PET

Polietilen tereftalatoa (batzuetan idatzitako poli (etilen tereftalatoa)) arrunt laburtua PET, pete, edo zaharkituta dagoen PETP edo PET-P, ohikoena da termoplastiko polimero erretxina poliester familia eta zuntzetan erabiltzen da arropetarako; edukiontziak likido eta elikagaientzako, fabrikaziorako termoformaketa eta erretxinen ingeniaritzako beira-zuntzekin konbinatuta.

Markaren izena ere aipatu daiteke dacron; Britainia Handian, Terylene; edo, Errusian eta Sobietar Batasunean, Lavsan.

Munduko PET ekoizpenaren gehiengoa zuntz sintetikoetarako da (% 60tik gorakoa), eta botilen ekoizpenak mundu osoko eskariaren% 30 inguru hartzen du. Ehungintzako aplikazioen testuinguruan, PET izen arruntarekin aipatzen da, poliester, berriz, siglak PET normalean bilgarriei dagokienez erabiltzen da. Poliesterrak munduko polimeroen ekoizpenaren% 18 inguru osatzen du eta gehien ekoizten duen laugarrena da polimero; polietilenoa(LH), polipropilenoa (PP) eta polivinil kloruroa (PVC) lehen, bigarren eta hirugarren dira, hurrenez hurren.

PET osatzen dute polimerizatu monomero etilen tereftalatoaren unitateak, errepikatuz (C₁₀H₈O₄) unitateak. PET normalean birziklatzen da, eta zenbakia dauka 1 bere birziklapen ikur gisa.

Prozesatuaren eta historia termikoaren arabera, polietilen tereftalatoa amorfo gisa (gardena) eta polimero erdi-kristalinoa. Material erdikristalinoa gardena (partikulen tamaina <500 nm) edo opakoa eta zuria (partikula tamaina mikrometro batzuk arte) izan daiteke, kristal egituraren eta partikula tamainaren arabera. Bere monomeroa bis (2-hidroxietil) tereftalatoa % s sintetiza daiteke esterifikazioa arteko erreakzioa azido tereftalikoa etilen glicol urarekin azpiproduktu gisa edo transesterifikazio arteko erreakzioa etilen glicol dimetil tereftalatoa batera metanola azpiproduktu gisa. Polimerizazioa a bidez egiten da polikondentsazioa Monomeroen erreakzioa (esterifikazio / transesterifikazioaren ondoren) urarekin azpiproduktu gisa erreakzionatzea.

izenak
IUPAC izena Poli (etilbentzeno-1,4-dicarboxilatoa)
Identifikadoreak
CAS Zenbakia	25038-59-9
Laburdurak	PET, PETE
Properties
Kimika formula	(C10H8O4)n
Masa molarra	aldagaia
Dentsitatea	1.38 g / cm3 (20 ° C), amorfoa: 1.370 g / cm3, kristal bakarra: 1.455 g / cm3
Mehatze-puntua	> 250 ° C, 260 ° C
Irakite-puntua	> 350 ° C (deskonposatu)
Solubility in water	ia disolbaezina
Eroankortasun termikoa	0.15 eta 0.24 W m-1 K-1
Errefrakzio indizea(nD)	1.57-1.58, 1.5750
Termokimika
Espezifikoa bero ahalmena (C)	1.0 kJ / (kg · K)
Lotutako konposatuak
Erlazioa monomero	Azido tereftalikoa Etilen glicol
Besterik adierazi ezean, datuak materialak ematen dira egoera estandarra (25 ° C-tan [77 ° F], 100 kPa).

erabilerak

PET ur eta hezetasun hesi material bikaina denez, PET-ekin egindako plastikozko botilak asko erabiltzen dira freskagarrietan (ikus karbonatazioa). Espezializatutako botiletarako, adibidez, garagardoa edukitzeko diseinatutakoak, PET-ek polivinil alkohol gehigarria (PVOH) geruza ematen du, oxigeno-iragazkortasuna areagotzeko.

Biaxialki zuzendutako PETa filma ("Mylar" izen komertzial batekin ezaguna) aluminizatua izan daiteke metalezko film mehea lurruntzean haren iragazkortasuna murrizteko eta islatzailea eta opakoa bihurtzeko (MPET). Ezaugarri horiek erabilgarriak dira aplikazio askotan, janari malgua barne ontziak isolamendu termikoa. Ikus:espazioko mantak“. Bere erresistentzia mekaniko handia dela eta, PET filmak zinta aplikazioetan erabili ohi dira, hala nola, zinta magnetikoetarako garraiatzailea edo presioarekiko zinta itsasgarrietarako babesak.

Orientatu gabeko PET fitxa izan daiteke termoformatua ontziratzeko erretiluak eta blister paketeak egiteko. PET kristalizagarria erabiltzen bada, erretiluak izoztutako afarietan erabil daitezke, izoztearen eta labearen labean tenperatura jasaten baitute. PET amorfoak ez bezala, gardena den PET edo CPET kolore beltza izan ohi da.

Kristalezko partikulez edo zuntzez beteta dagoenean, gogorragoa eta iraunkorragoa bihurtzen da.

PET ere substratu gisa erabiltzen da pelikula meheko eguzki-zeluletan.

Berilena kanpai-soken gailurretan ere sartuta dago, sabaian igarotzen diren bitartean soken higadura ekiditeko.

Historia

PET 1941ean John Rex Whinfield-ek, James Tennant Dickson-ek eta haien enpresariak Manchesterreko (Ingalaterra) Calico Printers 'Association-ek patentatu zuten. AEBetako Delaware-ko EI DuPont de Nemours-ek 1951ko ekainean erabili zuen Mylar marka eta 1952. urtean jaso zuen erregistroa. Hala ere, poliester filmetarako erabiltzen den izenik ezagunena da. Markaren egungo jabea DuPont Teijin Films US da, Japoniako enpresa batekin lankidetzan aritzea.

Sobietar Batasunean, PET SESB Zientzien Akademiako Institutu Molekular Handiko Institutuen laborategietan fabrikatu zen lehen aldiz, 1949an, eta bere izena "Lavsan" horren akronimoa da (laборатории Института высокомолекулярных соединений Академии наук СССР).

PET botila Nathaniel Wyeth-ek patentatu zuen 1973an.

Propietate fisikoak

PET bere egoera naturalean kolorerik gabeko erretxina erdi kristalinoa da. Prozesatzen den moduaren arabera, PET erdi zurruna eta zurruna izan daiteke, eta oso arina da. Gas ona eta hezetasun bidezko hesi ona egiten du, baita alkoholaren aurkako hesi ona ere ("oztopo" tratamendu osagarria behar du) eta disolbatzaileentzat. Indartsua da eta inpaktuen kontrakoa. PET zuri bihurtzen da kloroformoaren eta beste zenbait produktu kimikoren ondorioz, hala nola toluenoa.

% 60 inguru kristalizazioa merkataritzako produktuen goiko muga da, poliesterrezko zuntzak izan ezik. Produktu garbiak T azpitik urtutako polimero azkar hoztean ekoitzi daitezke_g beira trantsizio tenperatura solido amorfo bat osatzeko. Beiraren antzera, PET amorfoak sortzen dira molekulei denbora nahikoa ematen ez zaienean modu kristalino eta ordenatuan antolatzeko urtua hoztu ahala. Giro tenperaturan molekulak bere lekuan izozten dira, baina, nahikoa bero energia berriro sartzen bada T gainetik berotuz_g, berriro mugitzen hasten dira, kristalak nukleatzeko eta hazteko aukera emanez. Prozedura hau egoera solidoaren kristalizazio gisa ezagutzen da.

Poliki poliki hozten uzten denean, polimero urtuak material kristalinoagoa eratzen du. Material honek badu esferulitoak txiki asko dituzten kristalak solido amorfo batetik kristalizatzen denean, kristal bakar handi bat eratzea baino. Argiak sakabanatzen du kristaliten eta eskualde amorfoen arteko mugak zeharkatzen dituen heinean. Dispertsio horrek esan nahi du kristal PETa opakua eta zuria dela gehienetan. Zuntzen marrazkia ia kristal bakarreko produktua ekoizten duten prozesu industrial gutxien artean dago.

Biskositate intrinsikoa

PETaren ezaugarri garrantzitsuenetako bat aipatzen da biskositate intrinsekoa (IV).

Materiaren berezko biskositatea, biskositate erlatiboaren zero kontzentrazioan neurtuta, honela neurtzen da deszifratzaileak gramo bakoitzeko (dℓ / g). Biskositate intrinsikoa bere polimero kateen luzeraren araberakoa da, baina ez du unitaterik zero kontzentraziora estrapolatuta egoteagatik. Zenbat eta luzeagoak izan polimeroak kateen arteko loturak, orduan eta handiagoa izango da biskositatea. Erretxina sorta jakin bateko batez besteko katearen luzera kontrolatu daiteke polikondentsazioa.

PETaren berezko biskositate-barrutia:

Zuntz kalifikazioa

0.40–0.70 Ehungintza

0.72–0.98 pneumatikoko kable teknikoa

Zinema kalifikazioa

0.60-0.70 KOPA (biaxialki orientatutako PET filma)

0.70-1.00 orrirako termoformaketa

Botilaren kalifikazioa

0.70–0.78 Ur botilak (lauak)

0.78–0.85 Karbonatutako freskagarritasun maila

Monofilamendua, ingeniaritza plastikoa

1.00-2.00

lehortzeko

PET da hygroscopic, hau da, inguruneko ura xurgatzen duela. Hala ere, PET "heze" hori berotzen denean, ura hidroliziak PETa, erresilientzia gutxituz. Horrela, erretxina moldura-makina batean prozesatu aurretik, lehortu egin behar da. Lehortzea a-ren bidez lortzen da desikantea edo lehorgailuak PET prozesatzeko ekipamenduetan sartu aurretik.

Lehorgailuaren barruan, aire lehorra eta beroa erretxina duen tolestearen hondoan ponpatzen da, pelletetatik igarotzen da, bidean hezetasuna kenduz. Aire heze beroa biltegiaren goialdetik irten eta lehenengo hozkailu batetik igarotzen da, aire hotzetik hezetasuna kentzea errazagoa delako, aire beroa baino. Ondoren sortzen den aire hezea freskoa ohe desikatzaile batetik pasatzen da. Azkenean, ohe lehorgailutik irteten den aire lehor freskoa berotzen da prozesuko berogailu batean eta berriro prozesu berdinetatik igortzen da begizta itxian. Normalean, erretxinan hondarreko hezetasun-mailak 50 zati baino gutxiago izan behar dira (ur zatiak milioi erretxina zati bakoitzeko, pisuaren arabera) prozesatu aurretik. Lehorgailuaren egonaldiak lau ordu inguru baino gutxiago izan behar du. Hau da, materiala 4 ordu baino gutxiagotan lehortzeak 160 ° C-tik gorako tenperatura beharko lukeelako, zein mailatan hidrolisi pelleten barruan hasiko ziren lehortu aurretik.

PET ere aire konprimituaren erretxina lehorgailuan lehortu daiteke. Aire konprimitutako lehorgailuak ez du lehortzen airea berrerabiltzen. Aire konprimitu lehor eta berotua PET pelletetatik igarotzen da lehortzaile lehorgailuan, eta ondoren atmosferara askatzen da.

kopolimeroak

Pureaz gain (homopolimeroen) PET, PET aldatuta kopolimerizazioa ere eskuragarri dago.

Zenbait kasutan, kopolimeroen aldatutako propietateak desiragarriagoak dira aplikazio jakin baterako. Adibidez, ziklohexano dimetanola (CHDM) polimeroaren bizkarrezurra gehitu daiteke etilen glicol. Eraikuntza bloke hau ordezkatzen duen etilenglikol unitatea baino askoz ere handiagoa denez (6 karbono atomo osagarri), ez dator bat kate aldamenetan etilenglikol unitate batek egingo lukeen moduan. Horrek kristalizazioa oztopatzen du eta polimeroaren urtze tenperatura jaisten du. Orokorrean, PET hori PETG edo PET-G izenarekin ezagutzen da (Polietilenotereftalato glikolaz aldatua; Eastman Chemical, SK Chemicals eta Artenius Italia PETG fabrikatzaile batzuk dira). PETG termoplastiko amorfo argia da, injekzio bidez moldatu edo xafla atera daiteke. Koloratu egin daiteke prozesatzean.

Beste aldatzaile arrunt bat da azido isoftikoa, 1,4- batzuk ordezkatuz (for-) lotuta tereftalatoa unitateak. 1,2- (orto-) edo 1,3- (meta-) loturak angelu bat sortzen du katean, kristalintasuna ere asaldatzen baitu.

Horrelako kopolimeroak abantailak dira moldaketa-aplikazio jakin batzuetarako, adibidez termoformaketa, adibidez, co-PET filmetik, edo PET amorfoko xafla (A-PET) edo PETG xaflarako ontziak edo ontziak ontziratzeko. Bestalde, kristalizazioa garrantzitsua da beste aplikazio batzuetan egonkortasun mekanikoa eta dimentsionala garrantzitsua denean, esate baterako, segurtasun-gerrikoak. PET botilen kasuan, azido isofalikoaren kantitate txikiak erabiltzea, CHDM, dietilen glicol (DEG) edo beste komonomero batzuk baliagarriak izan daitezke: komonomero kantitate txikiak soilik erabiltzen badira, kristalizazioa moteldu egiten da, baina ez da eragozten. Horren ondorioz, botilak bidez lor daitezke luzatze kolpe moldaketa ("SBM"), argi eta kristal nahikoak direnez, usainetarako nahiz gasetarako oztopo egokia izateko, hala nola karbono dioxidoa edari karbonatuetan.

produkzio

Polietileno tereftalatoa sortzen da etilen glicol dimetil tereftalatoa (C₆H₄(KO₂CH₃)₂) edo azido tereftalikoa.

Lehena a transesterifikazio erreakzioa, berriz, azken hau esterifikazioa erreakzioa.

Dimetil tereftalatoaren prozesua

In dimetil tereftalatoa prozesuan, konposatu hori eta gehiegizko etilenglikola erreakzionatzen dira urtzean 150-200 ° C-tan a-rekin oinarrizko katalizatzailea. metanola (CH₃OH) destilazio bidez kentzen da erreakzioa aurrera eramateko. Gehiegizko etilenglikola tenperatura altuagoan destilatzen da hutsaren laguntzaz. Bigarren transesterifikazio urratsa 270-280 ° C-tan egiten da, etilenglikolaren etengabeko destilazioarekin ere.

Erreakzioak honela idealizatzen dira:

Lehen urratsa

C₆H₄(KO₂CH₃)₂ + 2 HOCH₂CH₂OH → C₆H₄(KO₂CH₂CH₂OH)₂ + 2 CH₃OH

Bigarren urratsa

n C₆H₄(KO₂CH₂CH₂OH)₂ → [(CO) C₆H₄(KO₂CH₂CH₂O)]_n + n Hoch₂CH₂OH

Azido tereftalikoaren prozesua

En azido tereftalikoa prozesua, etilenglikolaren eta azido tereftalikoaren esterifikazioa presio moderatuan (2.7-5.5 bar) eta tenperatura altuan (220-260 ° C) egiten da zuzenean. Erreakzioan ura ezabatzen da eta destilazio bidez ere etengabe kentzen da:

n C₆H₄(KO₂H)₂ + n Hoch₂CH₂OH → [(CO) C₆H₄(KO₂CH₂CH₂O)]_n 2 +n H₂O

degradazioa

PET prozesamenduan zehar hainbat degradazio jasan behar da. Gerta daitezkeen degradazio nagusiak oxidazio termikoa eta, seguru asko, garrantzitsuenak dira. PET degradatzen denean hainbat gauza gertatzen dira: deskoloratzea, katea isurketak pisu molekular murriztua sortuz azetaldehidoa, eta mugaz loturak ("Gel" edo "arrain-begi" eraketa). Koloreztapena tenperatura altuetan tratamendu termiko luzea egin ondoren hainbat sistema kromoforiko sortzearen ondorioz gertatzen da. Hau arazo bihurtzen da polimeroaren eskakizun optikoak oso handiak direnean, hala nola ontziratzeko aplikazioetan. Degradazio termiko eta termooxidatiboak prozesagarritasunaren ezaugarri txarrak eta materialaren errendimendua eragiten ditu.

Hori arintzeko modu bat a. Erabiltzea da kopolimero. CHDM edo azido isoftikoa jaitsi urtze-tenperatura eta murriztu PET-aren kristaltasun maila (bereziki garrantzitsua da materiala botilen fabrikaziorako erabiltzen denean). Horrela, erretxina plastikoki eratu daiteke tenperatura baxuagoetan eta / edo indar txikiagoarekin. Horrek degradazioa ekiditen laguntzen du, produktuaren aketaldehidoaren edukia maila onargarri (hau da, oharkabean) murriztuz. Ikusi kopolimeroak, goian. Polimeroaren egonkortasuna hobetzeko beste modu bat egonkortzaileak erabiltzea da, batez ere, antioxidatzaileak fosfitoak. Duela gutxi, material nanoegituratutako produktu kimikoak erabiliz estabilizazio molekularra ere kontuan hartu da.

acetaldehyde

acetaldehyde kolorerik gabeko substantzia lurrunkorra da, fruitu usaina duena. Fruta batzuetan modu naturalean sortzen den arren, botilako uraren zaporea sor dezake. Azetaldehidoa PET degradatuz sortzen da materiala gaizki maneiatuta. Tenperatura altuak (PET 300 ° C edo 570 ° F baino gehiago deskonposatzen dira), presio altuak, estrusioaren abiadura (gehiegizko ebakidura-fluxua tenperatura igotzen du) eta upelen egonaldi luzeak azetaldehidoa ekoizten laguntzen dute. Azetaldehidoa sortzen denean, zati bat disolbatuta geratzen da ontzi bateko hormetan eta gero zabaltzen barruan gordetako produktuan, zaporea eta usaina aldatuz. Hau ez da horrelako kontsumitzaileentzako (xanpua adibidez), fruta zukuak (dagoeneko azetaldehidoa dutenak) edo freskagarriak diren freskagarriak bezalako dastaketarako. Botilaratutako urarentzat, ordea, oso garrantzitsua da azetaldehidoaren edukia, zeren eta ezer ez ezkero usainak maskaratzen badu, nahiz eta azaldutako kontzentrazio oso baxuak (10 eta 20 zati bilaka uretan) acetaldehidoak gustu desorekatua sor dezake.

antimonio

antimonio (Sb) elementu metaloidea da, katalizatzaile gisa erabiltzen diren konposatuetan antimonio trioxidoa (Sb.)₂O₃) edo antimonio triazetatoa PET ekoiztean. Fabrikazioa egin ondoren, produktuaren gainazalean antimonio kantitate hauteman daiteke. Hondakin hori garbitzearekin ken daiteke. Antimonioak material horretan ere izaten jarraitzen du eta, beraz, janari eta edarietara emigratu daiteke. PET irakiten edo mikrouhinving egoteak antimonio-maila nabarmen handitu dezake, agian USEPA kutsadura mailaren gainetik. OMEk ebaluatutako edateko uraren muga 20 mila milioi milioikoa da (OME, 2003), eta AEBetan edateko uraren muga 6 milioi mila milioi bakoitzeko da. Antimonio trioxidoa ahoz hartzerakoan toxikotasun txikia bada ere, bere presentzia kezkagarria da. Suitzarrak Osasun Publikoko Bulego Federala antimonioaren migrazio kopurua ikertu zuen, PET eta beira ontziratutako urak alderatuz: PET botiletan uraren antimonio kontzentrazioak altuagoak ziren, baina baimendutako gehieneko kontzentrazioaren azpitik zeuden. Suitzako Osasun Publikoko Bulego Federalak ondorioztatu du antimonio kopuru txikiak PETetik ontziratutako uretara migratzen direla, baina ondorioz sortzen diren kontzentrazio baxuen osasunerako arriskua ez dela nolanahikoa ("% 1"eguneroko kontsumo jasangarria”-K zehazten du OME). Geroago (2006), baina hedatuago dagoen ikerlan batek antimonio antzekoak aurkitu zituen PET botiletan uretan. OMEk edateko uretako antimonioaren arriskuen ebaluazioa argitaratu du.

Hala ere, Erresuma Batuan PETean ekoiztu eta ontziratutako fruta zukuen kontzentratuak (ez da inolako jarraibiderik finkatu) aurkitu dira 44.7 µg / L antimonio arte, EBko mugak Iturriko ura 5 µg / L.

biodegradation

Nokardia PET degradatu dezake esterase entzima batekin.

Japoniako zientzialariek bakterio bat isolatu dute Ideonella sakaiensis bakterioak digeritu ditzaketen pieza txikiagoetan PETa bihur dezakeen bi entzima dauzka. Kolonia bat I. sakaiensis sei aste inguruetan plastikozko film bat desegin dezake.

Segurtasuna

Iruzkinak argitaratua Ingurugiro Osasuna ikuspegiak 2010eko apirilean, PET-ak etekina atera zezakeela proposatu zuen disruptore endokrino erabilera arruntaren baldintzetan eta gai honi buruzko ikerketa gomendagarriak direla eta. Proposatutako mekanismoen artean lixibiazioa ftalatoak baita lixibiatzea ere antimonio. Article argitaratua Ingurumena Zaintzeko aldizkaria 2012ko apirilean, antimonio kontzentrazioa zela eta ur desionizatua PET botiletan biltegiratuta EBren muga onargarriaren barruan mantentzen da, nahiz eta laburki 60 ° C (140 ° F) arteko tenperaturetan gorde, ontziratutako edukiek (ura edo freskagarriak) noizean behin EBko muga gainditu dezakete gelan urtebete baino gutxiago gorde ondoren tenperatura.

Botila prozesatzeko ekipoak

PET botilen moldaketa oinarrizko bi metodo daude, urratsa eta bi urratsa. Bi urratseko moldaketan, bi makina bereizi erabiltzen dira. Lehen makinaren injekzioak preformak moldatzen du, probeta baten antza duena, botilen tapoiak hariak lekuan moldatuta dituelarik. Hodiaren gorputza nabarmen lodiagoa da, bigarren pausoan bere azken formara puztuko baita luzatze kolpe moldaketa.

Bigarren urratsean, inprimakiak azkar berotu eta bi zatiko molde baten kontra puzten dira, botilaren azken formara eratzeko. Inprimakiak (puztu gabeko botilak) orain ere edukiontzi sendo eta bakarrak erabiltzen dira; Berritasun goxokiez gain, Gurutze Gorriaren kapitulu batzuek Vial of Life programaren baitan banatzen dituzte, jabeei larrialdiei erantzuten dieten historia medikoa gordetzeko. Aurreformen erabilera gero eta ohikoagoa Geocaching kanpoko jardueran edukiontziak dira.

Urrats bakarreko makinetan, lehengaiaren edukiontzitik bukatutako edukiontzira makina bakarraren barruan egiten da prozesu hori, eta bereziki egokia da forma ez estandarrak (moldaketa pertsonalizatua) moldatzeko, besteak beste, ontziak, obalo lauak, matrazak eta abar barne. Bere meritu handiena da. espazioa, produktuen manipulazioa eta energia murriztea eta bi urratsetako sistemak baino ikusmen kalitate handiagoa izatea.

Poliesterra birziklatzeko industria

2016. urtean, urtean 56 milioi tona PET ekoizten direla kalkulatu zen.

Termoplastiko gehienak, berriz, printzipioz birziklatu daitezke. PET botilaren birziklapena plastikozko beste aplikazio askok baino praktikoagoa da erretxinaren balio handia duelako eta ia erabilera ia esklusiboa da PETa oso erabilia den ura eta edari karbonatatuak botilaratzeko. PET-ak a erretxina identifikatzeko kodea 1 du. PET birziklatuaren erabilera nagusiak poliesterra dira zuntz, uhala eta elikagairik gabeko ontziak.

PETaren birziklagarritasuna eta erlatibitate ugaria delako kontsumitzaile osteko hondakinak botilen moduan, PETek merkatuaren kuota azkar irabazten du alfonbra zuntz gisa. Mohawk Industries 1999an kaleratutako everSTRAND kaleratu zen,% 100 zuntz PET kontsumitutako post-kontsumitzailea. Ordutik hona, 17 mila milioi botila baino gehiago birziklatu dira alfonbra zuntzetan. Pharr Yarns, Looptex, Dobbs Mills eta Berkshire Flooringen artean, alfonbra fabrikatzaile ugarientzako hornitzailea, Alfonbra-zuntzentzako BCF (ontziratu gabeko etengabeko filma) ekoizten du eta gutxienez% 25 gutxienez birziklatutako edukia dauka.

PET, plastiko askorekin gertatzen den moduan, hautaketa bikaina da botatze termikorako (errausketa), karbono, hidrogeno eta oxigenoz osatuta dagoenez, elementu katalizatzaileen aztarna kantitateak baino ez ditu (baina sufrerik ez). Ikatza bigunaren PET edukiak ditu.

Polietilen tereftalatoa edo PET edo poliesterra birziklatzerakoan, orokorrean bi modu bereiztu behar dira:

1. Birziklapen kimikoa hasierako lehengaietara itzuli zen azido tereftalikoa (PTA) edo dimetil tereftalatoa (DMT) eta etilen glicol (EG) non polimeroen egitura erabat suntsitzen den edo antzeko prozesuan dauden bitartekoak bis (2-hidroxietil) tereftalatoa
2. Jatorrizko polimeroaren propietateak mantentzen edo birkonstituzioen birziklapen mekanikoa.

PETen birziklapen kimikoa 50,000 tona / urtean baino gehiago birziklatzeko gaiak aplikatuz kostu-eraginkorra izango da. Horrelako lerroak, poliester ekoizle handien ekoizpen guneetan soilik ikus litezke. Iraganean horrelako birziklapen kimikoko lantegiak ezartzeko tamaina industrialeko hainbat saiakera egin ziren, baina arrakasta arrakastatsurik izan gabe. Japonian birziklapen kimiko itxaropentsua ere ez da aurrerapen industriala bihurtu orain arte. Bi arrazoi hauek dira: hasiera batean, hondakin botila koherenteak eta etengabe hornitzea zailtasunak gune bakarrean hornitzeko, eta, bigarrenean, etengabe handitu ziren prezioak eta bildutako prezioen hegazkortasuna. Ontziratutako botilen prezioak, esaterako, 2000 eta 2008 urteen artean handitu ziren, 50an 500 euro / tona inguru, 2008 euro / tona baino gehiago.

Birziklapen mekanikoa edo egoera polimerikoan PETaren zirkulazio zuzena gaur egun askotariko aldaeretan funtzionatzen da. Prozesu mota hauek tamaina txikiko eta ertaineko industriak dira. Kostu-eraginkortasuna landare-ahalmenekin lor daiteke, 5000-20,000 tona / urteko tartean. Kasu honetan, ia birziklatutako materialaren feedbacka materialaren zirkulaziora posible da gaur egun. Birziklapen prozesu desberdinak ondoren eztabaidatuko dira zehatz-mehatz.

Kutsatzaile kimikoez gain degradazioa lehen prozesuan eta erabilpenean sortutako produktuak, ezpurutasun mekanikoak birziklapen korrontean dauden ezpurutasunak amortizatzearen zati nagusia dira. Birziklatutako materialak gero eta gehiago sartzen dira fabrikazio prozesuetan, jatorriz material berrietarako soilik diseinatuak izan baitziren. Hori dela eta, ordenatzeko, bereizteko eta garbitzeko prozesu eraginkorrak garrantzitsuagoak dira birziklatutako kalitate handiko poliesterrerako.

Poliester birziklapen industriari buruz hitz egiten ari garenean, batez ere PET botilak birziklatzera bideratzen ari gara. Horrek, aldi berean, ura bezalako ontzi likidoak, freskagarriak karbonatuak, zukuak, garagardoa, saltsak, garbigarriak, etxeko produktu kimikoak eta abar bezala erabiltzen dira. Botilak bereizten dira forma eta koherentziagatik eta plastikozko korronteetatik bereizten dira, bai automatikoki, bai eskuz sailkatzeko prozesuetan. Poliester birziklapen industria ezarritako hiru atal nagusik osatzen dute:

• PET botilen bilketa eta hondakinen bereizketa: hondakinen logistika
• Botila garbiaren malutak ekoiztea: malutak ekoiztea
• PET malutak azken produktuetara bihurtzea: malkoaren tratamendua

Lehenengo ataleko bitarteko produktua,% 90 baino handiagoa den PET edukia daukazu. Negoziazio ohikoena bala da, baina baita bricked edo solteak ere, aurrez moztutako botilak ohikoak dira merkatuan. Bigarren atalean, bildutako botilak PET botilako malutak garbitu bihurtzen dira. Urrats hau gehiago edo gutxiago konplexua eta konplexua izan daiteke, beharrezkoa den azken malkoaren kalitatearen arabera. Hirugarren urratsean, PET botilako malkoak film, botila, zuntz, filamentu, hariztatu edo gerrikoak bezalako produktuetarako edozein motatako produktuak prozesatzen dira plastiko gehiago prozesatzeko eta ingeniaritzarako.

Kanpoko (kontsumitzaile osteko) poliesterrezko botilen birziklapenaz gain, barneko (kontsumitzaileen) birziklatze prozesu ugari daude, non hondakin polimeroak ez duen ekoizpen gunetik merkatu librera irten eta ekoizpen zirkuitu berean berrerabiltzen diren. Horrela, zuntz hondakinak zuzenean berrerabiltzen dira zuntzak ekoizteko, preformen hondakinak zuzenean berrerabiltzen dira inprimakiak sortzeko, eta film hondakinak zuzenean berrerabiltzen dira filmak ekoizteko.

PET botilaren birziklapena

Arazketa eta deskontaminazioa

Birziklapen kontzeptu ororen arrakasta prozesatzeko garaian eta beharrezko edo nahi den neurrian araztearen eta deskontaminazioaren eraginkortasunean ezkutatzen da.

Oro har, honako hau aplikatzen da: Prozesuan lehenago kanpoko substantziak kendu egiten dira, eta zenbat eta sakonago egin, orduan eta prozesu eraginkorragoa da.

Altua plasticizer PETen tenperatura 280 ° C (536 ° F) bitartekoa da ia ezpurutasun organiko arrunt guztiak, hala nola, PVC, PLANA, poliolefinek, egur-pasta eta paper zuntz kimikoak, polivinil azetatoa, urtu itsasgarria, kolore-agenteak, azukrea eta proteina hondarrak koloreko degradazio produktu bihurtzen dira, eta, aldi berean, degradazio produktu erreaktiboak askatu ditzakete. Ondoren, polimero katearen akats kopurua nabarmen handitzen da. Ezpurutasunen partikulen tamaina banatzea oso zabala da, 60-1000 µm-ko partikula handiek —begi hutsez ikusgai eta iragazteko errazak— gaitz txikia irudikatzen dute, izan ere, haien azalera osoa nahiko txikia da eta degradazio abiadura txikiagoa da. Partikula mikroskopikoen eragina, asko delako, polimeroaren akatsen maiztasuna areagotzen dute, nahiko handiagoa da.

"Begiak bihotzak ezin du atsekabetu ikusten ez duena" lema oso garrantzitsua dela deritzo birziklatze prozesu askotan. Hori dela eta, sailkapen eraginkorraz gain, urtzen diren iragazte prozesuen bidez ikus daitezkeen ezpurutasun partikulak kentzeak kasu berezia betetzen du kasu honetan.

Oro har, esan daiteke bildutako botiletatik PET botilen malutak egiteko prozesuak polifazetikoak direla hondakin korronte desberdinak konposizioan eta kalitatean desberdinak direla. Teknologiari dagokionez, ez dago hori egiteko modu bakarra. Bitartean, malutak ekoizteko lantegiak eta osagaiak eskaintzen ari diren ingeniaritza enpresa asko daude, eta zaila da lantegi bat edo beste diseinatzea erabakitzea. Hala ere, badaude printzipio horietako gehienak partekatzen dituzten prozesuak. Sarrerako materialaren osaeraren eta ezpurutasun mailaren arabera, ondorengo prozesuaren urrats orokorrak aplikatzen dira.

1. Bale irekiera, briketen irekiera
2. Kolore desberdinak ordenatzea eta hautatzea, atzerriko polimeroak batez ere PVCa, atzerriko materiala, filma, papera, beira, harea, lurzorua, harriak eta metalak kentzea
3. Aurrez garbitu ebaki gabe
4. Mozketa lehorra lehorra edo konbinatu aurretik garbitu aurretik
5. harriak kentzea, beira, eta metal
6. Filma, papera eta etiketak kentzeko airea filtratzen da
7. Artezketa, lehorra eta / edo hezea
8. Dentsitate ezberdineko polimeroak (kopak) kentzea
9. Hot-garbiketa
10. Garbiketa kaustikoa eta gainazaleko grabaketa, berezko biskositatea eta deskontaminazioa mantenduz
11. rinsing
12. Ur garbia garbitzeko
13. lehortzeko
14. Malutak aireztatzea
15. Hegalen sailkapen automatikoa
16. Uraren zirkuitua eta ura tratatzeko teknologia
17. Maluaren kalitate kontrola

Ezpurutasunak eta akats materialak

Material polimerikoan pilatzen diren ezpurutasun eta akats materialen kopurua etengabe handitzen ari da –prozesatzerakoan eta polimeroak erabiltzerakoan- zerbitzuen bizitza gero eta handiagoa dela kontuan hartuta, azken aplikazioak hazten direla eta birziklapena errepikatzen dela. Birziklatutako PET botilen kasuan, aipatutako akatsak talde hauetan sailka daitezke:

1. OH edo COOH- talde erreaktiboen poliesterrak amaierako talde hilda edo ez erreaktiboak bihurtzen dira. Adibidez, binilo-ester amaierako taldeen eraketa azido tereftalatoaren deshidratazio edo decarboxylation bidez, OH edo COOH- taldeen erreakzioa degradazio mono-funtzionalaren bidez. azido monokarbonikoak edo alkoholak bezalako produktuak Emaitzak erreaktibitate gutxitu dira berriro polikondentsazioan edo berriro SSPan eta pisu molekularraren banaketa zabaltzen da.
2. End group proportzioa degradazio termiko eta oxidatibo baten ondorioz sortutako COOH amaierako taldeen norabiderantz aldatzen da. Emaitzak erreaktibitatearen beherakada eta azidoaren deskonposizio autokatalitikoa handitzen dira tratamendu termikoan hezetasuna agertzean.
3. Makromolekula polifuntzionalen kopurua handitzen da. Gelak eta kate luzeko adarkatze akatsak metatzea.
4. Gero eta handiagoak dira ez-polimeroen berdinak ez diren substantzia organiko eta ez-organikoen kopurua. Tentsio termiko berri bakoitzarekin, atzerriko substantzia organikoek deskonposizio bidez erreakzionatuko dute. Horrek degradaziorako sostantzia eta koloretako substantziak gehiago askatzea eragiten du.
5. Hidroxido eta peroxidoen multzoak poliesterrez egindako produktuen azalean sortzen dira, airea (oxigenoa) eta hezetasuna agertuz. Prozesu hori argi ultramorearen bidez bizkortzen da. Ulterior tratamendu prozesu batean hidroxidoak oxigeno erradikalen iturriak dira, degradazio oxidatiboaren iturriak. Hidroxido peroxidoak suntsitzea lehen tratamendu termikoaren aurretik edo plastifikazio garaian gertatu ohi da eta antioxidatzaile bezalako gehigarri egokiekin sostengatu daiteke.

Aipatutako akats eta ezpurutasun kimikoak kontuan hartuta, etengabe aldatzen ari dira birziklapen ziklo bakoitzean honako polimeroen ezaugarriak, laborategi analisi kimikoen bidez hauteman daitezkeenak.

Bereziki:

• COOH amaierako taldeen gehikuntza
• Kolore kopurua handitzea b
• Irristaren hazkundea (produktu gardenak)
• Oligomeroen edukia handitzea
• Errentagarritasuna murriztea
• Azetaldehidoa, formaldehidoa esaterako, azpiproduktuen edukia handitzea
• Atzerriko kutsatzaileen gehikuntza
• L kolorea gutxitzea
• Gutxitzea biskositate intrinsekoa edo biskositate dinamikoa
• Kristalizazio tenperatura jaitsi eta kristalizazio abiaduraren igoera
• Tentsio-indarra, luzapena eten edo bezalako propietate mekanikoak gutxitzea modulua elastikoa
• Pisu molekularraren banaketa zabaltzea

PET botilen birziklapena ingeniaritza konpainia ugarik eskaintzen duten prozesu estandar industriala da.

Birziklatutako poliesterraren adibideak

Poliesterrez birziklatzeko prozesuak pellet primarioetan edo urtzean oinarritutako fabrikazio prozesuak bezain desberdinak dira. Birziklatutako materialen garbitasunaren arabera, poliesterra gaur egun poliesterra fabrikatzeko prozesu gehienetan polimero birjinarekin nahastuta edo gero eta% 100 birziklatutako polimero gisa erabil daiteke. Zenbait salbuespen bezalako lodiera txikiko BOPET filmak, aplikazio bereziak bezalako film optikoak edo hariak> 6000 m / min-ko FDY biraketa bidez, mikrofilamentuak eta mikrofuntzak poliester birjinetik soilik sortzen dira.

Botilen malutak berriro pelletizatzea

Prozesu hau botilen hondakinak malutetan bihurtzean datza, malkoak lehortu eta kristalizatuz, plastifikatuz eta iragaziz, baita pelletizatuz ere. Produktua berezko biskositatearen berregulatu amorfo bat da 0.55-0.7 d / g bitartekoa, PET malutak aurrez lehortzeko modu osoa egin duen arabera.

Ezaugarri berezia hauek dira: azetaldehidoa eta oligomeroak pelletetan daude maila baxuagoan; nolabait biskositatea murriztu egiten da, pelletak amorfoak dira eta ondoren prozesatu aurretik kristalizatu eta lehortu behar dira.

Izapidetzea:

• A-PET filmentzako termoformaketa
• PET birjina ekoizpenari gehitzea
• KOPA ontziratzeko filma
• PET botila erretxina SSP-k eginda
• Alfonbra haria
• Ingeniaritza plastikoa
• harizpiak
• Ez ehundutako
• Enbalatzeko marrak
• Zuntz grabatzailea.

Bir-pelletizatzeko bidea aukeratzeak bihurketa-prozesu osagarria izatea esan nahi du, alde batetik, energia-kontsumo handia eta kostu-kontsumoa izatea, eta suntsiketa termikoa eragiten duena. Beste aldean, pelletizaziorako urratsak abantaila hauek eskaintzen ditu:

• Urtuko iragazketa intentsiboa
• Bitarteko kalitate kontrola
• Gehigarriak gehitzea
• Produktuaren aukeraketa eta bereizketa kalitatearen arabera
• Prozesatzeko malgutasuna handitu da
• Kalitatearen uniformizazioa.

PET-pellet edo malutak fabrikatzea (botila botilara) eta A-PET

Prozesu hori, printzipioz, goian deskribatutakoaren antzekoa da; hala ere, sortutako pelletak zuzenean (etengabe edo etenik gabe) kristalizatu egiten dira eta gero egoera solidoko polikondentsazioa (SSP) jasaten dute lehortzaile edo hodi bertikaleko erreaktore batean. Prozesatze-etapa horretan, berriz, 0.80-0.085 d 1. / g-ko berezko biskositatea berreraikitzen da eta, aldi berean, azetaldehido-edukia <XNUMX ppm-ra murrizten da.

Europan eta AEBetan makina batzuen fabrikatzaileek eta linea eraikitzaileek birziklapen prozesu independenteak eskaintzeko ahaleginak egiten dituzte, esate baterako, botilatik botilara (B-2-B) deituriko prozesua, esaterako BePET, Estorrilak, URRC edo BÜHLERek, orokorrean, beharrezko erauzketa-hondakinen "existentzia" eta eredu kutsatzaileak kentzea frogatu nahi du FDAk, erronka-proba deiturikoa aplikatuta, beharrezkoa baita tratatutako poliesterra aplikatzeko elikagaien sektorea. Prozesuen onespenaz gain, beharrezkoa da halako prozesuetako erabiltzaile batek bere prozesurako berak fabrikatutako lehengaien FDAren mugak etengabe egiaztatu behar izatea.

Botila malutak zuzenean bihurtzea

Kostuak aurrezteko, gero eta gehiago dira poliesterretako bitarteko ekoizleak, biribilguneak, uhalak edo zinemako errotak, PET-malutak zuzenean erabiltzeko lanean, botila erabilien tratamendutik abiatuta. poliesterrezko bitartekari kopurua Beharrezko biskositatea doitzeko, malutak lehortzeko eraginkortasunaz gain, litekeena da biskositatea ere birsortzea polikondentsazioa urtzen fasean edo malutetan egoera solidoaren polikondentsazioan. PETaren malutak bihurtzeko azken prozesuak torloju bikoitzeko estrusoreak, torloju anitzeko estrusoreak edo biraketa anitzeko sistemak eta kasualitate hutsezko desgasifikazioa aplikatzen dira hezetasuna kentzeko eta malkoak aurrez lehortzeko. Prozesu hauek hidrolisiak eragindako biskositatearen murrizketa nabarmenik gabeko PET malutak bihurtzeko aukera ematen dute.

PET botilen malutak kontsumitzeari dagokionez,% 70 inguruko zati nagusia zuntz eta filamentuetara bihurtzen da. Biraketa-prozesuetan botila-malkoak bezalako bigarren mailako materialak zuzenean erabiltzen dituzunean, prozesatzeko printzipio batzuk daude.

POY fabrikatzeko abiadura handiko biribilketa prozesuek normalean 0.62-0.64 dℓ / g dituzte biskositatea. Botila malutatik hasita, biskositatea lehortze mailaren bidez ezar daiteke. TiO erabilera gehigarria₂ haria oso tristea edo erdi tristea beharrezkoa da. Hostoak babesteko, urtzeko iragazketa eraginkorra da, nolanahi ere. Oraingoz,% 100 poliesterrez birziklatutako POY kantitatea nahiko baxua da, prozesu honek biratu urtuko garbitasun handia behar duelako. Gehienetan, birjina eta birziklatutako pelleten nahasketa erabiltzen da.

Zuntz grabeak intrinsekoko biskositate-tartean daude, eta zertxobait txikiagoak dira eta 0.58 eta 0.62 dℓ / g bitartekoak izan behar dute. Kasu honetan ere, behar den biskositatea lehortzeko edo hutsean egokitzeko aukera egon daiteke hutsean ixten den kasuetan. Hala ere, biskositatea doitzeko, katearen luzera aldatzailea gehitzea bezalakoa da etilen glicol or dietilen glicol ere erabil daiteke.

Spinning ez ehuna - titulu finen eremuan ehungintzarako aplikazioetan eta biraketa astunetan ehundutakoak ez diren oinarrizko material gisa, adibidez teilatuetarako estalkietan edo errepide eraikinean - botila malkoak erabiliz fabrikatu daitezke. Biraketa-biskositatea 0.58-0.65 d / g-ko tartean dago berriro.

Birziklatutako materialak erabiltzen direnean gero eta interes handiagoa duen eremua tenacitate handiko ontziratze marradiak eta monofilamenduak fabrikatzea da. Bi kasuetan, hasierako lehengaia berezko biskositate altuko material birziklatu bat da. Iraunkortasun handiko ontziratze marradiak eta monofilamentuak ere urtuko uhin-prozesuan fabrikatzen dira.

Birziklatzea monomeroetara

Polietileno tereftalatoa despolimerizatu daiteke osagai monomeroak emateko. Arazketa egin ondoren, monomeroak polietilen tereftalato berria prestatzeko erabil daitezke. Polietilen tereftalatoan dauden ester loturak hidrolisi bidez edo transesterifikazioarekin zatitu daitezke. Erreakzioak erabilitakoen alderantzizkoak dira ekoizpenean.

Glicolisi partziala

Glicolisi partzialak (transesterifikazioa etilenglikolarekin) polimero zurruna tenperatura baxuan urtu daitekeen oligomero bihurtzen du. Ezpurutasunak askatu ondoren, oligomeroak polimerizaziorako produkzio-prozesuan sartu daitezke.

Zereginak% 10-25 botilako malutak elikatzean datza, linean fabrikatzen diren botilen pelleten kalitatea mantentzen den bitartean. Helburu hau PET botilako malutak degradatuz konpondu da - dagoeneko lehen plastifikazioan, torloju bakarreko edo estruktura anitzeko estruktura batean egin daiteke - 0.30 dℓ / g-ko berezko biskositatea izatera etilenglikol kantitate txikiak gehituz eta biskositate baxuko urtutako korrontea iragazketa eraginkorrari zuzenean jasotzerakoan. Gainera, tenperatura ahalik eta muga txikienera eramaten da. Gainera, prozesatzeko modu honekin, hidroxidoen peroxidoen deskonposizio kimikoa egiteko aukera dago plastifikatzerakoan zuzenean dagokion P egonkortzailea gehituz. Hidrogeno peroxidoen taldeen suntsipena, beste prozesu batzuekin, dagoeneko egin da malutak tratatzeko azken urratsean, esate baterako, H gehituz.₃PO₃. Partzialki glikolizatutako eta fin iragazitako birziklatutako materiala esterifikazio edo prepolikondentsazio erreaktorera etengabe elikatzen da, lehengaien dosi kantitateak egokitzen ari dira.

Glicolisi totala, metanolisia eta hidrolisia

Poliesterrezko hondakinak tratatzeko glicolisi osoaren bidez poliesterra bihurtzeko bis (2-hidroxietil) tereftalatoa (C₆H₄(KO₂CH₂CH₂OH)₂). Konposatu hau destilazio hutsez garbitu ohi da eta poliesterren fabrikazioan erabilitako bitartekoetako bat da. Parte hartzen duen erreakzioa honakoa da:

[(CO) C₆H₄(KO₂CH₂CH₂O)]_n + n Hoch₂CH₂Oh → n C₆H₄(KO₂CH₂CH₂OH)₂

Birziklapen bide hau Japonian industria eskala batean gauzatu da produkzio esperimental gisa.

Glicolisi osoaren antzekoa, metanolisiak poliesterra bihurtzen du dimetil tereftalatoa, iragazi eta hutsean destilatu daitekeena:

[(CO) C₆H₄(KO₂CH₂CH₂O)]_n + 2n CH₃Oh → n C₆H₄(KO₂CH₃)₂

Metanolisia gaur egun oso gutxi egiten da industrian, dimetil tereftalatoan oinarritutako poliester produkzioa izugarri txikitu delako eta dimetil tereftalato ekoizle asko desagertu egin direlako.

Arestian bezala, polietilen tereftalatoa azido tereftaliko eta hidrolizatu daiteke etilen glicol tenperatura eta presio altuen azpian. Ondoriozko azido tereftaliko gordinak garbitu egin dezake birristalizazioa polimerizaziorako egokia den materiala emateko:

[(CO) C₆H₄(KO₂CH₂CH₂O)]_n 2 +n H₂O → n C₆H₄(KO₂H)₂ + n Hoch₂CH₂OH

Ez dirudi metodo hau oraindik komertzializatu denik.