包裝材料是聚酯，聚酯在飲料包裝中的地位無疑舉足輕重。在這些包裝產品中，對質量要求最高的是碳酸飲料（如可口可樂和百事可樂）的包裝瓶，其中的一個指標是瓶子的耐應力開裂性能，對其深入研究有較大理論和應用價值。

　　

 碳酸飲料聚酯包裝瓶的生產通常采用兩步法，典型的生產設備為加拿大的 HUSKEY注塑機配法國的SIDEL吹瓶機。　

　

 首先是制坯：PET切片在160℃左右干燥5～6h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3.5s。瓶胚放置24h后，可進行吹塑制瓶。

 

 吹瓶：瓶坯加熱至110℃左右，經拉伸吹脹后成瓶，模具同樣有冷卻水冷卻，底部水溫11℃。

 

 碳酸飲料聚酯包裝瓶通常有500ml，　600ml，1.25ml，2L等幾種不同的容量，瓶底的形狀相當復雜，通常為花瓣型，其復雜的結構形態成為制品的應力集中點，開裂的位置都發生在此處，成為質量控制的關鍵點。

 

 

 碳酸飲料瓶耐應力開裂性能檢測試驗在可口可樂公司被稱為QSCRT（Quick Stress Crack Resistance Test），過程如下：

 

 在瓶中加入相應量的檸檬酸(C6H8O7·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,所生成的二氧化碳體積相當于瓶內容積的4.3倍。接著,將上述瓶子置于濃度為0.2% （質量百分數）的NaOH溶液中(溶液溫度為24℃), NaOH溶液浸沒瓶子底部。45min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45min內漏氣,則此試驗為不合格。破裂的位置發生在瓶底注塑點附近。

 

 新吹制的瓶子應力試驗的時間要求大于45min,瓶子隨存放時間延長，漏氣時間縮短，至1個月后應力試驗的時間要求大于20min。

 

 

 高聚物斷裂的微觀過程可歸結為以下三種情況：（ａ）化學鍵破壞；（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，首先將發生在未取向部分的氫鍵或范德華力的破壞，隨后應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目少，最終還是會有化學鍵的斷裂。

 

 應力產生的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，而內部物料還處于熔融狀態，隨著它的冷卻收縮，使得制件內部產生內應力。環境因素引起的應力分布通常是不規則排列的，它時常直接發展為環境應力開裂。

 

 根據環境因素的不同，環境應力開裂包括：溶劑裂紋、非溶劑裂紋（包括醇、潤濕劑等表面活性物質）、熱應力開裂、氧化應力開裂等。其中溶劑和非溶劑引起的應力開裂的試驗，已經成為研究高聚物內應力和耐開裂性能的重要方法，如碳酸飲料瓶耐應力開裂性能檢測試驗（QSCRT）就是基于此原理。

 

 

 

 碳酸飲料聚酯包裝瓶應力開裂的影響因素相當復雜，作者在多年的生產、開發、售后服務的實踐中總結了聚酯原料質量和制瓶工藝兩方面的影響因素和相應的控制方法，為解決此技術難題提出了思路，具有極強的針對性和實用價值，按下面所列的影響因素，再結合實際情況（如不同的原料、機型、瓶型甚至天氣等）做出不同的工藝優化，我們在用戶的使用過程中給予指導，取得了滿意的效果。

 

 1.聚酯質量控制

 

 （１）控制聚酯結晶速度

 

 (a) 通過共聚改性：存在諸多技術訣竅。通過選擇適當的共聚組分和加入量可減慢聚酯的結晶速度。我們在實踐中采用間酸類和醇類共聚組分均取得了明顯的效果。

 (b) 通過物理改性：使用無機添加劑，改善聚酯的后加工性能。存在諸多技術訣竅。

 (c) 瓶底各位置的結晶度是控制點,與原料配方有關。

 

 （2）清潔生產，提高聚酯的純度

 

 (a) 使用更精細的過濾。

 (b) 引入在線氣密性檢測。

 (c) 對設備結構進行修改，減少死角。

 (d) 控制聚酯中小分子的含量。

 (e) 控制其它雜質。

 

 （3） 粘度控制

 

 (a) 以0.86～0.88dg/l為合適。

 (b) 粘度波動應小于0.005dg/l。

 (c) 選用中等至寬的分子量分布值。

 (d) 控制固相縮聚的幅度。

 

 （4）瓶子收縮率

 

 瓶子收縮率大的其抗應力開裂性能變差，這與原料配方的設計有關。

 

 （5）控制二甘醇（DEG）含量

 

 二甘醇直接影響聚酯熔體的流動性能。中心值控制在1.0%～1.2%。

 

 

 （1）螺桿溫度

 

 根據熔點、 DEG含量和共聚組分的加入量調整螺桿溫度。

 

 （2）瓶坯克重　　通過調整注塑工藝實現對瓶坯克重的控制，減少0.2g的坯重，對應力有顯著改善。根據克重調整瓶坯溫度分布。

 

 （3）瓶坯結晶度

 

 (a) 瓶坯結晶度要盡量低。

 (b) 如瓶坯結晶度高，吹瓶時應相應提高瓶坯加熱溫度。

 (c) 確保瓶坯的正確冷卻和原料的正確干燥。

 

 

 （1）拉伸速度

 

 (a) 選擇合適的拉伸速率確保拉伸終點正確，如出現瓶底注點偏離中心位置或瓶身發白，則需重新設定拉伸速率。

 (b) 運用聚酯的應力——應變曲線。

 

 （2）拉伸溫度

 

 (a) 瓶坯加熱溫度選擇在聚酯的玻璃化溫度（Tg）以上25～30℃內，因粘度、水分、共聚組分和克重等而異。

 (b) 粘度越高，拉伸溫度越高。

 (c) 水分越高，拉伸溫度越低。

 (d) 共聚組分越高，拉伸溫度越低。

 (e) 瓶坯溫度分布隨克重改變。

 

 聚酯的內在特性是影響制品耐應力開裂性能的基本因素，如結晶性能、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力開裂性能至關重要，本文所總結的耐應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，有實際應用價值和參考意義。