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PET(树脂)基础知识
PET树脂基础知识

  PET(又叫PETE)是一种聚酯材料,可以进行拉丝、注塑和吹瓶加工。根据不同要求,特殊级别的树脂可以有不同的应用。

  PET是一种长链(分子的长链是由基本单元的数量显示),白色或者微蓝色热塑性的塑料,由对苯二甲酸和乙二醇缩聚而成。这些由树脂生产商提供的原料粒子每个大约0.05g,在20世纪50年代PET是一种重要的纺织材料。良好的机械强度、耐温性和耐磨性使得PET成为一种理想材料来代替天然生产的丝绸,棉花和羊毛。

  PET还有良好的阻隔性、低的吸水性和良好的韧性。PET膜的抗张强度和铝的片材相似,同时是PA和PC膜的3倍。PET膜透明,如果定性拉伸后他的片材抗张强度可以达到钢铁片材的1/3到1/2。他是韧性最好的热塑性薄膜。它有明火时燃烧激烈伴有黄色火焰,离火后能继续燃烧。

  瓶级PET

  今天,PET依然广泛使用在这些方面,但是从20世纪70年代开始,市场上需要一种重量轻,不易被打破的瓶子来包装含气饮料,PET成为了不二的选择。不似PE这种简单聚合物,PET不是被单一的过程制造,而是由纯度对苯二甲酸和乙二醇这两种化学原来反应而来。在过去PET的供给被指定为第一有实用性,导致今年有新的产能投入生产,确保PET在未来不断增长的需求。相关的聚酯还有PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)和PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯,这种材料主要被引用于工程塑料)。PEN拥有的性能都超越了PET,特别是其在阻隔性性能和耐热性能上的表现。自从把PEN和PET用来混合制造一系列的合金,使得一些特殊包装的应用成为可能。

  作为一种透明、耐磨、耐腐蚀的塑料,PET(瓶级)有高强度和光滑性,PET瓶广泛地被使用来包装矿泉水、果子、食用油、医药品和化妆品等等。

  熔融温度:254-256℃

  结晶:≥45%

  通过控制结晶温度和冷却速度可以制造结晶或者不结晶的PET产品。黏度越高,结晶速度越慢。影响PET瓶成型和性能的关键因素是结晶和结晶的取向。如果PET数字的汗水比较高,在成型过程中会发生水解,黏度会下降,意味着产品质量受到影响。

  端羧基:≤20mol/t

  乙醛:≤3ppm(不包括生产中的,和烘干和成型的温度有关)

  碳酸饮料瓶必须≤9ppm;矿泉水瓶需要≤4ppm

  密度:1.38~1.40g/mm3

  玻璃化温度:82℃

  在瓶的工业制造中,PET的链长通常被用来描叙树脂的黏度。瓶子的等级有黏度0.65到0.85dl/g,或者每链有100到150个重复的单元。

  大部分瓶级PET都是共聚物,有一些修饰物成为了聚合链的一部分。共聚物更加容易注塑成型,因为结晶性能已经被改进。

  当注塑成型的PET在合适的温度下被延伸到合适的长度一个不同寻常的变化就发生了。长链承受链硬化和链诱导而结晶,在这种合适的工艺下PET瓶变的透明,耐内压,壁厚均匀,有韧性和其它许多特性。为了得到这些好的性能,必须选择合适级别的树脂,合适的半成品,瓶子设计和好的成经验。

  一些等级的PET有了其他的修饰用来改进瓶子的阻隔性能,耐热性能(两步法系统)或者减少产生乙醛(AA)。

  PET的主要优点

  完全透明

  产品看起来新鲜,纯净和健康。发光的PET瓶吸引注意。产品外观像玻璃一样闪闪发光。

  纯洁

  产品尝起来很好。PET遵守国际食品相关的法规。

  安全

  PET瓶坚韧,同时在产品的生产,储存和运输过程中不会打破。即使打破了,也只会裂开,并不会破碎。它有高看冲击力和好的抗张强度使得它成为理想碳酸饮料包装产品。

  良好的阻隔性

  PET对氧气,二氧化碳和水蒸气都有很低的渗透性,意味着它能保护和维持产品的完整性,给产品良好的货架期。PET也有很好化学稳定性。

  轻量

  只有相同玻璃包装的10%的重量,PET瓶能降低运输成本30%;并且因为产品的壁薄,能节省货架25%的空间,和相同数量的玻璃瓶相比。高强度低重量的PET瓶和玻璃瓶可以堆栈一样的高度。

  无泄漏

  因为注塑成型的瓶口使得绝对密封的完整性成为可能。无缝连接瓶子不可能泄露。

  设计灵活

  适合所有形状,大小,口径,布局和颜色的容器。

  可循环使用

  优秀的环保特性取决于材料的单一。被使用过的PET瓶可以被清洗后,重新造粒和重新成型为PET瓶或者重新作为皮带,毛毯,填充纤维等等的原料。特别设计的后壁瓶可以清洗后重新灌装和重新使用。PET和纸一样都是有三种元素组成(碳、氢、氧),并且不包含有毒物质。然后只产生二氧化碳和水,没有任何残毒。

  良好的稳定性。

  在所有用于包装的主要聚合物中PET表现出最好的化学稳定性。

  长的货架期

  非常好的货架期表现,尤其是新的高阻隔形式。

  选择正确的级别的树脂满足不同的包装需求。

  虽然所有的等级都是可行,但是来自各行各业的结果中往往只有一个特别满足他的需要。

  事实上,PET被应用到各种各样的包装中,从软饮料到化妆品,尽管如此树脂的质量必须符合标准,去保护产品和流通的安全。不仅产品需要保持良好的储存环境,也要去进行销售。在这种情况下,饮料食品和它包装必须有吸引力,合乎常理和方便。某种PET的应用的树脂选择必须满足终端产品的需求。强度、透明、阻隔性能和抗紫外线能力是少数的几个因素被用来考虑在包装上。

  均聚物和共聚物都应用到PET树脂中。在PET均聚物中只有对苯二甲酸和乙二醇的重复单元,使得这种PET有最高的熔点和最好的强度特性。共聚物PET中包含其他的单体,例如异肽酸,扰乱聚合链,使得熔点低,减缓结晶,和特别是在厚度应用中提高了透明度。

  不同等级的树脂适合不同的终端使用。这些特殊的特征可以制造出在他们设计包装的理想产品。那PET的那些特征最重要呢?根据以上,那中特征最重要取决于瓶子预订包装的产品。

  碳酸软饮料(CSD)

  强度:用于包装碳酸饮料的PET瓶的树脂有明确的质量要求。这种材料必须有非常的强度来控制二氧化碳生产的压力而不变形,或者扩张。高黏度低聚合水平的树脂能够满足这种需求。

  透明度:在消费者的接受导向上,透明度是饮料包装的一个重要因素。低的结晶度可以使用PET更加透明。

  颜色:尽管PET的重要特性之一是一种非常干净的材料,但是对于软饮料来说这不是必要的,因为需要饮料自身有颜色,他们被包装在有颜色的PET瓶中。

  水

  一些水被包装在和软饮料一样的瓶子中,因为有许多相同的要求,但是有一些不同。

  强度:和碳酸饮料不同,包装水的瓶子之需要足够的强度去保持水的需求。在大多数情况下黏度只要求0.74到0.76。

  颜色和透明度:透明度是一个最重要的原因用来包装水。包装水的PET瓶需要非常的感觉和稍微带一点蓝色。高共聚水平的树脂增加了透明性。

  纯净:水是没有气味的产品,所以对塑料的要求尝起来无味,闻起来无味是必要的。一般情况下PET不会对产品的滋味产生影响,所以对于包装水来说是一种重要的材料。

  果汁―――热灌装

  果子和许多其他的产品,如运动饮料、高酸新饮料都是热灌装在PET瓶中的。在这种情况下的包装热固的为了去提供容器的耐热能力。有高玻璃化温度和结晶速度快的PET树脂是首选。通常低的共聚水平是首选,或者黏度为0.8也是可接受的。

  强度和颜色/透明度:这个因素不像水和碳酸饮料一样重要。纯净度因素很重要,如果瓶子不够纯净,果汁有就可能有尝起来有塑料的味道。

  啤酒-----新市场的新需求

  一般啤酒被看成是碳酸饮料市场的延伸,尽管如此它要求热灌装和高阻隔。在制造啤酒瓶上使用的技术使得啤酒瓶种类很多,应用不同(冷灌装或者巴氏消毒),找到共同点都很困难。使生产的品质满足预定的需求一直都是最重要的因素。使用啤酒上的典型类型有:非隧道巴氏杀菌,单程隧道杀菌和可回收重复使用的瓶子。

  阻隔性:和PET的包装碳酸饮料的品质相比,啤酒瓶要求对二氧化碳和氧气有更高的阻隔性。被要求的程度取决于啤酒的类型,容器的大小,分销的渠道和环境条件(储存的时间,温度和湿度)。提高阻隔性可以通过涂层、多层结构和脱氧剂获得。

  颜色、透明度、UV阻隔性:除了那些阻隔要求,大部分啤酒都需要防止紫外光线。这种保护可以通过着色或者添加抗UV添加剂获得,这些可以在PET瓶坯的注塑阶段加入。因为啤酒各种各样的需求,树脂必须选择那些能提供足够阻隔性、抗UV和透明度。

  强度:啤酒瓶要求足够的强度维持二氧化碳的压力和在一个很宽泛温度下的巴氏消毒。黏度在0.8到0.84这个范围的通常合适。啤酒宁愿使用香槟底座也不愿意使用带花瓣状的底座。在以上所有条件下,PET这种资源有效地使用于消费者的饮料中,一个不可缺少的原因是PET质量轻。不仅有利于消费者,而且运输费用的降低和在周转中的能量消耗的减少都是因为重量。因为PET比替代品更轻,一辆卡车可以多装60%的饮料,并且减少80%包装,燃料节省40%和减少空气污染。

  PET瓶坯/瓶子的生产

  传统PET瓶成型机器被分成两种,使用一步的“热成型”法和使用两步的“冷成型”法。

  一步法:从粒子到瓶子所有的过程都是在一台机器上完成。这意味着注塑的半成品瓶坯还是热的时候就从模腔中取出,然后被吹塑成瓶子。稍后不用储备大量瓶坯用来吹塑,也不用额外加热瓶坯;而且没有在运输和储存过程中损坏半成品表面的风险,每次都是最新的成型品。一部法非常适合中小型的生产线。

  两步法使用两种独立的机器。首先注塑成型半成品,然后第二步是再加热和吹塑。两步法系统采用两种独立的机器:制造半成品的注塑成型机,和再加热吹塑成型机是把半成品从冷再加热半成品然后吹塑成型瓶子。加热半成品的设备系统意味着两步法生产过程更低的热效率。这种方法更加适合大中型的生产。

  在PET瓶的生产过程中通常采用2步法。

  PET的干燥

  PET会从空气中吸收水分。水分必须在生产之前通过除湿干燥被移除。

  PET的塑化

  干燥过的PET粒子会被螺杆挤压和溶化。

  PET办成品德注塑成型

  溶化的PET被注射进注射腔并被快速的冷却形成半成品。(被吹塑成型的瓶子的半成品是试管状的样子)

  加热PET半成品

  通过校正吹瓶的参数来调整半成品的温度。

  吹来成型PET容器

  热的半成品在型腔中同时吹拉形成坚韧、量轻的容器。PET被加热到一个温度,这时延伸的PET链状分子被打断充分流动而展开,可以被导向的拉伸。在两个直角方向上运用拉伸,在拉吹成型法中,给一个二轴的方向。在拉伸方向,被导向的PET控制密切在一起到链在一条直线上。因为单个的分子被连在一起,使得材料强度更加高。被导向PET的抗张强度是没拉伸的好几倍,而且冲击强度、阻隔性和化学稳定性也有很好的改进,因此瓶子能更加的轻而不牺牲性能。

  PET容器的排出器

  完成的容器被排出。

  乙醛含量

  什么是乙醛。乙醛(AA)是一种化合物,存在于柑橘类的水果和其他食物中。它有一种与众不同的酸性味道。AA也会在PET瓶的生产过程中产生。

  AA是如何影响产品的呢?随着PET容器的流行,水的公司更多的开始关注AA和它怎样对产品的味道的影响。在大多数情况下,在饮料的消费过程中AA的气味几乎不能被发觉。例如,在含气软饮料中有非常甜和浓烈的气味掩盖了那种塑料的轻微味道。但是纯水那种极端微弱的味道不足够去掩盖乙醛,对于消费者来说很容易注意到AA的出现。人们在选择水的品牌时总是把味道排在第一位。他们寻找不可能在自来水中发现的洁净。水公司留住消费者的忠诚,通过提供一如既往高资料的产品来履行品牌的承诺。即使味道有细微的差别,将会折中品牌承诺和销售的影响。

  AA是怎样产生在PET瓶中?在瓶子制造过程中,树脂粒子被高温干燥和溶化(超过260℃)后注射成型为半成品。半成品重新加热和被吹拉成型为容器。在溶化阶段AA产生了。

  通过最低溶化温度和保持最小的溶化停留时间来优化成型条件能帮助产生最少的AA。尽管不能完全消除。在生产过程中产生的AA被留在了瓶子和容器的聚合物基质中。由于AA在室温下就会挥发,最后它还是会迁移到大气和包装的内容物中,影响味道。AA迁移到数量和直接与储存时间和温度有关。有许多方法可以有效的降低AA的水平使味道不受影响。首先,选择对的PET树脂。树脂根据水容器的需求具体地来调整有效的性能。例如,Voridian Aqua PET18696和20837树脂被推崇为低水平AA的代表。每个都有低黏度值,在0.72到0.76之间。低粘度值把熔融过程中生产的AA降到最低。

  因为瓶子性能的重要性,这些树脂被设计,为了低的分子量而不能降低最后瓶子的性能。

  当然,水市场希望所探求的AA水平甚至比容许使用的最先进的聚合物还要低。在这种情况下,低AA的树脂与AA清楚剂结合。AA清除剂被混合在PET中,当PET在注塑成型被熔融的阶段。清除剂反应或者结合AA,把它和聚合物的基质锁在一起,而不能迁移到产品中。清除剂能在半成品中进一步降低AA的水平,可以达到70-80%。选择合适的PET解决低AA和高性能之间的合理平衡是非常重要的。这样能生产出有卓越造型性能和光学性能的瓶子。低AA树脂可以很好地混合颜色,染色的树脂可以生产很多中外观和感觉的产品来支撑品牌。

  PET的回收

  PET是可以完全回收循环使用的,也存在方便。它的回收编码是1,消费后被回收的PET(PRC PET)可以用来制造衣服和地毯纤维,或者被用来做填充纤维,例如作为枕头的填充物。回收的PET可以用来做非食品用的瓶子,例如清洁产品。制造食品饮料的容器没有回收的PET,它必须通过经核准的过程去确保没有污染物,并且必须保留足够的原始性能去满足最终质量的要求。

  一个简单也受欢迎的方法是仅仅打碎PET的成型产品,然后把这打碎的PET颗粒混合到新的PET树脂中,但是混合的比例不能超过20%。高再研磨比例将使得在熔融黏度、颜色和气味上有差异。当使用回收材料时,磁选加料斗被建议使用在注塑机上。