塑料包装容器的生产工艺及发展前景

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塑料型坯，供吹制模塑用。日本东洋精机公司 生产的共挤出多层容器设备是开发很早的有 限的公司之一。１９８３年最早出现这种新工艺 时，主要是用来包装汤汁食品和烤肉的，现在 已在乳酪、果酱等各种食品包装中获得了应 用。多层塑料瓶在日本和欧洲也十分兴隆，包 装的食品品种繁多，由于瓶盖的密封性优良， 为此有极好的保存内容物的性能。 涂复塑料瓶的目的是使用涂布剂给予塑 料瓶以一些特有的性能，如：在塑料瓶内层或 外层均匀涂布ＰＶＤＣ乳液，由于ＰＶＤＣ有极好 的阻隔性，且可以直接印刷，为此，使一些塑料 瓶有了良好的阻湿阻气性，印刷性不好的ＰＥ、 ＰＰ瓶，也就可以直接用丝网印刷。为了提高 ＰＶＤＣ涂层的牢度，可以使用环氧树脂或聚氨 酯胶为底涂料。 总之，中空容器是目前世界上医药包装和 食品、非食品包装的重要包装形式之一。由于 塑料有超过玻璃及金属材料的不少优点，塑料 瓶发展的前景是不容置疑的。目前，除了继续 进行塑料原材料的改性和寻找新的原材料的 研究开发外，发展挤拉吹，注拉吹工艺，发展共 挤出多层复合瓶和涂复瓶有重要的意义。
表２ 成型方法 挤吹或注吹
不同成型方法的成型特征和制品特征 制品特征
成型特征
（１）吹胀温度在树脂的粉流态区域
（２）轴向和径向均未拉伸
（１）吹胀时分子没有定向，制品机械强度低 （２）成型后残余应力小，热变形小。 （１）拉伸时材料有部分结晶，机械强度较高 （２）成型后残余应力大，热变形大
（１）吹胀温度在树脂熔融温度以下的 拉吹工艺 高弹态区域
转。
生产量小时，比较经济。其缺点是：（１）模具投 挤吹模塑生产塑料瓶的优点是：（１）生产 资比较高；（２）不能对成品进行处理和修整； （３）由于经济上的原因，只适宜于生产小尺寸
的容器。
速度高；（２）可以对制品进行处理加工；（３）模 具成本低；（４）机械设备的选择面宽。其缺点 是：（１）边角料比较多，应考虑回收利用；（２）要 用手工表面修整和尾部加工；（３）壁厚不均
（２）轴向和径向均有拉伸
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１２５Ａ卧式注射成型机。以远红外线加热器来 加热型坯，使之达到拉伸温度。拉伸吹胀压力 为２０～３０ｋｇ／ｃ矗氮气压力，拉伸速度为１６～ ２４厘米／分，可直接使用１３本制的吹瓶机，活 塞直径为６０毫米，锁模力为１５吨，型坯生产 工艺参数为注射机温度１２０—１５０＂１２（前）； １７０～１９０℃（中）；２００—２２０＂１２（后）；注射压力为 １２００ｋｇ／ｃｍ２，成型周期为注射５秒、保压１５秒、 冷却２５秒，总周期４５秒。拉伸吹胀温度１６５
１６，０００磅膜寸２，瓶的圆周抗张强度为２９，０００ 磅膜寸２。比未拉伸瓶提高３～５倍的强度。由
于双轴定向，大大提高了ＰＥＴ瓶的阻湿性、阻 二氧化碳性以及跌落冲击强度。 各种拉伸瓶的最佳拉伸温度如下：ＰＰ：
１６００Ｃ；ＰＳ：１２５℃；ＡＮ：１２０。Ｃ；ＰｖＣ－１２００Ｃ；ＰＥＴ：
１０７℃；聚甲醛：１６０％ｏ ＰＥＴ拉伸瓶的生产过程是首先注射模塑 成像试管那样形状的坯型，然后加热到拉伸温 度，再要模具内拉伸并吹制到最终形状，由于 拉伸是在熔融温度以下的温度下进行的，为此 瓶壁上的高聚物分子只能在外力作用下发生 分子的拉伸定向作用，不会自由位移，这可以 在改善性能的目的。由于拉伸塑料瓶的颈和底 是不受到拉伸的部分，为此它同瓶壁的性能是 不一样的。瓶壁厚度的控制是一个影响到双轴 定向总效率的重要因素。 碳酸饮料瓶要受到大约６０磅／英寸２的 压力，为了避免壁塌陷，壁厚应在０．００９— ０．０１５英寸之间。丙烯腈、聚氯乙烯、聚酯拉伸
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匀。
无论是采用挤吹或注吹工艺，都需要对原 材料进行预处理，预处理过程包括本色树脂的 着色（干着色、色料着色、挤出或双辊造粒着 色）和干燥。各种塑料的干燥方法和工艺条件 如表１。
注吹模塑生产塑料瓶的优点是：（１）由于 成型在注塑模具内进行，制品表面光泽性好； （２）无边角料；（３）材料分布比较均匀合适；（４）
但是，它不耐低温，在低温上的跌落强度相当 的低。不过，聚丙烯塑料瓶可以在１２０。Ｃ以下 的温度下进行热充灌流体食品和药品，为了改 善聚丙烯的缺点，目前已采用其共聚物或掺和 物来生产瓶子。另一种可用于包装的塑料瓶是 ＰＶＣ瓶，它有较低的透氧性，极好的透明性并 且相当容易加工成型。它在日用化学品、植物 油类及药品包装上应用也很广泛。国外无毒级 ＰＶＣ树脂原料中，氯乙烯单体含量已在１ＰＰＭ 以下，完全可以保证它在食品和药品包装中的 安全。 为阱一步降低原材料用量，提高塑料瓶的 使用性能，最近开发了双轴定向瓶和涂复瓶， 还开发了共挤出多层高阻隔塑料瓶。 拉伸吹制模塑是美国开发的先进的生产
中空容器。
塑料瓶可以用来装液体、粉末、片剂、粒 状、乳液状或胶乳状的各种药品及物品。美国 市场上，每年消耗的高密度聚乙烯瓶在１８亿 只以上，占整个塑料瓶市场的８０％ｏ而使用于 医药包装的塑料瓶占总塑料瓶的３６％。第二 位最多的塑料瓶是聚酯树脂瓶，即：ＰＥＴ瓶。它 主要应用于饮料包装。根据塑料瓶材料的阻隔 性和透明度。可以把塑料瓶的原材料分以下几 类： （一）有良好阻湿性的材料：’ 聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚砜。 （二）有良好阻氧性的材料：
料的收缩率为０．０１８—０．０２５英寸膜寸。塑料
瓶必须符合美国材料协会试验标准，如：ＡＳＴ－ ＭＤ２６５９６７吹制热塑性塑料容器的立柱式压裂 性能；ＡＳＴＭＤ２６８４６８热塑性塑料容器的渗透性 测定；ＡＳＴＭＤ２５６１６７吹制模塑聚苯乙烯容器的 耐环境应力开裂性等。从加工的容易性、成本 较低、物理性及化学耐性来讲，ＨＤＰＥ是塑料 瓶中最为理想的材料。聚乙烯对绝大多数的酸 和盐都有良好的耐性，但是，对强氧化剂却易 受到侵蚀，特别是低密度聚乙烯，对绝大多数 的溶剂和烃类都会使之作用。聚丙烯比聚乙烯 有较高的热弯曲温度、强度也高。耐溶剂性好，
表１
塑料的干燥处理工艺条件 干燥工艺条件 干燥温度：７０．７５℃
原料名称 ＡＢＳ、聚甲基丙烯酸甲 酯、纤维素酯塑料等
干燥方法 循环鼓风干燥、红外线干
燥
干燥时间：４ｔｈ时以上 料层厚度：不超过５厘米 真空干燥：１００～ｌｌＯ。Ｃ，１２—１６，Ｊ，时，５０毫米以下的
聚酰胺（尼龙）等
真空干燥、负压沸
料层厚度；真空度为１０～２０毫米汞柱
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塑料中空容器的生产方法有三种，一种是 挤出吹制膜塑法，即：使用挤出机挤出塑料熔 体，在模具内吹塑成型。第二种是注射吹制模 塑法，即：预先做出一个注射模具，把模具安装 在注射机内，靠注射机注入熔体塑料吹制成 型。还有一种方法是旋转成型法，即：把塑料胶 乳或者塑料粒子料加热的哈夫模具内，使之熔 融塑化，并依靠模具旋转产生的离心力，把塑 料熔体抛向模具内壁，冷却固化成型后，取出
塑料包装容器的生产工艺及发展前景
塑料中空容器是医药包装的重要用品之 一。而塑料中空容器在塑料成形物品中占相当 重要的地位。同玻璃容器相比，塑料容器有重 要比较轻、成形方便，成型所需的能耗低、不易 破碎、携带方便等优点，为此，发展速度大大玻 璃容器，年平均增长率为５—７％，玻璃仅２～
３％。
聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚酰 胺、聚砜、聚乙烯一乙烯醇共聚物。 （三）有良好透明性的材料： 结晶苯乙烯、聚酯（双向拉伸了的）、苯乙 烯丙烯腈共聚物、聚氯乙烯、丙烯腈。 大部分塑料瓶都是单种塑料成型而成的， 只有少数有特殊要求的塑料瓶，才是由二种二 种以上的塑料材料用共挤吹方法或共注吹方 法生产而成的多层塑料瓶。还有些塑料瓶由于 包装要求较高，还使用了ＰＶＤＣ乳液涂布，以 提高其阻湿阻气性，更好地保持药品及食品的 原有的使用特性。 设计人员除了要考虑到塑料瓶的有效的 经济性及美观的外形外，还必须认真地考虑到 它同被包装内容物的适用性，即：塑料同内容 物的惰性。这在包装一些具有较强腐蚀力和反 应性的液体化学药品时更为重要。要避免使用 在能使塑料溶胀、溶解、应力开裂，甚至化学反 应的那些内容物上。此外，设计人员还应考虑 到瓶的顶负荷、吹胀比、充填温度、底支持、贴 标干、盖子、衬垫材料、壁厚、外形及锥度、跌落 强度、容量等。 在旋转成型中，一般使用于生产大型中空 容器时较为适宜。江苏省东台塑料厂引进日本 的回转成形机，．能生产１。３００立升的各种中 空容器，可以使用ＨＤＰＥ、ＬＤＰＥ，也可以使用 ＰＶＣ和ＰＰ等材料。每一个模具都安装在一根 可以３６０度旋转的轴上，每旋转一定的度数， 就进入一个工位，而轴上的模具还在不停地自
瓶的壁厚应在０．０１２～０．０１５英寸之间。一般 的吹制模塑瓶需要０．０１８—０．０２２英寸，最薄 的点不能小于０．００８—０．０１０英寸。这个最小 壁厚既是拉伸瓶又是标准吹制模塑瓶的最小 值。厚度较薄，耐开裂性较好，但是缩窝 （ｄｉｍｌｉｎｇ）严重。一种防止双轴定向薄壁瓶产生 缩窝的方法是在头部空间充填氮气压力。 拉伸吹制模塑工艺可以分注射拉伸吹制 模塑和挤出拉伸吹制模塑二种。前者简称为注 拉吹，而后者称挤拉吹。一般讲来，非结晶形聚 合物要比结晶形聚合物容拉伸，结晶形聚合 物，如：聚丙烯，要先在熔融下吹制成型坯，急 剧冷却，使之结晶度降低而成无定形，然后再 在加热炉中加热到熔点以下的一个高弹态中 进行吹制拉伸。表２为不同成型方法的成型特 征和制品特征。 以聚丙烯注拉吹工艺为例加以说明。工艺 过程如下：聚丙烯原料（北京向阳化工厂的 ２４０１或者美国Ｎｏｖａｍｏｎｔ公司的ＵＳＳＦ０４０Ｆ）一 注塑成型坯一加热炉加热◆纵向拉伸、横向吹 胀一冷却脱模成ＰＰ双向拉伸瓶。生产２５０毫 升容量的ＰＰ瓶。 型坯的设计要根据制品的大小及最终形 状，吹胀比等因素来考虑。若制品壁厚为 ０．２一Ｏ．４毫米，而瓶颈螺纹壁厚要注为２毫 米，则型坯壁厚和颈厚均应在１．５—２毫米之 间。ＰＰ的拉伸比一般为２—９为宜，制品长度／ 型坯长度＝３．５，制品直径／型坯直径＝２，其体 积拉伸比为３．５×２＝７。采用国产Ｘｓ—ｚｙ一
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塑料瓶的方法。它首先是使用在２立升的聚酯 碳酸饮料瓶的生产中，现在，对于很多热塑性 塑料，如：ＰＶＣ、ＰＳ、ＡＮ、ＰＰ和聚甲醛，都可以使 用拉伸吹制模塑工艺来生产容器了二塑料在拉 伸温度下，其塑料型坯进行双轴拉伸定向后， 可以提高轴向和径向的抗张强度。拉伸的程度 决定了性能提高的程度，其倍数就是瓶的吹胀 比，对于ＰＥＴ瓶来讲，轴向拉伸比为２．８，迥拉 伸比为３．８。这时，轴向抗张强度为１４，０００—