Transparence PET : Métriques et Optimisation

Indicateurs de base de transparence du PET et exigences de référence

Transmission lumineuse de base : À l'état non modifié, le PET vierge doit atteindre une transmission lumineuse de 85%-90% (norme de test : GB/T 2410-2008, longueur d'onde de test 550nm) ; les applications haut de gamme (telles que les emballages médicaux et les films électroniques) nécessitent ≥90%.

Exigences de stabilité : Après 12 mois dans un environnement avec une plage de température de -10°C à 40°C et une humidité relative de 30%-70%, la transmission lumineuse doit diminuer de ≤3%, sans jaunissement notable (indice de jaunissement ΔYI ≤ 2).

Références spécifiques à l'industrie :

Emballages alimentaires et de boissons : Transmission lumineuse ≥85%, diamètre des bulles ≤0,1mm, pas d'impuretés visibles ;

Emballages médicaux : Transmission lumineuse ≥90%, résidu de catalyseur ≤30ppm, conformité à la biocompatibilité ;

Film électronique : Transmission lumineuse ≥90%, opacité ≤2%, uniformité de l'épaisseur ±5%.​

Analyse quantitative des facteurs affectant la transparence du PET

(I) Structure moléculaire et paramètres de contrôle de la cristallisation

Crystallinité et taille des grains :

Valeur critique : Lorsque la cristallinité est de 15%-25% et que la taille des grains est <0,5μm, la transmission répond à la norme.

Plage de risque : Lorsque la cristallinité est >30% ou que la taille des grains est >1μm, la transmission diminue de ≥10%, entraînant une apparence blanchâtre.

Contrôle de l'orientation : Lors du processus d'étirage biaxial, une orientation longitudinale de ≥0,8 et une orientation transversale de ≥0,75 peuvent réduire le taux de diffusion de 2%-3%.

Paramètres de la chaîne moléculaire : La viscosité intrinsèque (IV) doit être contrôlée entre 0,7-0,8dL/g. Lorsque l'IV fluctue de ±0,02dL/g, la transmission fluctue de ≤1%. Lorsque l'IV est <0,65dL/g, la transparence risque de diminuer en raison de la rupture de la chaîne moléculaire. (II) Normes de contrôle de la pureté des matières premières
Limites d'impuretés :

Monomères non réagis (acide téréphtalique + éthylène glycol) ≤ 0,5% (chromatographie en phase gazeuse) ;

Résidu de catalyseur à base d'antimoine ≤ 30 ppm (ICP-MS). Au-delà de 50 ppm, la transmission diminue de 5%-8% et l'indice de jaunissement augmente de 3-5.

Teneur en humidité : ≤ 20 ppm avant traitement (méthode Karl Fischer). Au-delà de 50 ppm, le taux de formation de bulles est ≥ 90% et la transmission locale diminue de 15%-20%.

(III) Seuils des paramètres clés de traitement
Lors du processus de séchage, les paramètres clés sont la température, le temps et la teneur en humidité. La plage acceptable est de 160-180°C, 4-6 heures, et humidité ≤ 20 ppm. Si le matériau se situe dans la plage de risque (température < 150°C, temps < 3 heures, humidité > 50 ppm), des bulles se formeront et la transmission diminuera de 15%-20%.

Le processus de fusion se concentre sur la température du cylindre, qui doit être ajustée progressivement (260°C → 275°C → 285°C), en maintenant une plage de température globale de 270-285°C. Des températures inférieures à 260°C entraîneront une fusion inégale, tandis que des températures supérieures à 290°C provoqueront une dégradation thermique. Les deux conditions entraîneront une diminution de 5%-10% de la transmission lumineuse.

Lors du processus de soufflage, il faut prêter attention au rapport de soufflage, au rapport d'étirement et à la température de l'air de refroidissement. Les plages recommandées sont de 2,5-3,5:1 pour le rapport de soufflage, 3-4:1 pour le rapport d'étirement, et 15-25°C pour la température de l'air de refroidissement. Un rapport de soufflage inférieur à 2:1 ou supérieur à 4:1, un rapport d'étirement inférieur à 2:1 ou supérieur à 5:1, et une température de l'air de refroidissement supérieure à 30°C peuvent entraîner une orientation inégale (proportions anormales) ou une croissance des grains (température de l'air excessive), entraînant une opacité sur le produit fini. Les paramètres clés dans le processus d'étirage du film sont le rapport d'étirement longitudinal, le rapport d'étirement transversal et la température de stabilisation thermique. Les plages acceptables sont un rapport d'étirement longitudinal de 3-4:1, un rapport d'étirement transversal de 3,5-4,5:1, et une température de stabilisation thermique de 120-140°C. Si le rapport d'étirement longitudinal est inférieur à 2,5:1 ou supérieur à 4,5:1, le rapport d'étirement transversal est inférieur à 3:1 ou supérieur à 5:1, et la température de stabilisation thermique est inférieure à 110°C ou supérieure à 150°C, l'opacité peut augmenter de 3%-5% en raison d'une cristallinité accrue (température de stabilisation anormale).

Étapes d'optimisation du processus d'amélioration de la transparence du PET

(I) Processus de prétraitement des matières premières (nécessite 3 étapes clés)

Tri des matières premières : Sélectionner des granulés avec une valeur IV de 0,7-0,8 dL/g. Tester les résidus de monomères ≤0,5% et les résidus de catalyseur ≤30 ppm. Les matières premières non conformes doivent être éliminées ou subir une purification secondaire (processus de purification : extraction à l'éthanol suivie d'un séchage sous vide, avec des résidus de monomères ≤0,3% après purification). Séchage : Utiliser un processus de "séchage à air chaud + assistance sous vide". Paramètres : température 160-180°C, vide -0,085-0,095 MPa, temps de séchage 4-6 heures. Les niveaux d'humidité doivent être vérifiés toutes les heures jusqu'à ce que la teneur soit ≤20 ppm.

Prémélange : Si un modificateur est nécessaire, mélangez-le avec les granulés séchés dans un mélangeur à grande vitesse à une vitesse de 800-1000 tr/min pendant 5-8 minutes pour assurer une dispersion uniforme (test de dispersion : pas de particules agglomérées au microscope, taille des particules ≤5 μm).

(II) Points de contrôle clés du processus (opération étape par étape)

Contrôle de l'extrusion de fusion :

Paramètres de température du cylindre : Zone 1 : 260°C, Zone 2 : 275°C, Zone 3 : 285°C ; température de la tête de filière : 280°C ; vitesse de la vis : 30-50 tr/min ; contre-pression : 5-8 MPa ;

Équipé d'un élément filtrant de précision de 10-20 μm. Vérifiez la différence de pression du filtre toutes les 2 heures et remplacez-le si la différence de pression dépasse 0,5 MPa pour éviter l'accumulation d'impuretés.

Optimisation du processus de moulage :

Soufflage : Utilisez le processus "pré-soufflage (0,2-0,3 MPa, 0,5-1 s) → étirement (50-100 mm/s) → soufflage final (0,6-0,8 MPa, 1-2 s)". L'air de refroidissement est fourni via un conduit circulaire à une vitesse de 0,8-1,2 m/s pour assurer un refroidissement uniforme de la bouteille.

Moulage de film : Température d'étirement dans le sens de la longueur : 80-90°C, température d'étirement dans le sens de la largeur : 90-100°C. Après stabilisation thermique, utilisez un double refroidissement à l'air et à l'eau, avec un taux de refroidissement ≥5°C/s, pour inhiber la croissance des grains.

(III) Solutions aux problèmes courants

Si la "transmission lumineuse répond à la norme mais qu'un jaunissement se produit", la cause probable est un excès de résidus de catalyseur ou une dégradation thermique. Les solutions correspondantes sont : 1. Remplacer les matières premières par des résidus faibles (résidu de catalyseur ≤ 30 ppm) ; 2. Réduire la température de fusion de 5-10°C et ajouter 0,1% d'antioxydant. Si un produit présente un "brouillard localisé", cela est souvent dû à un refroidissement inégal ou à un rapport d'étirement anormal.

Cela peut être résolu en ajustant le conduit de refroidissement pour assurer un flux d'air uniforme et en ajustant le rapport d'étirement à la plage standard (3-4:1).
Pour les "bulles excessives", vérifiez si un séchage insuffisant ou une température de fusion basse en est la cause. Les solutions incluent : 1. Prolonger le temps de séchage de 1-2 heures pour garantir que la teneur en humidité est ≤20ppm ; 2. Augmenter la température de fusion de 5-8°C pour améliorer l'état de fusion.

Processus de test et de contrôle qualité

Tests en ligne :

Extrusion : Des échantillons sont prélevés toutes les 30 minutes et la taille des grains est mesurée à l'aide d'un analyseur de taille de particules laser pour garantir qu'elle est <0,5μm.

Moulage : Un mesureur de transmission en ligne (précision ±0,5%) est utilisé pour un suivi en temps réel. Une alarme est déclenchée si la transmission tombe en dessous de la valeur standard de 1%. Tests hors ligne :

Échantillonnage des produits finis : L'échantillonnage est effectué conformément à la norme GB/T 2828.1-2012, AQL 1.0. Les tests incluent la transmission lumineuse (GB/T 2410), l'indice de jaunissement (GB/T 2409) et la teneur en impuretés (microscope, grossissement 40x).

Tests de stabilité : Les échantillons sont placés dans un environnement à 40°C, 70% HR. La transmission lumineuse est testée mensuellement pendant 6 mois, et les tendances sont enregistrées.

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