Полиетилен терефталатът, обикновено съкращаван като PET, е универсален термопластичен полимер, принадлежащ към семейството на полиестерите. Синтезира се чрез реакцията на поликондензация на терефталова киселина (PTA) и етилен гликол (EG), образувайки линеен полимер с молекулна формула (C₁₀H₈O₄)ₙ. PET е известен със своята уникална комбинация от свойства, включително висока механична якост, отлична стабилност на размерите, добра химическа устойчивост, ниска абсорбция на влага и забележителна прозрачност, когато се обработва правилно. Като полу-кристален материал, неговата кристалност (обикновено 30%-60%) може да се регулира чрез термична обработка, което му позволява да се адаптира към различни сценарии на приложение. В допълнение, PET е силно рециклируем, носейки идентификационния код на смола "1" (♳), който е в съответствие с нарастващото глобално търсене на устойчиви материали. Тези присъщи предимства правят PET една от най-широко използваните пластмаси в различни индустрии по света.
Общи приложения на PET
Гъвкавостта на PET позволява приложението му в множество области, с най-голям пазарен дял в опаковъчната и текстилната промишленост. В сектора на опаковките той представлява над 55% от световното потребление на PET, използван предимно за производство на твърди контейнери като бутилки за напитки (представляващи 70% от PET опаковките), тави за храна и фармацевтични опаковки. Благодарение на високата си прозрачност, устойчивост на натиск и свойства без -мириси, PET бутилките са идеални за газирани напитки, минерална вода, плодови сокове и чаени напитки, с някои високо-температурноустойчиви класове (HR-PET), способни да издържат на 85 градуса горещо пълнене. Използва се и в гъвкави опаковки, като например вакуумно-запечатани торби за храна и алуминиеви-фолиа за мокри кърпички, поради добрите си бариерни характеристики.
В текстилната промишленост PET е известен като полиестерно влакно, което представлява 60% от световните синтетични влакна. Той се използва широко в тъкани за облекло (често смесени с памук), топлоизолационни слоеве, спортно облекло и тапицерия за автомобили, както и промишлени влакна като корди за гуми и безопасност气囊布. Извън тези основни области PET намира приложения в електрониката (напр. филми за кондензатори, корпуси на конектори), автомобилни части (напр. колела на водни помпи, вътрешни тъкани), медицински устройства (напр. корпуси на спринцовки, хирургически конци) и фотоволтаични модули.
Основни изисквания за производство на прецизни PET сфери
Производството на прецизни PET сфери е сложен процес, който изисква строг контрол върху суровините, параметрите на обработка и техниките за последваща -обработка, за да се осигури висока точност на размерите, еднакво качество на повърхността и стабилна производителност. За разлика от обикновените PET продукти, прецизните сфери (често използвани в лагери, клапани, прецизни инструменти и медицински устройства) изискват изключително строги толеранси, което прави шприцоването и смилането двата основни процеса, които определят крайното качество.
1. Изисквания за леене под налягане за прецизни PET сфери
Шприцоването е началната стъпка в производството на прецизни PET сфери, поставяйки основата за тяхната форма и основна точност на размерите. Поради високата кристалност, хигроскопичност и чувствителност към температура на PET, трябва да бъдат изпълнени следните основни изисквания:
Подготовка на суровината: PET смолата трябва да бъде напълно изсушена преди формоване, тъй като нейната хигроскопична природа (0,2%-0,4% водопоглъщане) може да причини хидролиза, мехурчета, сребърни ивици и намалена механична якост в крайния продукт. Процесът на сушене трябва да използва изсушаваща сушилня при 160-180 градуса за 4-6 часа, като се гарантира, че съдържанието на влага е намалено до По-малко или равно на 0,005%. Изсушената смола трябва да се съхранява в запечатан бункер; ако е изложено на въздух повече от 1 час, трябва да се изсуши отново. Освен това скоростта на потока на стопилката (MFR) на смолата трябва да се контролира въз основа на размера на сферата - обикновено 1,5-2,5 g/10 min за PET с клас формоване - за да се осигури равномерно топене и пълнене.
Изисквания за оборудване и форми: Машините за леене под налягане трябва да имат подобрени възможности за пластифициране, оборудвани със специфични винтове за PET-или модифицирани винтове за общо-предназначение със съотношение на компресия 2.8-3.5 . Формата за прецизни сфери трябва да бъде проектирана с къси, гладки плъзгачи и полирани кухини/шлюзи, за да се избегнат следи от течливост и задържане на материал. Препоръчва се система с горещ канал за подобряване на производствената ефективност и осигуряване на равномерно пълнене. Температурата на формата трябва да се контролира на 60-80 градуса; твърде ниската температура води до недостатъчна кристализация, докато твърде високата температура удължава производствения цикъл.
Параметри на процеса на инжектиране: Стриктният температурен контрол е от решаващо значение- температурата на цевта е зададена в секции: 240-250 градуса (секция за подаване), 260-270 градуса (секция за компресия), 270-280 градуса (секция за хомогенизиране) и 265-275 градуса (температура на дюзата). Температурните отклонения не трябва да надвишават 3 градуса, за да се предотврати разлагането на PET и пожълтяването. Налягането на впръскване обикновено е 80-100 MPa, с високоскоростно впръскване (100-150 mm/s), за да се намали времето за охлаждане на стопилката и да се избегнат дефекти. 保压 налягането трябва да бъде 40%-50% от налягането на впръскване, с време на задържане от 5-8 секунди, за да се предотврати свиване. Скоростта на шнека се контролира на 80-100r/min, за да се осигури равномерно пластифициране.
2. Изисквания за смилане на прецизни PET сфери
След леене под налягане, празните сфери имат грапави повърхности и отклонения в размерите, така че прецизното шлайфане е от съществено значение за постигане на необходимата точност и повърхностно покритие. Процесът на смилане е разделен на няколко етапа със строг контрол върху всеки параметър, за да се избегнат повреди на повърхността и грешки в размерите:
Предварително смилане (грубо смилане): Този етап има за цел да премахне повърхностните дефекти (напр. неравности, следи от изтичане) и да коригира големи отклонения в размерите. Оборудването за смилане използва сферични мелнички с хоризонтално числово управление с високо-фосфорни чугунени или легирани чугунени смилащи дискове (ъгъл на конуса 10 градуса -15 градуса, дълбочина на канала 1/3 от диаметъра на сферата). Шлифовъчната среда използва диамантен W10-W14 микро-прах от силициев карбид, смесен със смазочно масло с нисък вискозитет и агенти против износване при екстремно налягане. Налягането на шлайфане е 1,2-1,6MPa, скорост 9-12r/min и време 20-30min, като се цели закръгленост по-малка или равна на 0,2μm и грапавост на повърхността (Ra) по-малка или равна на 0,08μm.
Фино смилане: Финото шлайфане допълнително подобрява точността на размерите и гладкостта на повърхността. Средата за смилане се заменя с W5-W7 микро-прах, като налягането се намалява до 0,8-1,2MPa и скоростта се регулира на 7-10r/min. Времето за смилане е 15-25 минути, като се постига толеранс на размерите от ±0,3 μm, кръглост от по-малко или равно на 0,1 μm и Ra от по-малко от или равно на 0,03 μm.
Изключително{0}}прецизно шлайфане (полиране): За високо-прецизни сфери (напр. клас G5-G10) се изисква ултра-прецизно шлайфане или химично механично полиране (CMP). Средата за смилане използва диамантен микро{17}}прах W0.5-W1.0 с налягане от 0,3-0,5MPa и скорост от 3-6r/min. Времето за смилане е 8-15 минути, което води до огледална повърхност с Ra по-малко или равно на 0,005 μm, без драскотини и без ями. След смилане, сферите се подлагат на многоетапно почистване (ултразвуково почистване, изплакване със спрей, вакуумно изсушаване), за да се отстранят остатъците от смилането и маслените петна.
Контрол на качеството по време на смилане: Температурата на смилане трябва да се контролира под 40 градуса, за да се предотврати термична деформация. Шлифовъчният диск се нуждае от редовна поддръжка, за да поддържа плоскост (по-малка или равна на 0,005 mm) и форма на канала. Онлайн измерването на диаметъра и инспекцията за вземане на проби се извършват по време на целия процес, за да се гарантира, че отклонението в размерите, заоблеността и грапавостта на повърхността отговарят на стандартите (GB/T 308, ISO 3290).
3. Методи за оцветяване на прецизни PET сфери
Оцветяването на прецизни PET сфери изисква балансирана цветова еднородност, стабилност, а прецизните{0}}оцветители на сферата не трябва да влияят на механичните свойства на PET или да причиняват повърхностни дефекти. Въз основа на производствения мащаб и изискванията за точност, обикновено се използват следните методи:
Masterbatch оцветяване (най-препоръчително): Това е основният метод за масово производство на цветни прецизни PET сфери. Цветната мастербач е концентрирана смес от пигменти, дисперсанти и PET носеща смола, предварително-смесени и гранулирани. Смесва се с PET смола в съотношение 1%-5% преди леене под налягане. Предимствата включват равномерна цветова дисперсия (без видими цветни петна), стабилна консистенция от-до-партида, ниско замърсяване с прах и добра съвместимост с PET (без въздействие върху механичната якост). Цветният мастербач трябва да се изсуши заедно с PET смолата, за да се избегне абсорбирането на влага, а използваните пигменти трябва да са устойчиви на висока температура (по-голяма или равна на 300 градуса), за да издържат на температурата на формоване от 260-280 градуса.
Оцветяване с течен оцветител: Подходящо за малки-партиди, персонализирани цветни сфери. Течна цветна паста или цветно масло се добавят точно към PET смолата с помощта на дозираща помпа преди формоване. Предлага отлична дисперсия, прецизен контрол на цвета и никакво замърсяване с прах. Въпреки това, течният оцветител трябва да е съвместим с PET, за да се избегне повлияване на ефективността на топене на смолата, и трябва да бъде запечатан по време на съхранение, за да се предотврати изпаряване или разслояване.
Оцветяване на повърхностно покритие: Използва се за сфери, изискващи сложни визуални ефекти (напр. метален блясък, градиентни цветове), без да се променя формулата на вътрешната смола. След шлайфане и полиране, сферите се подлагат на коронна обработка за подобряване на повърхностното напрежение, след което се напръскват, отпечатват или алуминизират под вакуум с цветно покритие. Материалът на покритието трябва да е нет{4}}токсичен, устойчив-на износване и да има добра адхезия, за да се избегне отлепване. За сфери, използвани в хранително-вкусовата промишленост или медицината, покритието трябва да отговаря на стандартите за безопасност на FDA 21 CFR или GB 4806.
Предпазни мерки при оцветяване: Избягвайте да използвате директно цветни прахове, тъй като те са склонни към агломерация, причинявайки цветни петна и повърхностни дефекти. Оцветителят не трябва да съдържа тежки метали (например олово, кадмий) или летливи вредни вещества. След оцветяването процесът на шлайфане трябва леко да се регулира, за да се гарантира, че цветният слой не се износва и повърхностното покритие не се засяга.
Заключение
Отличните цялостни свойства на PET го правят незаменим материал в съвременната индустрия, с приложения, обхващащи опаковки, текстил, електроника и др. Производството на прецизни PET сфери изисква строг контрол върху леенето под налягане (сушене на суровината, температура, налягане) и смилането (много-етапна обработка, оптимизация на параметрите), за да се гарантира висока точност и качество на повърхността. За цветни прецизни сфери оцветяването на мастербач е най-надеждният метод за масово производство, докато методите с течен оцветител и повърхностно покритие са подходящи за персонализирани или високи-естетически изисквания. С непрекъснатия напредък на технологията за обработка, PET прецизните сфери ще играят все по-важна роля във високо-прецизното оборудване и специалните полета.
