طرح توجیهی توليد پریفرم و بطری پت PET (سال 1400) + word و pdf

طرح توجیهی توليد پریفرم و بطری پت (PET)
پلی اتيلن ترفتالات معروفترين و پرمصرف ترين پلی استر گرما نرم خطی است كه از سال ١٩٧٧ به اين طرف وارد بازار مواد پليمری شده و به سرعت كاربردهای فراوانی در صنعت و مصارف خانگی پيدا كرده است.

از جمله اين كاربردها می توان به ساخت بطری نوشابه های گازدار، فيلم عكاسی، نوارهای مغناطيسی صوتی و تصويری، ديسكت های كامپيوتر، فيلمهای بسته بندی مواد غذايی، الياف مصنوعی جهت پوشاک، پتو و دهها كاربرد ديگر اشاره نمود.

از اين ميان، رشد وسيع اين ماده در صنايع بطری نوشابه چشمگير است. رمز موفيت PET در اين صنعت، چقرمگی، شفافيت، قدرت شكل گيری و جهت گيری زنجيرها، عدم تأثير گذاری بر روی مزه و طبيعت غير سمی آن است. علاوه بر اين بطری های نوشابه (PET) سبک، ارزان و قابل بازيافت می باشند.

ويژگيهای بطری (PET) وابسته به کيفيت ماده اوليه آن دارد. PET در مقابل قليا و اسيد رقيق مقاومت خوبی دارد، اما مقاومت آن در برابر اسيدها و بازهای غليظ كم است. در برابر چربيها و روغن ها نيز مقاومت خوبی از خود نشان می دهد.

پليمر PET با ويسكوزيته ذاتی حدود 0/6 – 0/5 به روش پليمريزاسيون پيوسته مذاب توليد می شود. در ادامه PET به شكل ميله اكسترود شده و به قطعات كوچكتر (چيپس) بريده می شود كه پليمر اصلی برای ساخت الياف پلی استر، فيلم و رزين مهندسی است و تحت نام پليمر فاز مذاب يا چيپس PET شناخته می شود.

جدول زیر برخی از ويژگيهای بطری (PET) را نشان می دهد.  

جدول خصوصيات فيزيكی و شيميايی بطری پت (PET)
شرح	مقدار
چگالی	1/36 گرم بر سانتي متر مكعب
بلورينگی	25 درصد
گرانروری ذاتی	0/68
گرانروی اصلی	0/71
استحكام كشش در نقطه تسليم	25000 psi (در جهت دهانه بطری)
	17000 psi (در جهت محور بطری)
استحكام كششی در نقطه پارگی	28000 psi (در جهت دهانه بطری)
	17000 psi (در جهت محور بطری)
افزايش طول تا پارگی	30 درصد (در جهت دهانه بطری)
	125 درصد (در جهت محور بطری)
مدول كششی	6/2 ميليون psi (در جهت دهانه بطری)
	3/2 ميليون psi (در جهت محور بطری)
كل انتقال نور مرئی	88 %
انتقال بخار آب	0/15 گرم در 100 اينچ مربع در 24 ساعت
ميزان انتقال گاز	2 (CO٢) و 0/4 (O٢) گرم در 100 اينچ مربع در 24 ساعت در واحد ضخامت

روند توليد بطری پت (PET)

برای توليد این محصول ، رزين جامد PET به روش قالبگيری تزريقی به شكل بطری پيش فرم در می آيد. سپس تا دمای قالبگيری بادی گرم شده و وارد قالب مخصوص می شود. در مراحل بعد هوای فشرده وارد قالب شده و مواد را به ديواره قالب می فشارد و همزمان بوسيله ميله های مخصوص در دو جهت كشيده می شود.

در نهايت محصول سرد شده و بطری از قالب خارج می گردد. بطری ساخته شده با اين روش در جهت شعاعی نسبت به جهت محوری، آرايش يافتگی بيشتری دارد، بطوريكه استحكام ضربه ای و تركيدگی آن در اين جهت بيشتر است و بطری در هنگام ضربه يا فشار خرد نشده و نمی شكند.

همچنين محصول (PET) خزش پائينی دارد، چقرمه است و دی اكسيد كربن، آب و اكسيژن براحتی از آن عبور نمی كنند. بالا بودن خواص مكانيكی ذكر شده اين اجازه را می دهد كه ديواره بطری نازک باشد و برای ساخت بطری پت با كارايی مطلوب پليمر كمتری مصرف گردد.

PET جامد بايد بسيار خشک باشد (درصد رطوبت كمتر از 0/005 %) تا از هيدروليز آن جلوگيری شده و خواص فيزيكی و مكانيكی آن نيزحفظ گردد. محصول (pet) براقيت و شفافيت عالی دارد، ضمن آنكه نسبت به بطریهای شيشه ای در وزن هر بطری بطور قابل ملاحظه ای صرفه جويی می شود.

از آنجائيكه حمل و نقل بطريهای PET مشكل می باشد، بنابراين اين محصولات را بصورت پريفرم يا پری پت جابه جا می كنند. در واقع پريفرم محصولی است كه در مرحله قالبگيری دمشی تبديل به بطری(PET) می گردد.

در شكل زیر نمايی از پريفرم و بطری ساخته شده از آن آورده ایم.

موارد مصرف 

بيشترين كاربرد رزين PET حالت جامد بعنوان بطری نوشيدنی هاست، كه عمدتاً در اندازه های 1، 2 و 3 ليتری می باشند. موارد كاربرد اين بطری ها عمدتاً با قوطی های آلومينيومی قابل مقايسه می باشند. ساير كاربردهای (PET) تحت عنوان ظروف سفارشی می باشد كه ساير بطری ها را كه برای مصارفی غير از نوشيدنی ها مورد استفاده قرار می گيرند، در بر می گيرد.

برای ساخت ظروف دهن گشاد برای انواع سس، ترشی، ادويه جات، ظروف و قوطی های لوازم آرايشی، بطری شوينده های مايع، قوطی های توپ تنيس، ظروف فر و قالب نان مخصوص فر نيز از PET جامد استفاده می شود. در ادامه سایر موارد کاربرد بطری پت بطور کامل مورد بررسی قرار گرفته است :

بطری نوشيدنی ها

1. بطری نوشابه های گازدار (CSD)
اصلی ترين كاربرد رزين PET (حالت جامد)، در ساخت بطری نوشابه های گازدار است. که به دليل سبک بودن بطری و مقاوم بودن در برابر شكنندگی و همچنين دارا بودن عبورپذيری بسيار محدود نسبت به CO٢ و اكسيژن برای نگهداری و حمل و نقل نوشابه های گازدار مورد استفاده قرار می گيرند.

اين بطريها عموماً در ٨ سايز ساخته می شوند و به سه دسته اصلی تقسيم می گردند :

• دو ليتری و بزرگتر
• يک و يک و نيم ليتری
• نيم ليتری و كوچكتر

مصرف بطری پت در صنعت نوشابه های گازدار رشد قابل توجهی داشته است و همچنان نیز روبه افزایش است. قبل از وارد شدن بطریهای PET به بازار، بطری نوشابه های گازدار عمدتاً بطریهای شیشه ای و قوطی های آلومینیومی بوده اند،

اما با ورود بطری های ساخته شده از PET، مصرف بطری های شیشه ای کاهش چشمگیری داشته است. ولی قوطی های آلومینیومی هنوز هم بصورت نسبتاً گسترده در کنار محصول(PET) مورد استفاده قرار می گیرند.

2. بطری های آب
بطریها و ظروف ساخته شده از PET به عنوان ظروف نگهداری آب و بطری های آب معدنی مورد استفاده قرار می گیرند. بطری های پت (PET) به سه بخش مجزا تقسیم می شوند:

1. مخزن های ٢٠ لیتری که بعنوان ظروف نگهداری آب و آب سردکن ها در ادارات و اماکن عمومی مورد استفاده قرار می گیرند.
2. بطری ها و بشکه های ١۵ تا ٣٢ لیتری که درون سوپر مارکت ها برای مصارف عموم وجود دارد.
3. بطری های کوچک آب معدنی که جایگزین نوشابه های گازدار و سایر نوشیدنی ها می شوند.

در این زمینه بطری های ساخته شده از پلی کربنات، PVC و بعضا بطریهای شیشه ای می توانند مورد استفاده قرار گیرند. پلی کربنات خواص فیزیکی و مکانیکی بالاتر و شفافیت بیشتری دارد، همچنین در طول فرآیندهای شکل دهی کمتر دچار آسیب می شود. ولی از آنجا که قیمت بالاتری دارد، اغلب در موارد ویژه که کارایی خاصی مدنظر است، استفاده می شود.

3. بطری نوشیدنی های الکلی
بازار نوشیدنی های الکلی شامل آبجو، شراب و نوشیدنی های تقطیر شده می باشد. در این زمینه عمدتا بطریهای شیشه ای و قوطی های آلومینیومی نیز مورد استفاده قرار می گیرند.

بطور کلی به دلیل نفوذ پذیری هرچند اندک این بطریها در برابر اکسیژن و در نتیجه زمان نگهداری کوتاه این مواد، مصرف بطری(PET) برای مشروبات الکلی چندان مورد توجه نیست.

در این مورد بطریهای کوچک یکبار مصرف که در سفرهای طولانی مورد استفاده قرار می گیرد، طرفدار دارد و سهم کوچکی از این بازار در اختیار بطریهای PET است.این محصول مورد استفاده در این زمینه اغلب بصورت ٣ و ۵ لایه مورد استفاده قرار می گیرند.

4. بطری سایر انواع نوشیدنی ها

سایر انواع نوشیدنی ها شامل انواع شربت، آبمیوه ها، کنسانتره میوه و سبزیجات، نوشابه های انرژی زا و همچنین چای و قهوه آماده (RTD) و بطری شیر می باشد. بازار بطری های پت (PET) مصرفی برای نوشابه های انرژی زا (نوشیدنی های ورزشی) بسیار وابسته به روند تولید محصولات جدید و عرضه و تقاضای آنهاست.

بررسی ها نشان می دهد که تولید این محصولات در سالهای آتی روند رو به رشدی خواهد داشت. ترکیبات این مواد انرژی زا شامل عصاره میوه ها، کربوهیدرات ها، ویتامین و رنگهای خوراکی است که برای حفظ خواص باید دور از اکسیژن نگهداری شوند.

بطریهایی که برای نگهداری این مواد مورد استفاده قرار می گیرند، معمولاً بصورت چند لایه هستند. (لایه ای از نایلون به همراه PET). مصرف بطریهای پت برای نگهداری شیر، بعلت قیمت تمام شده بالاتر بطری رشد چندانی نیافته است.

هرچند که این بطریها بعلت شفاف بودن و عبور پذیری کمتر، مرغوبتر می باشد. اما در حال حاضر اکثر شرکتهای تولیدکننده از بطریهای ساخته شده از پلی اتیلن سنگین به عنوان بطری شیر استفاده می کنند. در این زمینه بطریهایی از جنس PVC نیز رقیب بطریهای ساخته شده از PET هستند.

ولی از آنجا که محصول موردنظر شفافیت بیشتر و قابلیت بازیافت بالاتری دارند، بیشتر مورد توجه قرار گرفته اند. شایان ذکر است تکنولوژی جدیدی که امکان پر شدن بطریهای PET را در دمای بالا می دهد، باعث رونق بازار بطریهای PET در این زمینه شده است.

5. بطری ها و ظروف مواد غذایی
عمده ترین بازار مصرف PET در بطریهای مواد غذایی، روغنهای خوراکی است که بطور وسیع (PET) جایگزین ظروف و بطریهای PVC شده است. سایر موارد مصرف عبارتند از بطری کره بادام زمینی و انواع سس ها، ظروف ترشی، قهوه و ادویه جات.

با استفاده از تکنولوژی جدید که پرشدن این بطریها در دمایی بالا را امکانپذیر می سازد، می توان باکتریها و سایر عوامل آلوده کننده موجود درون ظروف را از میان برد که با استفاده از این روش مانع اصلی استفاده از ظروف و بطریهای پت در زمینه بسته بندی مواد غذایی برطرف شده است.

6. کاربردهای غیر غذایی
این قسمت شامل کاربرد بطریهای (PET) بعنوان ظروف نگهداری مواد بهداشتی و دارویی، مواد آرایشی و مواد شوینده خانگی است. این کالاها شامل ظروف پزشکی و بهداشتی، مواد آرایشی نظیر رنگ مو و انواع کرم ها و ظروف نگهداری و بعضا حمل و نقل مواد شیمیایی می باشن.

7. بهداشتی و پزشکی
بیشترین مصرف رزین جامد PET در این زمینه تولید بطری محلول های دهان شویه و بطری برخی از داروها که به صورت شربت هستند، نظیر شربت سرفه و … می باشد. برای نگهداری انواع ویتامینها نیز بعضاً از بطری طرح حاظر استفاده می کنند.

به دلیل حساسیت ویتامین ها در برابر نور خورشید و عوامل محیطی، این بطریها به رنگ تیره (ارغوانی) ساخته می شوند تا از تخریب این مواد جلوگیری شود. در این زمینه هنوز شیشه رقیب اصلی PET است.

زیرا بطریها و ظروف شیشه ای قابلیت نگهداری بالاتری در مقایسه با (PET) دارند و ماده را برای زمان طولانی تازه نگه می دارد. عیب بزرگ ظروف شیشه ای سنگینی و شکنندگی آن است که اجازه رقابت PET با ظروف شیشه ای را می دهد. در این زمینه بطری های ساخته شده پلی اتیلن نفتالات (PEN) مورد استفاده قرار می گیرند.

8. مواد آرایشی
از ظروف ساخته شده از رزین جامد PET برای نگهداری انواع محصولات آرایشی نظیر رنگ مو، مواد محافظ و حالت دهنده مو، انواع کرم و لوسیون ها، روغن بچه و روغن حمام و شامپو استفاده می شود.

در این زمینه ظروف شیشه ای نیز مورد استفاده قرار می گیرند، ولی به دلیل مقاومت بالاتر بطریهای پت در برابر شکنندگی و سایر خواص بهتر، در حال حاضر مصرف ظروف و بطریهای(PET) در این زمینه بیشتر مورد توجه قرار گرفته اند.

برای بسته بندی شامپوها نیز میتوان از بطری پت استفاده کرد ولی از آنجا که برای بطری این محصولات نیاز به شفافیت بالا نیست و نسبت به نفوذپذیری اکسیژن نیز حساس نیستند، به دلیل قیمت پایینتر در اکثر موارد از بطریهای پلی اتیلن سنگین (HDPE) استفاده می کنند.

9. ظروف نگهداری مواد شیمیایی خانگی
برای بسته بندی و نگهداری انواع پودرها و مواد شوینده و مایع ظرفشویی و دستشویی در برخی موارد از ظروف ساخته شده از PET استفاده می شود. در این زمینه هم بازار در اختیار پلی اتیلن سنگین است.

در برخی موارد برای نگهداری روغن موتور، روغن های روان کننده و همچنین قوطی نگهداری توپ تنیس نیز از ظروف ساخته شده از PET استفاده می شود.

بررسی کالاهای جایگزین 

در کاربرد (PET) به عنوان بطری نوشابه های گازدار، بطریهای شیشه ای و قـوطیهای آلومینیومی رقیب بطریهای PET به شمار می آیند. در این زمینه روند مصرف بطریهای شیشه ای رو بـه کاهش است ولی قوطی های آلومینیومی هنوز هم به صورت گسترده درکنار بطریهای PET مـورد استفاده قرار می گیرند.

همچنین بطریهای ساخته شده از PVC می توانند جایگزین (PET) مـصرفی در روغن های خوراکی، بطریهای نگهداری رنگ روغن و مواد آرایشی باشند، ولی از آنجا که شفافیت و قابلیت بازیافت بطریهای PET بالاتر است، در حال حاضر بیشتر مورد توجه قرار گرفته اند. اما قیمت پایینتر PVC در مقایسه با PET همچنان باعث کاربرد نسبتا گسترده بطریهای PVC در این زمینه شده است.

در زمینه کاربردهای خاص PET که نفوذپذیری نسبت به گازهای محیطی از اهمیت خاصی برخوردار است میتوان از پلی اتیلن نفتالات (PEN) نیز استفاده کرد. مقایسه بین PET و PVC نشان می دهد که هر دو ماده ویژگی های مفیدی در حالت کشش نیافته دارند و هنگامی که کشیده می شود، این ویژگیها بهبود می یابند.

به علاوه PET چنانچه نتـایج آزمون سقوط نشان می دهد ضد ضربه و نشکن می باشد. ویژگیهای مسدود کنندگی PET و PVC مشابه است و هر دو برای کاربردهای معمولی به ویژه در بسته بندی صنایع غذایی مناسبند. خصوصیات PET در برابر اشعه فرابنفش بسیار بهتر از PVC بوده و این مسئله ای مهم در صنایع غذایی می باشد.

زیرا نور فرابنفش اغلب برای کشتن باکتریها و میکروبها بکار می رود. از این جنبه بطری پت (PET) نسب به PVC از محتوای خود بـه نحو بهتری محافظت می کند. بطریهای PVC کشش نیافته می توانند در فشارهای پـائین گـاز کربنیک نوشابه ها (کمتر از ٢ گرم در لیتر) شکل خود را حفظ کنند. حال آنکه برای این کاربرد بطریهای PET باید دو جهته کشش یابند.

در میزان بالای گاز کربنیک (تا ٨ گرم بر لیتر) هـر دو مـاده بایـستی دو جهته کشش یابند. اما اساسی ترین مزیت بطریهای PET نسبت به PVC غیر سمی بودن آنهاست. بطریهای PVC بـه دلیل آزاد کردن مواد سمی و سرطان زا که حتی مقادیر ناچیز آنها نیز خطرناک می باشد از سوی اداره بهداشت فدرال ایالات متحده امریکا مجوز استفاده در صنایع غذایی را کسب نکرده اند.

در مورد بطری نوشیدنی هایی مانند آبمیوه ها و شیر اغلب از بطریها و ظـروف سـاخته شده از پلی اتیلن سنگین به جای بطری های پت (PET) استفاده می شود. زیرا قیمت تمام شده کمتری دارد. در کاربرد PET به عنوان بطری مواد شیمیایی نیز بازار در اختیار پلی اتیلن سنگین است. در زمینه کاربردهای بطری های PET در ظروف پزشکی و بهداشتی، در برخی مـوارد از پلی اتیلن و پلی پروپیلن استفاده می شود.

اهميت استراتژيكی کالا در دنيای امروز

مهمترين مزيت استفاده از پت (PET) بعنوان بسته بندی در صنايع غذايی سازگاری مناسب آن با مواد غذايی می باشد و کوچکترين اثری بر روی مواد نمی گذارد.

علاوه بر اين به علت ضريب نفوذ بسيار پايين آن نسبت به انواع گازها در صنايع بسته بندی که نياز به ايزولاسيون کامل است بسيار مناسب می باشد. از لحاظ زيست محيطی نيز محصولی است که به راحتی بازيافت می شود و از اين بابت نيز نيز مزيت مهمی برای آن محسوب می شود.