عملية إنتاج الألواح الشفافة من البولي إيثيلين تيريفثالات (PET) والنقاط الرئيسية

توجد أنواع عديدة من الألواح البلاستيكية، وهي شائعة الاستخدام. حاليًا، تشمل الأنواع الرئيسية البولي فينيل كلوريد والبوليسترين و بوليستر (PET)ومن بينها، تتميز صفائح البولي إيثيلين تيريفثالات (PET) بأداء جيد، وتلبي متطلبات مؤشر النظافة الوطنية للمنتجات المقولبة ومتطلبات حماية البيئة الدولية، وهي صفائح صديقة للبيئة.

المواد الخام لألواح البولي إيثيلين تيريفثالات (PET)

كما هو الحال مع أنواع البلاستيك الأخرى، يرتبط أداء ألواح البولي إيثيلين تيريفثالات (PET) ارتباطًا وثيقًا بالوزن الجزيئي، وتحدد اللزوجة الذاتية هذا الوزن. فكلما زادت اللزوجة الذاتية، تحسنت الخصائص الفيزيائية والكيميائية، ولكن انخفضت السيولة، مما يُصعّب عملية التشكيل. أما كلما انخفضت اللزوجة الذاتية، تدهورت الخصائص الفيزيائية والكيميائية، وانخفضت مقاومة الصدمات. لذا، يُنصح باختيار ألواح PET الشفافة ذات لزوجة ذاتية تتراوح بين 0.8 و0.9 ديسيلتر/غرام.

عملية إنتاج مادة البولي إيثيلين تيريفثالات

معدات الإنتاج الرئيسية لألواح PET الشفافة هي: برج التبلور، برج التجفيف، جهاز البثق، رأس القالب، آلة التقويم ثلاثية الأسطوانات، وآلة اللف.

عملية الإنتاج هي: تبلور المواد الخام ← التجفيف ← التلدين بالبثق ← التشكيل بالبثق ← الدرفلة والتشكيل ← لف المنتجات.

الخطوة الأولى هي التبلور

يتم تسخين شرائح البولي إيثيلين تيريفثالات (PET) وتبلورها في برج التبلور لمحاذاة الجزيئات، ثم يتم رفع درجة حرارة التحول الزجاجي للشرائح لمنع الالتصاق أثناء عملية التجفيف وانسداد القادوس.

تعتبر عملية التبلور بشكل عام خطوة لا غنى عنها، وتستغرق من 30 دقيقة إلى 90 دقيقة وتكون درجة الحرارة أقل من 149 درجة مئوية.

الخطوة الثالثة: التجفيف

في ظل درجات الحرارة المرتفعة، قد يتسبب الماء في تحلل البولي إيثيلين تيريفثالات (PET) وتدهوره، مما يؤدي إلى انخفاض خصائصه التماسكية. كما تنخفض خصائصه الفيزيائية، وخاصة مقاومة الصدمات، مع انخفاض الوزن الجزيئي. لذا، يجب تجفيف البولي إيثيلين تيريفثالات قبل عملية البثق بالصهر لتقليل محتواه من الرطوبة، ويجب ألا يتجاوز هذا المحتوى 0.005%.

تُستخدم مجففات إزالة الرطوبة للتجفيف. ولأن مادة البولي إيثيلين تيريفثالات (PET) مادة ماصة للرطوبة، فإن الماء يتغلغل في سطح الشريحة مكونًا روابط جزيئية، ويبقى جزء آخر من الماء في أعماق الشريحة، مما يُصعّب عملية التجفيف. لذلك، لا يُمكن استخدام الهواء الساخن العادي.

يجب أن تكون نقطة ندى الهواء الساخن أقل من -40 درجة مئوية، ويتم تمرير الهواء الساخن إلى قادوس التجفيف من خلال حلقة مغلقة للتجفيف المستمر.

الخطوة الثالثة هي التشكيل بالبثق

بعد التبلور والتجفيف، يتحول البولي إيثيلين تيريفثالات (PET) إلى بوليمر ذي نقطة انصهار مميزة. وتكون درجة حرارة تشكيل هذا البوليمر عالية، ونطاق التحكم في درجة الحرارة ضيق.

يتم استخدام برغي حاجز مخصص للبوليستر لفصل الحبيبات غير المنصهرة عن المادة المنصهرة، مما يساعد على الحفاظ على عملية قص أطول وزيادة إنتاجية جهاز البثق.

يُستخدم رأس قالب مرن ذو حافة مرنة وقضيب حاجز انسيابي. رأس القالب مخروطي الشكل، ويجب أن تتمتع قناة التدفق الانسيابية وحافة القالب الخالية من الخدوش بسطح نهائي جيد. يحتوي سخان رأس القالب على وظيفة تصريف وتنظيف. يجب أن تضمن فجوة حافة القالب تجانسًا جيدًا، حيث يؤثر تجانس هذه الفجوة بشكل مباشر على انحراف السماكة العرضية واستواء الصفيحة بعد عملية الدرفلة.

عند بثقها إلى صفائح، تكون درجات الحرارة المقابلة للمنطقة الأمامية من الجسم، والمنطقة الوسطى من الجسم، والمنطقة الخلفية من الجسم، ومغير الشاشة، والقالب هي 240 درجة مئوية - 260 درجة مئوية، و265 درجة مئوية - 275 درجة مئوية، و260 درجة مئوية - 265 درجة مئوية، و260 درجة مئوية - 265 درجة مئوية، و255 درجة مئوية - 265 درجة مئوية، على التوالي.

الخطوة الرابعة: التبريد والتثبيت

بعد خروج المعدن المنصهر من القالب، يدخل مباشرةً إلى آلة الصقل ثلاثية الأسطوانات لعملية الصقل والتبريد. تُحافظ عادةً على مسافة 8 سم تقريبًا بين آلة الصقل والقالب. فإذا كانت المسافة كبيرة جدًا، يسهل ترهل الصفيحة وتجعدها، مما يؤدي إلى رداءة سطحها. إضافةً إلى ذلك، وبسبب المسافة الكبيرة، يكون تبديد الحرارة والتبريد بطيئًا جدًا، مما يؤدي إلى التبلور والتبييض، وهو ما لا يُساعد على عملية الصقل.

تتكون آلة الصقل ثلاثية الأسطوانات من ثلاث أسطوانات: علوية ووسطى وسفلية. محور الأسطوانة الوسطى ثابت. أثناء التبريد والصقل، تتراوح درجة حرارة سطح الأسطوانة بين 40 و50 درجة مئوية، بينما يتحرك محور الأسطوانتين العلوية والسفلية لأعلى ولأسفل. يتم ضبط فجوة الأسطوانات بتحريك المحور لأعلى ولأسفل. تتراوح درجة حرارة الأسطوانتين العلوية والسفلية بين 30 و60 درجة مئوية، وبين 52 و68 درجة مئوية على التوالي. يجب ضمان تزامن سرعة الأسطوانات الثلاث، بحيث تكون السرعة أعلى من سرعة البثق. الهدف من ذلك هو معادلة تمدد المادة عند خروجها من القالب وتقليل الإجهاد الداخلي للصفيحة، مما يؤدي إلى اختفاء التجاعيد.

يتبلور البولي إيثيلين تيريفثالات (PET) في نطاق درجة حرارة يتراوح بين 100 و250 درجة مئوية، وتكون أسرع عملية تبلور بين 140 و180 درجة مئوية، لذا يمكن إتمام التبلور في غضون ثوانٍ معدودة. يتطلب الأمر أن يمر البولي إيثيلين تيريفثالات عبر نطاق درجة حرارة التبلور هذا بسرعة، ويجب التحكم بدقة في درجة حرارة الأسطوانات الثلاث.

الخطوة الخامسة هي السحب واللف

تمر الصفيحة عبر أسطوانة التقويم وتدخل جهاز السحب عبر أسطوانة التوجيه. يتكون جهاز السحب من أسطوانة مطاطية فعالة وأخرى غير فعالة. يضغط الهواء على الأسطوانتين بإحكام لمنع الصفيحة من التسطح بواسطة أسطوانة التقويم عند مرورها بينهما وسحبها إلى جهاز اللف.

عملية إنتاج صفائح البولي إيثيلين تيريفثالات (PET)

(1) من أهم شروط إنتاج صفائح البولي إيثيلين تيريفثالات الشفافة وقت التجفيف والتحكم في نقطة تكثف الهواء الساخن. ويؤثر التجفيف بشكل مباشر على الخصائص الفيزيائية والميكانيكية للصفيحة وجودة إنتاجها.
أثناء التجفيف، يجب الانتباه إلى التحكم في درجة حرارة التجفيف ومدة التجفيف. ينبغي ألا تكون درجة الحرارة والمدة مرتفعتين جدًا أو منخفضتين جدًا. إذا لم تنخفض نقطة الندى، فيجب فحص حالة المنخل الجزيئي. فالمنخل الجزيئي القديم لا يستطيع امتصاص الرطوبة من الهواء، وبالتالي لا يمكن تحقيق الغرض من التجفيف والتقطيع. في هذه الحالة، يجب استبدال المنخل الجزيئي.

(2) إذا تجاوزت درجة حرارة المصهور 280 درجة مئوية، فإن ورقة PET سيتغير لونه أو يتحلل. لذلك، يجب ضبط درجة حرارة الانصهار بحيث لا تتجاوز 280 درجة مئوية.

(3) تحدد الفجوة بين حافة قالب رأس الماكينة مدى استواء وتجانس سماكة الصفيحة. وتلعب درجة حرارة البكرات الثلاث دورًا رئيسيًا في شفافية الصفيحة وجودة سطحها. يجب أن يتجنب مصهور البولي إيثيلين تيريفثالات (PET) بسرعة منطقة درجة حرارة التبلور الأسرع، وأن تنخفض درجة حرارته فورًا من درجة الانصهار إلى ما دون درجة حرارة التبلور. لذلك، تُعد المسافة بين رأس الماكينة وبكرة الصقل بالغة الأهمية.