東莞市盛韜化工有限公司

PET的化學名為聚對二甲酸乙二醇酯，自1970年美國杜邦公司生產出一個PET瓶子以來，由于其具有優(yōu)良的物理性能，應用越來越廣泛，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?！?/span>

PET的特點和性能　　

PET是一種飽和的熱塑性聚合物，由對二甲酸和乙二醇經酯化反應聚合而成。PET在受熱過程中有3個關鍵的溫度點，這3個溫度點把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?！?/span>

（一）玻璃化溫度　

從高彈態(tài)轉變到無定形的玻璃狀態(tài)稱為玻璃化轉變，此時的溫度(PET約為80℃)稱為玻璃化溫度，它反映的是長分子鏈段的運動。<br>　　

（二）結晶溫度　

溫度繼續(xù)升高，達到160℃時，具有分子問相互作用的多個分子鏈進行局部重排，產生了球狀結晶。由于PET分子中環(huán)重排很慢，PET較大的結晶程度約為55％，可以產牛有序的結晶區(qū)?！?/span>

PET瓶的雙軸拉伸　

在加熱之后，初無定形狀態(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生結晶。吹瓶后，材料變得堅硬。

由于拉伸終總要超過應變強化限度，以得到固態(tài)響應，從而產生誘導結晶，保證瓶子的壁厚均勻。一旦接近應變強化限度，應變以冪指數(shù)形式增加。實際上，應變強化的開始取決于大應變值?！?/span>

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

PET瓶坯的自調節(jié)作用

瓶坯上的應力分布使瓶坯各部分產生正交各向異性的擴展。這種擴展由應力——強化系數(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，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。當達到了應變強化限度時強度局部增加，因為產生了誘導結晶?！?/span>

一旦變形區(qū)域的強度超過了未變形區(qū)域的強度，未變形的區(qū)域沿著移動的“氣泡邊界”開始變形。這種膨脹叫自調節(jié)作用。雖然自調節(jié)作用只達到了應變強化限度時才起作用，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行雙軸向拉伸。

1)材料性能

瓶坯的材料必須是無序的(結晶度低)，以保證在雙向拉伸時有合適的取向。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)，有很好的力學性能(蠕變)，用于吹制碳酸飲料瓶。對于無氣飲料如礦泉水，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。實際上，瓶坯是由雙向拉伸率和終壁厚而決定的。<br>　　

固有應變率會增加內部應力。內部應力傾向于抵消瓶子內部的膨脹。對于碳酸飲料瓶，內部應力抵消瓶子內部氣體壓力，是有益的，應該盡量使之增大。相反，對于熱罐裝瓶，為了減小瓶子在冷卻時(有負壓)變形，必須盡量使之減小?！?/span>

3)溫度：半結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℃。對于確定的雙向拉伸率，雙軸取向溫度主要由終產品的使用目的確定。對于碳酸飲料瓶，其溫度范圍90～100℃，以增加誘導應力。對于熱罐裝瓶，其溫度范圍是110～120℃，雖然達到了固有應變率，誘導應力也受到限制?！　?/span>

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

5)冷卻：拉伸后，當材料冷卻到玻璃化溫度以下時，由PET分子重新排列所引起的誘導應力被“凍結”在瓶壁里。這對碳酸飲料瓶是有益的。

對于熱灌裝瓶，溫度必須保持在玻璃化溫度以上，以維持分子取向，讓誘導應力松弛(f4d、直到消失)。在此期間，產生了額外的靜態(tài)結晶(25％～35％)，加強了結構?！?/span>

PET瓶子　

瓶形設計的主要考慮是飲料賣家試圖把產品包裝當成市場營銷的一部分，此外還受到工藝上和材料上的限制：　

瓶形設計　　

拉伸吹塑技術包括瓶子設計的相關問題，如防止凹陷和可能降低瓶子終力學性能的局部過拉度伸問題。

應避免尖角和壁厚變化過大。在過渡部分，利用大的轉角半徑可以避免應力集中。

瓶子所盛的物品是飲料或無氣液體；有阻氣性能要求。

對碳酸飲料或無氣液體必須考慮底部的設計。用花瓣狀瓶底來承受內部應力和誘導應力。裝無氣液體的瓶子底部，可以選擇多種式樣?！　?/span>

對有阻氣性能要求的瓶子設計，除要考慮阻滲性能之外，還應考慮在長期儲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)。事實上可以制造多層的(含EVOH)琥珀色或綠色的瓶子。　

灌裝的方式　

灌裝的方式不同，對瓶子有特殊的技術要求。當使用熱灌裝時，瓶子必須承受負壓而不損失強度。