瓶胚.docx

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瓶胚

PET无菌技术手册

成都统一企业食品有限公司

2012年12月（第一版）

第一章PET瓶胚的生产和品质管制

一．PET原料介绍

二．瓶胚的生产工艺

三．瓶胚注塑设备简述（含图示）

四．注塑段设备异常处理

五．瓶胚品质管理项目

六．常见瓶胚品质异常原因分析及处理方法

一．PET原料介绍：

1．PET概述

PET全名聚对苯二甲酸乙二醇酯（PolyethleneTelephthalate）,是一种热塑性材料，由于它的热稳定好，因此广泛用于热灌装包装上，如茶饮料、果汁饮料以及乳品上。

PET树脂是由对苯二甲酸与乙二醇缩重反应具有酯结合—CO—O—的直线热塑性结晶形树脂。

聚对苯二甲酸乙二醇酯分子式——

Whinfield和Dickinson于1940年在英国第一次合成出了聚对苯二甲酸乙二醇酯，简称PET或PETP；但直到1976年它才开始用于瓶子的制造，PET瓶的实际应用于包装是在1974年美国PEPSI公司，之后被可口可乐公司采用为碳酸瓶，当时大型碳酸饮料全部采用玻璃瓶包装，由于玻璃瓶的破损太多，所以对PET瓶的需求激增。

PET瓶较玻璃瓶有以下优点：

（１）质轻。

（２）落下冲击强度大。

PET碳酸瓶、洗剂瓶等从1.8m高处落下不破裂，玻璃瓶完全破裂。

（３）透明性、表面光泽性好。

与玻璃瓶相比，PET瓶具有同等的透明性、光泽性，给予消费者清洁安全感。

（４）对氧气、二氧化碳气等气密性好，符合包装材料的气密性要求。

（５）抗化学药品性好。

（６）卫生无毒，对人体健康无害。

（７）回收再使用性。

使用过的容器回收后，可以被重新利用在纤维和薄膜中，与未使用过的树脂并用再使用。

（８）燃烧（发热量）需要能量少，燃烧时只放出CO2和H2O，无公害。

（９）节省能量。

PET瓶由于重量轻、无破损，在运送方面可省费用，并降低能耗。

鉴于PET瓶与其它容器相比具有如此多优点，所以世界各国对PET需要量不断增加。

从此PET的应用迅速扩大，早在1996年以前，在世界范围内就有超过310万吨的PET被用来做包装材料。

在饮料工业，PET的应用主要包括三个方面：

软饮料类、矿质水类、果汁类。

它们所占比例如下表：

碳酸饮料（CSD）

28%

CSD瓶

矿质水类

30%

水瓶

果汁类

40%

耐热瓶

2．PET的特性：

PET是一种饱和的热塑性聚酯，具有线性分子结构，是半结晶聚合物，也就是说，PET内部存在着结晶区域和半结晶区域，并相互交错成网状结构。

PET聚酯切片的理化指标有：

特性粘度、色相、熔点、结晶度、端羧基含量、灰份、水份等。

其中，特性粘度非常重要，它决定了吹塑成瓶的拉伸强度和耐热性等物理性能。

PET聚酯切片外观颗粒大小均匀，截面呈椭圆形，目的是为了增大颗粒之间间隙，方便吸水。

3．PET的应用：

由于PET具有优良的机械性能，它可以应用于很多方面，不同级的PET可以有不同的用途。

PET的分级主要取决于IV值的大小，即摩尔质量的多少。

应用

IV（dl/g）

应用

IV（dl/g）

纺织

0.55-0.65

瓶子

0.70-0.85

磁片、磁带

0.65-0.75

/

/

不同的IV值对应不同的摩尔质量（即分子质量）。

IV（dl/g）

MW（Kg/mol）

IV（dl/g）

MW（Kg/mol）

0.6

≌19.90

1.0

≌40.00

0.8

≌29.00

4．PET瓶设计时考虑的因素

瓶子设计中一个重要思路是市场行销方面的考虑，但它还受到现有技术及材料性能等方面的限制，大致可分为以下三方面：

——瓶身各部位过渡技术

——瓶子的内容物

——包装的类型（从工艺上讲）

1）.瓶身的过渡技术：

拉伸——吹制瓶技术对设计的限制是尽量避免孔腔和局部的过渡拉伸。

因为这会降低瓶子的机械性能。

瓶身上出现尖角或突然的过渡是不允许的。

在过渡区为了减少应力的集中，我们可以采用大的过渡半径。

2）.瓶子的内容物：

瓶子内容物的性质有两个重要方面：

——含气和不含气；

——某方面的阻渗性要求；

含气和不含气饮料。

这是在设计瓶子底部时的最基本的考虑因素。

当饮料含气时，花瓣状的底部设计可以使饮料气体的压力和瓶子本身的诱导应力相抵消。

对于不含气的饮料来说因为所受力要小或者所充填方式不同（例如热充填）在瓶子的形状设计时要有弹性得多。

阻渗性：

在瓶子设计时一般不考虑阻渗性，但有时它对食物长时间保存后对人体无害很重要，例如：

对蜂蜜瓶来说，它必须不透UV（紫外线），阻隔二氧化碳和氧气，实际上为了获得上述性能，我们采用符双层瓶（例：

EVOH）或绿色瓶胚。

3）.包装的类型（从工艺上讲）：

包装的类型取决于包装的内容物的不同及所希望的产品货架寿命和其它技术要求。

当产品需要热杀菌或热充填工艺时，瓶子要在不变形的情况下承受正压或负压的作用。

4）.瓶胚的性能：

良好的瓶子取决于在一定条件下（拉伸速度、温度分布等）对瓶胚双取向的程度及瓶子各厚度的分配情况。

取向程度在很大程度上取决于：

——瓶胚的尺寸

——注射后瓶胚的性能

——工艺参数的设定

二.瓶胚的生产工艺

１．瓶胚生产工艺简介：

PET原料干燥进入注塑机剪切加热至熔融状态注塑冷却成形顶出垂直机械手转移机械手冷却站传送带入笼入库

工艺简介：

瓶子所用原料（聚对苯二甲酸乙二醇脂）为袋装外购聚酯切片，每包1吨左右。

瓶胚注塑是利用高温时的熔融状态，让高分子物质重新排布的原理进行加工。

在抽取聚酯粒切片时，干燥机真空泵运转抽取空气使管内气压低于大气压，以便让外部的聚酯粒原料进入吸料管，通过一个单向开启的装置让原料在干燥桶中下落。

干燥桶内有风机作为动力，让风不断循环，经过加热器升温干燥过滤后达到一个设定温度来吹干燥桶内的原料，经过一定时间（通常6小时左右）可以达到注塑要求（含水量30ppm以下）。

烘干的原料从干燥桶下面的通道进入挤出机部分，在螺杆中加热成均匀的熔融状态，由输料油缸送入注射室，然后由注射油缸将塑胶送入模具，经过注射、保压、冷却三个过程，瓶胚在模具中成型并获得稳定的尺寸，开模后瓶胚顶出，经垂直机械手，转移机械手，冷却站，输送带传入铁笼，生产结束。

２．瓶胚机制程管制要点

１）机器加热温度范围：

项目

设定范围（17.9g/21.5g/42.8g）

机筒头加热

290~305℃

进料温度

165~180℃

２）模具加热温度范围：

项目

设定范围（17.9g/21.5g/42.8g）

模具

290~305℃

注嘴尖

290~305℃

３）注射参数：

项目

设定范围（17.9g/21.5g/42.8g）

说明

注射时间

1.6~4.5S

与注射保压转换点、注射速度有关

注射位置

150~300mm

最大注射压力

800~1200bar

充填压力越高，重量相对增加

转换位置

20~26mm

越小，有利于增加重量；越大，有利于合模线，凹陷消除

冷却时间

1.5~3.5S

冷却时间越大，应力线、合模线越好

４）保压参数：

项目

设定范围（17.9g/21.5g/42.8g）

说明

保压时间

1~5S

越大，有利于增加重量

保压压力

400~600bar

越大，合模线越粗

５）输料参数：

项目

设定范围（17.9g/21.5g/42.8g）

说明

保压时间

1~5S

越大，有利于增加重量

保压压力

400~600bar

越大，合模线越粗

６）水、气、油参数

项目

设定范围

说明

模具冷却水

温度

5~10℃

冷却模芯、模唇、模腔冷却站、垂直机械手

压力

7~10bar

机器冷却水

温度

15~35℃

冷却马达、电柜、屏幕、液压油

压力

3.5~5.5bar

空气入口压力

7~9bar

3.生产中注意事项

1）.除开机外，工艺调整时不可同时调整多个参数和幅度调整过大，调整后注意检查瓶胚品质状况。

2）.生产中每2小时检查制程条件并填写：

《无菌射出机制程条件检查表A（17.9g）》编号：

5100-420-3504-0015S01F

《无菌射出机制程条件检查表A（21.5g）》编号：

5100-420-3504-0015S03F

《无菌射出机制程条件检查表A（42.8g）》编号：

5100-420-3504-0015S02F

《无菌射出机制程条件检查表B》编号：

5100-420-3504-0015S04F

3）.生产中每1小时检测瓶胚外观、应力线，每2小时全检1次瓶口尺寸、重量，并填写,每4小时对所有工位瓶胚进行一次全检。

《无菌射出瓶胚抽样检验记录表》编号：

5100-420-3504-0015S05F

三．瓶胚注塑设备简述（含图示）

瓶胚注塑机为瑞士耐斐驰注塑系统有限公司（简称为Netstal公司）生产设计，最大生产设计能力为30000只瓶胚/小时，相应瓶胚克重21.5克，配套的motan原料干燥机烘干能力为4吨/5小时。

设备型号如下——

注塑机型号：

PET-LINE96N/110

原料干燥机型号：

LA2100/1-0+0-Z-Z，配置T6000升的料桶

瓶胚注塑机由以下四个部分组成：

●注塑部分。

●模具部分。

●机械手，冷却站

●电控装置，操作系统和电柜组成。

１．Netstal注塑机结构图示

注塑室

１．Motan干燥机结构图

３．Netstal注塑机工作原理

注塑机由一个两级注塑单元和一个液压机械式锁模单元组成。

经过干燥脱水的原料颗粒在重力作用下被送入注塑单元的热挤出机料筒中，料筒中的塑化螺杆由电动星型马达驱动旋转，在加热和剪切的共同作用下将原料颗粒加工成均匀致密的熔融体。

在塑化了足够量的原料之后，输料油缸推动螺杆将原料送入注射室。

与此同时，锁模单元的两个半模（定模和动模）分别安装在定模板和动模板上面，锁模单元合上两个半模并夹紧即可形成模腔，熔融材料在注射活塞推动下注入模腔。

经过注射、保压、冷却三个过程，注塑件迅速冷却。

冷却过程结束之后，停止向两个模板施加锁模吨位，两个半模开始分离，同时塑化螺杆向注塑室输送更多得熔融体，为下一次注塑准备熔料，顶针将注塑件从模具中的顶出，一个注塑周期完成。

整个过程可以有操作员通过操作键面进行控制。

在产品工艺调整完毕后，机器能够在无人照看的情况下，制造出批量产品。

机器上的警报装置在机器停止时能够提醒操作员去检修故障。

４．原料干燥机DS528工作原理

整个干燥过程为热风循环系统，循环过程中风量稳定，通过控制风量、空气露点、温度和加热时间等参数来得到稳定的烘干条件。

循环过程如下：

从料桶溢出的热风（高温、含粉尘、湿度大），首先经过过滤器除去粉尘，然后经过冷凝器冷却到40-60℃，进入左干燥桶（或者右干燥桶）分子筛（干燥剂），从干燥桶出来的空气是低温、干燥、粉尘少，进入加热器被加热至160—175℃，然后送入干燥料桶，由热风对原料进行加热、除水，从干燥料桶底部向上穿过原料从料通上方溢出，形成一个闭环系统。

经过6小时左右的干燥，PET切片的含水率从4000ppm降低到50ppm以下，温度稳定在170℃左右，满足瓶胚注塑机要求。

四．注塑段设备异常处理

1．注塑机

异常状况

原因

处理方法

泵马达无法启动

无电

紧急停止

安全门打开

油温低10℃

油温高于60℃

马达坏掉

检查电源及控制线路对急停开关复位

关闭后门或前、后台回转安全门

提高冷却水压降底环境温度及水温

检修或更换

安全门无法复位

一个或几个限位开关坏掉复位开关失灵

线路故障

更换

更换

检查安全门线路

顶针未退回

模唇卡胚

接近开关失灵

电眼坏掉

顶杆螺丝松脱

顶出或手动排出瓶胚

检修及更换

更换

紧固

热电偶故障

接线线头松脱

PET粉尘堵塞接线盒

紧固接线头

清洁PET粉尘

油过滤器脏

脏物粘在过滤器上

清洁过滤器或更换

分配器打开延迟

接近开关松动

线路干扰

锁紧在有效位置

排除干扰

模具冷却故障

冷冻水流量不足

流量探测器故障

开启冷冻水水阀及流量并使之处于正常压力

检查线路或更换

输送带故障

输送带马达线路故障

马达损坏

摩擦过大

检查线路

检修或更换

调整皮带张力

２．瓶胚注塑段其他辅助设备

干燥机

无法启动

1）无电源、压缩空气、冷空气

2）有异常警报

1）检查电源、压缩空气、冷却水

2）检查警报信息栏

抽料报警

1）原料包内料已抽空

2）管路损坏漏气

1）补料

2）修复管路

温度异常

1）温度太高/太低

2）加热器故障

3）温度探测器故障

4）冷却水量少

1）检查温度开关

2）检查加热器及线路

3）检查探测器线路及探针

4）检查冷却水压及水阀

料位低位、高位报警

1）料位感测器故障

2）实际料位低于最低料位设定

3）实际料位高于最高料位

1）检查料位感测器

2）消除警报

3）消除警报

原料干燥不足

1）干燥温度不够

2）干燥时间不够

3）鼓风机阻塞

4）干燥剂失效

1）调整烘料温度

2）调整干燥时间

3）清洁过滤网

4）更换干燥剂

模具除湿机

无法启动

1）无电源

2）没有消除警报栏中警报

1）检查电源

2）检查警报信息栏

异常警报

1）冷却水流量不够

2）过滤器堵塞

3）空气循环不够

4）冷媒泄漏

5）热交换器太脏

1）增加水量

2）清洁过滤器

3）加大空气循环

4）补充冷媒

5）清洁热交换器

色母机

无法启动

1）无电源

1）检查电源

泵不出色料

1）色料桶通气装置关闭

2）管路漏气

3）管路堵塞

1）打开通气孔

2）更换

3）疏通管路

五.瓶胚验收：

1．瓶口尺寸（mm）：

瓶口

瓶口内径

瓶口外径

螺纹外径

卷封环直径

卷封环高度

瓶口高度

PCO1881

21.74±0.13

24.94±0.13

27.40±0.13

28.0±0.15

11.20±0.20

17.0±0.25

检测频率

制瓶自检每两小时抽检一次，每次抽测4只。

品保检测频率依品保系统规定

2．外观标准：

瓶胚光洁明亮，瓶口端正，无白化、雾化、黄化、黑点、冷料、长尾、脱皮、气泡、孔洞、划痕等缺陷。

3．应力线标准：

平直无交叉，无断裂。

六．常见品质异常原因分析及处理方法

异常状况

原因

处理方法

黑点或黑渣

1

原料污染或带入杂质

1-1

查看原料是否遭污染

2

原料内含有较多小分子聚合物

2-1

更换原料

3

喷嘴与进料口吻合不好，产生积料

3-1

检查喷嘴与进料口密合状况

4

塑胶降解产生黑色颗粒

4-1

4-2

降低加热温度，降低螺杆转速降低背压

降低注射速度

5

塑胶滞留机筒或模具

5-1

5-2

停机时清料并及时降低加热温度

停机时模具温度降到20℃以下才关水

气泡

1

原料干燥不够，含有水分、单体、溶剂和挥发物

1-1

1-2

检查干燥机露点

检查干燥条件（温度*时间和料位）

2

料温高，加热时间长，塑料降解

2-1

降低注射速度和压力

3

塑化过程混入空气

3-1

增加背压

4

机筒喂料段温度太高

4-1

降低机筒喂料段温度

厚度不均（偏心不良）

1

模具结合不对正

1-1

调整模具使之中心正确

2

注射速度太快，致使塑件歪斜

2-1

降低注射速度和压力

3

原料流动不佳（注射速度太慢）

3-1

降低保压压力，增加保压时间

4

阀针弯曲

4-1

更换或修理阀针

5

模芯弯曲、变形

5-1

更换模芯

底部脱皮

1

残胶未从注嘴脱离

1-1

1-2

1-3

增加注嘴温度

降低保压压力

2

塑件浇口未凝固充分

2-1

2-2

2-3

增加冷却时间

检查冷却水流量、压力、温度

检查模腔底冷却水道并疏通