PET

Polietilene tereftalat (qualchì volta scrittu poli(etilene tereftalato)), abbreviatu cumunimenti PET, Pete, o l'obsolete PETP o PET-P, hè u più cumuni termoplastico cristallino resina di Poliester famiglia è hè aduprata in fibre per u vestitu, cuntenenu per liquidi è alimenti, termoformatura per a fabricazione, è in cumminazione cù fibra di vetru per resine di ingegneria.

Pò esse ancu riferitu da u nome di a marca Dacron; in Gran Bretagna, Terylene; o, in Russia è in l'ex Unione Sovietica, Lavsan.

A maiò parte di a produzzione di PET in u mondu hè per fibre sintetiche (più di 60%), cù a pruduzzione di buttiglia chì rapprisenta circa 30% di a dumanda glubale. In u cuntestu di l'applicazioni tessili, u PET hè riferitu cù u so nome cumuni, Poliester, mentri l'acronimu PET hè generalmente usatu in relazione à l'imballaggio. U poliester custituisce circa 18% di a produzzione mundiale di polimeri è hè u quartu più pruduttu cristallino; polietilene(PE), polipropilene (PP) è clorur di polivinil (PVC) sò primu, secondu è terzu, rispettivamente.

PET hè custituitu da polimerizatu unità di u monomeru etilene tereftalato, cù a ripetizione (C₁₀H₈O₄) unità. PET hè comunmente riciclatu, è hà u numeru 1 cum'è u so simbulu di riciclamentu.

Sicondu u so trasfurmazioni è a storia termale, u polietilene tereftalate pò esse cum'è amorfu (trasparente) è cum'è un polimeru semi-cristallino. U materiale semicristalinu pò esse trasparente (taglia di particella < 500 nm) o opaca è bianca (taglia di particella finu à uni pochi micrometri) secondu a so struttura di cristalli è a dimensione di particella. U so monomeru bis(2-idrossietil) tereftalato pò esse sintetizatu da u esterificazione reazione trà l'acidu tereftalicu e etilenglicolu cù acqua cum'è un byproduct, o da transesterificazione reazione trà etilenglicolu e tereftalato di dimetile cù metanolo cum'è un subproduttu. A polimerizazione hè attraversu a policondensazione reazione di i monomeri (fattu subitu dopu l'esterificazione / transesterificazione) cù l'acqua cum'è u produttu.

Nomi
Nome IUPAC Poly (etil benzene-1,4-dicarboxylate)
Identificatori
CAS	25038-59-9
Abbreviations	PET, PETE
Joint
Fatturula chimica	(C10H8O4)n
Massa molare	variabile
foltu	1.38 g / cm3 (20 °C), amorfu: 1.370 g/cm3, un cristallu: 1.455 g/cm3
Pianu di Melting	> 250 °C, 260 °C
Punt de ebbulenza	> 350 °C (se décompose)
Solubilità in acqua	praticamente insolubile
Aducazione termale	0.15 à 0.24 W m-1 K-1
Indimu refrattuariu(nD)	1.57-1.58, 1.5750
Termochimica
Specificu capacità di calore (C)	1.0 kJ / (kg · K)
Cumposti cunnessi
Related Monomeri	Acidu tereftalicu Etilenglicolu
Eppuru induve hè nutatu altrimenti, i dati sò datu per i materiali in i so statu standard (à 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).

cioccu

Perchè u PET hè un excelente materiale di barriera di l'acqua è di l'umidità, i buttigli di plastica fatti da PET sò largamente utilizati per i bibii (vede a carbonatazione). Per certi buttigli di spicialità, cum'è quelli designati per u cuntinimentu di a cerveza, PET sandwiches una capa addiziale di alcolu polivininicu (PVOH) per riduce ancu a so permeabilità di l'ossigenu.

PET orientato biassialmente A film (spessu cunnisciutu da unu di i so nomi di cummerciale, "Mylar") pò esse alluminatu evaporendu una fina film di metallu nantu à ellu per riduce a so permeabilità, è per rende riflettente è opaca (MPET). Queste proprietà sò utili in parechje applicazioni, cumprese l'alimentu flexible imballaggio e insulazione termale. Vede: "coperte spaziali". A causa di a so alta forza meccanica, a film PET hè spessu usata in l'applicazioni di cinta, cum'è u trasportatore per a cinta magnetica o u supportu per i nastri adesivi sensibili à a pressione.

Foglia PET non-orientata pò esse termoformate per fà vassoi di imballaggio è blister. Se u PET cristalizable hè utilizatu, i vassoi ponu esse aduprati per cene congelate, postu chì resistenu à a temperatura di a congelazione è di u fornu. In uppusizione à u PET amorfu, chì hè trasparente, PET cristallizzabile o CPET tende à esse di culore neru.

Quandu hè pienu di particelle di vetru o fibre, diventa significativamente più rigidu è più durable.

U PET hè ancu utilizatu com'è sustrato in cellule solari di film sottile.

Terylene hè ancu spliced ​​in cime di corda di campana per aiutà à prevene l'usura di e corde mentre passanu per u tettu.

Storia

PET hè statu patentatu in u 1941 da John Rex Whinfield, James Tennant Dickson è u so patronu l'Associazione di Stampanti Calico di Manchester, Inghilterra. EI DuPont de Nemours in Delaware, USA, hà utilizatu prima a marca Mylar in u ghjugnu di u 1951 è hà ricevutu a registrazione in u 1952. Hè sempre u nome più cunnisciutu utilizatu per a film di poliester. L'attuale pruprietariu di a marca hè DuPont Teijin Films US, un partenariatu cù una cumpagnia giapponese.

In l'Unioni Suviètica, u PET hè statu prima fabbricatu in i laboratorii di l'Istitutu di Composti High-Molecular di l'Academia di Scienze di l'URSS in u 1949, è u so nome "Lavsan" hè un acronimu di questu (лаборатории Института высокомолекулярных соединений Академии наук СССР).

A buttiglia PET hè stata patentata in u 1973 da Nathaniel Wyeth.

Propizziu fisicu

PET in u so statu naturali hè una resina incolore, semi-cristallina. Basatu nantu à cumu si tratta, u PET pò esse semi-rigidu à rigidu, è hè assai ligeru. Face una bona barriera di gas è umidità ghjustu, è ancu una bona barriera à l'alcohol (esige un trattamentu "barriera" supplementu) è solventi. Hè forte è resistente à l'impattu. PET diventa biancu quandu espunutu à u cloroformu è ancu certi altri chimichi cum'è u toluene.

Circa u 60% di cristallizazione hè u limitu superiore per i prudutti cummerciale, cù l'eccezzioni di fibri di poliester. I prudutti trasparenti ponu esse pruduciuti da u polimeru fusu di rinfrescante rapidamente sottu T_g temperatura di transizione vetru per furmà un solidu amorfu. Cum'è u vetru, u PET amorfu si forma quandu e so molécule ùn sò micca datu abbastanza tempu per esse disposti in una manera ordinata è cristallina mentre a fusione hè rinfriscata. À a temperatura di l'ambienti, e molécule sò congelate in u locu, ma, se l'energia di u calore hè rimetta ind'è elli per riscaldamentu sopra T_g, cumincianu a mossa di novu, chì permettenu i cristalli per nucleate è crescenu. Sta prucedura hè cunnisciuta cum'è cristallizazione in u statu solidu.

Quandu si permette di rinfriscà lentamente, u polimeru fusu forma un materiale più cristalinu. Stu materiale hà spherulites cuntene assai picculi cristalliti quandu si cristallizza da un solidu amorfu, piuttostu cà di furmà un grande unicu cristallu. A luce tende à sparghje quandu attraversa i cunfini trà i cristalli è e regioni amorfi trà elli. Questa scattering significa chì u PET cristalinu hè opacu è biancu in a maiò parte di i casi. U disegnu di fibra hè unu di i pochi prucessi industriali chì pruducenu un pruduttu quasi monocristallu.

Viscosità intrinsica

Una di e caratteristiche più impurtanti di PET hè chjamata viscosità intrinseca (IV).

A viscosità intrinseca di u materiale, truvata extrapolendu à a concentrazione zero di a viscosità relativa à a cuncentrazione chì hè misurata in decilitri per grammu (dℓ/g). A viscosità intrinseca dipende da a durata di e so catene di polimeru, ma ùn hà micca unità per esse estrapolate à cuncentrazione zero. A più longa e catene di polimeru, più intricate trà e catene è dunque più alta a viscosità. A durata media di a catena di un batch particulare di resina pò esse cuntrullata durante policondensazione.

A gamma di viscosità intrinseca di PET:

Qualità di fibra

0.40-0.70 Tessili

0.72–0.98 Tecnica, corda di pneumatici

Grau di film

0.60-0.70 BoPET (pellicola PET orientata biassiale)

0.70–1.00 Grada di foglia per termoforming

Qualità di buttiglia

0.70–0.78 Bottiglie d'acqua (piatte)

0.78–0.85 Grade de boisson gazeuse

Monofilamentu, plastica ingegneria

1.00-2.00

L'essiccazione

PET hè igroscopicu, chì significa chì assorbe l'acqua da u so circondu. In ogni casu, quandu questu PET "umitu" hè poi riscaldatu, l'acqua idrolizza u PET, diminuendu a so resilienza. Cusì, prima chì a resina pò esse processata in una machina di stampa, deve esse secca. L'asciugatura hè ottenuta cù l'usu di a desicante o secadori prima chì u PET hè alimentatu in l'equipaggiu di trasfurmazioni.

Dintra l'asciugatrice, l'aria calda secca hè pompata in u fondu di a tramoggia chì cuntene a resina in modu chì scorri à traversu i pellets, cacciendu l'umidità in u so modu. L'aria calda umida abbanduneghja a cima di u hopper è hè prima passata per un after-cooler, perchè hè più faciule per sguassà l'umidità da l'aria fridda cà l'aria calda. L'aria fresca umida risultante hè passata per un lettu di dessicante. Infine, l'aria fresca secca chì abbanduneghja u lettu di dessicante hè rinfriscata in un riscaldatore di prucessu è rinviatu à traversu i stessi prucessi in un ciclu chjusu. Di genere, i livelli di umidità residuale in a resina deve esse menu di 50 parte per milione (parti d'acqua per milione di parti di resina, per pesu) prima di trasfurmà. U tempu di residenza di l'asciugatrice ùn deve esse più cortu di circa quattru ore. Questu hè chì l'asciugatura di u materiale in menu di 4 ore necessitava una temperatura sopra à 160 ° C, à quale livellu. idrolisi principiavanu à l'internu di i pellets prima ch'elli puderanu esse secchi.

U PET pò ancu esse seccu in essiccatori di resina d'aria compressa. L'asciugatori d'aria compressa ùn reutilizanu micca l'aria secca. L'aria compressa secca è riscaldata hè circulata à traversu i pellets PET cum'è in l'asciugatrice dessicante, poi liberatu in l'atmosfera.

Copolimeri

In più di pura (homopolimeru) PET, PET mudificatu da copolimerizazione hè ancu dispunibile.

In certi casi, e proprietà mudificate di copolimeru sò più desiderate per una applicazione particulare. Per esempiu, dimethanol ciclohexanu (CHDM) pò esse aghjuntu à u spinu di u polimeru in locu di etilenglicolu. Siccomu questu bloccu hè assai più grande (6 atomi di carbonu addiziunali) cà l'unità di etilenglicol chì sustituisce, ùn si adatta micca à e catene vicine cum'è una unità di etilene glicolu. Questu interferisce cù a cristallizazione è riduce a temperatura di fusione di u polimeru. In generale, tali PET sò cunnisciuti cum'è PETG o PET-G (Polyethylene terephthalate glycol-modified; Eastman Chemical, SK Chemicals, è Artenius Italia sò alcuni produttori di PETG). U PETG hè un termoplasticu amorfu chjaru chì pò esse stampatu à iniezione o estruso in foglia. Pò esse culuritu durante a trasfurmazione.

Un altru modificatore cumuni hè àcitu isoftalicu, rimpiazzendu arcuni di l'1,4- (per-) ligatu tereftalato unità. U 1,2- ((orto-) o 1,3- (scopu-) U ligame pruduce un angolo in a catena, chì disturba ancu a cristallinità.

Tali copolimeri sò vantaghje per certe applicazioni di stampatura cum'è termoforming, chì hè adupratu per esempiu per fà imballaggi di tavola o blister da film co-PET, o folla PET amorfa (A-PET) o foglia PETG. Per d 'altra banda, a cristallizzazione hè impurtante in altre applicazioni induve a stabilità meccanica è dimensionale sò impurtanti, cum'è e cinture di sicurezza. Per i buttigli di PET, l'usu di piccule quantità di l'acidu isoftalicu, CHDM, dietilene glicole (DEG) o altri comonomeri ponu esse utili: se si usanu solu picculi quantità di comonomeri, a cristallizazione hè rallentata, ma micca impedita interamente. In cunsequenza, i buttiglii sò uttene via furmagliu di colpi in stretch ("SBM"), chì sò à tempu chjaru è cristallinu per esse una barriera adeguata à l'aromi è ancu i gasi, cum'è u diossidu di carbonu in e bevande gassate.

Production

U polietilene tereftalate hè pruduttu da etilenglicolu e tereftalato di dimetile (C₆H₄(CO₂CH₃)₂) o l'acidu tereftalicu.

L'antica hè a transesterificazione reazione, mentri l'ultimu hè un esterificazione reazione.

U prucessu di dimethyl terefthalate

In tereftalato di dimetile prucessu, stu compostu è l'eccessu di glycol d'etilene sò reagiti in u fondu à 150-200 ° C cù un catalizzatore basicu. Metanolo (CH₃OH) hè eliminatu per distillazione per guidà a reazione avanti. L'etilene glycol in eccesso hè distillatu à una temperatura più alta cù l'aiutu di vacuum. A seconda tappa di transesterificazione prucede à 270-280 ° C, cù a distillazione cuntinua di l'ethylene glycol.

I reazzioni sò idealizati cum'è seguente:

U primu passu

C₆H₄(CO₂CH₃)₂ + 2 HOCH₂CH₂OH → C₆H₄(CO₂CH₂CH₂OH)₂ + 2 CH₃OH

Secondu passu

n C₆H₄(CO₂CH₂CH₂OH)₂ → [(CO)C₆H₄(CO₂CH₂CH₂O)]_n + n ALTU₂CH₂OH

U prucessu di l'acidu tereftalicu

In u l'acidu tereftalicu prucessu, l'esterificazione di ethylene glycol è l'acidu terephtalic hè realizatu direttamente à a pressione moderata (2.7-5.5 bar) è a temperatura alta (220-260 ° C). L'acqua hè eliminata in a reazione, è hè ancu eliminata continuamente per distillazione:

n C₆H₄(CO₂H)₂ + n ALTU₂CH₂OH → [(CO)C₆H₄(CO₂CH₂CH₂O)]_n + 2n H₂O

dégradation

U PET hè sottumessu à diversi tipi di degradazioni durante u processu. I degradazioni principali chì ponu accade sò l'ossidazione termale idrolitica, è probabilmente più impurtante. Quandu u PET si degrada, succede parechje cose: decolorazione, catena scissioni risultatu in u pesu moleculare ridutta, furmazione di acetaldeide, e ligami incruciati (formazione "gel" o "ochju di pesci"). A decolorazione hè dovuta à a furmazione di diversi sistemi cromoforichi dopu à un trattamentu termale prolongatu à temperature elevate. Questu diventa un prublema quandu i requisiti ottici di u polimeru sò assai elevati, cum'è in l'applicazioni di imballaggio. A degradazione termale è termoossidativa si traduce in caratteristiche di processibilità è prestazioni scarse di u materiale.

Una manera di alleviate questu hè di utilizà a copolimeru. Comonomi cum'è CHDM o àcitu isoftalicu calà a temperatura di fusione è riduce u gradu di cristallinità di PET (soprattuttu impurtante quandu u materiale hè adupratu per a fabricazione di buttigli). Cusì, a resina pò esse formata plasticamente à temperature più bassu è / o cù forza più bassa. Questu aiuta à prevene a degradazione, riducendu u cuntenutu di acetaldehyde di u pruduttu finitu à un livellu accettabile (vale à dì, innoteable). Vede copolimeri, sopra. Un altru modu per migliurà a stabilità di u polimeru hè di utilizà stabilizatori, principarmenti antioxidanti cum'è fosfiti. Ricertamenti, hè statu ancu cunsideratu stabilizazione di u nivellu moleculare di u materiale cù chimichi nanostrutturati.

Acetaldeide

Acetaldeide hè una sustanza incolore, volatile cù un odore fruttatu. Ancu s'ellu si forma naturalmente in certi frutti, pò causà un gustu off-gustu in l'acqua in bottiglia. L'acetaldeide si forma da a degradazione di PET per via di a mala manipulazione di u materiale. Temperature elevate (PET si decompone sopra 300 °C o 570 °F), pressioni elevate, velocità di l'estrusore (un flussu di taglio eccessivu aumenta a temperatura), è i tempi di residenza longu di u barilcu cuntribuiscenu à a produzzione di acetaldeide. Quandu l'acetaldehyde hè pruduttu, una parte di questu ferma dissoluta in i mura di un cuntinuu è dopu sparghje in u pruduttu guardatu in l'internu, alterandu u gustu è l'aroma. Questu ùn hè micca cusì un prublema per i non-consumables (cum'è u shampoo), per i succhi di frutta (chì cuntenenu digià acetaldehyde), o per e bevande di gustu forte cum'è e bevande. Per l'acqua in bottiglia, però, u cuntenutu di l'acetaldehyde bassu hè assai impurtante, perchè, se nunda maschere l'aroma, ancu cuncentrazioni estremamente bassu (10-20 parte per billion in l'acqua) di l'acetaldehyde pò pruduce un gustu off-gustu.

Antimoniu

Antimoniu (Sb) hè un elementu metalloid chì hè utilizatu com'è catalyseur in forma di cumposti cum'è triossidu di antimoniu (Sb₂O₃) o triacetate di antimoniu in a pruduzzioni di PET. Dopu a fabricazione, una quantità detectable di antimoniu pò esse truvata nantu à a superficia di u pruduttu. Stu residuu pò esse eliminatu cù lavà. L'antimoniu ferma ancu in u materiale stessu è pò, cusì, migrate fora in l'alimentariu è e bevande. L'esposizione di PET à ebollizione o microondas pò aumentà significativamente i livelli di antimoniu, possibbilmente sopra i livelli massimi di contaminazione USEPA. U limitu di l'acqua potabile valutata da l'OMS hè di 20 parti per billion (OMS, 2003), è u limitu di l'acqua potabile in i Stati Uniti hè di 6 parti per billion. Ancu se u triossidu d'antimoniu hè di bassa toxicità quandu hè pigliatu per via orale, a so prisenza hè sempre di preoccupazione. U Svizzeru Uffiziu Federale di Salute Pùbblica investigatu a quantità di migrazione di l'antimoniu, paragunendu l'acqua imbottigliata in PET è u vetru: A cuncentrazione di l'antimoniu di l'acqua in i buttigli di PET era più altu, ma ancu assai sottu à a cuncentrazione massima permessa. L'Uffiziu Federale di Salute Pùbblica Svizzeru hà cunclusu chì picculi quantità di antimoniu migranu da u PET in l'acqua in buttiglia, ma chì u risicu per a salute di e cuncentrazioni bassu risultanti hè insignificante (1% di u "ingesta tollerable di ogni ghjornu"determinatu da u Quale). Un studiu più tardi (2006), ma più largamente publicatu, truvò quantità simili di antimoniu in l'acqua in buttigli PET. L'OMS hà publicatu una valutazione di risicu per l'antimoniu in l'acqua potabile.

Les concentrés de jus de fruit (pour lesquels aucune directive ne sont établies), toutefois, qui ont été produits et mis en bouteille en PET au Royaume-Uni, se sont avérés contenir jusqu'à 44.7 µg/L d'antimoine, bien au-dessus des limites de l'UE pour acqua di u tettu di 5 µg/L.

Biodegradazione

nocardia pò degradà u PET cù una enzima esterase.

I scientisti giapponesi anu isolatu una bacteria Ideonella sakaiensis chì pussede dui enzimi chì ponu scumpressà u PET in pezzi più chjuchi chì a bacteria pò digerirà. Una culunia di I. sakaiensis pò disintegrate una film plastica in circa sei settimane.

Securità

Cummentariu publicatu in Perspettivei di Salute Ambientale in April 2010 suggeriu chì u PET puderia cede Disruptors endocrini in cundizioni di usu cumuni è ricumandemu a ricerca nantu à questu tema. I meccanismi pruposti includenu a lixiviazione di ftalati è ancu di lisciviazione di antimoniu. Articulu publicatu in Journal of Monitoring Ambientale in April 2012 cuncludi chì a cuncentrazione di antimoniu in acqua deionizata conservé dans des bouteilles en PET reste dans les limites acceptables de l'UE même s'il est conservé brièvement à des températures allant jusqu'à 60 °C (140 °F), tandis que le contenu en bouteille (eau ou boissons gazeuses) peut parfois dépasser la limite de l'UE après moins d'un an de stockage dans la pièce temperatura.

Equipamentu di trasfurmazioni di buttiglia

Ci hè dui metudi basi di moldura per i buttigli di PET, un passu è dui passi. In u modellu in dui tappe, duie macchine separate sò aduprate. A prima iniezione di a macchina modella a preforma, chì s'assumiglia à un tubu di prova, cù i filamenti di tappi di bottiglia digià stampati in u locu. U corpu di u tubu hè significativamente più grossu, postu chì serà inflatatu in a so forma finali in u sicondu passu cù l'usu furmagliu di colpi in stretch.

In u sicondu passu, i preformi sò riscaldati rapidamente è poi inflati contr'à un moldu di dui parti per furmà in a forma finale di l'buttiglia. I preformi (buttiglii uninflated) sò ancu usati cum'è cuntenituri robusti è unichi stessi; in più di dolci di novità, alcuni capituli di a Croce Rossa li distribuiscenu cum'è parte di u prugramma Vial of Life à i pruprietarii per almacenà a storia medica per i rispunsevuli d'emergenza. Un altru usu sempre più cumuni per i preformi sò cuntenituri in l'attività outdoor Geocaching.

In i machini in un passu, tuttu u prucessu da a materia prima à u cuntainer finitu hè realizatu in una macchina, facendu soprattuttu adattatu per u modellu di forme non standard (formatura persunalizata), cumprese vasi, ovali piani, forme di fiaschi, ecc. U so meritu più grande hè. a riduzzione di u spaziu, a manipulazione di u produttu è l'energia, è una qualità visuale assai più altu ch'è pò esse ottenuta da u sistema di dui passi.

Industria di riciclamentu di poliester

In l'annu 2016, hè statu stimatu chì 56 milioni di tunnellate di PET sò prudutte ogni annu.

Mentre a maiò parte di i termoplastici ponu, in principiu, esse riciclati, Riciclaggio di bottiglie in PET hè più praticu chè parechje altre applicazioni plastiche per via di l'altu valore di a resina è di l'usu quasi esclusivu di PET per l'acqua largamente usata è l'imbottigliamentu di bevande gassate. PET hà a codice d'identificazione di resina di 1. I primi usi per u PET riciclatu sò u poliester fibre, strapping, è cuntenituri non alimentari.

A causa di a riciclabilità di PET è di l'abbundanza relativa di rifiuti post-cunsumatore in forma di buttigli, u PET guadagna rapidamente una parte di u mercatu cum'è una fibra di moquette. Industrie Mohawk liberatu everSTRAND in u 1999, una fibra PET 100% riciclata post-consumu. Da quellu tempu, più di 17 miliardi di buttigli sò stati riciclati in fibra di tappeti. Pharr Yarns, un fornitore di numerosi produttori di tappeti cumpresi Looptex, Dobbs Mills è Berkshire Flooring, produce una fibra di moquette PET BCF (filament continuu in massa) chì cuntene un minimu di 25% di cuntenutu riciclatu post-consumu.

PET, cum'è cù parechji plastichi, hè ancu un candidatu eccellente per l'eliminazione termale (incineration), cum'è cumpostu di carbone, idrogenu è ossigenu, cù solu traccia di elementi di catalizzatore (ma senza sulphur). PET hà u cuntenutu energeticu di carbone molle.

Quandu si riciclà u tereftalato di polietilene o PET o poliester, in generale, duie manere anu da esse differenziate:

1. U riciclamentu chimicu torna à a materia prima iniziale purificata l'acidu tereftalicu (PTA) o tereftalato di dimetile (DMT) è etilenglicolu (EG) induve a struttura polimeru hè distruttu cumplitamenti, o in prucessu intermediates cum'è bis(2-idrossietil) tereftalato
2. U riciclamentu meccanicu induve e proprietà di polimeru originali sò manteni o ricustituiti.

U riciclamentu chimicu di PET diventerà costu-efficace solu applicà linee di riciclamentu di alta capacità di più di 50,000 2000 tunnellate / annu. Tali linii puderanu esse vistu solu, se in tuttu, in i siti di produzzione di pruduttori di poliester assai grande. Diversi tentativi di grandezza industriale per stabilisce tali impianti di riciclamentu chimicu sò stati fatti in u passatu, ma senza successu risonante. Ancu u riciclamentu chimicu promettente in Giappone ùn hè micca diventatu un avanzu industriale finu à avà. I dui motivi per questu sò: in prima, a difficultà di buttigli di rifiuti coherente è cuntinuu chì si trovanu in una quantità cusì grande in un unicu situ, è, in u sicondu, i prezzi constantemente aumentati è a volatilità di u prezzu di i buttigli raccolti. I prezzi di i buttigli in balle sò aumentati, per esempiu, trà l'anni 2008 è 50 da circa 500 Euro/ton à più di 2008 Euro/ton in XNUMX.

U riciclamentu meccanicu o a circulazione diretta di PET in u statu polimericu hè operatu in a maiò parte di varianti oghje. Sti tipi di prucessi sò tipici di l'industria chjuca è mediana. L'efficienza di u costu pò esse digià ottenuta cù capacità di a pianta in una gamma di 5000-20,000 tunnellate / annu. In questu casu, quasi tutti i tipi di feedback di materiale riciclatu in a circulazione di materiale sò pussibuli oghje. Questi diversi prucessi di riciclamentu sò discututi in seguitu in dettaglio.

In più di i contaminanti chimichi è degradazione I prudutti generati durante u primu trasfurmazioni è l'usu, l'impurità meccaniche rapprisentanu a parte principale di impurità chì deprezzanu a qualità in u flussu di riciclamentu. I materiali riciclati sò sempre più intrudutti in i prucessi di fabricazione, chì sò stati urigginariamenti pensati solu per novi materiali. Per quessa, i prucessi efficienti di classificazione, separazione è pulizia diventanu più impurtanti per u poliester riciclatu di alta qualità.

Quandu si parla di l'industria di riciclamentu di poliester, ci cuncintramu principarmenti in u riciclamentu di buttigli in PET, chì sò intantu aduprati per tutti i tipi di imballaggi liquidi cum'è acqua, bibite gassate, succhi, birra, salsi, detergenti, chimichi domestici è cusì. I buttigli sò faciuli di distinguiri per via di a forma è a coherenza è si separanu da i flussi di plastica di i rifiuti, sia in autumàticu sia per prucessi manuali. L'industria di riciclamentu di poliester stabilita hè custituita da trè sezioni principali:

• Raccolta di bottiglie in PET è separazione di i rifiuti: logistica di i rifiuti
• Pruduzzione di fiocchi di buttiglia pulita : pruduzzione di fiocchi
• Cunversione di fiocchi di PET in prudutti finali: trasfurmazioni di fiocchi

U pruduttu intermediu da a prima sezione hè i rifiuti di buttiglia in ballu cù un cuntenutu PET più grande di 90%. A forma di cummerciale più cumuna hè a balla, ma ancu bricked o ancu sciolti, buttigli pre-cut sò cumuni in u mercatu. In a seconda seccione, i buttigli raccolti sò cunvertiti in fiocchi di bottiglia PET puliti. Stu passu pò esse più o menu cumplessu è cumplicatu secondu a qualità finale di u flake necessariu. Durante u terzu passu, i fiocchi di bottiglia in PET sò trasfurmati in ogni tipu di prudutti cum'è film, buttigli, fibre, filamenti, strapping o intermedii cum'è pellets per più trasfurmazioni è plastiche di ingegneria.

In più di stu riciclamentu di buttiglia di poliester esternu (post-consumatore), esiste un numeru di prucessi di riciclamentu internu (pre-consumatore), induve u materiale di polimeru perdu ùn esce micca da u situ di produzzione à u mercatu liberu, è invece hè riutilizatu in u stessu circuitu di produzzione. In questu modu, i rifiuti di fibre sò direttamente riutilizati per pruduce fibre, i rifiuti di preforme sò direttamente riutilizzati per pruduce preforme, è i scarti di film sò direttamente riutilizzati per pruduce film.

Riciclaggio di bottiglie in PET

Purificazione è decontaminazione

U successu di ogni cuncettu di riciclamentu hè oculatu in l'efficienza di purificazione è di decontaminazione in u locu ghjustu durante u processu è à a misura necessaria o desiderata.

In generale, i seguenti s'applicanu: u più prestu in u prucessu sò eliminati i sustanzi straneri, è più cusì hè fattu, u più efficace hè u prucessu.

U altu Plasticizante A temperatura di PET in u range di 280 ° C (536 ° F) hè a raghjoni perchè quasi tutte e impurità organiche cumuni cum'è PVC, PLA, poliolefina, pasta chimica di legnu è fibre di carta, acetatu di polivinil, funnu adesivu, agenti coloranti, zuccaru, è medialis I residui sò trasfurmati in prudutti di degradazione di culore chì, à u so turnu, puderanu liberà in più prudutti di degradazione reattivi. Allora, u numeru di difetti in a catena di polimeru aumenta considerablemente. A distribuzione di granulometria di impurità hè assai larga, e grande particelle di 60-1000 µm - chì sò visibili à l'occhiu nudu è faciule da filtrà - rapprisentanu u male minore, postu chì a so superficia tutale hè relativamente chjuca è a velocità di degradazione hè dunque più bassa. L'influenza di e particeddi microscòpichi, chì - perchè sò assai - aumentanu a freccia di difetti in u polimeru, hè relativamente più grande.

U mottu "Ciò chì l'ochju ùn vede micca u cori ùn pò micca dulore" hè cunsideratu assai impurtante in parechji prucessi di riciclamentu. Dunque, in più di una classificazione efficiente, l'eliminazione di particelle d'impurità visibili per i prucessi di filtrazione di fusione ghjoca una parte particulare in questu casu.

In generale, si pò dì chì i prucessi per fà fiocchi di bottiglia PET da buttigli raccolti sò versatili quant'è i diversi flussi di rifiuti sò diffirenti in a so cumpusizioni è a qualità. In vista di a tecnulugia, ùn ci hè micca solu una manera di fà. Intantu, ci sò parechje cumpagnie di ingegneria chì offrenu impianti è cumpunenti di pruduzzione di fiocchi, è hè difficiule di decide per un o un altru disignu di pianta. Tuttavia, ci sò prucessi chì sparte a maiò parte di sti principii. Sicondu a cumpusizioni è u livellu di impurità di u materiale di input, i passi generali di u prucessu sò applicati.

1. Apertura di balle, apertura di briquette
2. Selezzione è selezzione per diversi culori, polimeri stranieri in particulare PVC, materia stranera, rimozione di film, carta, vetru, sabbia, terra, pietre è metalli
3. Prelavaggio senza tagliare
4. Taglio grosso secco o combinato con prelavaggio
5. Rimozione di petre, vetru è metalli
6. Aria sifting per sguassà film, carta è etichette
7. Macinazione, secca è/o bagnata
8. Eliminazione di polimeri di bassa densità (cups) da e differenze di densità
9. Lavà à caldu
10. Lavatu causticu, è incisione di a superficia, mantene a viscosità intrinseca è a decontaminazione
11. Sciacquare
12. Rinsellamentu d'acqua limpia
13. L'essiccazione
14. Aria-sifring di fiocchi
15. Classificazione automatica di fiocchi
16. Circuitu d'acqua è tecnulugia di trattamentu di l'acqua
17. Controlu di qualità di flake

Impurità è difetti materiali

U numeru di pussibuli impurità è difetti di materiale chì s'acumulanu in u materiale polimericu aumenta in permanenza - quandu u trasfurmazioni è ancu quandu si usanu polimeri - tenendu in contu una vita di serviziu crescente, l'applicazioni finali crescente è u riciclamentu ripetutu. In quantu à i buttigli di PET riciclati, i difetti citati ponu esse classificati in i seguenti gruppi:

1. I gruppi finali di poliestere reattivu OH- o COOH sò trasfurmati in gruppi finali morti o non reattivi, per esempiu a furmazione di gruppi finali di vinilesteri per desidratazione o decarbossilazione di l'acidu tereftalati, reazione di i gruppi finali OH o COOH cù degradazione monofunzionale. prudutti cum'è l'acidu monocarbonicu o l'alcooli. I risultati sò diminuite a reattività durante a re-policondensazione o re-SSP è l'allargamentu di a distribuzione di pesu moleculare.
2. A proporzione di u gruppu finale cambia versu a direzzione di i gruppi finali COOH custruiti per una degradazione termale è oxidativa. I risultati sò a diminuzione di a reattività, è l'aumentu di a descomposizione autocatalytic acidu durante u trattamentu termale in presenza di umidità.
3. U numeru di macromolecule polifunzionali aumenta. Accumulazione di gels è difetti di ramificazione à catena longa.
4. U numeru, a cuncentrazione è a varietà di sustanzi stranieri organici è inorganici non-polimeri identici sò in crescita. Cù ogni stress termicu novu, i sustanzi straneri organici reagiscenu per a descomposizione. Questu hè causatu a liberazione di più sustanzi chì sustenenu a degradazione è sustanzi coloranti.
5. I gruppi di l'idrossidu è di u perossu si accumulanu à a superficia di i prudutti di poliester in presenza di aria (ossigenu) è umidità. Stu prucessu hè acceleratu da a luce ultravioletta. Durante un ulteriore prucessu di trattamentu, l'idro perossidi sò una fonte di radicali d'ossigenu, chì sò fonte di degradazione oxidativa. A distruzzione di l'idroperossidi deve accade prima di u primu trattamentu termale o durante a plastificazione è pò esse supportata da additivi adattati cum'è antioxidanti.

In cunsiderà i difetti chimichi è impurità sopra citati, ci hè una mudificazione in corso di e seguenti caratteristiche di polimeru durante ogni ciculu di riciclamentu, chì sò rilevabili da l'analisi di laboratori chimichi è fisichi.

In particulare:

• Aumentu di i gruppi finali COOH
• Aumentu di u numeru di culore b
• Aumento di nebbia (prodotti trasparenti)
• Aumentu di u cuntenutu di oligomeru
• Riduzzione di a filtrabilità
• Aumentu di u cuntenutu di i derivati ​​cum'è acetaldeide, formaldehyde
• Aumento di contaminanti stranieri estrattibili
• Diminuzione di u culore L
• Diminuzione di viscosità intrinseca o viscosità dinamica
• Diminuzione di a temperatura di cristallizazione è aumentu di a velocità di cristallizazione
• Diminuzione di e proprietà meccaniche cum'è a forza di trazione, l'allungamentu à a rottura o modulu elasticu
• Allargamentu di a distribuzione di u pesu moleculare

U riciclamentu di buttigli PET hè intantu un prucessu standard industriale chì hè offertu da una larga varietà di cumpagnie di ingegneria.

Esempi di trasfurmazioni per u poliester riciclatu

I prucessi di riciclamentu cù u poliester sò quasi varii quant'è i prucessi di fabricazione basati in pellets primari o fusi. Sicondu a purità di i materiali riciclati, u poliester pò esse usatu oghje in a maiò parte di i prucessi di fabricazione di poliester cum'è mischju cù polimeru vergine o sempre più cum'è polimeru 100% riciclatu. Alcune eccezzioni cum'è BOPET-film di pocu spessore, applicazioni speciali cum'è film otticu o filati attraversu FDY-spinning à> 6000 m / min, microfilamenti è micro-fibre sò pruduciuti solu da poliester vergine.

Semplice repelletizzazione di fiocchi di bottiglia

Stu prucessu hè custituitu da trasfurmà i scarti di buttiglia in fiocchi, da l'asciugatura è a cristallizazione di i fiocchi, da a plastificazione è a filtrazione, è ancu di a pelletizazione. U pruduttu hè un re-granulatu amorfu di una viscosità intrinseca in u intervalu di 0.55-0.7 dℓ/g, secondu cumu hè stata fatta a pre-asciugatura completa di i fiocchi di PET.

Funzione speciale sò: Acetaldehyde è oligomeri sò cuntenuti in i pellets à u livellu più bassu; a viscosità hè ridutta in qualchì manera, i pellets sò amorfi è devenu esse cristallizzati è secchi prima di più trasfurmazioni.

Trattamentu à:

• Film A-PET per termoforming
• Aghjunghje à a pruduzzione vergine PET
• BoPET film di imballaggio
• PET Bottiglia risina da SSP
• Filatu di tappettu
• Ingegneria plastica
• Filamenti
• Non-woven
• Strisce di imballaggio
• Fibra di staple.

A scelta di a manera di re-pelletizing significa avè un prucessu di cunversione supplementu chì, da una parte, hè intensivu in energia è cunsumu costu, è provoca distruzzioni termale. À l'altra parte, u passu di pelletizazione furnisce i seguenti vantaghji:

• Filtrazione intensiva di melt
• Controlu di qualità intermediu
• Mudificazione per additivi
• Selezzione di prudutti è separazione per qualità
• A flessibilità di trattamentu hè aumentata
• Uniformizazione di qualità.

Produzione di pellet o scaglie in PET per bottiglie (bottiglia a bottiglia) e A-PET

Stu prucessu hè, in principiu, simile à quellu discritta sopra; in ogni modu, i pellets pruduciutu sò direttamente (continuamente o discontinuamente) cristallizzati è dopu sottumessi à una policondensazione di u statu solidu (SSP) in un secadoru di tumbling o un reattore di tubu verticale. Duranti stu passu di trasfurmazioni, a viscosità intrinseca currispondente di 0.80-0.085 dℓ/g hè ricustruita di novu è, à u stessu tempu, u cuntenutu di acetaldeide hè ridutta à <1 ppm.

U fattu chì certi fabricatori di macchine è costruttori di linea in Europa è USA facenu sforzi per offre prucessi indipendenti di riciclamentu, per esempiu, u prucessu chjamatu bottiglia à buttiglia (B-2-B), cum'è BePET, Starlinger, URRC o BÜHLER, hà u scopu di furnisce in generale a prova di "l'esistenza" di i residui di estrazione richiesti è di l'eliminazione di i contaminanti di u mudellu secondu a FDA chì applicà u cusì chjamatu test di sfida, chì hè necessariu per l'applicazione di u poliester trattatu in u settore alimentari. In più di sta appruvazioni di prucessu, hè ancu necessariu chì ogni utilizatore di tali prucessi hà da verificà constantemente i limiti FDA per e materie prime fabbricate da ellu stessu per u so prucessu.

Cunversione diretta di fiocchi di buttiglia

Per risparmià i costi, un numeru crescente di pruduttori intermedi in poliester, cum'è filature, strapping mills, o cast film mills, travaglianu nantu à l'usu direttu di i fiocchi PET, da u trattamentu di buttigli usati, in vista di a fabricazione di un crescente. numeru di intermedi di poliester. Pour l'ajustement de la viscosité nécessaire, outre un séchage efficace des flocons, il est éventuellement nécessaire de reconstituer la viscosité grâce à policondensazione in a fase di fusione o policondensazione in u solidu di i fiocchi. L'ultimi prucessi di cunversione di fiocchi di PET applicanu estrusori à doppia vite, estrusori multi-viti o sistemi multi-rotazione è degassing in vacuum coincidente per caccià l'umidità è evità l'asciugatura di fiocchi. Questi prucessi permettenu a cunversione di fiocchi di PET senza secca senza diminuzione di viscosità sustanziale causata da l'idrolisi.

In quantu à u cunsumu di fiocchi di buttiglia PET, a parte principale di circa 70% hè cunvertita in fibre è filamenti. Quandu s'utilice direttamente materiali secondari, cum'è fiocchi di buttiglia in i prucessi di filatura, ci sò uni pochi di principii di trasfurmazioni per ottene.

I prucessi di filatura à alta velocità per a fabricazione di POY necessitanu normalment una viscosità di 0.62-0.64 dℓ/g. Partendu da i fiocchi di buttiglia, a viscosità pò esse stabilita per mezu di u gradu di secca. L'usu supplementu di TiO₂ hè necessariu per u filatu pienu o semi opacu. Per prutezzione di i spinnerets, una filtrazione efficaci di u funnu hè, in ogni casu, hè necessariu. Per u tempu, a quantità di POY fattu di 100% poliester riciclatu hè piuttostu bassu perchè stu prucessu richiede una alta purezza di filatura. A maiò parte di u tempu, una mistura di pellets vergini è riciclati hè aduprata.

E fibre di fiocchi sò filate in una gamma di viscosità intrinseca chì si trova un pocu più bassu è chì deve esse trà 0.58 è 0.62 dℓ/g. In questu casu, ancu, a viscosità necessaria pò esse aghjustata via l'asciugatura o l'ajustamentu di u vacuum in casu di estrusione di vacuum. Per aghjustà a viscosità, però, un aghjuntu di modificatore di lunghezza di a catena cum'è etilenglicolu or dietilene glicole pò ancu esse adupratu

Spinning non-tessutu - in u campu di titru fine per l'applicazioni tessili, è ancu di filatura pesante non-tessutu cum'è materiali di basa, per esempiu, per i tetti di tetti o in a custruzzione di strada - ponu esse fabbricati da filatura di fiocchi di bottiglia. A viscosità di filatura hè dinò in un intervallu di 0.58-0.65 dℓ/g.

Un campu d'interessu crescente induve i materiali riciclati sò usati hè a fabricazione di strisce di imballaggio d'alta tenacità è monofilamenti. In i dui casi, a materia prima iniziale hè un materiale principalmente riciclatu di viscosità intrinseca più altu. Strisce di imballaggio di alta tenacità è monofilamenti sò allora fabbricati in u prucessu di filatura di fusione.

Riciclà à i monomeri

Tereftalate di polietilene pò esse depolimerizatu per pruduce i monomeri custituenti. Dopu a purificazione, i monomeri ponu esse usatu per preparà un novu tereftalato di polietilene. I legami ester in u polietilene tereftalato pò esse chjapputu da l'idrolisi, o da transesterificazione. E reazzione sò solu u inversu di quelli utilizati in pruduzzione.

Glicolisi parziale

A glycolysis parziale (transesterificazione cù etilenglicol) cunverte u polimeru rigidu in oligomeri di catene curtite chì ponu esse filtrati in fondu à bassa temperatura. Una volta liberati di l'impurità, l'oligomeri ponu esse rimbursati in u prucessu di produzzione per a polimerizazione.

U compitu cunsiste in l'alimentazione di 10-25% flakes di buttiglia, mantenendu a qualità di i pellets di buttiglia chì sò fabbricati nantu à a linea. Stu scopu hè risoltu da a degradazione di i fiocchi di bottiglia in PET - digià durante a so prima plastificazione, chì pò esse realizatu in un extruder à una o più viti - à una viscosità intrinseca di circa 0.30 dℓ/g aghjunghjendu picculi quantità di glycol d'etilene è sottumettendu u flussu di fusione à bassa viscosità à una filtrazione efficace direttamente dopu a plastificazione. Inoltre, a temperatura hè purtata à u limitu minimu pussibule. Inoltre, cù questu modu di trasfurmazioni, a pussibilità di una descomposizione chimica di l'idro perossidi hè pussibule aghjunghjendu un stabilizzatore P currispundente direttamente quandu u plasticing. A distruzzione di i gruppi di l'idroperossidu hè, cù altri prucessi, digià realizatu durante l'ultima tappa di u trattamentu di fiocchi per esempiu aghjunghjendu H₃PO₃. U materiale riciclatu parzialmente glycolyzed è finemente filtratu hè alimentatu continuamente à u reattore di esterificazione o prepolicondensazione, e quantità di dosa di e materie prime sò adattate in cunseguenza.

Glicolisi totale, metanolisi e idrolisi

U trattamentu di i rifiuti di poliester attraversu a glicolisi tutale per cunvertisce cumplettamente u poliester bis(2-idrossietil) tereftalato (C₆H₄(CO₂CH₂CH₂OH)₂). Stu compostu hè purificatu da a distillazione di vacuum, è hè unu di l'intermedi utilizati in a fabricazione di poliester. A reazione implicata hè a siguenti:

[(CO)C₆H₄(CO₂CH₂CH₂O)]_n + n ALTU₂CH₂OH → n C₆H₄(CO₂CH₂CH₂OH)₂

Questa strada di riciclamentu hè stata eseguita à una scala industriale in Giappone cum'è pruduzzione sperimentale.

Simile à a glicolisi tutale, a metanolisi converte u poliester in tereftalato di dimetile, chì pò esse filtrata è distillata in vacuum:

[(CO)C₆H₄(CO₂CH₂CH₂O)]_n + 2n CH₃OH → n C₆H₄(CO₂CH₃)₂

A metanolisi hè raramente realizata in l'industria oghje perchè a produzzione di poliester basata nantu à dimethyl terefthalate hè stata ridutta tremendamente, è parechji pruduttori di dimethyl terefthalate sò spariti.

Inoltre, cum'è sopra, u polietilene tereftalate pò esse idrolizatu à l'acidu tereftalicu è etilenglicolu sottu alta temperatura è pressione. L'acidu tereftalicu crudu resultante pò esse purificatu da recristalizazione per pruduce materiale adattatu per a ripolimerizazione:

[(CO)C₆H₄(CO₂CH₂CH₂O)]_n + 2n H₂O → n C₆H₄(CO₂H)₂ + n ALTU₂CH₂OH

Stu metudu ùn pare micca esse statu ancu cummercializatu.