กระบวนการเป่าขวดพลาสติก PET

ขวด PET ขึ้นรูปด้วยการเป่าสามารถแบ่งออกได้เป็นสองประเภท คือ ขวดอัดแรงดัน เช่น ขวดบรรจุเครื่องดื่มอัดลม และขวดไม่อัดแรงดัน เช่น ขวดบรรจุน้ำ ชา น้ำมันพืช เป็นต้น

ขวดเครื่องดื่มชาทำจากขวดพลาสติก PET ที่ดัดแปลงด้วยโพลีเอทิลีนแนฟทาเลต (PEN) หรือขวดพลาสติก PET ผสมกับเทอร์โมพลาสติกโพลีอะริเลต จัดเป็นขวดสำหรับเครื่องดื่มร้อน ต้องทนความร้อนได้ 85 องศาเซลเซียสขึ้นไป ส่วนขวดน้ำจัดเป็นขวดสำหรับเครื่องดื่มเย็น ไม่จำเป็นต้องทนความร้อน กระบวนการขึ้นรูปของขวดร้อนและขวดเย็นนั้นคล้ายคลึงกัน

อุปกรณ์ใช้สอย

ในปัจจุบัน ผู้ผลิตเครื่อง PET อัตโนมัติเครื่องเป่าขวดเครื่องจักรเหล่านี้ส่วนใหญ่นำเข้าจากฝรั่งเศส, SIDEL, KRONES และ Fujian Quanguan แม้ว่าผู้ผลิตจะแตกต่างกัน แต่หลักการทำงานของอุปกรณ์นั้นคล้ายคลึงกัน โดยทั่วไปประกอบด้วยระบบจ่ายชิ้นงาน ระบบทำความร้อน ระบบเป่าลม ระบบควบคุม และเครื่องจักรเสริม 5 ส่วนหลัก

กระบวนการเป่าขึ้นรูป

กระบวนการเป่าขึ้นรูปขวด PET

ปัจจัยสำคัญที่มีผลต่อกระบวนการเป่าขึ้นรูปขวด PET ได้แก่ ชิ้นงานขวด การให้ความร้อน การเป่าขึ้นรูปเบื้องต้น แม่พิมพ์ และสภาพแวดล้อมในการผลิต

2.1 ขวดพลาสติกเปล่า

ในการเตรียมการขึ้นรูปขวดด้วยการเป่าขึ้นรูป ขั้นตอนแรกคือการฉีดขึ้นรูปแผ่น PET สำหรับทำขวดเปล่า โดยต้องมีสัดส่วนของวัสดุรีไซเคิลรองที่ไม่สูงเกินไป (น้อยกว่า 5%) จำนวนครั้งในการรีไซเคิลต้องไม่เกินสองครั้ง และน้ำหนักโมเลกุลและความหนืดต้องไม่ต่ำเกินไป (น้ำหนักโมเลกุล 31000-50000 ความหนืด 0.78-0.85 cm³/g) ตามกฎหมายว่าด้วยความปลอดภัยของอาหารของประเทศ ห้ามใช้วัสดุรีไซเคิลรองในบรรจุภัณฑ์อาหารและยา ขวดเปล่าที่ฉีดขึ้นรูปแล้วควรเก็บไว้มากกว่า 24 ชั่วโมงก่อนนำไปใช้ หลังจากให้ความร้อนแก่ขวดเปล่าที่ไม่ได้ใช้ ต้องเก็บไว้มากกว่า 48 ชั่วโมงก่อนนำไปให้ความร้อนและใช้งานอีกครั้ง ระยะเวลาการเก็บรักษาขวดเปล่าไม่ควรเกินหกเดือน

คุณสมบัติของชิ้นงานขึ้นรูปขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของวัสดุ PET เป็นอย่างมาก ซึ่งควรเลือกวัสดุที่เป่าและขึ้นรูปได้ง่าย และควรพัฒนากระบวนการขึ้นรูปชิ้นงานที่เหมาะสม การทดลองแสดงให้เห็นว่า ชิ้นงานขึ้นรูป PET ที่มีความหนืดเท่ากัน วัตถุดิบนำเข้าจะเป่าขึ้นรูปได้ง่ายกว่าวัตถุดิบในประเทศ และชิ้นงานชุดเดียวกันแต่ผลิตในวันที่ต่างกัน กระบวนการเป่าขึ้นรูปก็อาจแตกต่างกันอย่างมาก คุณสมบัติของชิ้นงานเป็นตัวกำหนดความง่ายของกระบวนการเป่าขึ้นรูป โดยคุณสมบัติของชิ้นงานต้องบริสุทธิ์ โปร่งใส ปราศจากสิ่งเจือปน ไม่มีสีแปลกปลอม ความยาวของจุดฉีดและรัศมีรอบจุดฉีดเหมาะสม

เครื่องทำความร้อน 2.2

การให้ความร้อนแก่ชิ้นงานขึ้นรูปจะทำโดยใช้เตาอบความร้อน ซึ่งสามารถตั้งอุณหภูมิได้ด้วยตนเองและปรับอัตโนมัติ เตาอบจะให้ความร้อนโดยใช้หลอดอินฟราเรดระยะไกลที่ปล่อยรังสีอินฟราเรดระยะไกลไปยังชิ้นงาน และพัดลมที่ด้านล่างของเตาอบจะช่วยหมุนเวียนความร้อนเพื่อให้ได้อุณหภูมิที่สม่ำเสมอภายในเตาอบ ชิ้นงานจะเคลื่อนที่ไปข้างหน้าภายในเตาอบและหมุนไปพร้อมกัน เพื่อให้ผนังของชิ้นงานได้รับความร้อนอย่างทั่วถึง

โดยทั่วไปแล้ว การจัดเรียงหลอดไฟในเตาอบจากบนลงล่างจะมีลักษณะเป็น "โซน" คือมีหลอดไฟหนาแน่นที่ปลายทั้งสองข้างและมีหลอดไฟน้อยกว่าตรงกลาง ความร้อนของเตาอบถูกควบคุมโดยจำนวนหลอดไฟที่เปิดอยู่ การตั้งค่าอุณหภูมิโดยรวม กำลังไฟของเตาอบ และอัตราส่วนความร้อนของแต่ละส่วนรวมกัน ควรปรับช่องเปิดของหลอดไฟให้สอดคล้องกับขวดที่เป่าขึ้นรูปไว้ล่วงหน้า

เพื่อให้เตาอบทำงานได้ดียิ่งขึ้น การปรับความสูง แผ่นระบายความร้อน และส่วนประกอบอื่นๆ นั้นมีความสำคัญมาก หากปรับไม่ถูกต้อง การขึ้นรูปด้วยการเป่าอาจทำให้ปากขวดบวม (ปากขวดใหญ่ขึ้น) คอขวดแข็ง (วัสดุคอขวดดึงไม่ออก) และข้อบกพร่องอื่นๆ

2.3 การเป่าลมล่วงหน้า

การเป่าลมก่อนขึ้นรูปเป็นขั้นตอนที่สำคัญมากในวิธีการเป่าลมแบบสองขั้นตอน โดยหมายถึงกระบวนการเป่าขึ้นรูปที่ในขณะที่แท่งยืดกำลังยืดออกไปพร้อมกับการเริ่มเป่าลมก่อนขึ้นรูป เพื่อให้ได้รูปทรงเริ่มต้นของชิ้นงานขวด ตำแหน่งการเป่าลมก่อนขึ้นรูป ความดันการเป่าลมก่อนขึ้นรูป และอัตราการไหลของลม เป็นปัจจัยสำคัญสามประการในกระบวนการนี้

รูปทรงของขวดก่อนการเป่าขึ้นรูปเป็นตัวกำหนดความง่ายของกระบวนการเป่าขึ้นรูปและประสิทธิภาพของขวด รูปทรงขวดก่อนการเป่าขึ้นรูปปกติจะเป็นทรงกระบอก ส่วนรูปทรงที่ผิดปกติจะเป็นทรงระฆังคว่ำ ทรงหูหิ้ว เป็นต้น สาเหตุของรูปทรงที่ผิดปกติเกิดจากการให้ความร้อนเฉพาะจุดที่ไม่เหมาะสม แรงดันก่อนการเป่า หรือการไหลของลมเป่าไม่เพียงพอ เป็นต้น ในขณะที่ขนาดของขวดก่อนการเป่าขึ้นรูปขึ้นอยู่กับแรงดันก่อนการเป่าและตำแหน่งก่อนการเป่า ในกระบวนการผลิตต้องรักษาขนาดและรูปทรงของขวดก่อนการเป่าขึ้นรูปทั้งหมดให้สม่ำเสมอ หากมีความแตกต่างกัน ให้หาสาเหตุที่เฉพาะเจาะจง แล้วปรับการให้ความร้อนหรือกระบวนการเป่าก่อนการเป่าตามขวดก่อนการเป่าขึ้นรูปแต่ละขวด

ขนาดของแรงดันก่อนการเป่าขึ้นรูปจะแตกต่างกันไปตามข้อกำหนดของขวดและกำลังการผลิตของอุปกรณ์ โดยทั่วไปแล้ว อุปกรณ์ที่มีกำลังการผลิตสูงจะมีแรงดันก่อนการเป่าขึ้นรูปน้อย ในขณะที่อุปกรณ์ที่มีกำลังการผลิตสูงจะมีแรงดันก่อนการเป่าขึ้นรูปสูง

2.4 เครื่องจักรเสริมและแม่พิมพ์

เครื่องมือช่วยควบคุมอุณหภูมิส่วนใหญ่หมายถึงอุปกรณ์ที่ใช้รักษาอุณหภูมิของแม่พิมพ์ให้คงที่ การรักษาอุณหภูมิของแม่พิมพ์ให้คงที่นั้นมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรักษาเสถียรภาพของผลิตภัณฑ์ โดยทั่วไปอุณหภูมิของตัวขวดจะสูงกว่าและอุณหภูมิที่ก้นขวดจะต่ำกว่า สำหรับขวดเย็น เนื่องจากผลของการระบายความร้อนที่ก้นขวดเป็นตัวกำหนดระดับการจัดเรียงตัวของโมเลกุล จึงควรควบคุมอุณหภูมิให้อยู่ที่ 5-8℃ ในขณะที่อุณหภูมิที่ก้นขวดร้อนจะสูงกว่ามาก

2.5 สิ่งแวดล้อม

โดยทั่วไปแล้ว การขึ้นรูปขวด PET ด้วยการเป่าขึ้นรูปจะให้ผลลัพธ์ที่ดีกว่าที่อุณหภูมิห้องและความชื้นต่ำ

ข้อกำหนดอื่น ๆ

ขวดบรรจุแรงดันควรเป็นไปตามข้อกำหนดทั้งการทดสอบความเค้นและการทดสอบความต้านทานแรงดัน การทดสอบความเค้นเป็นการควบคุมคุณภาพโดยธรรมชาติเพื่อป้องกันไม่ให้ก้นขวด PET แตกและรั่วซึมเนื่องจากการเสื่อมสภาพของสายโซ่โมเลกุลระหว่างการสัมผัสกับสารหล่อลื่น (ด่าง) เมื่อบรรจุเครื่องดื่ม การทดสอบความต้านทานแรงดันเป็นการควบคุมคุณภาพเพื่อป้องกันไม่ให้ขวดระเบิดหลังจากบรรจุด้วยก๊าซที่มีแรงดันระดับหนึ่ง เพื่อตอบสนองความต้องการทั้งสองนี้ ความหนาของจุดศูนย์กลางควรถูกควบคุมให้อยู่ในช่วงที่กำหนด โดยทั่วไปแล้ว หากจุดศูนย์กลางบาง การทดสอบความเค้นจะดีกว่า แต่ความต้านทานแรงดันจะแย่กว่า ในทางกลับกัน หากจุดศูนย์กลางหนา การทดสอบความต้านทานแรงดันจะดีกว่า และการทดสอบความเค้นจะแย่กว่า แน่นอนว่าผลการทดสอบความเค้นยังขึ้นอยู่กับการสะสมของวัสดุในบริเวณรอยต่อรอบจุดศูนย์กลางด้วย ซึ่งควรปรับตามประสบการณ์จริง

สรุปข้อสังเกต

กระบวนการเป่าขึ้นรูปขวด PET จะถูกปรับให้เหมาะสมกับวัสดุที่ใช้ หากวัสดุไม่ดี กระบวนการก็จะมีข้อกำหนดที่เข้มงวดมาก จนถึงขั้นยากที่จะเป่าขึ้นรูปขวดให้ได้คุณภาพตามต้องการ