Polietilēna tereftalāts, ko parasti saīsina kā PET, ir daudzpusīgs termoplastisks polimērs, kas pieder pie poliesteru saimes. To sintezē tereftalskābes (PTA) un etilēnglikola (EG) polikondensācijas reakcijā, veidojot lineāru polimēru ar molekulāro formulu (C1₀H8O4)ₙ. PET ir slavens ar savu unikālo īpašību kombināciju, tostarp augstu mehānisko izturību, izcilu izmēru stabilitāti, labu ķīmisko izturību, zemu mitruma absorbciju un ievērojamu caurspīdīgumu, ja to pareizi apstrādā. Kā daļēji-kristāliskam materiālam, tā kristāliskumu (parasti 30%-60%) var regulēt ar termisko apstrādi, ļaujot tam pielāgoties dažādiem pielietojuma scenārijiem. Turklāt PET ir ļoti labi pārstrādājams, un tam ir sveķu identifikācijas kods "1" (♳), kas atbilst pieaugošajam globālajam pieprasījumam pēc ilgtspējīgiem materiāliem . Šīs raksturīgās priekšrocības padara PET par vienu no visplašāk izmantotajām plastmasām dažādās nozarēs visā pasaulē.
Kopējie PET pielietojumi
PET daudzpusība ļauj to izmantot vairākās jomās ar lielāko tirgus daļu iepakojuma un tekstilrūpniecībā. Iepakošanas nozarē tas veido vairāk nekā 55% no pasaules PET patēriņa, ko galvenokārt izmanto, lai ražotu cietus konteinerus, piemēram, dzērienu pudeles (kas veido 70% no PET iepakojuma), pārtikas paplātes un farmaceitisko iepakojumu. Pateicoties augstajai caurspīdīgumam, spiediena izturībai un bez smaržas, PET pudeles ir ideāli piemērotas gāzētiem dzērieniem, minerālūdenim, augļu sulām un tējas dzērieniem, un dažas augstas -temperatūras izturīgas kategorijas (HR-PET), kas spēj izturēt 85 grādu karstu pildījumu. Tas tiek izmantots arī elastīgā iepakojumā, piemēram, vakuuma-slēgtos pārtikas maisiņos un alumīnija-pārklājuma plēvēs mitrajām salvetēm, jo tas labi aizsargā pret barjeru.
Tekstilrūpniecībā PET ir pazīstams kā poliestera šķiedra, kas veido 60% pasaules sintētisko šķiedru. To plaši izmanto apģērbu audumos (bieži sajauktos ar kokvilnu), siltumizolācijas slāņos, sporta apģērbā un automobiļu polsterējumā, kā arī rūpnieciskajās šķiedrās, piemēram, riepu kordos un drošības izstrādājumos. Papildus šīm galvenajām jomām PET tiek pielietots elektronikā (piemēram, kondensatoru plēvēs, savienotāju korpusos), automobiļu daļās (piemēram, ūdens sūkņa lāpstiņriteņos, interjera audumos), medicīnas ierīcēs (piemēram, šļirču apvalkos, ķirurģiskās šuvēs) un fotoelektriskajos moduļos.
Galvenās prasības precīzo PET sfēru ražošanai
Precīzu PET sfēru ražošana ir sarežģīts process, kurā nepieciešama stingra izejmateriālu, apstrādes parametru un pēc{0}}apstrādes tehnikas kontrole, lai nodrošinātu augstu izmēru precizitāti, vienmērīgu virsmas kvalitāti un stabilu veiktspēju. Atšķirībā no parastajiem PET izstrādājumiem, precīzās sfēras (bieži izmanto gultņos, vārstos, precīzijas instrumentos un medicīnas ierīcēs) prasa ļoti stingras pielaides, padarot iesmidzināšanu un slīpēšanu par diviem galvenajiem procesiem, kas nosaka galīgo kvalitāti.
1. Precīzijas PET sfēru iesmidzināšanas formēšanas prasības
Iesmidzināšana ir pirmais solis precīzu PET sfēru izgatavošanā, liekot pamatu to formai un pamata izmēru precizitātei. Tā kā PET ir augsta kristāliskums, higroskopiskums un jutība pret temperatūru, ir jāievēro šādas galvenās prasības:
Izejvielu sagatavošana: PET sveķi pirms formēšanas ir rūpīgi jāizžāvē, jo to higroskopiskais raksturs (0,2%-0,4% ūdens absorbcija) var izraisīt hidrolīzi, burbuļus, sudraba svītras un samazinātu mehānisko izturību galaproduktā. Žāvēšanas procesā jāizmanto sausināšanas žāvētājs 160-180 grādu temperatūrā 4-6 stundas, nodrošinot mitruma satura samazināšanos līdz 0,005% vai mazākam. Žāvēti sveķi jāuzglabā noslēgtā tvertnē; ja tas ir pakļauts gaisa iedarbībai ilgāk par 1 stundu, tas vēlreiz jāizžāvē. Turklāt sveķu kausējuma plūsmas ātrums (MFR) jākontrolē, pamatojoties uz sfēras izmēru, kas parasti ir 1,5–2,5 g/10 min formēšanas kvalitātes PET, lai nodrošinātu vienmērīgu kušanu un pildījumu.
Prasības aprīkojumam un veidnēm: iesmidzināšanas formēšanas iekārtām ir jābūt uzlabotām plastifikācijas iespējām, aprīkotām ar PET-specifiskām skrūvēm vai modificētām vispārējas nozīmes{1}}skrūvēm ar saspiešanas pakāpi 2.8-3.5 .. Precīzijas sfēru veidnei jābūt konstruētai ar īsām, gludām sliedēm un pulētiem dobumiem/vārtiem, lai izvairītos no plūsmas pēdām un materiāla aiztures. Lai uzlabotu ražošanas efektivitāti un nodrošinātu vienmērīgu pildījumu, ir ieteicama karsto kanālu sistēma. Pelējuma temperatūra jākontrolē 60-80 grādu robežās; pārāk zema temperatūra noved pie nepietiekamas kristalizācijas, savukārt pārāk augsta temperatūra pagarina ražošanas ciklu.
Injekcijas procesa parametri: Stingra temperatūras kontrole ir kritiska- mucas temperatūra ir iestatīta sadaļās: 240-250 grādi (barošanas sadaļa), 260-270 grādi (saspiešanas sekcija), 270-280 grādi (homogenizācijas sadaļa) un 265-275 grādi (sprauslas temperatūra). Temperatūras novirzes nedrīkst pārsniegt 3 grādus, lai novērstu PET sadalīšanos un dzeltenumu. Iesmidzināšanas spiediens parasti ir 80–100 MPa, ar ātrgaitas iesmidzināšanu (100–150 mm/s), lai samazinātu kausējuma dzesēšanas laiku un izvairītos no defektiem. Spiedienam jābūt 40–50% no iesmidzināšanas spiediena, un noturēšanas laiks ir 5–8 sekundes, lai novērstu saraušanos. Skrūves ātrums tiek kontrolēts ar 80-100 apgr./min, lai nodrošinātu vienmērīgu plastificēšanu.
2. Slīpēšanas prasības precīzām PET sfērām
Pēc iesmidzināšanas sagatavēm ir raupjas virsmas un izmēru novirzes, tāpēc precīza slīpēšana ir būtiska, lai sasniegtu nepieciešamo precizitāti un virsmas apdari. Slīpēšanas process ir sadalīts vairākos posmos, stingri kontrolējot katru parametru, lai izvairītos no virsmas bojājumiem un izmēru kļūdām:
Iepriekšēja-slīpēšana (rupja slīpēšana): šī posma mērķis ir novērst virsmas defektus (piemēram, urbumus, plūsmas pēdas) un koriģēt galvenās izmēru novirzes. Slīpēšanas iekārtās tiek izmantotas horizontālas ciparvadības lodīšu slīpmašīnas ar augsta-fosfora čuguna vai leģētā čuguna slīpripas diskiem (konusa leņķis 10 grādi -15 grādi, rievas dziļums 1/3 no lodes diametra). Slīpēšanas vidē izmantots W10-W14 dimanta vai silīcija karbīda mikro-pulveris, kas sajaukts ar zemas viskozitātes smēreļļu un augsta spiediena pretnodiluma līdzekļiem. Slīpēšanas spiediens ir 1,2–1,6 MPa, ātrums 9–12 r/min un laiks 20–30 min, kura mērķis ir mazāks vai vienāds ar 0,2 μm un virsmas raupjums (Ra) ir mazāks vai vienāds ar 0,08 μm.
Smalka slīpēšana: Smalka slīpēšana vēl vairāk uzlabo izmēru precizitāti un virsmas gludumu. Slīpēšanas vide tiek aizstāta ar W5-W7 mikropulveri, samazinot spiedienu līdz 0,8–1,2 MPa un ātrumu noregulējot uz 7–10 r/min. Slīpēšanas laiks ir 15–25 minūtes, sasniedzot izmēru pielaidi ±0,3 μm, apaļumu mazāku vai vienādu ar 0,1 μm un Ra mazāku vai vienādu ar 0,03 μm.
Ultra-Precīza slīpēšana (pulēšana): augstas -precizitātes sfērām (piem., G5-G10 klasei) ir nepieciešama ultra-precīza slīpēšana vai ķīmiski mehāniskā pulēšana (CMP). Slīpēšanas vidē tiek izmantots W0,5-W1.0 dimanta mikro{17}}pulveris ar spiedienu 0,3–0,5 MPa un ātrumu 3–6 r/min. Slīpēšanas laiks ir 8-15 minūtes, kā rezultātā tiek iegūta spoguļveida virsma ar Ra mazāku vai vienādu ar 0,005 μm, bez skrāpējumiem un bez bedrēm. Pēc slīpēšanas sfērām tiek veikta daudzpakāpju tīrīšana (ultraskaņas tīrīšana, skalošana ar izsmidzināšanu, žāvēšana vakuumā), lai noņemtu slīpēšanas atlikumus un eļļas traipus.
Kvalitātes kontrole slīpēšanas laikāSlīpēšanas temperatūra ir jākontrolē zem 40 grādiem, lai novērstu termisko deformāciju. Slīpēšanas diskam ir nepieciešama regulāra apkope, lai saglabātu līdzenumu (mazāku vai vienādu ar 0,005 mm) un rievas formu. Tiešsaistes diametra mērīšana un paraugu ņemšanas pārbaude tiek veikta visa procesa laikā, lai nodrošinātu izmēru novirzes, apaļuma un virsmas raupjuma atbilstību standartiem (GB/T 308, ISO 3290).
3. Precīzijas PET sfēru krāsošanas metodes
Precizitāte PET sfēru krāsošanai prasa līdzsvarotu krāsu viendabīgumu, stabilitāti un sfēras precizitāti,{0}}krāsvielas nedrīkst ietekmēt PET mehāniskās īpašības vai izraisīt virsmas defektus. Pamatojoties uz ražošanas apjomu un precizitātes prasībām, parasti tiek izmantotas šādas metodes:
Galvenā maisījuma krāsošana (visvairāk ieteicamā): šī ir galvenā metode krāsainu precizitātes PET sfēru masveida ražošanai. Krāsu galvenais maisījums ir koncentrēts pigmentu, dispersantu un PET nesējsveķu maisījums, kas ir iepriekš-sajaukts un granulēts. Pirms iesmidzināšanas formēšanas to sajauc ar PET sveķiem proporcijā 1%-5%. Priekšrocības ietver vienmērīgu krāsu izkliedi (nav redzamu krāsu plankumu), stabilu partiju-līdz-konsistenci, zemu putekļu piesārņojumu un labu saderību ar PET (neietekmē mehānisko izturību). Krāsu pamatmaisījums jāžāvē kopā ar PET sveķiem, lai izvairītos no mitruma uzsūkšanās, un izmantotajiem pigmentiem jābūt izturīgiem pret augstu temperatūru (lielāku par vai vienādu ar 300 grādiem), lai izturētu 260-280 grādu formēšanas temperatūru.
Šķidrā krāsviela krāsviela: piemērots nelielām-partijām, personalizētām krāsainām sfērām. Pirms formēšanas, izmantojot dozēšanas sūkni, PET sveķiem precīzi pievieno šķidru krāsu pastas vai krāsas eļļu. Tas piedāvā izcilu izkliedi, precīzu krāsu kontroli un bez putekļu piesārņojuma. Tomēr šķidrajai krāsvielai jābūt saderīgai ar PET, lai neietekmētu sveķu kušanas veiktspēju, un uzglabāšanas laikā tai ir jābūt noslēgtai, lai novērstu iztvaikošanu vai noslāņošanos.
Virsmas pārklājuma krāsošana: izmanto sfērām, kurām nepieciešami sarežģīti vizuālie efekti (piemēram, metālisks spīdums, gradienta krāsas), nemainot iekšējo sveķu formulu. Pēc slīpēšanas un pulēšanas sfēras tiek pakļautas koronas apstrādei, lai uzlabotu virsmas spraigumu, pēc tam izsmidzina, apdrukā vai vakuumalumīnijā ar krāsainu pārklājumu. Pārklājuma materiālam jābūt netoksiskam-, nodilumizturīgam- un ar labu adhēziju, lai izvairītos no lobīšanās. Sfērām, ko izmanto pārtikas vai medicīnas jomās, pārklājumam jāatbilst FDA 21 CFR vai GB 4806 drošības standartiem.
Piesardzības pasākumi krāsošanai: Izvairieties tieši izmantot krāsu pulverus, jo tie ir pakļauti aglomerācijai, radot krāsas plankumus un virsmas defektus. Krāsviela nedrīkst saturēt smagos metālus (piemēram, svinu, kadmiju) vai gaistošas kaitīgas vielas. Pēc krāsošanas slīpēšanas process ir nedaudz jāpielāgo, lai nodrošinātu, ka krāsas slānis nav nodilis un netiek ietekmēta virsmas apdare.
Secinājums
PET lieliskās un visaptverošās īpašības padara to par neaizstājamu materiālu mūsdienu rūpniecībā, kurā tiek izmantoti iepakojumi, tekstilizstrādājumi, elektronika un daudz ko citu. Lai ražotu precīzas PET sfēras, ir nepieciešama stingra kontrole pār iesmidzināšanu (izejvielu žāvēšana, temperatūra, spiediens) un slīpēšana (daudzpakāpju apstrāde, parametru optimizācija), lai nodrošinātu augstu precizitāti un virsmas kvalitāti. Krāsainām precizitātes sfērām pamatsavienojuma krāsošana ir visdrošākā metode masveida ražošanai, savukārt šķidrās krāsvielas un virsmas pārklāšanas metodes ir piemērotas personalizētām vai augstām -estētiskām prasībām. Nepārtraukti attīstoties apstrādes tehnoloģijai, PET precizitātes sfērām būs arvien lielāka nozīme augstas-precizitātes iekārtās un īpašās jomās.
