ΚΑΤΟΙΚΊΔΙΟ ΖΏΟ

Τερεφθαλικό πολυαιθυλένιο (μερικές φορές γράφεται πολυ(τερεφθαλικό αιθυλένιο)), συνήθως συντομογραφείται ΚΑΤΟΙΚΊΔΙΟ ΖΏΟ, PETE, ή το απαρχαιωμένο PETP ή PET-P, είναι το πιο κοινό θερμοπλαστικός πολυμερές ρητίνη του πολυεστέρας οικογένεια και χρησιμοποιείται σε ίνες για ρούχα, δοχεία για υγρά και τρόφιμα, θερμοδιαμόρφωση για την κατασκευή και σε συνδυασμό με ίνες γυαλιού για μηχανικές ρητίνες.

Μπορεί επίσης να αναφέρεται με την επωνυμία Dacron; στη Βρετανία, Τερυλίνη; ή, στη Ρωσία και την πρώην Σοβιετική Ένωση, Lavsan.

Η πλειονότητα της παγκόσμιας παραγωγής PET προορίζεται για συνθετικές ίνες (πάνω από 60%), με την παραγωγή φιαλών να αντιπροσωπεύει περίπου το 30% της παγκόσμιας ζήτησης. Στο πλαίσιο των κλωστοϋφαντουργικών εφαρμογών, το PET αναφέρεται με την κοινή του ονομασία, πολυεστέρας, ενώ το ακρωνύμιο ΚΑΤΟΙΚΊΔΙΟ ΖΏΟ χρησιμοποιείται γενικά σε σχέση με τη συσκευασία. Ο πολυεστέρας αποτελεί περίπου το 18% της παγκόσμιας παραγωγής πολυμερών και είναι ο τέταρτος σε παραγωγή πολυμερών πολυμερές; πολυαιθυλένιο(ΠΟΔΙ), πολυπροπυλένιο (PP) και χλωριούχο πολυβινύλιο (PVC) είναι πρώτη, δεύτερη και τρίτη, αντίστοιχα.

Το PET αποτελείται από πολυμερισμένο μονάδες του μονομερούς τερεφθαλικού αιθυλενίου, με επανάληψη (C₁₀H₈O₄) μονάδες. Το PET ανακυκλώνεται συνήθως και έχει τον αριθμό 1 ως σύμβολο ανακύκλωσής του.

Ανάλογα με την ιστορία της επεξεργασίας και τη θερμική του επεξεργασία, το τερεφθαλικό πολυαιθυλένιο μπορεί να υπάρχει τόσο ως άμορφο (διαφανές) όσο και ως ημι-κρυσταλλικό πολυμερές. Το ημικρυσταλλικό υλικό μπορεί να φαίνεται διαφανές (μέγεθος σωματιδίων < 500 nm) ή αδιαφανές και λευκό (μέγεθος σωματιδίων έως μερικά μικρόμετρα) ανάλογα με την κρυσταλλική του δομή και το μέγεθος σωματιδίων. Το μονομερές του τερεφθαλικός δις(2-υδροξυαιθυλεστέρας). μπορεί να συντεθεί από το εστεροποίηση αντίδραση μεταξύ τερεφθαλικό οξύ και αιθυλενογλυκόλη με νερό ως υποπροϊόν, ή με μετεστεροποίηση αντίδραση μεταξύ αιθυλενογλυκόλη και τερεφθαλικός διμεθυλεστέρας με μεθανόλη ως υποπροϊόν. Ο πολυμερισμός γίνεται μέσω α πολυσυμπύκνωση αντίδραση των μονομερών (που γίνεται αμέσως μετά την εστεροποίηση/μετεστεροποίηση) με νερό ως παραπροϊόν.

ονόματα
IUPAC όνομα Πολυ(βενζολο-1,4-δικαρβοξυλικός αιθυλεστέρας)
Αναγνωριστικά
Αριθμός CAS	25038-59-9
Συντομογραφίες	PET, PETE
Ιδιοκτησίες
Χημικός τύπος	(C10H8O4)n
Μοριακή μάζα	μεταβλητή
Πυκνότητα	1.38 g / cm3 (20 °C), άμορφος: 1.370 g / cm3, μονό κρύσταλλο: 1.455 g / cm3
Σημείο τήξης	> 250 °C, 260 °C
Σημείο βρασμού	> 350 °C (αποσυντίθεται)
Διαλυτότητα στο νερό	πρακτικά αδιάλυτο
Θερμική αγωγιμότητα	0.15 έως 0.24 W m-1 K-1
Δείκτης διάθλασης(nD)	1.57–1.58, 1.5750
Θερμοχημεία
Ειδικοί θερμοχωρητικότητα (C)	1.0 kJ / (kg · K)
Σχετικές ενώσεις
Σχετικά: Μονομερή	Τερεφθαλικό οξύ Αιθυλενογλυκόλη
Εκτός εάν αναφέρεται διαφορετικά, δίνονται στοιχεία για τα υλικά τους τυπική κατάσταση (στους 25 °C [77 °F], 100 kPa).

μπορείτε να χρησιμοποιήσετε

Επειδή το PET είναι ένα εξαιρετικό υλικό φραγμού νερού και υγρασίας, τα πλαστικά μπουκάλια από PET χρησιμοποιούνται ευρέως για αναψυκτικά (βλ. ενανθράκωση). Για ορισμένες ειδικές φιάλες, όπως αυτές που προορίζονται για περιορισμό της μπύρας, το PET δημιουργεί σάντουιτς με ένα επιπλέον στρώμα πολυβινυλικής αλκοόλης (PVOH) για να μειώσει περαιτέρω τη διαπερατότητά του σε οξυγόνο.

Διαξονικά προσανατολισμένο PET Η μεμβράνη (συχνά γνωστή με μια από τις εμπορικές της ονομασίες, "Mylar") μπορεί να αλουμινιστεί εξατμίζοντας μια λεπτή μεμβράνη μετάλλου πάνω της για να μειωθεί η διαπερατότητά της και να γίνει ανακλαστική και αδιαφανής (MPET). Αυτές οι ιδιότητες είναι χρήσιμες σε πολλές εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένων των εύκαμπτων τροφίμων συσκευασία και Θερμική μόνωση. Βλέπω: "διαστημικές κουβέρτες". Λόγω της υψηλής μηχανικής του αντοχής, το φιλμ PET χρησιμοποιείται συχνά σε εφαρμογές ταινίας, όπως ο φορέας για μαγνητική ταινία ή η βάση για τις ευαίσθητες στην πίεση κολλητικές ταινίες.

Μη προσανατολισμένο φύλλο PET μπορεί να είναι θερμοδιαμορφωμένο για να φτιάξετε δίσκους συσκευασίας και συσκευασίες blister. Εάν χρησιμοποιείται κρυσταλλώσιμο PET, οι δίσκοι μπορούν να χρησιμοποιηθούν για κατεψυγμένα δείπνα, καθώς αντέχουν τόσο στη θερμοκρασία κατάψυξης όσο και στη θερμοκρασία ψησίματος στο φούρνο. Σε αντίθεση με το άμορφο PET, το οποίο είναι διαφανές, το κρυσταλλώσιμο PET ή το CPET τείνει να είναι μαύρου χρώματος.

Όταν γεμίσει με σωματίδια γυαλιού ή ίνες, γίνεται σημαντικά πιο άκαμπτο και πιο ανθεκτικό.

Το PET χρησιμοποιείται επίσης ως υπόστρωμα σε ηλιακά κύτταρα λεπτής μεμβράνης.

Το τερυλένιο ενώνεται επίσης σε κορυφές σχοινιών καμπάνας για να αποτρέψει τη φθορά των σχοινιών καθώς περνούν από την οροφή.

Ιστορικό

Το PET κατοχυρώθηκε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας το 1941 από τους John Rex Whinfield, James Tennant Dickson και τον εργοδότη τους την Calico Printers' Association of Manchester, Αγγλία. Το EI DuPont de Nemours στο Ντέλαγουερ των ΗΠΑ, χρησιμοποίησε για πρώτη φορά το εμπορικό σήμα Mylar τον Ιούνιο του 1951 και έλαβε την καταχώρισή του το 1952. Είναι ακόμα το πιο γνωστό όνομα που χρησιμοποιείται για φιλμ πολυεστέρα. Ο τρέχων ιδιοκτήτης του εμπορικού σήματος είναι η DuPont Teijin Films US, μια συνεργασία με μια ιαπωνική εταιρεία.

Στη Σοβιετική Ένωση, το PET κατασκευάστηκε για πρώτη φορά στα εργαστήρια του Ινστιτούτου Υψηλών Μοριακών Ενώσεων της Ακαδημίας Επιστημών της ΕΣΣΔ το 1949 και το όνομά του "Lavsan" είναι ακρωνύμιο του (laпорории Института выsokomoleculyarnых соединений Аκουμίι наук СССР).

Το μπουκάλι PET κατοχυρώθηκε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας το 1973 από τον Nathaniel Wyeth.

Φυσικές ιδιότητες

Το PET στη φυσική του κατάσταση είναι μια άχρωμη, ημικρυσταλλική ρητίνη. Με βάση τον τρόπο επεξεργασίας του, το PET μπορεί να είναι ημιάκαμπτο έως άκαμπτο και είναι πολύ ελαφρύ. Κάνει καλό φράγμα αερίων και δίκαιης υγρασίας, καθώς και καλό φράγμα για το αλκοόλ (απαιτεί πρόσθετη επεξεργασία «φραγμού») και τους διαλύτες. Είναι ισχυρό και ανθεκτικό στις κρούσεις. Το PET γίνεται λευκό όταν εκτίθεται στο χλωροφόρμιο και επίσης σε ορισμένες άλλες χημικές ουσίες όπως το τολουόλιο.

Περίπου 60% κρυστάλλωση είναι το ανώτατο όριο για τα εμπορικά προϊόντα, με εξαίρεση τις ίνες πολυεστέρα. Τα διαυγή προϊόντα μπορούν να παραχθούν με ταχεία ψύξη τετηγμένου πολυμερούς κάτω από το T_g θερμοκρασία μετάπτωσης γυαλιού για να σχηματιστεί ένα άμορφο στερεό. Όπως το γυαλί, έτσι και το άμορφο PET σχηματίζεται όταν τα μόριά του δεν έχουν αρκετό χρόνο για να τακτοποιηθούν με τακτοποιημένο, κρυσταλλικό τρόπο καθώς το τήγμα ψύχεται. Σε θερμοκρασία δωματίου τα μόρια παγώνουν στη θέση τους, αλλά, εάν αρκετή θερμική ενέργεια επανατοποθετηθεί σε αυτά με θέρμανση πάνω από T_g, αρχίζουν να κινούνται ξανά, επιτρέποντας στους κρυστάλλους να πυρηνωθούν και να αναπτυχθούν. Αυτή η διαδικασία είναι γνωστή ως κρυστάλλωση στερεάς κατάστασης.

Όταν αφήνεται να κρυώσει αργά, το τηγμένο πολυμερές σχηματίζει ένα πιο κρυσταλλικό υλικό. Αυτό το υλικό έχει σφαιρίτες που περιέχει πολλά μικρά κρυσταλλίτες όταν κρυσταλλώνεται από ένα άμορφο στερεό, αντί να σχηματίζει έναν μεγάλο μονοκρύσταλλο. Το φως τείνει να διασκορπίζεται καθώς διασχίζει τα όρια μεταξύ των κρυσταλλιτών και των άμορφων περιοχών μεταξύ τους. Αυτή η σκέδαση σημαίνει ότι το κρυσταλλικό PET είναι αδιαφανές και λευκό στις περισσότερες περιπτώσεις. Η σχεδίαση ινών είναι από τις λίγες βιομηχανικές διαδικασίες που παράγουν ένα προϊόν σχεδόν μονοκρυστάλλου.

Εγγενές ιξώδες

Ένα από τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά του PET αναφέρεται ως εγγενές ιξώδες (IV).

Το εγγενές ιξώδες του υλικού, που βρέθηκε με παρέκταση σε μηδενική συγκέντρωση του σχετικού ιξώδους προς τη συγκέντρωση που μετράται σε δεκαδικά ανά γραμμάριο (dℓ/g). Το εγγενές ιξώδες εξαρτάται από το μήκος των πολυμερών αλυσίδων του, αλλά δεν έχει μονάδες λόγω της παρέκτασής του σε μηδενική συγκέντρωση. Όσο μακρύτερες είναι οι αλυσίδες του πολυμερούς τόσο περισσότερες εμπλοκές μεταξύ των αλυσίδων και επομένως τόσο υψηλότερο είναι το ιξώδες. Το μέσο μήκος αλυσίδας μιας συγκεκριμένης παρτίδας ρητίνης μπορεί να ελεγχθεί κατά τη διάρκεια πολυσυμπύκνωση.

Το εύρος εγγενούς ιξώδους του PET:

Βαθμός ινών

0.40–0.70 Ύφασμα

0.72–0.98 Τεχνικό, κορδόνι ελαστικού

Βαθμός ταινίας

0.60-0.70 ΜΠΟΡΕΤ (διαξονικά προσανατολισμένη ταινία PET)

0.70–1.00 Βαθμός φύλλου για θερμοδιαμόρφωση

Ποιότητα φιάλης

0.70–0.78 Μπουκάλια νερού (επίπεδα)

0.78–0.85 Ανθρακούχο αναψυκτικό ποιότητας

Μονόινα, πλαστικό μηχανικής

1.00-2.00

Ξήρανση

Το PET είναι υγροσκοπικός, δηλαδή απορροφά νερό από το περιβάλλον του. Ωστόσο, όταν αυτό το "υγρό" PET στη συνέχεια θερμαίνεται, το νερό υδρολύεται το PET, μειώνοντας την ανθεκτικότητά του. Έτσι, για να μπορέσει η ρητίνη να επεξεργαστεί σε μηχανή χύτευσης, πρέπει να στεγνώσει. Η ξήρανση επιτυγχάνεται με τη χρήση α ξηραντικό ή στεγνωτήρια πριν τροφοδοτηθεί το PET στον εξοπλισμό επεξεργασίας.

Μέσα στο στεγνωτήριο, ζεστός ξηρός αέρας αντλείται στον πυθμένα της χοάνης που περιέχει τη ρητίνη, έτσι ώστε να ρέει προς τα πάνω μέσα από τα σφαιρίδια, αφαιρώντας την υγρασία στο δρόμο του. Ο ζεστός υγρός αέρας φεύγει από το πάνω μέρος της χοάνης και διοχετεύεται πρώτα μέσω ενός ψύκτη, επειδή είναι ευκολότερο να αφαιρεθεί η υγρασία από τον κρύο αέρα από τον ζεστό αέρα. Ο προκύπτων ψυχρός υγρός αέρας στη συνέχεια διοχετεύεται μέσω μιας κλίνης ξηραντικού. Τέλος, ο ψυχρός ξηρός αέρας που φεύγει από την κλίνη του ξηραντικού θερμαίνεται εκ νέου σε θερμαντήρα διεργασίας και αποστέλλεται πίσω μέσω των ίδιων διεργασιών σε κλειστό βρόχο. Τυπικά, τα επίπεδα υπολειμματικής υγρασίας στη ρητίνη πρέπει να είναι μικρότερα από 50 μέρη ανά εκατομμύριο (μέρη νερού ανά εκατομμύριο μέρη ρητίνης, κατά βάρος) πριν από την επεξεργασία. Ο χρόνος παραμονής στο στεγνωτήριο δεν πρέπει να είναι μικρότερος από περίπου τέσσερις ώρες. Αυτό συμβαίνει επειδή το στέγνωμα του υλικού σε λιγότερο από 4 ώρες θα απαιτούσε θερμοκρασία πάνω από 160 °C, στο οποίο επίπεδο υδρόλυση θα ξεκινούσαν μέσα στα σφαιρίδια πριν μπορέσουν να στεγνώσουν.

Το PET μπορεί επίσης να στεγνώσει σε στεγνωτήρια ρητίνης πεπιεσμένου αέρα. Τα στεγνωτήρια πεπιεσμένου αέρα δεν επαναχρησιμοποιούν αέρα ξήρανσης. Ξηρός, θερμαινόμενος πεπιεσμένος αέρας κυκλοφορεί μέσω των σφαιριδίων PET όπως στον ξηραντήρα αποξηραντικού και στη συνέχεια απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα.

Συμπολυμερή

Εκτός από το καθαρό (ομοπολυμερές) PET, PET τροποποιήθηκε από συμπολυμερισμός είναι επίσης διαθέσιμη.

Σε ορισμένες περιπτώσεις, οι τροποποιημένες ιδιότητες του συμπολυμερούς είναι πιο επιθυμητές για μια συγκεκριμένη εφαρμογή. Για παράδειγμα, κυκλοεξανο διμεθανόλη (CHDM) μπορεί να προστεθεί στη ραχοκοκαλιά του πολυμερούς στη θέση του αιθυλενογλυκόλη. Δεδομένου ότι αυτό το δομικό στοιχείο είναι πολύ μεγαλύτερο (6 επιπλέον άτομα άνθρακα) από τη μονάδα αιθυλενογλυκόλης που αντικαθιστά, δεν ταιριάζει με τις γειτονικές αλυσίδες όπως μια μονάδα αιθυλενογλυκόλης. Αυτό παρεμβαίνει στην κρυστάλλωση και μειώνει τη θερμοκρασία τήξης του πολυμερούς. Γενικά, ένα τέτοιο PET είναι γνωστό ως PETG ή PET-G (τροποποιημένο με τερεφθαλική γλυκόλη πολυαιθυλενίου· η Eastman Chemical, η SK Chemicals και η Artenius Italia είναι ορισμένοι κατασκευαστές PETG). Το PETG είναι ένα διαυγές άμορφο θερμοπλαστικό που μπορεί να χυτευθεί με έγχυση ή να εξωθηθεί με φύλλο. Μπορεί να χρωματιστεί κατά την επεξεργασία.

Ένας άλλος κοινός τροποποιητής είναι ισοφθαλικό οξύ, αντικαθιστώντας μερικά από τα 1,4-(παρα-) συνδέονται τερεφθαλικό μονάδες. Το 1,2-(ορθο-) ή 1,3-(μετα-) η σύνδεση δημιουργεί μια γωνία στην αλυσίδα, η οποία επίσης διαταράσσει την κρυσταλλικότητα.

Τέτοια συμπολυμερή είναι πλεονεκτικά για ορισμένες εφαρμογές χύτευσης, όπως π.χ θερμοδιαμόρφωση, το οποίο χρησιμοποιείται για παράδειγμα για την κατασκευή συσκευασιών δίσκου ή κυψέλης από φιλμ co-PET ή άμορφο φύλλο PET (A-PET) ή φύλλο PETG. Από την άλλη πλευρά, η κρυστάλλωση είναι σημαντική σε άλλες εφαρμογές όπου η μηχανική και διαστατική σταθερότητα είναι σημαντική, όπως οι ζώνες ασφαλείας. Για φιάλες PET, η χρήση μικρών ποσοτήτων ισοφθαλικού οξέος, CHDM, διαιθυλενογλυκόλη (DEG) ή άλλα συμμονομερή μπορεί να είναι χρήσιμα: εάν χρησιμοποιούνται μόνο μικρές ποσότητες συμμονομερών, η κρυστάλλωση επιβραδύνεται αλλά δεν αποτρέπεται πλήρως. Ως αποτέλεσμα, τα μπουκάλια είναι διαθέσιμα μέσω χύτευση με εμφύσηση τεντώματος («SBM»), τα οποία είναι τόσο διαυγή όσο και αρκετά κρυσταλλικά ώστε να αποτελούν επαρκή φραγμό για τα αρώματα, ακόμη και τα αέρια, όπως το διοξείδιο του άνθρακα στα ανθρακούχα ποτά.

παραγωγή

Το τερεφθαλικό πολυαιθυλένιο παράγεται από αιθυλενογλυκόλη και τερεφθαλικός διμεθυλεστέρας (C₆H₄(CO₂CH₃)₂) ή τερεφθαλικό οξύ.

Το πρώτο είναι α μετεστεροποίηση αντίδραση, ενώ η τελευταία είναι μια εστεροποίηση αντίδραση.

Διαδικασία τερεφθαλικού διμεθυλεστέρα

In τερεφθαλικός διμεθυλεστέρας διαδικασία, αυτή η ένωση και η περίσσεια αιθυλενογλυκόλης αντιδρούν στο τήγμα στους 150–200 °C με βασικός καταλύτης. Μεθανόλη (CH₃ΟΗ) αφαιρείται με απόσταξη για να οδηγήσει την αντίδραση προς τα εμπρός. Η περίσσεια αιθυλενογλυκόλης αποστάζεται σε υψηλότερη θερμοκρασία με τη βοήθεια κενού. Το δεύτερο στάδιο μετεστεροποίησης προχωρά στους 270–280 °C, με συνεχή απόσταξη και αιθυλενογλυκόλης.

Οι αντιδράσεις εξιδανικεύονται ως εξής:

Το πρώτο βήμα

C₆H₄(CO₂CH₃)₂ + 2 ΧΟΧ₂CH₂OH → Γ₆H₄(CO₂CH₂CH₂ΟΗ)₂ + 2 CH₃OH

Δεύτερο βήμα

n C₆H₄(CO₂CH₂CH₂ΟΗ)₂ → [(CO)C₆H₄(CO₂CH₂CH₂Ο)]_n + n Ωχ₂CH₂OH

Διαδικασία τερεφθαλικού οξέος

Στο τερεφθαλικό οξύ διαδικασία, η εστεροποίηση της αιθυλενογλυκόλης και του τερεφθαλικού οξέος διεξάγεται απευθείας σε μέτρια πίεση (2.7–5.5 bar) και υψηλή θερμοκρασία (220–260 °C). Το νερό αποβάλλεται στην αντίδραση και αφαιρείται επίσης συνεχώς με απόσταξη:

n C₆H₄(CO₂H)₂ + n Ωχ₂CH₂OH → [(CO)C₆H₄(CO₂CH₂CH₂Ο)]_n + 2n H₂O

αποδόμηση

Το PET υπόκειται σε διάφορους τύπους αποικοδόμησης κατά την επεξεργασία. Οι κύριες υποβαθμίσεις που μπορεί να συμβούν είναι η υδρολυτική και πιθανώς η πιο σημαντική θερμική οξείδωση. Όταν το PET υποβαθμίζεται, συμβαίνουν πολλά πράγματα: αποχρωματισμός, αλυσίδα ψαλίδες με αποτέλεσμα μειωμένο μοριακό βάρος, σχηματισμός οξική αλδείνη, να διασυνδέσεις (σχηματισμός «τζελ» ή «ψαρομάτι»). Ο αποχρωματισμός οφείλεται στο σχηματισμό διαφόρων χρωμοφόρων συστημάτων μετά από παρατεταμένη θερμική επεξεργασία σε υψηλές θερμοκρασίες. Αυτό γίνεται πρόβλημα όταν οι οπτικές απαιτήσεις του πολυμερούς είναι πολύ υψηλές, όπως σε εφαρμογές συσκευασίας. Η θερμική και θερμοοξειδωτική αποικοδόμηση έχει ως αποτέλεσμα κακά χαρακτηριστικά επεξεργασιμότητας και κακής απόδοσης του υλικού.

Ένας τρόπος για να μετριαστεί αυτό είναι να χρησιμοποιήσετε το α συμπολυμερές. Συνμονομερή όπως CHDM ή ισοφθαλικό οξύ χαμηλώστε τη θερμοκρασία τήξης και μειώστε τον βαθμό κρυσταλλικότητας του PET (ιδιαίτερα σημαντικό όταν το υλικό χρησιμοποιείται για την κατασκευή φιαλών). Έτσι, η ρητίνη μπορεί να σχηματιστεί πλαστικά σε χαμηλότερες θερμοκρασίες και/ή με μικρότερη δύναμη. Αυτό βοηθά στην αποφυγή της αποικοδόμησης, μειώνοντας την περιεκτικότητα σε ακεταλδεΰδη του τελικού προϊόντος σε ένα αποδεκτό (δηλαδή απαρατήρητο) επίπεδο. Βλέπω συμπολυμερή, παραπάνω. Ένας άλλος τρόπος βελτίωσης της σταθερότητας του πολυμερούς είναι η χρήση σταθεροποιητών, κυρίως αντιοξειδωτικών όπως π.χ φωσφίτες. Πρόσφατα, έχει επίσης εξεταστεί η σταθεροποίηση του υλικού σε μοριακό επίπεδο με χρήση νανοδομικών χημικών.

Οξική αλδείνη

Οξική αλδείνη είναι μια άχρωμη, πτητική ουσία με φρουτώδη μυρωδιά. Παρόλο που σχηματίζεται φυσικά σε ορισμένα φρούτα, μπορεί να προκαλέσει μια δυσάρεστη γεύση στο εμφιαλωμένο νερό. Η ακεταλδεΰδη σχηματίζεται με την αποικοδόμηση του PET μέσω του κακού χειρισμού του υλικού. Οι υψηλές θερμοκρασίες (το PET αποσυντίθεται πάνω από 300 °C ή 570 °F), οι υψηλές πιέσεις, οι ταχύτητες του εξωθητή (η υπερβολική ροή διάτμησης αυξάνει τη θερμοκρασία) και οι μεγάλοι χρόνοι παραμονής της κάννης συμβάλλουν στην παραγωγή ακεταλδεΰδης. Όταν παράγεται ακεταλδεΰδη, ένα μέρος της παραμένει διαλυμένο στα τοιχώματα ενός δοχείου και στη συνέχεια διαχέεται στο προϊόν που αποθηκεύεται στο εσωτερικό, αλλοιώνοντας τη γεύση και το άρωμα. Αυτό δεν είναι τέτοιο πρόβλημα για μη αναλώσιμα (όπως σαμπουάν), για χυμούς φρούτων (που περιέχουν ήδη ακεταλδεΰδη) ή για ποτά με έντονη γεύση όπως τα αναψυκτικά. Για το εμφιαλωμένο νερό, ωστόσο, η χαμηλή περιεκτικότητα σε ακεταλδεΰδη είναι πολύ σημαντική, επειδή, αν τίποτα δεν κρύβει το άρωμα, ακόμη και οι εξαιρετικά χαμηλές συγκεντρώσεις (10-20 μέρη ανά δισεκατομμύριο στο νερό) ακεταλδεΰδης μπορούν να δημιουργήσουν μια άσχημη γεύση.

Αντιμόνιο

Αντιμόνιο Το (Sb) είναι ένα μεταλλοειδές στοιχείο που χρησιμοποιείται ως καταλύτης με τη μορφή ενώσεων όπως π.χ τριοξείδιο του αντιμονίου (Σβ₂O₃) ή τριοξικό αντιμόνιο στην παραγωγή ΡΕΤ. Μετά την κατασκευή, μια ανιχνεύσιμη ποσότητα αντιμονίου μπορεί να βρεθεί στην επιφάνεια του προϊόντος. Αυτά τα υπολείμματα μπορούν να αφαιρεθούν με πλύσιμο. Το αντιμόνιο παραμένει επίσης στο ίδιο το υλικό και μπορεί, έτσι, να μεταναστεύσει σε τρόφιμα και ποτά. Η έκθεση PET σε βρασμό ή φούρνο μικροκυμάτων μπορεί να αυξήσει σημαντικά τα επίπεδα αντιμονίου, πιθανώς πάνω από τα μέγιστα επίπεδα μόλυνσης USEPA. Το όριο πόσιμου νερού που αξιολογήθηκε από τον ΠΟΥ είναι 20 μέρη ανά δισεκατομμύριο (WHO, 2003) και το όριο πόσιμου νερού στις ΗΠΑ είναι 6 μέρη ανά δισεκατομμύριο. Αν και το τριοξείδιο του αντιμονίου είναι χαμηλής τοξικότητας όταν λαμβάνεται από το στόμα, η παρουσία του εξακολουθεί να προκαλεί ανησυχία. Οι Ελβετοί Ομοσπονδιακό Γραφείο Δημόσιας Υγείας διερεύνησε την ποσότητα της μετανάστευσης αντιμονίου, συγκρίνοντας τα εμφιαλωμένα νερά σε PET και γυαλί: Οι συγκεντρώσεις αντιμονίου του νερού σε φιάλες PET ήταν υψηλότερες, αλλά ακόμα πολύ κάτω από τη μέγιστη επιτρεπόμενη συγκέντρωση. Η Ελβετική Ομοσπονδιακή Υπηρεσία Δημόσιας Υγείας κατέληξε στο συμπέρασμα ότι μικρές ποσότητες αντιμονίου μεταναστεύουν από το PET στο εμφιαλωμένο νερό, αλλά ότι ο κίνδυνος για την υγεία από τις προκύπτουσες χαμηλές συγκεντρώσεις είναι αμελητέος (1% του «ανεκτή ημερήσια πρόσληψη” καθορίζεται από το Ο ΟΠΟΊΟΣ). Μια μεταγενέστερη (2006) αλλά ευρύτερα δημοσιοποιημένη μελέτη βρήκε παρόμοιες ποσότητες αντιμονίου στο νερό σε φιάλες PET. Ο ΠΟΥ δημοσίευσε μια αξιολόγηση κινδύνου για το αντιμόνιο στο πόσιμο νερό.

Συμπυκνώματα φρούτων (για τα οποία δεν έχουν θεσπιστεί οδηγίες), ωστόσο, που παρήχθησαν και εμφιαλώθηκαν σε PET στο Ηνωμένο Βασίλειο βρέθηκαν να περιέχουν έως και 44.7 μg/L αντιμόνιο, πολύ πάνω από τα όρια της ΕΕ για νερό βρύσης 5 μg/L.

Βιοαποικοδόμηση

Νοκαρδία μπορεί να αποικοδομήσει το PET με ένα ένζυμο εστεράσης.

Ιάπωνες επιστήμονες απομόνωσαν ένα βακτήριο Ideonella sakaiensis που διαθέτει δύο ένζυμα που μπορούν να διασπάσουν το PET σε μικρότερα κομμάτια που μπορεί να αφομοιώσει το βακτήριο. Μια αποικία του Ι. sakaiensis μπορεί να διαλύσει μια πλαστική μεμβράνη σε περίπου έξι εβδομάδες.

Ασφάλεια

Σχόλιο που δημοσιεύτηκε στο Προοπτικές Περιβαλλοντικής Υγείας τον Απρίλιο του 2010 πρότεινε ότι το PET ενδέχεται να αποδώσει ενδοκρινικών διαταρακτών υπό συνθήκες κοινής χρήσης και συνιστώμενη έρευνα για αυτό το θέμα. Οι προτεινόμενοι μηχανισμοί περιλαμβάνουν την έκπλυση φθαλικές ενώσεις καθώς και έκπλυση των αντιμόνιο. Άρθρο που δημοσιεύτηκε στο Journal of Environmental Monitoring τον Απρίλιο του 2012 καταλήγει στο συμπέρασμα ότι η συγκέντρωση αντιμονίου σε απιονισμένο νερό που αποθηκεύεται σε φιάλες PET παραμένει εντός του αποδεκτού ορίου της ΕΕ, ακόμη και αν φυλάσσεται για λίγο σε θερμοκρασίες έως 60 °C (140 °F), ενώ τα εμφιαλωμένα περιεχόμενα (νερό ή αναψυκτικά) μπορεί περιστασιακά να υπερβαίνουν το όριο της ΕΕ μετά από λιγότερο από ένα χρόνο αποθήκευσης στο δωμάτιο θερμοκρασία.

Εξοπλισμός επεξεργασίας μπουκαλιών

Υπάρχουν δύο βασικές μέθοδοι χύτευσης για μπουκάλια PET, ενός σταδίου και δύο σταδίων. Στη χύτευση δύο σταδίων, χρησιμοποιούνται δύο ξεχωριστές μηχανές. Η πρώτη έγχυση μηχανής καλουπώνει το πρόπλασμα, το οποίο μοιάζει με δοκιμαστικό σωλήνα, με τα νήματα του καπακιού της φιάλης να έχουν ήδη διαμορφωθεί στη θέση τους. Το σώμα του σωλήνα είναι σημαντικά παχύτερο, καθώς θα φουσκώσει στο τελικό του σχήμα στο δεύτερο βήμα χρησιμοποιώντας χύτευση με εμφύσηση τεντώματος.

Στο δεύτερο στάδιο, τα προδιαμορφώματα θερμαίνονται γρήγορα και στη συνέχεια φουσκώνονται σε ένα καλούπι δύο μερών για να σχηματίσουν το τελικό σχήμα της φιάλης. Τα προμορφώματα (μη φουσκωμένα μπουκάλια) χρησιμοποιούνται πλέον και ως στιβαρά και μοναδικά δοχεία. Εκτός από τις καινοτόμες καραμέλες, ορισμένα κεφάλαια του Ερυθρού Σταυρού τα διανέμουν ως μέρος του προγράμματος Vial of Life στους ιδιοκτήτες σπιτιού για να αποθηκεύουν το ιατρικό ιστορικό για άτομα που ανταποκρίνονται στα επείγοντα περιστατικά. Μια άλλη ολοένα και πιο κοινή χρήση για τα προμορφώματα είναι τα δοχεία στην υπαίθρια δραστηριότητα Geocaching.

Στις μηχανές ενός βήματος, ολόκληρη η διαδικασία από την πρώτη ύλη μέχρι το τελικό δοχείο διεξάγεται σε ένα μηχάνημα, καθιστώντας το ιδιαίτερα κατάλληλο για τη χύτευση μη τυποποιημένων σχημάτων (προσαρμοσμένη χύτευση), συμπεριλαμβανομένων βάζας, επίπεδα οβάλ, σχήματα φιάλης κ.λπ. Το μεγαλύτερο πλεονέκτημά του είναι τη μείωση του χώρου, του χειρισμού του προϊόντος και της ενέργειας, και πολύ υψηλότερη οπτική ποιότητα από αυτή που μπορεί να επιτευχθεί με το σύστημα δύο βημάτων.

Βιομηχανία ανακύκλωσης πολυεστέρα

Το έτος 2016, υπολογίστηκε ότι παράγονται 56 εκατομμύρια τόνοι PET κάθε χρόνο.

Ενώ τα περισσότερα θερμοπλαστικά μπορούν, καταρχήν, να ανακυκλωθούν, Ανακύκλωση μπουκαλιών PET είναι πιο πρακτικό από πολλές άλλες πλαστικές εφαρμογές λόγω της υψηλής αξίας της ρητίνης και της σχεδόν αποκλειστικής χρήσης του PET για την ευρέως χρησιμοποιούμενη εμφιάλωση νερού και ανθρακούχων αναψυκτικών. Το PET έχει α κωδικός αναγνώρισης ρητίνης της 1. Οι κύριες χρήσεις του ανακυκλωμένου PET είναι ο πολυεστέρας ίνα, δέσιμο και μη φαγητά δοχεία.

Λόγω της ανακυκλωσιμότητας του PET και της σχετικής αφθονίας του απόβλητα μετά τον καταναλωτή με τη μορφή φιαλών, το PET κερδίζει γρήγορα μερίδιο αγοράς ως ίνα χαλιού. Mohawk Industries κυκλοφόρησε το everSTRAND το 1999, μια ίνα PET με ανακυκλωμένο περιεχόμενο 100% μετά την κατανάλωση. Από τότε, περισσότερα από 17 δισεκατομμύρια μπουκάλια έχουν ανακυκλωθεί σε ίνες χαλιού. Pharr Yarns, προμηθευτής πολλών κατασκευαστών χαλιών, συμπεριλαμβανομένων των Looptex, Dobbs Mills και Berkshire Flooring, παράγει μια ίνα χαλιού PET BCF (συνεχές συνεχές νήμα) που περιέχει τουλάχιστον 25% ανακυκλωμένο περιεχόμενο μετά την κατανάλωση.

Το PET, όπως και πολλά πλαστικά, είναι επίσης εξαιρετικός υποψήφιος για θερμική διάθεση (αποτέφρωση), καθώς αποτελείται από άνθρακα, υδρογόνο και οξυγόνο, με μόνο ίχνη καταλυτικών στοιχείων (αλλά όχι θείο). Το PET έχει το ενεργειακό περιεχόμενο του μαλακού άνθρακα.

Κατά την ανακύκλωση τερεφθαλικού πολυαιθυλενίου ή PET ή πολυεστέρα, γενικά πρέπει να διαφοροποιούνται δύο τρόποι:

1. Η χημική ανακύκλωση πίσω στις αρχικές πρώτες ύλες καθαρίστηκε τερεφθαλικό οξύ (PTA) ή τερεφθαλικός διμεθυλεστέρας (DMT) και αιθυλενογλυκόλη (EG) όπου η δομή του πολυμερούς καταστρέφεται εντελώς ή σε ενδιάμεσα προϊόντα όπως τερεφθαλικός δις(2-υδροξυαιθυλεστέρας).
2. Η μηχανική ανακύκλωση όπου διατηρούνται ή ανασυντίθενται οι αρχικές ιδιότητες του πολυμερούς.

Η χημική ανακύκλωση του PET θα γίνει οικονομικά αποδοτική μόνο με την εφαρμογή γραμμών ανακύκλωσης υψηλής χωρητικότητας άνω των 50,000 τόνων/έτος. Τέτοιες γραμμές θα μπορούσαν να παρατηρηθούν, αν όχι καθόλου, στις εγκαταστάσεις παραγωγής πολύ μεγάλων παραγωγών πολυεστέρα. Αρκετές προσπάθειες βιομηχανικού μεγέθους για την ίδρυση τέτοιων μονάδων ανακύκλωσης χημικών έχουν γίνει στο παρελθόν αλλά χωρίς απόλυτη επιτυχία. Ακόμη και η πολλά υποσχόμενη χημική ανακύκλωση στην Ιαπωνία δεν έχει γίνει μέχρι στιγμής μια βιομηχανική ανακάλυψη. Οι δύο λόγοι για αυτό είναι: πρώτον, η δυσκολία της συνεπούς και συνεχούς προμήθειας φιαλών απορριμμάτων σε τόσο τεράστια ποσότητα σε ένα μόνο εργοστάσιο και, δεύτερον, οι σταθερά αυξημένες τιμές και η αστάθεια των τιμών των συλλεγόμενων φιαλών. Οι τιμές των δεματοποιημένων φιαλών αυξήθηκαν, για παράδειγμα, μεταξύ των ετών 2000 και 2008 από περίπου 50 ευρώ/τόνο σε πάνω από 500 ευρώ/τόνο το 2008.

Η μηχανική ανακύκλωση ή η άμεση κυκλοφορία του PET σε πολυμερική κατάσταση πραγματοποιείται στις περισσότερες διαφορετικές παραλλαγές σήμερα. Αυτού του είδους οι διαδικασίες είναι τυπικές για τη μικρομεσαία βιομηχανία. Η οικονομική αποδοτικότητα μπορεί ήδη να επιτευχθεί με δυναμικότητες εργοστασίων μεταξύ 5000–20,000 τόνων/έτος. Σε αυτήν την περίπτωση, σχεδόν όλα τα είδη ανατροφοδότησης ανακυκλωμένου υλικού στην κυκλοφορία του υλικού είναι δυνατά σήμερα. Αυτές οι διαφορετικές διαδικασίες ανακύκλωσης θα συζητηθούν στη συνέχεια λεπτομερώς.

Εκτός από χημικούς ρύπους και υποβιβασμός προϊόντα που παράγονται κατά την πρώτη επεξεργασία και χρήση, οι μηχανικές ακαθαρσίες αντιπροσωπεύουν το κύριο μέρος των προσμείξεων που υποτιμούν την ποιότητα στο ρεύμα ανακύκλωσης. Τα ανακυκλωμένα υλικά εισάγονται όλο και περισσότερο στις διαδικασίες παραγωγής, οι οποίες αρχικά σχεδιάστηκαν μόνο για νέα υλικά. Επομένως, οι αποτελεσματικές διαδικασίες διαλογής, διαχωρισμού και καθαρισμού γίνονται πιο σημαντικές για τον υψηλής ποιότητας ανακυκλωμένο πολυεστέρα.

Όταν μιλάμε για τη βιομηχανία ανακύκλωσης πολυεστέρα, επικεντρωνόμαστε κυρίως στην ανακύκλωση φιαλών PET, τα οποία εν τω μεταξύ χρησιμοποιούνται για όλα τα είδη υγρών συσκευασιών όπως νερό, ανθρακούχα αναψυκτικά, χυμοί, μπύρα, σάλτσες, απορρυπαντικά, οικιακές χημικές ουσίες και ούτω καθεξής. Τα μπουκάλια διακρίνονται εύκολα λόγω του σχήματος και της συνοχής και χωρίζονται από τα απορρίμματα πλαστικών είτε με αυτόματες είτε με διαδικασίες διαλογής με το χέρι. Η καθιερωμένη βιομηχανία ανακύκλωσης πολυεστέρα αποτελείται από τρεις κύριους τομείς:

• Συλλογή φιαλών PET και διαχωρισμός απορριμμάτων: επιμελητεία απορριμμάτων
• Παραγωγή καθαρών νιφάδων φιαλών: παραγωγή νιφάδων
• Μετατροπή νιφάδων PET σε τελικά προϊόντα: επεξεργασία νιφάδων

Το ενδιάμεσο προϊόν της πρώτης ενότητας είναι δεματοποιημένα απόβλητα φιαλών με περιεκτικότητα σε PET μεγαλύτερη από 90%. Η πιο κοινή μορφή συναλλαγών είναι το δέμα, αλλά και τα τούβλα ή ακόμα και χαλαρά, προκομμένα μπουκάλια είναι κοινά στην αγορά. Στη δεύτερη ενότητα, τα συλλεγμένα μπουκάλια μετατρέπονται σε καθαρές νιφάδες φιαλών PET. Αυτό το βήμα μπορεί να είναι περισσότερο ή λιγότερο περίπλοκο και πολύπλοκο ανάλογα με την απαιτούμενη ποιότητα τελικής νιφάδας. Κατά τη διάρκεια του τρίτου βήματος, οι νιφάδες φιαλών PET επεξεργάζονται σε κάθε είδους προϊόντα όπως φιλμ, μπουκάλια, ίνες, νήμα, ιμάντες ή ενδιάμεσα προϊόντα όπως σφαιρίδια για περαιτέρω επεξεργασία και κατασκευή πλαστικών.

Εκτός από αυτήν την εξωτερική (μετά την κατανάλωση) ανακύκλωση φιαλών πολυεστέρα, υπάρχουν πολλές εσωτερικές (προκαταναλωτική) διαδικασίες ανακύκλωσης, όπου το σπατάλη πολυμερούς υλικού δεν εξέρχεται από την περιοχή παραγωγής στην ελεύθερη αγορά και αντ' αυτού επαναχρησιμοποιείται στο ίδιο κύκλωμα παραγωγής. Με αυτόν τον τρόπο, τα απόβλητα ινών επαναχρησιμοποιούνται άμεσα για την παραγωγή ινών, τα απόβλητα προμορφώματος επαναχρησιμοποιούνται άμεσα για την παραγωγή προμορφωμάτων και τα απόβλητα φιλμ επαναχρησιμοποιούνται άμεσα για την παραγωγή φιλμ.

Ανακύκλωση μπουκαλιών PET

Καθαρισμός και απολύμανση

Η επιτυχία κάθε ιδέας ανακύκλωσης κρύβεται στην αποτελεσματικότητα του καθαρισμού και της απολύμανσης στο σωστό μέρος κατά την επεξεργασία και στον απαραίτητο ή επιθυμητό βαθμό.

Σε γενικές γραμμές, ισχύουν τα εξής: Όσο νωρίτερα στη διαδικασία αφαιρούνται ξένες ουσίες και όσο πιο διεξοδικά γίνεται αυτό, τόσο πιο αποτελεσματική είναι η διαδικασία.

Το ύψος Πλαστικοποιητής η θερμοκρασία του PET στην περιοχή των 280 °C (536 °F) είναι ο λόγος για τον οποίο σχεδόν όλες οι κοινές οργανικές ακαθαρσίες όπως π.χ. PVC, ΣΧΕΔΙΟ, πολυολεφίνηχημικές ίνες ξυλοπολτού και χαρτιού, οξικό πολυβινύλιο, λιωμένη κόλλα, χρωστικές ουσίες, ζάχαρη και πρωτεΐνη Τα υπολείμματα μετατρέπονται σε έγχρωμα προϊόντα αποδόμησης που, με τη σειρά τους, ενδέχεται να απελευθερώσουν επιπλέον αντιδραστικά προϊόντα αποδόμησης. Στη συνέχεια, ο αριθμός των ελαττωμάτων στην αλυσίδα του πολυμερούς αυξάνεται σημαντικά. Η κατανομή μεγέθους σωματιδίων των ακαθαρσιών είναι πολύ ευρεία, τα μεγάλα σωματίδια των 60–1000 μm - τα οποία είναι ορατά με γυμνό μάτι και φιλτράρονται εύκολα - αντιπροσωπεύουν το μικρότερο κακό, καθώς η συνολική τους επιφάνεια είναι σχετικά μικρή και η ταχύτητα αποικοδόμησης είναι επομένως χαμηλότερη. Η επίδραση των μικροσκοπικών σωματιδίων, τα οποία —επειδή είναι πολλά— αυξάνουν τη συχνότητα των ελαττωμάτων στο πολυμερές, είναι σχετικά μεγαλύτερη.

Το σύνθημα «Ό,τι δεν βλέπει το μάτι, η καρδιά δεν μπορεί να θρηνήσει» θεωρείται πολύ σημαντικό σε πολλές διαδικασίες ανακύκλωσης. Επομένως, εκτός από την αποτελεσματική διαλογή, η απομάκρυνση των ορατών σωματιδίων ακαθαρσίας με διεργασίες διήθησης τήγματος παίζει ιδιαίτερο ρόλο σε αυτή την περίπτωση.

Σε γενικές γραμμές, μπορεί κανείς να πει ότι οι διαδικασίες για την παρασκευή νιφάδων φιαλών PET από συλλεγμένες φιάλες είναι τόσο ευέλικτες όσο οι διαφορετικές ροές απορριμμάτων διαφέρουν ως προς τη σύνθεση και την ποιότητά τους. Λαμβάνοντας υπόψη την τεχνολογία, δεν υπάρχει μόνο ένας τρόπος για να γίνει αυτό. Εν τω μεταξύ, υπάρχουν πολλές εταιρείες μηχανικών που προσφέρουν εργοστάσια παραγωγής νιφάδων και εξαρτημάτων και είναι δύσκολο να αποφασίσετε για το ένα ή το άλλο σχέδιο εγκατάστασης. Ωστόσο, υπάρχουν διαδικασίες που μοιράζονται τις περισσότερες από αυτές τις αρχές. Ανάλογα με τη σύνθεση και το επίπεδο ακαθαρσίας του εισερχόμενου υλικού, εφαρμόζονται τα ακόλουθα γενικά βήματα της διαδικασίας.

1. Άνοιγμα μπαλών, άνοιγμα μπρικέτας
2. Ταξινόμηση και επιλογή για διαφορετικά χρώματα, ξένα πολυμερή ειδικά PVC, ξένες ύλες, αφαίρεση φιλμ, χαρτί, γυαλί, άμμο, χώμα, πέτρες και μέταλλα
3. Πρόπλυση χωρίς κοπή
4. Στεγνό χοντρό κόψιμο ή σε συνδυασμό με πρόπλυση
5. Αφαίρεση λίθων, γυαλιού και μετάλλων
6. Κοσκινίζοντας αέρα για να αφαιρέσετε μεμβράνη, χαρτί και ετικέτες
7. Τρίψιμο, στεγνό και/ή υγρό
8. Αφαίρεση πολυμερών χαμηλής πυκνότητας (κύπελλα) με διαφορές πυκνότητας
9. Ζεστό πλύσιμο
10. Καυστική πλύση και επιφανειακή χάραξη, διατηρώντας το εγγενές ιξώδες και την απολύμανση
11. Πλύση
12. Ξέπλυμα με καθαρό νερό
13. Ξήρανση
14. Κοσκίνισμα των νιφάδων με αέρα
15. Αυτόματη ταξινόμηση νιφάδων
16. Τεχνολογία κυκλώματος νερού και επεξεργασίας νερού
17. Έλεγχος ποιότητας νιφάδων

Ακαθαρσίες και ελαττώματα υλικού

Ο αριθμός των πιθανών ακαθαρσιών και ελαττωμάτων υλικού που συσσωρεύονται στο πολυμερές υλικό αυξάνεται μόνιμα - κατά την επεξεργασία καθώς και κατά τη χρήση πολυμερών - λαμβάνοντας υπόψη την αυξανόμενη διάρκεια ζωής, τις αυξανόμενες τελικές εφαρμογές και την επαναλαμβανόμενη ανακύκλωση. Όσον αφορά τα ανακυκλωμένα μπουκάλια PET, τα ελαττώματα που αναφέρονται μπορούν να ταξινομηθούν στις ακόλουθες ομάδες:

1. Οι αντιδραστικές ακραίες ομάδες πολυεστέρα OH- ή COOH- μετατρέπονται σε νεκρές ή μη αντιδραστικές ακραίες ομάδες, π.χ. σχηματισμός ακραίων ομάδων βινυλεστέρα μέσω αφυδάτωσης ή αποκαρβοξυλίωσης του τερεφθαλικού οξέος, αντίδραση των ακραίων ομάδων OH- ή COOH- με μονολειτουργική αποικοδόμηση προϊόντα όπως μονοανθρακικά οξέα ή αλκοόλες. Τα αποτελέσματα είναι η μειωμένη αντιδραστικότητα κατά την επαναπολυσυμπύκνωση ή την εκ νέου SSP και τη διεύρυνση της κατανομής του μοριακού βάρους.
2. Η αναλογία της τελικής ομάδας μετατοπίζεται προς την κατεύθυνση των ακραίων ομάδων COOH που δημιουργούνται μέσω θερμικής και οξειδωτικής αποδόμησης. Τα αποτελέσματα είναι μείωση της αντιδραστικότητας και αύξηση της όξινης αυτοκαταλυτικής αποσύνθεσης κατά τη διάρκεια της θερμικής επεξεργασίας παρουσία υγρασίας.
3. Ο αριθμός των πολυλειτουργικών μακρομορίων αυξάνεται. Συσσώρευση πηκτωμάτων και ελαττώματα διακλάδωσης μακράς αλυσίδας.
4. Ο αριθμός, η συγκέντρωση και η ποικιλία των μη πολυμερών ταυτόσημων οργανικών και ανόργανων ξένων ουσιών αυξάνονται. Με κάθε νέα θερμική καταπόνηση, οι οργανικές ξένες ουσίες αντιδρούν με αποσύνθεση. Αυτό προκαλεί την απελευθέρωση περαιτέρω υποστηρικτικών ουσιών αποικοδόμησης και χρωστικών ουσιών.
5. Οι ομάδες υδροξειδίου και υπεροξειδίου συσσωρεύονται στην επιφάνεια των προϊόντων από πολυεστέρα παρουσία αέρα (οξυγόνου) και υγρασίας. Αυτή η διαδικασία επιταχύνεται από το υπεριώδες φως. Κατά τη διάρκεια μιας εκ των υστέρων διαδικασίας επεξεργασίας, τα υδροϋπεροξείδια είναι πηγή ριζών οξυγόνου, οι οποίες είναι πηγή οξειδωτικής αποδόμησης. Η καταστροφή των υδροϋπεροξειδίων πρέπει να συμβεί πριν από την πρώτη θερμική επεξεργασία ή κατά την πλαστικοποίηση και μπορεί να υποστηριχθεί από κατάλληλα πρόσθετα όπως αντιοξειδωτικά.

Λαμβάνοντας υπόψη τα προαναφερθέντα χημικά ελαττώματα και ακαθαρσίες, υπάρχει μια συνεχής τροποποίηση των ακόλουθων χαρακτηριστικών του πολυμερούς κατά τη διάρκεια κάθε κύκλου ανακύκλωσης, τα οποία είναι ανιχνεύσιμα με χημική και φυσική εργαστηριακή ανάλυση.

Πιο συγκεκριμένα:

• Αύξηση των τελικών ομάδων COOH
• Αύξηση αριθμού χρώματος β
• Αύξηση θολότητας (διαφανή προϊόντα)
• Αύξηση περιεκτικότητας ολιγομερών
• Μείωση της ικανότητας φιλτραρίσματος
• Αύξηση της περιεκτικότητας σε υποπροϊόντα όπως ακεταλδεΰδη, φορμαλδεΰδη
• Αύξηση των εξαγώγιμων ξένων ρύπων
• Μείωση χρώματος L
• Μείωση του εγγενές ιξώδες ή δυναμικό ιξώδες
• Μείωση θερμοκρασίας κρυστάλλωσης και αύξηση ταχύτητας κρυστάλλωσης
• Μείωση των μηχανικών ιδιοτήτων όπως αντοχή σε εφελκυσμό, επιμήκυνση κατά τη θραύση ή Μέτρο ελαστικότητας
• Διεύρυνση της κατανομής μοριακού βάρους

Η ανακύκλωση των φιαλών PET είναι εν τω μεταξύ μια βιομηχανική τυπική διαδικασία που προσφέρεται από μια μεγάλη ποικιλία εταιρειών μηχανικών.

Παραδείγματα επεξεργασίας για ανακυκλωμένο πολυεστέρα

Οι διαδικασίες ανακύκλωσης με πολυεστέρα ποικίλλουν σχεδόν όσο και οι διαδικασίες παραγωγής που βασίζονται σε πρωτεύοντα σφαιρίδια ή τήγμα. Ανάλογα με την καθαρότητα των ανακυκλωμένων υλικών, ο πολυεστέρας μπορεί να χρησιμοποιηθεί σήμερα στις περισσότερες από τις διαδικασίες κατασκευής πολυεστέρα ως μείγμα με παρθένο πολυμερές ή όλο και περισσότερο ως 100% ανακυκλωμένο πολυμερές. Ορισμένες εξαιρέσεις όπως φιλμ BOPET χαμηλού πάχους, ειδικές εφαρμογές όπως οπτικό φιλμ ή νήματα μέσω FDY-spinning με ταχύτητα > 6000 m/min, μικρονήματα και μικροϊνες παράγονται μόνο από παρθένο πολυεστέρα.

Απλή επαναπελετοποίηση νιφάδων φιαλών

Αυτή η διαδικασία συνίσταται στη μετατροπή των απορριμμάτων μπουκαλιών σε νιφάδες, με ξήρανση και κρυστάλλωση των νιφάδων, με πλαστικοποίηση και διήθηση, καθώς και με σφαιροποίηση. Το προϊόν είναι ένα άμορφο εκ νέου κοκκώδες υλικό με εγγενές ιξώδες στην περιοχή 0.55-0.7 dl/g, ανάλογα με το πώς έχει γίνει η πλήρης προξήρανση των νιφάδων PET.

Ειδικά χαρακτηριστικά είναι: Η ακεταλδεΰδη και τα ολιγομερή περιέχονται στα σφαιρίδια σε χαμηλότερο επίπεδο. το ιξώδες μειώνεται κάπως, τα σφαιρίδια είναι άμορφα και πρέπει να κρυσταλλωθούν και να στεγνώσουν πριν από την περαιτέρω επεξεργασία.

Επεξεργασία σε:

• Ταινία A-PET για θερμοδιαμόρφωση
• Προσθήκη στην παραγωγή παρθένου PET
• ΜΠΟΡΕΤ φιλμ συσκευασίας
• Μπουκάλι PET ρητίνη από το SSP
• Νήματα χαλιών
• πλαστικό Μηχανικών
• Filaments
• Μη υφασμένα
• Ρίγες συσκευασίας
• Μη συνεχείς ίνες.

Η επιλογή του τρόπου επαναπελετοποίησης σημαίνει ότι έχετε μια πρόσθετη διαδικασία μετατροπής που είναι, αφενός, ενεργοβόρα και δαπανηρή και προκαλεί θερμική καταστροφή. Από την άλλη πλευρά, το βήμα σφαιροποίησης παρέχει τα ακόλουθα πλεονεκτήματα:

• Εντατική διήθηση τήγματος
• Ενδιάμεσος ποιοτικός έλεγχος
• Τροποποίηση με πρόσθετα
• Επιλογή προϊόντων και διαχωρισμός κατά ποιότητα
• Η ευελιξία επεξεργασίας αυξήθηκε
• Ποιοτική ομοιομορφία.

Κατασκευή pellets ή νιφάδων PET για μπουκάλια (μπουκάλι σε μπουκάλι) και A-PET

Αυτή η διαδικασία είναι, καταρχήν, παρόμοια με αυτή που περιγράφηκε παραπάνω. Ωστόσο, τα σφαιρίδια που παράγονται κρυσταλλώνονται απευθείας (συνεχώς ή ασυνεχώς) και στη συνέχεια υποβάλλονται σε πολυσυμπύκνωση στερεάς κατάστασης (SSP) σε ένα στεγνωτήριο ή σε έναν κατακόρυφο σωλήνα αντιδραστήρα. Κατά τη διάρκεια αυτού του σταδίου επεξεργασίας, το αντίστοιχο εγγενές ιξώδες των 0.80–0.085 dℓ/g ανακατασκευάζεται ξανά και, ταυτόχρονα, η περιεκτικότητα σε ακεταλδεΰδη μειώνεται σε < 1 ppm.

Το γεγονός ότι ορισμένοι κατασκευαστές μηχανών και κατασκευαστές γραμμών στην Ευρώπη και τις ΗΠΑ καταβάλλουν προσπάθειες να προσφέρουν ανεξάρτητες διαδικασίες ανακύκλωσης, π.χ. τη λεγόμενη διαδικασία από μπουκάλι σε μπουκάλι (B-2-B), όπως π. BePET, Starlinger, URRC ή BÜHLER, στοχεύει γενικά στην παροχή απόδειξης της «ύπαρξης» των απαιτούμενων υπολειμμάτων εκχύλισης και της απομάκρυνσης των μολυσματικών ουσιών του μοντέλου σύμφωνα με την FDA, εφαρμόζοντας τη λεγόμενη δοκιμασία πρόκλησης, η οποία είναι απαραίτητη για την εφαρμογή του επεξεργασμένου πολυεστέρα στο τομέα των τροφίμων. Εκτός από αυτήν την έγκριση διαδικασίας, είναι ωστόσο απαραίτητο κάθε χρήστης τέτοιων διαδικασιών να πρέπει να ελέγχει συνεχώς τα όρια του FDA για τις πρώτες ύλες που κατασκευάζει ο ίδιος για τη διεργασία του.

Άμεση μετατροπή νιφάδων φιάλης

Προκειμένου να εξοικονομηθεί κόστος, ένας αυξανόμενος αριθμός ενδιάμεσων παραγωγών πολυεστέρα, όπως κλωστήρια, μύλοι ταινιών ή μύλοι χυτού φιλμ εργάζονται για την άμεση χρήση των νιφάδων PET, από την επεξεργασία χρησιμοποιημένων φιαλών, με σκοπό την παραγωγή αυξανόμενης αριθμός ενδιάμεσων πολυεστέρα. Για τη ρύθμιση του απαραίτητου ιξώδους, εκτός από το αποτελεσματικό στέγνωμα των νιφάδων, είναι πιθανόν απαραίτητο να ανασυσταθεί και το ιξώδες μέσω πολυσυμπύκνωση στη φάση τήξης ή πολυσυμπύκνωση στερεάς κατάστασης των νιφάδων. Οι πιο πρόσφατες διαδικασίες μετατροπής νιφάδων PET εφαρμόζουν εξωθητήρες διπλού κοχλία, εξωθητήρες πολλαπλών βιδών ή συστήματα πολλαπλής περιστροφής και συμπτωματική απαέρωση υπό κενό για την απομάκρυνση της υγρασίας και την αποφυγή της προξήρανσης νιφάδων. Αυτές οι διεργασίες επιτρέπουν τη μετατροπή μη αποξηραμένων νιφάδων PET χωρίς σημαντική μείωση του ιξώδους που προκαλείται από την υδρόλυση.

Όσον αφορά την κατανάλωση νιφάδων φιαλών PET, το κύριο μέρος περίπου 70% μετατρέπεται σε ίνες και νήματα. Όταν χρησιμοποιείτε άμεσα δευτερεύοντα υλικά, όπως νιφάδες μπουκαλιών στις διεργασίες κλώσης, υπάρχουν μερικές αρχές επεξεργασίας που πρέπει να λάβετε.

Οι διεργασίες στυψίματος υψηλής ταχύτητας για την κατασκευή του POY χρειάζονται συνήθως ιξώδες 0.62–0.64 dℓ/g. Ξεκινώντας από τις νιφάδες φιάλης, το ιξώδες μπορεί να ρυθμιστεί μέσω του βαθμού στεγνώματος. Η πρόσθετη χρήση του TiO₂ είναι απαραίτητο για πλήρη θαμπά ή ημιάτονο νήμα. Για την προστασία των κλωστών απαιτείται, σε κάθε περίπτωση, αποτελεσματικό φιλτράρισμα του τήγματος. Προς το παρόν, η ποσότητα POY που κατασκευάζεται από 100% ανακυκλούμενο πολυεστέρα είναι μάλλον χαμηλή, επειδή αυτή η διαδικασία απαιτεί υψηλή καθαρότητα του περιστρεφόμενου τήγματος. Τις περισσότερες φορές, χρησιμοποιείται ένα μείγμα παρθένων και ανακυκλωμένων σφαιριδίων.

Οι μη συνεχείς ίνες περιστρέφονται σε ένα εύρος εγγενούς ιξώδους που βρίσκεται μάλλον κάπως χαμηλότερο και που θα πρέπει να είναι μεταξύ 0.58 και 0.62 dl/g. Και σε αυτή την περίπτωση, το απαιτούμενο ιξώδες μπορεί να ρυθμιστεί μέσω ξήρανσης ή ρύθμισης κενού σε περίπτωση εξώθησης κενού. Για τη ρύθμιση του ιξώδους, ωστόσο, μια προσθήκη τροποποιητή μήκους αλυσίδας όπως αιθυλενογλυκόλη or διαιθυλενογλυκόλη μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί.

Τα μη υφασμένα κλωστήρια —στο πεδίο λεπτού τίτλου για εφαρμογές κλωστοϋφαντουργίας, καθώς και τα μη υφασμένα βαριά κλώση ως βασικά υλικά, π.χ. για καλύμματα στέγης ή στην κατασκευή δρόμων— μπορούν να κατασκευαστούν με περιστροφή νιφάδων φιαλών. Το ιξώδες περιστροφής είναι και πάλι εντός της περιοχής 0.58–0.65 dℓ/g.

Ένα πεδίο αυξανόμενου ενδιαφέροντος όπου χρησιμοποιούνται ανακυκλωμένα υλικά είναι η κατασκευή λωρίδων συσκευασίας υψηλής αντοχής και μονόινα. Και στις δύο περιπτώσεις, η αρχική πρώτη ύλη είναι ένα κυρίως ανακυκλωμένο υλικό υψηλότερου εγγενούς ιξώδους. Στη συνέχεια κατασκευάζονται λωρίδες συσκευασίας υψηλής αντοχής καθώς και μονόκλωνα νήματα κατά τη διαδικασία περιδίνησης τήξης.

Ανακύκλωση στα μονομερή

Το τερεφθαλικό πολυαιθυλένιο μπορεί να αποπολυμεριστεί για να δώσει τα συστατικά μονομερή. Μετά τον καθαρισμό, τα μονομερή μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παρασκευή νέου τερεφθαλικού πολυαιθυλενίου. Οι εστερικοί δεσμοί στο τερεφθαλικό πολυαιθυλένιο μπορούν να διασπαστούν με υδρόλυση ή με μετεστεροποίηση. Οι αντιδράσεις είναι απλώς οι αντίστροφες από αυτές που χρησιμοποιήθηκαν σε παραγωγή.

Μερική γλυκόλυση

Η μερική γλυκόλυση (μετεστεροποίηση με αιθυλενογλυκόλη) μετατρέπει το άκαμπτο πολυμερές σε ολιγομερή βραχείας αλυσίδας που μπορούν να φιλτραριστούν με τήξη σε χαμηλή θερμοκρασία. Μόλις απελευθερωθούν από τις ακαθαρσίες, τα ολιγομερή μπορούν να τροφοδοτηθούν ξανά στη διαδικασία παραγωγής για πολυμερισμό.

Η εργασία συνίσταται στην τροφοδοσία 10–25% νιφάδων φιάλης διατηρώντας παράλληλα την ποιότητα των σφαιριδίων φιαλών που κατασκευάζονται στη γραμμή. Αυτός ο στόχος επιλύεται με την υποβάθμιση των νιφάδων της φιάλης PET -ήδη κατά την πρώτη πλαστικοποίηση τους, η οποία μπορεί να πραγματοποιηθεί σε εξωθητήρα μονού ή πολλαπλών βιδών- σε ένα εγγενές ιξώδες περίπου 0.30 dl/g με την προσθήκη μικρών ποσοτήτων αιθυλενογλυκόλης και υποβάλλοντας το ρεύμα τήγματος χαμηλού ιξώδους σε αποτελεσματική διήθηση αμέσως μετά την πλαστικοποίηση. Επιπλέον, η θερμοκρασία φέρεται στο χαμηλότερο δυνατό όριο. Επιπλέον, με αυτόν τον τρόπο επεξεργασίας, είναι δυνατή η πιθανότητα χημικής αποσύνθεσης των υδροϋπεροξειδίων με την απευθείας προσθήκη αντίστοιχου P-σταθεροποιητή κατά την πλαστικοποίηση. Η καταστροφή των ομάδων υδροϋπεροξειδίου, με άλλες διεργασίες, έχει ήδη πραγματοποιηθεί κατά τη διάρκεια του τελευταίου σταδίου της επεξεργασίας νιφάδων, για παράδειγμα με προσθήκη H₃PO₃. Το μερικώς γλυκολυμένο και λεπτά φιλτραρισμένο ανακυκλωμένο υλικό τροφοδοτείται συνεχώς στον αντιδραστήρα εστεροποίησης ή προπολυσυμπύκνωσης, οι ποσότητες δοσολογίας των πρώτων υλών προσαρμόζονται ανάλογα.

Ολική γλυκόλυση, μεθανόλυση και υδρόλυση

Η επεξεργασία των απορριμμάτων πολυεστέρα μέσω ολικής γλυκόλυσης για την πλήρη μετατροπή του πολυεστέρα σε τερεφθαλικός δις(2-υδροξυαιθυλεστέρας). (C₆H₄(CO₂CH₂CH₂ΟΗ)₂). Αυτή η ένωση καθαρίζεται με απόσταξη υπό κενό και είναι ένα από τα ενδιάμεσα που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή πολυεστέρα. Η αντίδραση που εμπλέκεται είναι η εξής:

[(CO)C₆H₄(CO₂CH₂CH₂Ο)]_n + n Ωχ₂CH₂Ω → n C₆H₄(CO₂CH₂CH₂ΟΗ)₂

Αυτή η διαδρομή ανακύκλωσης έχει εκτελεστεί σε βιομηχανική κλίμακα στην Ιαπωνία ως πειραματική παραγωγή.

Παρόμοια με την ολική γλυκόλυση, η μεθανόλυση μετατρέπει τον πολυεστέρα σε τερεφθαλικός διμεθυλεστέρας, το οποίο μπορεί να φιλτραριστεί και να αποσταχθεί υπό κενό:

[(CO)C₆H₄(CO₂CH₂CH₂Ο)]_n + 2n CH₃Ω → n C₆H₄(CO₂CH₃)₂

Η μεθανόλυση πραγματοποιείται μόνο σπάνια στη βιομηχανία σήμερα, επειδή η παραγωγή πολυεστέρα με βάση τον τερεφθαλικό διμεθυλεστέρα έχει συρρικνωθεί πάρα πολύ και πολλοί παραγωγοί τερεφθαλικού διμεθυλεστέρα έχουν εξαφανιστεί.

Επίσης, όπως παραπάνω, το τερεφθαλικό πολυαιθυλένιο μπορεί να υδρολυθεί σε τερεφθαλικό οξύ και αιθυλενογλυκόλη υπό υψηλή θερμοκρασία και πίεση. Το προκύπτον ακατέργαστο τερεφθαλικό οξύ μπορεί να καθαριστεί με ανακρυστάλλωση για την παραγωγή υλικού κατάλληλου για επαναπολυμερισμό:

[(CO)C₆H₄(CO₂CH₂CH₂Ο)]_n + 2n H₂Ο → n C₆H₄(CO₂H)₂ + n Ωχ₂CH₂OH

Αυτή η μέθοδος δεν φαίνεται να έχει κυκλοφορήσει ακόμη στο εμπόριο.