ПЕТ

Полиетилен терефталат (понекогаш се пишува поли(етилен терефталат)), најчесто скратено ПЕТ, ПЕТЕ, или застарениот PETP или PET-P, е најчест термопластичен полимер смола на полиестер семејство и се користи во влакна за облека, контејнери за течности и храна, термоформирање за производство и во комбинација со стаклени влакна за инженерски смоли.

Може да се означува и со името на брендот Дакрон; во Британија, Терилен; или, во Русија и поранешниот Советски Сојуз, Лавсан.

Поголемиот дел од светското производство на ПЕТ е за синтетички влакна (над 60%), при што производството на шишиња сочинува околу 30% од глобалната побарувачка. Во контекст на текстилните апликации, ПЕТ се означува со неговото заедничко име, полиестер, при што акронимот ПЕТ генерално се користи во однос на пакувањето. Полиестерот сочинува околу 18% од светското производство на полимери и е четврти најпроизведен полимер; полиетилен(ПЕ), полипропилен (ПП) и поливинил хлорид (ПВЦ) се прво, второ и трето, соодветно.

ПЕТ се состои од полимеризиран единици на мономерот етилен терефталат, со повторување (C₁₀H₈O₄) единици. ПЕТ најчесто се рециклира и го има бројот 1 како негов симбол за рециклирање.

Во зависност од неговата обработка и термичка историја, полиетилен терефталат може да постои и како аморфен (транспарентен) и како полукристален полимер. Полукристалниот материјал може да изгледа транспарентен (големина на честички < 500 nm) или непроѕирен и бел (големина на честички до неколку микрометри) во зависност од неговата кристална структура и големината на честичките. Неговиот мономер бис(2-хидроксиетил) терефталат може да се синтетизира со естерификација реакција помеѓу терефтална киселина етилен гликол со вода како нуспроизвод, или со трансестерификација реакција помеѓу етилен гликол диметил терефталат со метанол како нуспроизвод. Полимеризацијата е преку а поликондензација реакција на мономерите (направена веднаш по естерификација/трансестерификација) со вода како нуспроизвод.

имиња
Име на IUPAC Поли (етил бензен-1,4-дикарбоксилат)
Идентификатори
CAS број	25038-59-9
Кратенки	ПЕТ, ПИТ
Својства
Хемиска формула	(C10H8O4)n
Молерна маса	променлива
Густина	1.38 g / cm3 (20 °C), аморфен: 1.370 g/cm3, еден кристал: 1.455 g/cm3
Точка на топење	> 250 °C, 260 °C
Точка на вриење	> 350 °C (се распаѓа)
Растворливост во вода	практично нерастворливи
Термичка спроводливост	0.15 до 0.24 W m-1 K-1
Индекс на рефракција(nD)	1.57-1.58, 1.5750
Термохемија
Специфични топлински капацитет (C)	1.0 kJ / (кг · К)
Поврзани соединенија
Поврзано Мономери	Терефтална киселина Етилен гликол
Освен ако не е поинаку наведено, дадени се податоци за материјали во нивните стандардна состојба (на 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).

Користи

Бидејќи ПЕТ е одличен материјал за бариера на вода и влага, пластичните шишиња направени од ПЕТ широко се користат за безалкохолни пијалоци (види карбонизација). За одредени специјални шишиња, како што се оние наменети за задржување пиво, ПЕТ става дополнителен слој од поливинил алкохол (PVOH) за дополнително да ја намали неговата пропустливост на кислород.

Биаксијално ориентиран ПЕТ филмот (често познат по едно од неговите трговски имиња, „Mylar“) може да се алуминизира со испарување на тенок метален филм на него за да се намали неговата пропустливост и да се направи рефлективен и непроѕирен (MPET). Овие својства се корисни во многу апликации, вклучително и флексибилна храна пакување термална изолација. Видете: “просторни ќебиња“. Поради неговата висока механичка сила, ПЕТ филмот често се користи во апликации со ленти, како што е носачот за магнетна лента или подлогата за лепливи ленти чувствителни на притисок.

Не-ориентиран ПЕТ лист може да биде термоформиран за правење послужавници за пакување и блистер пакувања. Ако се користи кристализирачки ПЕТ, тавчињата може да се користат за замрзнати вечери, бидејќи издржуваат и температура на замрзнување и печење во рерната. За разлика од аморфниот PET, кој е транспарентен, кристализирачкиот PET или CPET има тенденција да биде црна во боја.

Кога се полни со стаклени честички или влакна, станува значително поцврст и поиздржлив.

ПЕТ исто така се користи како подлога во соларни ќелии со тенок филм.

Териленот е исто така споен во врвовите на јажињата за ѕвонче за да се спречи абење на јажињата додека минуваат низ таванот.

историја

ПЕТ беше патентиран во 1941 година од Џон Рекс Винфилд, Џејмс Тенант Диксон и нивниот работодавец Здружението на печатачи Калико од Манчестер, Англија. EI DuPont de Nemours во Делавер, САД, првпат ја користеше трговската марка Mylar во јуни 1951 година и ја доби регистрацијата во 1952 година. Тоа е сè уште најпознатото име што се користи за полиестерски филм. Сегашниот сопственик на трговската марка е DuPont Teijin Films US, партнерство со јапонска компанија.

Во Советскиот Сојуз, ПЕТ за прв пат беше произведен во лабораториите на Институтот за високомолекуларни соединенија на Академијата на науките на СССР во 1949 година, а неговото име „Лавсан“ е негов акроним (лафакториории Института высокомолекулярных соединений Академии наук СССР).

Шишето ПЕТ било патентирано во 1973 година од Натаниел Вајт.

Физички својства

ПЕТ во својата природна состојба е безбојна, полукристална смола. Врз основа на тоа како се обработува, ПЕТ може да биде полу-цврст до крут и е многу лесен. Тоа прави добра бариера за гас и фер влага, како и добра бариера за алкохолот (потребен е дополнителен третман со „бариера“) и растворувачи. Тој е силен и отпорен на удари. ПЕТ станува бел кога е изложен на хлороформ и исто така одредени други хемикалии како толуен.

Околу 60% кристализација е горната граница за комерцијални производи, со исклучок на полиестерските влакна. Проѕирните производи може да се произведуваат со брзо ладење на стопениот полимер под Т_g стаклена преодна температура за да се формира аморфна цврста материја. Како стакло, аморфниот ПЕТ се формира кога на неговите молекули не им е дадено доволно време да се распоредат на уреден, кристален начин додека се лади топењето. На собна температура, молекулите се замрзнати на своето место, но доколку во нив се врати доволно топлинска енергија со загревање над Т_g, тие повторно почнуваат да се движат, дозволувајќи им на кристалите да се јадра и да растат. Оваа постапка е позната како кристализација во цврста состојба.

Кога се остава полека да се излади, стопениот полимер формира покристален материјал. Овој материјал има сферулити кои содржат многу мали кристалити кога се кристализира од аморфна цврстина, наместо да се формира еден голем единечен кристал. Светлината има тенденција да се расејува додека ги преминува границите помеѓу кристалитите и аморфните области меѓу нив. Ова расејување значи дека кристалниот ПЕТ е непроѕирен и бел во повеќето случаи. Цртежот со влакна е меѓу ретките индустриски процеси кои произведуваат речиси еднокристален производ.

Внатрешна вискозност

Една од најважните карактеристики на ПЕТ се нарекува внатрешна вискозност (IV).

Внатрешната вискозност на материјалот, пронајдена со екстраполирање на нулта концентрација на релативната вискозност до концентрација која се мери во децилитри по грам (dℓ/g). Внатрешната вискозност зависи од должината на неговите полимерни синџири, но нема единици поради тоа што е екстраполирана на нулта концентрација. Колку подолги се полимерните синџири, толку повеќе се заплеткуваат синџирите и затоа е поголема вискозноста. Просечната должина на синџирот на одредена серија смола може да се контролира за време на поликондензација.

Опсегот на внатрешна вискозност на PET:

Одделение на влакна

0.40-0.70 Текстил

0.72–0.98 Технички, кабел за гума

Филмска оценка

-0.60 0.70 BoPET (биаксијално ориентиран PET филм)

0.70–1.00 Лист оценка за термоформирање

Одделение за шише

0.70-0.78 Шишиња со вода (рамни)

0.78-0.85 Одделение за газирани безалкохолни пијалоци

Монофиламент, инженерска пластика

-1.00 2.00

Сушење

ПЕТ е хигроскопски, што значи дека апсорбира вода од околината. Меѓутоа, кога овој „влажен“ ПЕТ потоа ќе се загрее, водата хидролизира PET, намалувајќи ја неговата еластичност. Така, пред да може смолата да се обработи во машина за обликување, мора да се исуши. Сушењето се постигнува со употреба на а десикант или сушари пред PET да се внесе во опремата за обработка.

Внатре во машината за сушење, топол сув воздух се пумпа во дното на бункерот што ја содржи смолата, така што таа тече нагоре низ пелетите, отстранувајќи ја влагата на својот пат. Топлиот влажен воздух го напушта врвот на бункерот и прво се провлекува низ пост-ладилник, бидејќи е полесно да се отстрани влагата од ладниот воздух отколку топлиот воздух. Добиениот ладен влажен воздух потоа се пренесува низ кревет за сушење. Конечно, ладниот сув воздух што го напушта креветот за сушење повторно се загрева во процесно грејач и се враќа назад низ истите процеси во затворена јамка. Вообичаено, нивоата на преостаната влага во смолата мора да бидат помали од 50 делови на милион (делови вода на милион делови смола, по тежина) пред обработката. Времето на престој на машината за сушење не треба да биде пократко од околу четири часа. Тоа е затоа што сушењето на материјалот за помалку од 4 часа би барало температура над 160 °C, на кое ниво хидролиза би започнале внатре во пелетите пред да се исушат.

ПЕТ може да се суши и во сушари со компримиран воздух. Машините за сушење со компримиран воздух не го користат повторно воздухот за сушење. Сувиот, загреан компримиран воздух се циркулира низ PET пелети како во машината за сушење, а потоа се ослободува во атмосферата.

Кополимери

Покрај чисто (хомополимер) ПЕТ, ПЕТ модифициран од кополимеризација е исто така достапен.

Во некои случаи, модифицираните својства на кополимерот се пожелни за одредена апликација. На пример, циклохекса диметанол (CHDM) може да се додаде во 'рбетот на полимерот наместо на етилен гликол. Бидејќи овој градежен блок е многу поголем (6 дополнителни атоми на јаглерод) од единицата етилен гликол што ја заменува, тој не се вклопува во соседните ланци како што би се снашло во единицата за етилен гликол. Ова се меша со кристализацијата и ја намалува температурата на топење на полимерот. Општо, таквиот PET е познат како PETG или PET-G (модифициран полиетилен терефталат гликол; Eastman Chemical, SK Chemicals и Artenius Italia се некои производители на PETG). PETG е чиста аморфна термопластика која може да се вбризгува или да се екструдира лист. Може да се обои за време на обработката.

Друг вообичаен модификатор е изофтална киселина, заменувајќи дел од 1,4- (пара-) поврзани терефталат единици. 1,2- (орто-) или 1,3- (мета-) врската создава агол во ланецот, што исто така ја нарушува кристалноста.

Таквите кополимери се поволни за одредени апликации за обликување, како што се термоформирање, што се користи на пример за да се направи фиока или блистер пакување од ко-ПЕТ филм, или аморфен ПЕТ лист (А-ПЕТ) или ПЕТГ лист. Од друга страна, кристализацијата е важна во другите апликации каде што е важна механичка и димензионална стабилност, како што се безбедносните ремени. За ПЕТ шишиња, употреба на мали количини на изофтална киселина, CHDM, диетилен гликол (DEG) или други конономери можат да бидат корисни: ако се користат само мали количини на конономи, кристализацијата е забавена, но не е целосно спречена. Како резултат, шишињата се добиваат преку водат калапи за удар („СБМ“), кои се и чисти и доволно кристални за да бидат соодветна бариера за аромите, па дури и гасовите, како јаглерод диоксид во газирани пијалоци.

производство

Полиетилен терефталат се произведува од етилен гликол диметил терефталат (C₆H₄(CO₂CH₃)₂) Или терефтална киселина.

Првиот е а трансестерификација реакција, додека втората е ан естерификација реакција.

Процес на диметил терефталат

In диметил терефталат процес, ова соединение и вишокот на етилен гликол се реагираат во топењето на 150-200 °C со основен катализатор. Метанол (CH₃OH) се отстранува со дестилација за да се поттикне реакцијата напред. Вишокот на етилен гликол се дестилира на повисока температура со помош на вакуум. Вториот чекор на трансестерификација продолжува на 270-280 °C, со континуирана дестилација и на етилен гликол.

Реакциите се идеализирани на следниов начин:

Првиот чекор

C₆H₄(CO₂CH₃)₂ + 2 HOCH₂CH₂OH → C₆H₄(CO₂CH₂CH₂О)₂ + 2 CH₃OH

Втор чекор

n C₆H₄(CO₂CH₂CH₂О)₂ → [(CO)C₆H₄(CO₂CH₂CH₂О)]_n + n ХОЧ₂CH₂OH

Процес на терефтална киселина

Во терефтална киселина процес, естерификацијата на етилен гликол и терефтална киселина се спроведува директно при умерен притисок (2.7-5.5 бари) и висока температура (220-260 °C). Водата се елиминира во реакцијата, а исто така постојано се отстранува со дестилација:

n C₆H₄(CO₂H)₂ + n ХОЧ₂CH₂OH → [(CO)C₆H₄(CO₂CH₂CH₂О)]_n + 2n H₂O

деградација

ПЕТ е подложен на разни видови деградации за време на обработката. Главните деградации што можат да се појават се хидролитичката, и веројатно најважна, термичка оксидација. Кога ПЕТ се деградира, се случуваат неколку работи: промена на бојата, синџир исечоци што резултира со намалена молекуларна тежина, формирање на ацеталдехид, и вкрстени врски (формирање „гел“ или „рибино око“). Промената на бојата се должи на формирањето на различни хромофорични системи по продолжена термичка обработка на покачени температури. Ова станува проблем кога оптичките барања на полимерот се многу високи, како на пример во апликациите за пакување. Термичката и термооксидативната деградација резултира со слаби карактеристики на обработка и перформанси на материјалот.

Еден начин да се олесни ова е да се користи а кополимер. Комономери како CHDM или изофтална киселина намалете ја температурата на топење и намалете го степенот на кристалност на ПЕТ (особено важно кога материјалот се користи за производство на шишиња). Така, смолата може пластично да се формира на пониски температури и/или со помала сила. Ова помага да се спречи деградација, намалувајќи ја содржината на ацеталдехид во готовиот производ на прифатливо (т.е. незабележливо) ниво. Види кополимери, погоре. Друг начин за подобрување на стабилноста на полимерот е да се користат стабилизатори, главно антиоксиданси како на пр фосфити. Неодамна, се разгледуваше и стабилизација на молекуларното ниво на материјалот со користење на наноструктурирани хемикалии.

Ацеталдехид

Ацеталдехид е безбојна, испарлива супстанца со овошен мирис. Иако природно се формира во некое овошје, може да предизвика лош вкус во флаширана вода. Ацеталдехидот се формира со разградување на ПЕТ преку погрешно ракување со материјалот. Високите температури (ПЕТ се распаѓа над 300 °C или 570 °F), високите притисоци, брзините на екструдерот (прекумерниот проток на смолкнување ја зголемува температурата) и долгите времиња на престој на бурето, сите придонесуваат за производство на ацеталдехид. Кога се произведува ацеталдехид, дел од него останува растворен во ѕидовите на садот, а потоа дифузира во производот складиран внатре, менувајќи го вкусот и аромата. Ова не е таков проблем за не-потрошни материјали (како шампон), за овошни сокови (кои веќе содржат ацеталдехид) или за пијалоци со силен вкус како безалкохолни пијалоци. Меѓутоа, за флаширана вода, ниската содржина на ацеталдехид е доста важна, бидејќи, ако ништо не ја маскира аромата, дури и екстремно ниските концентрации (10-20 делови на милијарда во водата) на ацеталдехид може да предизвикаат лош вкус.

антимон

антимон (Sb) е металоиден елемент кој се користи како катализатор во форма на соединенија како што се антимон триоксид (Сб₂O₃) или антимон триацетат во производството на ПЕТ. По производството, на површината на производот може да се најде забележлива количина на антимон. Овој остаток може да се отстрани со миење. Антимонот, исто така, останува во самиот материјал и, на тој начин, може да мигрира во храна и пијалоци. Изложувањето на PET на вриење или микробранова печка може значително да ги зголеми нивоата на антимон, можеби над максималните нивоа на контаминација на USEPA. Ограничувањето на водата за пиење проценето од СЗО е 20 делови на милијарда (СЗО, 2003), а границата за вода за пиење во САД е 6 делови на милијарда. Иако антимон триоксидот е со мала токсичност кога се зема орално, неговото присуство сè уште е загрижувачко. Швајцарецот Федерална канцеларија за јавно здравје ја истражи количината на миграција на антимон, споредувајќи ги водите флаширани во ПЕТ и стакло: Концентрациите на антимон на водата во ПЕТ шишињата беа повисоки, но сепак далеку под дозволената максимална концентрација. Швајцарската федерална канцеларија за јавно здравје заклучи дека мали количини антимон мигрираат од ПЕТ во флаширана вода, но дека здравствениот ризик од добиените ниски концентрации е занемарлив (1% од „поднослив дневен внес“ утврдени од страна на СЗО). Една подоцнежна (2006 година) но пошироко објавена студија открила слични количини на антимон во вода во ПЕТ шишиња. СЗО објави проценка на ризик за антимон во водата за пиење.

Сепак, концентратите на овошни сокови (за кои не се воспоставени упатства), кои се произведени и флаширани во ПЕТ во ОК, содржат до 44.7 μg/L антимон, што е многу над границите на ЕУ за вода од чешма од 5 µg/L.

Биоразградливост

Нокардија може да го разгради ПЕТ со ензим естераза.

Јапонски научници изолираа бактерија Идеонела сакаиенсис кој поседува два ензими кои можат да го разложат ПЕТ на помали парчиња кои бактеријата може да ги вари. Колонија на I. sakaiensis може да распадне пластична фолија за околу шест недели.

Сигурност

Коментар објавен во Здравствени перспективи на животната средина во април 2010 година сугерираше дека ПЕТ може да даде род ендокрини disruptors под услови на општа употреба и препорачано истражување на оваа тема. Предложените механизми вклучуваат лужење на фталати како и лужење на антимон. Статија објавена во Весник за мониторинг на животната средина во април 2012 година констатира дека концентрацијата на антимон во деонизирана вода складирани во ПЕТ шишиња остануваат во рамките на прифатливата граница на ЕУ дури и ако се чуваат накратко на температури до 60 °C (140 °F), додека содржината во шишиња (вода или безалкохолни пијалоци) може повремено да ја надмине границата на ЕУ по помалку од една година складирање во просторија температура.

Опрема за обработка на шишиња

Постојат два основни методи на обликување за ПЕТ шишиња, едностепено и двостепено. Во двостепеното обликување се користат две посебни машини. Првото машинско вбризгување ја обликува преформата, која наликува на епрувета, со конците на капачето од шишето веќе поставени на своето место. Телото на цевката е значително подебело, бидејќи во вториот чекор ќе се надува во својата конечна форма со помош на водат калапи за удар.

Во вториот чекор, заготовките брзо се загреваат и потоа се надувуваат на дводелна мувла за да се формираат во конечниот облик на шишето. Заготовките (ненадуени шишиња) сега се користат и самите како робусни и уникатни контејнери; покрај новините, некои поглавја на Црвениот крст ги дистрибуираат како дел од програмата Виал на животот до сопствениците на куќи за да ја зачуваат медицинската историја за лицата кои реагираат на итни случаи. Друга сè почеста употреба за преформите се контејнерите во активноста на отворено Geocaching.

Кај машините во еден чекор, целиот процес од суровината до готовиот контејнер се спроведува во една машина, што ја прави особено погодна за обликување нестандардни облици (нарачана лиење), вклучувајќи тегли, рамни овални, облици на колби итн. Нејзината најголема заслуга е намалувањето на просторот, ракувањето со производите и енергијата и далеку повисок визуелен квалитет отколку што може да се постигне со системот во два чекора.

Индустријата за рециклирање полиестер

Во 2016 година, се проценува дека секоја година се произведуваат 56 милиони тони ПЕТ.

Додека повеќето термопластики, во принцип, можат да се рециклираат, Рециклирање на ПЕТ шишиња е попрактичен од многу други пластични апликации поради високата вредност на смолата и речиси ексклузивната употреба на PET за широко употребувана вода и флаширање газирани безалкохолни пијалоци. ПЕТ има а код за идентификација на смола на 1. Главните употреби за рециклиран ПЕТ се полиестер влакна, ленти и контејнери без храна.

Поради рециклирањето на ПЕТ и релативното изобилство на отпаден пост-потрошувач во форма на шишиња, ПЕТ брзо стекнува удел на пазарот како влакна за тепих. Mohawk Industries издаден everSTRAND во 1999 година, 100% рециклирана содржина на ПЕТ влакна по потрошувачката. Оттогаш, повеќе од 17 милијарди шишиња се рециклирани во влакна од тепих. Pharr Yarns, снабдувач на бројни производители на теписи, вклучувајќи ги Looptex, Dobbs Mills и Berkshire Flooring, произведува BCF (обемно континуирано влакно) ПЕТ тепих влакно што содржи минимум 25% рециклирана содржина по потрошувачката.

ПЕТ, како и многу пластика, е исто така одличен кандидат за термичко отстранување (инсинерација), бидејќи е составен од јаглерод, водород и кислород, со само траги од елементите на катализаторот (но без сулфур). ПЕТ има енергетска содржина на мек јаглен.

При рециклирање на полиетилен терефталат или ПЕТ или полиестер, генерално треба да се разликуваат два начина:

1. Хемиски рециклирање назад кон почетните суровини прочистен терефтална киселина (PTA) или диметил терефталат (ДМТ) и етилен гликол (ЕГ) каде што полимерната структура е целосно уништена или во процесните посредници како бис(2-хидроксиетил) терефталат
2. Механичко рециклирање каде што се одржуваат или се реконституираат оригиналните својства на полимерот.

Хемиското рециклирање на ПЕТ ќе стане економично само со примена на линии за рециклирање со висок капацитет од повеќе од 50,000 тони годишно. Таквите линии може да се видат само, ако воопшто, во производните локации на многу големи производители на полиестер. Во минатото беа направени неколку обиди од индустриски размери да се основаат такви погони за рециклирање на хемикалии, но без огромен успех. Дури и ветувачкото хемиско рециклирање во Јапонија досега не стана индустриски пробив. Двете причини за ова се: прво, тешкотијата на конзистентно и континуирано снабдување со шишиња со отпад во толку огромна количина на една локација, и, второ, постојано зголемените цени и нестабилноста на цените на собраните шишиња. Цените на балираните шишиња се зголемија на пример помеѓу 2000 и 2008 година од околу 50 евра/тон на над 500 евра/тон во 2008 година.

Механичкото рециклирање или директната циркулација на ПЕТ во полимерна состојба се работи во повеќето различни варијанти денес. Ваквите процеси се типични за малата и средната индустрија. Ефикасноста на трошоците веќе може да се постигне со капацитети на фабриката во опсег од 5000–20,000 тони/годишно. Во овој случај, денес се можни речиси сите видови повратни информации од рециклиран материјал во циркулацијата на материјалите. Овие различни процеси на рециклирање ќе се дискутираат понатаму во детали.

Покрај хемиските загадувачи и деградација производите генерирани при првата преработка и употреба, механичките нечистотии го претставуваат главниот дел од квалитетно амортизираните нечистотии во тек на рециклирање. Рециклираните материјали се повеќе се воведуваат во производните процеси, кои првично беа дизајнирани само за нови материјали. Затоа, ефикасните процеси на сортирање, одвојување и чистење стануваат најважни за висококвалитетниот рециклиран полиестер.

Кога зборуваме за индустријата за рециклирање полиестер, ние се концентрираме главно на рециклирање на ПЕТ шишиња, кои во меѓувреме се користат за сите видови течни пакувања како вода, газирани безалкохолни пијалоци, сокови, пиво, сосови, детергенти, хемикалии за домаќинство и така натаму. Шишињата лесно се разликуваат поради обликот и конзистентноста и се одвоени од отпадните пластични текови или со автоматско или со рачно сортирање. Воспоставената индустрија за рециклирање полиестер се состои од три главни делови:

• Собирање на ПЕТ шишиња и сепарација на отпад: логистика на отпад
• Производство на чисти снегулки од шишиња: производство на снегулки
• Конверзија на ПЕТ снегулки во финални производи: преработка на снегулки

Среден производ од првиот дел е балиран отпад од шишиња со содржина на ПЕТ поголема од 90%. Најчестата форма на тргување е балата, но исто така на пазарот вообичаени се тули или дури и лабави, претходно исечени шишиња. Во вториот дел, собраните шишиња се претвораат во чисти снегулки од ПЕТ шишиња. Овој чекор може да биде повеќе или помалку сложен и комплициран во зависност од бараниот квалитет на финалната лушпа. Во текот на третиот чекор, снегулките од ПЕТ шишиња се преработуваат на секаков вид производи како филм, шишиња, влакна, филаменти, ремени или посредници како пелети за понатамошна обработка и инженерска пластика.

Покрај ова надворешно рециклирање на полиестерски шишиња (пост-потрошувачки), постојат голем број внатрешни (пред-потрошувачки) процеси на рециклирање, каде што потрошениот полимерен материјал не излегува од производствената локација на слободниот пазар, и наместо тоа повторно се користи во истото производно коло. На овој начин, отпадот од влакна директно повторно се користи за производство на влакна, отпадот од преформа директно повторно се користи за производство на преформи, а отпадот од филм директно повторно се користи за производство на филм.

Рециклирање на ПЕТ шишиња

Прочистување и деконтаминација

Успехот на секој концепт за рециклирање се крие во ефикасноста на прочистување и деконтаминација на вистинското место за време на обработката и до потребната или посакуваната мера.

Општо земено, се применува следново: Колку порано во процесот се отстрануваат туѓите материи и колку потемелно се прави тоа, толку е поефикасен процесот.

Високото Пластификатор температурата на PET во опсег од 280 °C (536 °F) е причината зошто речиси сите вообичаени органски нечистотии како што се ПВЦ, ПЛАН, полиолефин, хемиски влакна од дрво-пулпа и хартија, поливинил ацетат, стопено лепило, средства за боење, шеќер и протеини остатоците се трансформираат во обоени продукти за разградување кои, пак, може да ослободат дополнителни реактивни производи за разградување. Потоа, бројот на дефекти во полимерниот синџир значително се зголемува. Дистрибуцијата на големината на честичките на нечистотиите е многу широка, големите честички од 60-1000 µm - кои се видливи со голо око и лесни за филтрирање - го претставуваат помалото зло, бидејќи нивната вкупна површина е релативно мала и затоа брзината на разградување е помала. Влијанието на микроскопските честички, кои - бидејќи се многу - ја зголемуваат фреквенцијата на дефекти во полимерот, е релативно поголемо.

Мотото „Она што окото не го гледа, срцето не може да тагува“ се смета за многу важно во многу процеси на рециклирање. Затоа, покрај ефикасното сортирање, отстранувањето на видливите нечистотии со процесите на филтрација на топење игра посебна улога во овој случај.

Општо земено, може да се каже дека процесите за правење снегулки од ПЕТ шишиња од собрани шишиња се исто толку разновидни колку што различните текови на отпад се различни во нивниот состав и квалитет. Со оглед на технологијата, не постои само еден начин да се направи тоа. Во меѓувреме, има многу инженерски компании кои нудат погони и компоненти за производство на снегулки, и тешко е да се одлучи за еден или друг дизајн на фабрика. Сепак, постојат процеси кои ги споделуваат повеќето од овие принципи. Во зависност од составот и нивото на нечистотија на влезниот материјал, се применуваат општите следни чекори на процесот.

1. Отвор за бали, отвор за брикети
2. Сортирање и селекција за различни бои, странски полимери особено ПВЦ, туѓи материи, отстранување на филм, хартија, стакло, песок, земја, камења и метали
3. Предмиење без сечење
4. Грубо сечење суво или комбинирано со претходно перење
5. Отстранување на камења, стакло и метал
6. Просејување на воздухот за отстранување на филмот, хартијата и етикетите
7. Мелење, суво и/или влажно
8. Отстранување на полимери со мала густина (чаши) со разлики во густината
9. Топло перење
10. Каустично миење и површинско гравирање, одржување на внатрешна вискозност и деконтаминација
11. Исплакнување
12. Плакнење со чиста вода
13. Сушење
14. Воздушно просејување на снегулки
15. Автоматско сортирање на снегулки
16. Коло за вода и технологија за третман на вода
17. Контрола на квалитетот на снегулките

Нечистотии и материјални дефекти

Бројот на можни нечистотии и дефекти на материјалот што се акумулираат во полимерниот материјал постојано се зголемува - при обработката, како и при користење на полимери - земајќи го предвид растечкиот век на употреба, растечките конечни апликации и постојаното рециклирање. Што се однесува до рециклираните ПЕТ шишиња, споменатите дефекти може да се подредат во следните групи:

1. Реактивните полиестерски OH- или COOH- крајни групи се трансформираат во мртви или нереактивни крајни групи, на пр. формирање на крајни групи на винил естер преку дехидрација или декарбоксилација на терефталатната киселина, реакција на OH- или COOH- крајните групи со монофункционална деградација производи како моно-јаглеродни киселини или алкохоли. Резултатите се намалена реактивност за време на ре-поликондензација или повторно SSP и проширување на дистрибуцијата на молекуларната тежина.
2. Пропорцијата на крајната група се поместува кон насоката на COOH крајните групи изградени преку термичка и оксидативна деградација. Резултатите се намалување на реактивноста и зголемување на киселинското автокаталитичко распаѓање при термичка обработка во присуство на влажност.
3. Се зголемува бројот на полифункционални макромолекули. Акумулација на гелови и дефекти на разгранување со долг ланец.
4. Бројот, концентрацијата и разновидноста на неполимерно идентични органски и неоргански туѓи материи се зголемуваат. Со секој нов термички стрес, органските туѓи материи ќе реагираат со распаѓање. Ова предизвикува ослободување на понатамошни супстанции кои поддржуваат деградација и супстанции за боење.
5. Групите на хидроксид и пероксид се акумулираат на површината на производите направени од полиестер во присуство на воздух (кислород) и влажност. Овој процес се забрзува со ултравиолетова светлина. За време на процесот на задно лекување, хидропероксидите се извор на кислородни радикали, кои се извор на оксидативна деградација. Уништувањето на хидропероксидите треба да се случи пред првиот термички третман или за време на пластификацијата и може да биде поддржано со соодветни адитиви како антиоксиданти.

Земајќи ги предвид горенаведените хемиски дефекти и нечистотии, во тек е модификација на следните полимерни карактеристики во текот на секој циклус на рециклирање, кои се откриваат со хемиска и физичка лабораториска анализа.

Особено:

• Зголемување на COOH крајните групи
• Зголемување на бројот на бојата б
• Зголемување на магла (проѕирни производи)
• Зголемување на содржината на олигомери
• Намалување на способноста за филтрирање
• Зголемување на содржината на нуспроизводи како што се ацеталдехид, формалдехид
• Зголемување на извлечени странски загадувачи
• Намалување на бојата L
• Намалување на внатрешна вискозност или динамички вискозитет
• Намалување на температурата на кристализација и зголемување на брзината на кристализација
• Намалување на механичките својства како цврстина на истегнување, издолжување при прекин или модул на еластичност
• Проширување на дистрибуцијата на молекуларната тежина

Во меѓувреме, рециклирањето на ПЕТ-шишиња е процес со индустриски стандард што го нудат широк спектар на инженерски компании.

Примери за обработка на рециклиран полиестер

Процесите на рециклирање со полиестер се речиси исто толку различни како и процесите на производство врз основа на примарни пелети или топење. Во зависност од чистотата на рециклираните материјали, полиестерот може да се користи денес во повеќето процеси на производство на полиестер како мешавина со девствен полимер или сè повеќе како 100% рециклиран полимер. Некои исклучоци како BOPET-филм со мала дебелина, специјални апликации како оптички филм или предива преку FDY-вртење со > 6000 m/min, микрофиламенти и микро-влакна се произведуваат само од девствен полиестер.

Едноставно повторно пелетизирање на снегулки од шишиња

Овој процес се состои од трансформирање на отпадот од шишиња во снегулки, со сушење и кристализирање на снегулките, со пластифицирање и филтрирање, како и со пелетизирање. Производот е аморфен ре-гранулат со внатрешен вискозитет во опсег од 0.55-0.7 dℓ/g, во зависност од тоа како е извршено целосно предсушење на ПЕТ снегулките.

Посебна карактеристика се: Ацеталдехидот и олигомерите се содржани во пелетите на пониско ниво; вискозитетот некако се намалува, пелетите се аморфни и мора да се кристализираат и сушат пред понатамошна обработка.

Обработка на:

• А-ПЕТ филм за термоформирање
• Дополнување на ПЕТ девственото производство
• BoPET филм за пакување
• ПЕТ шише смола од SSP
• Предиво за тепих
• Инженерска пластика
• Филаменти
• Неткаен
• Пруги за пакување
• Главни влакна.

Изборот на начинот на повторно пелетизирање значи да се има дополнителен процес на конверзија кој, од една страна, е енергетски интензивен и трошат многу и предизвикува термичко уништување. Од друга страна, чекорот на пелетизирање ги обезбедува следните предности:

• Интензивна филтрација на топење
• Средна контрола на квалитетот
• Модификација со адитиви
• Избор на производи и одвојување по квалитет
• Флексибилноста на обработката се зголеми
• Квалитетна униформизација.

Производство на ПЕТ-пелети или снегулки за шишиња (шише до шише) и А-ПЕТ

Овој процес е, во принцип, сличен на оној опишан погоре; сепак, произведените пелети директно (континуирано или дисконтинуирано) се кристализираат и потоа се подложени на поликондензација во цврста состојба (SSP) во машина за сушење или вертикален реактор со цевки. За време на овој чекор на обработка, соодветниот внатрешен вискозитет од 0.80-0.085 dℓ/g повторно се гради и, во исто време, содржината на ацеталдехид се намалува на < 1 ppm.

Фактот дека некои производители на машини и производители на линии во Европа и САД прават напори да понудат независни процеси на рециклирање, на пр. т.н. процес од шише до шише (B-2-B), како на пр. BePET, Старлингер, URRC или BÜHLER, има за цел генерално да обезбеди доказ за „постоење“ на потребните остатоци од екстракција и за отстранување на моделните загадувачи според FDA со примена на т.н. прехранбениот сектор. Покрај ова одобрување на процесот, сепак е неопходно секој корисник на таквите процеси да мора постојано да ги проверува ограничувањата на FDA за суровините што тој самиот ги произведува за неговиот процес.

Директна конверзија на снегулки од шишиња

Со цел да се заштедат трошоците, сè поголем број производители на посредни полиестери, како што се предилници, мелници за ремени или мелници за леано филм, работат на директна употреба на ПЕТ-снегулките, од обработката на искористените шишиња, со цел да се зголеми број на полиестерски посредници. За прилагодување на потребната вискозност, покрај ефикасното сушење на снегулките, можно е да се реконституира и вискозноста преку поликондензација во фаза на топење или поликондензација во цврста состојба на снегулките. Најновите процеси на конверзија на ПЕТ снегулки се примена на екструдери со два завртки, екструдери со повеќе завртки или системи со повеќе ротации и случајно вакуумско дегасирање за да се отстрани влагата и да се избегне претходно сушење со шушка. Овие процеси овозможуваат конверзија на неисушени ПЕТ снегулки без значително намалување на вискозноста предизвикано од хидролиза.

Што се однесува до потрошувачката на снегулки од ПЕТ шишиња, главниот дел од околу 70% се претвора во влакна и филаменти. Кога се користат директно секундарни материјали како што се снегулки од шишиња во процесите на предење, треба да се добијат неколку принципи на обработка.

Процесите на вртење со голема брзина за производство на POY вообичаено имаат потреба од вискозност од 0.62–0.64 dℓ/g. Почнувајќи од снегулките од шишиња, вискозноста може да се постави преку степенот на сушење. Дополнителна употреба на TiO₂ е неопходно за целосно досадно или полуматно предиво. За да се заштитат спинерите, во секој случај е неопходна ефикасна филтрација на растопот. Засега, количината на POY направена од 100% полиестер за рециклирање е прилично мала затоа што овој процес бара висока чистота на топењето на предење. Најчесто се користи мешавина од девствени и рециклирани пелети.

Главните влакна се вртат во опсег на внатрешен вискозитет кој е прилично помал и кој треба да биде помеѓу 0.58 и 0.62 dℓ/g. И во овој случај, потребната вискозност може да се прилагоди преку сушење или прилагодување на вакуум во случај на истиснување на вакуум. За прилагодување на вискозноста, сепак, додаток на модификатор на должината на синџирот како етилен гликол or диетилен гликол исто така, може да се користи.

Неткаен материјал за вртење - во полето со фин титар за текстилни апликации, како и тешко предење неткаен материјал како основни материјали, на пр. за покривни покривки или во изградба на патишта - може да се произведе со вртење снегулки од шишиња. Вискозноста на вртење е повторно во опсег од 0.58-0.65 dℓ/g.

Едно поле од зголемен интерес каде што се користат рециклирани материјали е производството на ленти за пакување со висока издржливост и монофиламенти. Во двата случаи, почетната суровина е главно рециклиран материјал со поголем внатрешен вискозитет. Пругите за пакување со висока издржливост, како и монофиламентот потоа се произведуваат во процесот на вртење со топење.

Рециклирање до мономерите

Полиетилен терефталат може да се деполимеризира за да се добијат составните мономери. По прочистувањето, мономерите може да се користат за подготовка на нов полиетилен терефталат. Естерските врски во полиетилен терефталат може да се расцепат со хидролиза или со трансестерификација. Реакциите се едноставно обратни од оние што се користат во производството.

Делумна гликолиза

Парцијалната гликолиза (трансестерификација со етилен гликол) го претвора крутиот полимер во олигомери со кратки ланци кои можат да се филтрираат со топење на ниска температура. Откако ќе се ослободат од нечистотиите, олигомерите може да се вратат во производниот процес за полимеризација.

Задачата се состои во хранење на 10-25% снегулки од шишиња додека се одржува квалитетот на пелети од шишиња што се произведуваат на линија. Оваа цел е решена со деградирање на снегулките од ПЕТ шишиња - веќе за време на нивната прва пластификација, што може да се изврши во екструдер со еден или повеќе завртки - до внатрешна вискозност од околу 0.30 dℓ/g со додавање мали количини етилен гликол и со подложување на протокот на топење со низок вискозитет на ефикасна филтрација директно по пластификацијата. Понатаму, температурата е доведена до најниската можна граница. Дополнително, со овој начин на обработка е можна можноста за хемиско разложување на хидропероксидите со директно додавање на соодветен P-стабилизатор при пластифицирање. Уништувањето на хидропероксидните групи е, со други процеси, веќе извршено во текот на последниот чекор од третманот на снегулките, на пример со додавање на H₃PO₃. Делумно гликолизираниот и фино филтрираниот рециклиран материјал континуирано се внесува во реакторот за естерификација или предполикондензација, соодветно се прилагодуваат количините на дозирање на суровините.

Вкупна гликолиза, метанолиза и хидролиза

Третманот на отпадот од полиестер преку вкупна гликолиза за целосно претворање на полиестерот во бис(2-хидроксиетил) терефталат (C₆H₄(CO₂CH₂CH₂О)₂). Ова соединение се прочистува со вакуумска дестилација и е еден од посредниците што се користат во производството на полиестер. Вклучената реакција е следна:

[(CO)C₆H₄(CO₂CH₂CH₂О)]_n + n ХОЧ₂CH₂О → n C₆H₄(CO₂CH₂CH₂О)₂

Овој пат за рециклирање е изведен на индустриско ниво во Јапонија како експериментално производство.

Слично на вкупната гликолиза, метанолизата го претвора полиестерот во диметил терефталат, кој може да се филтрира и дестилира со вакуум:

[(CO)C₆H₄(CO₂CH₂CH₂О)]_n + 2n CH₃О → n C₆H₄(CO₂CH₃)₂

Метанолизата денес ретко се изведува во индустријата бидејќи производството на полиестер врз основа на диметил терефталат е огромно намалено, а многу производители на диметил терефталат исчезнаа.

Исто така, како погоре, полиетилен терефталат може да се хидролизира до терефтална киселина и етилен гликол под висока температура и притисок. Добиената сурова терефтална киселина може да се прочисти со рекристализација да се добие материјал погоден за повторна полимеризација:

[(CO)C₆H₄(CO₂CH₂CH₂О)]_n + 2n H₂О → n C₆H₄(CO₂H)₂ + n ХОЧ₂CH₂OH

Овој метод се чини дека сè уште не е комерцијализиран.