聚對苯二甲酸乙二酯（PET）作為性能優(yōu)異的熱塑性聚酯，憑借良好的透明性、阻隔性、力學(xué)性能以及環(huán)保可回收性，在食品包裝領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。而 PET 材料注塑模具是生產(chǎn) PET 食品包裝制品的關(guān)鍵工具，其設(shè)計與制造技術(shù)，直接影響包裝產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)效率與成本。

一、PET 材料的特性及在食品包裝中的優(yōu)勢

（一）PET 材料核心特性

PET 具備雙向拉伸特性，經(jīng)注塑成型后力學(xué)性能優(yōu)異，能在運(yùn)輸和儲存過程中有效保護(hù)食品。其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度約為 70℃，熔點在 250-260℃之間，常溫下物理形態(tài)穩(wěn)定，注塑加工時成型性能良好。此外，PET 化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，在多數(shù)食品常見的酸堿度環(huán)境中幾乎不發(fā)生降解，對氧氣、二氧化碳和水蒸氣等有較好阻隔性，可有效延長食品保質(zhì)期。

（二）食品包裝場景中的應(yīng)用優(yōu)勢

市場研究機(jī)構(gòu) Statista 2024 年數(shù)據(jù)顯示，全球飲料包裝市場中，PET 瓶占有率已達(dá) 73%。這源于 PET 的高透明性（透光率≥90%），能清晰展示飲料色澤與狀態(tài)，提升產(chǎn)品吸引力。阻隔性能上，未改性 PET 瓶對氧氣的阻隔率可達(dá)每平方米每天 2-5 毫升，對二氧化碳的阻隔率為每平方米每天 10-20 毫升，配合涂層技術(shù)可將阻隔效果提升 3-5 倍，能有效防止飲料氧化和碳酸氣泄漏。同時，PET 材料密度僅為 1.38g/cm3，較玻璃包裝輕 80% 以上，可降低運(yùn)輸能耗 15%-20%，且抗沖擊性能優(yōu)異，破碎率低于 0.1%，顯著提升了流通安全性。

二、PET 材料注塑模具的設(shè)計要點

（一）型腔設(shè)計

PET 食品包裝制品形狀多樣，常見瓶、盒、杯等。型腔設(shè)計需依據(jù)產(chǎn)品具體形狀和尺寸精確建模，采用 UG 或 SolidWorks 等軟件進(jìn)行 3D 仿真優(yōu)化。以 500ml PET 飲料瓶坯為例，為保證瓶身均勻厚度與良好外觀質(zhì)量，型腔表面需經(jīng)鏡面拋光處理，粗糙度控制在 Ra0.2-0.4μm，減少制品表面縮痕與熔接痕。還要考慮 PET 冷卻時的收縮特性，其線性收縮率在 0.7%-1.2%，且存在各向異性差異，型腔尺寸設(shè)計需進(jìn)行定向補(bǔ)償。

（二）澆注系統(tǒng)設(shè)計

澆注系統(tǒng)設(shè)計直接影響 PET 熔體的流動與填充效果。因 PET 熔體粘度較高，且對剪切速率敏感，通常采用熱流道澆注系統(tǒng)。熱流道噴嘴需選用鍍鈦處理的 316 不銹鋼材質(zhì)，防止 PET 降解產(chǎn)物粘附，噴嘴直徑依制品重量選擇：10g 以下制品選 3-5mm，10-50g 制品選 5-8mm。流道表面需做光滑處理，以降低熔體壓力損失，保證填充效率。

（三）冷卻系統(tǒng)設(shè)計

PET 材料冷卻速度對制品結(jié)晶度和尺寸穩(wěn)定性至關(guān)重要，合理的冷卻系統(tǒng)設(shè)計可將成型周期縮短 15%-20%。冷卻水路需圍繞型腔均勻布置，間距控制在 20-30mm，與型腔表面距離保持 15-20mm，確保型腔表面溫度均勻。冷卻介質(zhì)一般采用去離子水，水溫控制在 20-30℃，水流速度 1-2m/s，通過流量傳感器實時監(jiān)控冷卻效果。對于瓶坯等細(xì)長制品，需采用型芯內(nèi)循環(huán)冷卻結(jié)構(gòu)，精準(zhǔn)控制型芯溫度。

三、PET 材料注塑模具的制造與維護(hù)

（一）模具材料與加工工藝

PET 注塑模具型腔與型芯常選用優(yōu)質(zhì)模具鋼，其中 S136 適用于高透明制品，經(jīng)淬火回火處理后硬度可達(dá) HRC52-56，拋光性能優(yōu)異；718H 適用于大批量生產(chǎn)模具，硬度 HRC32-36，韌性良好。加工過程中，型腔采用高速銑削技術(shù)，主軸轉(zhuǎn)速 15000-20000rpm，進(jìn)給速度 3-5m/min，保證表面加工質(zhì)量。電火花加工用于成型復(fù)雜花紋，放電間隙控制在 0.02-0.05mm，確?；y精度。最終裝配后，模板平行度需控制在 0.01mm/m 以內(nèi)，導(dǎo)柱導(dǎo)套配合間隙≤0.005mm。

（二）模具維護(hù)與保養(yǎng)

食品包裝用 PET 模具需建立嚴(yán)格的維護(hù)體系，以滿足 FDA 衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。每次生產(chǎn)后需用 40-50℃的中性清洗劑循環(huán)沖洗熱流道系統(tǒng)，清除殘留熔體；每周對導(dǎo)柱導(dǎo)套加注食品級潤滑油，保證運(yùn)動順暢；每月檢測型腔表面粗糙度，當(dāng) Ra 超過 0.6μm 時進(jìn)行重新拋光。某企業(yè)數(shù)據(jù)顯示，規(guī)范維護(hù)可使模具使用壽命從 50 萬次延長至 80 萬次以上，單次維護(hù)成本僅為模具更換成本的 1/20。

四、應(yīng)用案例與行業(yè)適配要求

（一）典型應(yīng)用案例

某頭部飲料企業(yè)采用 128 腔 PET 瓶坯模具生產(chǎn) 500ml 碳酸飲料瓶坯。通過優(yōu)化型腔布局和熱流道系統(tǒng)（選用德國 Husky 熱流道，噴嘴溫度控制精度 ±1℃），將成型周期從 12 秒縮短至 9.5 秒，單模日產(chǎn)量提升 20%。改進(jìn)冷卻系統(tǒng)后，瓶坯壁厚差從 0.12mm 降至 0.06mm，后續(xù)吹瓶廢品率從 3% 降至 0.8%。同時，通過建立模具 TPM 管理體系，模具平均故障間隔時間從 30 天延長至 65 天，年維護(hù)成本降低 40 萬元。

（二）食品級安全適配要求

食品包裝用 PET 模具需滿足嚴(yán)格的安全標(biāo)準(zhǔn)，型腔材料需通過 FDA 21 CFR Part 177.1310 認(rèn)證，表面不得釋放重金屬（鉛、鎘含量≤10mg/kg）和揮發(fā)性有機(jī)物。模具設(shè)計需避免死角結(jié)構(gòu)，流道轉(zhuǎn)角采用 R≥3mm 的圓弧過渡，便于清潔消毒。生產(chǎn)過程中，模具接觸 PET 熔體的部位溫度需控制在 270℃以下，防止 PET 降解產(chǎn)生乙醛（含量需≤1ppm），影響食品風(fēng)味。

總結(jié)

PET 材料注塑模具在食品包裝領(lǐng)域發(fā)揮著核心支撐作用。通過精準(zhǔn)匹配 PET 材料特性的模具設(shè)計、采用高規(guī)格制造工藝及規(guī)范維護(hù)體系，能夠?qū)崿F(xiàn)包裝制品的高質(zhì)量、高效率生產(chǎn)。隨著食品包裝行業(yè)對輕量化、高阻隔、可回收要求的提升，PET 注塑模具正朝著精密化（尺寸公差 ±0.005mm）、智能化（集成溫度壓力在線監(jiān)測）方向發(fā)展，為行業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供關(guān)鍵技術(shù)保障。