Faktor Penting yang Mempengaruhi Kualiti Hiran PET Gred Botol

Faktor Penting yang Mempengaruhi Kualiti Hiran PET Gred Botol

Pada masa kini, PET adalah bahan pembungkusan minuman yang paling meluas digunakan. Memandangkan PET boleh disejukkan dengan mudah untuk menghasilkan produk PET yang secara asasnya berada dalam keadaan amorfus, mempunyai kelegapan tinggi dan mudah diregang, PET boleh digunakan sebagai bahan pembungkusan untuk menghasilkan filem pembungkusan regangan dwi-arah, serta boleh digunakan untuk menghasilkan botol tiup regangan berkualiti tinggi dan berkelegapan tinggi daripada templat botol amorfus, dan juga boleh diekstrusi atau ditiup secara langsung menjadi botol PE tanpa regangan. Botol PET berongga merupakan bekas berongga. Bekas berongga PET, terutamanya botol acuan tiup regangan, sepenuhnya memanfaatkan sifat-sifat PET, memberikan kesan paparan yang baik terhadap kandungan, prestasi dan kos berbanding bekas berongga lain. Oleh itu, bahan pembungkusan PET kebanyakannya digunakan dalam proses acuan tiup regangan, yang paling meluas digunakan ialah botol kecil berkapasiti puluhan mililiter hingga 2 liter, walaupun terdapat juga botol berkapasiti 30 liter. Sejak awal tahun 1980-an, disebabkan oleh beratnya yang ringan, mudah dibentuk, harga rendah dan mudah dihasilkan secara besar-besaran, PET telah berkembang dengan pesat tanpa dapat dihalang. Dalam tempoh kira-kira 20 tahun, PET telah menjadi bahan pembungkusan minuman paling penting di dunia. Ia tidak sahaja digunakan secara meluas dalam pembungkusan minuman berkarbonat, air dalam botol, perisa, kosmetik, minuman keras, fruktosa kering dan produk lain, tetapi juga boleh digunakan dalam pembungkusan minuman jus buah dan teh selepas dirawat khas menggunakan botol isi panas. Botol PET untuk bir yang dirawat dengan teknologi paling canggih juga mula memasuki pasaran, manakala botol PET isi aseptik turut berkembang dengan pesat. Boleh dikatakan bahawa kemajuan teknologi sedang memperluaskan penggunaan botol PET, tidak sahaja terus memperluaskan pasaran tradisional dalam air minuman dan minuman berkarbonat, tetapi juga memberi impak terhadap kedudukan akhir pembungkusan bir dan minuman lain yang sebelum ini menggunakan kaca dan tin aluminium.

Proses pengeluaran cip gred botol PET terutamanya dibahagikan kepada dua bahagian. Bahagian pertama adalah pengeluaran cip asas, iaitu pengeluaran poliester. Proses pengeluaran hirisan asas gred botol pada dasarnya sama seperti hirisan konvensional. Untuk memenuhi beberapa sifat hirisan gred botol, monomer ketiga IPA dan beberapa bahan tambahan ditambahkan. Bahagian kedua adalah peningkatan kelikatan fasa pepejal bagi hirisan asas.

1. saiz penghirisan bahan mentah

Kedua-dua tindak balas transesterifikasi dan esterifikasi adalah tindak balas berulang alik. Untuk mengalihkan keseimbangan ke arah yang positif, produk molekul kecil yang mudah meruap mesti dihapuskan pada masa yang sesuai. Hasil sampingan molekul kecil yang dihasilkan melalui pempolikon densasi keadaan pepejal boleh dipisahkan daripada cip melalui dua proses: peresapan hasil sampingan molekul kecil dari bahagian dalam ke permukaan cip dan peresapan dari permukaan cip. Secara relatifnya, dalam pengeluaran SSP, kadar resapan produk molekul kecil di dalam cip jauh lebih perlahan berbanding di luar permukaan cip pada suhu dan kadar aliran yang agak tinggi. Oleh itu, untuk membuang produk molekul kecil sejauh mungkin, teknologi ini memerlukan cip berada di dalam reaktor untuk tempoh yang lebih lama. Memandangkan laluan resapan produk molekul kecil dalam zarah bersaiz kecil lebih pendek berbanding zarah bersaiz besar, ia lebih mudah dikeluarkan; selain itu, jika saiz zarah sampel kecil, jumlah luas permukaan zarah meningkat, kadar pemindahan haba meningkat, dan kadar tindak balas turut meningkat. Oleh itu, dalam julat tertentu, kadar tindak balas polikon densasi keadaan pepejal PET berkadar songsang dengan saiz zarah cip bahan mentah. Namun, jika zarah terlalu kecil, ia mudah melekat, yang akan menjejaskan kadar tindak balas. Selain itu, bentuk zarah juga akan mempengaruhi kadar tindak balas. Bentuk tidak sekata lebih mudah melekat. Justeru, terdapat keperluan yang tinggi terhadap potongan keratan asas, dan keratan khas tidak boleh dimasukkan ke dalam sistem polikon densasi fasa pepejal.

2. nilai warna hirisan bahan mentah

Nilai warna penghirisan mentah secara langsung menentukan nilai warna penghirisan produk. Terdapat banyak faktor yang mempengaruhi nilai warna hirisan asas. Warna adalah penunjuk paling intuitif terhadap kualiti hirisan tindak balas. Pengukuran ini berdasarkan prinsip kromatografi dan fotometri serta piawaian pengukuran Jawatankuasa Pencahayaan Antarabangsa (ILC), biasanya diukur menggunakan kolorimeter Hunt (L, a, b), L bermaksud keputihan, kecerahan; A adalah indeks hijau/merah; B adalah indeks kuning. Terdapat pelbagai faktor yang mempengaruhi warna hirisan asas, yang terutamanya disebabkan oleh kualiti bahan mentah, jenis dan kandungan bahan tambahan, teknologi pengeluaran, kawalan proses pengeluaran dan perbezaan kualiti produk. Pada masa ini, kaedah kawalan langsung daripada proses adalah dengan mengubah penambahan ejen kemerahan dan ejen biru dalam keadaan proses yang stabil dan kualiti bahan mentah serta bantuannya yang baik. Faktor-faktor yang mempengaruhi nilai warna hirisan produk siap lebih kompleks, tetapi hirisan gred botol memerlukan nilai warna produk yang tinggi, maka proses tersebut perlu dilaraskan pada masa yang sesuai untuk memenuhi keperluan pengguna.

3. Kandungan IPA dan DEG

Kandungan IPA dan DEG dalam hirisan produk siap dikawal dalam pengeluaran hirisan asas, dan kandungan IPA dan DEG secara asasnya tidak berubah dalam proses pelekat fasa pepejal.

Jumlah IPA adalah sangat penting kepada kelikatan cip PET. Tujuan penambahan IPA adalah untuk mengurangkan keteraturan susunan makromolekul PET supaya dapat mengurangkan kekristalan cip PET. Namun, titik lembut dan titik lebur PET berkurang akibat penambahan IPA, yang menyebabkan kestabilan haba dan kekuatan mekanikal botol menjadi lebih buruk. Oleh itu, kandungan IPA perlu dilaras mengikut keperluan pasaran dan dikawal dengan ketat. Pada masa ini, syarikat menghasilkan dua jenis hirisan gred botol mengikut keperluan pengguna, satu ialah hirisan gred botol minuman berkarbonat biasa, satu lagi ialah hirisan gred botol jus buah tin panas, yang mana yang terakhir memerlukan rintangan suhu tinggi, maka selain membuat pelarasan yang sesuai dalam proses peniupan botol, seperti menambah proses rawatan haba dan melaras suhu acuan. Selain itu, kandungan IPA (1.5% dikurangkan berdasarkan peratusan berat) telah dikurangkan secara sesuai dalam bahan mentah untuk meningkatkan kekristalan PET bagi memenuhi keperluan rintangan suhu botol minuman. Tambahan pula, kandungan IPA juga memberi kesan tertentu terhadap pempolimeran polikon densasi fasa pepejal; jika kandungan IPA tidak sesuai, contohnya apabila kandungannya terlalu tinggi, ia akan menyebabkan ketidaksempurnaan penghabluran dalam pra-penghabluran dan penghablur, mengakibatkan kelekatan hirisan semasa proses pelekitan.

Kandungan glikol dietilena biasanya ditentukan melalui proses pengeluaran, tetapi juga boleh dilaras dengan mengubah nisbah larasan mikro (seperti melaras nisbah EG kepada PTA). Pada masa ini, kandungan glikol dietilena dalam cebisan gred botol adalah sekitar 1.1%+0.2% (peratusan berat). Dalam julat ini, kandungan glikol dietilena yang lebih tinggi memudahkan peningkatan rintangan haba pada cip PET, disebabkan oleh keanjalan ikatan eter dalam glikol dietilena yang dapat meningkatkan kadar penghabluran PET, namun kandungan ini tidak boleh terlalu tinggi, kerana kewujudan ikatan eter mengurangkan kekakuan molekul PET, menurunkan takat lebur PET, dan mudah menyebabkan kekentalan cebisan. Proses pengikatan. Jika kandungannya terlalu tinggi, ia juga akan mengurangkan sifat mekanikal cebisan yang ditiup.

4. Kumpulan karboksil terminal

Dalam keadaan tertentu yang lain, kandungan kumpulan karboksil tinggi adalah bermanfaat untuk meningkatkan kadar tindak balas. Seperti yang dapat dilihat daripada persamaan tindak balas SSP, satu ialah pengesteran semula, satu lagi ialah pengesteran, dan kandungan kumpulan karboksil hujung yang tinggi adalah menguntungkan bagi tindak balas pengesteran antara rantaian PET serta kadar tindak balas tersebut. Dalam bahagian PET, peningkatan kepekatan H+ juga bermanfaat bagi kesan autokatalitik mangkin, tetapi peningkatan kandungan kumpulan karboksil hujung akan menjejaskan prestasi pemprosesan berikutnya kepingan tersebut, maka kumpulan karboksil hujung kepingan asas perlu dikawal dalam julat tertentu, secara umumnya dikehendaki berada dalam lingkungan 30 ~40 mol/t, manakala kumpulan karboksil hujung kepingan aras botol [30 mol/t.

5. Faktor-faktor lain

Jenis dan jumlah pelbagai aditif dalam hirisan bahan mentah juga akan mempengaruhi kualiti dalaman hirisan siap. Pengeluaran penghirisan peringkat botol memerlukan penambahan pengstabil haba asid polifosforik. Peranan asid polifosforik adalah untuk menutup hujung rantaian molekul PET dengan kumpulan fosfat dan meningkatkan kestabilan haba rantaian PET. Walau bagaimanapun, kumpulan fosfat juga boleh bertukar menjadi ejen pengkristalan bagi pengkristalan PET. Secara khusus, ia akan memberi kesan tertentu terhadap percetakan suntikan hirisan peringkat botol. Semasa proses peniupan, oligomer, oksida logam (seperti antimon trioksida), fosfat dan sebagainya merupakan agen pengkristalan bagi pengkristalan PET, manakala sebatian molekul rendah lain seperti polietilena glikol sendiri tidak mempunyai sifat pengkejutan. Namun demikian, ia merupakan pemangkin pengkristalan. Jika kandungan bahan-bahan ini melebihi tahap tertentu dalam PET, kadar pengkristalan PET akan dipercepatkan (iaitu suhu pengkristalan sejuk akan berkurang), yang seterusnya akan menjejaskan kualiti botol yang ditiup, menyebabkan kabut putih di bahagian dasar atau mulut botol, dan mungkin malah menjejaskan ketelusan seluruh botol. Oleh itu, dalam keadaan memastikan kualiti hirisan dan kelajuan tindak balas (kapasiti peralatan), aditif termasuk mangkin harus dikurangkan sebanyak mungkin.

Kesan parameter proses pra-penghabluran dan penghabluran terhadap sifat produk

Secara umum, tetapan suhu pra-penghabluran adalah 145~150°C (parameter ini diberikan oleh pihak asing). Jika suhu terlalu rendah, sukar untuk mengeluarkan molekul air dalam bentuk air hablur daripada hirisan, yang akan menyebabkan kelajuan penghabluran hirisan menjadi terlalu perlahan. Penghabluran tidak mencukupi dan tidak dapat menepati keperluan pengeluaran. Walau bagaimanapun, suhu penghabluran tidak seharusnya terlalu tinggi, kerana apabila suhu meningkat, proses pemotongan serta udara di dalam pra-penghablur dan penghablur menjadi mudah mengalami degradasi pengoksidaan yang boleh mempengaruhi nilai warna produk. Tetapan suhu penghablur adalah 170~175 °C (parameter ini diberikan oleh pihak asing). Jika suhu melebihi 175 °C, dengan peningkatan masa tinggal cip di dalam pra-penghablur dan penghablur, nilai warna akan meningkat dengan lebih tajam, manakala darjah penghabluran hampir tidak berubah. Sudah tentu, dalam pengeluaran sebenar, tidak mungkin mendapatkan nilai b yang baik melalui penyejukan berlebihan, kerana pada suhu rendah, ketidakcukupan penghabluran hirisan menyebabkan cip menggumpal di dalam pemanas awalan dan reaktor seterusnya, dan air dalam keadaan hablur sukar dibezakan, yang akan menjejaskan kesan penebalan hirisan serta kualiti dalaman hirisan siap. Hanya bahagian hirisan yang hablur dengan baik boleh digunakan untuk mendapatkan hirisan tebal yang baik. Istilah bahagian hablur yang baik terutamanya merujuk kepada darjah penghabluran hirisan yang mencapai nilai tertentu, contohnya, darjah penghabluran daripada pra-penghablur adalah ≥30%, darjah penghabluran di pintu keluar penghablur adalah ≥40%, dan darjah penghabluran di pintu keluar pemanas awalan adalah ≥45%. Sekiranya tidak, ia akan menyebabkan pengikatan hirisan semasa proses penebalan; satu lagi aspek penting ialah permukaan hirisan mestilah hablur secara sekata.

7. Kesan parameter proses pra-pemanas dan reaktor terhadap prestasi produk

Kedua-dua peringkat ini mempunyai darjah penebalan yang berbeza pada hirisan. Terdapat dua faktor yang mempengaruhi termodinamik dan kinetik tindak balas polikondensasi fasa pepejal: suhu tindak balas dan tahap di mana hasil sampingan molekul kecil meresap keluar dari keratan tersebut. Faktor pertama bergantung kepada suhu kawalan pemanasan nitrogen.

Kesan suhu terhadap tindak balas sentiasa positif dan negatif. Aspek positifnya ialah peningkatan suhu boleh meningkatkan kadar tindak balas, dan produktiviti peranti boleh ditingkatkan dalam keadaan peningkatan kelikatan adalah malar. Selain itu, pengeluaran boleh ditingkatkan di bawah keadaan tertentu. Peningkatan ketebalan. Walau bagaimanapun, peningkatan suhu disertai dengan peningkatan tindak balas sampingan, yang seterusnya menjejaskan kualiti produk. Oleh itu, dalam pengeluaran sebenar, suhu yang sesuai perlu dicari dengan mengambil kira dua aspek tersebut. Dalam peranti ini, suhu reaktor ditentukan oleh suhu aliran keluar pemanas awal. Suhu reaktor boleh dikawal dengan mengubah suhu aliran keluar pemanas awal dan aliran nitrogen di bahagian bawah pemanas awal. Suhu aliran masuk reaktor berpindah secara perlahan ke bawah, dan tindak balas sistem juga berlaku secara perlahan. Sekali diubah, masa untuk mencapai penstabilan semula adalah sekurang-kurangnya dua kali ganda masa tinggal reaktor, dan kelikatan produk akhir yang sepadan turut berubah. Ini mengambil masa, jika tidak, kelajuan tindak balas akan berbeza, menyebabkan penebalan helaian yang tidak sekata, yang akan menjejaskan prestasi pemprosesan susulan helaian tersebut.

Faktor kedua bergantung pada kadar aliran nitrogen pada masa tindak balas dan luas permukaan khusus hirisan. Di sini, nitrogen berfungsi sebagai medium pemanasan (terutamanya dalam pemanas awal) dan juga sebagai medium yang membawa keluar hasil sampingan molekul kecil. Seperti yang disebutkan sebelum ini, hasil sampingan molekul kecil yang dihasilkan oleh pengkondensan polifasa pepejal meninggalkan bahagian tersebut melalui dua proses, di mana peresapan keluar molekul kecil dari permukaan berkaitan dengan aliran nitrogen dan suhu. Nitrogen dan hirisan di sini mengalir secara berlawanan arah, yang meningkatkan kesan pemanasan serta membawa keluar hasil sampingan molekul kecil. Pemanas awal peranti BUHLER menggunakan struktur seperti bumbung, yang dipanaskan melalui peredaran nitrogen dari bahagian bawah dan nitrogen perantaraan bagi memastikan pemanasan lebih seragam dan tiada sudut mati. Dalam reaktor, kerana hirisan berada di bawah tekanan di bahagian bawah, suhu inlet bawah dikawal pada suhu lebih rendah iaitu sekitar 190 darjah, menjadikan hirisan kurang cenderung melekat. Sebagai medium pemanasan, kadar aliran nitrogen terutamanya bergantung pada suhu tindak balas dan beban pengeluaran (iaitu keperluan nisbah gas-pepejal). Apabila suhu dan beban adalah malar, kadar aliran nitrogen mempunyai nilai had, iaitu setelah nilai tersebut dicapai, peningkatan kadar aliran tidak lagi mempercepatkan kadar tindak balas kerana antaramuka gas-pepejal telah mencapai keseimbangan penyerapan, tetapi apabila suhu meningkat, keseimbangan terganggu, dan kepekatan molekul kecil pada antaramuka gas-pepejal terus berkurang seiring peningkatan kadar aliran nitrogen sehingga mencapai keseimbangan baru.

Sebab lain yang mempengaruhi kadar tindak balas SSP ialah kuasa luaran - kuasa pemangkin. Iaitu, jumlah pemangkin dalam bahagian asas, kandungan pemangkin dalam bahagian A adalah kira-kira 2/3 daripada bahagian B. Antara faktor yang mempengaruhi kesan pemangkinan pemangkin, selain daripada kandungan pemangkin, suhu tindak balas adalah lebih penting.

8. Kesan sistem penulen nitrogen terhadap sifat produk

(1) Kandungan oksigen

Sejumlah kecil udara instrumen diperkenalkan ke dalam sistem pemurnian nitrogen untuk menghapuskan bahan organik gas molekul kecil yang terhasil dalam sistem nitrogen. Seperti yang dapat dilihat daripada Persamaan 1-3, hidrokarbon utama dalam tindak balas tersebut ialah etilena glikol, dan terdapat juga asetaldehid, oligomer, dll. yang dihasilkan melalui tindak balas sampingan yang teroksidasi secara pemangkatan oleh oksigen kepada karbon dioksida dan air di dalam katil pemangkin Pt/Pd pada reaktor pemangkin. Walau bagaimanapun, kandungan oksigen di dalamnya mesti dikawal dengan ketat kerana kehadiran molekul oksigen menyebabkan degradasi haba semasa proses pemekatan, mengakibatkan penurunan nilai warna produk, pengurangan kelikatan, dan peningkatan kumpulan karboksil terminal. Kandungan oksigen dalam gas nitrogen daripada sistem pemurnian nitrogen dalam peralatan ini dikawal supaya berada dalam lingkungan 10 ppm. Pada masa ini, mengikut ciri-ciri sistem pemurnian nitrogen, selain daripada pengoksidaan pemangkatan, kaedah lain untuk menghilangkan sebatian molekul kecil dalam nitrogen juga boleh dilakukan dengan menyemburkan EG sejuk, yang boleh menghilangkan kandungan oksigen dalam nitrogen, tetapi bagi sebatian molekul kecil berketeguhan rendah seperti asetaldehid, kesannya terhadap penyingkiran tidak begitu baik

(2) Darjah pemurnian nitrogen

Ketulenan nitrogen mempunyai kesan tertentu terhadap penebalan hirisan dan kualiti hirisan tersebut. Pertama, hidrokarbon molekul kecil dalam nitrogen boleh menggalakkan tindak balas peningkatan kelikatan ke arah tindak balas songsang, yang tidak kondusif kepada penebalan hirisan. Pada masa yang sama, ia juga menjejaskan penyingkiran asetaldehid dalam hirisan, seterusnya mempengaruhi kandungan aldehid dalam hirisan tersebut, tetapi tindak balas polimer adalah sangat kompleks, analisis kesan molekul kecil dalam nitrogen terhadap kandungan asetaldehid masih perlu dikaji lanjut.

(3) Titik embun sistem nitrogen

Pada suhu tinggi, molekul air cenderung menghidrolisis makromolekul poliester dan menjejaskan kualiti produk. Oleh itu, dalam pengeluaran penebatan fasa pepejal, adalah perlu untuk mengawal titik embun sistem nitrogen, iaitu, mengawal kandungan molekul air dalam sistem nitrogen. Bagi peranti BUHLER, titik embun nitrogen perlu berada di bawah -30 darjah manakala bagi peranti SINCO, ia perlu berada pada -40 darjah.

Kesimpulannya

Apabila cip gred botol PET digunakan sebagai bahan pembungkusan, penunjuk kualiti utama mempunyai aspek-aspek berikut: kualiti rupa luar, sifat mekanikal, sifat pemprosesan, tidak berbau dan tidak toksik, serta banyak faktor yang mempengaruhi kualiti cebisan juga sangat rumit. Faktor utama adalah beberapa analisis di atas. Berdasarkan keperluan pengguna, resipi asas cebisan, laluan proses dan keadaan proses boleh dilaraskan untuk menyesuaikan penunjuk-penunjuk di atas bagi memenuhi keperluan pasaran. Dan bersedia untuk penswastaan pengeluaran SSP.