ขวดชาเขียว: ความเหมือนที่แตกต่าง

นอกจากน้ำเปล่าบรรจุขวดที่ทุกวันนี้ราคาเกือบเท่ากับน้ำมันเบนซินแล้ว ไม่ว่าจะเป็นร้านสะดวกซื้อหรือแผงขายเครื่องดื่มริมฟุตบาทก็จะมีเครื่องดื่มอีกประเภทหนึ่งที่สามารถดับกระหายได้เป็นอย่างดี นั่นก็คือ “ชาเขียว” หลากหลายยี่ห้อที่มาพร้อมกับสูตรต่างๆ ไม่ว่าจะรสดั้งเดิม สูตรผสมน้ำผึ้ง หรือแม้แต่ข้าวบาเล่ ก็เอามาผสมในชาเขียวด้วย

หากนำขวดที่บรรจุเครื่องดื่มเหล่านี้ ไม่ว่าจะเป็นขวดน้ำเปล่าหรือขวดชาเขียว มาแกะฉลากข้างขวดออกแล้วนำมาวางรวมกัน หลายคนก็คงแยกออกได้ว่าขวดชนิดใดเป็นขวดน้ำเปล่าและขวดชนิดใดเป็นขวดบรรจุชาเขียว ความแตกต่างที่เห็นได้ชัดแต่หลายคนกลับไม่ทันสังเกตก็คือ ขวดบรรจุชาเขียวจะมีบริเวณคอขวด (ปากขวด) เป็นสีขาวทึบต่างจากบริเวณตัวขวดทีเป็นพลาสติกใสเหมือนขวดน้ำดื่มทั่วไป

pet-bottle

เมื่อลองพลิกดูที่ก้นขวดของเครื่องดื่มทั้งสองชนิดจะพบกับตัวหนังสือภาษาอังกฤษที่เขียนว่า PET ซึ่งเป็นสัญลักษณ์บอกว่าบรรจุภัณฑ์นี้ขึ้นรูปมาจากพลาสติกที่ชื่อว่า Poly Ethylene Terephthalate หรือที่ทั่วไปเรียกว่าขวดเพ็ทนั่นเอง โดยปกติแล้วเมื่อนำพลาสติกหรือโพลิเมอร์ที่ชื่อว่า PET มาขึ้นรูป ผลิตภัณฑ์ที่ได้จะมีลักษณะใส ไม่มีสี ทำให้นิยมนำมาใช้ทำเป็นภาชนะที่มีความใส สามารถเห็นเนื้อในของเครื่องดื่มที่บรรจุอยู่ภายในได้

คำถามต่อมาที่หลายคนอาจสงสัยก็น่าจะเกี่ยวกับวัสดุที่ใช้ทำปากขวดบรรจุชาเขียว ทำไมต้องใช้วัสดุที่มีสีขาว และวัสดุชนิดนั้นคืออะไร?

วัสดุสีขาวที่ใช้ทำปากขวดบรรจุชาเขียวก็คือ PET ชนิดเดียวกับที่ใช้ทำตัวขวดนั่นเอง อีกทั้งยังไม่มีการเติมแต่งสารเคมีใดๆ เข้าไปเพิ่มเติมเพื่อให้มันมีสีขาวขึ้นมา แต่สีขาวที่เห็นนั้นเกิดจากความแตกต่างของขั้นตอนการผลิตขวดซึ่งนำไปใช้ในสภาวะที่ไม่เหมือน

พลาสติกโดยทั่วไปจะมีสมบัติเฉพาะตัวอย่างหนึ่งที่เรียกว่าค่า Tg (glass transition temperature) ซึ่งก็คืออุณหภูมิที่พลาสตติกจะเริ่มเปลี่ยนสภาพจากของแข็งคล้ายแก้วกลายไปเป็นของแข็งที่สามารถเปลี่ยนแปลงรูปร่างได้คล้ายกับยาง โดยที่ PET ที่ใช้ทำขวดพลาสติกจะมีค่า Tg อยู่ที่ 69 องศาเซลเซียส ซึ่งหมายความว่าถ้าใช้ขวดนี้บรรจุของเหลวที่มีอุณหภูมิสูงกว่า 69 องศาเซลเซียส ขวดก็จะมีรูปร่างหงิกงอไม่เป็นรูปทรงที่ต้องการอีกต่อไป

ในการบรรจุชาเขียวลงในขวดขณะอยู่ในสายการผลิต ชาเขียวที่ถูกต้มจนเดือดถูกลำเลียงผ่านท่อโลหะเพื่อลดอุณหภูมิลงไปในระดับหนึ่ง แต่ท่อโลหะที่ใช้ปล่อยชาเขียวลงในขวดจะมีความร้อนสะสมสูงมาก หากสัมผัสกับ PET ปกติ ก็จะทำให้ปากขวดชาเขียวมีรูปร่างแปลกตาไปจากที่เราเห็น จึงต้องมีการดัดแปลงสมบัติของ PET ให้สามารถทนความร้อนบริเวณนี้ได้มากกว่าเดิม

greentea-pet-bottle

เนื่องจากค่า Tg เป็นอุณหภูมิที่เริ่มมีการหมุนของพันธะเดี่ยวในสายโพลิเมอร์เกิดขึ้น หากทำให้พันธะดังกล่าวสามารถหมุนได้ยากขึ้น อุณหภูมิที่ใช้ก็จะสูงขึ้นตามไปด้วย จึงมีการทำให้โมเลกุลของ PET บางส่วนมีการจัดเรียงตัวในลักษณะของผลึกในเนื้อของโพลิเมอร์ ซึ่งความเป็นผลึกจะทำให้ค่า Tg ของโพลิเมอร์สูงขึ้นนั่นเอง

โพลิเมอร์ที่มีความเป็นผลึกมากขึ้นจะมีดัชนีหักมากขึ้นตามไปด้วย ด้วยเหตุนี้ PET บริเวณปากขวดบรรจุชาเขียวที่มีการจัดเรียงตัวเป็นผลึกในบางส่วน (semi-crystalline) จึงมีลักษณะเป็นสีขาวทึบแสง แตกต่างไปจากขวดบรรจุน้ำดื่มทั่วๆ ไปที่มีลักษณะโปร่งใสทั้งใบ