PET ыдыс дәрежесіндегі чиптердің сапасына әсер ететін маңызды факторлар
Қазіргі кезде PET - сусындарды орау үшін ең кеңінен қолданылатын материал. Себебі аморфты күйде негізінен болатын, жоғары мөлдірлігі мен созылғыштығы бар ПЭТ өнімдерін алу үшін ыңғайлы түрде суытуға болады, сондықтан оны екі бағытта созылған орау пленкасын жасау үшін орау материалы ретінде пайдалануға болады және аморфты ыдыс бос денесінен жоғары беріктігі мен жоғары мөлдірлігі бар созылған үрлеу ыдысын алуға болады, сонымен қатар оны созылмаған полиэтиленге (PE) тікелей экструдерлеу немесе үрлеу арқылы алуға болады. T-ыдыстар – іші бос контейнерлер. Іші бос ПЭТ ыдыстар, әсіресе созылған үрлеу арқылы жасалған ыдыстар ПЭТ-тің қасиеттерін толық пайдаланады және басқа да іші бос ыдыстармен бәсекелестікте мазмұнының, өнімділігінің және құнының жақсы көрсетілуін қамтамасыз етеді. Сондықтан ПЭТ орама материалы ретінде негізінен созылған үрлеу арқылы жасалады, ең кең тарағаны – ондаған миллилитрден 2 литрге дейінгі кіші ыдыстар, сондай-ақ 30 литрлік ыдыстар да бар. 1980 жылдардың басынан бастап оның жеңілдігі, пішін алуға ыңғайлылығы, арзан бағасы мен массалық өндіруге оңай болуы салдарынан ол тез даму қарқынын қамтамасыз етті. Шамамен 20 жыл ішінде ол әлемдегі ең маңызды сусын орамасына айналды. Ол газдалған сусындар, шайнек су, дәмдеуіштер, косметика, спиртті сусындар, құрғақ фруктоза сияқты өнімдерді орау үшін тек қана кеңінен қолданылмайды, сонымен қатар ыстық толтырылатын ыдыстарға арнайы өңдеуден өткеннен кейін шырындар мен шай сусындарын орау үшін де пайдаланылуы мүмкін. Ең заманауи технологиямен өңделген ПЭТ пиво ыдыстары да нарыққа енуде, сонымен қатар асептикалық толтырылатын ПЭТ ыдыстар да тез дамып келеді. Техникалық прогресс ПЭТ ыдыстардың қолданылу аясын кеңейтуде деп айтуға болады, тек суда және газдалған сусындардағы дәстүрлі нарықты кеңейту үшін ғана емес, сонымен қатар пиво, шыны және алюминий консервілері сияқты орамалардың соңғы орындарына да әсер етуде.
PET буылтықтағы чиптің өндіру процесі негізінен екі бөлімге бөлінеді. Бірінші бөлім — негізгі чипті, яғни полиэфирді өндіру. Қағаз қабатындағы негізгі пластиналарды өндіру процесі әдеттегі пластиналармен негізінен бірдей. Қағаз қабатындағы пластиналардың кейбір қасиеттерін қанағаттандыру үшін үшінші мономер IPA және кейбір қоспалар қосылады. Екінші бөлім — негізгі пластиналардың қатты фазалық тұтқырлығын арттыру.
1. шикізаттың кесілу өлшемі
Трансэстерификация мен эстерификация — екеуі де кері реакциялар. Тепе-теңдікті оң бағытта ығыстыру үшін, ұшпа кіші молекулалы өнімдерді уақытылы жойып тастау қажет. Қатты фазалы поликонденсация кезінде пайда болатын кіші молекулалы қосалқы өнімдерді чиптен екі процестің көмегімен бөліп алуға болады: кіші молекулалы қосалқы өнімдердің чиптің ішінен оның бетіне диффузиялануы және одан әрі бетінен шығуы. Салыстырмалы түрде SSP өндіру кезінде чиптің ішіндегі кіші молекулалы өнімдердің диффузиялану жылдамдығы салыстырмалы түрде жоғары температура мен ағын жылдамдығында чиптің сыртқы бетіндегіден әлдеқайда баяу болады. Сондықтан кіші молекулалы өнімдерден мүмкіндігінше тезірек құтылу үшін технология реактордағы чиптің тұру уақытының ұзақ болуын талап етеді. Кіші бөлшектердегі кіші молекулалы өнімдердің диффузиялық жолы үлкен бөлшектерге қарағанда қысқа болғандықтан, оларды шығару оңай, сонымен қатар үлгі бөлшектері ұсақ болған сайын бөлшектердің жалпы беті ұлғаяды, жылу берілу жылдамдығы артады және реакция жылдамдығы да өсе түседі. Сондықтан белгілі бір шеңберде PET-тің қатты фазалы поликонденсациясының реакция жылдамдығы шикізат чипінің бөлшек өлшеміне кері пропорционал болады. Алайда, егер бөлшектер тым ұсақ болса, олар бір-біріне жабысып қалуы мүмкін, бұл реакция жылдамдығына әсер етеді. Сонымен қатар, бөлшектердің пішіні де реакция жылдамдығына әсер етеді. Дұрыс емес пішінді бөлшектер жабысуға бейім. Сондықтан базалық бөлікті кесуге жоғары талаптар қойылады және қатты фазалы поликонденсация жүйесіне ерекше бөліктерді енгізуге болмайды.
2. шикізаттың кесілген бөліктерінің түс мәні
Шикі кесектердің түс мәні өнім кесектерінің түс мәнін тікелей анықтайды. Негізгі кесектердің түс мәніне әсер ететін көптеген факторлар бар. Түс — реакция кесектерінің сапасының ең көрнекі көрсеткіші. Өлшеу хроматографиялық және фотометриялық принциптерге негізделген, әдетте Хант (L, a, b) колориметрімен өлшенеді, L ақтықты, жарықтықты білдіреді; A — жасыл/қызыл индексі; B — сары индексі. Негізгі кесектердің түсіне әсер ететін көптеген факторлар бар, олар негізінен шикізаттың сапасына, қоспалардың түрлері мен мөлшеріне, өндіріс технологиясына, өндіріс процесінің бақылауына және өнімнің сапа айырмашылықтарына байланысты. Қазіргі уақытта процестен тікелей бақылау әдісі — шикі және көмекші материалдардың сапасы жақсы, процесс тұрақты болған жағдайда қызылтүсті және көктүсті қоспалардың мөлшерін өзгерту. Дайын өнім кесектерінің түс мәніне әсер ететін факторлар одан да күрделі, бірақ ыдыс-аяқ сортты кесектер өнімнің жоғары түс мәнін талап етеді, сондықтан пайдаланушылардың қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін процесті уақытылы реттеу қажет.
3. IPA және DEG құрамы
Дайын өнімнің пластиналарындағы IPA мен DEG құрамы негізгі пластина өндіру кезінде реттеледі, ал IPA мен DEG құрамы қатты фазалық тиксотроптық қасиеттің пайда болу процесінде негізінен өзгеріссіз қалады.
IPA мөлшері ПЭТ ұнтағының тұтқырлығына өте маңызды әсер етеді. IPA қосудың мақсаты - ПЭТ макромолекулаларының реттілігін төмендету арқылы ПЭТ ұнтағының кристалдылығын азайту. Бірақ IPA-ны қосу ПЭТ-тің жұмсару және балқу нүктелерін төмендетеді, ол ыдыстардың термостабильділігі мен механикалық беріктігін нашарлатады. Сондықтан IPA мөлшері нарықтық талаптарға сәйкес реттеліп, қатаң бақылануы тиіс. Қазіргі уақытта компания пайдаланушылардың талаптарына сәйкес екі түрлі шайкалайтын сусындар ыдысына арналған ұнтақ өндіреді: бірі - қалыпты газдалған сусындар ыдысына арналған, екіншісі - ыстық консервіленген шайқалайтын сусын ыдысына арналған. Соңғысы жоғары температураға төзімділікті талап етеді, сондықтан ыдысты иіру процесінде де тиісті түзетулер жасалады, мысалы, жылумен өңдеу процесін қосу және қалып температурасын реттеу. Сонымен қатар, сусын ыдыстарының температураға төзімділік талаптарын қанағаттандыру үшін ПЭТ-тің кристалдылығын жақсарту мақсатында шикізаттағы IPA мөлшері (салмағы бойынша 1,5% азайтылған) тиісті түрде төмендетілді. Сонымен қатар, IPA мөлшері қатты фазалық поликонденсацияға да белгілі дәрежеде әсер етеді, егер IPA мөлшері тым жоғары болса, алдын ала кристалдану және кристалдау аппаратында ұнтақтың толық емес кристалдануына әкеп соғады, ол ұнтақтардың желімделу процесінде бір-біріне жабысуына әкеледі.
Этиленгликольдің мөлшері әдетте өндіру процесіне байланысты анықталады, бірақ микроретттеу пропорциясын реттеу арқылы да (мысалы, EG мен PTA қатынасын реттеу) өзгертуге болады. Қазіргі уақытта шайкаларға арналған сорттың диэтиленгликоль мөлшері салмақтық пайызы бойынша 1,1%+0,2% шамасында. Осы аралықта диэтиленгликольдің жоғары мөлшері PET шайкалардың жылуға төзімділігін арттыруға ықпал етеді, себебі диэтиленгликольдегі эфир байланысының икемділігі PET-тің кристалдану жылдамдығын арттырады, бірақ бұл мөлшер тым жоғары болмауы керек, өйткені эфир байланысының болуы PET молекулаларының қаттылығын төмендетеді, PET-тің балқу температурасын төмендетеді және шайкалардың тұтқырлығына әкеп соғады. Байланыстыру процесі. Егер мөлшері тым жоғары болса, шайкалардың механикалық қасиеттері де төмендейді.
4. Терминалды карбоксил тобы
Басқа да кейбір жағдайларда жоғары карбоксил тобы мөлшері реакция жылдамдығын арттыруға пайдалы. SSP реакциясының теңдеуінен бірі - трансэстерификация, екіншісі - эстерификация екендігі көрінеді, сонымен қатар PET тізбектері арасындағы эстерификациялық реакция мен реакция жылдамдығы үшін жоғары карбоксил тобы мөлшері қолайлы. PET бөлігінде H+ концентрациясының өсуі катализатордың автокаталитикалық әсеріне де пайдалы, бірақ соңғы карбоксил тобының мөлшерінің өсуі пластинканың кейінгі өңдеу сапасына әсер етеді, сондықтан негізгі пластина үшін соңғы карбоксил тобы белгілі бір шеңберде болуы талап етіледі, әдетте 30~40mol/т құрайды, ал шынық үшін пластина [30mol/т.
5. Басқа факторлар
Шикізаттың қиылысындағы әртүрлі қоспалардың түрі мен мөлшері сонымен қатар дайын қиынның ішкі сапасына белгілі әсер етеді. Ыдыс деңгейіндегі қию өндірісі көптік фосфор қышқылын қосуын талап етеді. Полифосфор қышқылының рөлі - PET молекулалық тізбегінің ұшын фосфат тобымен жабып, PET тізбегінің жылулық тұрақтылығын арттыру. Алайда, фосфат тобы PET кристалының нуклеациялау агентіне айналуы мүмкін. Нақтырақ айтқанда, бұл ыдыс деңгейіндегі қиындардың инъекциялық құюына белгілі әсер етеді. Шелектеу процесі кезінде олигомерлер, метал оксидтері (мысалы, сурьма үшоксиді), фосфаттар т.б. PET кристалдануы үшін нуклеациялау агенттері болып табылады, ал полиэтиленгликоль сияқты басқа төмен молекулалы қосылыстардың өздері нуклеациялау қасиетіне ие болмайды. Бірақ ол кристалдану катализаторы болып табылады. Егер PET-тағы осы заттардың мөлшері белгілі бір шамадан асып кетсе, PET-тың кристалдану жылдамдығы артады (яғни, суық кристалдану температурасы төмендейді), бұл шелектің сапасына әсер етеді, ыдыстың түбінде немесе аузында ақ тұман пайда болуы мүмкін және тіпті бүкіл ыдыстың мөлдірлігіне әсер етуі мүмкін. Сондықтан, қиынның сапасы мен реакция жылдамдығын (құрылғының сыйымдылығы) қамтамасыз ету жағдайында катализаторды қоса алғанда, қоспалардың мөлшері біртіндеп азайту керек.
Пре-кристалдауыш және кристалдауыштың өнім қасиеттеріне әсер ететін процестік параметрлері
Әдетте, алдын-ала кристалдауыштың температурасы 145~150°C аралығында болады (параметр шетелдік тарап берген). Егер температура тым төмен болса, қиындының ішіндегі кристалды су молекуларын жою қиынға соғады, бұл қиындының кристалдану жылдамдығының баяулауына әкеледі. Кристалдану жеткіліксіз болып, өндірістің қажеттіліктеріне сай келмейді. Алайда, кристалдану температурасы тым жоғары болмауы керек, себебі температура жоғарылаған сайын алдын-ала кристалдауыш пен кристалдауыштағы қиынды мен ауа тотығу нәтижесінде бүлінуі мүмкін, ол өнімнің түс мәніне әсер етеді. Кристалдауыштың температурасы 170~175 °C аралығында болуы керек (параметрлер шетелдік тараптан берілген). Егер температура 175 °C-тан жоғары болса, қиындының алдын-ала кристалдауыш пен кристалдауыштағы ұзақтығы артуына байланысты түс мәні тезірек өседі, ал кристалдылық сәйкесінше өзгеріссіз қалады. Әрине, нақты өндірісте тым күшті суыту арқылы жақсы b мәнін алу мүмкін емес, себебі температура төмен болғанда қиындының жеткілікті кристалданбауы кейінгі алдын-ала қыздырғыш пен реакторда қиындының балқуына әкеледі, ал кристалды күйдегі судың бөлінуі қиынға соғады, бұл қиындының қалыңдау әсеріне және дайын қиындының ішкі сапасына теріс әсер етеді. Тек жақсы кристалданған қиындыларды ғана жақсы қалыңдаған қиынды алу үшін пайдалануға болады. «Жақсы кристалданған қиынды» деп негізінен қиындының кристалдылығы белгілі бір мәнге жетуі түсініледі, мысалы, алдын-ала кристалдауыштан шыққан кездегі кристалдылық ≥30%, кристалдауыштан шыққан кезде ≥40%, алдын-ала қыздырғыш шығысында ≥45%. Әйтпесе қалыңдау процесі кезінде қиындылардың бір-біріне желімделуіне әкеледі; тағы бір маңызды нүкте — қиындылардың беті біркелкі кристалдануы керек.
7. Алдын-ала қыздырғыш пен реактордың процестік параметрлерінің өнімнің қасиеттеріне әсері
Бұл екі сатыда пластиналардың қоюлану дәрежесі әртүрлі болады. Қатты фазалық поликонденсациялық реакцияның термодинамикасы мен кинетикасына әсер ететін екі фактор бар: реакция температурасы және бөлімшеден тысқа қарай кішкентай молекулалық өнімдердің диффузиялану дәрежесі. Бірінші фактор азоттың қыздыруын реттеу температурасына тәуелді.
Реакцияға температураның әсері әрқашан оң және теріс болады. Оң жағы - температураны көтеру реакция жылдамдығын арттыруға мүмкіндік береді және тұтқырлықтың өсуі тұрақты болған жағдайда қондырғының өнімділігін арттыруға болады. Сонымен қатар, белгілі бір шарттарда өндірісті арттыруға болады. Қалыңдықтың өсуі. Дегенмен, температураның өсуі жанама реакциялардың артуымен қосымша жүреді, бұл өз кезегінде өнімнің сапасына әсер етеді. Сондықтан нақты өндірісте екі жақты ескере отырып, тиісті температураны табу қажет. Бұл қондырғыда реактордың температурасы алдын-ала қыздырғыштың шығу температурасы арқылы анықталады. Реактордың температурасын алдын-ала қыздырғыштың шығу температурасын және алдын-ала қыздырғыштың түбіндегі азот ағынын өзгерте отырып реттеуге болады. Реактордың кіріс температурасы баяу төменге қарай тасымалданады, сонымен қатар жүйенің реакциясы да баяу жүреді. Бір рет өзгеріс енгізілген соң, қайта тұрақтандыру уақыты реактордың тұру уақытынан кем дегенде екі есе ұзақ болады және сәйкес соңғы өнімнің тұтқырлығы да өзгереді. Бұл уақытты қажет етеді, әйтпесе реакция жылдамдығы әртүрлі болып, пластиналардың теңсіз қалыңдауына әкеп соғады, бұл пластиналардың кейінгі өңдеу сапасына әсер етеді.
Екінші фактор реакция кезіндегі азот ағынының жылдамдығына және пластинаның меншікті бетіне тәуелді. Мұнда азот бір жағынан қыздыру ортасы (әсіресе алдын-ала қыздырғышта), екінші жағынан кіші молекулалық өнімдерді әкететін орта болып табылады. Бұрын айтылғандай, қатты фазалық поликонденсация нәтижесінде пайда болатын кіші молекулалық өнімдер бөлімнен екі процесте шығады, онда беттен кіші молекулалардың сыртқа диффузиясы азот ағыны мен температураға байланысты. Мұнда азот пен пластина қарама-қарсы ағып өтеді, бұл қыздыру әсерін арттырады және кіші молекулалық өнімдерді әкетеді. BUHLER құрылғысының алдын-ала қыздырғышы төбе тәрізді құрылымды қолданады, оның түбінен және ортасынан өтетін азот циркуляциясы арқылы қыздыру біркелкі және бұрыштары болмайтындай етіледі. Реакторда пластина түбінде қысым астында болғандықтан, төменгі енгізу температурасы шамамен 190 градусқа тең төмен температурада ұсталады, бұл пластинаның желімделуін азайтады. Қыздырудың ортасы ретінде азот ағынының жылдамдығы негізінен реакция температурасы мен өндірістік жүктемеге (яғни газ-қатты фаза қатынасының талабына) байланысты. Температура мен жүктеме тұрақты болғанда, азот ағынының шектік мәні болады, яғни осы мәнге жеткеннен кейін ағын жылдамдығының өсуі реакция жылдамдығын арттырмайды, себебі газ-қатты фаза шекарасы адсорбциялық тепе-теңдікке шығады, бірақ температура өскенде тепе-теңдік бұзылады және азот ағынының жылдамдығы өскен сайын газ-қатты фаза шекарасындағы кіші молекулалық концентрация төмендей береді, жаңа тепе-теңдік орнайынша.
SSP реакциясының жылдамдығына әсер ететін басқа бір себеп — сыртқы қуат - катализатор қуаты. Яғни, негізгі бөлімдегі катализатор мөлшері, А бөлігіндегі катализатор мазмұны В бөлігінің шамамен 2/3-ін құрайды. Катализатор мазмұнынан басқа катализаторлық әсерге әсер ететін факторлардың ішінде реакция температурасының маңызы зор.
8. Азот тазарту жүйесінің өнім қасиеттеріне әсері
(1) Оттек мазмұны
Азотты тазарту жүйесіне азот жүйесінде пайда болатын кіші молекулалы газ тәрізді органикалық заттарды жойу үшін азот қоспасынан аз мөлшерде аспаптық ауа енгізіледі. 1-3 теңдеуден реакциядағы негізгі көмірсутектің этиленгликоль екендігі көрініп тұр, сонымен қатар жанама реакция нәтижесінде пайда болатын ацетальдегид, олигомерлер сияқты заттар катализаторлық реактордың Pt/Pd катализаторлық қабатында оттегімен катализаторлық тотығып, көмірқышқыл газы мен суға айналады. Дегенмен, ондағы оттегі мөлшері қатаң бақылануы тиіс, себебі оттегі молекулаларының болуы қоюлану процесі кезінде жылулық ыдырауға әкеліп соқтырады, бұл өнімнің түс көрсеткішінің нашарлауына, тұтқырлығының төмендеуіне және шеткі карбоксил топтарының өсуіне әкеледі. Қондырғының азотты тазарту жүйесінен шығатын азот газындағы оттегі мөлшері 10 ppm-нан аспайтындай етіп реттеледі. Қазіргі уақытта азотты тазарту жүйесінің сипаттамаларына сәйкес, катализаторлық тотығудың қосымша әдісі ретінде азоттағы кіші молекулалы қосылыстарды шығару үшін суық EG де енгізуге болады, бұл азоттағы оттегі мөлшерін жоя алады, бірақ ацетальдегид сияқты төмен қайнау температурасы бар кіші молекулалы қосылыстар үшін шығару тиімділігі төмен
(2) Азотты тазарту дәрежесі
Азоттың тазалығы сабақшалардың қалыңдауына және сапасына белгілі бір әсер етеді. Біріншіден, азоттағы кіші молекулалы көмірсутектер ыдырау реакциясының бағытына қарай тұтқырлықты арттыратын реакцияны ынталандырады, бұл сабақшалардың қалыңдауына қолайсыз әсер етеді. Сонымен қатар, ол сабақшалардан ацетальдегидтің шығарылуына да әсер етеді, сондықтан сабақшалардағы альдегид мөлшеріне әсер етеді, бірақ полимеризация реакциясы өте күрделі, азоттағы кіші молекулалардың ацетальдегид мөлшеріне әсерін талдау әлі зерттеуді қажет етеді.
(3) Азот жүйесінің шық нүктесі
Жоғары температурада су молекулалары полиэфир макромолекулаларын гидролизге ұшыратып, өнімнің сапасына әсер етеді. Сондықтан қатты фазалық поликонденсация өндірісінде азот жүйесінің шіңке нүктесін, яғни азот жүйесіндегі су молекулаларының мөлшерін бақылау қажет. BUHLER құрылғылары үшін азоттың шіңке нүктесі -30 градустан төмен, ал SINCO құрылғысы үшін -40 градус болуы талап етіледі.
Қорытынды
PET ыдыс дәрежесіндегі ұнтақтарды орамалық материал ретінде қолданған кезде, негізгі сапа көрсеткіштеріне мыналар жатады: сыртқы көрініс сапасы, механикалық қасиеттер, өңдеу қасиеттері, иіссіздігі мен усыздығы, сонымен қоса пластиналардың сапасына әсер ететін көптеген факторлар да өте күрделі. Негізгі факторлар жоғарыда талданған бірнеше бағытты қамтиды. Пайдаланушының талаптарына сәйкес негізгі пластиналар формуласы, технологиялық маршрут пен технологиялық шарттарды реттеу арқылы жоғарыда көрсетілген көрсеткіштерді нарықтық қажеттіліктерге сай етіп бейімдеуге болады. Сонымен қоса SSP өндірісін жергілікті деңгейде ұйымдастыруға дайындық жасалады.
EN
