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聚酯瓶气泡成因及采取的措施

摘要：聚酯瓶在生产过程中产生气泡是生产上常见的主要问题之一，而气泡的存在不仅影响作为包装材料的聚酯瓶的外观效果，而且直接影响其使用性能。分析了聚酯瓶在生产过程中气泡产生的原因、原理；介绍了控制气泡所采取的措施。其主要措施有：把好原料关、加强干燥、严格控制生产工艺条件。

关键词：聚酯；PET瓶；气泡

1 前言

聚酯(聚对苯二甲酸乙二醇酯，简称PET)瓶具有体轻、透明度高、冲击强度高、无毒、耐化学腐蚀、耐透析、气密性好、不易破碎等特点，因此非常适合作液体商品的包装，已逐步取代玻璃瓶、金属罐等，用作饮料、食用油、酒类、液体洗涤剂、农药及其它化工产品的包装。但是，因聚对苯二甲酸乙二醇酯为极性材料，而且其高实行国民经济和国防建设重大工程分子链上有大量的酯基，故高温时极易受热、氧、醇、水等的作用而降解，生获得了1定的效果成低分子化合物，形成气泡，同时，在聚酯切片内部“空穴”中的水、乙二醇及其它添加成分也易在高温熔融时蒸发形成气泡。而气泡的存在不仅影响作为包装材料的PET瓶的外观效果，而且直接影响其使用性能。一般情况下，瓶体上若有肉眼看得出的气泡存在，即作为次品处理。因此，在生产PET瓶负荷中心的过程中必须严格控制气泡的产生。这里介绍了气泡产生的原因、原理及在PET瓶生产中控制气泡所采取的相应措施，对PET瓶的生产工艺及质量控制具有一定的指导意义。

2 气泡产生的原因

在PET瓶的生产过程中，产生气泡主要有两大原因：一为内因，即与PET树脂有关；二为外因，即与生产设备和生产工艺有关。

2．1 内因——PET树脂本身的性能

PET在高温下易发生降解，而气泡多因PET树脂降解形成低分子物挥发而形成。

2．1．1 醇解

合成PET树脂时，如果残存少量的乙二醇，加工时就会发生醇解，生成部分低分子物。

2．1．2 水解

大量的实践和实验均表明，PET在高温下易发生水解，使分子量下降。

2．1．3 热氧降解

当PET加热到280℃～320℃时会发生热降解。其裂解发生在酯键，氧会加速降解，降解生成难熔的低聚物和低分子物。其反应为：首先，在热氧作用下形成过氧化物经过量年的发展；其次过氧化物分解成为一对游离基；最后，游离基进一步与聚酯作用，使聚酯高分子链发生断链、交联和支化等反应。

上述3种降解反应都可能产生大量低分子物，这些低分子物在高温下易发生气化。若在生产过程中不及时将其排出，则PET瓶体上便会产生气泡。

2．2 外因——生产设备和生产工艺条件

在PET瓶的生产过程中，设备的性能不善和生产工艺条件控制得不好也是形成气泡的主要因素之一。

2．2．1 干燥工序

干燥工序为PET瓶生产过程中非常重要的工序，其作用是除去树脂切片中的水分，降低切片的含水率。若干燥设备性能不佳，干燥效果不好，则PET树脂中便会含有超标的水分，会引起PET的降解；另外，水分自身也会发生气化。这两种情况均会使PET瓶体产生气泡。PET含水量对降解的影响见表1。

2．2．2 熔融工序

无论采用何种工艺生产PET瓶，聚酯切片均需经过高温熔融塑化的过程。物料在熔融塑化的过程中，一般均处于非真空状态，这时，高温PET熔体易吸收空气中的水分和氧气而发生水解或热氧降解。若螺杆排气不畅，则低分子气化物将难以排出，从而极易进入，模头形成气泡。

2．2．3 其它

死角、阻料和空气均可能造成熔体高温受热时间过长或遇水、氧而发生降解；另外，模头中被滞留的物料受热时间过长且与空气接触，也可能发生水解、热降解或氧化降解，产生气泡。

3 采取的措施

3．1 严把原料关

由于气泡的产生与PET原料本身质量直接相关，若切片的热稳定性能差，乙二醇、乙醛、水等低分子物超标，均易在PET瓶生产过程中产生气泡，所以，在选择原料时，应选择特性粘度、结晶度、密度以及乙二醇、乙醛、水含量均符合企业标准的原料。在选择原料时，应参照“瓶级聚酯切片GB／T 17931—1999”中的质量指标及分析方法，对上述指标进行测试，对不符合该标准的原料应严禁使用。

3．2 加强干燥

大量实践证明，干燥效果的好坏直接关系到气泡的产生与否。干燥通常在连续高温的脱湿型空气干燥器中进行，因此，影响干燥效果的因素主要有：(1)干燥设备的结构；(2)干燥用气流的含水量；(3)干燥程度。为此，选用结构合理的干燥设备，降低干燥用气流的含水量，以及尽可能地提高干燥程度，将有利于提高干燥效果。在干燥设备已定的情况下，干燥程度对干燥效果起着相当重要的作用，而干燥程度主要与干燥温度和干燥时间有关，因此，控制好干燥温度和干燥时间将是影响干燥程度的关键。干燥温度、干燥时间与PET树脂含水量的关系见图1。

从图中可看出：PET树脂含水量随着干燥温度的升高而降低；随着干燥时间的增加而降低。但是，当干燥时间达到一定值后，含水量就不再降低。若生产PET饮料瓶，通常选用特性粘度大于0．72的PET原料，由于该原料分子量高，耐热性好，所以可采用高温进行干燥。实践表明，采用干燥温度为160℃，干燥时间4小时，就已达到足够的理想状态，含水量在0．002％左右，即能满足生产PET饮料瓶的质量需要。

3．3 严格控制工艺温度

从PET原料热降解原理可看出：欲控制气泡产生，熔融塑化温度低些好，但温度过低会影响型胚塑化均匀及透明性，所以须选择合适的成型温度。为此，综合多方因素，在保证机筒内热流通道中熔体塑汽车护理化均匀的前提下，成型温度、成型周期、潜水电泵螺杆转速、螺杆背压尽量取较低值。

日本日精ASB机械株式会社一步法双轴延伸注拉吹吹塑成型机生产1．25升PET瓶型坯注射成型工艺如表2。

3．4 控制熔体的高温停留时间

停机时应将机筒内的物料挤空，并彻底清除喷嘴处的残留物料；开机时适当挤掉一部分熔体，这样便可防止滞留物料熔体由于高温时间过长而分解产生气泡的现象发生。

4 结论

PET瓶的气泡主要是由于PET切片在高温加工过程中热稳定性差，乙二醇和水等低分子物含量超标及生产工艺条件不当使PET熔体发生降解，生成大量低分子物或水分气化而产生的。但是只要严把原料关、加强干燥、严格控制生产工艺条件是完全可以控制的。工艺合作

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