如果重量太重，可以减少外径，或同时减少内外径，也可以减少瓶胚长度。
9) 不断修改瓶胚形状，尺寸，壁厚，伸长率，直至达到要求为止；
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