لماذا يُطلق على مادة PET اسم الرقائق بدلاً من الحبيبات؟ ما هو الفرق بين رقائق PET المخصصة للزجاجات ورقائق PET المخصصة للألياف؟

يعلم الجميع أن الشكل الشائع للبلاستيك هو "حبيبات"، ولكن بعض المواد البلاستيكية، مثل النايلون PA والبوليستر PET، لا تسمى في الواقع حبيبات.

لديهم اسم يبدو احترافيًا يسمى "الشرائح". لماذا؟

أولاً، أوجه التشابه بينهما هي أنهما عبارة عن "حبيبات" ذات أبعاد منتظمة وحجم موحد. وتختلف أبعادهما عن "البودرة" و"الرقائق"، ولها المزايا التالية:

الشكل: جزيئات البلاستيك المعاد تدويرها	الشكل: شريحة PET

تدخل المادة إلى اللولب من الشكل الحبيبي، ثم يتم إذابتها وتليينها ثم تشكيلها. نظرًا لأن نقل المواد الخام البلاستيكية بشكل عام يعتمد بشكل أساسي على الفراغ، فإن فقدان المسحوق أثناء النقل والمعالجة يكون كبيرًا جدًا. غالبًا ما تتسبب الرقائق الكبيرة غير المنتظمة في "جسر" منفذ التغذية وتؤثر على الإنتاج المستمر. فقط يجب معالجة بعض المنتجات بالمسحوق بسبب قيود العملية.

بالطبع، الحبيبات مريحة للنقل. يتم تعبئتها في كيس ثم تحميلها على شاحنة ونقلها إلى الوجهة. إذا كانت في شكل مسحوق، فإن العديد من المواد تكون ماصة للرطوبة، وتكون مساحة سطح المسحوق نفسه كبيرة نسبيًا، مما يسهل تكتله وحتى تحلله، وهو ما لا يساعد على المعالجة نفسها. الرقائق الكبيرة غير المنتظمة لها نفس الوزن وحجم أكبر بكثير، وهو أمر مزعج للتفكير فيه!

عند استخدام الحبيبات البلاستيكية، يمكن للحبيبات أن تجعل المادة تسخن بالتساوي، وتزيد من التليين بالتساوي، وتجعل الخلط اللاحق مع المواد المضافة الأخرى مريحًا، وتجعل المنتج ناعمًا.

غالبًا ما لا يكون تشكيل المواد البوليمرية بسيطًا مثل العمل الفيزيائي. نظرًا لأن مسار انتشار المنتجات الجزيئية الصغيرة في الجسيمات الصغيرة أقصر من ذلك الموجود في الجسيمات الكبيرة، فمن السهل استبعادها. بالإضافة إلى ذلك، تكون جزيئات العينة صغيرة، وتزداد المساحة السطحية الإجمالية للجسيمات، ويزداد معدل نقل الحرارة، كما يتسارع معدل التفاعل. لذلك، ضمن نطاق معين، تكون سرعة التفاعل متناسبة عكسياً مع حجم جزيئات المادة الخام. ومع ذلك، إذا كانت الجسيمات صغيرة جدًا، فإنها تكون عرضة للترابط، مما يؤثر بدوره على معدل التفاعل. لذلك، عند تصنيع المواد، يتم اختيار "الحبيبات" بشكل عام.

لماذا تسمى رقائق PET بدلا منحبيبات البولي إيثيلين تيرفثالات?

في اللغة الإنجليزية، تسمى الرقائق رقائق والحبيبات تسمى جسيمات. والفرق الأكبر بين الاثنين هو أنهما تتشكلان بأشكال مختلفة. "الحبيبات" الشائعة تكون أسطوانية، ومعظم المواد البلاستيكية تتشكل على شكل حبيبات، مثل البولي إيثيلين، وأكريلونتريل بوتادين ستايرين، والبولي بروبلين، وما إلى ذلك. وعادة ما يتم تصنيعها عن طريق التحبيب بالخيوط، لذلك يتم قطعها إلى أشكال أسطوانية.

النايلون (البلوري) والبوليستر عبارة عن مكثفات بلورية متعددة. قوة ذوبان راتنجاتها منخفضة جدًا ولا يمكن تحويلها إلى حبيبات عن طريق التكوير. لا يمكن تحويلها إلى حبيبات إلا عن طريق القطع الساخن تحت الماء أو التبريد بالهواء. تكون الجسيمات المنتجة بهذه الطريقة في شكل رقائق تسمى الشرائح. لذلك، تشير الشرائح عمومًا إلى النايلون والبوليستر والراتنجات الأخرى التي تنتجها مصانع البلمرة أو الراتنجات التي تم تعديلها بكمية صغيرة من المواد المضافة (مثل شرائح PET اللامعة وشبه اللامعة وغير اللامعة المعدلة بإضافة ثاني أكسيد التيتانيوم). بشكل عام، لم يعد النايلون أو البوليستر الذي تم تعديله في المصب، مثل إضافة GF والحشو والتصلب، يُطلق عليه شريحة، بل جسيم.

تحبيب الخيوط	التكوير بالتبريد الهوائي

كيفية التمييز بين رقائق PET ورقائق PET ذات الدرجة الليفية؟

في الوقت الحاضر، هناك جانبان رئيسيان للبحث في إعادة تدوير رقائق زجاجات PET:

أولاً، البحث في تكنولوجيا إعادة إنتاج الزجاجة إلى الزجاجة، الذي يحول رقائق الزجاجات المنظفة إلى شرائح صالحة للأكل يمكنها أن تحل محل المواد الطازجة وتتصل مباشرة بالطعام؛

ثانياً، تم استخدام مواد PET المعاد تدويرها على نطاق واسع في إنتاج الألياف الأساسية والأقمشة غير المنسوجة، أو يمكن غزل خيوط البوليستر المؤهلة من خلال اختيار العمليات المناسبة. على سبيل المثال، يمكن استخدام رقائق PET المعالجة بتقنية التبلور الحاصلة على براءة اختراع مباشرة في الغزل. يمكن للأداء الفني لألياف PET المعاد تدويرها التي تتم معالجتها بهذه العملية أن يصل بشكل أساسي إلى جودة الغزل القياسية. استخدم بان وانليان وآخرون من جامعة دونغهوا مواد رقائق PET المعاد تدويرها المستوردة من اليابان لغزل خيوط البوليستر في ظل ظروف عملية مناسبة.

ومع ذلك، ما هو الفرق بين شرائح PET المخصصة للزجاجات وشرائح PET المخصصة للألياف؟وفيما يلي مناقشة لاختلافاتهم على أساس معايير الأداء الأربعة الرئيسية لـ PET.

غالبًا ما تُستخدم اللزوجة الجوهرية لتحديد الوزن الجزيئي للبوليستر. يعتمد اختبار اللزوجة الجوهرية على الاحتكاك الناتج عن حركة الجزيئات الكبيرة في المذيب. كلما زادت مقاومة محلول البوليمر أثناء عملية التدفق، زادت لزوجة الذوبان. اللزوجة هي مؤشر جودة يعكس الوزن الجزيئي لرقائق PET، وهي أيضًا أهم مؤشر جودة لرقائق PET.

إن كل من مصهور PET المستخدم في الزجاجات ومصهور PET المستخدم في الألياف عبارة عن سوائل شبه بلاستيكية غير نيوتنية، كما تقل اللزوجة الظاهرية مع زيادة معدل القص ودرجة الحرارة. وفي ظل نفس الظروف، تكون اللزوجة الظاهرية لمصهور PET المستخدم في الزجاجات أعلى من تلك الخاصة بمصهور PET المستخدم في الألياف، كما أن سعة تقلب اللزوجة الظاهرية أصغر من تلك الخاصة بمصهور PET المستخدم في الألياف. كما ينخفض ​​المؤشر غير النيوتوني لكلا المصهورين مع زيادة معدل القص، وينحرفان أكثر فأكثر عن خصائص تدفق السوائل النيوتونية. وفي ظل نفس ظروف درجة الحرارة، تكون مرونة مصهور PET المستخدم في الزجاجات أكبر من مرونة مصهور PET المستخدم في الألياف، وتكون درجة بنية المصهور أعلى من مرونة مصهور PET المستخدم في الألياف، كما تكون قابلية الدوران ضعيفة.

بشكل عام، قوة الزجاجة المقابلة للشريحة ذات اللزوجة العالية تكون أيضًا أعلى، ويمكنها تحمل الضغط والصدمة؛ قوة الزجاجة المقابلة للشريحة ذات اللزوجة المنخفضة تكون أيضًا أقل، ومقاومة الضغط والصدمة منخفضة.

تبلغ لزوجة شرائح زجاجات المشروبات الغازية الشهيرة (BG85) في السوق حوالي 0.87dl/g، وتبلغ لزوجة شرائح زجاجات المشروبات الساخنة (BG801) حوالي 0.78dl/g، وتبلغ لزوجة شرائح زجاجات المياه المعدنية (BG80) حوالي 0.80dl/g، وتبلغ لزوجة شرائح زجاجات الزيوت الصالحة للأكل (BG802) حوالي 0.83dl/g. ونظرًا لأن درجة حرارة ذوبان الشرائح عالية اللزوجة مرتفعة أثناء المعالجة، فإن اللزوجة ستزداد أيضًا وفقًا لذلك. لذلك، فإن اللزوجة لشرائح PET المخصصة للزجاجات ليست أعلى كلما كانت أفضل، طالما أنها تلبي متطلبات قوة المنتج.

تبلغ لزوجة شرائح البولي إيثيلين تيرفثاليت حوالي 0.70 ديسيلتر/جرام، وهو ما يمكن أن يصل إلى مستوى الحرير المدني المغزلي. والأمر الأكثر أهمية هو أن تقلب اللزوجة المميزة يجب أن يكون صغيرًا قدر الإمكان. فالتقلبات الكبيرة في اللزوجة عرضة للتشكيل السيئ والحرير العائم والالتواء والعديد من العيوب، مما يؤثر بشكل خطير على قابلية الغزل. بالإضافة إلى ذلك، تتقلب لزوجة الحرير الخالي من الزيت بشكل كبير، كما سيزداد تقلب قوة الألياف.

نقطة الانصهار هي درجة الحرارة التي تتحرك عندها سلسلة البوليمر بحرية. تعني نقطة الانصهار العالية أن محتوى الشوائب في مادة البولي إيثيلين تيرفثالات المعاد تدويرها منخفض، ولكن يلزم درجة حرارة غزل أعلى لجعل تدفق المصهور أفضل. إذا كانت نقطة الانصهار منخفضة للغاية، فإن محتوى الشوائب مرتفع، وخصائص الشد للألياف ضعيفة، والقوة والمرونة منخفضان.

إن عملية إنتاج رقائق الزجاجة ورقائق الألياف هي نفسها بشكل أساسي، ولكن من أجل تلبية بعض خصائص رقائق الزجاجة، تتم إضافة مونومر ثالث، حمض الإيزوفثاليك (IPA) وبعض المواد المضافة. تعمل إضافة المونومر الثالث على تقليل نقطة انصهار الرقائق ومعدل تبلور المصهور، وتحسين شفافية الزجاجة، ويبلغ متوسط ​​الوزن الجزيئي النسبي لرقائق PET من الدرجة الزجاجة عمومًا أكثر من 30،000، بينما يبلغ متوسط ​​الوزن الجزيئي النسبي لرقائق PET من الدرجة الليفية حوالي 15،000 إلى 22،000 .

يتم إضافة حمض الإيزوفثاليك إلى رقائق الزجاجة أثناء عملية الإنتاج لتحقيق غرض تعديل البوليمر، مما يزيد من مرونة رقائق الزجاجة ويقلل من خصائص التبلور الخاصة بها، مما يساعد على معالجة وتشكيل فراغات الزجاجة. في الوقت نفسه، لكل زيادة بنسبة 1٪ في محتوى حمض الإيزوفثاليك، ستنخفض نقطة انصهار الرقائق بمقدار 3 ~ 3.5 درجة. إن تأثير حمض الإيزوفثاليك على الجودة الجوهرية للشرائح هو في الأساس تغيير خصائص التبلور الخاصة بها.

تختلف متطلبات خصائص التبلور لشرائح الزجاجات من منتج إلى آخر، لذا لا يمكن تعميم محتوى حمض الإيزوفثاليك. على سبيل المثال، يكون قالب زجاجة الزيت الصالح للأكل ثقيلًا وسميكًا (يبلغ وزنه عمومًا حوالي 110 جرام)، وسرعة تبريد القالب بطيئة، لذا يجب أن تكون خصائص التبلور لشرائح الزجاجات منخفضة قدر الإمكان، أي يجب أن يكون محتوى حمض الإيزوفثاليك مرتفعًا قدر الإمكان؛ ويجب أن تتحمل زجاجات المشروبات الساخنة 90 درجة.

هناك حاليًا وجهتا نظر تمثلان العلاقة بين محتوى الكربوكسيل النهائي وجودة شرائح البولي إيثيلين تيرفثالات. الأولى هي أن محتوى الكربوكسيل النهائي يعكس درجة التحلل الحراري للشرائح، وبالتالي يجب أن يكون محتوى الكربوكسيل النهائي أقل بشكل مناسب؛ والمفهوم الآخر هو أن محتوى الكربوكسيل النهائي يعكس بشكل غير مباشر توزيع الوزن الجزيئي للشرائح. تُستخدم شرائح البولي إيثيلين تيرفثالات المخصصة للزجاجات في معالجة البلاستيك وتتطلب توزيعًا أوسع قليلاً للوزن الجزيئي، وبالتالي يجب أن يكون محتوى الكربوكسيل النهائي أعلى بشكل مناسب.

من خلال الجمع بين آراء كلا الطرفين ومحتوى الكربوكسيل النهائي الفعلي لشرائح PET المخصصة للزجاجات المحلية، فإن محتوى الكربوكسيل النهائي لشرائح PET المخصصة للزجاجات يكون بشكل عام بين 20 و35 مول/طن.

يشير المحتوى العالي من مجموعات الكربوكسيل الطرفية إلى توزيع واسع للوزن الجزيئي. أثناء عملية الغزل، تتفاقم عملية تحلل الجزيئات الكبيرة بعد التسخين، وتكون قابلية الغزل ضعيفة. يكون محتوى الكربوكسيل الطرفي لرقائق البولي إيثيلين تيرفثالات من الدرجة الليفية أقل من 30 مول/طن بشكل عام.

يشير محتوى الرماد إلى محتوى المكونات غير العضوية في رقائق راتنج البوليستر. بالإضافة إلى الغبار، يأتي مصدره بشكل أساسي من الإضافات المختلفة المضافة أثناء عملية إنتاج البوليستر، مثل المحفزات ومثبتات الحرارة والحبر والشوائب غير العضوية في الرقائق. سيؤدي محتوى الرماد الناتج عن المكونات غير العضوية إلى تقليل الاستقرار الحراري واستقرار الأكسجين الحراري للرقائق، مما قد يؤدي إلى زيادة اللزوجة وانخفاض جودة المنتج أثناء المعالجة.

يؤثر محتوى الرماد بشكل كبير على أداء ألياف الكربون. سيؤدي ارتفاع محتوى الرماد في ألياف الكربون إلى زيادة عيوب الألياف والتأثير على أداء التآكل للألياف. لذلك، يعد محتوى الرماد مؤشرًا مهمًا في اختبار أداء ألياف الكربون. يجب ألا يزيد محتوى الرماد في مادة البولي إيثيلين تيرفثاليت من الدرجة الليفية عن 0.025٪. في إنتاج زجاجات البولي إيثيلين تيرفثاليت، يكون الرماد أيضًا نواة البلورة للتبلور إلى حد ما، لذلك يمكن أن يتسبب محتوى الرماد العالي بسهولة في ضبابية الزجاجة الفارغة. سيؤثر محتوى الرماد أيضًا على لون الزجاجة الفارغة إلى حد ما.