بدون شک بطری های PET یکی از مهم ترین عوامل آلودگی اقیانوس ها و دریاهاست. این روزها کشورها و اتحادیه های گوناگون سخن از بازیافت این بطری ها تا یک زمان خاص به صورت صد درصدی می زنند. متأسفانه در کشور ما، به صورت کلی بازیافت چندان مورد توجه مردم و مسئولان قرار ندارد. اما با این حال بطری های پلی اتیلن ترفتالات موسوم به PET، آنچنان مناطق گوناگون اعم از دریاها و دشت ها و جنگل ها و…. را آلوده اند که دیگر نمی توان آنها را نادیده انگاشت.

در کشورهای پیشرفته به صورت روزمره، روش ها و تکنولوژی هایی برای بازیافت این ماده پلیمری ابداع می گردد و ما نیز چه بخواهیم چه نخواهیم باید برنامه ای برای بازیافت صد در صدی و استفاده بهینه از پلی اتیلن ترفتالات گرید بطری طراحی نماییم. در همین راستا در این مطلب شما را ابتدا با جزییات تولید پلی اتیلن ترفتالات و سپس با چگونگی بازیافت آن آشنا خواهیم کرد.

PET چیست؟

PET (پلی اتیلن ترفتالات) کلمه ای است که از حروف اول کلمات PolyEthylene Terephethalate ترکیب شده است و جزو پلیمرهایی با زنجیره طولانی وابسته به خانواده “پلی استرها” می باشد. مواد تولید PET عبارتند از : “ترفتالیک اسید” خالص و “اتیلن گلایکول” که هردوی آنها از مواد خام نفتی مشتق می شوند. فرآیندهای پلی استری با مواد واسطه دیگری نیز وجود دارند که از واکنش های پلیمری شدن یک اسید و یک باز تهیه می شوند.

PET در حالت خالص یک ماده آمورف شیشه ای شکل است و چنانچه تحت تأثیر مستقیم مواد افزودنی و اصلاح کننده قرار گیرد، ساختار بلوری پیدا می کند.

مطالعات و اختراعات انجام شده توسط شرکت “دوپونت” آمریکا بر روی الیاف و کاربردهای گوناگون پلی استر، سهم PET را به بیش از 50 درصد از الیاف مصنوعی در سطح جهان رسانده است. PET به تنهایی و یا به صورت مخلوط با پشم یا پنبه جهت بهبود خواص مقاومت در برابر چین و چروک، پوشش، شست و شوی پارچه و البسه استفاده می شود.

تا قبل از سال 1950، PET به عنوان یک فیلم نیز معرفی و توسعه داده شده بود و برای استفاده در صنایع فیلم سازی از قبیل فیلم های ویدئو، اشعه x، فیلم عکاسی و بسته بندی های انعطاف پذیر استفاده می شد و سپس جهت استفاده در صتایع بسته بندی به وسیله روش های شکل دهی تزریقی و اکستروژن با الیاف شیشه تقویت و اصلاح شده و در اوایل سال 1970 PET توسط تکنولوژی شکل دهی دمشی، کشیده شد و نخستین ساختار مولکولی سه بعدی آرایش یافته به طور سریع جهت تولید بطری هایی با وزن بسیار کم، انعطاف پذیر با استحکام بالا بهره برداری شد.

روش تولید

پلی استرها به وسیله واکنش اسید و باز در حضور کاتالیست تولید می شوند. مرحله کلیدی فرآیند پلیمری شدن ثانویه که در فاز جامد رخ می دهد ادامه پیدا خواهد کرد. مواد اولیه جهت تولید PET اسید ترفتالیک خالص و اتیلن گلایکول می باشد که از نفت خام استخراج می شوند. وقتی که مواد اولیه با همدیگر مخلوط می شوند و تحت تأثیر حرارت و فشار ثابت قرار می گیرند، نخستین محلول به نام مونومر(بیس هیدروکیسی اتین ترفتالات) با پلیمرهای جرم مولکولی پایین به نام الیگومر مخلوط شده سپس واکنش پیش می رود و آب خارج می شود و پلیمر PET شکل می گیرد.

در این مرحله PET یک مذاب ویسکوز بوده که توسط اکسترودر، اکسترود شده و پس از خنک شدن با آب و بدون املاح به شکل یک ماده ی آمورف شیشه ای و شفاف به دست می آید. بعضی از مواد پلی استری PET با استفاده از تکنولوژی بر پایه دی متیل ترفتالیک(DMT) نیز تولید می شوند. برای تولید PET با جرم مولکولی بالا نیاز به مرحله دوم پلیمری شدن دارد که در قسمت ssp یا پلیمری شدن در حالت جامد و دمای پایین انجام می گیرد.

این عملیات به طور عمده تمام مواد ناخالص و فرار از قبیل استالدئید، گلایکول و آب، آزاد و خارج می شوند. جرم مولکولی بالا برای بهبود خواص مکانیکی، افزایش استحکام، مقاومت در برابر خزش همزمان با انعطاف پذیری کافی به منظور مقاومت در برابر شکست و ترک ناشی از فشار بسیار لازم و ضروری است.

خالص سازی مواد

وقتی که پلیمر شکل می گیرد خالص سازی آن بسیار سخت و دشوار خواهد شد. بدین جهت، خالص سازی مواد در هنگام تولید از پارامترهای بسیار مهم و کلیدی برای رسیدن به کیفیت مطلوب پلیمر جهت بسته بندی مواد غذایی می باشد.

فرآیند تقطیر در خلأ به آسانی اتیلن گلایکول را خالص سازی می کند ضمن این که ترفتالیک اسید توسط بلوری شدن متوالی از حلال ها خالص سازی می گردد. چنین موادی با خالص و جرم مولکولی بالا برای کاربردهای بسته بندی مواد غذایی مورد نیاز می باشد.

کاتالیست های مورد استفاده

کاتالیست ها با غلظت های کم جهت تسریع واکنش و تضمین اقتصادی طرح ها استفاده می شود. کاتالیست های رایج “تری اکسید آنتیموان” می باشند البته نمک های تیتانیومی، ژرمانیم، کبالت، منگنز، منیزیم و روی نیز استفاده می شوند و به شکل کپسول هایی با اندازه های بسیار کوچک و ریز در ماتریس پلیمر و یا خود زنجیر پلیمر باقی می مانند. ماهیت فیزیکی PET خواص فیزیکی و مورفولوژی بسیار خوبی از خود نشان می دهد.

خواص

PET یک پلیمر نیمه بلوری می باشد و وقتی تا دمای بالاتر از 72 درجه سانتی گراد گرم می شود، از حالت شیشه سخت به حالت لاستیکی کش دار تبدیل می شود به طوری که زنجیره های مولکولی را می توان به طور یک بعدی یا دو بعدی آرایش داده و به شکل لیف، فیلم و بطری تبدیل کرده و در صورتی که پلیمر در حالت کشیده، سریع سرد گردد، زنجیره های مولکول بدون حرکت با همان آرایش مولکولی باقی می مانند. پلیمر در حالت کشش فقط یکبار سخت و محکم می شود و خواص مطلوب را در بطری PET ایجاد می کند.

چنانچه PET کشیده شده در دمای بالای 75 درجه سانتی گراد نگه داشته شود و به طور آهسته بلوری شده و پلیمر به شکل مات، سفت، محکم و با انعطاف پذیری کمتر در می آید که به آن PET بلوری یا CPET گفته می شود. این شکل از پلیمر قابلیت تحمل دماهای بالاتر را دارد و می تواند برای تولید سینی ها و ظروف مورد استفاده در اجاق گازها و ماکروویوها بسیار خوب و مناسب می باشند.

تکنیک تثبیت حرارتی نیز در بهبود خواص تجعد (چین دار) و مقاومت شستشوی الیاف پلی استر به کار برده می شود. اعمال تغییرات توسط هر کدام از تکنیک ها، گستره وسیعی از محصولات پلی استری که همگی دارای فرمول شیمیایی پایه مشابهی هستند برای ما تولید می کنند.

کاربردها

PET تاکنون به عنوان یک ماده ساده توصیف شده در صورتی که اصطلاحات زیادی جهت توسعه خواص ویژه آن انجام شده است و برای کاربرد در انواع بسته بندی و تجهیزات تولیدی خاص معرفی شده اند. این اصطلاحات یک ماهیت شیمیایی دارند که با انجام دادن آنها اشکال مختلف ساختمان بلوری ایجاد می شود. برای مثال وجود کومونومرهایی مثل ایزوفتالیک اسید یا 1 و 4 سیکلوهگزان دی متانور در پلیمر PET با غلظت های کم، نرخ بلورینگی را کاهش می دهد و امکان تولید دیواره های بطری صفحات و فیلم های ضخیم تر را می دهد. برای نمونه بطری های ضخیم تر و سنگین تر در سیستم های ظروف با قابلیت پر کردن مجدد استفاده می شود. همچنین افزایش درصد بلورینگی جهت محدود کردن حرکت و جلوگیری از تغییر شکل در درجه حرارت های بالا همچون سینی های غذا مورد استفاده در ماکروویو و اجاق گاز ضروری می باشد.

در این حالت از عوامل هسته زا یا تسریع کننده بلوری شدن، همچون جرم مولکولی بالا به کار برده می شوند. کاربرد در بسته بندی مواد غذایی به طور کلی خواص مطلوب برای کاربردهای بسته بندی از خواص ذاتی پلیمر به دست می آیند. بنابراین افزودنی هایی مثل ضد اکسید کننده ها، نرم کننده ها، پایدارکننده های حرارتی، پایدارکننده ها در برابر اشعه ماوراء بنفش ضروری نمی باشند.

رنگدانه ها با غلظت بسیار کم ( معمولاً کمتر از 500ppm) برای بعضی از انواع تجاری PET مورد استفاده قرار می گیرند، آنها همانند کاتالیست ها به صورت کپسول های بسیار ریز در ماتریس پلیمر و یا به صورت متصل در زنجیره های مولکولی قرار می گیرند. آنها در حین فرآیند پلیمری شدن و یا در حین تولید صنایع پایین دست اضافه می شوند و فرآیند جداسازی و استخراج آنها بسیار دشوار است.

 

 

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

با توجه به نوسانات بازار برای استعلام قیمت و سفارش از طریق شماره تماس و واتس اپ 09198797950، کانال تلگرام mat_link و اینستاگرام _mat_link اقدام نمایید