กระบวนการผลิตแผ่น PET

(1) วัตถุดิบของแผ่น PET

เช่นเดียวกับพลาสติกชนิดอื่นๆ ประสิทธิภาพของ แผ่น PET ความหนืดภายในมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับน้ำหนักโมเลกุล ความหนืดภายในเป็นตัวกำหนดน้ำหนักโมเลกุล ยิ่งความหนืดภายในสูง คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีก็จะยิ่งดี แต่การไหลที่ไม่ดีจะทำให้การขึ้นรูปทำได้ยาก ในทางกลับกัน ยิ่งความหนืดภายในต่ำ คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีก็จะยิ่งแย่ลง และความแข็งแรงต่อแรงกระแทกก็จะต่ำลง ดังนั้น ความหนืดภายในของแผ่น PET ใส ควรเลือกให้อยู่ระหว่าง 0.8 dl/g ถึง 0.9 dl/g

(2) กระบวนการผลิต

อุปกรณ์หลักในการผลิตแผ่นพลาสติกใส PET ได้แก่ หอตกผลึก หออบแห้ง เครื่องอัดรีด หัวเครื่องจักร เครื่องรีดสามลูกกลิ้ง และเครื่องม้วน

กระบวนการผลิตมีดังนี้: การตกผลึกของวัตถุดิบ - การอบแห้ง - การอัดรีด - การขึ้นรูปด้วยการอัดรีด - การรีดและขึ้นรูป - การม้วนผลิตภัณฑ์

ขั้นตอนแรกคือการตกผลึก แผ่น PET จะถูกให้ความร้อนและตกผลึกในหอตกผลึกเพื่อจัดเรียงโมเลกุลให้เป็นระเบียบ จากนั้นอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วของแผ่นจะเพิ่มขึ้น จุดประสงค์คือเพื่อป้องกันการเกาะติดกันระหว่างกระบวนการอบแห้งและการอุดตันของช่องป้อนวัสดุ การตกผลึกโดยทั่วไปเป็นขั้นตอนที่ขาดไม่ได้ การตกผลึกใช้เวลา 30 ถึง 90 นาที และอุณหภูมิจะต่ำกว่า 149°C

ขั้นตอนที่สองคือการอบแห้ง เนื่องจากภายใต้สภาวะอุณหภูมิสูง น้ำสามารถทำให้เกิดการเสื่อมสภาพของ PET ด้วยปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส ส่งผลให้คุณสมบัติการยึดเกาะลดลง และคุณสมบัติทางกายภาพ โดยเฉพาะอย่างยิ่งความแข็งแรงต่อแรงกระแทก จะลดลงตามน้ำหนักโมเลกุลที่ลดลง ดังนั้น PET จึงต้องถูกอบแห้งก่อนการหลอมและการอัดขึ้นรูปเพื่อลดปริมาณความชื้น ปริมาณความชื้นควรน้อยกว่า 0.005% เครื่องอบแห้งแบบลดความชื้นถูกใช้ในการอบแห้ง เนื่องจากวัสดุ PET ดูดซับความชื้น ความชื้นจะก่อตัวเป็นพันธะโมเลกุลเมื่อแทรกซึมลึกเข้าไปในพื้นผิวของแผ่น อีกส่วนหนึ่งของความชื้นจะอยู่ลึกเข้าไปภายในแผ่น ทำให้การอบแห้งเป็นไปได้ยาก ดังนั้นจึงไม่สามารถใช้ลมร้อนธรรมดาได้ จุดน้ำค้างของลมร้อนต้องต่ำกว่า -40 องศาเซลเซียส และลมร้อนจะถูกส่งเข้าไปในถังอบแห้งผ่านวงจรปิดเพื่อการอบแห้งอย่างต่อเนื่อง

ขั้นตอนที่สามคือการขึ้นรูปด้วยการอัดรีด หลังจากตกผลึกและทำให้แห้งแล้ว PET จะถูกเปลี่ยนเป็นพอลิเมอร์ที่มีจุดหลอมเหลวที่ชัดเจน อุณหภูมิในการขึ้นรูปของพอลิเมอร์นั้นสูง และช่วงการควบคุมอุณหภูมินั้นแคบ จึงใช้สกรูกั้นที่ออกแบบมาเฉพาะสำหรับโพลีเอสเตอร์เพื่อแยกเม็ดที่ไม่หลอมเหลวและเม็ดที่หลอมเหลว ซึ่งเป็นประโยชน์ในการรักษาขั้นตอนการเฉือนที่ยาวนานขึ้นและเพิ่มผลผลิตของเครื่องอัดรีด ใช้หัวเครื่องที่มีขอบแม่พิมพ์ที่ยืดหยุ่นได้พร้อมแท่งกั้นการไหลที่ลื่นไหล หัวเครื่องมีรูปทรงกรวยแหลม ช่องทางการไหลที่ลื่นไหลและขอบแม่พิมพ์ที่ปราศจากรอยขีดข่วนควรมีพื้นผิวที่เรียบเนียน ฮีตเตอร์ของหัวเครื่องมีฟังก์ชันการระบายและทำความสะอาด ช่องว่างระหว่างขอบแม่พิมพ์ควรมีความสม่ำเสมอที่ดี ช่องว่างระหว่างขอบแม่พิมพ์ที่สม่ำเสมอของหัวเครื่องส่งผลโดยตรงต่อความเบี่ยงเบนของความหนาด้านข้างของแผ่นและความเรียบของการรีด เมื่อทำการอัดขึ้นรูปเป็นแผ่น อุณหภูมิที่สอดคล้องกันของบริเวณด้านหน้าของลำตัวเครื่องบิน บริเวณกลางลำตัวเครื่องบิน บริเวณด้านหลังของลำตัวเครื่องบิน ตัวเปลี่ยนตะแกรง และหัวเครื่องจักร คือ 240-260°C, 265-275°C และ 260-265°C ตามลำดับ

ขั้นตอนที่สี่คือการทำให้เย็นและแข็งตัว หลังจากที่โลหะหลอมเหลวไหลออกมาจากหัวเครื่องแล้ว จะเข้าสู่เครื่องรีดสามลูกกลิ้งโดยตรงเพื่อทำการรีดและทำให้เย็น ระยะห่างระหว่างเครื่องรีดสามลูกกลิ้งกับหัวเครื่องโดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 8 ซม. เพราะหากระยะห่างมากเกินไป แผ่นโลหะจะหย่อนและย่นได้ง่าย ทำให้ผิวแผ่นโลหะไม่เรียบ นอกจากนี้ เนื่องจากระยะห่างที่มากเกินไป การระบายความร้อนและการเย็นตัวจะช้าเกินไป และผลึกจะเปลี่ยนเป็นสีขาว ซึ่งไม่เอื้อต่อการรีด เครื่องรีดสามลูกกลิ้งประกอบด้วยลูกกลิ้งบน ลูกกลิ้งกลาง และลูกกลิ้งล่าง แกนของลูกกลิ้งกลางจะคงที่ ในระหว่างการทำให้เย็นและการรีด อุณหภูมิของพื้นผิวลูกกลิ้งจะอยู่ที่ 40-50°C แกนของลูกกลิ้งบนและล่างสามารถเคลื่อนที่ขึ้นลงได้ การเคลื่อนที่ขึ้นลงของแกนจะปรับช่องว่างระหว่างลูกกลิ้ง อุณหภูมิของลูกกลิ้งบนและล่างจะอยู่ที่ 30-60°C และ 52-68°C ตามลำดับ ลูกกลิ้งทั้งสามควรทำงานประสานความเร็วกัน และความเร็วควรสูงกว่าความเร็วในการอัดขึ้นรูป จุดประสงค์คือเพื่อชดเชยการขยายตัวของวัสดุเมื่อออกจากแม่พิมพ์ ซึ่งจะทำให้ความเครียดภายในของแผ่นลดลงและทำให้รอยย่นหายไป PET จะตกผลึกในช่วงอุณหภูมิ 100-250 องศาเซลเซียส และอัตราการตกผลึกจะเร็วขึ้นในช่วง 140-180 องศาเซลเซียส ดังนั้นการตกผลึกจึงใช้เวลาเพียงไม่กี่วินาที PET จำเป็นต้องผ่านช่วงอุณหภูมิการตกผลึกนี้อย่างรวดเร็ว และอุณหภูมิของลูกกลิ้งทั้งสามต้องได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวด

ขั้นตอนที่ห้าคือการดึงและม้วนแผ่นกระดาษ แผ่นกระดาษจะออกมาจากลูกกลิ้งรีดและเข้าสู่เครื่องดึงผ่านลูกกลิ้งนำทาง เครื่องดึงประกอบด้วยลูกกลิ้งยางแบบแอคทีฟและลูกกลิ้งยางแบบพาสซีฟ แรงดันอากาศจะกดลูกกลิ้งทั้งสองเพื่อป้องกันไม่ให้แผ่นกระดาษแบนราบเนื่องจากวัสดุที่ลูกกลิ้งรีดในระหว่างกระบวนการที่แผ่นกระดาษถูกดึงโดยลูกกลิ้งทั้งสองไปยังเครื่องม้วน

ปัญหาคุณภาพทั่วไปในการผลิตแผ่นพลาสติกใส PET และแนวทางแก้ไข

(1) แผ่นดังกล่าวก่อให้เกิดสิ่งเจือปนที่จุดผลึก สาเหตุมาจากวัตถุดิบและวัสดุเหลือใช้ แผ่น PET เองไม่ได้ก่อให้เกิดสิ่งเจือปนที่จุดผลึก แต่ในระหว่างกระบวนการแปรรูป เนื่องจากปัญหาในการอบแห้งและวัสดุเหลือใช้ที่เติมเข้าไปมากหรือน้อย สิ่งเจือปนหรือวัตถุดิบคุณภาพต่ำที่นำเข้ามาเนื่องจากสภาพแวดล้อมที่ไม่ดีทำให้เกิดปัญหา ซึ่งไม่สามารถกำจัดได้ในระหว่างกระบวนการขึ้นรูปแผ่น

(2) เส้นแนวนอนและเส้นน้ำ (เส้นผิวส้ม) รอยน้ำเกิดจากการที่วัสดุไหลจากหัวฉีดของเครื่องอัดรีดเข้าสู่ลูกกลิ้งรีดโดยไม่มีวัสดุเหลืออยู่ระหว่างลูกกลิ้งรีด ทำให้แผ่นไม่ถูกอัดแน่น ผิวของแผ่นจึงไม่เรียบเหมือนผิวส้ม วิธีแก้คือต้องมีวัสดุเหลืออยู่ระหว่างลูกกลิ้งรีดอย่างเห็นได้ชัด และวัสดุที่เหลือต้องหมุนอย่างสม่ำเสมอ เส้นแนวนอนเป็นข้อบกพร่องของกระบวนการอัดรีด เช่นเดียวกับรอยคลื่นน้ำของวิธีการรีด รอยบุ๋มเกิดจากความเร็วที่แตกต่างกันระหว่างลูกกลิ้งรีดสองตัว วิธีแก้คือต้องใช้ลูกกลิ้งรีดสามตัว ปรับปรุงความแม่นยำในการควบคุมความเร็วของลูกกลิ้ง และต้องปรับปรุงความแม่นยำในการซิงโครไนซ์เพื่อลดเส้นแนวนอน

(3) แผ่นมีสีเหลือง จุดดำ หรือสิ่งสกปรก รอยเส้น การรีดที่ไม่สม่ำเสมอ ฯลฯ สาเหตุหลักของการเกิดฟองอากาศในแผ่นคือเม็ดพลาสติกไม่แห้งสนิทและปริมาณความชื้นเกิน 0.005% หากความชื้นไม่แห้งสนิท ความชื้นจะแทรกซึมลึกเข้าไปในแผ่นเพื่อสร้างพันธะโมเลกุลหรือคงอยู่ลึกภายในแผ่น หากอุณหภูมิการอบแห้งต่ำเกินไปหรือเวลาสั้นเกินไป ประสิทธิภาพการอบแห้งจะได้รับผลกระทบ หากมีฟองอากาศปรากฏบนแผ่น ควรปรับอุณหภูมิและเวลาในการอบแห้งทันที สาเหตุหลักของการที่แผ่นมีสีเหลืองคืออุณหภูมิการอบแห้งสูงเกินไปหรือเวลาในการอบแห้งนานเกินไป มาตรการหลักในขณะนี้คือการลดอุณหภูมิการอบแห้งและลดเวลาในการอบแห้ง อีกสาเหตุหนึ่งที่ทำให้แผ่นเปลี่ยนเป็นสีเหลืองคืออุณหภูมิหลอมเหลวสูงเกินไป ในขณะนี้ควรลดอุณหภูมิหลอมเหลวลงอย่างรวดเร็ว สาเหตุหลักของการปรากฏของจุดดำและสิ่งสกปรกในแผ่นคือตัวกรองแตกหรือวัสดุที่สลายตัวของ PET ตกค้างอยู่ในเครื่องอัดรีด

จุดผลิตแผ่น PET ใส

(1) เงื่อนไขหลักในการผลิตแผ่น PET ใสคือการควบคุมเวลาในการอบแห้งและจุดน้ำค้างของอากาศร้อน ผลการอบแห้งมีผลโดยตรงต่อคุณสมบัติทางกายภาพและเชิงกล รวมถึงการผลิตแผ่น เมื่ออบแห้ง ควรให้ความสำคัญกับการควบคุมอุณหภูมิและเวลาในการอบแห้ง อุณหภูมิและเวลาในการอบแห้งไม่ควรสูงหรือต่ำเกินไป หากจุดน้ำค้างไม่ลดลง ต้องตรวจสอบตะแกรงโมเลกุล ตะแกรงโมเลกุลที่เสื่อมสภาพจะไม่สามารถดูดซับความชื้นในอากาศและไม่สามารถบรรลุวัตถุประสงค์ในการอบแห้งแผ่นได้ ในกรณีนี้ ต้องเปลี่ยนตะแกรงโมเลกุล

(2) หากอุณหภูมิหลอมเหลวเกิน 280 องศาเซลเซียส แผ่น PET จะเปลี่ยนสีหรือสลายตัว ดังนั้นควรควบคุมอุณหภูมิหลอมเหลวให้ต่ำกว่า 280 องศาเซลเซียส

(3) ช่องว่างระหว่างปากแม่พิมพ์ของหัวเครื่องกำหนดความเรียบและความสม่ำเสมอของความหนาของแผ่น อุณหภูมิของลูกกลิ้งทั้งสามมีบทบาทสำคัญในความโปร่งใสและผิวสำเร็จของแผ่น PET ที่หลอมเหลวจำเป็นต้องหลีกเลี่ยงโซนอุณหภูมิที่มีอัตราการตกผลึกเร็วที่สุดอย่างรวดเร็ว ตั้งแต่อุณหภูมิหลอมเหลวไปจนถึงต่ำกว่าอุณหภูมิตกผลึก ระยะห่างระหว่างแม่พิมพ์และลูกกลิ้งรีดจึงมีความสำคัญเป็นพิเศษ

ข้อดีหลักของแผ่น PET ใส คือ มีความใสเหมือนคริสตัล มีคุณสมบัติในการกั้นก๊าซได้ดี มีคุณสมบัติในการปกป้องที่ดี มีความเหนียวและยืดหยุ่น แผ่น PET ใสไม่มีส่วนผสมของสารเพิ่มความคงตัวหรือสารเพิ่มความยืดหยุ่น ไม่มีส่วนประกอบที่เป็นอันตราย และมีราคาที่เหมาะสม จึงเป็นที่นิยมของผู้บริโภค แผ่น PET ใสสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ในระหว่างการผลิต การขนส่ง และการใช้งาน ดังนั้น แผ่น PET ใสจึงมีมูลค่าการใช้งานสูง ในกระบวนการผลิต PET นั้น ควรปฏิบัติตามข้อกำหนดของกระบวนการผลิตอย่างเคร่งครัด ควรควบคุมกระบวนการอบแห้งและจุดน้ำค้างของอากาศร้อน ช่องว่างของลูกกลิ้งรีดและอัตราส่วนความเร็วในการดึงของหน่วยถัดไปให้ดี เพื่อปรับปรุงคุณภาพการผลิต