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PET瓶应力开裂和检测.pdf

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PET瓶应力开裂和检测.pdf
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固M~T]FF M IB m B 在我国.随着人民生活水平不斯 提高.碳酸饮料已越来越多地走近普 通消费者。而PET瓶“爆瓶 问题一直 是我们瓶子和戗料灌装厂质量控制 方面的难点。就事今年7月份我们为 200公里远的客户生产的江可口可 乐专用瓶来说,又是因为5#模“爆 瓶”应力试验不合格.造成批量退 货。给企业在信誉和经济上带来了极 大的损失。 针对“爆瓶”现象,很多学者从理 论上下了定义 “爆瓶”是应力开裂的 一种外在表现,而应力开裂则是聚合 物本身受到多方向的应力,加上外部 媒舟的作用而产生的瓶子底部开裂 的现象。它的形成是瓶子内在和外壁 存在缺陷,当受到外在能量且接触到 外界一些开裂媒介时,便会沿着较短 的分子链间的空晾,逐渐延伸{推进) 至瓶壁的另一面,直到瓶子完全开裂 为止。在生产和储存过程中造成PET 瓶开裂的因素有很多.但归纳起来有 以下几种:1.PET切片粘度过低。 2.底模设计不当,3.瓶子底部成型 厚度突变。4.外壁粗糙。5.瓶壁带有 杂质。6.瓶子储存时间过久。7.使用 不适当的润滑剂 对这诸多易引起开 裂的因素,我们如何用一种有教且能 更直截了当地反映瓶子应力分布的 检测方法,来判别和提示生产改进、 消除和减少PET瓶子在灌装中的炸 田1 栅饮料誊内的弹射雌 {BE)和瓶内压力《P)的美磊 吴宁建 瓶及戗料在运输过程中的“爆瓶”呢? 许多学者对碳酸戗料的“爆瓶” 做了各种试验,得出“爆瓶”现象来源 于碳酸戗料内的压力,它在一定温度 下转化为一种称作“弹射能”的能量. 对瓶子各部位产生作用.当“弹射能” 大于瓶子承受的抗胀冲击强度极限 时产生“爆瓶”.其关系如图1所示。 在一定压力范围(2 1—7. cIr 表 压)内,(BEJ与{P)呈线性正比关系. 压力越高,弹射能越大。因此含气量 较高的可乐类碳酸戗料相对的弹射 能也较大,也使得该类瓶子的“爆瓶” 概率也大大提高。 在几年来的工作实践中.我们还 发现在同一批瓶子使用中,当用不同 灌装温度和灌装速度在生产线灌装 时,该批瓶子的应力开裂有着明显的 不同反映,如在杭州的两条生产线灌 装饮料时,一条低温5 、每小时1万 瓶的生产线灌装时不易“爆瓶”,一条 常温20℃、每小时2.4万瓶的生产线 灌装时,瓶子{底部成型略差)就有不 少“爆瓶” 好像给人的感觉是灌装机 有一点问题.其实不然。图2、图3显 示了4倍体积的碳酸戗料在有4%顶 部同时时,瓶内的压力{P)和瓶盖 {瓶底)的弹射速度( )随温度变化的 情况。30℃时瓶盖{瓶底)的弹射速度 比5℃时提高一倍,说明低温对提高 PET瓶在贮存灌装碳酸饮料,防止 圈2 碳醴饮料瓶内的囊压{P)和 童鹰的美磊 “爆瓶”中有着十分重要的作用。上述 不同灌装线灌装时,常温易 爆瓶 , 低温不爆也证明了此结论。当彝};我们 的工作目的不是要求灌装厂降低灌 装温度,而是要求我们用怎样的畎瓶 工艺和有教的检测方法来满足客户 的各种灌装需要。 如何用检验的方法来有教地判 别瓶子应力分布的好坏,英国学者威 尔霍夫特(w~Ilhoft)做了一个有趣的 试验用来研究{玻璃)瓶装碳酸饮料 顶部间晡体积大小与“弹射能”的关 系,当玻璃瓶内未充压时,许多玻璃 瓶都能经受气枪子弹的打击而不出 现爆裂,而在同样条件下装了碳酸饮 料后的玻璃瓶很容易爆裂,而且爆裂 的程度与瓶内顶部间障体积的大小 有关,满装的玻璃瓶在子弹打击后首 先出现破裂泄漏,然后大块的玻璃从 瓶上解体。而项部何晾体积分别为 12ml、36Ⅱd、9嘶 (顶部问障比分别为 1 2%、3 6%,9 0%)时玻璃瓶在子 弹打击后出现明显的爆瓶,且爆瓶的 威力随顶部问晡的增大而增大。图4 是威尔霍夫特(wiⅡI曲)的实验曲 线。 相反人们通常认为的“碳酸戗 料灌装时应保留一定的顶部问晾.装 衄3碳蘸饮料掘内的摹盏(底)射蕾麓 度{v)与沮魔美磊 作者单位:杭州紫江包装有限公司。 地 址:浙江杭州上城区后市街23号2 单元10I室。 广东色麓二00一墨 期 维普资讯 http://www.cqvip.com 田4碡t饮料瓤内的瓶盖(廑) 射催蕾廑{v)与砸蕾闻醇的美系 得太满则在温度升高时会由于饮料 的膨胀导致压力增加.容易漏气和破 裂。现在从减少 爆瓶 的可能性角度 上看,对塑料(唧)瓶.由于塑料瓶本 身有一定的膨胀作用(如由于碳酸气 压所致的PET瓶体积膨胀最大可以 田5 肩都 , 达到3%),这似乎可以缓解瓶内的 压力,但实际上膨胀所致的体积增大 意味着瓶内顶部间隙的增大(如碳酸 饮料灌装后,PET瓶若有3%的顶部 间隙.在到达消费者手中时.顶部间 隙可能会增大到6%),而瓶内的压 力并没有降低,瓶内的 弹射能”会随 着顶部间隙的增大而增大,爆瓶的几 宰也随之大大增加。 我们还注意到
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