吹瓶技术培训

吹瓶技术培训—热灌装瓶第一章饮料热灌装对瓶子的要求一、饮料热灌装工艺产品经瞬时高温杀菌处理120～140℃持续几秒钟冷却到灌装温度75～90℃灌装封盖后瓶子被提起倒立或平放，通常为30～60秒对瓶颈、瓶口内壁和瓶盖接触饮料部位进行高温杀菌瓶子经冷却通道冷却，冷却水喷洒降温，通常为15～30分钟。二、瓶子在热灌装过程的变化在灌装后瓶内饮料中心温度下，瓶子必须能承受0.1～0.3bar的内压而不产生难以复原的变形。原因：灌注后30秒，瓶内压力升高，空气温度升高，同时瓶子由于热收缩而容量减少。瓶内饮料冷却后，容量大约减少3.5%，导致瓶内气压降低，真空度加大而使瓶子出现内陷。三、瓶子应符合以下要求：耐热温度应超过灌装后瓶内饮料中心温度。在灌装后瓶内饮料中心温度下，瓶子本身容量变化范围应在3%以内。瓶子应能承受一定的耐真空能力，即应能承受瓶内饮料容量减少3.5%以上而不变形。第二章热灌装瓶生产原理一、PET原料与PET瓶的特性1、PET的结构PET是指聚对苯二甲酸乙二醇酯，属于有机高分子化合物，由碳、氢、氧三种元素构成，分子结构式如下：PET一般由对苯二甲酸(PTA)或对苯二甲酸二甲酯(DMT)与乙二醇)(EG)进行直接酯化反应或酯交换反应生成PET单体,再经过固相缩聚而形成的。化学反应方程式如下:2．PET的物理性能PET按聚合方式分为均聚和共聚PET,按用途分类分为纺织用PET、瓶级PE和片材级PET。瓶级PET的物理性能见表1。用于吹塑的PET可分为均聚物和共聚物两种，均聚物粘度和熔点均比共聚物低，IV约在0.75—0.83之间，而共聚物在0.75—0.90之间，目前，用于生产PET热灌装瓶的原料一般使用均聚物或IV较低的共聚物。PET易吸湿，需要特定的仓库储存，加工之前需进行有效的干燥，在生产原料和注塑成型过程中难以处理的残留量使PET瓶释放出乙醛。3．双轴拉伸PET瓶的性能具有良好的透光率与光泽，透光率大于85%；具有良好的机械性能和抗冲击性能；具有良好的耐化学性能；在常温下（20℃～30℃）有良好的尺寸稳定性；重量轻；对气体有良好的阻隔性。无色、无嗅、无味、无毒。4．PET的化学性能在一般条件下，特别是经过拉伸后，PET的化学性质很稳定，可以耐除碱性物质和部分极性溶剂以外的大部分化学药品，但在瓶内充有较大压力的气体和恶劣的环境条件下,其化学性能会差一些。PET在特定环境条件下会发生降解反应：水解反应在高温、高压或碱性条件下PET容易发生水解反应，反应速度较快，水解反应后，PET分子聚合链发生断裂，分子量降低，（即IV降低），机械性能降低。热降解反应PET在高温条件下易发生分解反应，分解产物为乙醛、二氧化碳。所以在生产瓶胚和吹瓶高温热定型时，应注意调节好温度，以免AA浓度太高。二.PET热灌装瓶耐热原理PET热灌装瓶指用于饮料温度在75℃以上的饮料热灌装生产的瓶子，与普通PET瓶相比，具有耐高温、抗收缩性、抗真空压力等特点。目前，生产PET瓶耐热性最常见的方法是高温热定型法，这种方法主要是增加PET瓶的结晶化，以使其能抵受更高的温度。在一般情况下，结晶化程度越高，PET瓶耐热性越好，其吸水性也越差，因而可保存性也越良好。一般地说，PET在不同的温度下呈现出不同的力学状态，在78℃以下时，PET呈现玻璃态，在78～245℃之间，则呈现高弹态，超过245℃时，则是粘流态。在玻璃态时，PET分子较为活跃，分子链能进行运动，并进行有序排列，形成结晶态。PET在结晶前后，其分子排列结构变化很大，对比如下：未结晶（加热前）轻微结晶（105℃加热后）结晶后(135～145℃吹瓶后)由于分子排列结构的变化，其性能变化也很大，对比如下：非结晶室温下呈透明状，比重约为1.33；机械性能较差，但断裂伸长和冲击韧性较好。结晶完全结晶不透明，呈乳白色，比重约为1.455;机械性能优良，结晶度越高,性能越好，屈服应力越高强度变硬、变脆。利用PET分子的不同力学状态，进行结晶化加温处理的所需温度一般在78～220℃之间，目前国内外生产上主要采取一次吹和二次吹方式进行加温处理。二次吹方式是先将瓶胚吹至较大的体积，然后加热至200℃左右，再让它缩小，再定形吹成最终的瓶子形状。其优点是结晶化程度高，耐热性比一次吹方式好，但由于辅助器材体积庞大繁复，占地面积较多，而且所需热能较高，整体营运开支亦因而上升，所以目前我们采用一次吹方式，即采用SIDEL单轮吹瓶机生产。一次吹方式需把模具加热至100～170℃。当瓶胚被拉至热吹模具的形状时，结晶过程将持续数秒至10多秒。SBO系列所吹出来的热灌装瓶子瓶身结晶率一般超过30%，耐热温度最高可达到90℃。在PET热灌装瓶生产过程中，其吸水程度和结晶化程度是最关键的问题。为了保证瓶子的耐热性能能达到热灌注要求，我们要尽量提高PET瓶的结晶率，而减少其吸收空气中的水分。1、提高瓶子的结晶率在生产过程中，提高瓶子的结晶率主要依靠提高热定形温度和延长结晶时间，这一点我们将在叙述热灌装瓶的生产技术时加以说明。结晶率对PET吸水率的影响很大，结晶率越高，则在相同的温度、湿度条件下，瓶子所吸收的水分就越少。结晶率对PET吸水率的影响如下：2、减少吸收空气中的水分由于PET具有吸湿性能，因此将PET（包括切片，瓶胚和瓶子）摆放在空气中，它就会吸收空气中的水分，摆放时间越长，吸水越多。而PET中的水分含量会直接影响到它的性能，对于热灌装瓶子来讲，即会影响到热灌装瓶的耐热温度，水分含量越多，瓶子的耐热温度就越低。一般对于热灌装瓶来讲，从瓶胚生产到灌装饮料，中间摆放建议时间大致如下：由上表可以看出，瓶子耐热性主要取决于其含水量，因此，我们对储存条件要求十分严格，这一点在后面将会详细说明。第三章、热灌装瓶生产工艺PET热灌装瓶的生产原理与普通PET瓶子基本相同，但生产工艺和生产条件则复杂得多，目前我公司主要采用一次吹双向拉伸高温热定型法生产工艺，以下是其主要生产工艺：由以上工艺可见，热灌装瓶的生产比普通PET瓶增加模具加热、风冷定型、两次延伸等环节，这无疑是大大增加了吹瓶工艺的复杂性，同时由于瓶子在吹瓶过程中需要较长的结晶时间，是以其吹瓶速度也比普通PET瓶要慢得多，第一代热灌装吹瓶机大概只有其0.55-0.70倍，经过改良的第二代热灌装吹瓶机速度稍快一些，但也比生产普通PET瓶慢。在此说明的是，产品性能与吹瓶生产速度有密切关系，一般地说，速度相对越慢，产品性能相对越好。主要工艺参数如下：1、吹瓶速度由于高温热定型工艺会发生结晶现象,吹瓶机运转最大速度将比普通吹瓶机小：第一代热灌装吹瓶机：1.5L热灌装瓶：550瓶/小时/模0.5L热灌装瓶：750瓶/小时/模SB010/14吹瓶机：7500瓶/小时（0.5L热灌装瓶）SB06/10吹瓶机：4000瓶/小时（0.5L热灌装瓶）第二代热灌装吹瓶机：SBO10/10吹瓶机：9500瓶/小时（0.5L热灌装瓶）SBO16/16吹瓶机：15200瓶/小时（0.5L热灌装瓶）2、模具温度模身温度：140-160℃（第一代）150-170℃（第二代）底模温度:70-85℃注：如果模温大于90℃时，瓶子脱模困难；一般控制在85℃以下。3、瓶胚加热原则尽量提高加热炉可调区光管的百分比，减少工作加热光管的数量。瓶胚温度的提高将有助于减少吹瓶时应力的产生和耐热性能的提高4、容量调节容量的大小与模具温度、吹瓶时间、风冷时间和模具制造有关。比如，容量太小时，可以降低模具温度、移前吹瓶终止凸板、增加风冷时间，也可以拆去模身容量垫片。经验：模具温度升降1℃容量增减1～2ml5、高度调节高度调节与容量调节近似，与模具温度、吹瓶时间、风冷时间和模具制造有关。高度太高时,可以提高模具温度、移后吹瓶终止凸板，减少风冷时间，也可以拆去模身高度垫片。其它工艺参数可参照普通PET吹瓶工艺流程。基本原理b.局部变形c.收缩材料固有的特性导致变形拉伸而导致的应力在高温下释放，但吹瓶之后材料中仍存在残留的应力。因材料本身具有一种保持应力较低状态的天然倾向而导致的变形。1.2材料处于不同状态时的特性1.3导致结晶的因素1.4导致受热的结晶1.5PET的双向拉伸：对分子结构的影响拉伸及受热共同导致的结晶1.6吸湿性对软化温度的影响1.8结晶度对水分吸收的影响结论：结晶度越高，吸水量相应越低，但结晶度超过35后，对水份的吸收影响较小。2、应力的释放a.拉伸吹塑时产生的应力，主要在于：瓶胚设计拉伸速度瓶胚温度吹瓶速度b.应力的释放对于瓶子合理温度下的热定型至关重要c.应力的释放比提高结晶度更为重要应力在无序状态区域被释放3、关于热定性三、单轮吹塑工艺1、瓶胚加热条件1）红外加热炉SBO二代设备加热炉标准瓶胚加热炉具有高度加热潜能线性加热炉的特点瓶胚受热一致瓶胚受热精确2）温度保持一致所有瓶胚最初的受热温度相同所有瓶胚加热过程相同独特的加热通道灯管/瓶胚距离稳定不变瓶胚在受热过程中始终自转闭环控制所有瓶胚受热过程相同3）温度十分精确高强度加热潜能SBO二代:第1加热区为3000瓦第2至9加热区为2500瓦高效加热分为9个区域对瓶胚不同部位进行加热瓶胚受热部位热量分布精确加热区间距累进式排列对各种胚型可进行优化加热由能量控制加热根据瓶胚和瓶子的规格进行优化加热4）温度变化高效的瓶胚加热整个过程分为4个步骤热量穿至瓶胚中心部分，瓶胚外部均保持通风效率完全控制瓶胚的加热渗透性加热HeatpenetrationMidOvenstabilization渗透性加热Heatpenetration末区短时温控ShortstabilizationGradientsreached温度开始变化Gradientsstart高效的瓶胚加热7)转子保护瓶口结晶和非结晶瓶口均可与转子配合工作在加工非结晶瓶口时，由于热定型瓶胚加热炉的热量较标准加热炉的热量大，会对胚口产生多项热应力转子配有散热装置并可通风改进后的散热装置抑制了过量加热的风险瓶口得到很好的保护8)温度控制在瓶胚加热炉的出口设有3台温度监测仪温度监测仪以下3个部位的温度：支撑环下、胚身、胚底监测仪将数据反馈给灯管温度调节装置温度在1度以内9）吸湿瓶胚对水分的吸收吸湿对气泡的影响吸湿的结论良好及合理的存储条件（PE袋等）足以确保瓶胚质量的一致瓶胚的性能只有在恶劣的吸湿条件下放置6个月后才会下降不能控制瓶胚的温度比水的润滑作用对瓶胚的影响更为严重1000至1500ppm的湿度甚至有助于瓶胚的重新加热结晶应力消除2、瓶子的吹制1）吹塑SBO二代吹塑转轮根据连续轮转机械运动原理,将螺线阀与机械命令相结合吹塑转轮的特点方型模具支撑架适用于吹制最大容量为2升的耐热瓶，与CSD模心和方型模具兼容（最高速度1200瓶/小时/模）圆型模具支撑架适用于吹制最大容量为0.6升的瓶子,与CSD模心兼容(最高速度1530瓶/小时/模)热模吹塑及空气冷却优化的输送装置和模具驻留时间2）热模受热时，分子链的结构重新调整以达到较低的应力水平。模具表面温度达135～145°C（模温机达145至155°C）温控的油管带有安全关闭系统的快速热油连接快速更换（模具）中央控制系统/数据处理控制系统(备选)，由中央控制系统集中控制吹瓶及温度3）吹嘴在吹塑过程中，瓶口始终在罩式吹嘴的保护之下而不会变形。吹嘴的两步式嵌入使瓶胚取中定位和安全脱模效果更佳注:SBO二代吹瓶机其吹嘴密封胶圈的密封效果对瓶子合模线凹陷以及瓶肩收缩比较敏感4）空气冷却空气冷却功能由中央控制系统激活。确保吹塑过程的稳定和最后的收缩。避免了瓶子的粘黏现象。空气冷却通过瓶子内部的延伸棒完成低压空气（10巴）由延伸棒导入延伸棒上有多个冷却空气排放孔，可对关键部位进行局部冷却方瓶拉伸杆采用的冷风孔为四排,圆瓶为六排.单轮工艺典型的吹塑曲线6）温度控制在瓶胚加热炉的出口设有3台温度监测仪温度监