โพลีเอทิลีนเทเรฟทาเลต หรือที่เรียกกันทั่วไปว่า PET เป็นเทอร์โมพลาสติกโพลีเมอร์อเนกประสงค์ที่อยู่ในตระกูลโพลีเอสเตอร์ มันถูกสังเคราะห์ผ่านปฏิกิริยาโพลีคอนเดนเซชันของกรดเทเรฟทาลิก (PTA) และเอทิลีนไกลคอล (EG) ทำให้เกิดเป็นโพลีเมอร์เชิงเส้นที่มีสูตรโมเลกุลเป็น (C₁₀H₈O₄)ₙ PET มีชื่อเสียงในด้านการผสมผสานคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ รวมถึงความแข็งแรงเชิงกลสูง ความคงตัวของขนาดที่ดีเยี่ยม ทนทานต่อสารเคมีที่ดี การดูดซับความชื้นต่ำ และความโปร่งใสที่โดดเด่นเมื่อดำเนินการอย่างเหมาะสม เนื่องจากเป็นวัสดุกึ่งผลึก- ความเป็นผลึก (โดยทั่วไปคือ 30%-60%) จึงสามารถปรับได้ผ่านการบำบัดความร้อน ทำให้สามารถปรับให้เข้ากับสถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกันได้ นอกจากนี้ PET ยังสามารถรีไซเคิลได้สูง โดยมีรหัสระบุเรซิน "1" (♳) ซึ่งสอดคล้องกับความต้องการวัสดุที่ยั่งยืนทั่วโลกที่เพิ่มขึ้น ข้อได้เปรียบโดยธรรมชาติเหล่านี้ทำให้ PET เป็นหนึ่งในพลาสติกที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ ทั่วโลก
การใช้งานทั่วไปของ PET
ความอเนกประสงค์ของ PET ช่วยให้สามารถนำไปใช้งานในหลากหลายสาขา โดยมีส่วนแบ่งตลาดที่ใหญ่ที่สุดในอุตสาหกรรมบรรจุภัณฑ์และสิ่งทอ ในภาคบรรจุภัณฑ์ มีสัดส่วนมากกว่า 55% ของการบริโภค PET ทั่วโลก โดยส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตบรรจุภัณฑ์แข็ง เช่น ขวดเครื่องดื่ม (คิดเป็น 70% ของบรรจุภัณฑ์ PET) ถาดอาหาร และบรรจุภัณฑ์ยา ด้วยความโปร่งใสสูง ทนทานต่อแรงกด และคุณสมบัติ-ปราศจากกลิ่น ขวด PET จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับเครื่องดื่มอัดลม น้ำแร่ น้ำผลไม้ และเครื่องดื่มชา โดยมีเกรดทนอุณหภูมิสูง-บางเกรด (HR-PET) ที่สามารถทนต่อการบรรจุที่ร้อน 85 องศา นอกจากนี้ยังใช้ในบรรจุภัณฑ์แบบยืดหยุ่น เช่น ถุงอาหารที่ปิดผนึกสูญญากาศ- และฟิล์มเคลือบอะลูมิเนียม-สำหรับทิชชู่เปียก เนื่องจากมีประสิทธิภาพในการกั้นที่ดี
ในอุตสาหกรรมสิ่งทอ PET เป็นที่รู้จักในชื่อเส้นใยโพลีเอสเตอร์ ซึ่งคิดเป็น 60% ของเส้นใยสังเคราะห์ทั่วโลก มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในผ้าเสื้อผ้า (มักผสมกับผ้าฝ้าย) ชั้นฉนวนกันความร้อน ชุดกีฬา และเบาะรถยนต์ รวมถึงเส้นใยอุตสาหกรรม เช่น สายยางรถยนต์และความปลอดภัย นอกเหนือจากสาขาหลักๆ เหล่านี้แล้ว PET ยังพบการใช้งานในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ (เช่น ฟิล์มตัวเก็บประจุ ตัวเรือนตัวเชื่อมต่อ) ชิ้นส่วนยานยนต์ (เช่น ใบพัดปั๊มน้ำ ผ้าภายใน) อุปกรณ์ทางการแพทย์ (เช่น ปลอกเข็มฉีดยา การเย็บแผลในการผ่าตัด) และโมดูลไฟฟ้าโซลาร์เซลล์
ข้อกำหนดสำคัญสำหรับการผลิต PET Sphere ที่มีความแม่นยำ
การผลิตทรงกลม PET ที่มีความแม่นยำเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนซึ่งต้องมีการควบคุมวัตถุดิบ พารามิเตอร์การประมวลผล และเทคนิคหลังการบำบัดอย่างเข้มงวดเพื่อให้มั่นใจในความแม่นยำของมิติสูง คุณภาพพื้นผิวที่สม่ำเสมอ และประสิทธิภาพที่มั่นคง แตกต่างจากผลิตภัณฑ์ PET ทั่วไป ทรงกลมที่มีความแม่นยำ (มักใช้ในตลับลูกปืน วาล์ว เครื่องมือที่มีความแม่นยำ และอุปกรณ์ทางการแพทย์) ต้องการพิกัดความเผื่อที่แคบเป็นพิเศษ ทำให้การฉีดขึ้นรูปและการบดเป็นกระบวนการหลักสองกระบวนการที่กำหนดคุณภาพขั้นสุดท้าย
1. ข้อกำหนดในการฉีดขึ้นรูปสำหรับ PET Sphere ที่มีความแม่นยำ
การฉีดขึ้นรูปเป็นขั้นตอนเริ่มต้นในการผลิตทรงกลม PET ที่มีความแม่นยำ ซึ่งวางรากฐานสำหรับรูปร่างและความแม่นยำของมิติขั้นพื้นฐาน เนื่องจาก PET มีความเป็นผลึกสูง ดูดความชื้น และความไวต่ออุณหภูมิสูง จึงต้องปฏิบัติตามข้อกำหนดสำคัญต่อไปนี้:
การเตรียมวัตถุดิบ: เรซิน PET จะต้องแห้งอย่างทั่วถึงก่อนขึ้นรูป เนื่องจากลักษณะการดูดความชื้น (การดูดซึมน้ำ 0.2%-0.4%) สามารถทำให้เกิดการไฮโดรไลซิส ฟองอากาศ เส้นสีเงิน และลดความแข็งแรงเชิงกลในผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย กระบวนการอบแห้งควรใช้เครื่องอบลดความชื้นที่อุณหภูมิ 160-180 องศาเป็นเวลา 4-6 ชั่วโมง เพื่อให้แน่ใจว่าปริมาณความชื้นจะลดลงเหลือน้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.005% เรซินแห้งควรเก็บไว้ในถังที่ปิดสนิท หากโดนอากาศเกิน 1 ชั่วโมง จะต้องทำให้แห้งอีกครั้ง นอกจากนี้ ควรควบคุมอัตราการไหลหลอม (MFR) ของเรซินตามขนาดทรงกลม โดยทั่วไปคือ 1.5-2.5 กรัม/10 นาที สำหรับ PET เกรดการขึ้นรูป เพื่อให้แน่ใจว่าการหลอมและการเติมจะสม่ำเสมอ
ข้อกำหนดของอุปกรณ์และแม่พิมพ์: เครื่องฉีดขึ้นรูปต้องมีความสามารถในการทำให้เป็นพลาสติกที่เพิ่มขึ้น โดยติดตั้งสกรูเฉพาะสำหรับ PET- หรือสกรูอเนกประสงค์-แบบดัดแปลงที่มีอัตราส่วนการอัดที่ 2.8-3.5 . แม่พิมพ์สำหรับทรงกลมที่มีความแม่นยำต้องได้รับการออกแบบให้มีนักวิ่งที่สั้นและเรียบ และช่อง/ประตูที่ผ่านการขัดเงา เพื่อหลีกเลี่ยงรอยการไหลและการกักเก็บวัสดุ แนะนำให้ใช้ระบบทางวิ่งร้อนเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตและรับรองการบรรจุที่สม่ำเสมอ ควรควบคุมอุณหภูมิของแม่พิมพ์ที่ 60-80 องศา อุณหภูมิที่ต่ำเกินไปทำให้เกิดการตกผลึกไม่เพียงพอ ในขณะที่อุณหภูมิสูงเกินไปจะทำให้วงจรการผลิตยาวนานขึ้น
พารามิเตอร์กระบวนการฉีด: การควบคุมอุณหภูมิอย่างเข้มงวดถือเป็นสิ่งสำคัญ- อุณหภูมิถังบรรจุถูกกำหนดไว้ในส่วนต่างๆ: 240-250 องศา (ส่วนป้อนอาหาร), 260-270 องศา (ส่วนบีบอัด), 270-280 องศา (ส่วนทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน) และ 265-275 องศา (อุณหภูมิหัวฉีด) การเบี่ยงเบนของอุณหภูมิไม่ควรเกิน 3 องศาเพื่อป้องกันการสลายตัวของ PET และสีเหลือง โดยทั่วไปความดันการฉีดจะอยู่ที่ 80-100MPa ด้วยการฉีดความเร็วสูง (100-150 มม. / วินาที) เพื่อลดเวลาการหล่อเย็นของของเหลวและหลีกเลี่ยงข้อบกพร่อง ความดัน保压ควรอยู่ที่ 40% -50% ของแรงดันการฉีด โดยมีเวลาพัก 5-8 วินาทีเพื่อป้องกันการหดตัว ความเร็วของสกรูถูกควบคุมที่ 80-100r/min เพื่อให้แน่ใจว่ามีการขึ้นรูปพลาสติกสม่ำเสมอ
2. ข้อกำหนดการบดสำหรับทรงกลม PET ที่มีความแม่นยำ
หลังจากการฉีดขึ้นรูป ทรงกลมเปล่าจะมีพื้นผิวที่หยาบและมีการเบี่ยงเบนมิติ ดังนั้นการเจียรที่แม่นยำจึงเป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้ได้ความแม่นยำและการตกแต่งพื้นผิวที่ต้องการ กระบวนการเจียรแบ่งออกเป็นหลายขั้นตอน โดยมีการควบคุมแต่ละพารามิเตอร์อย่างเข้มงวดเพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายที่พื้นผิวและข้อผิดพลาดด้านขนาด:
การเจียรเบื้องต้น (การเจียรหยาบ): ขั้นตอนนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อขจัดข้อบกพร่องที่พื้นผิว (เช่น ครีบ รอยการไหล) และแก้ไขการเบี่ยงเบนมิติที่สำคัญ อุปกรณ์บดใช้เครื่องเจียรลูกบอลควบคุมตัวเลขแนวนอน โดยมีเหล็กหล่อฟอสฟอรัสสูงหรือจานเจียรเหล็กหล่อผสม (มุมกรวย 10 องศา -15 องศา ความลึกของร่อง 1/3 ของเส้นผ่านศูนย์กลางทรงกลม) ตัวกลางในการเจียรใช้ผงไมโครเพชร W10-W14 หรือซิลิคอนคาร์ไบด์- ผสมกับน้ำมันหล่อลื่นที่มีความหนืดต่ำและสารป้องกันการสึกหรอด้วยแรงกดสูง ความดันการเจียรอยู่ที่ 1.2-1.6MPa ความเร็ว 9-12r/min และเวลา 20-30 นาที โดยกำหนดเป้าหมายไปที่ความกลมน้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.2μm และความขรุขระของพื้นผิว (Ra) น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.08μm
การบดละเอียด: การเจียรแบบละเอียดช่วยเพิ่มความแม่นยำของมิติและความเรียบเนียนของพื้นผิว ตัวกลางการบดจะถูกแทนที่ด้วยผงไมโคร W5-W7 โดยมีความดันลดลงเหลือ 0.8-1.2MPa และปรับความเร็วเป็น 7-10r/min เวลาในการบดคือ 15-25 นาที โดยมีค่าเผื่อมิติที่ ±0.3μm ความกลมน้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.1μm และ Ra น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.03μm
การเจียรที่แม่นยำเป็นพิเศษ- (การขัดเงา): สำหรับทรงกลมที่มีความแม่นยำสูง- (เช่น G5-เกรด G10) จำเป็นต้องมีการเจียรที่มีความแม่นยำสูงเป็นพิเศษ- หรือการขัดเงาด้วยกลไกทางเคมี (CMP) ตัวกลางในการเจียรใช้ผงไมโครเพชร W0.5-W1.0{17}} โดยมีความดัน 0.3-0.5MPa และความเร็ว 3-6r/นาที เวลาในการเจียรคือ 8-15 นาที ส่งผลให้พื้นผิวคล้ายกระจกมีค่า Ra น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.005μm ไม่มีรอยขีดข่วน และไม่มีหลุม หลังจากการเจียร ทรงกลมจะผ่านการทำความสะอาดหลายขั้นตอน (การทำความสะอาดอัลตราโซนิก การล้างด้วยสเปรย์ การทำให้แห้งแบบสุญญากาศ) เพื่อขจัดคราบจากการเจียรและคราบน้ำมัน
การควบคุมคุณภาพระหว่างการเจียร: ต้องควบคุมอุณหภูมิการบดให้ต่ำกว่า 40 องศาเพื่อป้องกันการเปลี่ยนรูปจากความร้อน แผ่นเจียรจำเป็นต้องได้รับการบำรุงรักษาเป็นประจำเพื่อรักษาความเรียบ (น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.005 มม.) และรูปร่างของร่อง การวัดเส้นผ่านศูนย์กลางและการตรวจสอบตัวอย่างแบบออนไลน์จะดำเนินการตลอดกระบวนการเพื่อให้แน่ใจว่าค่าเบี่ยงเบนมิติ ความกลม และความขรุขระของพื้นผิวเป็นไปตามมาตรฐาน (GB/T 308, ISO 3290)
3. วิธีการระบายสีสำหรับ PET Sphere ที่มีความแม่นยำ
การระบายสีที่แม่นยำของทรงกลม PET ต้องมีความสมดุลของสีที่สม่ำเสมอ ความเสถียร และความแม่นยำของสี-ของทรงกลมจะต้องไม่ส่งผลกระทบต่อคุณสมบัติทางกลของ PET หรือทำให้เกิดข้อบกพร่องที่พื้นผิว ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดด้านขนาดการผลิตและความแม่นยำ โดยทั่วไปจะใช้วิธีการต่อไปนี้:
การระบายสีมาสเตอร์แบทช์ (แนะนำมากที่สุด): นี่เป็นวิธีหลักในการผลิตทรงกลม PET ที่มีสีแม่นยำจำนวนมาก มาสเตอร์แบทช์สีเป็นส่วนผสมเข้มข้นของเม็ดสี สารช่วยกระจายตัว และเรซินตัวพา PET ที่ผสมไว้แล้ว{1}}และเป็นเม็ด ผสมกับเม็ดพลาสติก PET ในอัตราส่วน 1%-5% ก่อนการฉีดขึ้นรูป ข้อดี ได้แก่ การกระจายสีที่สม่ำเสมอ (ไม่มีจุดสีที่มองเห็นได้) ความสม่ำเสมอของแบทช์-ถึง- มลพิษฝุ่นต่ำ และความเข้ากันได้ดีกับ PET (ไม่มีผลกระทบต่อความแข็งแรงเชิงกล) มาสเตอร์แบทช์สีจะต้องถูกทำให้แห้งร่วมกับเม็ดพลาสติก PET เพื่อหลีกเลี่ยงการดูดซึมความชื้น และเม็ดสีที่ใช้จะต้องทนต่ออุณหภูมิสูง (มากกว่าหรือเท่ากับ 300 องศา) เพื่อทนต่ออุณหภูมิการขึ้นรูป 260-280 องศา
การระบายสีด้วยสีเหลว: เหมาะสำหรับทรงกลมขนาดเล็ก-ที่มีสีเฉพาะบุคคล น้ำยาผสมสีหรือน้ำมันสีจะถูกเติมลงในเม็ดพลาสติก PET อย่างแม่นยำโดยใช้ปั๊มสูบจ่ายก่อนการขึ้นรูป ให้การกระจายตัวที่ดีเยี่ยม การควบคุมสีที่แม่นยำ และไม่มีมลพิษจากฝุ่น อย่างไรก็ตาม สีของเหลวต้องเข้ากันได้กับ PET เพื่อหลีกเลี่ยงผลกระทบต่อประสิทธิภาพการหลอมละลายของเรซิน และจำเป็นต้องปิดผนึกระหว่างการเก็บรักษาเพื่อป้องกันการระเหยหรือการแบ่งชั้น
การระบายสีพื้นผิว: ใช้สำหรับทรงกลมที่ต้องการเอฟเฟกต์ภาพที่ซับซ้อน (เช่น ความแวววาวของโลหะ สีไล่ระดับสี) โดยไม่ต้องเปลี่ยนสูตรเรซินภายใน หลังจากการเจียรและขัดเงา ทรงกลมจะถูกบำบัดด้วยโคโรนาเพื่อเพิ่มแรงตึงผิว จากนั้นจึงพ่น พิมพ์ หรือเคลือบอลูมิไนซ์แบบสุญญากาศด้วยการเคลือบสี วัสดุเคลือบจะต้องไม่-เป็นพิษ ทนต่อการสึกหรอ- และมีการยึดเกาะที่ดีเพื่อหลีกเลี่ยงการลอก สำหรับทรงกลมที่ใช้ในด้านอาหารหรือการแพทย์ สารเคลือบจะต้องเป็นไปตามมาตรฐานความปลอดภัย FDA 21 CFR หรือ GB 4806
ข้อควรระวังสำหรับการระบายสี: หลีกเลี่ยงการใช้ผงสีโดยตรง เนื่องจากมีแนวโน้มที่จะจับตัวเป็นก้อน ทำให้เกิดจุดสีและข้อบกพร่องที่พื้นผิว สารแต่งสีไม่ควรมีโลหะหนัก (เช่น ตะกั่ว แคดเมียม) หรือสารอันตรายที่ระเหยง่าย หลังจากการระบายสี จะต้องปรับกระบวนการเจียรเล็กน้อยเพื่อให้แน่ใจว่าชั้นสีไม่สึกหรอ และคุณภาพพื้นผิวจะไม่ได้รับผลกระทบ
บทสรุป
คุณสมบัติที่ครอบคลุมดีเยี่ยมของ PET ทำให้เป็นวัสดุที่ขาดไม่ได้ในอุตสาหกรรมสมัยใหม่ โดยมีการใช้งานครอบคลุมทั้งบรรจุภัณฑ์ สิ่งทอ อิเล็กทรอนิกส์ และอื่นๆ การผลิตทรงกลม PET ที่มีความแม่นยำต้องมีการควบคุมอย่างเข้มงวดในการฉีดขึ้นรูป (การทำให้วัตถุดิบแห้ง อุณหภูมิ ความดัน) และการเจียร (การประมวลผลแบบหลายขั้นตอน- การเพิ่มประสิทธิภาพพารามิเตอร์) เพื่อให้มั่นใจถึงความแม่นยำและคุณภาพพื้นผิวในระดับสูง สำหรับทรงกลมที่มีความแม่นยำของสี การระบายสีมาสเตอร์แบทช์เป็นวิธีการที่เชื่อถือได้มากที่สุดสำหรับการผลิตจำนวนมาก ในขณะที่วิธีการใช้สีของเหลวและการเคลือบพื้นผิวเหมาะสำหรับความต้องการเฉพาะบุคคลหรือความต้องการด้านสุนทรียภาพสูง- ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีการประมวลผล PET ทรงกลมที่มีความแม่นยำจะมีบทบาทสำคัญมากขึ้นใน-อุปกรณ์ที่มีความแม่นยำสูงและสาขาพิเศษ
