quelle est la technologie de remplissage à chaud pour les bouteilles en PET ?

1. Structure du PET

PET désigne le polyéthylène téréphtalate, composé de trois éléments : carbone, hydrogène et oxygène. Sa structure moléculaire est la suivante : le PET est généralement obtenu par estérification ou transestérification directe de l'acide téréphtalique (PTA) ou du diméthyl téréphtalate (DMT) avec de l'éthylène glycol (EG) pour produire des monomères de PET, suivie d'une polycondensation à l'état solide. L'équation de la réaction chimique est la suivante :

nHOOC-C6H4-COOH nHOCH2CH2OH---CO-C6H4-COO CH2CH2-O-]n+nH2O

2. Propriétés physiques du PET

Le PET est divisé en PET homopolymérisé et copolymérisé selon les méthodes de polymérisation. Il est également classé en PET textile, PET pour bouteilles et PET pour feuilles selon les applications. Le PET utilisé pour le moulage par soufflage se divise en homopolymères et copolymères. Les homopolymères ont une viscosité et un point de fusion inférieurs à ceux des copolymères, avec un IV compris entre 0,75 et 0,83, tandis que les copolymères sont compris entre 0,75 et 0,90. Généralement, les homopolymères ou copolymères ayant un IV inférieur sont utilisés comme matières premières pour la production de bouteilles PET à remplissage à chaud.

3. Propriétés chimiques du PET

3.1 Réaction d'hydrolyseDans des conditions de température et de pression élevées ou alcalines, le PET est sujet à l'hydrolyse, ce qui entraîne la rupture de la chaîne polymère moléculaire du PET, une diminution du poids moléculaire (c'est-à-dire une diminution de l'IV) et une réduction des propriétés mécaniques.

3.2 Réaction de dégradation thermiqueLe PET est sujet à des réactions de décomposition à haute température, entraînant la formation d'acétaldéhyde et de dioxyde de carbone. Par conséquent, pendant le processus de thermoformage à haute température du soufflage de bouteilles, il faut veiller à ajuster la température pour éviter une concentration trop élevée d'acétaldéhyde.

Les bouteilles PET pour remplissage à chaud sont utilisées pour la production de boissons à une température supérieure à 75 °C. Comparées aux bouteilles PET classiques, elles présentent des caractéristiques de résistance aux hautes températures, de résistance au rétrécissement et de résistance au vide. Actuellement, la méthode la plus courante pour produire des bouteilles PET thermorésistantes est le thermofixage à haute température, qui favorise principalement la cristallisation des bouteilles PET et leur permet de résister à des températures plus élevées. En général, plus le degré de cristallisation est élevé, meilleure est la résistance à la chaleur des bouteilles PET et leur absorption d'eau, ce qui améliore leur conservation.

Le PET présente différents états mécaniques à différentes températures. En dessous de 78 °C, il est vitreux, entre 78 °C et 245 °C, il présente un état hautement élastique, et au-dessus de 245 °C, il présente un état visqueux. À l'état vitreux, les molécules de PET sont relativement actives et leurs chaînes moléculaires peuvent se déplacer et s'organiser de manière ordonnée pour former un état cristallin. La température requise pour le traitement thermique de cristallisation du PET est généralement comprise entre 78 et 220 °C.

En production, les méthodes de soufflage primaire et secondaire sont principalement utilisées pour le traitement thermique. Le soufflage secondaire consiste d'abord à souffler la préforme pour obtenir un volume plus important, puis à la chauffer à environ 200 °C, puis à la rétracter et enfin à lui donner la forme finale de la bouteille. Son avantage réside dans un degré de cristallisation élevé et une meilleure résistance à la chaleur que le soufflage primaire. Cependant, en raison de la taille et de la complexité des équipements auxiliaires, l'encombrement est important et la consommation d'énergie thermique est élevée, ce qui entraîne une augmentation des coûts d'exploitation. C'est pourquoi nous utilisons actuellement le soufflage primaire, qui utilise la souffleuse de bouteilles à remplissage à chaud Vfine. Ce procédé nécessite de chauffer le moule à 90-170 °C. Une fois la préforme étirée pour obtenir la forme du moule de soufflage à chaud, le processus de cristallisation dure de quelques secondes à plus de 10 secondes. La bouteille soufflée par la souffleuse Vfine peut atteindre une température de résistance à la chaleur maximale de 93 °C.

4.1 Améliorer le taux de cristallisation de la bouteille. Durant le processus de production, l'augmentation du taux de cristallisation de la bouteille dépend principalement de l'augmentation de la température de thermofixation et de la prolongation du temps de cristallisation. Le taux de cristallisation a un impact significatif sur le taux d'absorption d'eau du PET. Plus le taux de cristallisation est élevé, moins la bouteille absorbe d'eau à température et humidité constantes.

4.2 Réduire l'absorption d'humidité dans l'air. Grâce à ses propriétés d'absorption d'humidité, le PET (y compris les chips, les préformes et les bouteilles) exposé à l'air libre absorbe l'humidité de l'air. Plus il reste longtemps, plus il absorbe d'eau. La teneur en humidité du PET affecte directement ses performances. Pour les bouteilles remplies à chaud, elle affecte leur température de résistance à la chaleur. Plus la teneur en humidité est élevée, plus la température de résistance à la chaleur de la bouteille est basse. De manière générale, pour les bouteilles remplies à chaud, de la production de préformes au remplissage de boissons, la résistance à la chaleur de la bouteille dépend principalement de sa teneur en humidité. Par conséquent, les conditions de stockage sont très strictes.

5. Processus de production de bouteilles remplies à chaud

Le principe de production des bouteilles PET à remplissage à chaud est fondamentalement le même que celui des bouteilles PET ordinaires, mais le processus et les conditions de production sont beaucoup plus complexes. Actuellement, notre entreprise utilise principalement un procédé de soufflage unique et d'étirage biaxial à haute température. Son principal procédé de production est le suivant : la production de bouteilles à remplissage à chaud implique des étapes supplémentaires, telles que le chauffage du moule, le refroidissement par air et l'étirage en deux étapes, par rapport aux bouteilles PET ordinaires, ce qui complexifie le processus de soufflage. De plus, en raison du temps de cristallisation plus long requis, la vitesse de soufflage est également beaucoup plus lente que celle des bouteilles PET ordinaires. Il est à noter que les performances du produit sont étroitement liées à la vitesse de soufflage. En règle générale, plus la vitesse est lente, meilleures sont les performances du produit.

5.1 Les principaux paramètres du processus sont les suivants :

5.1.1 Vitesse de soufflage

Prenons l'exemple d'une bouteille de remplissage à chaud de 0,5 L, la vitesse de soufflage de chaque machine de soufflage de bouteilles est de : 500 à 700 par cavité.

5.1.2 Température du moule

Température du moule : 110-160℃ (première génération) 130-170℃ (deuxième génération) Température du moule inférieur : 70-120℃

5.1.3 Principe de chauffage de la préforme

Il est conseillé d'augmenter le pourcentage de tubes lumineux dans la zone réglable du four de chauffage et de réduire le nombre de tubes lumineux chauffants en fonctionnement. L'augmentation de la température de la préforme contribuera à réduire les contraintes générées lors du soufflage des bouteilles et à améliorer la résistance à la chaleur.

5.1.4 Réglage de la capacité

La taille de la capacité est liée à la température du moule, au temps de soufflage de la bouteille, au temps de refroidissement par air et à la fabrication du moule. Par exemple, si la capacité est trop petite, la température du moule peut être abaissée, la came de terminaison de soufflage de la bouteille peut être déplacée vers l'avant, le temps de refroidissement par air peut être augmenté et les cales de capacité du corps du moule peuvent être retirées.