เทคโนโลยีการบรรจุร้อนสำหรับขวด PET คืออะไร?

1. โครงสร้างของ PET

PET หมายถึงพอลิเอทิลีนเทเรฟทาเลต ซึ่งประกอบด้วยธาตุสามชนิด ได้แก่ คาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจน โครงสร้างโมเลกุลมีดังนี้ โดยทั่วไป PET เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชันโดยตรงหรือทรานส์เอสเทอริฟิเคชันของกรดเทเรฟทาลิก (PTA) หรือไดเมทิลเทเรฟทาเลต (DMT) กับเอทิลีนไกลคอล (EG) เพื่อผลิตโมโนเมอร์ PET ตามด้วยปฏิกิริยาพอลิคอนเดนเซชันแบบโซลิดสเตต สมการปฏิกิริยาเคมีมีดังนี้

nHOOC-C6H4-COOH nHOCH2CH2OH---CO-C6H4-COO CH2CH2-O-]n+nH2O

2. คุณสมบัติทางกายภาพของ PET

PET แบ่งออกเป็น PET แบบโฮโมพอลิเมอร์ไรซ์และ PET แบบโคพอลิเมอร์ไรซ์ตามวิธีการพอลิเมอร์ไรเซชัน และแบ่งตามการใช้งานเป็น PET สำหรับสิ่งทอ PET สำหรับขวด และ PET สำหรับแผ่น PET ที่ใช้สำหรับการเป่าขึ้นรูปสามารถแบ่งออกเป็นโฮโมพอลิเมอร์และโคพอลิเมอร์ โฮโมพอลิเมอร์มีความหนืดและจุดหลอมเหลวต่ำกว่าโคพอลิเมอร์ โดยมีค่า IV อยู่ระหว่าง 0.75 ถึง 0.83 ในขณะที่โคพอลิเมอร์มีค่า IV อยู่ระหว่าง 0.75 ถึง 0.90 โดยทั่วไป โฮโมพอลิเมอร์หรือโคพอลิเมอร์ที่มีค่า IV ต่ำกว่าจะถูกใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตขวด PET แบบบรรจุร้อน

3. คุณสมบัติทางเคมีของ PET

3.1 ปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส ภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิสูง แรงดันสูง หรือด่าง PET มีแนวโน้มที่จะเกิดการไฮโดรไลซิส ส่งผลให้สายโพลีเมอร์โมเลกุลของ PET ขาด น้ำหนักโมเลกุลลดลง (กล่าวคือ ปริมาณ IV ลดลง) และคุณสมบัติเชิงกลลดลง

3.2 ปฏิกิริยาการสลายตัวทางความร้อน PET มีแนวโน้มที่จะเกิดปฏิกิริยาการสลายตัวที่อุณหภูมิสูง ส่งผลให้เกิดอะซีตัลดีไฮด์และคาร์บอนไดออกไซด์ ดังนั้น ในระหว่างกระบวนการตั้งค่าความร้อนที่อุณหภูมิสูงของการเป่าขวด ควรระมัดระวังในการปรับอุณหภูมิเพื่อหลีกเลี่ยงความเข้มข้นของอะซีตัลดีไฮด์ที่สูงเกินไป

ขวด PET แบบบรรจุร้อน หมายถึงขวดที่ใช้สำหรับบรรจุเครื่องดื่มร้อนที่อุณหภูมิสูงกว่า 75°C เมื่อเทียบกับขวด PET ทั่วไป ขวด PET ชนิดนี้มีคุณสมบัติทนความร้อนสูง ทนทานต่อการหดตัว และทนต่อแรงดันสุญญากาศ ปัจจุบัน วิธีที่นิยมใช้กันมากที่สุดในการผลิตขวด PET ทนความร้อนคือการตั้งความร้อนที่อุณหภูมิสูง ซึ่งช่วยเพิ่มการตกผลึกของขวด PET เพื่อให้สามารถทนต่ออุณหภูมิที่สูงขึ้นได้ โดยทั่วไป ยิ่งระดับการตกผลึกสูงเท่าใด ขวด PET ก็ยิ่งทนความร้อนได้ดีขึ้นเท่านั้น และดูดซับน้ำได้ดีขึ้น ส่งผลให้เก็บรักษาได้ดีกว่า

PET แสดงสถานะเชิงกลที่แตกต่างกันที่อุณหภูมิต่างกัน ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 78°C PET จะมีสถานะคล้ายแก้ว ระหว่าง 78°C ถึง 245°C จะมีสถานะยืดหยุ่นสูง และที่อุณหภูมิสูงกว่า 245°C จะมีสถานะไหลหนืด ในสถานะคล้ายแก้ว โมเลกุลของ PET จะค่อนข้างเคลื่อนไหว และสายโมเลกุลสามารถเคลื่อนที่และเรียงตัวกันอย่างเป็นระเบียบเพื่อสร้างสถานะผลึกได้ อุณหภูมิที่จำเป็นสำหรับการให้ความร้อนเพื่อการตกผลึกของ PET โดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 78 ถึง 220°C

ในการผลิต วิธีการเป่าขั้นต้นและขั้นที่สองส่วนใหญ่ใช้สำหรับการอบด้วยความร้อน วิธีการเป่าขั้นที่สองจะเป่าพรีฟอร์มให้มีปริมาตรมากขึ้น จากนั้นให้ความร้อนจนถึงประมาณ 200°C จากนั้นจึงทำให้หดตัว และสุดท้ายเป่าให้เป็นรูปทรงขวดขั้นสุดท้าย ข้อดีคือมีอัตราการตกผลึกสูงและทนความร้อนได้ดีกว่าวิธีการเป่าขั้นต้น อย่างไรก็ตาม เนื่องจากอุปกรณ์เสริมมีขนาดใหญ่และซับซ้อน จึงใช้พื้นที่มาก และใช้พลังงานความร้อนสูง ส่งผลให้ค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานโดยรวมเพิ่มขึ้น ดังนั้น ในปัจจุบัน เราจึงใช้วิธีการเป่าขั้นต้น ซึ่งใช้เครื่องเป่าขวดแบบเติมร้อน Vfine ในการผลิต วิธีการเป่าขั้นต้นต้องให้ความร้อนแม่พิมพ์ที่อุณหภูมิ 90-170°C เมื่อพรีฟอร์มถูกยืดให้ได้ตามรูปทรงของแม่พิมพ์เป่าร้อน กระบวนการตกผลึกจะใช้เวลาหลายวินาทีไปจนถึงมากกว่า 10 วินาที ขวดที่เป่าด้วยเครื่องเป่าขวด Vfine สามารถทนความร้อนได้สูงสุดที่ 93°C

4.1 ปรับปรุงอัตราการตกผลึกของขวด ในกระบวนการผลิต การเพิ่มอัตราการตกผลึกของขวดส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับการเพิ่มอุณหภูมิในการตั้งค่าความร้อนและการยืดระยะเวลาการตกผลึก อัตราการตกผลึกมีผลกระทบอย่างมากต่ออัตราการดูดซึมน้ำของ PET ยิ่งอัตราการตกผลึกสูง ขวดก็จะดูดซับน้ำน้อยลงภายใต้อุณหภูมิและความชื้นเดียวกัน

4.2 ลดการดูดซับความชื้นในอากาศ เนื่องจากคุณสมบัติการดูดซับความชื้นของ PET (รวมถึงชิป พรีฟอร์ม และขวด) ที่วางไว้ในอากาศจะดูดซับความชื้นจากอากาศ ยิ่งวางไว้นานเท่าไหร่ ก็ยิ่งดูดซับน้ำได้มากขึ้นเท่านั้น ปริมาณความชื้นใน PET ส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพของมัน สำหรับขวดบรรจุร้อน ความชื้นจะส่งผลต่ออุณหภูมิทนความร้อนของขวด ยิ่งมีความชื้นสูง อุณหภูมิทนความร้อนของขวดก็จะยิ่งต่ำลง โดยทั่วไปแล้ว สำหรับขวดบรรจุร้อน ตั้งแต่การผลิตพรีฟอร์มไปจนถึงการบรรจุเครื่องดื่ม ความทนทานต่อความร้อนของขวดจะขึ้นอยู่กับความชื้นเป็นหลัก ดังนั้น สภาวะการเก็บรักษาจึงเข้มงวดมาก

5. กระบวนการผลิตขวดบรรจุร้อน

หลักการผลิตขวด PET แบบบรรจุร้อนนั้นโดยพื้นฐานแล้วเหมือนกับขวด PET ทั่วไป แต่กระบวนการผลิตและเงื่อนไขการผลิตมีความซับซ้อนมากกว่ามาก ปัจจุบัน บริษัทของเราใช้กระบวนการผลิตแบบเป่าครั้งเดียวและแบบยืดแกนสองแกนที่อุณหภูมิสูงเป็นหลัก กระบวนการผลิตหลักของบริษัทมีดังนี้: การผลิตขวดแบบบรรจุร้อนมีขั้นตอนเพิ่มเติม เช่น การทำความร้อนแม่พิมพ์ การระบายความร้อนด้วยอากาศ และการยืดสองขั้นตอน เมื่อเทียบกับขวด PET ทั่วไป ซึ่งเพิ่มความซับซ้อนของกระบวนการเป่าขวด ขณะเดียวกัน เนื่องจากขวดต้องใช้เวลาในการตกผลึกนานกว่าในกระบวนการเป่าขวด ความเร็วในการเป่าจึงช้ากว่าขวด PET ทั่วไปมาก โปรดทราบว่าประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับความเร็วในการเป่าขวด โดยทั่วไป ยิ่งความเร็วต่ำ ประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ก็จะยิ่งดีขึ้น

5.1 พารามิเตอร์กระบวนการหลักมีดังต่อไปนี้:

5.1.1 ความเร็วในการเป่า

ยกตัวอย่างเช่น ขวดบรรจุร้อนขนาด 0.5 ลิตร ความเร็วในการเป่าของเครื่องเป่าขวดแต่ละเครื่องคือ 500-700 ต่อช่อง

5.1.2 อุณหภูมิแม่พิมพ์

อุณหภูมิแม่พิมพ์: 110-160℃ (รุ่นแรก) 130-170℃ (รุ่นที่สอง) อุณหภูมิแม่พิมพ์ด้านล่าง: 70-120℃

5.1.3 หลักการให้ความร้อนของพรีฟอร์ม

พยายามเพิ่มเปอร์เซ็นต์ของหลอดไฟในพื้นที่ปรับได้ของเตาเผาความร้อน และลดจำนวนหลอดไฟทำงาน การเพิ่มอุณหภูมิของพรีฟอร์มจะช่วยลดแรงเค้นที่เกิดขึ้นระหว่างการเป่าขวด และปรับปรุงความทนทานต่อความร้อน

5.1.4 การปรับความจุ

ขนาดของความจุนั้นสัมพันธ์กับอุณหภูมิแม่พิมพ์ เวลาในการเป่าขวด เวลาในการระบายความร้อนด้วยอากาศ และการผลิตแม่พิมพ์ ตัวอย่างเช่น หากความจุมีขนาดเล็กเกินไป อุณหภูมิของแม่พิมพ์ก็สามารถลดลงได้ เลื่อนแคมยุติการเป่าขวดไปข้างหน้า เพิ่มเวลาในการระบายความร้อนด้วยอากาศ ถอดชิมความจุของตัวแม่พิมพ์ออกได้