El tereftalat de polietilè, comunament abreujat com a PET, és un polímer termoplàstic versàtil que pertany a la família dels polièsters. Es sintetitza mitjançant la reacció de policondensació de l'àcid tereftàlic (PTA) i l'etilenglicol (EG), formant un polímer lineal amb una fórmula molecular de (C₁₀H₈O₄)ₙ. El PET és conegut per la seva combinació única de propietats, com ara una alta resistència mecànica, una excel·lent estabilitat dimensional, una bona resistència química, una baixa absorció d'humitat i una transparència notable quan es processa correctament. Com a material semi-cristal·lí, la seva cristalinitat (normalment del 30% al 60%) es pot ajustar mitjançant un tractament tèrmic, el que li permet adaptar-se a diferents escenaris d'aplicació. A més, el PET és altament reciclable, amb el codi d'identificació de resina "1" (♳), que s'alinea amb la creixent demanda mundial de materials sostenibles. Aquests avantatges inherents fan del PET un dels plàstics més utilitzats en diverses indústries a tot el món.
Aplicacions habituals del PET
La versatilitat del PET permet la seva aplicació en múltiples camps, amb la major quota de mercat en les indústries tèxtils i d'embalatge. En el sector de l'embalatge, representa més del 55% del consum mundial de PET, utilitzat principalment per produir envasos rígids com ampolles de begudes (que representen el 70% dels envasos de PET), safates d'aliments i envasos farmacèutics. Gràcies a la seva alta transparència, resistència a la pressió i propietats lliures d'-olors, les ampolles de PET són ideals per a begudes carbonatades, aigua mineral, sucs de fruites i begudes de te, amb alguns graus de -resistents a altes temperatures (HR{-PET) capaços de suportar un farcit calent de 85 graus . També s'utilitza en envasos flexibles, com ara bosses d'aliments-segellades al buit i pel·lícules-de xapa d'alumini per a tovalloletes humides, a causa del seu bon rendiment de barrera .
A la indústria tèxtil, el PET es coneix com a fibra de polièster, que representa el 60% de les fibres sintètiques mundials. S'utilitza àmpliament en teixits de roba (sovint barrejats amb cotó), capes d'aïllament tèrmic, roba esportiva i tapisseria d'automòbils, així com fibres industrials com cordons de pneumàtics i seguretat气囊布. Més enllà d'aquests camps principals, el PET troba aplicacions en electrònica (per exemple, pel·lícules de condensadors, carcasses de connectors), peces d'automòbil (per exemple, impulsors de bombes d'aigua, teixits interiors), dispositius mèdics (per exemple, carcasses de xeringues, sutures quirúrgiques) i mòduls fotovoltaics.
Requisits clau per a la fabricació d'esferes de PET de precisió
La fabricació d'esferes de PET de precisió és un procés complex que requereix un control estricte de les matèries primeres, els paràmetres de processament i les tècniques de post{0}}tractament per garantir una gran precisió dimensional, una qualitat superficial uniforme i un rendiment estable. A diferència dels productes PET normals, les esferes de precisió (sovint utilitzades en coixinets, vàlvules, instruments de precisió i dispositius mèdics) exigeixen toleràncies extremadament ajustades, fent que l'emmotllament per injecció i la mòlta siguin els dos processos bàsics que determinen la qualitat final.
1. Requisits d'emmotllament per injecció per a esferes de PET de precisió
L'emmotllament per injecció és el pas inicial per produir esferes de PET de precisió, posant les bases de la seva forma i precisió dimensional bàsica. A causa de l'alta cristal·linitat, higroscopicitat i sensibilitat a la temperatura del PET, s'han de complir els requisits clau següents:
Preparació de matèries primeres: La resina de PET s'ha d'assecar a fons abans de l'emmotllament, ja que la seva naturalesa higroscòpica (0,2%-0,4% d'absorció d'aigua) pot provocar hidròlisi, bombolles, vetes de plata i una resistència mecànica reduïda en el producte final . El procés d'assecat ha d'utilitzar un assecador deshumidificador a 160-180 graus durant 4-6 hores, assegurant-se que el contingut d'humitat es redueix a Inferior o igual al 0,005 %. La resina seca s'ha d'emmagatzemar en una tremuja tancada; si s'exposa a l'aire durant més d'1 hora, s'ha de tornar a assecar. A més, el flux de fusió (MFR) de la resina s'ha de controlar en funció de la mida de l'esfera, normalment 1,5-2,5 g/10 min per a PET de grau d'emmotllament, per garantir una fusió i un ompliment uniformes.
Requisits d'equips i motlles: les màquines d'emmotllament per injecció han de tenir capacitats de plastificació millorades, equipades amb cargols específics de PET-o cargols d'ús general-modificats amb una relació de compressió de 2.8-3.5 .. El motlle per a esferes de precisió s'ha de dissenyar amb canals curts i llisos i cavitats/portes polides per evitar marques de flux i retenció de material . Es recomana un sistema de canal calent per millorar l'eficiència de la producció i assegurar un ompliment uniforme. La temperatura del motlle s'ha de controlar a 60-80 graus; una temperatura massa baixa condueix a una cristal·lització insuficient, mentre que una temperatura massa alta allarga el cicle de producció.
Paràmetres del procés d'injecció: un control estricte de la temperatura és fonamental-, la temperatura del barril s'estableix en seccions: 240-250 graus (secció d'alimentació), 260-270 graus (secció de compressió), 270-280 graus (secció d'homogeneïtzació) i 265-275 graus (temperatura del broquet). Les desviacions de temperatura no han de superar els 3 graus per evitar la descomposició i el groc del PET. La pressió d'injecció sol ser de 80-100 MPa, amb injecció d'alta velocitat (100-150 mm/s) per reduir el temps de refredament de la fusió i evitar defectes. La pressió ha de ser del 40%-50% de la pressió d'injecció, amb un temps de retenció de 5-8 segons per evitar la contracció. La velocitat del cargol es controla a 80-100r/min per garantir una plastificació uniforme.
2. Requisits de mòlta per a esferes de PET de precisió
Després de l'emmotllament per injecció, les esferes en blanc tenen superfícies rugoses i desviacions dimensionals, de manera que la mòlta de precisió és essencial per aconseguir la precisió i l'acabat superficial requerits. El procés de mòlta es divideix en múltiples etapes, amb un control estricte de cada paràmetre per evitar danys a la superfície i errors dimensionals:
Pre-mòlta (desbast): Aquesta etapa pretén eliminar defectes superficials (per exemple, rebaves, marques de flux) i corregir les desviacions dimensionals importants. L'equip de mòlta utilitza rectificadores de boles de control numèric horitzontal, amb discos de mòlta de ferro colat d'alt-fòsfor o d'aliatge (angle del con 10 graus -15 graus, profunditat de ranura 1/3 del diàmetre de l'esfera). El mitjà de mòlta utilitza pols de micro-diamant W10-W14 o carbur de silici, barrejat amb oli lubricant de baixa viscositat i agents antidesgast d'extrema pressió . La pressió de mòlta és de 1,2-1,6 MPa, velocitat 9-12 r/min i temps 20-30 min, orientant-se a una rodonesa inferior o igual a 0,2 μm i una rugositat superficial (Ra) inferior o igual a 0,08 μm.
Mòlta fina: La mòlta fina millora encara més la precisió dimensional i la suavitat de la superfície. El medi de mòlta es substitueix per micropols W5-W7, amb la pressió reduïda a 0,8-1,2MPa i la velocitat ajustada a 7-10r/min. El temps de mòlta és de 15-25 minuts, aconseguint una tolerància dimensional de ± 0,3 μm, rodonesa de Menor o igual a 0,1 μm i Ra de Menor o igual a 0,03 μm.
Mòlta d'ultra-precisió (polit): per a esferes d'alta-precisió (p. ex., grau G5-G10), es requereix un rectificat d'ultra-precisió o un poliment mecànic químic (CMP). El mitjà de mòlta utilitza pols micro-de diamant W0,5-W1,0, amb una pressió de 0,3-0,5MPa i una velocitat de 3-6r/min. El temps de mòlta és de 8-15 minuts, el que resulta en una superfície semblant a un mirall amb Ra inferior o igual a 0,005 μm, sense rascades i sense forats. Després de la mòlta, les esferes es sotmeten a una neteja en diverses etapes (neteja per ultrasons, esbandida per aerosol, assecat al buit) per eliminar els residus de mòlta i les taques d'oli.
Control de qualitat durant la mòlta: La temperatura de mòlta s'ha de controlar per sota dels 40 graus per evitar la deformació tèrmica. El disc de mòlta necessita un manteniment regular per mantenir la planitud (menys o igual a 0,005 mm) i la forma de la ranura. La mesura en línia del diàmetre i la inspecció de mostreig es realitzen durant tot el procés per garantir que la desviació dimensional, la rodonesa i la rugositat de la superfície compleixen els estàndards (GB/T 308, ISO 3290).
3. Mètodes de coloració per a esferes de PET de precisió
Acolorir les esferes de PET de precisió requereix equilibrar la uniformitat del color, l'estabilitat i els agents colorants de precisió-de l'esfera no han d'afectar les propietats mecàniques del PET ni causar defectes superficials. Segons l'escala de producció i els requisits de precisió, s'utilitzen habitualment els mètodes següents:
Coloració Masterbatch (més recomanada): Aquest és el mètode principal per a la producció massiva d'esferes de PET de precisió de colors. El masterbatch de color és una barreja concentrada de pigments, dispersants i resina portadora de PET, pre-mesclada i granulada . Es barreja amb resina de PET en una proporció de l'1%-5% abans de l'emmotllament per injecció. Els avantatges inclouen una dispersió uniforme del color (sense taques de color visibles), una consistència estable entre lots-a-, baixa contaminació per pols i bona compatibilitat amb PET (sense impacte en la resistència mecànica). El masterbatch de color s'ha d'assecar juntament amb la resina de PET per evitar l'absorció d'humitat, i els pigments utilitzats han de ser resistents a altes temperatures (més o igual a 300 graus) per suportar la temperatura d'emmotllament de 260-280 graus.
Colorant líquid: Apte per a-lots petits i esferes de colors personalitzades. La pasta de color líquid o l'oli de color s'afegeix amb precisió a la resina de PET mitjançant una bomba dosificadora abans de l'emmotllament. Ofereix una excel·lent dispersió, un control precís del color i sense contaminació per pols. Tanmateix, el colorant líquid ha de ser compatible amb el PET per evitar afectar el rendiment de fusió de la resina i s'ha de segellar durant l'emmagatzematge per evitar la volatilització o l'estratificació.
Coloració de recobriment superficial: S'utilitza per a esferes que requereixen efectes visuals complexos (p. ex., brillantor metàl·lic, colors degradats) sense canviar la fórmula interna de la resina. Després de rectificar i polir, les esferes es sotmeten a un tractament de corona per millorar la tensió superficial, després s'aluminen, s'imprimeixen o s'aluminen al buit amb un recobriment de color. El material de recobriment ha de ser no-tòxic, resistent al desgast- i tenir una bona adherència per evitar que es descalin . Per a les esferes utilitzades en camps alimentaris o mèdics, el recobriment ha de complir els estàndards de seguretat FDA 21 CFR o GB 4806.
Precaucions per acolorir: Eviteu utilitzar pols de color directament, ja que són propensos a l'aglomeració, provocant taques de color i defectes superficials. L'agent colorant no ha de contenir metalls pesants (per exemple, plom, cadmi) ni substàncies nocives volàtils. Després de la coloració, el procés de mòlta s'ha d'ajustar lleugerament per garantir que la capa de color no es desgasti i que l'acabat superficial no es vegi afectat.
Conclusió
Les excel·lents propietats completes del PET el converteixen en un material indispensable en la indústria moderna, amb aplicacions que abasten envasos, tèxtils, electrònica i molt més. La fabricació d'esferes de PET de precisió requereix un control estricte de l'emmotllament per injecció (assecat de la matèria primera, temperatura, pressió) i la mòlta (processament en diverses etapes, optimització de paràmetres) per garantir una gran precisió i qualitat superficial. Per a les esferes de precisió de colors, la coloració del masterbatch és el mètode més fiable per a la producció en massa, mentre que els mètodes de colorant líquid i de recobriment de superfícies són adequats per a requisits personalitzats o d'alt{3}}estètica. Amb l'avenç continu de la tecnologia de processament, les esferes de precisió de PET tindran un paper cada cop més important en equips d'alta-precisió i camps especials.
