PET啤酒瓶的设计

《课程设计(一)》课程设计报告设计题目：PET啤酒瓶的设计院系：化材学院专业：高分子材料与工程学号：071334141姓名：袁红明指导教师：颜永斌二010年06月25日关于啤酒包装的设计第1页共10页目录1.啤酒包装设计参数的确定............................................................................................................21.1啤酒瓶尺寸.........................................................................................................................21.2产品特征.............................................................................................................................22.啤酒包装市场的分析..................................................................................................................32.1啤酒瓶材料的选择.............................................................................................................32.1.1．玻璃材料...............................................................................................................32.1.2．有机材料.PET瓶（聚对苯二甲酸乙二酯）................................................42.1.3.各种材料的比较......................................................................................................42.2PET生产技术......................................................................................................................52.2.1合成技术...............................................................................................................52.2.2.加工技术...................................................................................错误!未定义书签。3.PET啤酒瓶设计流程....................................................................................................................54.PET啤酒瓶制造方案...................................................................................................................56.成本估算........................................................................................................................................86.1成本估算方法.....................................................................................................................86.2啤酒包装成本估算..............................................................................错误!未定义书签。7.参考文献.........................................................................................................错误!未定义书签。关于啤酒包装的设计第2页共10页关于PET啤酒瓶的设计摘要介绍了塑料啤酒瓶的优点,详细介绍了PET生产与加工的改性啤酒瓶,关键词PET啤酒瓶1.啤酒包装设计参数的确定1.1啤酒瓶尺寸单个啤酒瓶是圆柱形的500ml，底面是外径80mm，口径30mm，高为300mm，一箱是12瓶装。瓶盖采用密封方式可以有效减少二氧化碳的流失和最大限度阻隔氧1.2产品特征A.啤酒瓶应符合以下要求：（1）包装过程中应尽量避免与空气接触，防止因氧化作用而影响啤酒的风味稳定性和非生物稳定性；（2）包装中应尽量减少酒中二氧化碳的损失，以保证啤酒口味和泡沫性能；关于啤酒包装的设计第3页共10页（3）严格无菌操作，防止啤酒污染，确保啤酒符合卫生标准B.包啤酒瓶的质量要求⑴耐压能承受一定的压力，包装熟啤酒的容器应承受1.76MPa以上的压力，包装生啤酒的容器应承受0.294MPa以上的压力。⑵易密封。⑶耐酸能耐一定的酸度，不能含有与啤酒发生反应的碱性物质；⑷遮光性强一应具有较强的遮光性，避免光对啤酒质量的影响，一般选择绿色、棕色玻璃瓶或塑料容器不用金属容器。2.包装材料的选择2.1啤酒瓶材料的选择2.1.1．玻璃材料作为包装材料，玻璃具有一系列非常可贵的特性：透明，坚硬耐压，良好的阻隔性、耐蚀性、耐热性和光学性能；能够用多种成型加工方法制作成各种形状和大小的包装容器；玻璃原料丰富，价格低廉，并且具有回收再利用的功能。玻璃材料的不足主要是较低的耐冲击性和较高的密度，以及融制玻璃时较高的能耗。玻璃瓶化学稳定性好，不易与内装物发生反应；对内容物无污染，可以高温加热，旧瓶可回收再生利用等优点，一直被认为是最好的包装材料。透明度好，可以在原料中添加铁、钴、铬等着色剂，生产出多种颜色的玻璃瓶(如琥珀玻璃、绿色玻璃、青白玻璃、钴蓝玻璃、乳白玻璃、乳浊玻璃)；耐热性好且不易变形；抗压强度大，耐内压；密度大，有重量感(适于较高档化妆品包装)；阻隔性、卫生性与保存性好，易于密封，开封后可再度紧封等。但与此同时，玻璃瓶的耐冲击性较差、易碎，灌装成本高，成型加工较复杂，限制了玻璃瓶的应用。尽管如此，为了与金属罐、塑料瓶等包装材料竞争，玻璃瓶也在不断地提高其生产技术，使产品质量更好、外观更美、成本更低。关于啤酒包装的设计第4页共10页2.1.2．有机材料.PET瓶（聚对苯二甲酸乙二酯）优点：高度透明，重量轻，启封后可再次密封，价格合理。缺点：保气性差,在存放过程中，CO2逐渐减少。增添涂层能改善保气性,但贮存时间也不能太长。不能预先抽空或巴氏杀菌，需采用特殊的灌装程序，以避免摄入空气和污染杂菌。两种塑料瓶的性能比较,如下表所示：PET瓶同PVC瓶性能的比较性能PET瓶PVC瓶轴向圆周方向轴向圆周方向拉伸屈服强度/×10MPa8.159.534.574.43拉伸断裂强度/×10MPa15.7516.923.913.64伸长率/%80.155.3134129落锤冲击强度/(J/m)33.01.01.0瓶壁厚度/mm0.300.55由上表可知，PET的性能优于PVC。PET的主要优点是瓶体较轻便，光泽度较好,乙醛的含量低，与食品接触不会影响内装物的味道和香气，透明的PET包装还可看清内装物，卫生安全性好。机械强度和化学稳定性好，耐酸、碱等有机溶剂，同时还具有良好的阻透性，阻油性，可在保质期内保证食品的质量。易于开启，可挤压并精确得到所需的用量。据了解，新型的PET包装具有良好的环保性：一是PET易于回收；二是壁薄，达到减量的目的；三是消费后的空包装容器压缩减容，便于运输[6]。拉伸PET瓶适合糊状到半流体的食品，可以经注射或挤出得到型坯，再经过加热及拉伸吹塑成型。另外,充填技术的发展，使得我们可以用低温杀菌和高温高压来处理PET瓶。目前，拉伸PET瓶主要用于包装碳酸饮料，酒类饮料、果汁、矿泉水、食用油、调味品、药品、化妆品、农药与洗涤剂等。2.1.3.两种材料的比较综上所述，虽然现在国内市场用玻璃瓶但一些啤酒厂家购买的新啤酒瓶抗冲击指标本身就不合格；另一方面，使用的旧啤酒瓶因流通周转次数较多，瓶身关于啤酒包装的设计第5页共10页磨损，耐压能力降低。当瓶内二氧化碳压力过高，啤酒瓶经常碰撞，消费者开启方式不当，都有可能产生爆炸伤人的后果，轻便安全，不易破碎、爆炸，贮运成本较玻璃及金属包装显著降低。同时它回收利用率高，大大节约了营销成本，且有利于环境保护和综合资源的有效利用。且PET瓶的生产技术已比较成熟2.2PET生产技术2.2.1合成技术提高PET瓶的气体阻隔性有多种方法,目前普遍采用的是多层复合技术及表面涂覆技术,但气体阻隔效果均不太理想。石家庄三九啤酒厂曾与法国Sidel公司合作采用等离子沉积表面涂覆技术进行过啤酒的灌装实验,但成本高,啤酒保鲜效果也不十分理想[3,4]。聚2,62萘二甲酸乙二酯(PEN)的结构与PET相似,耐热性、阻隔性等均优于PET,但价格比PET高,故笔者利用PET与PEN的共聚物来提高啤酒瓶的耐热性和气体阻隔性,并利用价廉易制的纳米累托石(NCL)对PET/PEN进行填充改性,以降低成本。3.啤酒包装工流程图洗瓶机瓶盖商标↓↓↓啤酒瓶→选瓶→洗瓶→验瓶→杀菌→灌装→压盖→验酒→杀菌机→贴标机→装箱机→瓶装熟啤酒灌装机压盖机4.PET制造方案43.1在PET容器内壁采用PACVD技术形成类金刚石碳素(DLC)薄膜气体阻隔层〔4,8〕最初的DLC在70年代初由Aisenberg等人以离子束蒸发沉积合成法制得,之后Vora等尝试以等离子化学气相法制备。金刚石、石墨均由关于啤酒包装的设计第6页共10页碳元素组成,但它们的化学键不同,金刚石是SP3键,石墨是SP2键,而DLC同时含有SP3和SP2键,属非晶态。C成膜过程中,有时引入了H元素,而后者降低了C膜的硬度,避免C膜的破裂。在塑料表面必须用射频等离子技术,而不能用热等离子法。且频率要高。通常国外采用标准高频激励频率13156MHz。我们建议建立电容偶合等离子体反应器。其工作方式的典型值是:频率:13156MHz气压:40Pa功率:≈200W均方根电极电压:≈300V电流密度:≈3mA/cm2电子温度:Te≈5eV电子密度:ne≈5×1015电子数/m3电子能量:50eV电极间距d:4cmPACVD技术制造塑料啤酒瓶的系统由(1)真空及检测系统;(2)原料系统;(3)高频发生系统;(4)电极系统;(5)密闭系统组成。真空及检测系统:真空主要由作为初级泵的油泵(2H系列滑阀式真空泵)和油扩散泵构成。真空测量须配备麦氏规和电离规。原料气系统:原料气可考虑己烷、苯或甲烷,流量约为40ml/s,压力约为53Pa。高频发生系统:功率在200W左右,频率在13156MHz的频率发生设备。目前国内已有单位开发出此设备。3.2纳米组分引入聚合物形成阻隔层制做这种塑料瓶主要步骤是:纳米组分原料的准备;聚合物或其前体的准