อะไรทำให้ถ้วยเครื่องดื่มพลาสติกโค้งงอง่าย?

แบบใช้แล้วทิ้งถ้วยเครื่องดื่มพลาสติกภาชนะที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในชีวิตประจำวันมีปัญหาการเสียรูปซึ่งส่งผลโดยตรงต่อความปลอดภัยและความสะดวกสบาย การทำความเข้าใจเงื่อนไขที่ทำให้เกิดการเสียรูปถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการเลือกและการใช้ถ้วยเครื่องดื่มพลาสติกแบบใช้แล้วทิ้งที่ถูกต้อง ตั้งแต่คุณสมบัติของวัสดุและหลักการทางกายภาพไปจนถึงสถานการณ์การใช้งานจริง ปัจจัยที่นำไปสู่การเสียรูปของถ้วยเครื่องดื่มพลาสติกแบบใช้แล้วทิ้งมีหลายแง่มุม ต่อไปนี้จะวิเคราะห์สถานการณ์เฉพาะต่างๆ อย่างละเอียด

1.1 ความแตกต่างของความต้านทานความร้อนของวัสดุ

แบบใช้แล้วทิ้งถ้วยเครื่องดื่มพลาสติกส่วนใหญ่ทำจากพลาสติกเทอร์โมพลาสติก เช่น โพลีสไตรีน (PS) โพลีโพรพีลีน (PP) และโพลีเอทิลีนเทเรฟทาเลต (PET) วัสดุเหล่านี้มีความต้านทานความร้อนแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ
ถ้วยโพลีสไตรีน (PS) มีความต้านทานความร้อนค่อนข้างต่ำ โดยมีช่วงอุณหภูมิการใช้งานระยะยาว-ที่ 0-70 องศา และการเสียรูปจะเกิดขึ้นที่ 60-80 องศา อุณหภูมิการบิดเบือนความร้อนของ PS คือ 70-90 องศา (0.45MPa) และอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วอยู่ที่ 80-105 องศา อย่างไรก็ตาม เนื่องจากมีความเปราะบาง จึงไม่ค่อยมีการใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงในทางปฏิบัติ ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง ถ้วย PS อาจพบว่าผนังถ้วยอ่อนตัวและยุบ ก้นถ้วยนูน หรือการบิดและการเสียรูปโดยรวม

ถ้วยโพลีโพรพีลีน (PP) ทนความร้อนได้ดีกว่า และสามารถใช้ได้ที่อุณหภูมิสูงกว่า 100 องศา ถึง 120 องศา ภายใต้ภาระที่เบา อุณหภูมิการใช้งานต่อเนื่องสูงสุดโดยไม่มีโหลดสามารถสูงถึง 120 องศา และอุณหภูมิการใช้งานในระยะสั้น-สามารถสูงถึง 150 องศา อุณหภูมิการบิดเบือนความร้อนของ PP คือ 60-100 องศา (1.82MPa) และสามารถเกิน 100 องศาภายใต้โหลด 0.45MPa จุดหลอมเหลวของ PP สูงถึง 167 องศา และอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วอยู่ระหว่าง -10 องศา ถึง -20 องศา ซึ่งทำให้ขนาดโครงสร้างของถ้วย PP ค่อนข้างคงที่ในช่วงอุณหภูมิตั้งแต่อุณหภูมิห้องจนถึงอุณหภูมิน้ำเดือด

ถ้วยโพลีเอทิลีนเทเรฟทาเลต (PET) มีความต้านทานความร้อนต่ำ และทนอุณหภูมิได้เพียงประมาณ 70 องศาเท่านั้น เกินอุณหภูมินี้ทำให้เกิดการเสียรูปได้ง่าย อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วของ PET คือ 67-81 องศา และจุดหลอมเหลวคือ 244-260 องศา อย่างไรก็ตาม เนื่องจากอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วค่อนข้างต่ำ จึงมีแนวโน้มที่จะเปลี่ยนรูปเมื่อสัมผัสกับของเหลวที่มีอุณหภูมิสูง

1.2 อาการเฉพาะของการเปลี่ยนรูปเนื่องจากความร้อน

ความผิดปกติของการใช้แล้วทิ้งถ้วยเครื่องดื่มพลาสติกที่เกิดจากอุณหภูมิสูงจะแสดงออกได้หลายทาง ได้แก่

ผนังถ้วยอ่อนตัวลงและยุบตัว: เมื่ออุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วของวัสดุ การเคลื่อนที่ของโซ่โมเลกุลพลาสติกจะเพิ่มขึ้น และวัสดุเริ่มอ่อนตัวลง เมื่อมาถึงจุดนี้ ผนังถ้วยไม่สามารถทนต่อน้ำหนักของตัวเองและแรงดันของของเหลวภายในได้ ส่งผลให้ด้านในพังทลายลง โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับถ้วย PS และ PET เมื่อบรรจุของเหลวที่มีอุณหภูมิสูงกว่า 70 องศา ผนังถ้วยจะนิ่มลงอย่างเห็นได้ชัด และแรงกดเล็กน้อยด้วยมือจะเผยให้เห็นการเสียรูปอย่างเห็นได้ชัด

• ความผิดปกติของโป่งก้นถ้วย:อุณหภูมิสูงทำให้วัสดุก้นถ้วยขยายตัว หากก้นถ้วยได้รับการออกแบบไม่ถูกต้องหรือวัสดุทนความร้อนไม่เพียงพอ ก้นถ้วยจะนูนขึ้น การเสียรูปนี้ไม่เพียงส่งผลต่อความมั่นคงของถ้วยเท่านั้น แต่ยังอาจทำให้ของเหลวหกเลอะเทอะอีกด้วย ในการใช้งานจริง เมื่อถ้วย PS มีน้ำร้อนสูงกว่า 80 องศา ก้นถ้วยมักจะนูนออกมาอย่างเห็นได้ชัด
• การบิดงอโดยรวม:เมื่อส่วนต่างๆ ของถ้วยได้รับความร้อนไม่สม่ำเสมอ จะเกิดการขยายตัวที่แตกต่างกัน ซึ่งนำไปสู่การบิดงอโดยรวม นี่เป็นเรื่องปกติเมื่อจุ่มถ้วยลงในน้ำร้อนบางส่วนหรืออุ่นในเตาไมโครเวฟไม่สม่ำเสมอ
• การแตกร้าวและการแตกหัก:หากอุณหภูมิเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วหรือเกินอุณหภูมิขีดจำกัดของวัสดุ ถ้วยพลาสติกอาจแตกหรือแตกได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระหว่างการใช้ของเหลวร้อนและเย็นสลับกัน ความเครียดจากความร้อนอาจทำให้เกิดการแตกร้าวภายในวัสดุ ส่งผลให้ถ้วยเสียหายในที่สุด

1.3 สูง-มาตรฐานการทดสอบการเปลี่ยนรูปของอุณหภูมิ

ตามมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง การทดสอบการทนความร้อนสำหรับถ้วยเครื่องดื่มพลาสติกแบบใช้แล้วทิ้งมักจะใช้วิธีการต่อไปนี้:

การทดสอบอุณหภูมิการบิดเบือนความร้อน: ตามมาตรฐาน ASTM D648 หรือ ISO 75 ภายใต้โหลด 1.82 MPa อุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นในอัตรา 2 องศา/นาที อุณหภูมิที่ตัวอย่างเปลี่ยนรูป 0.25 มม. คืออุณหภูมิการบิดเบือนความร้อน ช่วงอุณหภูมิการบิดเบือนความร้อนสำหรับถ้วยเครื่องดื่มพลาสติกแบบใช้แล้วทิ้งมักจะอยู่ระหว่าง 60-120 องศา การหาค่าจุดอ่อนตัวของไวแคต: ตามมาตรฐาน ISO 306 อุณหภูมิที่วัสดุถึงการเสียรูปตามที่ระบุภายใต้ความดันเฉพาะ จะถูกวัดที่อัตราการทำความร้อนที่ 50 องศา/ชั่วโมง จุดอ่อนตัวของ Vicat ของถ้วยเครื่องดื่มพลาสติกแบบใช้แล้วทิ้งทั่วไปอยู่ระหว่าง 80-100 องศา

 

 การทดสอบความต้านทานการกระแทกด้วยความร้อน: ตามมาตรฐาน ISO 22088-3 การทดสอบการหมุนเวียนของอุณหภูมิ (-20 องศาถึง 100 องศา ) ดำเนินการเป็นเวลาอย่างน้อย 50 รอบ และสังเกตรอยแตกร้าว
การทดสอบอุณหภูมิการใช้งานจริง: ถ้วยจะเต็มไปด้วยของเหลวที่อุณหภูมิที่กำหนด (ปกติ 80 องศาหรือ 95 องศา ) และเก็บไว้เป็นระยะเวลาหนึ่ง (เช่น 30 นาที) สังเกตการเสียรูป การรั่วไหล ฯลฯ

 

2.1 คุณลักษณะความเปราะบางของอุณหภูมิต่ำ-ของวัสดุ

สภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำ-ส่งผลอย่างมากต่อคุณสมบัติทางกลของถ้วยเครื่องดื่มพลาสติกแบบใช้แล้วทิ้ง ทำให้แก้วเปราะและมีแนวโน้มที่จะแตกร้าวหรือแตกหักภายใต้ความเครียด วัสดุพลาสติกที่แตกต่างกันมีอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วและคุณสมบัติอุณหภูมิต่ำ-แตกต่างกัน

โพลีสไตรีน (PS) มีความเปราะอย่างมีนัยสำคัญที่อุณหภูมิต่ำ โดยมีอุณหภูมิเปราะประมาณ -30 องศา PS นั้นเป็นวัสดุแข็งและเปราะซึ่งขาดความเหนียว และจะแตกหักใกล้จุดครากระหว่างการยืด ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำ ความเปราะของ PS จะเด่นชัดยิ่งขึ้น และอาจแตกหรือแตกได้หากกระแทกเล็กน้อย

โพรพิลีน (PP) มีอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วอยู่ระหว่าง -10 องศา ถึง 0 องศา และจะเปราะเหมือนแก้วที่อุณหภูมิทำความเย็น เมื่ออุณหภูมิเข้าใกล้จุดวิกฤตที่เกิดการเปราะ ความเหนียวของ PP จะลดลงอย่างมาก โดยเปลี่ยนจากพลาสติกอ่อนเป็นพลาสติกที่เปราะ นี่คือสาเหตุที่ขวดพลาสติก PP มีแนวโน้มที่จะแตกหักหลังจากแช่เย็น

 

โพลีเอทิลีนเทเรฟทาเลต (PET) จะเปราะที่อุณหภูมิต่ำเช่นกัน PET ทั่วไปมีแนวโน้มที่จะแตกหักง่ายอย่างยิ่งภายใต้-สภาวะการเยือกแข็งที่อุณหภูมิต่ำ และไม่เหมาะสำหรับการเก็บรักษา-ที่อุณหภูมิต่ำ-ในระยะยาว แม้ว่าอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วตามทฤษฎีของ PET คือ 67-81 องศา แต่ความเหนียวของมันจะลดลงอย่างมากในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อถูกผลกระทบจากภายนอก ทำให้มีแนวโน้มที่จะแตกร้าว

2.2 การปรากฏของการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิต่ำ-

ความผิดปกติของถ้วยเครื่องดื่มพลาสติกแบบใช้แล้วทิ้งเนื่องจากอุณหภูมิต่ำส่วนใหญ่ปรากฏดังนี้:
การแตกร้าวแบบเปราะ: อุณหภูมิต่ำทำให้การเคลื่อนที่ของโซ่โมเลกุลพลาสติกอ่อนลง ลดความเหนียวของวัสดุและเพิ่มความเปราะ เมื่อได้รับแรงภายนอก เช่น การหยิบจับ การจัดวาง หรือการชนกันเล็กน้อย ถ้วยจะแตกร้าวได้ง่าย การแตกร้าวนี้มักเกิดขึ้นอย่างกะทันหันโดยไม่มีสัญญาณเตือนที่ชัดเจน
การแตกหักของความเข้มข้นของความเครียด: ในส่วนอ่อนของถ้วย เช่น ขอบ ก้น หรือส่วนต่อของผนังถ้วย อุณหภูมิต่ำจะทำให้ความเข้มข้นของความเครียดรุนแรงขึ้น ทำให้บริเวณเหล่านี้เสี่ยงต่อการแตกหักมากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อวางซ้อนกัน ถ้วยด้านล่างจะรับน้ำหนักของถ้วยด้านบน ทำให้มีแนวโน้มที่จะแตกร้าวที่อุณหภูมิต่ำ
การเสียรูปจากการหดตัวด้วยความเย็น: อุณหภูมิต่ำทำให้วัสดุพลาสติกหดตัว หากการหดตัวไม่สม่ำเสมอ จะทำให้เกิดความเครียดภายใน ส่งผลให้ถ้วยเสียรูป การเสียรูปนี้อาจแสดงออกเนื่องจากการหดตัวของขอบล้อ การโค้งงอของตัวถัง หรือการเปลี่ยนแปลงรูปร่างโดยรวม
การเกิดรอยแตกขนาดเล็ก: แม้ว่าจะไม่สามารถสังเกตได้ด้วยตาเปล่าโดยตรง แต่รอยแตกเล็กๆ อาจเกิดขึ้นภายในถ้วยพลาสติกในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำ- รอยแตกขนาดเล็กเหล่านี้อาจขยายตัวในระหว่างการใช้งานครั้งต่อไป โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงหรือเมื่อเกิดความเครียด ส่งผลให้ถ้วยเสียหาย

2.3 ปัจจัยที่ส่งผลต่อสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำ-

สภาพแวดล้อมในการทำความเย็น (0-10 องศา):ที่อุณหภูมิทำความเย็น ความเหนียวของถ้วย PP จะลดลงอย่างมาก จากการสังเกตการทดลอง ขวดพลาสติก PP จะเปราะเป็นพิเศษหลังจากการแช่เย็น และอาจแตกได้เพียงหยดเดียว เนื่องจากอุณหภูมิในการทำความเย็นใกล้เคียงกับอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วของ PP ทำให้เปลี่ยนจากพลาสติกอ่อนเป็นพลาสติกที่เปราะ

สภาพแวดล้อมที่เย็นจัด (ต่ำกว่า -18 องศา ):ในสภาพแวดล้อมที่เย็นจัด ถ้วยเครื่องดื่มพลาสติกแบบใช้แล้วทิ้งทุกประเภทจะเปราะบางมากขึ้น ถ้วย PET มีแนวโน้มที่จะแตกหักง่ายที่ -18 องศา โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเติมของเหลวและแช่แข็ง เนื่องจากการขยายตัวของของเหลวเมื่อแช่แข็ง ถ้วยจึงมีแนวโน้มที่จะแตกหักมากขึ้น

อัตราการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ:การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็วเป็นอันตรายมากกว่าอุณหภูมิต่ำคงที่ เมื่อจู่ๆ ถ้วยถูกย้ายจากสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำ-ไปยังสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง- หรือในทางกลับกัน จะเกิดความเครียดจากความร้อน ซึ่งนำไปสู่การแตกร้าวของวัสดุ ปรากฏการณ์นี้เห็นได้ชัดเจนเป็นพิเศษเมื่อเทน้ำร้อนลงในถ้วยทันทีหลังแช่เย็น

แรงภายนอก:ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำ- ความสามารถในการรับน้ำหนัก-ของถ้วยเครื่องดื่มพลาสติกจะลดลง แม้แต่การหยิบจับและการวางตามปกติก็อาจทำให้ถ้วยแตกได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อวางซ้อนกัน แรงกดบนถ้วยด้านล่างโดยเฉพาะที่อุณหภูมิต่ำ มีแนวโน้มที่จะทำให้เกิดการแตกหักได้

3.1 การออกแบบโครงสร้างและการรับน้ำหนัก- ความจุแบริ่ง

การออกแบบโครงสร้างของถ้วยเครื่องดื่มพลาสติกแบบใช้แล้วทิ้งมุ่งเน้นไปที่การกักเก็บของเหลวเป็นหลักมากกว่าการแบกรับน้ำหนักภายนอก ดังนั้นความสามารถในการรับน้ำหนัก-จึงมีจำกัด ตามมาตรฐานแห่งชาติ GB18006.1 น้ำหนักมาตรฐานสำหรับถ้วยเครื่องดื่มพลาสติกแบบใช้แล้วทิ้งคือ 3 กิโลกรัม ซึ่งหมายความว่าเมื่อวางน้ำหนัก 3 กิโลกรัมลงบนถ้วย ความสูงของถ้วยที่เปลี่ยนแปลงภายในหนึ่งนาทีไม่ควรเกิน 5% ของความสูงเดิม

อย่างไรก็ตาม การวิจัยตลาดจริงแสดงให้เห็นว่ามีอัตราการผ่านต่ำสำหรับประสิทธิภาพการรับน้ำหนัก-ของถ้วยเครื่องดื่มพลาสติกแบบใช้แล้วทิ้ง การตรวจสอบอย่างน่าประหลาดใจโดยสำนักงานกำกับดูแลคุณภาพเทศบาลนครเซี่ยงไฮ้ พบว่าแก้วเครื่องดื่มพลาสติกแบบใช้แล้วทิ้งยี่ห้อและรุ่นที่แตกต่างกันเพียง 2 ใน 6 แบรนด์เท่านั้นที่สามารถรับน้ำหนักได้ 3 กิโลกรัม ส่งผลให้อัตราความล้มเหลวสูงถึง 66.7% สิ่งนี้บ่งชี้ว่าความสามารถในการรับน้ำหนักจริง-ของถ้วยเครื่องดื่มพลาสติกแบบใช้แล้วทิ้งส่วนใหญ่ต่ำกว่าข้อกำหนดมาตรฐาน
ความสามารถในการรับน้ำหนัก-ของถ้วยมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับการออกแบบโครงสร้าง ความหนาของผนังถ้วยเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อน้ำหนักบรรทุก-ความสามารถในการรับน้ำหนัก การทำให้ผนังถ้วยหนาขึ้นสามารถปรับปรุงกำลังรับแรงอัดได้อย่างมาก ตัวอย่างเช่น ถ้วยการบินที่มีการออกแบบให้หนาขึ้นสามารถทนต่อแรงกดในแนวตั้งได้ประมาณ 5 กิโลกรัมโดยไม่เสียรูป ถ้วยที่ออกแบบมาเป็นพิเศษบางชิ้น เช่น ถ้วยที่มีระบบรองรับรูปสามเหลี่ยม สามารถรับแรงกดได้ 50 กิโลกรัมโดยไม่ทำให้แตก

โครงสร้างเสริมขอบถ้วยก็มีความสำคัญเช่นกัน การออกแบบวงแหวนที่ขอบหนา 0.8 มม.- สามารถล็อคโครงสร้างโดยรวมได้เหมือนกับวงแหวนเสริมเหล็ก ซึ่งช่วยเพิ่มความมั่นคงของถ้วย มุมเอียงของตัวถ้วยยังส่งผลต่อน้ำหนักบรรทุก-ด้วย มุมเอียงที่เหมาะสมที่สุด 15 องศาสามารถสร้างระบบรองรับแบบสามเหลี่ยม กระจายแรงกดได้อย่างมีประสิทธิภาพ การออกแบบชั้นกันลื่น-ที่ด้านล่างของถ้วยจะช่วยลดแรงกดทับจากการเสียดสี ซึ่งช่วยเพิ่มเสถียรภาพ

3.2 การแสดงภาระ-การเสียรูปของตลับลูกปืน

การเสียรูปของถ้วยเครื่องดื่มพลาสติกแบบใช้แล้วทิ้งที่เกิดจากน้ำหนักบรรทุก- ส่วนใหญ่จะแสดงเป็น:

การเยื้องด้านล่าง:เมื่อน้ำหนักบรรทุก-เกินความจุของถ้วย จะมีรอยเว้าที่เห็นได้ชัดเจนที่ด้านล่างของถ้วย การเยื้องนี้อาจแปลเป็นภาษาท้องถิ่นหรือเกี่ยวข้องกับก้นถ้วยทั้งหมด ระดับของการเยื้องขึ้นอยู่กับขนาดและระยะเวลาของน้ำหนักบรรทุก-
การดัดงอผนังถ้วย:ภายใต้แรงกดดันในแนวตั้ง ผนังถ้วยจะโค้งงอเข้าด้านใน หากผนังถ้วยบางเกินไปหรือความแข็งแรงของวัสดุไม่เพียงพอ ผนังถ้วยอาจเกิดรอยยับอย่างเห็นได้ชัดหรือการเสียรูปถาวร
ความแบนโดยรวม:เมื่อบรรทุกหนักเกินไป ถ้วยอาจจะแบนจนหมด โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ถ้วยบางใบที่ทำจากวัสดุที่อ่อนนุ่มอาจแบนจนหมดและใช้งานไม่ได้เมื่อต้องรับน้ำหนักมากกว่า 3 กก.
ความเสียหายต่อโครงสร้าง:ในกรณีร้ายแรง การบรรทุกน้ำหนักมากเกินไปอาจทำให้โครงสร้างของถ้วยเสียหาย เช่น ก้นหลุดออก ผนังถ้วยแตก หรือขอบฉีกขาด ความเสียหายนี้มักจะไม่สามารถย้อนกลับได้

3.3 ปัจจัยที่ส่งผลต่อโหลด-ความจุแบริ่ง

ประเภทวัสดุ:วัสดุที่แตกต่างกันมีความแข็งแรงทางกลที่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ วัสดุ PP มีกำลังอัดสูงกว่า PS วัสดุ PP รุ่นที่ปรับปรุง-รุ่นที่สามผ่านการจัดโครงสร้างโมเลกุลใหม่ ช่วยเพิ่มกำลังอัดได้ 40% ในขณะที่ลดความหนาของผนังถ้วยลง 15% แม้ว่าวัสดุ PS จะมีความแข็งสูงกว่า แต่ก็เปราะและมีแนวโน้มที่จะแตกหักง่ายภายใต้ภาระหนัก

กระบวนการผลิต:กระบวนการผลิตของถ้วยยังส่งผลต่อความสามารถในการรับน้ำหนัก-ด้วย ถ้วยฉีดขึ้นรูป-มักจะแข็งแรงกว่าถ้วยที่ขึ้นรูปด้วยความร้อน ความแม่นยำของแม่พิมพ์ ความเร็วในการทำความเย็น และการกระจายวัสดุ ล้วนส่งผลต่อความแข็งแกร่งของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย
วิธีใช้:ความสามารถในการรับน้ำหนัก-ของถ้วยยังสัมพันธ์กับวิธีการใช้งานด้วย ถ้าน้ำหนักมีการกระจายเท่าๆ กัน ความสามารถในการรับน้ำหนัก-ของถ้วยจะเพิ่มขึ้น หากน้ำหนักมีความเข้มข้น ณ จุดหนึ่ง ทำให้เกิดความเครียดได้ง่าย นำไปสู่ความเสียหายเฉพาะที่
สภาพแวดล้อม: อุณหภูมิยังส่งผลต่อความสามารถในการรับน้ำหนัก-ด้วย ที่อุณหภูมิสูง วัสดุพลาสติกจะอ่อนตัวลง และความสามารถในการรับน้ำหนัก-ลดลง ที่อุณหภูมิต่ำ วัสดุจะเปราะ และถึงแม้ความแข็งอาจเพิ่มขึ้น แต่ความเหนียวก็ลดลง ทำให้มีแนวโน้มที่จะแตกหักง่าย

4.1 กลไกการกัดกร่อนของสารเคมี

ผลกระทบของสภาพแวดล้อมทางเคมีต่อถ้วยเครื่องดื่มพลาสติกแบบใช้แล้วทิ้งส่วนใหญ่เกิดขึ้นจากการกัดกร่อนและการละลายของสารเคมี สารเคมีที่แตกต่างกันมีผลกระทบต่อวัสดุพลาสติกในระดับที่แตกต่างกัน บางชนิดอาจทำให้วัสดุอ่อนตัวลง ในขณะที่บางชนิดอาจทำให้บวมหรือละลายได้

สภาพแวดล้อมที่เป็นกรดและด่าง:สภาพแวดล้อมทั้งที่เป็นกรดและด่างส่งผลต่อประสิทธิภาพของถ้วยเครื่องดื่มพลาสติก เครื่องดื่มที่เป็นกรด (เช่น น้ำมะนาว เครื่องดื่มอัดลม) กัดกร่อนพื้นผิวพลาสติก และเร่งการปล่อยสารอันตราย ของเหลวที่เป็นด่าง (เช่น น้ำโซดา น้ำสบู่) จะทำให้โซ่โมเลกุลพลาสติกแตกตัว ทำให้ถ้วยเปราะและแตกง่าย การศึกษาพบว่าค่า pH ที่เป็นกรดและด่างของสารละลายสัมผัสช่วยเพิ่มการเสื่อมสภาพของพื้นผิวของพลาสติก ซึ่งอาจส่งผลให้การปล่อยไมโครพลาสติกรุนแรงขึ้น
อิทธิพลของตัวทำละลายอินทรีย์:ตัวทำละลายอินทรีย์มีผลกระทบรุนแรงต่อถ้วยเครื่องดื่มพลาสติก การทดลองแสดงให้เห็นว่าเมื่อถ้วยเครื่องดื่มพลาสติกแบบใช้แล้วทิ้งสัมผัสกับเอทิลอะซิเตต จะเกิดปฏิกิริยาการละลายอย่างรุนแรง เมื่อเทเอทิลอะซิเตตลงในถ้วย PS ของเหลวจะเกิดฟองทันทีและมีเสียง "ฟู่" และก้นถ้วยก็หายไปทันที แม้ว่าปฏิกิริยาจะไม่รุนแรงเท่าถ้วย PP แต่ก้นจะนิ่มลงหลังจากผ่านไป 40 นาที ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความโค้งทางกายภาพอย่างมีนัยสำคัญ เมื่อแผ่นพลาสติกโฟมพบกับเอทิลอะซิเตต แผ่นหนา 3 ซม. จะถูกเผาภายใน 2 วินาที

สารที่มีน้ำมัน:แม้ว่าสารที่เป็นน้ำมันจะไม่ละลายพลาสติกในทันทีเหมือนกับตัวทำละลายอินทรีย์ แต่การสัมผัสในระยะยาว-อาจทำให้พลาสติกบวมได้ และเปลี่ยนคุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุ โดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้สภาวะอุณหภูมิสูง- น้ำมันสามารถเร่งการชะล้างของสารเติมแต่งจากพลาสติก ซึ่งส่งผลต่อความแข็งแรงและความเสถียรของถ้วย

4.2 การแสดงอาการของการเสียรูปทางเคมี

ความผิดปกติของถ้วยเครื่องดื่มพลาสติกแบบใช้แล้วทิ้งที่เกิดจากสภาพแวดล้อมทางเคมีส่วนใหญ่ปรากฏดังนี้:

การกัดกร่อนพื้นผิว:การสัมผัสกับสารเคมีเป็นเวลานาน-อาจทำให้เกิดการกัดกร่อนบนพื้นผิวของถ้วย ปรากฏเป็นพื้นผิวหยาบ สูญเสียความมันเงา หรือปรากฏจุด การกัดกร่อนนี้มักจะเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง อาจไม่ชัดเจนในตอนแรก แต่จะค่อยๆ แย่ลงเมื่อเวลาผ่านไป
ความผิดปกติของอาการบวม:สารเคมีบางชนิดถูกโมเลกุลพลาสติกดูดซับไว้ ส่งผลให้วัสดุบวม การบวมจะทำให้ขนาดและรูปร่างของถ้วยเปลี่ยนแปลง ซึ่งอาจนำไปสู่การเปิดที่ใหญ่ขึ้น ผนังถ้วยที่หนาขึ้น หรือการเสียรูปโดยรวม
การเปลี่ยนรูปอ่อนลง:สารเคมีอาจทำลายโครงสร้างโมเลกุลของพลาสติก ส่งผลให้วัสดุอ่อนตัวลง ถ้วยที่อ่อนตัวอาจเสียรูปภายใต้แรงกดในการใช้งานตามปกติ เช่น ผนังถ้วยยุบ หรือการเยื้องของก้นถ้วย
ความเสียหายจากการละลาย:ในกรณีที่รุนแรง ตัวทำละลายที่มีความเข้มข้นอาจทำให้ถ้วยเครื่องดื่มพลาสติกละลายบางส่วนหรือทั้งหมด ตัวอย่างเช่น การละลายถ้วย PS ทันทีเมื่อสัมผัสกับเอทิลอะซิเตตเป็นตัวอย่างทั่วไปของความเสียหายจากการละลายทางเคมี

4.3 ความเสี่ยงทางเคมีในการใช้ชีวิตประจำวัน

ในชีวิตประจำวัน ถ้วยเครื่องดื่มพลาสติกแบบใช้แล้วทิ้งมักจะสัมผัสกับสารเคมี ซึ่งต้องได้รับการดูแลเป็นพิเศษ:

สถานการณ์ด้านอาหารและเครื่องดื่ม: ปฏิกิริยาระหว่างไวน์ปรุงอาหารกับน้ำส้มสายชูที่ใช้ในการปรุงอาหารทำให้เกิดเอทิลอะซิเตต แม้ว่าความเข้มข้นจะไม่สูง แต่การสัมผัสในระยะยาว-อาจส่งผลต่อถ้วยเครื่องดื่มพลาสติก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อบรรจุอาหารที่มีของเหลวจำนวนมาก กรดอินทรีย์และน้ำมันในของเหลวอาจทำให้ถ้วยเสียรูปได้
การทำความสะอาดและการฆ่าเชื้อ: การใช้สารทำความสะอาดที่มีแอลกอฮอล์ สารฟอกขาว ฯลฯ ในการทำความสะอาดถ้วยเครื่องดื่มพลาสติกอาจทำให้ถ้วยเสียหายได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสารฆ่าเชื้อที่มีความเข้มข้นสูง-อาจทำให้พื้นผิวสึกกร่อนหรือเสื่อมคุณสมบัติของวัสดุ
การใช้งานพิเศษ: หากใช้ถ้วยเครื่องดื่มพลาสติกแบบใช้แล้วทิ้งเพื่อบรรจุของเหลวที่ไม่ใช่-อาหาร เช่น ยา เครื่องสำอาง สารทำความสะอาด ฯลฯ จะต้องคำนึงถึงความเข้ากันได้ของสารเคมีด้วย ของเหลวเหล่านี้อาจมีส่วนประกอบทางเคมีที่เป็นอันตรายต่อพลาสติก

5.1 กลไกการถ่ายภาพ

รังสีอัลตราไวโอเลตเป็นปัจจัยสำคัญที่ทำให้เกิดความชราและการเสียรูปของถ้วยเครื่องดื่มพลาสติกแบบใช้แล้วทิ้ง ผลกระทบของรังสีอัลตราไวโอเลต (ความยาวคลื่น 200-400 นาโนเมตร) ต่อวัสดุพลาสติกส่วนใหญ่เกิดขึ้นได้ผ่านกลไกสองประการ: การย่อยสลายด้วยแสง-ด้วยปฏิกิริยาออกซิเดชัน และการเชื่อมขวางที่เกิดจากแสง

• ภาพถ่าย-การย่อยสลายแบบออกซิเดชัน:รังสีอัลตราไวโอเลตมีพลังงานสูงมากและสามารถทำลายพันธะเคมีได้โดยตรง เช่น C-C และ C-H ในสายโซ่โมเลกุลพลาสติก ทำให้เกิดอนุมูลอิสระ อนุมูลอิสระเหล่านี้จะรวมตัวกับออกซิเจนอย่างรวดเร็วเพื่อสร้างอนุมูลเปอร์ออกซี (ROO•) ซึ่งจะสร้างไฮโดรเปอร์ออกไซด์ (ROOH) ต่อไป ไฮโดรเปอร์ออกไซด์สลายตัวภายใต้แสงหรือความร้อน ทำให้เกิดการแตกตัวของโซ่และสร้างพันธะคู่และหมู่คาร์บอนิลใหม่ โครงสร้างแบบคอนจูเกตเหล่านี้ดูดซับแสงที่มองเห็นได้ ทำให้วัสดุมีสีเหลือง
• ภาพถ่าย-ทำให้เกิดการเชื่อมโยงข้าม:ในบางกรณี รังสีอัลตราไวโอเลตอาจทำให้เกิดพันธะเคมีใหม่ระหว่างโมเลกุลพลาสติก ซึ่งนำไปสู่การเชื่อมโยงโซ่โมเลกุล การเชื่อมขวางนี้จะเพิ่มความแข็งของวัสดุ แต่ในขณะเดียวกันก็ลดความเหนียวลง ทำให้วัสดุเปราะ การศึกษาพบว่าแสงอัลตราไวโอเลตที่มีความยาวคลื่นระหว่าง 290-320 นาโนเมตรสร้างความเสียหายให้กับ PET ได้มากที่สุด ซึ่งเป็นช่วงความยาวคลื่นหลักของแสงอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์ที่มาถึงพื้นผิวโลก

5.2 การเสียรูปที่เกิดจากรังสีอัลตราไวโอเลต

ความผิดปกติของถ้วยเครื่องดื่มพลาสติกแบบใช้แล้วทิ้งที่เกิดจากรังสีอัลตราไวโอเลตส่วนใหญ่ปรากฏดังนี้:ประวัติบริษัท

• สีเหลือง:นี่คือการแสดงออกตามสัญชาตญาณที่สุด เมื่อสัมผัสกับแสงอัลตราไวโอเลตเป็นเวลานาน ถ้วยเครื่องดื่มพลาสติกจะค่อยๆ เปลี่ยนเป็นสีเหลือง ซึ่งส่งผลต่อรูปลักษณ์ ระดับของการเกิดสีเหลืองนั้นสัมพันธ์กับความเข้มของแสงอัลตราไวโอเลตและเวลาเปิดรับแสง
• การทาแป้งพื้นผิว:รังสีอัลตราไวโอเลตทำให้โซ่โมเลกุลบนพื้นผิวพลาสติกแตกตัว กลายเป็นสารที่เป็นผงละเอียด ปรากฏการณ์นี้ทำให้เกิดชั้น "ผงสีขาว" บนพื้นผิวถ้วยซึ่งสามารถเช็ดออกได้ด้วยมือ
• ความเปราะบางและการเสียรูป:การถ่ายภาพจะช่วยลดคุณสมบัติทางกลของวัสดุพลาสติก โดยเฉพาะอย่างยิ่งการลดความเหนียวและเพิ่มความเปราะบาง เมื่อถูกแรงภายนอก ถ้วยที่มีอายุมากจะมีแนวโน้มที่จะแตกหรือแตกหักได้ง่ายกว่า

• คุณสมบัติทางกลลดลง:รังสีอัลตราไวโอเลตในระยะยาว-ทำให้ความต้านทานแรงดึง ความต้านทานการดัดงอ และคุณสมบัติทางกลอื่นๆ ของพลาสติกลดลงอย่างมาก การทดลองแสดงให้เห็นว่าหลังจากสัมผัสรังสี UV ที่ความเข้มข้น 0.75 วัตต์/ตร.ม. และความยาวคลื่น 340 นาโนเมตรเป็นเวลา 500 ชั่วโมง แรงกระแทกของแก้วเครื่องดื่มพลาสติกจะลดลงอย่างมาก

5.3 ปัจจัยที่มีผลต่อรังสีอัลตราไวโอเลต

• เวลารับสัมผัสเชื้อ:ผลสะสมของรังสีอัลตราไวโอเลตมีความสำคัญ ยิ่งใช้เวลานานเท่าใด ความเสียหายต่อถ้วยก็จะมากขึ้นเท่านั้น ถ้วยที่ใช้กลางแจ้งหรือเก็บไว้กลางแสงแดดเป็นเวลานานจะเสื่อมสภาพเร็วขึ้น
• ความเข้มของรังสีอัลตราไวโอเลต:ความเข้มของรังสีอัลตราไวโอเลตจะแตกต่างกันไปในแต่ละภูมิภาคและฤดูกาล ในเขตร้อนหรือช่วงฤดูร้อน ความเข้มของรังสีอัลตราไวโอเลตจะสูงและอัตราการแก่ของถ้วยจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว
• ประเภทวัสดุ:วัสดุพลาสติกที่แตกต่างกันมีความไวต่อแสงอัลตราไวโอเลตต่างกัน PS และ PP มีความไวต่อแสงอัลตราไวโอเลตมากกว่าและมีแนวโน้มที่จะเกิดริ้วรอยจากแสง PET มีความเสถียรต่อแสงค่อนข้างดี แต่ก็จะลดลงเช่นกันภายใต้การกระทำร่วมกันของอุณหภูมิสูงและแสงอัลตราไวโอเลต
• ปัจจัยด้านอุณหภูมิ:อุณหภูมิสูงจะเร่งให้เกิดความเสียหายจากแสงอัลตราไวโอเลตบนพลาสติก ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง- รังสีอัลตราไวโอเลตจะทำให้การเคลื่อนที่ของสายโซ่โมเลกุลพลาสติกรุนแรงขึ้น ทำให้สายโซ่โมเลกุลพลาสติกไวต่อการแตกหักและปฏิกิริยาออกซิเดชันได้ง่ายขึ้น

6.1 ปรากฏการณ์การผ่อนคลายความเครียด

 

การผ่อนคลายความเครียดหมายถึงปรากฏการณ์ที่ความเครียดในวัสดุค่อยๆ ลดลงเมื่อเวลาผ่านไปภายใต้ความเครียดคงที่ สำหรับถ้วยเครื่องดื่มพลาสติกแบบใช้แล้วทิ้ง การสัมผัสกับความเครียดบางอย่างเป็นเวลานาน (เช่น แรงกดดันจากการเรียงซ้อน) อาจทำให้วัสดุคืบคลานและคลายความเครียดได้
ในการใช้งานจริง ถ้วยเครื่องดื่มพลาสติกแบบใช้แล้วทิ้งที่ซ้อนกันจะมีน้ำหนักเท่ากับถ้วยที่อยู่ด้านบน เมื่อเวลาผ่านไป ถ้วยด้านล่างจะเกิดการเสียรูปช้าๆ ซึ่งอาจคงอยู่ถาวร ปรากฏการณ์การผ่อนคลายความเครียดนี้จะสังเกตเห็นได้ชัดเจนเป็นพิเศษในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง-

 

6.2 ข้อบกพร่องในการผลิต

ข้อบกพร่องในกระบวนการผลิตถ้วยเครื่องดื่มพลาสติกแบบใช้แล้วทิ้งอาจทำให้เกิดการเสียรูประหว่างการใช้งาน:

ความหนาของผนังไม่สม่ำเสมอ: หากถ้วยมีการกระจายความหนาของผนังไม่สม่ำเสมอระหว่างการฉีดขึ้นรูปหรือการขึ้นรูปด้วยความร้อน จุดอ่อนมีแนวโน้มที่จะเสียรูปหรือแตกร้าวระหว่างการใช้งาน
ความเค้นภายใน: หากความเค้นภายในที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการผลิตไม่ถูกปล่อยออกมาจนหมด อาจทำให้ถ้วยเสียรูปหรือแตกร้าวระหว่างการใช้งาน การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอาจทำให้การเสียรูปนี้รุนแรงขึ้น
ข้อบกพร่องด้านวัสดุ: การใช้วัสดุรีไซเคิลหรือวัตถุดิบคุณภาพต่ำ-อาจทำให้ประสิทธิภาพของถ้วยไม่เสถียรและมีแนวโน้มที่จะเสียรูป

 

6.3 การใช้และการเก็บรักษาที่ไม่เหมาะสม

การใช้งานที่ไม่เหมาะสม: การใช้ถ้วยเครื่องดื่มพลาสติกแบบใช้แล้วทิ้งเพื่อบรรจุของเหลวที่เกินช่วงความต้านทานอุณหภูมิ การอุ่นถ้วยที่ไม่เหมาะสมในเตาอบไมโครเวฟ หรือใช้ถ้วยเพื่อรับน้ำหนักเกินขีดความสามารถที่ออกแบบไว้ ล้วนนำไปสู่การเสียรูปได้
การจัดเก็บที่ไม่เหมาะสม: การวางซ้อนสูงเกินไปอาจทำให้ถ้วยด้านล่างรับแรงกดมากเกินไป การเก็บในสภาพแวดล้อมที่ชื้นอาจทำให้วัสดุเสื่อมสภาพ และการเก็บกับของมีคมอาจทำให้เกิดรอยขีดข่วนทำให้เกิดจุดรวมความเครียดได้
การใช้ซ้ำ: ถ้วยเครื่องดื่มพลาสติกแบบใช้แล้วทิ้งได้รับการออกแบบสำหรับการใช้งานครั้งเดียว การใช้ซ้ำๆ จะช่วยเร่งการเสื่อมสภาพของวัสดุ ส่งผลให้ประสิทธิภาพลดลงและเพิ่มความไวต่อการเสียรูป

การเสียรูปของถ้วยเครื่องดื่มพลาสติกแบบใช้แล้วทิ้งเป็นผลมาจากผลกระทบที่รวมกันของปัจจัยหลายประการ โดยส่วนใหญ่รวมถึงผลกระทบของอุณหภูมิ (การอ่อนตัวของอุณหภูมิสูง-และการแตกตัวของอุณหภูมิต่ำ-) น้ำหนักรับน้ำหนัก- (การเสียรูปเนื่องจากเกินภาระการออกแบบ) สภาพแวดล้อมทางเคมี (การกัดกร่อนของกรด-เบสและการละลายของตัวทำละลาย) รังสีอัลตราไวโอเลต (การถ่ายภาพที่นำไปสู่การลดประสิทธิภาพ) และการใช้และการเก็บรักษาที่ไม่เหมาะสม

ถ้วยเครื่องดื่มพลาสติกแบบใช้แล้วทิ้งวัสดุที่แตกต่างกันมีความไวต่อปัจจัยการเสียรูปต่าง ๆ ที่แตกต่างกัน: วัสดุ PP มีความต้านทานความร้อนและความแข็งแรงเชิงกลที่ดีกว่า เหมาะสำหรับเครื่องดื่มร้อน วัสดุ PS มีราคาไม่แพง แต่มีความต้านทานความร้อนต่ำ และมีแนวโน้มที่จะแตกหักง่าย วัสดุ PET มีความโปร่งใสสูงแต่ทนความร้อนได้ต่ำและมีความเหนียวต่ออุณหภูมิต่ำ- เพื่อลดปัญหาการเสียรูปในถ้วยเครื่องดื่มพลาสติกแบบใช้แล้วทิ้ง ผู้บริโภคควรเลือกผลิตภัณฑ์ที่ตรงตามมาตรฐานระดับชาติและทำจากวัสดุที่เหมาะสมเมื่อซื้อ พวกเขาควรใส่ใจกับการควบคุมอุณหภูมิระหว่างการใช้งาน หลีกเลี่ยงการสัมผัสกับสารเคมีที่เป็นอันตราย และจัดเก็บถ้วยอย่างเหมาะสม ขณะเดียวกันผู้ผลิตควรปรับปรุงคุณภาพผลิตภัณฑ์ ปฏิบัติตามมาตรฐานที่เกี่ยวข้องอย่างเคร่งครัด และลดปัญหาการเสียรูปที่แหล่งกำเนิด ด้วยความพยายามร่วมกันของผู้บริโภคและผู้ผลิตเท่านั้นที่สามารถมั่นใจในความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือของถ้วยเครื่องดื่มพลาสติกแบบใช้แล้วทิ้งระหว่างการใช้งาน