ปัจจัยสำคัญที่มีผลต่อคุณภาพของชิ้นส่วนเกรดขวด PET

ปัจจัยสำคัญที่มีผลต่อคุณภาพของชิ้นส่วนเกรดขวด PET

ปัจจุบัน พีอีที (PET) เป็นวัสดุบรรจุภัณฑ์เครื่องดื่มที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด เนื่องจากพีอีทีสามารถทำให้เย็นได้อย่างสะดวกเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์พีอีทีที่อยู่ในสถานะไม่มีรูปผลึก โดยมีความโปร่งใสสูงและยืดหยุ่นได้ง่าย จึงสามารถใช้เป็นวัสดุบรรจุภัณฑ์ในการผลิตฟิล์มหีบห่อแบบยืดสองทิศทาง และสามารถใช้ผลิตขวดเป่าแบบยืดที่มีความแข็งแรงสูงและโปร่งใสสูงจากชิ้นงานต้นแบบที่ไม่มีรูปผลึก รวมถึงสามารถอัดรีดหรือเป่าเป็นขวดพีอีทีชนิดไม่ยืดโดยตรงได้ ขวดพีอีทีเป็นภาชนะกลวง ภาชนะกลวงจากพีอีที โดยเฉพาะขวดที่ผลิตด้วยกระบวนการเป่าแบบยืด สามารถแสดงคุณสมบัติของพีอีทีได้อย่างเต็มที่ มีผลการแสดงผลที่ดีต่อเนื้อหา ประสิทธิภาพ และต้นทุนเมื่อเทียบกับภาชนะกลวงชนิดอื่นๆ ดังนั้น พีอีทีในฐานะวัสดุบรรจุภัณฑ์จึงถูกใช้กันเป็นหลักในกระบวนการเป่าแบบยืด โดยที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดคือขวดขนาดเล็กตั้งแต่หลายสิบมิลลิลิตรไปจนถึง 2 ลิตร แต่ก็มีขวดที่มีความจุถึง 30 ลิตรด้วย ตั้งแต่ช่วงต้นทศวรรษ 1980 เป็นต้นมา เนื่องจากมีน้ำหนักเบา ขึ้นรูปง่าย ราคาถูก และผลิตจำนวนมากได้ง่าย จึงมีการพัฒนาอย่างรวดเร็วอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ในระยะเวลาประมาณ 20 ปี พีอีทีได้กลายเป็นวัสดุบรรจุภัณฑ์เครื่องดื่มที่สำคัญที่สุดในโลก ไม่เพียงแต่ถูกใช้อย่างกว้างขวางในการบรรจุภัณฑ์เครื่องดื่มอัดลม น้ำดื่มบรรจุขวด เครื่องปรุงรส เครื่องสำอาง เหล้า ฟรุกโตสแห้ง และผลิตภัณฑ์อื่นๆ เท่านั้น แต่ยังสามารถใช้กับการบรรจุภัณฑ์น้ำผลไม้และเครื่องดื่มชาได้หลังจากการรักษาพิเศษในขวดที่ทนต่ออุณหภูมิสูง นอกจากนี้ ขวดพีอีทีสำหรับเบียร์ที่ผ่านเทคโนโลยีขั้นสูงที่สุดก็กำลังเข้าสู่ตลาด และขวดพีอีทีสำหรับการบรรจุแบบปลอดเชื้อกำลังพัฒนาอย่างรวดเร็ว กล่าวได้ว่าความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีกำลังขยายการใช้งานของขวดพีอีที ไม่เพียงแต่จะขยายตลาดดั้งเดิมในน้ำดื่มและเครื่องดื่มอัดลมต่อไป แต่ยังส่งผลกระทบต่อตำแหน่งสุดท้ายของการบรรจุภัณฑ์ด้วยแก้วและกระป๋องอลูมิเนียมสำหรับเบียร์และผลิตภัณฑ์อื่นๆ อีกด้วย

กระบวนการผลิตชิปเกรดขวด PET แบ่งออกเป็นสองส่วนหลัก ส่วนแรกคือการผลิตชิปพื้นฐาน หรือที่เรียกว่า การผลิตโพลีเอสเตอร์ ซึ่งกระบวนการผลิตชิ้นส่วนพื้นฐานเกรดขวดนั้นโดยพื้นฐานแล้วเหมือนกับชิ้นส่วนทั่วไป แต่เพื่อให้ได้คุณสมบัติบางประการของชิ้นส่วนเกรดขวด จะมีการเติมโมโนเมอร์ตัวที่สาม คือ IPA และสารเติมแต่งบางชนิด ส่วนที่สองคือ การเพิ่มความหนืดในระยะของแข็งของชิ้นส่วนพื้นฐาน

1. ขนาดของการหั่นวัตถุดิบ

ทั้งการทรานเอสเทอริฟิเคชันและการเอสเทอริฟิเคชันเป็นปฏิกิริยาที่สามารถเกิดย้อนกลับได้ เพื่อให้สมดุลเคมีเคลื่อนไปในทิศทางที่ต้องการ จำเป็นต้องกำจัดผลิตภัณฑ์โมเลกุลเล็กที่ระเหยได้ออกไปอย่างทันท่วงที ผลพลอยได้โมเลกุลเล็กที่เกิดจากการพอลิคอนเดนเซชันในสถานะของแข็งสามารถแยกออกจากชิปได้โดยกระบวนการสองขั้นตอน คือ การแพร่ของผลพลอยได้โมเลกุลเล็กจากภายในสู่ผิวของชิป และการแพร่จากผิวของชิปออกไปภายนอก โดยเปรียบเทียบกันแล้ว ในกระบวนการผลิต SSP อัตราการแพร่ของผลิตภัณฑ์โมเลกุลเล็กภายในชิปจะช้ากว่ามากเมื่อเทียบกับภายนอกผิวชิปที่อุณหภูมิสูงและอัตราการไหลที่ค่อนข้างสูง ดังนั้น เพื่อกำจัดผลิตภัณฑ์โมเลกุลเล็กออกไปให้มากที่สุด เทคโนโลยีจึงกำหนดให้ชิปต้องใช้เวลาอาศัยอยู่ในเครื่องปฏิกรณ์นานขึ้น เนื่องจากเส้นทางการแพร่ของผลิตภัณฑ์โมเลกุลเล็กในอนุภาคขนาดเล็กสั้นกว่าในอนุภาคขนาดใหญ่ ทำให้ขับออกได้ง่ายกว่า และเมื่ออนุภาคมีขนาดเล็ก พื้นที่ผิวรวมของอนุภาคจะเพิ่มขึ้น อัตราการถ่ายเทความร้อนจะเพิ่มขึ้น และอัตราการเกิดปฏิกิริยาก็เร่งตัวขึ้นด้วย ดังนั้น ในช่วงหนึ่ง อัตราการเกิดปฏิกิริยาพอลิคอนเดนเซชันในสถานะของแข็งของ PET จะแปรผันตรงกันข้ามกับขนาดอนุภาคของชิปวัตถุดิบ อย่างไรก็ตาม หากอนุภาคมีขนาดเล็กเกินไป ก็จะเกิดการเกาะตัวกันได้ง่าย ซึ่งจะส่งผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยา นอกจากนี้ รูปร่างของอนุภาคก็มีผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเช่นกัน อนุภาคที่มีรูปร่างไม่สม่ำเสมอจะเกาะตัวกันได้ง่าย ดังนั้น จึงมีข้อกำหนดที่เข้มงวดในการตัดชิปชิ้นฐาน ไม่อนุญาตให้มีชิ้นส่วนพิเศษใดๆ เข้าสู่ระบบพอลิคอนเดนเซชันในระยะของแข็ง

2. ค่าสีของชิ้นวัตถุดิบ

ค่าสีของชิ้นตัดดิบที่ได้โดยตรงมีผลกำหนดค่าสีของชิ้นตัดผลิตภัณฑ์ โดยมีปัจจัยหลายประการที่ส่งผลต่อค่าสีของชิ้นตัดเบื้องต้น สีถือเป็นตัวบ่งชี้คุณภาพของชิ้นตัดปฏิกิริยาที่มองเห็นได้ชัดเจนที่สุด การวัดค่าจะอิงตามหลักการโครมาโตกราฟีและโฟโตเมตริก รวมถึงมาตรฐานการวัดของคณะกรรมการสากลว่าด้วยการส่องสว่าง (ILC) โดยทั่วไปใช้เครื่องวัดสีฮันท์ (L, a, b) ซึ่ง L หมายถึงความขาวและความสว่าง; A คือดัชนีเขียว/แดง; B คือดัชนีเหลือง ปัจจัยหลายประการส่งผลต่อสีของชิ้นตัดพื้นฐาน ซึ่งเกิดขึ้นส่วนใหญ่จากคุณภาพของวัตถุดิบ ประเภทและปริมาณของสารเติมแต่ง เทคโนโลยีการผลิต การควบคุมกระบวนการผลิต และความแตกต่างของคุณภาพผลิตภัณฑ์ ปัจจุบัน วิธีการควบคุมโดยตรงจากกระบวนการคือการเปลี่ยนแปลงปริมาณตัวทำให้เกิดสีแดงและตัวทำให้เกิดสีน้ำเงินภายใต้เงื่อนไขที่กระบวนการมีเสถียรภาพและวัตถุดิบรวมถึงวัสดุช่วยอื่นๆ มีคุณภาพดี ปัจจัยที่มีผลต่อค่าสีของชิ้นตัดผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปมีความซับซ้อนมากกว่า แต่ชิ้นตัดเกรดขวดต้องการค่าสีของผลิตภัณฑ์ที่สูง ดังนั้นจึงควรปรับกระบวนการอย่างทันท่วงทีเพื่อตอบสนองความต้องการของผู้ใช้งาน

3. ปริมาณ IPA และ DEG

ปริมาณของ IPA และ DEG ในชิ้นสไลซ์ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปถูกควบคุมในกระบวนการผลิตสไลซ์พื้นฐาน และปริมาณของ IPA และ DEG จะคงที่พื้นฐานไม่เปลี่ยนแปลงในกระบวนการเพิ่มความหนืดในระยะของแข็ง

ปริมาณของไอพีเอ (IPA) มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความหนืดของชิป PET จุดประสงค์ของการเติม IPA เข้าไปคือเพื่อลดระดับความเป็นระเบียบของการจัดเรียงโมเลกุลขนาดใหญ่ของ PET เพื่อให้ความเป็นผลึกของชิป PET ลดลง แต่การเติม IPA นี้ทำให้จุดอ่อนตัวและจุดหลอมเหลวของ PET ลดต่ำลง ส่งผลให้ความคงทนต่ออุณหภูมิและความแข็งแรงเชิงกลของขวดแย่ลง ดังนั้น ปริมาณของ IPA ควรได้รับการปรับตามความต้องการของตลาด และควบคุมอย่างเข้มงวด ปัจจุบัน บริษัทผลิตชิ้นสไลซ์เกรดขวดสองชนิดตามความต้องการของผู้ใช้งาน ชนิดหนึ่งคือชิ้นสไลซ์สำหรับขวดเครื่องดื่มอัดลมทั่วไป อีกชนิดหนึ่งคือชิ้นสไลซ์สำหรับขวดน้ำผลไม้แบบบรรจุในภาชนะร้อน ซึ่งชนิดหลังต้องการความสามารถในการทนต่ออุณหภูมิสูง ดังนั้นนอกจากจะต้องมีการปรับกระบวนการเป่าขวดให้เหมาะสม เช่น การเพิ่มกระบวนการอบความร้อนและการปรับอุณหภูมิแม่พิมพ์แล้ว ยังมีการลดปริมาณ IPA ในวัตถุดิบอย่างเหมาะสม (ลดลง 1.5% โดยน้ำหนัก) เพื่อเพิ่มความเป็นผลึกของ PET ให้สามารถตอบสนองต่อข้อกำหนดด้านการทนต่ออุณหภูมิของขวดเครื่องดื่มได้ นอกจากนี้ ปริมาณของ IPA ยังมีผลกระทบต่อกระบวนการพอลิคอนเดนเซชันในสถานะของแข็ง หากปริมาณ IPA ไม่เหมาะสม เช่น เมื่อปริมาณสูงเกินไป จะทำให้ชิ้นสไลซ์เกิดการตกผลึกไม่สมบูรณ์ในระหว่างกระบวนการตกผลึกเบื้องต้นและในเครื่องตกผลึก ส่งผลให้เกิดการเกาะติดกันของชิ้นสไลซ์ในระหว่างกระบวนการเหนียว

ปริมาณไดเอทิลีนไกลคอลโดยทั่วไปจะถูกกำหนดโดยกระบวนการผลิต แต่สามารถปรับเปลี่ยนได้โดยการควบคุมสัดส่วนของสารตั้งต้น (เช่น การปรับอัตราส่วนของ EG ต่อ PTA) ปัจจุบัน ปริมาณไดเอทิลีนไกลคอลในเม็ดเรซินเกรดขวดอยู่ที่ประมาณ 1.1%+0.2% (ร้อยละโดยน้ำหนัก) ในช่วงนี้ ปริมาณไดเอทิลีนไกลคอลที่สูงขึ้นจะช่วยส่งเสริมคุณสมบัติทนความร้อนของเม็ด PET เนื่องจากพันธะอีเทอร์ในไดเอทิลีนไกลคอลมีความยืดหยุ่น ซึ่งช่วยเพิ่มอัตราการเกิดผลึกของ PET อย่างไรก็ตาม ปริมาณนี้ไม่ควรสูงเกินไป เพราะการมีอยู่ของพันธะอีเทอร์จะลดความแข็งแรงของโมเลกุล PET ทำให้จุดหลอมเหลวของ PET ต่ำลง และอาจทำให้ความหนืดของเม็ดลดลงระหว่างกระบวนการผลิต หากปริมาณสูงเกินไป ก็จะส่งผลให้คุณสมบัติทางกลของเม็ดที่ใช้เป่าขวดลดลง

4. หมู่คาร์บอกซิลปลายสาย

ภายใต้เงื่อนไขอื่นๆ บางประการ ปริมาณหมู่คาร์บอกซิลที่สูงจะเป็นประโยชน์ต่อการเพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยา สามารถเห็นได้จากสมการของปฏิกิริยา SSP ว่าหนึ่งคือ การทำปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชัน อีกหนึ่งคือ การทำปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชัน และเมื่อมีปริมาณหมู่คาร์บอกซิลปลายสายสูง จะเอื้ออำนวยต่อปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชันระหว่างสายโซ่ PET และอัตราการเกิดปฏิกิริยา ในส่วนของ PET การเพิ่มขึ้นของความเข้มข้น H+ ก็เป็นประโยชน์ต่อผลของการเร่งปฏิกิริยาด้วยตัวเองของตัวเร่งปฏิกิริยา แต่การเพิ่มปริมาณหมู่คาร์บอกซิลปลายสายจะส่งผลต่อคุณสมบัติในการแปรรูปในขั้นตอนต่อไปของชิ้นสไลซ์ ดังนั้นจึงกำหนดให้ควบคุมปริมาณหมู่คาร์บอกซิลปลายสายของชิ้นสไลซ์พื้นฐานไว้ภายในช่วงค่าหนึ่ง โดยทั่วไปกำหนดไว้ที่ 30 ~40 mol/t ส่วนชิ้นสไลซ์ระดับขวดอยู่ที่ [30 mol/t

5. ปัจจัยอื่นๆ

ชนิดและปริมาณของสารเติมแต่งต่างๆ ในชิ้นส่วนวัตถุดิบจะมีอิทธิพลต่อคุณภาพภายในของชิ้นส่วนสำเร็จรูปในระดับหนึ่ง การผลิตชิ้นส่วนระดับขวดจำเป็นต้องเติมสารคงตัวความร้อน คือ กรดโพลีฟอสฟอริก บทบาทของกรดโพลีฟอสฟอริกคือการปิดปลายโซ่โมเลกุลของพีอีที (PET) ด้วยหมู่ฟอสเฟต และเพิ่มความเสถียรทางความร้อนของสายพีอีที อย่างไรก็ตาม หมู่ฟอสเฟตอาจเปลี่ยนตัวเป็นตัวทำให้เกิดนิวเคลียสสำหรับการตกผลึกของพีอีทีได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งจะมีผลกระทบต่อการฉีดขึ้นรูปของชิ้นส่วนระดับขวด ระหว่างกระบวนการเป่า สารโอลิโกเมอร์ ออกไซด์ของโลหะ (เช่น แอนติโมนไตรออกไซด์) ฟอสเฟต เป็นต้น ล้วนเป็นตัวทำให้เกิดนิวเคลียสสำหรับการตกผลึกของพีอีที ส่วนสารประกอบโมเลกุลต่ำอื่นๆ เช่น โพลีเอทิลีนไกลคอล แม้จะไม่มีฤทธิ์ในการทำให้เกิดนิวเคลียส แต่กลับเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาการตกผลึก หากเนื้อหาของสารเหล่านี้เกินระดับหนึ่งในพีอีที อัตราการตกผลึกของพีอีทีจะเร็วขึ้น (กล่าวคือ อุณหภูมิการตกผลึกแบบเย็นจะลดลง) ซึ่งจะส่งผลต่อคุณภาพของขวดที่เป่าออกมา ทำให้เกิดฝ้าขาวที่ก้นหรือปากขวด และอาจกระทบต่อความโปร่งใสของขวดทั้งใบได้ ดังนั้น ในกรณีที่ต้องรักษาระดับคุณภาพของชิ้นส่วนและความเร็วในการตอบสนอง (ความสามารถของอุปกรณ์) สารเติมแต่งรวมถึงตัวเร่งปฏิกิริยาควรใช้น้อยลงเรื่อยๆ

ผลกระทบของพารามิเตอร์กระบวนการของเครื่องก่อนผลึกและเครื่องผลึกต่อคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์

โดยทั่วไป การตั้งอุณหภูมิของเครื่องก่อนการตกผลึกอยู่ที่ 145~150°C (พารามิเตอร์นี้ให้ไว้โดยคู่สัญญาต่างชาติ) หากอุณหภูมิต่ำเกินไป จะทำให้ยากต่อการขจัดโมเลกุลน้ำในรูปของน้ำผลึกออกจากชิ้นส่วน ซึ่งจะทำให้อัตราการตกผลึกของชิ้นส่วนช้าเกินไป การตกผลึกไม่เพียงพอ และไม่สามารถตอบสนองความต้องการในการผลิตได้ อย่างไรก็ตาม อุณหภูมิการตกผลึกไม่ควรสูงเกินไป เพราะเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ชิ้นส่วนและอากาศภายในเครื่องก่อนการตกผลึกและเครื่องตกผลึกจะเสื่อมสภาพจากการออกซิเดชัน ส่งผลต่อค่าสีของผลิตภัณฑ์ การตั้งอุณหภูมิของเครื่องตกผลึกอยู่ที่ 170~175°C (พารามิเตอร์นี้ให้ไว้โดยคู่สัญญาต่างชาติ) หากอุณหภูมิสูงกว่า 175°C เมื่อเวลาที่ชิปอยู่ในเครื่องก่อนการตกผลึกและเครื่องตกผลึกเพิ่มขึ้น ค่าสีจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ในขณะที่ค่าผลึกแทบไม่เปลี่ยนแปลง แน่นอนว่าในการผลิตจริง ไม่สามารถได้ค่า b ที่ดีจากการทำความเย็นมากเกินไป เพราะเมื่ออุณหภูมิต่ำ การตกผลึกของชิ้นส่วนไม่เพียงพอจะทำให้เกิดการหลอมรวมของชิปในเครื่องให้ความร้อนล่วงหน้าและในปฏิกิริยาต่อมา และน้ำที่อยู่ในสถานะผลึกจะแยกตัวได้ยาก สิ่งนี้จะส่งผลต่อประสิทธิภาพการเพิ่มความหนาของชิ้นส่วน และส่งผลกระทบต่อคุณภาพภายในของชิ้นส่วนสำเร็จรูป ชิ้นส่วนที่ผ่านการตกผลึกอย่างดีเท่านั้นที่สามารถใช้เพื่อให้ได้ชิ้นส่วนที่เพิ่มความหนาได้ดี คำว่า 'ชิ้นส่วนที่ตกผลึกได้ดี' หมายถึง ค่าผลึกของชิ้นส่วนถึงระดับหนึ่ง เช่น ค่าผลึกจากเครื่องก่อนการตกผลึก ≥30% ค่าผลึกที่ทางออกของเครื่องตกผลึก ≥40% และค่าผลึกที่ทางออกของเครื่องให้ความร้อนล่วงหน้า ≥45% มิฉะนั้นจะทำให้เกิดการจับตัวกันของชิ้นส่วนระหว่างกระบวนการเพิ่มความหนา อีกประการหนึ่งคือ พื้นผิวของชิ้นส่วนต้องมีการตกผลึกอย่างสม่ำเสมอ

7. ผลกระทบของพารามิเตอร์กระบวนการของเครื่องให้ความร้อนล่วงหน้าและปฏิกรณ์ที่มีต่อคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์

ขั้นตอนทั้งสองนี้มีการหนาตัวของชิ้นสlices แตกต่างกัน มีสองปัจจัยที่มีผลต่อพลวัตและความเร็วของปฏิกิริยาโพลีคอนเดนเซชันในระยะของแข็ง ได้แก่ อุณหภูมิของปฏิกิริยา และระดับที่ผลพลอยได้โมเลกุลขนาดเล็กแพร่ตัวออกไปจากเนื้อวัสดุ ปัจจัยแรกขึ้นอยู่กับอุณหภูมิควบคุมการให้ความร้อนด้วยไนโตรเจน

ผลกระทบของอุณหภูมิต่อปฏิกิริยานั้นมีทั้งด้านบวกและด้านลบ ด้านบวกคือ การเพิ่มอุณหภูมิสามารถช่วยเพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยา และสามารถเพิ่มผลผลิตของอุปกรณ์ได้ภายใต้เงื่อนไขที่การเพิ่มความหนืดคงที่ นอกจากนี้ ยังสามารถเพิ่มการผลิตได้ภายใต้เงื่อนไขบางประการ คือ ความหนาเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม การเพิ่มอุณหภูมิจะมาพร้อมกับการเพิ่มขึ้นของปฏิกิริยาข้างเคียง ซึ่งส่งผลต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์ ดังนั้นในการผลิตจริง จึงจำเป็นต้องหาอุณหภูมิที่เหมาะสม โดยพิจารณาทั้งสองด้าน ในอุปกรณ์นี้ อุณหภูมิของเครื่องปฏิกรณ์จะถูกกำหนดโดยอุณหภูมิทางออกของเครื่องทำให้ร้อนล่วงหน้า สามารถควบคุมอุณหภูมิของเครื่องปฏิกรณ์ได้โดยการปรับอุณหภูมิทางออกของเครื่องทำให้ร้อนล่วงหน้า และการไหลของก๊าซไนโตรเจนที่ด้านล่างของเครื่องทำให้ร้อนล่วงหน้า อุณหภูมิทางเข้าของเครื่องปฏิกรณ์จะถ่ายเทลงด้านล่างอย่างช้าๆ และปฏิกิริยาของระบบก็ดำเนินไปอย่างช้าเช่นกัน เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงแล้ว ระยะเวลาที่ใช้ในการกลับสู่ภาวะเสถียรใหม่จะนานอย่างน้อยสองเท่าของเวลาที่สารพักตัวในเครื่องปฏิกรณ์ และความหนืดของผลิตภัณฑ์สุดท้ายที่เกี่ยวข้องก็จะเปลี่ยนแปลงไปด้วย ซึ่งต้องใช้เวลา หากไม่รอให้กระบวนการเสถียร อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะแตกต่างกัน ส่งผลให้การหนาตัวของชิ้นงานไม่สม่ำเสมอ ซึ่งจะส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการแปรรูปในขั้นตอนต่อไป

ปัจจัยที่สองขึ้นอยู่กับอัตราการไหลของไนโตรเจนในช่วงเวลาที่เกิดปฏิกิริยา และพื้นที่ผิวเฉพาะของชิ้นสไลซ์ ที่นี่ ไนโตรเจนทำหน้าที่เป็นตัวกลางในการให้ความร้อน (โดยเฉพาะในเครื่องทำให้ร้อนล่วงหน้า) ในขณะเดียวกันก็ทำหน้าที่เป็นตัวพาผลพลอยได้โมเลกุลเล็กๆ ออกไปด้วย เช่นที่กล่าวมาแล้ว ผลพลอยได้โมเลกุลเล็กๆ ที่เกิดจากปฏิกิริยาพอลิคอนเดนเซชันในสถานะของแข็งจะออกจากบริเวณดังกล่าวผ่านกระบวนการสองประการ โดยการแพร่กระจายออกของโมเลกุลเล็กๆ จากผิวสัมผัสนั้นเกี่ยวข้องกับอัตราการไหลของไนโตรเจนและอุณหภูมิ ไนโตรเจนและชิ้นสไลซ์ในที่นี้ไหลสวนทางกัน ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการให้ความร้อน และช่วยพานำผลพลอยได้โมเลกุลเล็กๆ ออกไป เครื่องทำให้ร้อนล่วงหน้าของอุปกรณ์ BUHLER ใช้โครงสร้างคล้ายหลังคา ซึ่งให้ความร้อนโดยการหมุนเวียนไนโตรเจนจากด้านล่างและตรงกลาง เพื่อให้การให้ความร้อนมีความสม่ำเสมอมากขึ้นและไม่มีมุมตาย เมื่ออยู่ในตัวปฏิกิริยา เนื่องจากชิ้นสไลซ์อยู่ภายใต้แรงดันที่ด้านล่าง อุณหภูมิของช่องทางเข้าด้านล่างจะถูกควบคุมให้อยู่ที่อุณหภูมิต่ำประมาณ 190 องศา ทำให้ชิ้นสไลซ์มีแนวโน้มติดกันน้อยลง ในฐานะตัวกลางในการให้ความร้อน อัตราการไหลของไนโตรเจนขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของปฏิกิริยาและภาระการผลิต (กล่าวคือ ความต้องการอัตราส่วนก๊าซ-ของแข็ง) เมื่ออุณหภูมิและภาระคงที่ อัตราการไหลของไนโตรเจนจะมีค่าจำกัดอยู่ค่าหนึ่ง กล่าวคือ เมื่อถึงค่านั้นแล้ว การเพิ่มอัตราการไหลต่อไปจะไม่เร่งอัตราการเกิดปฏิกิริยาอีก เพราะที่ผิวสัมผัสระหว่างก๊าซกับของแข็งจะเข้าสู่ภาวะสมดุลของการดูดซับ แต่เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น สมดุลดังกล่าวจะถูกทำลาย และความเข้มข้นของโมเลกุลเล็กที่ผิวสัมผัสก๊าซ-ของแข็งจะลดลงอย่างต่อเนื่องตามการเพิ่มอัตราการไหลของไนโตรเจน จนกระทั่งถึงภาวะสมดุลใหม่

อีกเหตุผลหนึ่งที่มีผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาของ SSP คือ พลังงานภายนอก – พลังงานของตัวเร่งปฏิกิริยา กล่าวคือ ปริมาณของตัวเร่งปฏิกิริยาในส่วนฐาน ส่วน A มีปริมาณตัวเร่งปฏิกิริยาประมาณ 2/3 ของส่วน B ในหมู่ปัจจัยที่มีผลต่อประสิทธิภาพการเร่งปฏิกิริยาของตัวเร่งปฏิกิริยานั้น นอกจากปริมาณของตัวเร่งปฏิกิริยาแล้ว อุณหภูมิของการเกิดปฏิกิริยามีความสำคัญมากกว่า

8. ผลกระทบของระบบกำจัดไนโตรเจนต่อคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์

(1) ปริมาณออกซิเจน

มีการนำอากาศสำหรับเครื่องมือในปริมาณเล็กน้อยเข้าสู่ระบบกำจัดความชื้นของก๊าซไนโตรเจน เพื่อกำจัดสารอินทรีย์โมเลกุลเล็กที่เกิดขึ้นภายในระบบไนโตรเจน จากสมการ 1-3 จะเห็นได้ว่าไฮโดรคาร์บอนหลักที่เกิดจากปฏิกิริยาคือ ไธลีนไกลคอล และมีสารเช่น อะซิทัลดีไฮด์ โอโลโกเมอร์ ฯลฯ ที่เกิดจากปฏิกิริยารอง ซึ่งจะถูกออกซิไดซ์เชิงตัวเร่งปฏิกิริยาโดยออกซิเจนให้กลายเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำภายในเตียงตัวเร่งปฏิกิริยา Pt/Pd ในเครื่องปฏิกิริยาแบบตัวเร่งปฏิกิริยา อย่างไรก็ตาม จำเป็นต้องควบคุมปริมาณออกซิเจนอย่างเข้มงวด เนื่องจากการมีอยู่ของโมเลกุลออกซิเจนจะทำให้เกิดการเสื่อมสภาพทางความร้อนระหว่างกระบวนการเพิ่มความหนืด ส่งผลให้ค่าสีของผลิตภัณฑ์เสื่อมลง ความหนืดลดลง และจำนวนหมู่คาร์บอกซิลปลายสายเพิ่มขึ้น โดยปริมาณออกซิเจนในก๊าซไนโตรเจนที่ออกมาจากระบบกำจัดความชื้นของก๊าซไนโตรเจนในอุปกรณ์นี้จะถูกควบคุมให้อยู่ในระดับไม่เกิน 10 ppm ปัจจุบัน ตามลักษณะเฉพาะของระบบกำจัดความชื้นของก๊าซไนโตรเจน นอกจากวิธีออกซิเดชันเชิงตัวเร่งปฏิกิริยาแล้ว ยังสามารถใช้วิธีพ่นอีจีเย็น (cold EG) เพื่อกำจัดสารประกอบโมเลกุลเล็กในก๊าซไนโตรเจน ซึ่งสามารถลดปริมาณออกซิเจนในก๊าซไนโตรเจนได้ แต่วิธีนี้มีประสิทธิภาพในการกำจัดสารโมเลกุลเล็กที่มีจุดเดือดต่ำ เช่น อะซิทัลดีไฮด์ ได้ไม่ดีนัก

(2) ระดับการบริสุทธิ์ของไนโตรเจน

ความบริสุทธิ์ของไนโตรเจนมีผลต่อการเพิ่มความหนาของชิ้นสไลซ์และคุณภาพของชิ้นสไลซ์ในระดับหนึ่ง ก่อนอื่น ไฮโดรคาร์บอนโมเลกุลเล็กในไนโตรเจนสามารถเร่งปฏิกิริยาการเพิ่มความหนืดให้ย้อนกลับทิศทาง ซึ่งไม่เอื้อต่อการเพิ่มความหนาของชิ้นสไลซ์ พร้อมกันนี้ยังมีผลต่อการกำจัดอะซีทัลดีไฮด์ออกจากชิ้นสไลซ์ จึงส่งผลต่อปริมาณแอลดีไฮด์ในชิ้นสไลซ์ อย่างไรก็ตาม ปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันมีความซับซ้อนมาก การวิเคราะห์ผลกระทบของโมเลกุลขนาดเล็กในไนโตรเจนต่อปริมาณอะซีทัลดีไฮด์จึงจำเป็นต้องศึกษาเพิ่มเติมต่อไป

(3) จุดน้ำค้างของระบบไนโตรเจน

ที่อุณหภูมิสูง โมเลกุลของน้ำมีแนวโน้มที่จะทำให้โมเลกุลขนาดใหญ่ของพอลิเอสเตอร์เกิดการไฮโดรไลซิส และส่งผลต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์ ดังนั้นในการผลิตโพลีคอนเดนเซชันในระยะแข็ง (Solid Phase Polycondensation) จึงจำเป็นต้องควบคุมจุดน้ำค้างของระบบไนโตรเจน กล่าวคือ ควบคุมปริมาณโมเลกุลน้ำในระบบไนโตรเจน สำหรับอุปกรณ์ BUHLER กำหนดให้จุดน้ำค้างของไนโตรเจนต่ำกว่า -30 องศา ส่วนอุปกรณ์ SINCO ต้องอยู่ที่ -40 องศา

โดยสรุป

เมื่อใช้เม็ดพลาสติกเกรดขวด PET เป็นวัสดุบรรจุภัณฑ์ ตัวชี้วัดคุณภาพหลักจะประกอบด้วยด้านต่าง ๆ ดังนี้: คุณภาพด้านรูปลักษณ์ คุณสมบัติด้านกลไก คุณสมบัติด้านการแปรรูป การไม่มีกลิ่นและไม่มีพิษ นอกจากนี้ ปัจจัยหลายประการที่มีผลต่อคุณภาพของเม็ดพลาสติกยังมีความซับซ้อนมาก ปัจจัยหลักมีอยู่หลายประการตามการวิเคราะห์ข้างต้น ขึ้นอยู่กับความต้องการของผู้ใช้งาน สามารถปรับสูตรพื้นฐานของเม็ดพลาสติก เส้นทางกระบวนการ และเงื่อนไขการผลิต เพื่อควบคุมตัวชี้วัดข้างต้นให้ตรงตามความต้องการของตลาด และเตรียมความพร้อมสำหรับการผลิต SSP ในระดับท้องถิ่น