EVCİL HAYVAN

Polietilen tereftalat (bazen yazılı poli (etilen tereftalat)), genellikle kısaltılır EVCİL HAYVAN, PETEveya kullanılmayan PETP veya PET-P en yaygın olanıdır termoplastik polimer reçinesi polyester aile ve giyim elyaflarında kullanılır, kaplar sıvılar ve gıdalar için, üretim için termoform ve mühendislik reçineleri için cam elyaf ile kombinasyon halinde.

Ayrıca marka adı ile de ifade edilebilir Dacron; Britanya'da, terylene; veya Rusya ve eski Sovyetler Birliği'nde, Lavsan.

Dünya PET üretiminin çoğunluğu sentetik elyaflar içindir (% 60'ın üzerinde) ve şişe üretimi, küresel talebin yaklaşık% 30'unu oluşturmaktadır. Tekstil uygulamaları bağlamında PET genel adı ile anılmaktadır, polyesterbuna karşılık kısaltma EVCİL HAYVAN genellikle ambalajlamada kullanılır. Polyester dünya polimer üretiminin yaklaşık% 18'ini oluşturur ve en çok üretilen dördüncü polimer; polietilen(AYAK), polipropilen (PP) ve polivinil klorür (PVC) sırasıyla birinci, ikinci ve üçüncü.

PET aşağıdakilerden oluşur polimerize monomer etilen tereftalat birimleri, tekrarlı (C₁₀H₈O₄) birimleri. PET yaygın olarak geri dönüştürülür ve 1 geri dönüşüm sembolü olarak.

İşlemine ve termal geçmişine bağlı olarak, polietilen tereftalat hem şekilsiz (şeffaf) hem de yarı kristal polimer. Yarı kristalli malzeme, kristal yapısına ve parçacık boyutuna bağlı olarak saydam (parçacık boyutu <500 nm) veya opak ve beyaz (parçacık boyutu birkaç mikrometreye kadar) görünebilir. Monomeri bis (2-hidroksietil) tereftalat tarafından sentezlenebilir esterleştirme arasındaki reaksiyon tereftalik asit ve etilen glikol yan ürün olarak su ile veya transesterifikasyon arasındaki reaksiyon etilen glikol ve dimetil tereftalat ile metanol bir yan ürün olarak. Polimerizasyon bir polikondansasyon monomerlerin (esterleştirme / transesterifikasyondan hemen sonra yapılan) yan ürün olarak su ile reaksiyonu.

İsimler
IUPAC adı Poli (etil benzen-1,4-dikarboksilat)
Tanımlayıcıları
CAS numarası	25038-59-9
Kısaltmalar	evcil hayvan
Emlaklar
Kimyasal formülü	(C10H8O4)n
Molar kütle	değişken
Yoğunluk	1.38 g / cm3 (20 ° C), amorf: 1.370 g / cm3, tek kristal: 1.455 g / cm3
Erime noktası	> 250 ° C, 260 ° C
Kaynama noktası	> 350 ° C (ayrışır)
sudaki çözünürlük	Pratik olarak çözünmez
Termal iletkenlik	0.15 ila 0.24 W m-1 K-1
Kırılma indisi(nD)	1.57–1.58, 1.5750
Termokimya
Özel ısı kapasitesi (C)	1.0 kJ / (kg · K)
Bağıntılı bileşikler
İlgili bağlantılar Monomerler	Tereftalik asit EtilenGlikol
Aksi belirtilmedikçe, standart durum (25 ° C'de [77 ° F], 100 kPa).

Kullanımlar

PET mükemmel bir su ve nem bariyeri malzemesi olduğundan, PET'ten üretilen plastik şişeler alkolsüz içecekler için yaygın olarak kullanılmaktadır (bkz. Karbonasyon). Bira tutma için belirlenmiş olanlar gibi bazı özel şişeler için PET, oksijen geçirgenliğini daha da azaltmak için ek bir polivinil alkol (PVOH) katmanı sandviçler.

Çift yönlü yönlendirilmiş PET film (genellikle ticari isimlerinden biri olan "Mylar" tarafından bilinir), geçirgenliğini azaltmak ve yansıtıcı ve opak hale getirmek için üzerine ince bir metal film buharlaştırılarak alüminize edilebilir (MPET). Bu özellikler, esnek yiyecekler de dahil olmak üzere birçok uygulamada kullanışlıdır. ambalaj ve termal yalıtım. Görmek: "uzay battaniyeleri". Yüksek mekanik mukavemeti nedeniyle PET film, manyetik bant için taşıyıcı veya basınca duyarlı yapışkan bantlar için destek gibi bant uygulamalarında sıklıkla kullanılır.

Yönlendirilmemiş PET levha olabilir ısıyla ambalaj tepsileri ve blister ambalajlar yapmak için. Kristalize edilebilir PET kullanılırsa, tepsiler dondurulmuş akşam yemekleri için kullanılabilir, çünkü hem donma hem de fırın pişirme sıcaklıklarına dayanırlar. Şeffaf olan amorf PET'in aksine, kristalize edilebilir PET veya CPET siyah renkli olma eğilimindedir.

Cam parçacıkları veya fiberlerle doldurulduğunda, daha sert ve daha dayanıklı hale gelir.

PET ayrıca ince film güneş pillerinde substrat olarak kullanılır.

Terylen ayrıca halatların tavandan geçerken aşınmasını önlemek için çan ipi üstlerine eklenir.

Tarihçe

PET 1941'de John Rex Whinfield, James Tennant Dickson ve işverenleri Calico Printers 'Association of Manchester, İngiltere tarafından patentlendi. ABD Delaware'de bulunan EI DuPont de Nemours, Mylar markasını ilk kez Haziran 1951'de kullandı ve 1952'de tescilini aldı. Polyester film için kullanılan en bilinen isim hala. Ticari markanın şu anki sahibi, bir Japon şirketi ile ortaklık yapan DuPont Teijin Films US'dir.

Sovyetler Birliği'nde PET ilk olarak 1949'da SSCB Bilimler Akademisi Yüksek Moleküler Bileşikler Enstitüsünün laboratuvarlarında üretildi ve adı “Lavsan” onun kısaltmasıdır (laBoratorie Института высокомолекулярных сoединений Аkademi наук СССР).

PET şişe 1973 yılında Nathaniel Wyeth tarafından patentlendi.

Fiziki ozellikleri

Doğal haliyle PET renksiz, yarı kristal bir reçinedir. Nasıl işlendiğine bağlı olarak, PET yarı sert ila sert olabilir ve çok hafiftir. İyi bir gaz ve makul nem bariyeri oluşturmanın yanı sıra alkole (ek “bariyer” işlemi gerektirir) ve solventlere karşı iyi bir bariyer oluşturur. Güçlüdür ve darbeye dayanıklıdır. PET, kloroform ve ayrıca toluen gibi bazı diğer kimyasallara maruz kaldığında beyazlaşır.

Polyester elyaflar hariç, yaklaşık% 60 kristalizasyon ticari ürünler için üst sınırdır. Berrak ürünler, T'nin altındaki erimiş polimerin hızla soğutulmasıyla üretilebilir_g amorf bir katı oluşturmak için cam geçiş sıcaklığı. Cam gibi, amorf PET, eriyik soğutulurken moleküllerine düzenli, kristal bir şekilde kendilerini düzenlemek için yeterli zaman verilmediğinde oluşur. Oda sıcaklığında moleküller yerinde donar, ancak eğer T'nin üzerinde ısıtılarak bunlara yeterli ısı enerjisi geri verilirse_gkristallerin çekirdeklenmesine ve büyümesine izin vererek tekrar hareket etmeye başlarlar. Bu prosedür katı hal kristalizasyonu olarak bilinir.

Yavaş soğumaya bırakıldığında, erimiş polimer daha kristal bir malzeme oluşturur. Bu malzeme küresel parçacıklar birçok küçük içeren kristalitler amorf bir katıdan kristalleştirildiğinde, büyük bir tek kristal oluşturmaktan ziyade. Işık, kristalitler ile aralarındaki amorf bölgeler arasındaki sınırları aştıkça saçılma eğilimindedir. Bu saçılma, kristalin PET'in çoğu durumda opak ve beyaz olduğu anlamına gelir. Elyaf çekme, neredeyse tek kristalli bir ürün üreten birkaç endüstriyel işlem arasındadır.

Gerçek viskozite

PET'in en önemli özelliklerinden biri içsel viskozite (IV) '.

Malzemenin kendinden viskozitesi, ölçülen nispi viskozitenin konsantrasyonuna sıfır konsantrasyona ekstrapolasyonla bulunur. desilitre gram başına (dℓ / g). İçsel viskozite, polimer zincirlerinin uzunluğuna bağlıdır, ancak sıfır konsantrasyona ekstrapole edildiği için hiçbir birimi yoktur. Polimer zincirleri ne kadar uzun olursa zincirler arasında o kadar fazla dolaşma olur ve bu nedenle viskozite o kadar yüksek olur. Belirli bir reçine grubunun ortalama zincir uzunluğu, polikondansasyon.

PET'in iç viskozite aralığı:

Elyaf derecesi

0.40–0.70 Tekstil

0.72–0.98 Teknik, lastik kordonu

Film kalitesi

0.60-0.70 BOPET (çift eksenli yönlendirilmiş PET film)

0.70–1.00 Sayfa kalitesi termoform

Şişe derecesi

0.70–0.78 Su şişeleri (düz)

0.78–0.85 Gazlı meşrubat derecesi

Monofilament, mühendislik plastikleri

1.00-2.00

Kurutma

PET higroskopikyani çevresinden su emdiği anlamına gelir. Ancak, bu "nemli" PET daha sonra ısıtıldığında, su hidroliz PET, esnekliğini azaltır. Bu nedenle, reçine bir kalıplama makinesinde işlenmeden önce kurutulmalıdır. Kurutma, kurutucu veya PET işleme ekipmanına beslenmeden önce kurutucular.

Kurutucunun içinde, sıcak kuru hava reçineyi içeren haznenin dibine pompalanır, böylece peletlerden yukarı akar ve yol üzerindeki nemi giderir. Sıcak nemli hava, haznenin üstünden ayrılır ve önce bir son soğutucudan geçirilir, çünkü nemi soğuk havadan çıkarmak sıcak havadan daha kolaydır. Elde edilen soğuk nemli hava daha sonra bir kurutucu yataktan geçirilir. Son olarak, kurutucu yatağından çıkan soğuk kuru hava, bir proses ısıtıcısında yeniden ısıtılır ve aynı proseslerden kapalı bir döngüde geri gönderilir. Tipik olarak, reçinedeki artık nem seviyeleri, işlemden önce milyonda 50 parçadan (milyon parça reçine başına su payı, ağırlıkça) az olmalıdır. Kurutucunun kalma süresi yaklaşık dört saatten kısa olmamalıdır. Bunun nedeni, malzemenin 4 saatten kısa sürede kurutulmasının 160 ° C'nin üzerinde bir sıcaklık gerektirmesidir, hidroliz kurutulmadan önce peletlerin içinde başlayacaktır.

PET ayrıca basınçlı hava reçine kurutucularında kurutulabilir. Basınçlı hava kurutucuları kurutma havasını tekrar kullanmaz. Kuru, ısıtılmış basınçlı hava, kurutucu kurutucusunda olduğu gibi PET peletleri içinden dolaştırılır, daha sonra atmosfere bırakılır.

Kopolimer

Saf ek olarak (homopolimer) PET, PET tarafından değiştirildi kopolimerizasyon da mevcuttur.

Bazı durumlarda, kopolimerin değiştirilmiş özellikleri, belirli bir uygulama için daha arzu edilir olmaktadır. Örneğin, sikloheksan dimetanol (CHDM) yerine polimer omurgasına eklenebilir etilen glikol. Bu yapı taşı, değiştirdiği etilen glikol ünitesinden çok daha büyük olduğundan (6 ek karbon atomu), bir etilen glikol ünitesinin yapacağı gibi komşu zincirlere uymaz. Bu, kristalleşmeye müdahale eder ve polimerin erime sıcaklığını düşürür. Genel olarak, bu PET, PETG veya PET-G olarak bilinir (Polietilen tereftalat glikolle modifiye edilmiş; Eastman Chemical, SK Chemicals ve Artenius Italia, bazı PETG üreticileridir). PETG, enjeksiyonla kalıplanabilen veya levha ekstrüde edilebilen berrak amorf bir termoplastiktir. İşlem sırasında renklendirilebilir.

Başka bir yaygın değiştirici izoftalik asit, 1,4- (para-) bağlantılı tereftalat birimleri. 1,2- (orto) veya 1,3- (meta-) bağlantı, zincirde kristalliği bozan bir açı oluşturur.

Bu tür kopolimerler, örneğin belirli kalıplama uygulamaları için avantajlıdır. termoformörneğin ko-PET filmden veya amorf PET tabakasından (A-PET) veya PETG tabakasından tepsi veya blister ambalaj yapmak için kullanılır. Öte yandan, kristalizasyon, emniyet kemerleri gibi mekanik ve boyutsal stabilitenin önemli olduğu diğer uygulamalarda önemlidir. PET şişeler için az miktarda izoftalik asit, CHDM kullanımı, dietilen glikol (DEG) veya diğer komonomerler yararlı olabilir: sadece az miktarda komonomer kullanılırsa, kristalizasyon yavaşlar, ancak tamamen önlenmez. Sonuç olarak, şişeler streç şişirme ("SBM"), aromalara ve hatta gazlı içeceklerde karbondioksit gibi gazlara karşı yeterli bir engel oluşturacak kadar hem berrak hem de kristaldir.

üretim

Polietilen tereftalat, etilen glikol ve dimetil tereftalat (C₆H₄(CO₂CH₃)₂) Veya tereftalik asit.

Birincisi transesterifikasyon reaksiyon, ikincisi ise esterleştirme reaksiyon.

Dimetil tereftalat işlemi

In dimetil tereftalat işlem, bu bileşik ve fazla etilen glikol eriyik içinde 150–200 ° C'de bir bazik katalizör. Metanol (CH₃OH) reaksiyonu ilerletmek için damıtma yoluyla uzaklaştırılır. Fazla etilen glikol, vakum yardımı ile daha yüksek sıcaklıkta damıtılır. İkinci transesterifikasyon adımı, etilen glikolün sürekli damıtılmasıyla 270–280 ° C'de ilerler.

Reaksiyonlar aşağıdaki gibi idealdir:

Ilk adım

C₆H₄(CO₂CH₃)₂ + 2 HOCH₂CH₂OH → C₆H₄(CO₂CH₂CH₂EY)₂ + 2 kanal₃OH

İkinci adım

n C₆H₄(CO₂CH₂CH₂EY)₂ → [(CO) C₆H₄(CO₂CH₂CH₂Ö)]_n + n YÜKSEK₂CH₂OH

Tereftalik asit işlemi

içinde tereftalik asit işlem, etilen glikol ve tereftalik asidin esterleştirilmesi doğrudan orta basınçta (2.7–5.5 bar) ve yüksek sıcaklıkta (220–260 ° C) gerçekleştirilir. Reaksiyonda su elimine edilir ve ayrıca damıtma yoluyla sürekli olarak uzaklaştırılır:

n C₆H₄(CO₂H)₂ + n YÜKSEK₂CH₂OH → [(CO) C₆H₄(CO₂CH₂CH₂Ö)]_n + 2n H₂O

bozulma

PET, işleme sırasında çeşitli tipte bozulmalara maruz kalır. Ortaya çıkabilecek ana bozulmalar hidrolitik ve muhtemelen en önemlisi termal oksidasyondur. PET bozulduğunda, birkaç şey olur: renk değişikliği, zincir kesilmeleri düşük moleküler ağırlık ile sonuçlanır, asetaldehit, ve Çapraz bağlantılar ("Jel" veya "balık gözü" oluşumu). Renk bozulması, yüksek sıcaklıklarda uzun süreli ısıl işlemin ardından çeşitli kromoforik sistemlerin oluşumundan kaynaklanmaktadır. Ambalaj uygulamalarında olduğu gibi, polimerin optik gereksinimleri çok yüksek olduğunda bu bir sorun haline gelir. Termal ve termooksidatif bozunma, malzemenin zayıf işlenebilirlik özelliklerine ve performansına neden olur.

Bunu hafifletmenin bir yolu, kopolimer. CHDM gibi komonomerler veya izoftalik asit erime sıcaklığını düşürün ve PET'in kristallik derecesini azaltın (özellikle malzeme şişe üretimi için kullanıldığında önemlidir). Böylece reçine plastik olarak düşük sıcaklıklarda ve / veya düşük kuvvetle oluşturulabilir. Bu, bitmiş ürünün asetaldehit içeriğini kabul edilebilir (yani farkedilemez) bir seviyeye düşürerek bozulmayı önlemeye yardımcı olur. Görmek kopolimerler, yukarıda. Polimerin stabilitesini arttırmanın bir başka yolu, stabilizatörleri, özellikle antioksidanları kullanmaktır. fosfitler. Son zamanlarda, nano-yapılandırılmış kimyasallar kullanılarak malzemenin moleküler düzeyde stabilizasyonu da dikkate alınmıştır.

Asetaldehit

Asetaldehit meyvemsi kokulu, renksiz, uçucu bir maddedir. Bazı meyvelerde doğal olarak oluşmasına rağmen şişelenmiş suda tada neden olabilir. Asetaldehit, materyalin yanlış kullanılması yoluyla PET'in bozunmasıyla oluşur. Yüksek sıcaklıklar (PET 300 ° C veya 570 ° F üzerinde ayrışır), yüksek basınçlar, ekstrüder hızları (aşırı kesme akışı sıcaklığı yükseltir) ve uzun namlu bekleme sürelerinin tümü asetaldehit üretimine katkıda bulunur. Asetaldehit üretildiğinde, bir kısmı bir kabın duvarlarında çözünmüş halde kalır ve sonra dağılır içinde saklanan ürün içine, tadı ve aroması değiştirerek. Bu, sarf malzemeleri (şampuan gibi), meyve suları (zaten asetaldehit içeren) veya alkolsüz içecekler gibi güçlü tadımlı içecekler için böyle bir sorun değildir. Bununla birlikte, şişelenmiş su için, düşük asetaldehit içeriği oldukça önemlidir, çünkü aromayı hiçbir şey maskelemezse, son derece düşük konsantrasyonlarda bile (suda milyarda 10-20 parça) asetaldehit bir lezzet üretebilir.

Antimon

Antimon (Sb), gibi bileşikler şeklinde bir katalizör olarak kullanılan bir metaloid elementtir antimon trioksit (Şb₂O₃) veya PET üretiminde antimon triasetat. Üretimden sonra, ürünün yüzeyinde saptanabilir bir miktarda antimon bulunabilir. Bu tortu, yıkama ile çıkarılabilir. Antimon ayrıca malzemenin kendisinde kalır ve böylece yiyecek ve içeceklere göç edebilir. PET'i kaynama veya mikrodalgaya maruz bırakmak antimon seviyelerini önemli ölçüde artırabilir, muhtemelen USEPA maksimum kontaminasyon seviyelerinin üzerinde. DSÖ tarafından değerlendirilen içme suyu limiti milyarda 20 kısımdır (WHO, 2003) ve ABD'de içme suyu limiti milyarda 6 kısımdır. Antimon trioksit ağızdan alındığında düşük toksisiteye sahip olmasına rağmen, varlığı hala endişe vericidir. İsviçreli Federal Halk Sağlığı Ofisi PET ve cam şişelenmiş suları karşılaştırarak antimon göçü miktarını araştırdı: PET şişelerdeki suyun antimon konsantrasyonları daha yüksekti, ancak yine de izin verilen maksimum konsantrasyonun çok altındaydı. İsviçre Federal Halk Sağlığı Dairesi, küçük miktarlarda antimonun PET'ten şişelenmiş suya geçtiği, ancak sonuçta ortaya çıkan düşük konsantrasyonların sağlık riskinin ihmal edilebilir olduğu sonucuna varmıştır ("tolere edilebilir günlük alım”Tarafından belirlendi DSÖ). Daha sonra (2006), ancak daha geniş çapta duyurulan bir çalışmada, PET şişelerde suda benzer miktarlarda antimon bulundu. DSÖ, içme suyundaki antimon için bir risk değerlendirmesi yayınladı.

Bununla birlikte, Birleşik Krallık'ta PET'de üretilen ve şişelenen meyve suyu konsantrelerinin, 44.7 µg / L'ye kadar antimon içerdiği ve AB sınırlarının çok üzerinde olduğu bulunmuştur. musluk suyu 5 ug / L.

Biyodegredasyon

nokardi PET'i bir esteraz enzimi ile parçalayabilir.

Japon bilim adamları bir bakteri izole etti Ideonella sakaiensis PET'in bakteriyi sindirebileceği daha küçük parçalara ayırabilen iki enzime sahiptir. Kolonisi I. sakaiensis plastik bir filmi yaklaşık altı hafta içinde parçalayabilir.

Güvenlik

Yorum tarihi Environmental Health Perspectives Nisan 2010'da PET'in endokrin bozucular ortak kullanım koşulları ve bu konuda önerilen araştırmalar altında. Önerilen mekanizmalar arasında liç ftalatlar yanı sıra liç antimon. Makale yayınlandı Çevre İzleme Dergisi Nisan 2012'de antimon konsantrasyonunun deiyonize su PET şişelerde saklananlar, kısa bir süre 60 ° C'ye (140 ° F) kadar olan sıcaklıklarda saklansa bile AB'nin kabul edilebilir limitleri dahilinde kalırken, şişelenmiş içerikler (su veya alkolsüz içecekler) odada bir yıldan kısa bir süre depolandıktan sonra bazen AB sınırını aşabilir sıcaklık.

Şişe işleme ekipmanları

PET şişeler için bir adım ve iki adım olmak üzere iki temel kalıplama yöntemi vardır. İki aşamalı kalıplamada, iki ayrı makine kullanılır. İlk makine enjeksiyonu, bir test tüpüne benzeyen ön formu, şişe kapağı dişleri zaten kalıplanmış olarak kalıplar. Tüpün gövdesi, kullanılarak ikinci adımda son şekline şişirileceğinden önemli ölçüde daha kalındır. streç şişirme.

İkinci aşamada, ön kalıplar hızlı bir şekilde ısıtılır ve daha sonra şişenin son şeklini oluşturmak üzere iki parçalı bir kalıba şişirilir. Preformlar (şişirilmemiş şişeler) artık sağlam ve benzersiz kaplar olarak da kullanılmaktadır; yenilik şekerlemenin yanı sıra, bazı Kızılhaç bölümleri, acil durum müdahale ekipleri için tıbbi geçmişi saklamak için bunları Yaşam Şişesi programının bir parçası olarak ev sahiplerine dağıtır. Ön kalıplar için giderek yaygınlaşan bir başka kullanım, dış mekan etkinliği Geocaching'deki kaplardır.

Tek aşamalı makinelerde, hammaddeden bitmiş kaba kadar olan tüm süreç tek bir makine içinde gerçekleştirilir, bu da özellikle kavanozlar, düz oval, şişe şekilleri vb.Dahil olmak üzere standart olmayan şekillerin (özel kalıplama) kalıplanması için uygundur. alan, ürün kullanımı ve enerjideki azalma ve iki adımlı sistemle elde edilebilecek kadar yüksek görsel kalite.

Polyester geri dönüşüm endüstrisi

2016 yılında her yıl 56 milyon ton PET üretildiği tahmin edilmektedir.

Çoğu termoplastik prensipte geri dönüştürülebilirken, PET şişe geri dönüşümü reçinenin yüksek değeri ve yaygın olarak kullanılan su ve gazlı meşrubat şişeleme için PET'in neredeyse münhasır kullanımı nedeniyle diğer birçok plastik uygulamadan daha pratiktir. PET bir reçine tanımlama kodu 1 evi. Geri dönüştürülmüş PET'in başlıca kullanım alanları polyesterdir lif, çemberleme ve gıda dışı kaplar.

PET'in geri dönüştürülebilirliği ve nispi bolluğu nedeniyle tüketici sonrası atıklar PET şişeler biçiminde halı elyafı olarak hızla pazar payı kazanmaktadır. Mohawk Endüstrileri 1999 yılında% 100 tüketici sonrası geri dönüştürülmüş içerikli PET fiber everSTRAND'ı piyasaya sürdü. O zamandan beri, 17 milyardan fazla şişe halı elyafına geri dönüştürüldü. Looptex, Dobbs Mills ve Berkshire Flooring dahil olmak üzere çok sayıda halı üreticisinin tedarikçisi olan Pharr Yarns, minimum% 25 tüketici sonrası geri dönüştürülmüş içerik içeren bir BCF (yığın sürekli filament) PET halı elyafı üretir.

PET, birçok plastikte olduğu gibi, termal bertaraf için de mükemmel bir adaydır (yakma), karbon, hidrojen ve oksijenden oluştuğu için, sadece eser miktarda katalizör elementi (ancak kükürt içermeyen) içerir. PET, yumuşak kömürün enerji içeriğine sahiptir.

Polietilen tereftalat veya PET veya polyester geri dönüştürülürken, genel olarak iki yol ayrılmalıdır:

1. Kimyasal saflaştırılmış ilk hammaddeye geri dönüşüm tereftalik asit (PTA) veya dimetil tereftalat (DMT) ve etilen glikol (EG) polimer yapısının tamamen yok edildiği veya bis (2-hidroksietil) tereftalat
2. Orijinal polimer özelliklerinin korunduğu veya yeniden oluşturulduğu mekanik geri dönüşüm.

PET'in kimyasal geri dönüşümü yalnızca yılda 50,000 tondan fazla yüksek kapasiteli geri dönüşüm hattı uygulandığında maliyet etkin hale gelecektir. Bu tür hatlar, ancak çok büyük polyester üreticilerinin üretim sahalarında hiç görülmedi. Bu tür kimyasal geri dönüşüm tesislerini kurmak için endüstriyel büyüklükte çeşitli girişimler geçmişte gerçekleşti, ancak başarılı olmadı. Japonya'da umut vaat eden kimyasal geri dönüşüm bile şimdiye kadar endüstriyel bir atılım haline gelmedi. Bunun iki nedeni: ilk başta, tek bir yerde bu kadar büyük miktarda tutarlı ve sürekli atık şişelerinin tedarik edilmesinin zorluğu ve ikincisi, toplanan şişelerin fiyatlarının ve fiyatlarının istikrarlı bir şekilde artması. Balyalanmış şişelerin fiyatları, örneğin 2000 ve 2008 yılları arasında 50'de yaklaşık 500 Euro / ton'dan 2008 Euro / ton'un üzerine çıkmıştır.

Mekanik geri dönüşüm veya PET'in polimerik halde doğrudan sirkülasyonu, günümüzde birçok farklı varyantta çalıştırılmaktadır. Bu tür süreçler küçük ve orta ölçekli endüstriler için tipiktir. 5000 - 20,000 ton / yıl aralığında tesis kapasiteleri ile maliyet verimliliği şimdiden elde edilebilir. Bu durumda, günümüzde malzeme dolaşımına hemen hemen her türlü geri dönüştürülmüş malzeme geribildirimi mümkündür. Bu çeşitli geri dönüşüm süreçleri aşağıda ayrıntılı olarak tartışılacaktır.

Kimyasal kirleticilerin yanı sıra bozulma ilk işleme ve kullanım sırasında üretilen ürünler, mekanik safsızlıklar, geri dönüşüm akımında kalite amortisman safsızlıklarının ana kısmını temsil etmektedir. Geri dönüştürülmüş malzemeler giderek orijinal olarak sadece yeni malzemeler için tasarlanmış olan üretim proseslerine dahil edilmektedir. Bu nedenle yüksek kaliteli geri dönüştürülmüş polyester için verimli ayırma, ayırma ve temizleme işlemleri en önemli hale gelir.

Polyester geri dönüşüm endüstrisinden bahsederken, bu arada su, gazlı alkolsüz içecekler, meyve suları, bira, soslar, deterjanlar, ev kimyasalları ve benzeri her türlü sıvı ambalaj için kullanılan PET şişelerin geri dönüşümüne odaklanıyoruz. Şişelerin şekli ve kıvamı nedeniyle ayırt edilmesi kolaydır ve otomatik veya elle ayıklama işlemleriyle atık plastik akışlarından ayrıdır. Kurulan polyester geri dönüşüm endüstrisi üç ana bölümden oluşmaktadır:

• PET şişe toplama ve atık ayırma: atık lojistiği
• Temiz şişe pullarının üretimi: pul üretimi
• PET pullarının nihai ürünlere dönüştürülmesi: pul işleme

İlk bölümdeki ara ürün, PET içeriği% 90'dan fazla olan balyalanmış şişe atığıdır. En yaygın ticaret şekli balyadır, ancak aynı zamanda tuğla veya hatta gevşek, önceden kesilmiş şişeler pazarda yaygındır. İkinci bölümde, toplanan şişeler temiz PET şişe pullarına dönüştürülür. Bu adım, gerekli son ince tabaka kalitesine bağlı olarak az çok karmaşık ve karmaşık olabilir. Üçüncü aşamada, PET şişe pulları, film, şişe, lif, filament, çemberleme veya plastiklerin daha fazla işlenmesi ve mühendislik için peletler gibi ara ürünler gibi her türlü ürüne işlenir.

Bu harici (tüketici sonrası) polyester şişe geri dönüşümünün yanı sıra, boşalan polimer malzemenin üretim alanından serbest pazara çıkmadığı ve bunun yerine aynı üretim devresinde tekrar kullanıldığı dahili (tüketici öncesi) geri dönüşüm süreçlerinin sayısı mevcuttur. Bu şekilde, elyaf atığı doğrudan elyaf üretmek için yeniden kullanılır, ön kalıp atığı doğrudan ön kalıp üretmek için yeniden kullanılır ve film atığı doğrudan film üretmek için yeniden kullanılır.

PET şişe geri dönüşümü

Arıtma ve dekontaminasyon

Herhangi bir geri dönüşüm kavramının başarısı, işleme sırasında ve gerekli veya istenen ölçüde doğru yerde saflaştırma ve dekontaminasyon etkinliğinde gizlidir.

Genel olarak, aşağıdakiler geçerlidir: İşlemde ne kadar erken yabancı maddeler çıkarılır ve bu ne kadar iyice yapılırsa, süreç o kadar verimli olur.

Yüksek Plastikleştirici PET'in 280 ° C (536 ° F) aralığındaki sıcaklığı, neredeyse tüm yaygın organik safsızlıkların nedenidir. PVC, PLA, poliolefin, kimyasal odun hamuru ve kağıt lifleri, Polivinil asetat, eriyik yapışkan, renklendirici maddeler, şeker ve protein kalıntılar renkli bozunma ürünlerine dönüştürülür ve bu ürünlere ek olarak reaktif bozunma ürünleri de salabilir. Daha sonra, polimer zincirindeki kusurların sayısı önemli ölçüde artar. Safsızlıkların partikül boyutu dağılımı çok geniştir, çıplak gözle görülebilen ve filtrelenmesi kolay olan 60–1000 µm büyük partiküller, toplam yüzeyleri nispeten küçük olduğundan ve dolayısıyla bozunma hızı daha düşük olduğundan daha az kötülüğü temsil eder. Polimerdeki kusurların sıklığını artıran mikroskobik parçacıkların etkisi - çok sayıda oldukları için - nispeten daha büyüktür.

“Gözün görmediği şey kalbin üzülmesine izin vermez” sloganı birçok geri dönüşüm sürecinde çok önemli kabul edilir. Bu nedenle, verimli ayırmanın yanı sıra, görünür safsızlık partiküllerinin eriyik filtreleme işlemleriyle uzaklaştırılması bu durumda belirli bir rol oynar.

Genel olarak, toplanan şişelerden PET şişe pulları yapma işlemlerinin, farklı atık akışlarının bileşim ve kalite açısından farklı olması kadar çok yönlü olduğu söylenebilir. Teknoloji açısından bunu yapmanın tek bir yolu yok. Bu arada, pul üretim tesisleri ve bileşenleri sunan birçok mühendislik şirketi var ve bir veya diğer tesis tasarımına karar vermek zor. Yine de, bu ilkelerin çoğunu paylaşan süreçler var. Girdi malzemesinin bileşimine ve safsızlık seviyesine bağlı olarak aşağıdaki genel işlem adımları uygulanır.

1. Balya açma, briket açma
2. Farklı renkler, özellikle PVC, yabancı maddeler, film, kağıt, cam, kum, toprak, taşlar ve metallerin çıkarılması için farklı renkler için sıralama ve seçim
3. Kesmeden ön yıkama
4. Kaba kesme kuru veya ön yıkamaya kombine
5. Taşların, camın ve metalin çıkarılması
6. Film, kağıt ve etiketleri çıkarmak için hava eleme
7. Taşlama, kuru ve / veya ıslak
8. Yoğunluk farkları ile düşük yoğunluklu polimerlerin (kaplar) uzaklaştırılması
9. Sıcak yıkama
10. İçsel viskozite ve dekontaminasyonu koruyan kostik yıkama ve yüzey dağlama
11. Durulama
12. Temiz su ile durulama
13. Kurutma
14. Pulların elenmesi
15. Otomatik pul ayırma
16. Su devresi ve su arıtma teknolojisi
17. Pul kalite kontrolü

Kirlilikler ve malzeme hataları

Polimerik malzemede biriken olası kirliliklerin ve malzeme kusurlarının sayısı, artan bir hizmet ömrü, artan nihai uygulamalar ve tekrarlanan geri dönüşüm göz önünde bulundurularak - hem işlem yaparken hem de polimer kullanırken - kalıcı olarak artmaktadır. Geri dönüştürülmüş PET şişeler söz konusu olduğunda, belirtilen kusurlar aşağıdaki gruplarda sıralanabilir:

1. Reaktif polyester OH- veya COOH- uç grupları ölü veya reaktif olmayan uç gruplara dönüştürülür, örneğin tereftalat asidinin dehidrasyonu veya dekarboksilasyonu yoluyla vinil ester uç gruplarının oluşturulması, OH- veya COOH-uç gruplarının mono-fonksiyonel bozunma ile reaksiyonu mono-karbonik asitler veya alkoller gibi ürünler. Sonuçlar, yeniden polikondensasyon veya yeniden SSP sırasında azalan reaktivite ve moleküler ağırlık dağılımının genişletilmesidir.
2. Uç grup oranı, termal ve oksidatif bir bozunma yoluyla oluşturulan COOH uç gruplarının yönüne doğru kayar. Sonuçlar, reaktivitede azalma ve nem mevcudiyetinde ısıl işlem sırasında asit otokatalitik bozunmadaki artıştır.
3. Çok fonksiyonlu makromoleküllerin sayısı artar. Jel birikimi ve uzun zincirli dallanma kusurları.
4. Polimerle özdeş olmayan organik ve inorganik yabancı maddelerin sayısı, konsantrasyonu ve çeşitliliği artmaktadır. Her yeni termal stres ile organik yabancı maddeler ayrışma ile reaksiyona girecektir. Bu, daha fazla bozunmayı destekleyen maddelerin ve renklendirici maddelerin serbest kalmasına neden olmaktadır.
5. Havadaki (oksijen) ve nemli ortamda polyesterden yapılan ürünlerin yüzeyinde hidroksit ve peroksit grupları oluşur. Bu işlem ultraviyole ışıkla hızlanır. Bir ön tedavi işlemi sırasında, hidro peroksitler oksidatif bozunma kaynağı olan oksijen radikallerinin bir kaynağıdır. Hidro peroksitlerin imhası, ilk termal işlemden önce veya plastikleştirme sırasında gerçekleşir ve antioksidanlar gibi uygun katkı maddeleri ile desteklenebilir.

Yukarıda belirtilen kimyasal kusurlar ve safsızlıklar göz önünde bulundurularak, her geri dönüşüm döngüsü sırasında kimyasal ve fiziksel laboratuvar analizi ile tespit edilebilen aşağıdaki polimer özelliklerinde sürekli bir değişiklik vardır.

Özellikle:

• COOH son gruplarının artışı
• Renk sayısındaki artış b
• Pus artışı (şeffaf ürünler)
• Oligomer içeriğinin artması
• Filtrelenebilirlikte azalma
• Asetaldehit, formaldehit gibi yan ürün içeriğinin artması
• Ekstrakte edilebilen yabancı kirleticilerin artışı
• L renginde azalma
• Azalması içsel viskozite veya dinamik viskozite
• Kristalleşme sıcaklığının azalması ve kristalleşme hızının artırılması
• Çekme mukavemeti, kopma uzaması veya elastik modülü
• Moleküler ağırlık dağılımının genişletilmesi

PET şişelerin geri dönüşümü bu arada çok çeşitli mühendislik şirketleri tarafından sunulan endüstriyel bir standart işlemdir.

Geri dönüştürülmüş polyester için işleme örnekleri

Polyester ile geri dönüşüm süreçleri, neredeyse birincil peletlere veya eriyiklere dayalı üretim süreçleri kadar çeşitlidir. Geri dönüştürülmüş malzemelerin saflığına bağlı olarak polyester, günümüzde polyester üretim işlemlerinin çoğunda işlenmemiş polimer ile karışım olarak veya giderek artan bir şekilde% 100 geri dönüştürülmüş polimer olarak kullanılabilir. Düşük kalınlıktaki BOPET filmi,> 6000 m / dak'da FDY eğirme yoluyla optik film veya iplikler gibi özel uygulamalar, mikrofilamentler ve mikro lifler gibi bazı istisnalar yalnızca işlenmemiş polyesterden üretilir.

Şişe pullarının basit peletlenmesi

Bu işlem, şişe atıklarının pulları kurutup kristalleştirerek, plastikleştirerek ve filtreleyerek ve ayrıca peletleyerek pul haline dönüştürülmesinden oluşur. Ürün, PET pullarının tam ön kurutmasının nasıl yapıldığına bağlı olarak, 0.55-0.7 dℓ / g aralığında bir iç viskozitenin amorf bir yeniden granülatıdır.

Özel özellik: Asetaldehit ve oligomerler peletlerde daha düşük seviyede bulunur; viskozite bir şekilde azaltılır, topaklar amorftur ve daha fazla işlemden önce kristalleştirilmeli ve kurutulmalıdır.

Şuraya işleniyor:

• İçin A-PET film termoform
• PET bakir üretimine ek
• BOPET paketleme filmi
• Pet şişe reçine SSP tarafından
• Halı ipliği
• Plastik mühendislik
• Filaments
• Non-dokuma
• Ambalaj şeritleri
• Kesik elyaf.

Yeniden peletleme yolunun seçilmesi, bir tarafta enerji yoğun ve maliyet tüketen ve termal yıkıma neden olan ek bir dönüştürme işlemine sahip olmak anlamına gelir. Diğer tarafta, peletleme aşaması aşağıdaki avantajları sağlamaktadır:

• Yoğun eriyik filtrasyonu
• Orta kalite kontrol
• Katkı maddeleri ile modifikasyon
• Ürün seçimi ve kaliteye göre ayrılması
• İşleme esnekliği artırıldı
• Kalite üniformizasyonu.

Şişeler (şişe şişeden) ve A-PET için PET pelet veya pul imalatı

Bu süreç, prensip olarak, yukarıda tarif edilene benzer; bununla birlikte, üretilen peletler doğrudan (sürekli veya kesintili olarak) kristalleştirilir ve daha sonra bir tamburlu kurutucu veya dikey bir tüp reaktörde bir katı hal polikondensasyonuna (SSP) tabi tutulur. Bu işleme adımı sırasında, 0.80–0.085 dℓ / g'lik karşılık gelen içsel viskozite yeniden oluşturulur ve aynı zamanda asetaldehit içeriği <1 ppm'ye düşürülür.

Avrupa ve ABD'deki bazı makine üreticilerinin ve hat üreticilerinin bağımsız geri dönüşüm süreçleri sunma çabası göstermesi, örneğin şişe-şişe (B-2-B) işlemi gibi BePET, Sığırcık, URRC veya BÜHLER, genel olarak gerekli ekstraksiyon kalıntılarının "varlığının" ve FDA'ya göre model kirletici maddelerin uzaklaştırılmasının kanıtını sunmayı amaçlamaktadır. gıda sektörü. Bu proses onayının yanı sıra, bu tür proseslerin herhangi bir kullanıcısının prosesi için kendi ürettiği hammaddelerin FDA limitlerini sürekli kontrol etmesi gerekir.

Şişe pullarının doğrudan dönüşümü

Maliyetlerden tasarruf etmek için, iplik işletmeleri, çemberleme değirmenleri veya dökme film değirmenleri gibi artan sayıda polyester ara üretici, kullanılmış şişelerin işlenmesinden, üretimin artmasına kadar PET-pullarının doğrudan kullanımı üzerinde çalışmaktadır. polyester ara madde sayısı. Gerekli viskozitenin ayarlanması için, pulların etkili bir şekilde kurutulmasının yanı sıra, viskoziteyi de yeniden oluşturmak gerekir. polikondansasyon eriyik fazında veya pulların katı halde polikondensasyonunda. En son PET pul dönüştürme işlemleri, nemi gidermek ve pul ön kurumasını önlemek için çift vidalı ekstrüderler, çok vidalı ekstrüderler veya çok rotasyonlu sistemler ve tesadüfi vakumlu gaz gidericilerdir. Bu işlemler, hidrolizden kaynaklanan önemli viskozite azalması olmadan kurutulmamış PET pullarının dönüştürülmesine izin verir.

PET şişe pullarının tüketimi ile ilgili olarak, yaklaşık% 70'inin ana kısmı liflere ve filamanlara dönüştürülür. Eğirme işlemlerinde şişe pulları gibi doğrudan ikincil malzemeler kullanıldığında, elde edilmesi gereken birkaç işlem prensibi vardır.

POY üretimi için yüksek hızlı eğirme işlemleri normalde 0.62-0.64 dℓ / g viskoziteye ihtiyaç duyar. Şişe gevreklerinden başlayarak, viskozite kurutma derecesi ile ayarlanabilir. TiO'nun ek kullanımı₂ tam donuk veya yarı donuk iplik için gereklidir. Spinneretleri korumak için, her durumda eriyiğin etkili bir şekilde filtrelenmesi gereklidir. Şimdilik,% 100 geri dönüşüm polyesterinden yapılan POY miktarı oldukça düşüktür, çünkü bu işlem yüksek saflıkta eğirme eriyiği gerektirir. Çoğu zaman, bakire ve geri dönüştürülmüş peletlerin bir karışımı kullanılır.

Kesikli lifler, biraz daha düşük olan ve 0.58 ile 0.62 dℓ / g arasında olması gereken içsel bir viskozite aralığında eğrilir. Bu durumda da, vakumlu ekstrüzyon durumunda gereken viskozite, kurutma veya vakum ayarlaması ile ayarlanabilir. Bununla birlikte, viskoziteyi ayarlamak için aşağıdaki gibi bir zincir uzunluğu değiştiricisinin eklenmesi etilen glikol or dietilen glikol ayrıca kullanılabilir.

Dokuma olmayan eğirme - tekstil uygulamaları için ince titre alanında ve örneğin çatı örtüleri veya yol yapımı için temel malzemeler olarak ağır eğirme dokuma alanında, şişe gevrekleri döndürülerek üretilebilir. Eğirme viskozitesi yine 0.58-0.65 dℓ / g aralığındadır.

Geri dönüştürülmüş malzemelerin kullanıldığı ilgi odağı, yüksek mukavemetli ambalaj şeritleri ve monofilamentlerin üretilmesidir. Her iki durumda da, başlangıçtaki hammadde esas olarak yüksek öz viskoziteli geri dönüştürülmüş bir malzemedir. Yüksek mukavemetli ambalaj şeritleri ve monofilament daha sonra eriyik eğirme prosesinde üretilir.

Monomerlere geri dönüşüm

Polietilen tereftalat, oluşturucu monomerleri vermek üzere depolimerize edilebilir. Saflaştırmadan sonra, monomerler yeni polietilen tereftalat hazırlamak için kullanılabilir. Polietilen tereftalattaki ester bağları, hidroliz veya transesterifikasyon yoluyla klivaj edilebilir. Reaksiyonlar basitçe kullanılanların tersidir üretimde.

Kısmi glikoliz

Kısmi glikoliz (etilen glikol ile transesterifikasyon) sert polimeri, düşük sıcaklıkta eriyik olarak filtrelenebilen kısa zincirli oligomerlere dönüştürür. Safsızlıklardan kurtulduktan sonra, oligomerler polimerizasyon için üretim işlemine geri beslenebilir.

Görev, hat üzerinde üretilen şişe peletlerinin kalitesini korurken% 10-25 şişe gevreği beslemekten ibarettir. Bu amaç, PET şişe pullarının - zaten ilk plastikleştirmeleri sırasında, tek veya çok vidalı bir ekstrüderde gerçekleştirilebilen - az miktarda etilen glikol ve düşük viskoziteli eriyik akımının plastikleştirmeden hemen sonra verimli bir filtrasyona tabi tutulmasıyla. Ayrıca, sıcaklık mümkün olan en düşük sınıra getirilir. Ek olarak, bu işleme yöntemiyle, plastikleştirilirken doğrudan karşılık gelen bir P-stabilizatörü ilave edilerek hidro peroksitlerin kimyasal olarak ayrışması olasılığı mümkündür. Hidro peroksit gruplarının imhası, diğer işlemlerle birlikte, pul işlemenin son basamağında, örneğin H ilavesiyle gerçekleştirilmektedir.₃PO₃. Kısmen glikolize edilmiş ve ince filtre edilmiş geri dönüştürülmüş malzeme sürekli olarak esterleştirme veya ön-yoğunlaştırma reaktörüne beslenir, hammaddelerin dozaj miktarları buna göre ayarlanır.

Toplam glikoliz, metanoliz ve hidroliz

Polyesterin tamamen glikolize edilmesi için polyester atıkların toplam glikoliz ile işlenmesi bis (2-hidroksietil) tereftalat (C₆H₄(CO₂CH₂CH₂EY)₂). Bu bileşik, vakumla damıtılarak saflaştırılır ve polyester üretiminde kullanılan ara maddelerden biridir. İlgili reaksiyon aşağıdaki gibidir:

[(CO) Cı₆H₄(CO₂CH₂CH₂Ö)]_n + n YÜKSEK₂CH₂ah → n C₆H₄(CO₂CH₂CH₂EY)₂

Bu geri dönüşüm rotası Japonya'da deneysel üretim olarak endüstriyel ölçekte yürütülmüştür.

Toplam glikolize benzer şekilde, metanoliz poliesteri dimetil tereftalatfiltrelenebilen ve vakumlu damıtılmış:

[(CO) Cı₆H₄(CO₂CH₂CH₂Ö)]_n + 2n CH₃ah → n C₆H₄(CO₂CH₃)₂

Metanoliz günümüzde sanayide nadiren yapılmaktadır, çünkü dimetil tereftalata dayanan polyester üretimi muazzam bir şekilde küçülmüştür ve birçok dimetil tereftalat üreticisi ortadan kalkmıştır.

Ayrıca yukarıdaki gibi, polietilen tereftalat tereftalik aside hidrolize edilebilir ve etilen glikol yüksek sıcaklık ve basınç altında. Ortaya çıkan ham tereftalik asit, yeniden kristalleşme yeniden polimerizasyon için uygun malzeme elde etmek için:

[(CO) Cı₆H₄(CO₂CH₂CH₂Ö)]_n + 2n H₂Ç → n C₆H₄(CO₂H)₂ + n YÜKSEK₂CH₂OH

Bu yöntem henüz ticarileştirilmiş görünmüyor.