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提要：通過對應(yīng)力開裂機理進(jìn)行研究和討論，找出了影響碳酸飲料瓶應(yīng)力開裂的因素，提出了解決思路和方法，并在生產(chǎn)實踐中對制瓶工藝進(jìn)行優(yōu)化，最終解決了碳酸飲料瓶的應(yīng)力開裂技術(shù)難題?！　￡P(guān)健詞：聚酯 應(yīng)力開裂 注塑 1．前言　　聚酯瓶已廣泛應(yīng)用于飲料包裝，約70％的飲料包裝材料是聚酯，聚酯在飲料包裝中的地位無疑舉足輕重。在這些包裝產(chǎn)品中，對質(zhì)量的要求最高的是碳酸飲料(如可口可樂和百事可樂)的包裝瓶，其中的一個指標(biāo)是瓶子的耐應(yīng)力開裂性能，對其深入研究有較大理論和應(yīng)用價值。2.碳酸飲料瓶生產(chǎn)工藝簡介　　碳酸飲料瓶的生產(chǎn)通常采用兩步法，典型的生產(chǎn)設(shè)備為加拿大的HUSKEY注塑機配法國的SIDEL吹瓶機?！　∈紫仁侵婆鳎篜ET切片在160℃左右干燥5至6小時后通過螺桿熔融注塑制得瓶坯，螺桿溫度285-290℃，模具有冷卻水冷卻，水溫8-10℃，冷卻時間約3．5秒。瓶胚放置 24小時后可進(jìn)行吹塑制瓶。　　吹瓶：瓶坯加熱至110℃左右，經(jīng)拉伸吹脹后成瓶，模具同樣有冷卻水冷卻，底部水溫11℃?！　√妓犸嬃掀客ǔＳ?00毫升，600毫升，1．25升，2升等幾種不同的容量，瓶底的形狀相當(dāng)復(fù)雜，通常為花瓣型，其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形態(tài)成為制品的應(yīng)力集中點，開裂的位置都發(fā)生在此處，成為質(zhì)量控制的關(guān)鍵點。 3．碳酸飲料瓶對耐應(yīng)力開裂性能的要求及檢測方法　　應(yīng)力試驗在可樂公司認(rèn)可的瓶廠被稱為QSCRT(Quick Stress Crack Resistance Test)，過程如下：　　在瓶中加入一定量的檸檬酸(C6L8O7.H2O)和碳酸氫鈉(NaHCO3)，加滿水，蓋好瓶蓋，搖勻，使檸檬酸和碳酸氫鈉充分反應(yīng)，所生成的二氧化碳體積相當(dāng)于瓶體積的4．3倍。接著，將上述瓶子置于濃度為0．2％的NaOH溶液中(溶液溫度為24℃)，NaOH溶液浸沒瓶子底部。45分鐘后，受測試的10個樣品都不能漏氣，允許裂紋，換句話說，若10個樣品中的任何一個在45分鐘內(nèi)漏氣，則此試驗為不合格。破裂的位置發(fā)生在瓶底注塑點附近?！　⌒麓抵频钠孔討?yīng)力試驗的時間要求大于45分鐘，瓶子隨存放時間延長該漏氣時間縮短，至1個月后應(yīng)力試驗的時間要求大于20分鐘。 4． 應(yīng)力開裂的機理　　高聚物斷裂的微觀過程可歸結(jié)為以下三種情況：(a)化學(xué)鍵破壞；(b)分子間滑脫：(c)范德華力或氫鍵破壞。通過對這三種破壞情況的斷裂強度理論分析表明：由于實際高分子鏈的長度是有限的，同時分子鏈也總會或多或少存在著未取向的部分，因此高聚物正常破壞時，首先將發(fā)生在未取向部分的氫鍵或范德華力的破壞，隨后應(yīng)力集中到取向的主鏈上，盡管共價鍵的強度比分子間作用力大10～20倍，但是由于直接承受外力的取向主鏈數(shù)目少，最終還是會有化學(xué)鍵的斷裂?！　?yīng)力產(chǎn)生一個主要原因是在成型過程中，由于制件表里冷卻速度不同，表面物料接觸溫度較低的模壁，迅速冷卻固化成一層硬殼，而內(nèi)部物料還處于熔融狀態(tài)，隨著它的冷卻收縮，使得制件內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。環(huán)境因素引起的應(yīng)力分布通常是不規(guī)則排列的，它時常直接發(fā)展為環(huán)境應(yīng)力開裂?！　「鶕?jù)環(huán)境因素的不同，環(huán)境應(yīng)力開裂包括：溶劑裂紋、非溶劑裂紋(包括醇、潤濕劑等表面活性物質(zhì))、熱應(yīng)力開裂、氧化應(yīng)力開裂等。其中溶劑和非溶劑引起的應(yīng)力開裂的試驗，已經(jīng)成為研究高聚物內(nèi)應(yīng)力和耐開裂性能的重要方法，如應(yīng)力破壞快速試驗 (QSCRT)就是基于此原理。 5．碳酸飲料瓶應(yīng)力開裂的影響因素和解決方法　　碳酸飲料瓶應(yīng)力開裂的影響因素相當(dāng)復(fù)雜，作者在多年的生產(chǎn)、開發(fā)、售后服務(wù)的實踐中總結(jié)出表1所示的影響因素和相應(yīng)的控制方法，為解決此技術(shù)難題提出了思路，具有極強的針對性和實用價值，按表l所示的影響因素，再結(jié)合實際情況(如不同的原料、機型、瓶型甚至天氣等)做出不同的工藝優(yōu)化，我們在用戶的使用過程中給予指導(dǎo)，取得了滿意的效果?！　”?是我們在國產(chǎn)機器（震德注塑機，型號CJ120，配達(dá)億隆吹瓶機，型號CP22）上按表1思路進(jìn)行工藝優(yōu)化的例子，幾種瓶型的瓶子（包括500毫升，1.25升，2升，這里只列出前兩種）經(jīng)應(yīng)力測試全部合格（新瓶的應(yīng)力檢測時間超過60分鐘）。6.結(jié)論　　聚酯的內(nèi)在特性是影響制品的耐應(yīng)力開裂性能的基本因素，如結(jié)晶性能、特性粘度和分子量分布等。選擇合適的注塑和吹塑工藝條件對提高聚酯瓶的耐應(yīng)力開裂性能至關(guān)重要，本文所總結(jié)的抗應(yīng)力開裂性能的影響因素和控制方法在實踐中取得了滿意的效果，有實際應(yīng)用價值和參考意義。 作者： 卓俊謙   來 自： 珠海裕華聚酯有限公司