Tereftalatul de polietilenă, abreviat în mod obișnuit ca PET, este un polimer termoplastic versatil aparținând familiei poliesterilor. Este sintetizat prin reacția de policondensare a acidului tereftalic (PTA) și etilenglicolului (EG), formând un polimer liniar cu formula moleculară (C₁₀H₈O₄)ₙ. PET-ul este renumit pentru combinația sa unică de proprietăți, inclusiv rezistență mecanică ridicată, stabilitate dimensională excelentă, rezistență chimică bună, absorbție scăzută a umidității și transparență remarcabilă atunci când este procesat corespunzător. Ca material semi-cristalin, cristalinitatea acestuia (de obicei 30%-60%) poate fi ajustată prin tratament termic, permițându-i să se adapteze la diferite scenarii de aplicare . În plus, PET-ul este foarte reciclabil, având codul de identificare a rășinii „1” (♳), care se aliniază cu cererea globală în creștere pentru materiale durabile. Aceste avantaje inerente fac din PET unul dintre cele mai utilizate materiale plastice în diverse industrii din întreaga lume.
Aplicații comune ale PET
Versatilitatea PET-ului permite aplicarea acestuia în mai multe domenii, cu cea mai mare cotă de piață în industria ambalajelor și textilelor. În sectorul ambalajelor, acesta reprezintă peste 55% din consumul global de PET, utilizat în principal pentru a produce recipiente rigide, cum ar fi sticlele pentru băuturi (reprezentând 70% din ambalajele PET), tăvi pentru alimente și ambalaje farmaceutice. Datorită transparenței ridicate, rezistenței la presiune și proprietăților fără miros-, sticlele PET sunt ideale pentru băuturi carbogazoase, apă minerală, sucuri de fructe și băuturi de ceai, cu unele clase de-rezistență la temperatură ridicată (HR{-PET) capabile să reziste la umplerea la cald la 85 de grade . De asemenea, este utilizat în ambalaje flexibile, cum ar fi pungi-de alimente sigilate în vid și folii placate cu aluminiu-pentru șervețele umede, datorită performanței sale bune de barieră .
În industria textilă, PET-ul este cunoscut ca fibră de poliester, reprezentând 60% din fibrele sintetice globale. Este utilizat pe scară largă în țesături de îmbrăcăminte (adesea amestecate cu bumbac), straturi de izolare termică, îmbrăcăminte sport și tapițerie pentru automobile, precum și fibre industriale, cum ar fi cablurile pentru anvelope și siguranța 气囊布Dincolo de aceste domenii majore, PET-ul găsește aplicații în electronică (de exemplu, folii de condensatoare, carcase de conector), piese auto (de exemplu, rotoare pentru pompe de apă, țesături interioare), dispozitive medicale (de exemplu, carcase de seringi, suturi chirurgicale) și module fotovoltaice.
Cerințe cheie pentru fabricarea sferelor PET de precizie
Fabricarea sferelor PET de precizie este un proces complex care necesită un control strict asupra materiilor prime, parametrilor de procesare și tehnicilor de post{0}}tratare pentru a asigura acuratețe dimensională ridicată, calitate uniformă a suprafeței și performanță stabilă. Spre deosebire de produsele obișnuite din PET, sferele de precizie (deseori utilizate în rulmenți, supape, instrumente de precizie și dispozitive medicale) necesită toleranțe extrem de strânse, făcând turnarea prin injecție și șlefuirea celor două procese de bază care determină calitatea finală.
1. Cerințe de turnare prin injecție pentru sferele PET de precizie
Turnarea prin injecție este pasul inițial în producerea sferelor PET de precizie, punând bazele formei și preciziei dimensionale de bază. Datorită cristalinității ridicate a PET-ului, higroscopicității și sensibilității la temperatură, trebuie îndeplinite următoarele cerințe cheie:
Pregatirea materiei prime: Rășina PET trebuie să fie bine uscată înainte de turnare, deoarece natura sa higroscopică (0,2%-0,4% absorbție de apă) poate provoca hidroliză, bule, dungi de argint și rezistență mecanică redusă în produsul final . Procesul de uscare ar trebui să utilizeze un uscător cu dezumidificare la 160-180 de grade timp de 4-6 ore, asigurându-se că conținutul de umiditate este redus la Mai puțin sau egal cu 0,005 % . Rășina uscată trebuie depozitată într-un buncăr etanș; dacă este expus la aer mai mult de 1 oră, trebuie să fie uscat din nou. În plus, debitul de topire al rășinii (MFR) ar trebui controlat pe baza dimensiunii sferei - de obicei 1,5-2,5 g/10 min pentru PET de tip turnare - pentru a asigura o topire și umplere uniforme.
Cerințe de echipamente și matrițe: Mașinile de turnat prin injecție trebuie să aibă capacități de plastificare îmbunătățite, echipate cu șuruburi specifice PET-sau șuruburi de uz general-modificate, cu un raport de compresie de 2.8-3.5 . matrița pentru sfere de precizie trebuie să fie proiectată cu canale scurte și netede și cavități/porți lustruite pentru a evita urmele de curgere și reținerea materialului . Se recomandă un sistem cu canal cald pentru a îmbunătăți eficiența producției și pentru a asigura o umplere uniformă. Temperatura matriței trebuie controlată la 60-80 de grade; o temperatură prea scăzută duce la cristalizare insuficientă, în timp ce o temperatură prea ridicată prelungește ciclul de producție.
Parametrii procesului de injectare: Controlul strict al temperaturii este critic-, temperatura butoiului este setată în secțiuni: 240-250 de grade (secțiunea de alimentare), 260-270 de grade (secțiunea de compresie), 270-280 de grade (secțiunea de omogenizare) și 265-275 de grade (temperatura duzei) . Abaterile de temperatură nu trebuie să depășească 3 grade pentru a preveni descompunerea și îngălbenirea PET-ului. Presiunea de injecție este de obicei 80-100MPa, cu injecție de mare viteză (100-150mm/s) pentru a reduce timpul de răcire a topiturii și pentru a evita defectele. 保压 presiunea ar trebui să fie de 40%-50% din presiunea de injecție, cu un timp de menținere de 5-8 secunde pentru a preveni contracția. Viteza șurubului este controlată la 80-100r/min pentru a asigura o plastificare uniformă.
2. Cerințe de măcinare pentru sferele PET de precizie
După turnarea prin injecție, sferele semifabricate au suprafețe rugoase și abateri dimensionale, astfel încât șlefuirea de precizie este esențială pentru a obține precizia și finisarea suprafeței necesare. Procesul de șlefuire este împărțit în mai multe etape, cu control strict asupra fiecărui parametru pentru a evita deteriorarea suprafeței și erorile dimensionale:
Pre-slefuire (slefuire brută): Această etapă are ca scop eliminarea defectelor de suprafață (de exemplu, bavuri, urme de curgere) și corectarea abaterilor dimensionale majore. Echipamentul de șlefuit folosește polizoare orizontale cu bile cu control numeric, cu discuri de șlefuit din fontă cu conținut ridicat de-fosfor sau din fontă aliată (unghi de con 10 grade -15 grade, adâncimea canelurii 1/3 din diametrul sferei) . Mediul de măcinare utilizează diamant W10-W14 sau micro-pulbere de carbură de siliciu, amestecat cu ulei lubrifiant cu vâscozitate scăzută și agenți anti-uzură la presiune extremă . Presiunea de șlefuire este de 1,2-1,6MPa, viteza 9-12r/min și timp 20-30min, vizând o rotunjime mai mică sau egală cu 0,2μm și o rugozitate a suprafeței (Ra) mai mică sau egală cu 0,08μm.
Măcinare fină: Șlefuirea fină îmbunătățește și mai mult acuratețea dimensională și netezimea suprafeței. Mediul de măcinare este înlocuit cu micropulbere W5-W7, cu presiunea redusă la 0,8-1,2MPa și viteza ajustată la 7-10r/min. Timpul de măcinare este de 15-25 min, realizând o toleranță dimensională de ±0,3μm, rotunjime mai mică sau egală cu 0,1μm și Ra mai mică sau egală cu 0,03μm.
Slefuire ultra-de precizie (lustruire): Pentru sferele de-înaltă precizie (de exemplu, clasa G5-G10), este necesară șlefuirea de ultra-precizie sau lustruirea mecanică chimică (CMP). Mediul de măcinare utilizează micro-pulbere de diamant W0,5-W1,0, cu o presiune de 0,3-0,5MPa și o viteză de 3-6r/min. Timpul de șlefuire este de 8-15 minute, rezultând o suprafață asemănătoare oglinzii cu Ra mai mică sau egală cu 0,005 μm, fără zgârieturi și fără gropi. După măcinare, sferele sunt supuse curățării în mai multe etape (curățare cu ultrasunete, clătire prin pulverizare, uscare cu vid) pentru a îndepărta reziduurile de măcinare și petele de ulei.
Controlul calității în timpul măcinarii: Temperatura de măcinare trebuie controlată sub 40 de grade pentru a preveni deformarea termică . Discul de șlefuit necesită întreținere regulată pentru a menține planeitatea (mai mică sau egală cu 0,005 mm) și forma canelurii. Măsurarea diametrului online și inspecția prin eșantionare sunt efectuate pe tot parcursul procesului pentru a se asigura că deviația dimensională, rotunjimea și rugozitatea suprafeței îndeplinesc standardele (GB/T 308, ISO 3290).
3. Metode de colorare pentru sferele PET de precizie
Colorarea sferelor PET de precizie necesită echilibrarea uniformității culorii, a stabilității, iar agenții de colorare de precizie ai sferei-nu trebuie să afecteze proprietățile mecanice ale PET-ului sau să provoace defecte de suprafață. Pe baza dimensiunii de producție și a cerințelor de precizie, următoarele metode sunt utilizate în mod obișnuit:
Colorat Masterbatch (Cel mai recomandat): Aceasta este metoda principală pentru producția în masă a sferelor PET colorate de precizie. Masterbatch-ul color este un amestec concentrat de pigmenți, dispersanți și rășină purtător PET, pre-amestecat și granulat . Se amestecă cu rășină PET într-un raport de 1%-5% înainte de turnarea prin injecție. Avantajele includ dispersia uniformă a culorii (fără pete vizibile de culoare), consistența stabilă de la lot-la-, poluare scăzută cu praf și compatibilitate bună cu PET (fără impact asupra rezistenței mecanice) . Masterbatch-ul de culoare trebuie uscat împreună cu rășina PET pentru a evita absorbția umidității, iar pigmenții utilizați trebuie să fie rezistenți la temperatură înaltă (mai mare sau egală cu 300 de grade) pentru a rezista la temperatura de turnare de 260-280 de grade.
Colorant lichid: Potrivit pentru loturi mici,-sfere colorate personalizate. Pasta lichidă colorantă sau uleiul colorant este adăugată cu precizie la rășina PET folosind o pompă de dozare înainte de turnare. Oferă o dispersie excelentă, un control precis al culorii și fără poluare cu praf. Cu toate acestea, colorantul lichid trebuie să fie compatibil cu PET pentru a evita afectarea performanței de topire a rășinii și trebuie sigilat în timpul depozitării pentru a preveni volatilizarea sau stratificarea.
Colorare a acoperirii suprafeței: Folosit pentru sfere care necesită efecte vizuale complexe (de exemplu, luciu metalic, culori gradiente) fără a modifica formula internă a rășinii. După șlefuire și lustruire, sferele sunt supuse unui tratament corona pentru a crește tensiunea superficială, apoi sunt pulverizate, imprimate sau aluminizate în vid cu un strat de culoare. Materialul de acoperire trebuie să fie ne-toxic, rezistent- la uzură și să aibă o bună aderență pentru a evita exfolierea . Pentru sferele utilizate în domeniul alimentar sau medical, acoperirea trebuie să îndeplinească standardele de siguranță FDA 21 CFR sau GB 4806.
Precauții pentru colorare: Evitați utilizarea directă a pulberilor colorante, deoarece acestea sunt predispuse la aglomerare, provocând pete de culoare și defecte de suprafață. Agentul de colorare nu trebuie să conțină metale grele (de exemplu, plumb, cadmiu) sau substanțe nocive volatile. După colorare, procesul de șlefuire trebuie ajustat ușor pentru a se asigura că stratul de culoare nu este uzat, iar finisajul suprafeței nu este afectat.
Concluzie
Proprietățile complete excelente ale PET-ului îl fac un material indispensabil în industria modernă, cu aplicații care includ ambalaje, textile, electronice și multe altele. Fabricarea sferelor PET de precizie necesită un control strict asupra turnării prin injecție (uscare a materiei prime, temperatură, presiune) și măcinare (prelucrare în mai multe-etape, optimizare a parametrilor) pentru a asigura precizie ridicată și calitatea suprafeței. Pentru sferele de precizie colorate, colorarea masterbatch este cea mai fiabilă metodă pentru producția de masă, în timp ce metodele de colorare lichidă și de acoperire a suprafețelor sunt potrivite pentru cerințele personalizate sau{3}}estetice ridicate. Odată cu progresul continuu al tehnologiei de procesare, sferele de precizie PET vor juca un rol din ce în ce mai important în echipamentele de înaltă-precizie și în domeniile speciale.
