การวิเคราะห์วัสดุ PET อย่างสมบูรณ์

เมื่อคุณหยิบขวดน้ําแร่จากชั้นของซุปเปอร์มาร์เก็ต คุณอาจไม่รู้ว่า หลังขวดน้ําใสเบาๆนี้โพลีเอธิลีนเทเรฟธาเลต, หนึ่งในวัสดุพอลิเมอร์ที่สําคัญที่สุดในอุตสาหกรรมที่ทันสมัย,

จากฟิล์มโปร่งในการบรรจุอาหาร ไปจนถึงชั้นกันความร้อน เพื่อปกป้องส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์วัสดุที่สามารถใช้ได้หลายอย่างนี้ กําลังเปลี่ยนโลกของเราอย่างรวดเร็วด้วยความสามารถในการผลิตทั่วโลกต่อปีที่เกิน 110 ล้านตัน PET ไม่เพียงแต่เป็นแรงสําคัญในอุตสาหกรรมบรรจุภัณฑ์ แต่ยังเป็นวัสดุพื้นฐานที่จําเป็นในสาขาเทคโนโลยีสูง

วัสดุ PET ข้อมูลพื้นฐาน

PET คือชื่อทางเคมีของโพลีเอธีเลนเตเรฟตาเลต ประกอบด้วยกรดเทเรฟตาล และเอธีเลนกลิกอลรูปแบบโดยปฏิกิริยา esterification และ polycondensation เพื่อสร้างโซ่พอลิมเลอร์เส้นตรงปกติโครงสร้างโมเลกุลที่สมองตรงกันสูงนี้ทําให้กระจกกระจกได้ดีเยี่ยม ทําให้มันสามารถสร้างบริเวณกระจกกระจกหนาในสภาพการแปรรูปที่เหมาะสมส่งผลให้มีคุณสมบัติทางกายภาพที่พิเศษการผลิต PET ในอุตสาหกรรมเกิดขึ้นโดยหลัก ๆ ผ่านสองเส้นทางกระบวนการ:และ esterification โดยตรงของกรด terephthalic ที่บริสุทธิ์ด้วย ethylene glycolทั้งคู่ต้องใช้ขั้นตอนการปอลิกอนเดนเซชั่นหลายขั้นตอนเพื่อผลิตพอลิเมอร์ที่มีน้ําหนักโมเลกุลตั้งแต่ 20,000 ถึง 30,000 กรัม/โมล

PET เป็นพอลิเมอร์สีขาวเป็นนม หรือสีเหลืองอ่อน สีคริสตัลสูง มีผิวเรียบและมีแสงสว่างคล้ายกระจกวัสดุ PET สามารถแบ่งออกเป็นสามประเภทหลัก:

• APET: วัสดุแบบไร้รูปภาพและโปร่งใสที่ใช้เป็นหลักในการบรรจุขวดบรรจุอาหาร
• RPET: PET ที่นําไปใช้ใหม่, ปรับปรุงผ่านระบบรีไซเคิลและมีความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมอย่างพิเศษ
• PETG: PET รวมตัว cyclohexanedimethanol comonomer เพื่อเพิ่มความโปร่งใสและความแข็งแรงในการแปรรูป

ธ อร์ PET กลายมาเป็นหนึ่งในพลาสติกวิศวกรรมที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในโลกการขนส่งและสาขาสําคัญอื่น ๆ ความสามารถในการผลิตโลกคาดว่าจะเกิน 110 ล้านตันในปี 2025

คุณสมบัติหลักของวัสดุ PET

ความนิยมของ PET ในอุตสาหกรรมมาจากการผสมผสานคุณสมบัติที่สมดุลอย่างพิเศษและความมั่นคงด้านมิติที่ดีความแข็งแรงในการบิดของมันสามารถถึง 148-310 MPa และความแข็งแรงของร็อคเวลล์มันถึง M90-95 แสดงถึงความแข็งแรงสูงสุดในหมู่เทอร์โมพลาสติก

(1) คุณสมบัติทางกายภาพ

ตารางที่ 1: คุณสมบัติทางกายภาพสําคัญของ PET

(2) คุณสมบัติทางความร้อน

PET สามารถทนต่อการใช้งานนานในอุณหภูมิสูงถึง 120 ° C. รุ่นที่เสริมแข็งสามารถทนต่อการดําน้ําในน้ําท่อท่อ 250 ° C เป็นเวลา 10 วินาทีโดยไม่ต้องบิดรูปความต้านทานความร้อนนี้ทําให้มันเป็นข้อดีที่ไม่สามารถแทนที่ได้ในสนามการผสมอิเล็กทรอนิกส์คุณสมบัติการกันไฟฟ้าของมันก็ดีเยี่ยมเช่นกัน โดยยังคงมั่นคงแม้กระทั่งในสภาพอากาศที่มีอุณหภูมิสูงและความถี่สูง แต่ความต้านทานต่อโคโรน่าของมันค่อนข้างจํากัด

ความมั่นคงทางเคมี

PET มีความทนทานต่อสภาพอากาศและสารเคมีที่ดี และมีความทนทานต่อกรดอ่อนแอและสารละลายอินทรีย์และการดําน้ํายาวนานในน้ําร้อนยังสามารถนําไปสู่การลดความสามารถ.

ผนัง PET ผนังพอลิเอสเตอร์แบบตั้งทิศทางสองแกน

ในหมู่หลายรูปแบบของ PET ฟิล์มพอลิเอสเตอร์ที่มีทิศทางสองแกนมีตําแหน่งพิเศษ ผลิตผ่านกระบวนการขยายความละเอียดมีความแข็งแกร่งทางร่างกายที่น่าทึ่ง.

การจัดเรียงกระบวนการผลิต

• ฟิล์มที่มีทิศทาง Biaxially: ฟิล์มที่มีประสิทธิภาพสูงที่ทําจากวัสดุที่มีความบริสุทธิ์สูง ผงกระจ่าง ผงกระจายในทิศทางด้านยาวและด้านข้าม
• ฟิล์มแบบมุมเดียว: วัสดุครึ่งแมทที่มีไทเทเนียมไดออกไซด์เพิ่มเติมถูกขยายออกไปในทิศทางยาวเท่านั้นใช้เป็นหลักในการบรรจุยา.

ผลประกอบการที่โดดเด่นของฟิล์ม BOPET เกิดจากกระบวนการการผลิตที่โดดเด่นของมัน ฟิล์มนี้ถูกผลักออกเป็นแผ่นหนาและอัมโฟสในอุณหภูมิ 280 °C หลังจากที่เย็นลงมันเข้าสู่ระยะการยืด:ขยายประมาณ 3 ครั้งในทิศทางยาวในอุณหภูมิ 86-87 °C และ 2.5-4 ครั้งในทิศทางข้ามในอุณหภูมิ 100-120 °C. ในที่สุด มันถูกตั้งใน 230-240 °Cกระบวนการนี้ส่งผลให้มีระดับสูงของแนวโน้มโซ่โมเลกุล, ทําให้ฟิล์มมีความแข็งแรงอย่างพิเศษ: ความแข็งแรงในการดึงเทียบได้กับโลหะ, พร้อมกับความทนทานต่อการบดที่ดี, ความทนทานต่อการพับ, และความทนทานต่อการฉีกขาด,ความผ่านแสง > 90% และผิวคล้ายกระจก

ตารางที่ 2: การจัดหมวด PET Film และการใช้ตามการใช้งาน

การใช้งานของวัสดุ PET

ความกว้างขวางของการใช้งาน PET เป็นที่น่าประหลาดใจ โดยครอบคลุมเกือบทุกสาขาสําคัญของอุตสาหกรรมที่ทันสมัย

• อุตสาหกรรมบรรจุภัณฑ์: 70% ของการผลิต PET ทั่วโลกถูกใช้ในการบรรจุภัณฑ์. เครื่องดื่มที่มีก๊าซและขวดน้ําแร่คือการใช้งานที่ใหญ่ที่สุดของมันขวดเครื่องเทศกระป๋อง PET 500 มิลลิลิตรมีน้ําหนักเพียงประมาณ 18 กรัม น้ําหนักเบากว่ากระป๋องแก้ว 80% แต่สามารถทนความดันภายในถึง 150 psiฟิล์มบรรจุอาหารใช้อุปกรณ์ป้องกันออกซิเจนสูงและคุณสมบัติการแสดงโปร่งใส.
• ในสาขาอิเล็กทรอนิกส์และไฟฟ้า: ผง PET ที่ดีเยี่ยมในการกันความร้อนและความทนทานต่อความร้อนฟิล์มประเภทไฟฟ้าสามารถควบคุมได้อย่างแม่นยําถึงความหนาระหว่าง 3.5 และ 125 μm, ด้วยความแรงกระชับกําลังการทําลายที่เกิน 5 kV. พีอีทีเสริมใช้ในการผลิตองค์ประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่ทนอุณหภูมิสูง เช่น เครื่องเชื่อมและกระบอกแปลง
• ในอุตสาหกรรมผ้า: สายใย PET คิดเป็นมากกว่า 50% ของการผลิตเส้นใยสังเคราะห์ทั่วโลก และความแข็งแรงสูงและความทนทานต่อรอยร่วงได้เปลี่ยนแปลงอุตสาหกรรมผ้า
• ในอุตสาหกรรมรถยนต์: พีอีทีที่เสริมใช้ในการผลิตส่วนประกอบ เช่น ตัวถือโคมไฟ, ผ้าปิดแผงสลับไฟ, และวาล์ว, แทนโลหะสําหรับความเบา
• ในการใช้งานพิเศษ: หนังป้องกัน PET ความแน่นสูงถูกใช้เพื่อปกป้องพื้นผิวของแผ่น LCD และจอสัมผัส.ความมั่นคงของมิติและความโปร่งใสของอลูมิเนียมยังถูกใช้ในสับสราตฟิล์มที่มีความรู้สึกต่อแสง. ฟิล์มอลูมิเนียมที่เคลือบด้วยระยะว่างถูกใช้เพื่อการตกแต่งและในการผลิตตัวประกอบความเข้มแข็ง.

พลาสติกวิศวกรรม PET แสดงถึงการแพร่หลายในหลายอุตสาหกรรม: อิเล็กทรอนิกส์และไฟฟ้า 26%, รถยนต์ 22%, เครื่องจักร 19%, และความจําเป็นประจําวัน 10%.ถึงแม้ว่าพลาสติกวิศวกรรม จะมีเพียง 10.6% ของตลาด PET ทั้งหมด พวกเขามีสารสนเทศทางเทคโนโลยีและมูลค่าเพิ่มสูงที่สุด

กระบวนการผลิต PET

การผลิตผลิตภัณฑ์ PET เป็นกระบวนการเทอร์โมเมกานิคที่แม่นยํา ที่ต้องการการควบคุมอุณหภูมิที่เข้มงวดมาก

(1) การเจาะ

ใช้สําหรับผลิตภัณฑ์ เช่น ขวดลวดและส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ อุณหภูมิกระบอกถูกควบคุมในระยะ: ช่องหลัง (250-270 °C), ช่องกลาง (265-275 °C), ช่องหน้า (270-275 °C),และช่องจมน้ํา (280-295°C). อุณหภูมิของหม้อถูกรักษาระหว่าง 30-85 °C, กับความดันกลับของ 5-15 kg/cm2วัตถุดิบต้องเปียกก่อนที่ 120-140 °C เป็นเวลา 2-5 ชั่วโมง เพื่อป้องกันการแตกของโซ่โมเลกุลที่เกิดจากการไฮโดริลิส.

กระบวนการถ่ายหนังแบบตั้งทิศทาง Biaxially

• การปรุงความหนาวก่อนและการผลักดันการละลาย: หลังจากการล้างความชื้น, ฟิล์มชิ้นถูกผลักดันเป็นแผ่นหนาในอุณหภูมิ 280 °C
• การเย็นเร็ว: การเย็นเร็วผ่านกลองเย็นหรือสารเย็นจะรักษาภาวะออมฟ์
• การยืด Biaxial: การยืดลําเลียง (86-87 °C, อัตราการยืด ≈ 3x) → การยืดข้าม (100-120 °C, อัตราการยืด 2.5-4.0x)
• การตั้งค่าความร้อน: ช่วยลดความเครียดภายในที่ 230-240 °C เพื่อเพิ่มความมั่นคงของมิติ

(2) การพัดลม

โดยหลักแล้วใช้ในการผลิตขวดขุม โปรฟอร์มถูกทําความร้อนขึ้นเกินอุณหภูมิการเปลี่ยนกระจกแล้วเป่าเป็นรูปร่างโดยใช้ก๊าซแรงดันสูงกระบวนการนี้ต้องการการควบคุมที่แม่นยําของการกระจายอุณหภูมิและแรงกดลมเพื่อให้แน่ใจว่าหนาผนังกระป๋องเท่ากัน.

(3) การผลักดัน

ผลิตโปรไฟล์ต่อเนื่อง เช่นแผ่นและท่อแผ่นหนาถูกผลักผ่าน T-die สําหรับการทําแบบร้อนต่อมา หรือผลักตรงเข้าไปในแผ่นสําหรับการบรรจุระยะการควบคุมอุณหภูมิคล้ายกับการเจาะ, แต่วิธีการทําความเย็นหลากหลายกว่า

(4) เทคโนโลยีการแปรรูปทางสอง
รวมถึงการเคลือบ, การทําโลหะแบบว่าง, การพิมพ์และการปั่น, เพิ่มขยายขอบเขตการใช้งานของ PET

ปัญหาด้านความยั่งยืนและอนาคต

ปริมาณการใช้ของวัสดุ PET ในสิ่งแวดล้อมเป็นความกังวลที่เพิ่มขึ้น ปริมาณการใช้ของวัสดุ PET ในแบบประเพณี ใช้วัสดุแพร่จากน้ํามันและใช้เวลากว่า 400 ปีในการทําลายล้างโดยธรรมชาติขณะที่อัตราการรีไซเคิลขวด PET ทั่วโลกอยู่ที่ประมาณ 58%, จํานวนมากของขยะยังคงเข้าสู่สิ่งแวดล้อม

(1) นวัตกรรมทางเทคโนโลยีกําลังขับเคลื่อนการเปลี่ยนแปลงสีเขียว

• การรีไซเคิลทางกลเกี่ยวกับการฉีกและทําความสะอาดขวด PET ที่ใช้แล้ว แล้วหลอมมันและทํามันเป็นกล่อง เพื่อใช้ในผงใยหรือบรรจุที่ไม่ติดต่อกับอาหาร
• การถอนพอลีเมอเรชั่นทางเคมีลด PET เป็นโมโนเมอร์ของมัน ซึ่งจะปอลีเมอเรชั่นใหม่เพื่อผลิต rPET ระดับอาหาร
• พีอีทีจากชีวภาพใช้วัตถุดิบจากชีวภาพเพื่อแทนที่น้ํามัน น้ํามันปิโตรเลียม เช่น โคก้า-โคล่า's PlantBottle ใช้เอธานอลจากหญ้าแซงค์ เพื่อผลิตเอธิลีนกลิกออล ลดการปล่อยคาร์บอน 30%

(2) ในแนวหน้าของผลงานของวัสดุ

PET ที่ถูกปรับปรุงด้วยนาโน โดยการเพิ่มอนุภาคไม่เป็นอินทรีย์ 1-100nm ให้ฟังก์ชันใหม่ เช่น คุณสมบัติต่อต้านจุลินทรีย์และอุปสรรคสูง โดยยังคงความโปร่งใสสูงโคปอลิเอสเตอร์ที่สามารถถอดรสได้ ถูกปรับปรุงผ่านการออกแบบโมเลกุล เพื่อปรับปรุงความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมสารสกัดที่มีประสิทธิภาพสูงถูกผสมกับวัสดุ เช่น PC และ PA เพื่อผลักดันขอบเขตการทํางานของวัสดุเดี่ยว

ด้วยความต้องการที่เพิ่มขึ้นของ rPET ระดับอาหาร การพาณิชย์เทคโนโลยีรีไซเคิลที่ทันสมัยของกระป๋องไปกระป๋อง กําลังเร่งขึ้นตลาด PET ทั่ว โลก คาด ว่า จะ เพิ่ม ถึง 62 พัน ล้าน ดอลลาร์ ใน ปี 2030ราคาของ rPET ระดับอาหารสูงกว่าราคาของ rPET Virgin 50%

จากขวดเครื่องดื่มที่เบาและทนทาน ไปยังฟิล์มคอนเดสเตอร์ขนาดไมครอน จากเสื้อผ้าประจําวัน ไปยังส่วนประกอบที่ทนความร้อนในห้องเครื่องยนต์รถยนต์ได้เข้ากับชีวิตสมัยใหม่อย่างลึกซึ้งมันสร้างสมดุลที่ซับซ้อนระหว่างผลงานและราคา ความโปร่งใสและความแข็งแรง และความแข็งแกร่งและความแข็งแกร่ง ทําให้มันเป็นหลักหลักในการปฏิวัติการบรรจุ

ด้วยความก้าวหน้าในเทคโนโลยีรีไซเคิล และนวัตกรรมในวัสดุชีวภาพ โพลิเมอร์ที่เกิดในห้องปฏิบัติการนี้ กําลังค้นหาโอกาสใหม่สําหรับการพัฒนาที่ยั่งยืนเรื่องราวของมันยังคงไม่สิ้นสุดในอีกสิบปีข้างหน้า, เทคโนโลยี PET จะยังคงกําหนดเขตของอุตสาหกรรมและชีวิตใหม่ โดยเน้นทั้งความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและการทํางานสูง