Công nghệ chiết rót nóng cho chai PET là gì?

1. Cấu trúc của PET

PET là viết tắt của polyethylene terephthalate, được tạo thành từ ba nguyên tố: carbon, hydro và oxy. Cấu trúc phân tử như sau: PET thường được tạo thành bằng cách este hóa trực tiếp hoặc chuyển hóa este của axit terephthalic (PTA) hoặc dimethyl terephthalate (DMT) với ethylene glycol (EG) để tạo ra các monome PET, sau đó là quá trình trùng ngưng trạng thái rắn. Phương trình phản ứng hóa học như sau:

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

2. Tính chất vật lý của PET

PET được chia thành PET đồng trùng hợp và PET đồng trùng hợp theo phương pháp trùng hợp, và được phân loại thành PET dệt, PET dùng cho chai và PET dùng cho tấm theo ứng dụng. PET dùng cho đúc thổi có thể được chia thành homopolymer và copolymer. Homopolymer có độ nhớt và điểm nóng chảy thấp hơn copolymer, với IV dao động từ 0,75 đến 0,83, trong khi copolymer dao động từ 0,75 đến 0,90. Thông thường, homopolymer hoặc copolymer có IV thấp hơn được sử dụng làm nguyên liệu thô để sản xuất chai PET chiết nóng.

3. Tính chất hóa học của PET

3.1 Phản ứng thủy phânTrong điều kiện nhiệt độ cao, áp suất cao hoặc kiềm, PET dễ bị thủy phân, dẫn đến đứt gãy chuỗi polyme phân tử PET, giảm trọng lượng phân tử (tức là giảm IV) và giảm tính chất cơ học.

3.2 Phản ứng phân hủy nhiệtPET dễ xảy ra phản ứng phân hủy ở nhiệt độ cao, dẫn đến hình thành acetaldehyde và carbon dioxide. Do đó, trong quá trình gia nhiệt thổi chai ở nhiệt độ cao, cần chú ý điều chỉnh nhiệt độ để tránh nồng độ acetaldehyde quá cao.

Chai PET chiết nóng là loại chai được sử dụng để chiết nóng đồ uống ở nhiệt độ trên 75°C. So với chai PET thông thường, chúng có đặc tính chịu nhiệt độ cao, chống co ngót và chịu áp suất chân không. Hiện nay, phương pháp phổ biến nhất để sản xuất chai PET chịu nhiệt là ủ nhiệt độ cao, chủ yếu là tăng độ kết tinh của chai PET để có thể chịu được nhiệt độ cao hơn. Nhìn chung, độ kết tinh càng cao thì khả năng chịu nhiệt của chai PET càng tốt, khả năng hấp thụ nước càng kém, giúp bảo quản tốt hơn.

PET thể hiện các trạng thái cơ học khác nhau ở các nhiệt độ khác nhau. Dưới 78°C, PET thể hiện trạng thái thủy tinh, từ 78°C đến 245°C, thể hiện trạng thái đàn hồi cao, và trên 245°C, thể hiện trạng thái chảy nhớt. Ở trạng thái thủy tinh, các phân tử PET tương đối hoạt động, các chuỗi phân tử có thể di chuyển và sắp xếp có trật tự để tạo thành trạng thái tinh thể. Nhiệt độ cần thiết để xử lý nhiệt kết tinh PET thường nằm trong khoảng từ 78°C đến 220°C.

Trong sản xuất, phương pháp thổi sơ cấp và thứ cấp chủ yếu được sử dụng để xử lý nhiệt. Phương pháp thổi thứ cấp trước tiên thổi phôi thành thể tích lớn hơn, sau đó nung nóng đến khoảng 200°C, sau đó co lại và cuối cùng thổi thành hình dạng chai cuối cùng. Ưu điểm của nó là độ kết tinh cao và khả năng chịu nhiệt tốt hơn phương pháp thổi sơ cấp. Tuy nhiên, do thiết bị phụ trợ lớn và phức tạp, diện tích chiếm dụng lớn và năng lượng nhiệt cần thiết cao, dẫn đến tổng chi phí vận hành tăng. Do đó, hiện tại chúng tôi sử dụng phương pháp thổi sơ cấp, sử dụng máy thổi chai chiết nóng Vfine để sản xuất. Phương pháp thổi sơ cấp yêu cầu làm nóng khuôn đến 90-170°C. Khi phôi được kéo dài theo hình dạng của khuôn thổi nóng, quá trình kết tinh sẽ kéo dài từ vài giây đến hơn 10 giây. Chai được thổi bằng máy thổi chai Vfine có thể đạt nhiệt độ chịu nhiệt tối đa là 93°C.

4.1 Cải thiện tốc độ kết tinh của chai: Trong quá trình sản xuất, việc tăng tốc độ kết tinh của chai chủ yếu phụ thuộc vào việc tăng nhiệt độ định hình và kéo dài thời gian kết tinh. Tốc độ kết tinh có tác động đáng kể đến tốc độ hấp thụ nước của PET. Tốc độ kết tinh càng cao, chai càng hấp thụ ít nước trong cùng điều kiện nhiệt độ và độ ẩm.

4.2 Giảm hấp thụ độ ẩm trong không khíDo đặc tính hấp thụ độ ẩm, PET (bao gồm cả chip, phôi và chai) khi đặt ngoài không khí sẽ hấp thụ độ ẩm từ không khí. Để càng lâu, lượng nước hấp thụ càng nhiều. Độ ẩm trong PET ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của nó. Đối với chai chiết nóng, độ ẩm ảnh hưởng đến nhiệt độ chịu nhiệt của chai. Độ ẩm càng cao, nhiệt độ chịu nhiệt của chai càng thấp. Nhìn chung, đối với chai chiết nóng, từ khâu sản xuất phôi đến chiết đồ uống, độ chịu nhiệt của chai chủ yếu phụ thuộc vào độ ẩm của nó. Do đó, điều kiện bảo quản rất nghiêm ngặt.

5. Quy trình sản xuất chai chiết nóng

Nguyên lý sản xuất chai PET chiết rót nóng về cơ bản giống với chai PET thông thường, nhưng quy trình sản xuất và điều kiện sản xuất phức tạp hơn nhiều. Hiện nay, công ty chúng tôi chủ yếu áp dụng quy trình sản xuất định hình nhiệt độ cao thổi một lần và kéo giãn hai trục. Sau đây là quy trình sản xuất chính: So với chai PET thông thường, sản xuất chai chiết rót nóng bao gồm các bước bổ sung như gia nhiệt khuôn, làm mát bằng không khí và kéo giãn hai bước, làm tăng độ phức tạp của quy trình thổi chai. Đồng thời, do thời gian kết tinh lâu hơn cần thiết cho chai trong quá trình thổi chai, tốc độ thổi của chúng cũng chậm hơn nhiều so với chai PET thông thường. Cần lưu ý rằng hiệu suất sản phẩm có liên quan chặt chẽ đến tốc độ sản xuất thổi chai. Nhìn chung, tốc độ càng chậm thì hiệu suất sản phẩm càng tốt.

5.1 Các thông số chính của quy trình như sau:

5.1.1 Tốc độ thổi

Lấy ví dụ về bình chiết nóng 0,5 lít, tốc độ thổi của mỗi máy thổi chai là: 500-700 lần/hốc.

5.1.2 Nhiệt độ khuôn

Nhiệt độ khuôn: 110-160℃ (thế hệ đầu tiên) 130-170℃ (thế hệ thứ hai) Nhiệt độ khuôn dưới: 70-120℃

5.1.3 Nguyên lý gia nhiệt của phôi

Cố gắng tăng tỷ lệ ống đèn trong vùng điều chỉnh của lò nung và giảm số lượng ống đèn sưởi đang hoạt động. Việc tăng nhiệt độ phôi sẽ giúp giảm ứng suất phát sinh trong quá trình thổi chai và cải thiện khả năng chịu nhiệt.

5.1.4 Điều chỉnh công suất

Kích thước của công suất liên quan đến nhiệt độ khuôn, thời gian thổi chai, thời gian làm mát bằng không khí và quá trình sản xuất khuôn. Ví dụ, nếu công suất quá nhỏ, có thể hạ thấp nhiệt độ khuôn, di chuyển cam kết thúc thổi chai về phía trước, tăng thời gian làm mát bằng không khí và tháo các miếng đệm công suất của thân khuôn.