การวิเคราะห์ปัจจัยสำคัญที่มีผลต่อคุณภาพของแผ่น PET เกรดขวด

ปัจจุบัน พีอีที (PET) เป็นวัสดุบรรจุภัณฑ์เครื่องดื่มที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด เนื่องจากพีอีทีสามารถทำให้กลายเป็นผลิตภัณฑ์พีอีทีที่ไม่มีโครงสร้างผลึก มีความโปร่งใสสูง และยืดหยุ่นได้ง่ายผ่านกระบวนการเย็นตัวอย่างรวดเร็ว เมื่อนำมาใช้เป็นวัสดุบรรจุภัณฑ์ พีอีทีจึงสามารถผลิตเป็นฟิล์มบรรจุภัณฑ์ที่ถูกจัดแนวแบบสองทิศทาง และขวดเป่ายืดที่มีความแข็งแรงสูงและโปร่งใสสูงจากเม็ดพีอีทีรูปทรงเบื้องต้นที่ไม่มีโครงสร้างผลึก นอกจากนี้ยังสามารถอัดรีดหรือเป่าขึ้นรูปโดยตรงเป็นภาชนะกลวงชนิดไม่ยืดตัวได้ ภาชนะกลวงจากพีอีที โดยเฉพาะขวดที่ผลิตด้วยกระบวนการเป่ายืด สามารถใช้คุณสมบัติของพีอีทีได้อย่างเต็มที่ ช่วยแสดงผลิตภัณฑ์ภายในได้อย่างชัดเจน ประสิทธิภาพและต้นทุนของมันเทียบเท่ากับภาชนะกลวงชนิดอื่นๆ ดังนั้น เมื่อนำพีอีทีมาใช้เป็นวัสดุบรรจุภัณฑ์ ส่วนใหญ่จะขึ้นรูปด้วยวิธีเป่ายืด โดยที่ขวดขนาดเล็กที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดมีขนาดตั้งแต่สิบกว่ามิลลิลิตรถึง 2 ลิตร รวมถึงขวดขนาดใหญ่ที่มีความจุถึง 30 ลิตรด้วย ตั้งแต่ช่วงต้นทศวรรษ 1980 เป็นต้นมา เนื่องจากมีน้ำหนักเบา ขึ้นรูปง่าย ราคาถูก และผลิตในปริมาณมากได้ง่าย จึงพัฒนาอย่างรวดเร็วตั้งแต่ถูกแนะนำสู่ตลาด ในเวลาประมาณ 20 ปี ก็ได้พัฒนาตนเองจนกลายเป็นรูปแบบการบรรจุภัณฑ์เครื่องดื่มชั้นนำของโลก ไม่เพียงแต่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการบรรจุภัณฑ์เครื่องดื่มอัดลม น้ำดื่มบรรจุขวด เครื่องปรุงรส เครื่องสำอาง น้ำขาวแห้ง ลูกกวาดผลไม้แห้ง และผลิตภัณฑ์อื่นๆ เท่านั้น แต่ขวดที่ผ่านการบำบัดพิเศษสำหรับบรรจุขณะร้อนยังสามารถใช้บรรจุน้ำผลไม้และเครื่องดื่มชาได้อีกด้วย ขณะเดียวกัน ขวดพีอีทีสำหรับบรรจุเบียร์ที่ผลิตด้วยเทคโนโลยีขั้นสูงที่สุดก็กำลังเริ่มเข้าสู่ตลาด และขวดพีอีทีที่บรรจุแบบปลอดเชื้อก็กำลังพัฒนาอย่างรวดเร็ว กล่าวได้ว่า ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีกำลังขยายขอบเขตการใช้งานของขวดพีอีทีอย่างต่อเนื่อง ไม่เพียงแต่ขยายตลาดดั้งเดิมในน้ำดื่มและเครื่องดื่มอัดลมอย่างต่อเนื่อง แต่ยังก้าวเข้าสู่สนามรบที่เหลืออยู่สุดท้ายของการบรรจุภัณฑ์ด้วยขวดแก้วและกระป๋องอลูมิเนียมสำหรับเบียร์และผลิตภัณฑ์อื่นๆ อีกด้วย

กระบวนการผลิตชิปเกรดขวด PET ประกอบด้วยสองส่วนหลัก ส่วนแรกคือการผลิตชิปพื้นฐาน หรือที่เรียกว่า การผลิตโพลีเอสเตอร์ ซึ่งกระบวนการผลิตชิปพื้นฐานเกรดขวดนั้นโดยทั่วไปเหมือนกับชิปทั่วไป ในขณะเดียวกัน เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดด้านสมรรถนะบางประการของชิปเกรดขวด จะมีการเติมโมโนเมอร์ตัวที่สามคือ IPA และสารเติมแต่งบางชนิดเพิ่มเข้าไป อีกส่วนหนึ่งคือการเพิ่มความเหนียวในระยะของแข็ง (solid-phase tackification) ของชิปพื้นฐาน

1. มิติภายนอกของชิ้นวัตถุดิบ

ทั้งปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชันและปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชันเป็นปฏิกิริยาย้อนกลับได้ ดังนั้นเพื่อเลื่อนสมดุลไปในทิศทางของปฏิกิริยาข้างหน้า จำเป็นต้องกำจัดผลิตภัณฑ์โมเลกุลขนาดเล็กที่ระเหยได้ออกอย่างทันท่วงที มีสองกระบวนการที่ผลพลอยได้โมเลกุลขนาดเล็กซึ่งเกิดจากพอลิคอนเดนเซชันในระยะของแข็งจะหลุดออกจากชิ้นงาน คือ กระบวนการที่ผลพลอยได้โมเลกุลขนาดเล็กแพร่ตัวจากภายในไปยังผิวของชิ้นงาน และกระบวนการที่แพร่ตัวจากผิวออกไปภายนอกชิ้นงาน โดยอัตราการแพร่จากผิวชิ้นงานออกไปภายนอกนั้นขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและอัตราการไหลของไนโตรเจน เมื่อเปรียบเทียบกันแล้ว ในกระบวนการผลิต SSP อัตราการแพร่ของผลิตภัณฑ์โมเลกุลขนาดเล็กภายในชิ้นงานภายใต้อุณหภูมิและอัตราการไหลที่ค่อนข้างสูงนั้นช้ากว่าอัตราการแพร่จากผิวชิ้นงานออกไปภายนอกมาก ดังนั้น เพื่อให้สามารถกำจัดผลิตภัณฑ์โมเลกุลขนาดเล็กออกไปให้มากที่สุด เทคโนโลยีจึงกำหนดให้ชิ้นงานต้องใช้เวลานานในการอยู่ภายในเครื่องปฏิกรณ์ เนื่องจากเส้นทางการแพร่ของผลิตภัณฑ์โมเลกุลขนาดเล็กภายในอนุภาคขนาดเล็กสั้นกว่าภายในอนุภาคขนาดใหญ่ ทำให้ถูกขับออกได้ง่ายกว่า นอกจากนี้ เมื่ออนุภาคมีขนาดเล็กลง พื้นที่ผิวรวมของอนุภาคจะเพิ่มขึ้น อัตราการถ่ายเทความร้อนจะสูงขึ้น และอัตราการเกิดปฏิกิริยาก็เร็วขึ้นด้วย ดังนั้น ภายในช่วงหนึ่ง อัตราการเกิดปฏิกิริยาพอลิคอนเดนเซชันในระยะของแข็งของ PET จะแปรผันตรงกันข้ามกับขนาดอนุภาคของชิปวัตถุดิบ อย่างไรก็ตาม หากอนุภาคมีความละเอียดมากเกินไป ก็จะมีแนวโน้มเกาะติดกัน ซึ่งกลับส่งผลเสียต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยา นอกจากนี้ รูปร่างของอนุภาคก็มีผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเช่นกัน อนุภาคที่มีรูปร่างไม่สม่ำเสมอก็มีแนวโน้มจะเกาะติดกันได้ง่าย ดังนั้น ข้อกำหนดด้านการเม็ดของชิ้นงานเบื้องต้นจึงเข้มงวดมาก และไม่ควรมีชิ้นงานที่ผิดปกติใดๆ เข้าสู่ระบบพอลิคอนเดนเซชันในระยะของแข็ง

2. ค่าสีของชิ้นวัตถุดิบ

ค่าสีของชิ้นวัตถุดิบมีผลโดยตรงต่อค่าสีของชิ้นผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป ซึ่งมีหลายปัจจัยที่ส่งผลต่อค่าสีของชิ้นเบื้องต้น สีเป็นตัวชี้วัดคุณภาพของเนื้อวัสดุที่ตรงไปตรงมาที่สุด การวัดค่าสีนั้นอาศัยหลักการของโครมาโทกราฟีและโฟโตเมทรี รวมถึงมาตรฐานทางมิเตอรีจากคณะกรรมการสากลว่าด้วยการส่องสว่าง (International Commission on Illumination) โดยทั่วไปจะใช้เครื่องวัดสีแบบ Hunter (L,a,b) ในการวัด โดย L แทนความขาวและความสว่าง a คือดัชนีเขียว/แดง และ b แทนดัชนีสีเหลือง มีหลายปัจจัยที่ส่งผลต่อสีของชิ้นเบื้องต้น โดยเกิดขึ้นเป็นหลักจากความแตกต่างของคุณภาพวัตถุดิบ ประเภทและปริมาณของสารเติมแต่ง กระบวนการผลิต การควบคุมกระบวนการผลิต และคุณภาพผลิตภัณฑ์ [3] ปัจจุบัน วิธีควบคุมโดยตรงในเชิงกระบวนการที่ใช้กันอยู่คือ ในเงื่อนไขที่กระบวนการมีเสถียรภาพและวัตถุดิบรวมถึงวัสดุช่วยผลิตมีคุณภาพดี การเติมสารปรับสีแดงและน้ำเงินสามารถเปลี่ยนแปลงค่า b ของชิ้นได้อย่างเหมาะสม ปัจจัยที่มีผลต่อค่าสีของชิ้นผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปนั้นมีความซับซ้อนมากกว่า อย่างไรก็ตาม ชิ้นเกรดขวดมีข้อกำหนดที่เข้มงวดมากต่อค่าสีของผลิตภัณฑ์ ดังนั้นควรปรับแต่งกระบวนการอย่างทันท่วงทีตามความต้องการของผู้ใช้งาน เพื่อให้สามารถตอบสนองความต้องการได้

3. ปริมาณ IPA และ DEG

ปริมาณของ IPA และ DEG ในเส้นใยสำเร็จรูปจะถูกควบคุมในระหว่างกระบวนการผลิตเส้นใยพื้นฐาน และปริมาณดังกล่าวจะคงที่เกือบไม่เปลี่ยนแปลงในระหว่างกระบวนการเพิ่มความเหนียวแบบเฟสแข็ง

ปริมาณของไอพีเอ (IPA) มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการเพิ่มความหนืดของชิป การเติม IPA เข้าไปมีจุดประสงค์เพื่อลดระดับความเป็นระเบียบของการจัดเรียงโมเลกุลขนาดใหญ่ของพีอีที (PET) ในระดับหนึ่ง ซึ่งจะช่วยลดสมรรถนะการเกิดผลึกของชิป ประการแรก สามารถช่วยปรับปรุงสมรรถนะในการแปรรูปในระหว่างกระบวนการฉีดขึ้นรูปและเป่าขึ้นรูป รวมถึงลดอุณหภูมิในการแปรรูปลงได้ ประการที่สอง สามารถเพิ่มความโปร่งใสของเม็ดต้นแบบและขวดได้ อย่างไรก็ตาม การเติม IPA จะทำให้จุดอ่อนตัวและจุดหลอมเหลวของพีอีทีลดลง ส่งผลให้ความสามารถในการทนต่อความร้อนและความแข็งแรงเชิงกลของขวดที่ผลิตขึ้นลดลงด้วย ดังนั้น ปริมาณของ IPA ควรได้รับการปรับแต่งและควบคุมอย่างเข้มงวดตามความต้องการของตลาด ปัจจุบัน บริษัทได้ผลิตชิ้นส่วนเกรดขวดออกเป็นสองประเภท ตามความต้องการของผู้ใช้งาน ได้แก่ ประเภทแรกคือชิ้นส่วนเกรดขวดสำหรับเครื่องดื่มอัดลมทั่วไป และอีกประเภทคือชิ้นส่วนเกรดขวดสำหรับเครื่องดื่มน้ำผลไม้บรรจุภาชนะแบบปลอดเชื้อด้วยความร้อน ซึ่งต้องการสมรรถนะทนต่ออุณหภูมิสูงได้ดี ดังนั้น นอกจากจะต้องมีการปรับเปลี่ยนกระบวนการเป่าขวดอย่างเหมาะสม เช่น การเพิ่มขั้นตอนการอบความร้อนและการปรับอุณหภูมิของแม่พิมพ์แล้ว ยังมีการลดปริมาณ IPA ลงอย่างเหมาะสมในวัตถุดิบ (ลดลง 1.5% ซึ่งเป็นเปอร์เซ็นต์ตามน้ำหนัก) เพื่อเพิ่มค่าการเกิดผลึกของพีอีที และให้สามารถตอบสนองข้อกำหนดด้านความต้านทานต่ออุณหภูมิของขวดเครื่องดื่มได้ นอกจากนี้ ปริมาณ IPA ยังมีผลกระทบต่อกระบวนการพอลิคอนเดนเซชันในสถานะของแข็ง (solid-phase polycondensation) หากปริมาณ IPA ไม่เหมาะสม เช่น มีปริมาณสูงเกินไป จะทำให้ชิปเกิดการผลึกไม่สมบูรณ์ในขั้นตอนการผลึกเบื้องต้นและในเครื่องผลึก ซึ่งอาจก่อให้เกิดการเกาะติดกันของชิปในระหว่างกระบวนการเพิ่มความหนืด

ปริมาณไดเอทิลีนไกลคอลมักถูกกำหนดโดยกระบวนการผลิต และสามารถปรับเปลี่ยนเล็กน้อยได้โดยการควบคุมอัตราส่วนของสูตร (เช่น การปรับอัตราส่วนของ EG ต่อ PTA) ปัจจุบัน ปริมาณไดเอทิลีนไกลคอลในเกรดชิ้นสไลซ์สำหรับขวดที่ผลิตในตลาดทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 1.1%±0.2% (เป็นร้อยละโดยน้ำหนัก) ในช่วงนี้ ปริมาณไดเอทิลีนไกลคอลที่สูงขึ้นจะช่วยเพิ่มความสามารถในการทนความร้อนของชิ้นสไลซ์ เนื่องจากพันธะอีเทอร์ในไดเอทิลีนไกลคอลมีความยืดหยุ่นในระดับหนึ่ง ซึ่งสามารถเพิ่มอัตราการเกิดผลึกของ PET ได้ อย่างไรก็ตาม ปริมาณนี้ไม่ควรสูงเกินไป เพราะการมีอยู่ของพันธะอีเทอร์จะลดความแข็งของโมเลกุล PET และทำให้จุดหลอมเหลวของ PET ต่ำลง ส่งผลให้เกิดการเกาะติดกันได้ง่ายในระหว่างกระบวนการเพิ่มความหนาของชิ้นสไลซ์ หากปริมาณสูงเกินไปยังอาจลดสมบัติทางกลในระหว่างกระบวนการสไลซ์และการเป่าขวด

4. หมู่คาร์บอกซิลปลายสาย

ภายใต้เงื่อนไขอื่นๆ บางประการ ปริมาณหมู่คาร์บอกซิลปลายสูงจะช่วยส่งเสริมให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาเพิ่มขึ้น จากสมการของปฏิกิริยา SSP จะเห็นได้ว่ามีอยู่ 2 ประเภท คือ การทำปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชัน และเอสเทอริฟิเคชัน ปริมาณหมู่คาร์บอกซิลปลายที่สูงจะส่งเสริมปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชันระหว่างสายโซ่ PET และช่วยเพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยา นอกจากนี้ ในชิ้นส่วน PET การเพิ่มขึ้นของความเข้มข้น H+ ยังเป็นประโยชน์ต่อผลการเร่งปฏิกิริยาด้วยตัวเองของตัวเร่งปฏิกิริยา อย่างไรก็ตาม การเพิ่มปริมาณหมู่คาร์บอกซิลปลายจะส่งผลต่อคุณสมบัติในการแปรรูปในขั้นตอนถัดไป ดังนั้น จึงควรควบคุมปริมาณหมู่คาร์บอกซิลปลายของชิ้นส่วนพื้นฐานไว้ในช่วงค่าหนึ่ง โดยทั่วไปอยู่ที่ 30 ถึง 40 mol/t ส่วนชิ้นส่วนเกรดขวดควรอยู่ที่ 30 mol/t

5. ปัจจัยอื่นๆ

ชนิดและปริมาณการเติมสารเติมแต่งต่างๆ ลงในชิ้นส่วนวัตถุดิบจะมีผลกระทบต่อคุณภาพโดยธรรมชาติของชิ้นส่วนสำเร็จรูปในระดับหนึ่ง การผลิตชิปเกรดขวดจำเป็นต้องเติมสารคงตัวต่อความร้อน ได้แก่ กรดโพลีฟอสฟอริก หน้าที่ของกรดโพลีฟอสฟอริกคือการปิดปลายสายโซ่โมเลกุลของพีอีที (PET) ด้วยหมู่ฟอสเฟต เพื่อเพิ่มความเสถียรทางความร้อนของสายโซ่พีอีที อย่างไรก็ตาม เนื่องจากหมู่ฟอสเฟตอาจเปลี่ยนตัวเป็นตัวทำให้เกิดนิวเคลียสของผลึกพีอีทีได้เช่นกัน จึงอาจส่งผลกระทบอย่างมากต่อกระบวนการฉีดขึ้นรูปเป่าขวดของชิปเกรดขวด ในระหว่างกระบวนการเป่าขวด สารโอลิโกเมอร์ ออกไซด์ของโลหะ (เช่น แอนติโมนไตรออกไซด์) ฟอสเฟต เป็นต้น ล้วนเป็นตัวทำให้เกิดนิวเคลียสของการตกผลึกของพีอีที นอกจากนี้ สารประกอบโมเลกุลต่ำบางชนิด เช่น โพลีเอทิลีนไกลคอล แม้ไม่มีฤทธิ์ในการทำให้เกิดนิวเคลียสเองโดยตรง แต่ก็เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาการตกผลึก หากปริมาณของสารเหล่านี้ในพีอีทีเกินระดับหนึ่ง จะทำให้อัตราการตกผลึกของพีอีทีเร็วขึ้น (กล่าวคือ อุณหภูมิการตกผลึกแบบเย็นลดต่ำลง) ซึ่งจะส่งผลต่อคุณภาพของการเป่าขวด ทำให้เกิดฝ้าขาวที่ก้นหรือปากขวด และอาจส่งผลต่อความโปร่งใสของขวดทั้งใบได้ ดังนั้น ในเงื่อนไขที่รับประกันคุณภาพของชิ้นส่วนและความเร็วในการทำปฏิกิริยา (กำลังการผลิตของอุปกรณ์) ปริมาณของสารเติมแต่ง รวมถึงตัวเร่งปฏิกิริยา ควรใช้น้อยที่สุดเท่าที่เป็นไปได้

6. อิทธิพลของพารามิเตอร์กระบวนการของเครื่องก่อนตกผลึกและเครื่องตกผลึกที่มีต่อคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์

การตั้งค่าอุณหภูมิทั่วไปของเครื่องก่อนผลึกอยู่ที่ 145 ถึง 150℃ (พารามิเตอร์ที่ให้โดยฝ่ายต่างประเทศ) หากอุณหภูมิต่ำเกินไป เนื่องจากความยากในการขจัดโมเลกุลน้ำในรูปของน้ำผลึกออกจากชิ้นส่วน อัตราการเกิดผลึกของชิ้นส่วนจะช้าเกินไป และการเกิดผลึกจะไม่เพียงพอในระยะเวลาสั้น ๆ ซึ่งไม่สามารถตอบสนองความต้องการในการผลิตได้ อย่างไรก็ตาม อุณหภูมิการเกิดผลึกก็ไม่ควรสูงเกินไปเช่นกัน เพราะเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ชิ้นส่วนจะมีแนวโน้มเกิดการออกซิเดชันและการเสื่อมสภาพจากอากาศภายในเครื่องก่อนผลึกและเครื่องผลึก ซึ่งจะส่งผลต่อค่าสีของผลิตภัณฑ์ การตั้งค่าอุณหภูมิของแม่พิมพ์อยู่ที่ 170 ถึง 175℃ (พารามิเตอร์ที่ให้โดยฝ่ายต่างประเทศ) หากอุณหภูมิเกิน 175℃ เมื่อเวลาที่ชิ้นส่วนอยู่ในเครื่องก่อนผลึกและเครื่องผลึกลengthened ขึ้น ค่าสีจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ในขณะที่ค่าความเป็นผลึกแทบไม่เปลี่ยนแปลง แน่นอนว่าในการผลิตจริง ไม่สามารถใช้การทำให้เย็นมากเกินไปเพื่อให้ได้ค่า b ที่ดีขึ้นได้ เพราะเมื่ออุณหภูมิต่ำ การเกิดผลึกไม่เพียงพอของชิ้นส่วนจะทำให้ชิ้นส่วนติดกันในเครื่องทำความร้อนล่วงหน้าและปฏิกิริยาต่อไป และน้ำในสถานะผลึกก็ยากที่จะกำจัดออกให้หมดสมบูรณ์ สิ่งนี้จะส่งผลต่อประสิทธิภาพการเพิ่มความหนืดของชิ้นส่วน และส่งผลต่อคุณภาพโดยธรรมชาติของชิ้นส่วนสำเร็จรูป เพียงแต่การผลิตชิ้นส่วนที่มีผลึกที่ดีเท่านั้น จึงจะได้ชิ้นส่วนที่หนาขึ้นอย่างดี คำว่าชิ้นส่วนที่มีผลึกที่ดีนั้นหมายถึงค่าความเป็นผลึกของชิ้นส่วนที่ถึงระดับหนึ่ง เช่น ค่าความเป็นผลึกหลังออกจากเครื่องก่อนผลึก ≥30% ค่าความเป็นผลึกที่ทางออกของเครื่องผลึก ≥40% และค่าความเป็นผลึกที่ทางออกของเครื่องทำความร้อนล่วงหน้า ≥45% มิฉะนั้นจะทำให้ชิ้นส่วนติดกันระหว่างกระบวนการทำให้หนา อีกประการหนึ่งคือ พื้นผิวของชิ้นส่วนที่เกิดผลึกควรจะสม่ำเสมอ

7. อิทธิพลของพารามิเตอร์กระบวนการของเครื่องให้ความร้อนล่วงหน้าและปฏิกรณ์ที่มีต่อคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์

ขั้นตอนทั้งสองนี้จะเพิ่มความหนืดของชิ้นสไลซ์ในระดับต่างๆ กัน โดยมีปัจจัยทางเทอร์โมไดนามิกส์และจลนศาสตร์ที่มีอิทธิพลต่อปฏิกิริยาโพลีคอนเดนเซชันในระยะของแข็งอยู่สองประการ ได้แก่ อุณหภูมิของปฏิกิริยา และระดับที่ผลพลอยได้โมเลกุลขนาดเล็กแพร่ออกจากเนื้อวัสดุ ปัจจัยแรกขึ้นอยู่กับการควบคุมอุณหภูมิของไนโตรเจนที่ใช้ในการให้ความร้อน

อิทธิพลของอุณหภูมิต่อปฏิกิริยานั้นมักมีทั้งด้านบวกและด้านลบ ในด้านบวก การเพิ่มอุณหภูมิสามารถช่วยเร่งอัตราการเกิดปฏิกิริยาได้ ภายใต้เงื่อนไขที่ความหนืดเพิ่มขึ้นในระดับหนึ่ง ก็จะช่วยเพิ่มขีดความสามารถในการผลิตของอุปกรณ์ นอกจากนี้ ภายใต้เงื่อนไขที่ผลผลิตคงที่ ก็สามารถช่วยเพิ่มค่าความหนืดได้เช่นกัน อย่างไรก็ตาม การเพิ่มอุณหภูมิจะทำให้เกิดปฏิกิริยาข้างเคียงเพิ่มมากขึ้น ซึ่งส่งผลต่อตัวชี้วัดคุณภาพของผลิตภัณฑ์ ดังนั้นในการผลิตจริง จึงจำเป็นต้องหาอุณหภูมิที่เหมาะสม โดยพิจารณาจากทั้งสองด้าน สำหรับอุปกรณ์นี้ อุณหภูมิของปฏิกรณ์ถูกกำหนดโดยอุณหภูมิทางออกของเครื่องทำให้ร้อนล่วงหน้า โดยสามารถควบคุมอุณหภูมิของปฏิกรณ์ได้จากการปรับอุณหภูมิทางออกของเครื่องทำให้ร้อนล่วงหน้า และอัตราการไหลของไนโตรเจนทำความเย็นที่ด้านล่างของเครื่องทำให้ร้อนล่วงหน้า อุณหภูมิทางเข้าของปฏิกรณ์จะค่อยๆ ถ่ายเทลงด้านล่าง และระบบปฏิกิริยาก็ดำเนินไปอย่างช้าๆ เวลาที่ใช้ในการกลับสู่ภาวะเสถียรหลังการเปลี่ยนแปลง อย่างน้อยต้องใช้เวลานานกว่าเวลาพำนักในปฏิกรณ์ถึงสองเท่า พร้อมกันนั้น การเปลี่ยนแปลงที่สอดคล้องกันของค่าความหนืดของผลิตภัณฑ์สุดท้ายก็ต้องใช้เวลาเช่นกัน มิฉะนั้น อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะไม่สม่ำเสมอ ส่งผลให้ความหนืดของชิ้นส่วนเพิ่มขึ้นไม่สม่ำเสมอ และกระทบต่อสมรรถนะในการแปรรูปขั้นตอนต่อไปของชิ้นส่วน

ปัจจัยที่สองขึ้นอยู่กับอัตราการไหลของไนโตรเจนระหว่างปฏิกิริยา และพื้นที่ผิวเฉพาะของชิ้นสไลซ์ ที่นี่ ไนโตรเจนทำหน้าที่เป็นตัวกลางในการให้ความร้อน (โดยเฉพาะในเครื่องให้ความร้อนล่วงหน้า) ในขณะเดียวกันก็เป็นตัวกลางที่ช่วยขจัดผลพลอยได้โมเลกุลเล็กออกด้วย เช่นที่กล่าวมาแล้วก่อนหน้านี้ มีกระบวนการสองกระบวนการที่ผลพลอยได้โมเลกุลเล็กจากปฏิกิริยารวมตัวกันในระยะของแข็งจะออกจากบริเวณดังกล่าว โดยกระบวนการแพร่กระจายของโมเลกุลขนาดเล็กจากผิวสู่ภายนอกนั้นเกี่ยวข้องกับอัตราการไหลของไนโตรเจนและอุณหภูมิ ที่นี่ ไนโตรเจนและชิ้นสไลซ์ไหลสวนทางกัน ซึ่งสามารถเพิ่มประสิทธิภาพในการให้ความร้อนและช่วยขจัดผลพลอยได้โมเลกุลเล็กได้ดีขึ้น เครื่องให้ความร้อนล่วงหน้าของอุปกรณ์ BUHLER ใช้โครงสร้างรูปร่างแบบเรียงเป็นวง ใช้การให้ความร้อนด้วยไนโตรเจนที่ด้านล่างและการหมุนเวียนไนโตรเจนเพื่อให้ความร้อนที่ด้านกลาง ทำให้การให้ความร้อนมีความสม่ำเสมอมากขึ้นและกำจัดจุดอับความร้อนออกไปได้ ในตัวปฏิกิริยา เมื่อชิ้นสไลซ์อยู่ภายใต้แรงดันสูงที่ด้านล่าง อุณหภูมิของก๊าซขาเข้าที่ด้านล่างจะถูกควบคุมให้อยู่ในระดับต่ำประมาณ 190 องศา ซึ่งทำให้ชิ้นสไลซ์มีแนวโน้มเกาะติดกันน้อยลง อัตราการไหลของไนโตรเจน ซึ่งใช้เป็นตัวกลางในการให้ความร้อน ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของปฏิกิริยาและภาระการผลิต (เช่น ความต้องการของอัตราส่วนก๊าซต่อของแข็ง) เป็นหลัก ภายใต้เงื่อนไขที่อุณหภูมิและภาระคงที่ จะมีค่าจำกัดสำหรับอัตราการไหลของไนโตรเจน นั่นคือ เมื่อถึงค่านี้แล้ว การเพิ่มอัตราการไหลจะไม่ช่วยเร่งอัตราการเกิดปฏิกิริยาอีกต่อไป เพราะในขณะนั้นพื้นผิวระหว่างก๊าซกับของแข็งได้เข้าสู่ภาวะสมดุลของการดูดซับแล้ว อย่างไรก็ตาม เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น สมดุลดังกล่าวจะถูกรบกวน ความเข้มข้นของโมเลกุลเล็กที่พื้นผิวระหว่างก๊าซกับของแข็งจะลดลงอย่างต่อเนื่องเมื่ออัตราการไหลของไนโตรเจนเพิ่มขึ้น จนกระทั่งเข้าสู่สมดุลใหม่

มีอีกเหตุผลหนึ่งที่ส่งผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาของ SSP นั่นคือแรงขับภายนอก — แรงขับของตัวเร่งปฏิกิริยา กล่าวคือ ปริมาณตัวเร่งปฏิกิริยาในส่วนพื้นฐาน ซึ่งปริมาณตัวเร่งปฏิกิริยาในส่วน A มีขนาดประมาณสองในสามของส่วน B ในบรรดาปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อประสิทธิภาพการเร่งปฏิกิริยาของตัวเร่งปฏิกิริยา นอกเหนือจากปริมาณตัวเร่งปฏิกิริยาแล้ว อุณหภูมิของการเกิดปฏิกิริยามีความสำคัญค่อนข้างมาก

8. อิทธิพลของระบบกำจัดไนโตรเจนต่อคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์

(1)ปริมาณออกซิเจน

มีการนำอากาศสำหรับเครื่องมือในปริมาณเล็กน้อยเข้าสู่ระบบการทำความบริสุทธิ์ของไนโตรเจน เพื่อกำจัดสารอินทรีย์ที่อยู่ในรูปของก๊าซโมเลกุลเล็กซึ่งเกิดขึ้นภายในระบบไนโตรเจน จากสมการ 1-3 จะเห็นได้ว่าไฮโดรคาร์บอนหลักที่เกิดจากปฏิกิริยาคือ อีทิลีนไกลคอล และยังมีสารอื่นๆ เช่น แอซีทัลดีไฮด์ โอโลโกเมอร์ เป็นต้น ที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยารอง ซึ่งสารเหล่านี้จะถูกออกซิไดซ์เชิงตัวเร่งปฏิกิริยาโดยออกซิเจนให้กลายเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำภายในชั้นตัวเร่งปฏิกิริยา Pt/Pd ในเครื่องปฏิกรณ์ตัวเร่งปฏิกิริยา อย่างไรก็ตาม จำเป็นต้องควบคุมปริมาณออกซิเจนอย่างเข้มงวด เนื่องจากการมีอยู่ของโมเลกุลออกซิเจนจะทำให้เกิดการเสื่อมสภาพทางความร้อนระหว่างกระบวนการเพิ่มความหนืด ส่งผลให้ค่าสีของผลิตภัณฑ์แย่ลง ความหนืดลดลง และจำนวนหมู่คาร์บอกซิลปลายสายเพิ่มขึ้น ปริมาณออกซิเจนในก๊าซไนโตรเจนที่ออกมาจากระบบการทำความบริสุทธิ์ของไนโตรเจนของอุปกรณ์นี้ถูกควบคุมไว้ไม่เกิน 10 ppm ปัจจุบัน บนพื้นฐานลักษณะเฉพาะของระบบการทำความบริสุทธิ์ของไนโตรเจน นอกจากวิธีออกซิเดชันเชิงตัวเร่งปฏิกิริยาแล้ว ยังสามารถใช้วิธีพ่นอีจีเย็น (Cold EG spray) เพื่อกำจัดสารประกอบโมเลกุลเล็กออกจากไนโตรเจนได้อีกด้วย วิธีนี้สามารถกำจัดปริมาณออกซิเจนในก๊าซไนโตรเจนได้ แต่ไม่มีประสิทธิภาพมากนักในการกำจัดสารโมเลกุลเล็กที่มีจุดเดือดต่ำ เช่น แอซีทัลดีไฮด์

(2) ระดับการบริสุทธิ์ของไนโตรเจน

ความบริสุทธิ์ของไนโตรเจนมีอิทธิพลต่อการเพิ่มความหนืดของชิ้นสไลซ์และคุณภาพของชิ้นสไลซ์ในระดับหนึ่ง ก่อนอื่น ไฮโดรคาร์บอนโมเลกุลเล็กในไนโตรเจนสามารถเร่งปฏิกิริยาการเพิ่มความหนืดให้เคลื่อนที่ไปในทิศทางย้อนกลับ ซึ่งไม่เอื้อต่อการเพิ่มความหนืดของชิ้นสไลซ์ พร้อมกันนี้ยังส่งผลต่อการกำจัดแอลดีไฮด์ออกจากชิ้นสไลซ์ จึงมีผลต่อปริมาณแอลดีไฮด์ในชิ้นสไลซ์ด้วย อย่างไรก็ตาม เนื่องจากปฏิกิริยาของโพลิเมอร์โมเลกุลสูงมีความซับซ้อน การวิเคราะห์อิทธิพลของโมเลกุลเล็กในไนโตรเจนที่มีต่อปริมาณแอลดีไฮด์จึงจำเป็นต้องมีการศึกษาเพิ่มเติมต่อไป

(3) จุดน้ำค้างของระบบไนโตรเจน

ที่อุณหภูมิสูง โมเลกุลของน้ำสามารถทำให้เกิดการไฮโดรไลซิสของแมคโครโมเลกุลโพลีเอสเตอร์ได้อย่างง่ายดาย ซึ่งส่งผลต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์ ดังนั้นในการผลิตโพลีคอนเดนเซชันในระยะแข็ง จึงจำเป็นต้องควบคุมจุดน้ำค้างของระบบไนโตรเจน กล่าวคือ ควบคุมปริมาณโมเลกุลน้ำในระบบไนโตรเจน สำหรับหน่วย BUHLER จุดน้ำค้างของไนโตรเจนจะต้องต่ำกว่า -30 องศาเซลเซียส และสำหรับหน่วย SINCO จะต้องต่ำกว่า -40 องศาเซลเซียส

สรุป

เมื่อใช้ชิปเกรดขวด PET เป็นวัสดุบรรจุภัณฑ์ ตัวบ่งชี้คุณภาพหลักประกอบด้วยด้านต่างๆ ดังต่อไปนี้: คุณภาพรูปลักษณ์ คุณสมบัติเชิงกล ประสิทธิภาพการแปรรูป ไร้กลิ่น และไม่เป็นพิษ ปัจจัยที่ส่งผลต่อคุณภาพของชิปมีมากมายและซับซ้อน ซึ่งปัจจัยหลักๆ เหล่านี้ล้วนเป็นไปตามที่วิเคราะห์ไว้ข้างต้น สามารถปรับแต่งสูตร กระบวนการ และสภาวะของชิ้นส่วนพื้นฐานตามความต้องการของผู้ใช้ เพื่อปรับตัวบ่งชี้ข้างต้นให้ตรงกับความต้องการของตลาด และเพื่อเตรียมความพร้อมสำหรับการผลิต SSP ในประเทศ