Viktige faktorer som påvirker kvaliteten på PET-flaskegrads chopper

Viktige faktorer som påvirker kvaliteten på PET-flaskegrads chopper

I dag er PET det mest brukte emballasjematerialet for drikkevarer. Siden PET enkelt kan kjøles ned til å få produkter som i hovedsak er i amorft tilstand, med høy transparens og god strekkbarhet, kan det brukes som emballasjemateriale til å produsere biaxialt strekket emballasjeplastfolie, og det kan også brukes til å lage sterke og klare blåseflasker med høy transparens fra amorf flaskepreform, samt ekstruderes eller blåses direkte til ikke-strekket PET-flasker som er hulromsbeholdere. PET-hulromsbeholdere, spesielt strekkblåseformede flasker, utnytter egenskapene til PET fullt ut og gir god visning av innhold, ytelse og pris sammenlignet med andre hulromsbeholdere. Derfor brukes PET som emballasjemateriale i all hovedsak til strekkblåseforming, og de mest brukte er små flasker på et par dusin milliliter opp til 2 liter, men det finnes også flasker med volum på opptil 30 liter. Siden begynnelsen av 1980-tallet har det utviklet seg raskt og uimotståelig takket være sitt lave vekt, enkle formbarhet, lave pris og letthet i masseproduksjon. På omtrent 20 år har det blitt den viktigste emballasjen for drikkevarer i verden. Det brukes ikke bare bredt til emballasje av karboniserte drikker, flaskevann, krydder, kosmetikk, alkohol, tørrfruktose og andre produkter, men kan også brukes til emballasje av juice og te-drikker etter spesiell behandling av varmefylte flasker. PET-ølflasker behandlet med nyeste teknologi kommer også på markedet, og sterilfylte PET-flasker utvikler seg raskt. Man kan si at teknologisk fremgang utvider bruken av PET-flasker, ikke bare ved å videreutvikle det tradisjonelle markedet for drikkevann og karboniserte drikker, men også ved å konkurrere med glass og aluminiumsbokser om den endelige posisjonen i emballasje.

Produksjonsprosessen for PET-flaskegradskudd er hovedsakelig delt inn i to deler. Den første delen er produksjon av grunnkudd, det vil si polyesterproduksjon. Prosessen for å produsere flaskegrads grunnskiver er i utgangspunktet den samme som for konvensjonelle skiver. For å oppfylle visse egenskaper ved flaskegradsskiver, legges tredje monomeren IPA og noen tilsetningsstoffer til. Den andre delen er økning av fastfaseviskositet for grunnskivene.

1. størrelse på råvarekapping

Både transesterifisering og esterifisering er reversible reaksjoner. For å forskyve likevekten i positiv retning, må flyktige små molekylære produkter fjernes til riktig tidspunkt. De små molekylære biproduktene som dannes under fastfasepolykondensasjon kan separeres fra kullet ved to prosesser: diffusjon av de små molekylære biproduktene fra kullets indre til overflaten, og deretter diffusjon fra overflaten av kullet. I forhold til hverandre er diffusjonsraten av små molekylære produkter inne i kullet mye lavere enn utenfor kullets overflate ved relativt høy temperatur og strømningshastighet. Derfor, for å bli kvitt små molekylære produkter så effektivt som mulig, krever teknologien at kullet har en lengre oppholdstid i reaktoren. Siden diffusjonsbanen for små molekylære produkter i små partikler er kortere enn i store partikler, er det lettere å fjerne dem. Når partiklene er små, øker den totale overflaten til partiklene, varmeoverføringshastigheten øker, og reaksjonsraten akselererer også. Dermed er reaksjonsraten for fastfasepolykondensasjon av PET i et visst område omvendt proporsjonal med partikkelenes størrelse i råmateriellkullet. Hvis imidlertid partiklene er for små, er det lett at de smelter sammen, noe som vil påvirke reaksjonsraten. I tillegg vil partiklenes form også påvirke reaksjonsraten. Uregelmessig form fører til økt tendens til sammensmelting. Derfor stilles det høye krav til kutting av grunnseksjonen, og spesielle seksjoner kan ikke tas med inn i fastfasesystemet for polykondensasjon.

2. fargeverdi av råmaterialeplater

Fargeverdien til råskiving bestemmer direkte fargeverdien til produktskivingen. Det er mange faktorer som påvirker fargeverdien til basale skiver. Farge er den mest intuitive indikatoren for kvaliteten av reaksjonsskiver. Målingen er basert på kromatografiske og fotometriske prinsipper og målestandarder fra International Lighting Commission (ILC), og måles vanligvis med en Hunt (L, a, b) fargemåler; L står for hvithet, lysstyrke; A er grønn/rød-indeks; B er gul-indeks. Det er mange faktorer som påvirker fargen på basisplater, som hovedsakelig skyldes råvarekvalitet, typer og innhold av additiver, produksjonsteknologi, prosesskontroll under produksjon og produktkvalitetsforskjeller. I dagens direkte kontrollmetode fra prosessen er det å endre tilsetningen av rød- og blåfargestoffer under betingelser av stabil prosess og god kvalitet på rå- og hjelpematerialer. Faktorene som påvirker fargeverdien av ferdige produktskiver er mer komplekse, men flaskenivå-skiver krever høy fargeverdi på produktet, så prosessen bør justeres i tide for å oppfylle brukernes behov.

3. Innhold av IPA og DEG

Innholdet av IPA og DEG i ferdig produktskive kontrolleres under produksjonen av grunnskiven, og innholdet av IPA og DEG er i utgangspunktet uendret i prosessen med fastfase-tackifisering.

Mengden IPA er svært viktig for viskositeten til PET-korn. Formålet med å tilsette IPA er å redusere regulariteten i oppbyggingen av PET-makromolekyler, slik at krystalliniteten i PET-kornene reduseres. Men mykningspunktet og smeltepunktet for PET synker ved tilsetning av IPA, noe som fører til dårligere varmebestandighet og mekanisk styrke i flasker. Derfor bør innholdet av IPA justeres i henhold til markedsbehov og strengt kontrolleres. For tiden produserer selskapet to typer flaskegradskorn i henhold til kundens krav: en type er vanlige korn til karboniserte drikkeflasker, mens den andre typen er korn til varmepasteuriserte juiceflasker. Den sistnevnte krever høy varmebestandighet, så i tillegg til passende justeringer i flaskeblåseprosessen – som å inkludere en varmebehandlingsprosess og justere formtemperaturen – reduseres innholdet av IPA (1,5 % redusert etter vektprosent) noe i råmaterialene for å øke krystalliniteten i PET og dermed oppfylle kravene til varmebestandighet for drikkeflasker. Videre har også innholdet av IPA en viss innvirkning på fastfase-polykondensasjon. Hvis innholdet av IPA ikke er passende, for eksempel når det er for høyt, kan det føre til ufullstendig prekristallisering og krystallisering i krystalliseringsprosessen, noe som resulterer i at kornene klistrer sammen under opptining.

Innholdet av dietylenglykol bestemmes vanligvis av produksjonsprosessen, men kan også justeres ved å endre forholdet for mikrojustering (for eksempel ved å justere forholdet mellom EG og PTA). For øyeblikket er innholdet av dietylenglykol i flaskegradskiver omtrent 1,1 % ± 0,2 % (vektprosent). I dette området bidrar høyere innhold av dietylenglykol til forbedret varmebestandighet i PET-korn, noe som skyldes fleksibiliteten i eterbindingen i dietylenglykol, som kan forbedre krystallisasjonsraten til PET. Dette innholdet kan imidlertid ikke være for høyt, fordi tilstedeværelsen av eterbindinger reduserer stivheten i PET-molekyler, senker smeltepunktet til PET og lett fører til viskositetsendringer under kvegproduksjon. Hvis innholdet er for høyt, vil det også redusere de mekaniske egenskapene ved blåsing av korn.

4. Terminal karboksylgruppe

Under visse andre betingelser er høyt innhold av karboksylgrupper gunstig for å øke reaksjonsfarten. Det fremgår av ligningen for SSP-reaksjonen at den ene er transesterifisering, den andre er esterifisering, og et høyt innhold av terminale karboksylgrupper er gunstig for esterifiseringsreaksjonen mellom PET-kjedene og reaksjonsfarten. I PET-seksjonen er økning av H+-konsentrasjon også gunstig for katalysatorens selv-katalyserende effekt, men økning av innholdet av terminale karboksylgrupper vil påvirke videre bearbeidbarhet av flaket, så innholdet av terminale karboksylgrupper i grunnflaket må derfor holdes innenfor et visst område, vanligvis 30–40 mol/t, og innholdet av terminale karboksylgrupper i flaskenivåflaket [30 mol/t.

5. Andre faktorer

Typen og mengden av ulike tilsetningsstoffer i råvareplaten vil også ha en viss innflytelse på den indre kvaliteten til ferdig plater. Produksjon av flaskegrads plating krever tilsetting av en varmestabilisator, polyfosforsyre. Rollen til polyfosforsyre er å forsegle enden av PET-molekylkjeden med en fosfatgruppe og øke varmestabiliteten til PET-kjeden. Fosfatgruppen kan imidlertid også omgjøres til en nøklingsagent for PET-kristallisering. Spesielt vil dette ha en viss innvirkning på innsprøyting av plater til flasker. Under blåseprosessen er oligomerer, metalloksyder (som antimontriksid), fosfater osv. alle nøklingsagenter for PET-kristalisering, mens andre lavmolekylære forbindelser som polyetylenglykol ikke har nøklingsvirkning. De virker derimot som krystallisasjonskatalysatorer. Hvis innholdet av disse stoffene overstiger et visst nivå i PET, vil krystallisasjonsraten til PET øke (det vil si at kaldkrystallisasjonstemperaturen senkes), noe som vil påvirke kvaliteten på blåseflasken, forårsake hvit tå ved bunnen eller munningen av flasken, og kan til og med redusere flaskens gjennomsiktighet. Derfor bør tilsetningsstoffene, inkludert katalysatoren, være så små som mulig, samtidig som man sikrer platenes kvalitet og reaksjonsfarten (utstyrskapasitet).

Effekt av prosessparametere i pre-kristallisator og kristallisator på produktets egenskaper

Generelt er forkrystallisatoren satt til 145–150 °C (parameteren gis av den utenlandske parten). Hvis temperaturen er for lav, er det vanskelig å fjerne vannmolekylene i form av krystallvann i skivene, noe som fører til at krystalliseringshastigheten blir for langsom. Krystallisasjonen blir utilstrekkelig og kan ikke tilpasse seg produksjonsbehovet. Temperaturen under krystallisasjon bør imidlertid ikke være for høy, fordi når temperaturen stiger, er knusingen og luften i forkrystallisatoren og krystallisatoren utsatt for oksidativ nedbrytning som påvirker produktets fargeverdi. Temperaturinnstillingen for krystallisatoren er 170–175 °C (parameterne gis av den utenlandske parten). Hvis temperaturen er høyere enn 175 °C, øker fargeverdien kraftig med økende oppholdstid for skivene i forkrystallisatoren og krystallisatoren, mens krystalliniteten neppe endres. Selvfølgelig er det i virkelig produksjon ikke mulig å oppnå en god b-verdi ved overdreven avkjøling, fordi ved lav temperatur fører dårlig krystallisasjon av skivene til at skivene smelter sammen i etterfølgende forvarmer og reaktor, og vann i krystallinsk form er vanskelig å fjerne. Dette vil påvirke skivenes tykkelseffekt og påvirke den indre kvaliteten til den ferdige skiven. Bare godt krystalliserte deler kan brukes for å oppnå godt tykkede deler. Den såkalte gode krystalldel betyr hovedsakelig at krystalliniteten i skiven når en viss verdi, for eksempel at krystalliniteten fra forkrystallisatoren er ≥30 %, krystalliniteten ved utløpet av krystallisatoren er ≥40 %, og krystalliniteten ved utløpet av forvarmeren er ≥45 %. Ellers kan det føre til at skivene smelter sammen under tykkingprosessen; et annet punkt er at overflaten av skivene er jevnt krystallisert.

7. Effekt av prosessparametere for forvarmer og reaktor på produktets ytelse

Disse to stadiene har ulik grad av tykning av skivene. Det er to faktorer som påvirker termodynamikken og kinetikken til fastfasepolykondensasjonsreaksjonen: reaksjonstemperaturen og i hvilken grad små molekylære biprodukter diffunderer ut fra snittet. Den første faktoren avhenger av kontrolltemperaturen for nitrogengassoppvarming.

Effekten av temperatur på reaksjonen er alltid positiv og negativ. Den positive siden er at økning av temperaturen kan øke reaksjonsfarten, og produktiviteten til enheten kan økes under betingelsen at viskøsitetserøkelsen er konstant. I tillegg kan produksjonen økes under visse forhold. Tykkelsesøkning. Imidlertid følger en temperaturøkning med økning i sidereaksjoner, noe som igjen påvirker produktkvaliteten. Derfor må det i den faktiske produksjonen finnes en passende temperatur, hvor man tar hensyn til begge sider. I denne enheten bestemmes reaktorens temperatur av forvarmerens utløpstemperatur. Reaktorens temperatur kan kontrolleres ved å variere forvarmerens utløpstemperatur og strømmen av nitrogen i bunnen av forvarmeren. Innløpstemperaturen til reaktoren overføres sakte nedover, og systemets reaksjon er også treg. Når den først endres, er tiden for gjenoppnåelse av stabil tilstand minst dobbelt så lang som reaktorens oppholdstid, og viskositeten til det tilhørende endelige produktet endres også. Det tar tid, ellers vil reaksjonsfarten være forskjellig, noe som resulterer i ujevn tykning av skiven, noe som vil påvirke videre bearbeidingsytelsen til skiven.

Den andre faktoren avhenger av nitrogengjennomstrømmingen ved reaksjonsøyeblikket og det spesifikke overflatearealet til skiven. Her er nitrogen på den ene siden et oppvarmingsmedium (spesielt i en forvarmer) og på den andre siden et medium som fører bort små molekylære biprodukter. Som nevnt tidligere, forlater de små molekylære biproduktene som dannes ved fastfasepolykondensasjon to prosesser for å forlate seksjonen, hvor utadrettet diffusjon av små molekyler fra overflaten er relatert til nitrogengjennomstrømming og temperatur. Nitrogenet og skivingen her har motstrøm, noe som øker oppvarmingsvirkningen og fører bort små molekylære biprodukter. Forvarmeren på BUHLER-utstyret bruker en taklignende struktur, som varmes opp av bunn-nitrogen og sirkulasjon av mellomliggende nitrogen for å gjøre oppvarmingen mer jevn og uten døde vinkler. I reaktoren, fordi skiven er under trykk nederst, kontrolleres innløpstemperaturen nederst på en lavere temperatur på omtrent 190 grader, noe som gjør at skivene mindre sannsynlig vil klistre. Som medium for oppvarming er nitrogengjennomstrømmingen hovedsakelig avhengig av reaksjonstemperaturen og produksjonsbelastningen (det vil si kravet til gass-fast stoff-forhold). Når temperaturen og belastningen er konstant, har nitrogengjennomstrømmingen en grenseverdi, det vil si at når denne verdien er nådd, fører en økning i gjennomstrømming ikke til raskere reaksjonsfart, fordi gass-fast stoff-grensesnittet har nådd adsorpsjonslikevekt. Men når temperaturen øker, brytes likevekten, og konsentrasjonen av små molekyler ved grensesnittet fortsetter å minke etter hvert som nitrogengjennomstrømmingen øker, inntil ny likevekt oppnås.

En annen grunn som påvirker hastigheten på SSP-reaksjonen er den eksterne kraften – katalysatorstyrken. Det vil si mengden katalysator i base-seksjonen, hvor katalysatorinnholdet i seksjon A er omtrent 2/3 av det i seksjon B. Blant faktorene som påvirker katalysatoreffekten, bortsett fra katalysatorinnhold, er reaksjonstemperaturen mer viktig.

8. Effekt av nitrogrenrensingssystem på produktets egenskaper

(1) Oksygeninnhold

En liten mengde instrumentluft tilføres nitrogrenrensningssystemet for å eliminere de små molekylære organiske gassene som dannes i nitrogensystemet. Av ligning 1-3 fremgår det at hovedhydrokarbonet i reaksjonen er etylenglykol, og det dannes også sideprodukter som acetaldehyd, oligomerer osv., som katalytisk oksideres av oksygen til karbondioksid og vann i Pt/Pd-katalysatorlaget i katalysatoren. Oksyginnholdet må imidlertid kontrolleres strengt, fordi tilstedeværelsen av oksygenmolekyler fører til termisk nedbrytning under tykkelsesprosessen, noe som resulterer i en forverring av produktets fargeverdi, reduksjon i viskositet og økning i terminale karboksylgrupper. Oksyginnholdet i nitrogengassen fra nitrogrenrensningssystemet i apparatet holdes under 10 ppm. For tiden, i tillegg til katalytisk oksidasjon, kan en metode for fjerning av små molekylforbindelser i nitrogen, basert på kjennetegnene til nitrogrenrensningssystemet, også være å sprøyte kaldt EG, noe som kan redusere oksyginnivået i nitrogen, men fjerningseffekten er dårlig for lavtkokende småmolekylforbindelser som acetaldehyd.

(2) Nitrogens renhetsgrad

Renheten av nitrogen har en viss innvirkning på tykkelsen på skivene og kvaliteten på skivene. Først kan små hydrokarbonmolekyler i nitrogen fremme viskositetsøkende reaksjon i motsatt reaksjonsretning, noe som ikke er gunstig for tykkelsen på skivene. Samtidig påvirker det også fjerningen av acetaldehyd i skivene, noe som dermed påvirker innholdet av aldehyd i skivene. Men polymerreaksjonen er svært kompleks, og analyse av effekten av små molekyler i nitrogen på innholdet av acetaldehyd må ytterligere studeres.

(3) Duggpunkt for nitrogensystemet

Ved høye temperaturer har vannmolekyler en tendens til å hydrolysere polyester-makromolekyler og påvirke produktkvaliteten. Derfor er det nødvendig å kontrollere dugpunktet i nitrogensystemet under fastfase-polykondensasjonsproduksjon, det vil si å kontrollere innholdet av vannmolekyler i nitrogensystemet. For BUHLER-utstyr må nitrogens dugpunkt være under -30 grader, og for SINCO-utstyr kreves det -40 grader.

Til slutt

Når PET-flaskegrads-chips brukes som emballasjemateriale, har de viktigste kvalitetsindikatorene følgende aspekter: utseendekvalitet, mekaniske egenskaper, bearbeidingsegenskaper, luktfrihet og nontoksisitet, og mange faktorer som påvirker kvaliteten på chippene er også svært kompliserte. De viktigste faktorene er flere av de ovennevnte analysene. I henhold til brukerens krav kan den grunnleggende chipprecepten, prosessruten og prosessbetingelsene justeres for å tilpasse de ovennevnte indikatorene og oppfylle markedsbehovene. Og forberede lokal produksjon av SSP.