浅析非耐压吹塑PET瓶储运过程中变形的原因

2020-06-09周文会李玉乾

上海包装 2020年4期

■文/周文会，李玉乾

（1.嘉艺(上海)包装制品有限公司；2.熙可食品科技(上海)有限公司）

PET作为一种聚酯类塑料，是英文Polyethylene terephthalate的缩写，简称PET或PETP。中文名称为聚对苯二甲酸类塑料。由于其透明度好，抗冲击能力强且相对轻量低价，目前广泛应用于包装行业，不仅在软包装领域内被大量使用，还成为替代玻璃和金属容器的良好材料。

使用在快消品中的，如饮料，油品等PET吹塑瓶，其成型工艺为注射拉伸吹瓶。这种瓶子一般重量低瓶壁薄，一方面可以节省成本；另一方面也产生了不良的影响，如抗压能力差、耐真空度较差，在使用过程中就容易产生瓶体变形的问题。

此种吹塑瓶在实际使用中分耐内压的瓶子和不耐内压的瓶子两种。耐内压的瓶比如碳酸饮料使用的瓶子，在包装完成后瓶内具有一定的内压力。由于这种包装瓶内存在一定量的气体，所以在货架期，瓶内的气压始终是高于外界大气压的。这种情况下的瓶子本身会因为壁薄导致的空瓶抗压和耐真空度不好，但是其满瓶抗压却很高，也不易发生变形的问题。而不耐内压力的瓶由于瓶内没有多余的气体，且瓶体本身的耐真空度低，所以在经过了公司储存，运输，售货地存储等过程，经常在出售的时候发现瓶体本身有了各种各样的形变。

一般来说瓶体变形分为瘪瓶和涨瓶两种。当瓶内气压高于瓶外气压时，会发生涨瓶，即瓶身会特别饱满。不严重的涨瓶对瓶体形状影响较小，严重的涨瓶产生的后果有：瓶底突出导致瓶子站立不稳，瓶盖的密封性会打折扣，在轻微碰撞后发生瓶盖崩出等危险。涨瓶在生产过程中出现，往往跟杀菌和灌装温度有关系。而储运过程发生涨瓶的原因与发生瘪瓶的原因相反。

相对于涨瓶，更易发生且更影响外观的是瘪瓶，笔者为了分析方便，根据变形发生的原因将瘪瓶又分成了凹坑和瘪瓶两种情况：

（一）凹坑

是指瓶体受到外力影响导致的变形。这种变形是瓶身受到较激烈的碰撞或受到较大的压力，导致瓶体某一部位出现凹陷，且不能自动恢复原状。

凹坑比较容易发生在瓶形的变化处，如瓶肩、瓶身底部等处。因为这些部位一方面是承重的关键部位，另一方面相对于其他部位是突出的，是碰撞的受力部分，如图1所示。

图1凹坑

凹坑发生的原因一般有：

外包装设计不合理。比如外箱过大，瓶与瓶之间有空隙，在储运过程中相互碰撞，从而导致凹坑；外箱承重设计不合理，运输过程中纸箱压溃，PET瓶直接承受压力，导致瓶肩部分被压坏。

运输道路状况差导致颠簸严重，使同一外箱内瓶子多次相互碰撞，产生凹坑。

（一）暴力装卸

从高处摔下导致凹坑。这种往往会导致严重的变形，甚至破损。

针对这些原因，我们可以看出，降低凹坑现象产生的方法有：加强缓冲包装设计，设计合理的装箱数量和外箱尺寸，外包装有足够的抗压能力；加强瓶体本身的厚度，但要注意保证瓶体的耐冲击性；避免暴力装卸，选择条件较好的路段来运输等等。

（二）瘪瓶

是指当瓶内气压低于瓶外气压时，产生的瓶身不饱满的状况。这种情况在打开瓶盖后，或者内外气压差消失后，瓶身会自动恢复原状。瘪瓶发生后，一般是瓶身会有一定程度的向内收缩。此时如遭受碰撞，更容易产生凹坑，如图2所示。

图2实验状态下明显的瘪瓶

涨瓶和瘪瓶发生的直接原因是：瓶内气压和外界大气压之间存在气压差，且这个压差产生的力较大，瓶壁已经不能抵抗。那么那些原因会造成这种气压变化呢？

正常情况下我们认为，包装完成后的瓶内气体的量是不变的，根据理想气体状态方程PV=nRT，在理想状态下，n 是不变的，而其中体积和温度的变化均会引起这部分气体的气压变化。特殊情况下，n发生变化，直接导致气压变化。

（一）外界温度变化

此变化包含，季节变化产生的温度变化，如夏天到冬天，我国大部分地区气候四季分明，冬夏温差较大；地点变化产生的温度变化，如从较热的地方运至较冷的地方，如在冬季，华南地区和东北地区的温差较大；灌装时温度和储运时温度的温差变化，如在灌装时产品温度较高，储运时温度低，这一现象在热灌装产品上表现明显。

若产品在灌装时的温度明显高于销售时的温度，那么极有可能会发生瘪瓶；反之，则会涨瓶。

（二）外界气压产生的变化

此变化包含，地点变化产生的气压差，如在高海拔地区生产运送至低海拔地区；季节变化产生的气压差，我国大部分地区夏季气压略低于冬季气压。

瓶内气体产生的气压不变，当外界气压升高后，瓶内气压便小于外界气压，此时会发生瘪瓶；相反，则会产生涨瓶。

（三）瓶内盛装物体积发生变化

一般情况下，包装完成后密封良好的产品体积变化较小，但要注意有一些液体的密度随温度变化而变化。如食用油，随温度升高其密度会降低，这就导致其随温度变化而产生明显的体积变化。例如葵花籽油，当温度为25℃时，其密度约为0.9170Kg/L，当温度降至5℃时，其密度约为0.9286Kg/L，那么以容量为5L的葵花籽油来为例，其瓶满口容积为5250ml，灌装体积为5000ml，顶部空气体积为250ml。当灌装好的5L葵花籽油从25℃降到5℃时，所产生的油的体积差为62ml。如假定瓶身不变形，对于密封性良好的瓶，瓶内气体体积由250ml变成312ml，导致的气压降低已不可忽略。在实际情况中，PET瓶的瓶壁往往已经开始收缩，使容积变小，来抵御这种气压的降低。图二为葵花籽油在经过35℃温差（30℃降至-5℃）后产生的明显的瘪瓶现象。

（四）瓶内气体由于产品的氧化等原因，气体的质量减少

有一些产品在包装完成后会发生慢慢的氧化，消耗掉顶空内的氧气，这样，也会导致瓶内外一定的气压差。但是这种情况一般不会导致特别明显的瘪瓶。相反的，有一些产品在储运过程中发生变质，产生气体，会导致瓶内气体量增加，会造成涨瓶。

（五）瓶体自身的原因

涉及瓶体自身原因有：瓶壁太薄以至于耐真空度太低；瓶壁不均匀；瓶体加强筋设计不合理等，如图3所示。这几个因素主要体现在瓶体变形的难易程度上和变形后的易察觉度上，即条件变化后瓶体变形的临界点和变形后是不是特别难以接受。如，两个满口容积同为5250mL的PET瓶，在只有加强筋设计不一样的情况下，各自装5L葵花籽油，经过相同的温差变化，在这个过程中，会发现两种瓶子开始发生变形的温度不一样，发生变形后一种是突变，比较令人难以接受；一种是整体变化，相对来说较容易接受。如图4所示。