十月份有一批食品级PET分装瓶,客户拿去做烘焙零食包装用的,瓶子装了小饼干之后密封存放了大概一周,打开闻的时候饼干带了一股塑料味。客户一开始以为是小饼干本身油脂氧化了,换了铝箔袋装同一批饼干就没有这个味道,说明问题出在瓶子上。瓶子本身闻起来没什么明显气味,但跟内容物放在一起之后味道就出来了,这种属于迁移型的气味问题,比瓶子本身有味道更隐蔽也更难排查。
做PET瓶的都知道,气味问题大致分两类。一类是瓶子在仓储或者运输过程中吸附了周围环境的气味,这种属于表面污染,用热风或者烘烤处理一下基本能散掉。另一类是材料本身携带的小分子挥发物,这些物质在注塑成型过程中没有被完全排除,封存在瓶壁内部,后期慢慢释放出来跟内容物产生串味。
把有问题的瓶子拿回来之后先做了一组对比。同一批瓶子分三组处理,**组不做任何处理直接密封放置,第二组用50度的热风循环吹了4个小时,第三组放到真空烘箱里在80度下脱气处理2个小时。放置24小时之后开袋闻气味,**组有明显塑料味,第二组气味减轻了但还有一点点,第三组基本闻不到了。这说明气味来自材料内部,热风只能消除表面吸附的部分,需要更高的温度和真空环境才能把内部挥发物抽出来。
PET切片在注塑成型之前必须经过干燥处理,把切片里吸附的水分降到50ppm以下。水分在注塑过程中会跟PET分子链发生水解反应,产生乙醛等小分子挥发物。干燥温度和时间直接影响最终的脱挥效果,很多气味问题都是干燥工艺没做到位引起的。
调了这批瓶子生产当天的干燥设备运行记录。这台除湿干燥机的设定温度是160度,干燥时间4小时。但查了设备自带的温度记录曲线,发现干燥料斗的实际温度在当天下午出现了波动,**掉到了148度,持续时间大概40分钟。之后温度回升到了160度,但那段低温期的切片干燥效果打了折扣,水分含量没有降到理想水平。操作工当时可能没有注意到温控表上的波动,因为温度后来又回来了,没有触发报警。
水分含量偏高带来的水解反应在注塑过程中产生了一部分乙醛,这些乙醛在瓶子里残留了下来,虽然浓度不高,但遇到油脂类内容物的时候会被萃取出来。小饼干含油量不少,油脂吸附乙醛的能力比水强得多,所以饼干放在瓶子里一段时间就会带上塑料味。
把同一批次的PET切片重新做了干燥处理,分别用不同的温度时间组合来验证。用150度烘4小时的切片做出来的瓶子,密封放置一周之后开盖能闻到淡淡的类似甜味的乙醛气味。用160度烘4小时的明显好一些,气味几乎闻不到。用165度烘3.5小时的也能达到接近的效果,说明温度比时间更重要一些。
车间里的干燥机因为用了几年,加热管的效率有所下降,实际达到的温度跟设定值之间有偏差。温控表显示160度的时候,料斗内部靠近出料口的实际温度可能只有153度左右。用热电偶插到料斗深处测了一下,确实有5到7度的温差。这个温差以前一直存在,但没有人专门去测过。
针对这次发现的问题做了几件事。**是给干燥机做了维护,更换了老化的一组加热管,清理了料斗内壁的积料,重新校验了温控表的显示值和实际值的对应关系,做了修正补偿。设定160度的时候料斗实际温度现在能稳定在158到162度之间。
第二是干燥时间从4小时延长到了4.5小时,给低温波动留一点缓冲余量。如果遇到停机或者换模等导致切片在料斗里停留时间超过6小时的情况,这批切片就不再用了,直接清空换新料,因为长时间高温干燥会导致PET降解,同样会产生气味问题。
第三是每班次用露点仪检测干燥后的切片含水率。标准是50ppm以下,现在要求巡检每两小时测一次,数据记录在案。如果发现含水率连续两次超标,就要检查干燥设备的工作状态。
干燥温度也不是越高越好。超过170度的话PET表面会开始发黄,材料粘度下降,吹出来的瓶子力学性能变差。160度是一个兼顾脱挥效果和材料保护的温度点,做食品级PET分装瓶和PET密封储罐都适用。如果做的是对透明度要求特别高的薄壁瓶,温度可以稍微降到155度,但干燥时间要相应延长到5小时以上。
不同厂家供应的PET切片干燥窗口也有细微差异,这和切片的特性粘度、催化剂类型都有关系。每次更换切片供应商或者供应商更换了聚合工艺,我们都重新做一次干燥温度时间的验证,不在老参数上依赖惯性。这次的问题说到底就是设备老化和操作惯性叠加出来的结果,一个很小的温度波动,到了成品环节就变成了客户投诉。
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