PET原料干燥基本知识.ppt

工艺人员要求 陳耀振 2005/1/20 PET原料基本知识原料基本知识 PET干燥基本知识干燥基本知识 如何着手优化生产周期如何着手优化生产周期 常见瓶胚缺陷及其分析处理常见瓶胚缺陷及其分析处理.什么是PET?PET是一种聚酯是一种聚酯是英文是英文Polyethylene Terephthalate 的缩的缩写写中文全称：聚乙烯对苯二酸酯中文全称：聚乙烯对苯二酸酯.Courtesy of ICI Chemicals&Polymers Limited(Melinar PET-G3 What it is and How it is made).PET的三个特点线性分子链有均聚物和共聚物两种.有非结晶和结晶两种状态.原料主要成份原料主要成份:二酸(TPA或DMT)二醇(EG).PET原料的加工过程原料原料(EG,TPA/DMT)-酯化作用酯化作用形成PET单分子-聚酯聚酯形成PET分子链(0.6IV)-结晶结晶产生无定形颗粒-固化固化建立PET分子链-产生瓶级产生瓶级PET树脂树脂.PET共聚物比均聚物的优缺点:熔点降低.结晶降低.抗冲击能力及韧性增强.抗应力开裂能力增强.溶解粘度下降.屏障性能下降.(对食品及啤酒瓶尤为重要,因此一般用均聚物或低共聚物).什么是IV?固有粘度是分子链长度和分子量的计量.IV增加代表分子链长度或分子量增加.IV对产品性能的影响对产品性能的影响:IV增加则抗冲击能力增加.IV增加则融熔粘度增加.(相同温度对比)IV增加则结晶降低.IV增加则热稳定性增加.(对热灌装很重要)IV增加则抗应力开裂能力增强.IV增加则剪切热增加,AA值升高.PET的降解水解水解.(热+湿,产生在挤出机,不在干燥机,可引起严重的IV降).氧化降解氧化降解.(热+氧,主要产生在干燥机,也可少量在挤出机-由于原料气泡的存在,可产生AA和IV降-严重状态).热降解.(热,产生在挤出机,可产生AA-温度大于300度时会加剧,严重时可产生IV降.).AA及其特点乙醛.PET加工中的附加产品.影响饮料味道.随着放置时间的加长,AA会降低.瓶胚AA含量一般为2-10PPM,瓶子切片小于0.5PPM.AA的影响因素融熔温度增加(包括剪切热)则AA急剧增加.融熔状态滞留时间越长则AA越高,但没有温度影响严重.聚酯催化剂增加则AA增加或减少.分子量(或IV)增加则AA增加.共聚物含量增加则AA降低.PET的两种状态非结晶态.融熔态(分子链随意排列)和瓶胚态(分子链定向排列),特点是透明.结晶态.(PET颗粒)特点是不透明,分子链有序排列.有热结晶和定向性结晶两种.影响热结晶的因素IV增加则结晶降低.共聚物/DEG含量增加则结晶降低.催化剂/添加剂增加则结晶增加或降低.湿度增加则结晶增加.压力增加则结晶增加.定向性增加则结晶增加.着色剂增加则结晶增加.模具冷却效果增加则结晶降低.为什么生产瓶胚前要干燥PET原料？1.去除去除PET中的水份中的水份 因为因为PET具有一定的吸水性具有一定的吸水性.运输运输,存放过程中会存放过程中会 吸收大量水份吸收大量水份.高含量的水份在生产中会加剧：高含量的水份在生产中会加剧：-AA(Acetaldehyde)乙醛的增加乙醛的增加 对饮料瓶有气味的影响对饮料瓶有气味的影响-IV(Intrinsic Viscosity)粘度的下降粘度的下降 对饮料瓶的耐压有影响对饮料瓶的耐压有影响,易破裂易破裂 (本质是由本质是由PET水解性降解而引起水解性降解而引起)2.为为PET进入注塑机进行切削塑化做好高温准备进入注塑机进行切削塑化做好高温准备.干燥机开机/停机要领长时间停机(一夜),温度设置为80度,不产生降解若需恢复生产,则需提前2小时从80度恢复正常干燥温度.若停机几个小时,则干燥温度降为120度,若需恢复生产,则需提前1小时恢复正常干燥温度.一般刚开机的干燥顺序为:1小时(120度)+2小时(150度)+3小时(170度).PET的吸水特性原料颗粒的含水量通常范围在原料颗粒的含水量通常范围在0.1-0.3%(1000 to 3000 ppm).PET干燥的要点干燥设定温度干燥设定温度165-175 C(干燥料进机干燥料进机器前的温度损失最大为器前的温度损失最大为 5 度度.)停留时间停留时间4-6小时小时下料口温度下料口温度160 C以上以上露点露点-30 C以下以下干燥风流量干燥风流量3.7m/h每每kg/h.干燥的程度干燥后的理想含水量大约在干燥后的理想含水量大约在:10 to 40 ppm(+/-10 ppm),即即0.001-0.004%瓶胚理想的瓶胚理想的IV降为小于降为小于0.03(含水量为含水量为25%),最最大不超过大不超过0.06.干燥过度同样会加剧：干燥过度同样会加剧：-AA(Acetaldehyde)乙醛的增加乙醛的增加-IV(Intrinsic Viscosity)粘度的下降粘度的下降-(本质是由本质是由PETPET氧化性降解而引起氧化性降解而引起).干燥原料的吸水特性相对湿度为80%时,则5分钟即可由干燥原料变为50PPM含水量.相对湿度为30%时,则需13分钟.相对湿度为15%时则需很长时间.干燥料斗的选择要领产量(kg/h)=3.6x瓶胚重量(g)x模腔数/周期(s)料斗容量(kg)=产量(kg/h)x干燥时间(h)料斗容积(L)=料斗容量(kg)/散装密度(kg/L)PET的散装密度=0.78-0.85 kg/L料斗的选择应遵循:散装高度(H)/料筒直径(D)=最小为2:1(3:1最好),否则会影响下料和干燥时间.对于2:1 H/D料筒推荐最小充料高度为75%.对于3:1 H/D料筒推荐最小充料高度为50%.回用料的添加要领回用料通常需较长干燥时间去除高水份,易降解回用料会粘在干燥筒或进料口上.因此推荐回用料的最大添加比例及干燥为:瓶胚 7%;瓶子 3%;干燥温度160度,时间5.5h原料的输送原料的输送:原料在输送过程中由于摩擦会产生粉末,碎屑等,这些会在加工时产生降解,使产品发黄或有黑点,因此原料的输送速度应小于25mm/s,尽量减少管道拐弯,减少输送路径.辅助设备及要求冷冻水要求:进水压力6.2-7bar;温度9-10度.塔水要求:进水压力4.5bar;温度小于37度.压缩空气要求:进气压力8-10bar;对于96腔模具推荐压力为10bar.设备规格的理解GL300PET P100/110 E120GL300PET P100/110 E120G G-G-G系列系列L L-长型长型300300-锁模吨位锁模吨位300300吨吨PETPET-PET-PET应用应用P P-柱塞型柱塞型,二级注塑单元二级注塑单元100100-注塞规格号注塞规格号(与长度相关与长度相关)110110-注塞直径注塞直径E120E120-螺杆直径螺杆直径.生产周期的优化从两方面着手:各个动作速度加快.各动作间的协调信号加快.如何着手优化生产周期开合模速度开合模速度顶出速度顶出速度取出板与顶出板的间距调整取出板与顶出板的间距调整注口关闭阀的打开时刻注口关闭阀的打开时刻注塑速度与最高压力限制的配合注塑速度与最高压力限制的配合保压压力保压压力/时间同冷却时间的配合时间同冷却时间的配合允许机械手进入的模具位置设定允许机械手进入的模具位置设定(周期的优化以保证模具平均温度适当的前提下周期的优化以保证模具平均温度适当的前提下).动作设置要领锁板进/出;锁模/解锁动作由工厂设定,不可改变破模尽量设置为“0”.锁模吨位以不出飞边和满足注射要求为基础应尽可能减小,以便降低模唇磨损,提高工作效率.锁模吨位设定方法:先降低至有轻微飞边出现,然后再将吨位升高15%.吨位太高-增加模唇磨损;压缩气道.吨位太低-飞边;产品尺寸缺陷等.机械手动作设置要领没有冷却喷射器时,冷却板顶出延时应尽可能长以便瓶胚很好冷却.冷却喷射器吹气时间尽可能长以增加冷却效果.启动真空释放功能以降低瓶胚底部变形.瓶胚落至传送带的温度要求瓶胚落至传送带的温度要求100度时瓶坯会变形,粘连.75度时瓶坯会划伤.60度时很好,因此跌落温度应小于60度.加工工艺的优化阀针打开选择在“模具打开到位”时.目的是尽早融解阀针的结晶料.PET在离开螺杆前应全部熔化,其余部分加热只是保持料温.模具喷嘴温度的设定应以底部质量为基准,太高-会降解原料,产生质量缺陷,产生AA.太低-会产生底部结晶.熔融原料的热量来自两部分:加热30%剪切热70%.PET螺杆分类标准螺杆(L/D=25:1,压缩比=1.6:1)-低IV螺杆(0.7-0.79)-高IV螺杆(0.8-0.86)专用螺杆 -Mixcel II 螺杆(所有IV大于0.6)-用于需要更好混合的原料,如带色瓶坯.-极低IV螺杆.(0.6-0.69).挤出机温度设置要领低IV原料通常1-3区设定温度低于其他区,使其有足够的摩擦和剪切来熔解原料.高IV原料通常1-3区设定温度高于其他区,使其尽早熔化从而减少剪切热.进料区温度过高会产生架桥并降低了剪切.消除剪切热造成温度过高的方法增加1-3区温度.确保进料温度大于160度.降低螺杆转速.降低背压.确保螺杆Cushion(料垫)为10-20mm,以使螺杆喂料段长度全部使用来帮助熔解原料.原料塑化要领回用料的增加会影响降解.回用料的不均匀尺寸和形状会产生塑化缺陷.有些原料需较高温度,但不可避免会使AA增加.原料成份及工艺特性对AA有重要影响.螺杆转速尽可能低来降低剪切.在不产生气泡,未熔料,鱼纹和其他缺陷的情况下,背压尽可能降低.在不影响周期的基础上,降低输料速度以使螺杆有更长的塑化时间,同时也降低了剪切.注射要领注射速度受温度和粘度的影响.在不产生注射缺陷的情况下,注射速度尽可能快用位置切换保压可以消除粘度变化对他的影响.保压切换位置一般为整个实际注射行程的13%-因为此时体积基本添满.一般PET熔解密度为1.15g/ccm(cubic centimeter-立方厘米)对于大瓶坯或慢速注射的瓶坯,保压切换位置可适当降低以消除注射过程的收缩.相反,如果注射速度很快,则收缩较小,因而可将切换位置设为13%或更高些.推荐注射速度为:8-12g/s/per cavity.(平均10g/s/c).注射量,位置和速度的确定按厚度将瓶坯分段切开.测量每段的厚度和重量.注料长度(mm)=1108x瓶坯重量(g)x模腔数/注射筒直径(mm)的平方注射量(mm)=注料长度(mm)+料垫(mm)保压切换位置(mm)=(注射量(mm)-料垫(mm)x0.13+料垫(mm)注射位置1=注射量注射位置2=注射位置1-(注射量-保压切换位置)x1段重量%.注射量,位置和速度的确定注射位置3=注射位置2-(注射量-保压切换位置)x2段重量%注射位置4=注射位置3-(注射量-保压切换位置)x3段重量%注射速度1=自定.注射速度2=注射速度1x(2段厚度/1段厚度)注射速度3=注射速度1x(3段厚度/1段厚度).REMIXER(静态混料器)的作用使颜色均匀.消除输料和注射过程中产生的流线.消除AA集中点,使各模腔一致.整体平衡或模腔间缺料的变化得到改善.REMIXER的使用可使机器整体温度设置得到降低.保压的选择平坦的保压曲线一般用于瓶坯没有明显的壁厚变化.对于有明显壁厚变化的瓶坯,第一段保压主要充填NECK FINISH(瓶口),压力要高一些.第二,第三段主要充填瓶身,增加密度,改善底部应力,压力应低一些.过压会产生压力结晶,使脱模困难,瓶口拉长.一般可使零件脱模的平均温度为96度,从280度冷却到脱模温度96度时PET体积变化约为13%.冷却的作用消除底部结晶.使瓶坯收缩从而易从模腔中拔出.使其变硬便于顶出.留有足够时间使阀针关闭.得到100%非结晶态瓶坯所需最小冷却速度为100度/分钟.模具冷却速度一般为200-400度/分钟.ROBOT冷却速度较低但时间较长.常见的瓶胚缺陷分析和处理方法AA值过高值过高IV降过大降过大收缩变形收缩变形未熔融料未熔融料瓶口缺料瓶口缺料长注口长注口 拉长注口拉长注口注口拉丝注口拉丝水气痕迹水气痕迹底部结晶底部结晶瓶身白雾瓶身白雾瓶胚黑点瓶胚黑点/污染污染.常见的瓶胚缺陷分析和处理方法(续)飞边飞边瓶胚发黄瓶胚发黄壁厚变化率过大壁厚变化率过大表面擦痕表面擦痕涟漪形碗底涟漪形碗底瓶底剥皮瓶底剥皮瓶底内部收缩瓶底内部收缩焦痕焦痕鱼刺状条纹鱼刺状条纹注口针孔注口针孔底部空洞底部空洞.