การผลิตเม็ดพลาสติก PET (Polyethylene Terephthalate)

🛢️ กระบวนการผลิตเม็ดพลาสติก PET (Polyethylene Terephthalate)

เม็ดพลาสติก PET เป็นพลาสติกกลุ่มโพลีเอสเตอร์ (Polyester) ที่เกิดจากปฏิกิริยาเคมีระหว่างสารตั้งต้นหลัก 2 ชนิด คือ กรดเทเรฟทาลิกบริสุทธิ์ (Purified Terephthalic Acid: PTA) ที่เป็นของแข็งสีขาว และ เอทิลีนไกลคอล (Monoethylene Glycol: MEG) ที่เป็นของเหลวใส โดยผ่านการจัดเรียงโมเลกุลในสภาวะสุญญากาศและความร้อนสูง

กระบวนการผลิตเม็ดพลาสติก PET ในโรงงานระดับอุตสาหกรรม มีขั้นตอนหลักดังนี้ครับ:

⚙️ ขั้นตอนการผลิตเม็ดพลาสติก PET

1. การเตรียมสารละลาย (Slurry Preparation)

เริ่มต้นด้วยการนำผงสารตั้งต้น PTA มาผสมกับของเหลว MEG ในอัตราส่วนที่เหมาะสม พร้อมเติมนวัตกรรมตัวเร่งปฏิกิริยาเคมี (Catalyst) เข้าไปด้วย จากนั้นจะถูกกวนผสมจนกลายเป็นสารละลายเนื้อข้นเหนียว (Slurry)

2. ปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชัน (Esterification)

ส่งสารละลายข้นเข้าสู่หอปฏิกรณ์ตัวแรก ภายใต้อุณหภูมิสูงประมาณ 220–260°C และแรงดันต่ำ
โมเลกุลของ PTA และ MEG จะทำปฏิกิริยากัน เกิดการควบแน่นและสลัดโมเลกุลของ น้ำ (Water) ออกมา ซึ่งระบบจะดึงน้ำนี้แยกออกไปทำความสะอาด ส่วนสารตั้งต้นจะเปลี่ยนสภาพเป็นโมโนเมอร์เหลวข้นที่เรียกว่า BHET (Bis-hydroxyethyl terephthalate)

3. ปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันขั้นต้น (Pre-Polymerization)

ส่งโมโนเมอร์เหลวเข้าสู่หอปฏิกรณ์ขั้นถัดไป ภายใต้ สภาวะสุญญากาศสูง (High Vacuum) และอุณหภูมิที่เพิ่มสูงขึ้นถึงประมาณ 270–285°C
โมเลกุลจะเชื่อมต่อยาวขึ้นเรื่อยๆ กลายเป็นสายโซ่โพลีเมอร์ยาว ในขั้นตอนนี้จะมีการดึงสารอีจี (EG) ส่วนเกินออกจากระบบเพื่อนำกลับไปรีไซเคิลใช้ใหม่ในสายการผลิต

4. การขึ้นรูปเป็นเม็ดพลาสติกดิบ (Melt Pelletizing)

เมื่อได้โพลีเมอร์ PET เหลวที่มีความหนืดได้มาตรฐานขั้นแรก ระบบจะปั๊มพลาสติกเหลวร้อนจัดผ่าน Die Plate ออกมาเป็นเส้นยาว ดำลงในน้ำเย็นเพื่อลดอุณหภูมิอย่างรวดเร็วให้เซตตัวเป็นของแข็ง
จากนั้นเครื่องตัดเม็ดจะสับพลาสติกออกมาเป็น เม็ดพลาสติก PET แบบอสัณฐาน (Amorphous PET Pellets) ซึ่งจะมีลักษณะ โปร่งใส แต่ในขั้นตอนนี้เม็ดพลาสติกจะยังมีความแข็งแรงเชิงกลและน้ำหนักโมเลกุลไม่สูงพอที่จะนำไปเป่าขวดน้ำได้

5. ปฏิกิริยาในสถานะของแข็งเพื่อเพิ่มความแกร่ง (Solid-State Polymerization: SSP)

นี่คือขั้นตอนหัวใจสำคัญของการผลิต PET โดยการนำเม็ดพลาสติกโปร่งใสเหล่านั้นเข้าสู่หออบทรงสูงขนาดยักษ์ (SSP Reactor)
ระบบจะป้อนก๊าซไนโตรเจนร้อนร้อนและควบคุมอุณหภูมิประมาณ 200–240°C (ต่ำกว่าจุดหลอมเหลวเพื่อไม่ให้เม็ดละลายติดกัน)
กระบวนการ SSP จะบังคับให้ปลายสายโซ่โพลีเมอร์ในเม็ดของแข็งเชื่อมต่อกันยาวขึ้นไปอีก ทำให้น้ำหนักโมเลกุลเพิ่มขึ้น และเกิดการจัดเรียงโครงสร้างผลึกใหม่ เม็ดพลาสติกจะค่อยๆ เปลี่ยนสภาพจากสีใสกลายเป็น เม็ดพลาสติก PET สีขาวขุ่นทึบแสง ที่มีความเหนียว ทนแรงกระแทก และป้องกันก๊าซซึมผ่านได้ดีเยี่ยม พร้อมส่งจำหน่าย

🧴 การเปลี่ยนสถานะเมื่อโรงงานนำไปใช้งาน

เมื่อโรงงานซื้อเม็ดพลาสติก PET สีขาวขุ่นนี้ไปหลอมละลายในเครื่องฉีดหลอดพรีฟอร์ม (Preform) อีกครั้ง ความร้อนในเครื่องฉีดจะทำลายโครงสร้างผลึกสีขุ่นนั้นลง และเมื่อทำให้เย็นตัวลงอย่างรวดเร็ว ชิ้นงานหลอดพรีฟอร์มและขวดน้ำดื่มที่เราเห็นในชีวิตประจำวันก็จะ กลับมาโปร่งใสเคลียร์ อีกครั้งครับ