ДОМАШЕН ЛЮБИМЕЦ

Полиетилен терефталат (понякога написан поли (етилентерефталат)), обикновено съкратено ДОМАШЕН ЛЮБИМЕЦ, ПЕТЕили остарелият PETP или PET-P е най-често срещаният термопластичен полимер смола на полиестер семейство и се използва във влакна за дрехи, контейнери за течности и храни, термоформоване за производство и в комбинация със стъклени влакна за инженерни смоли.

Може да се посочи и от името на марката Дакрон; във Великобритания, синтетично влакно; или в Русия и бившия Съветски съюз, лавсан.

По-голямата част от световното производство на PET е за синтетични влакна (над 60%), като производството на бутилки представлява около 30% от световното търсене. В контекста на приложенията за текстил, PET се споменава с общото си име, полиестер, като има предвид, че съкращението ДОМАШЕН ЛЮБИМЕЦ обикновено се използва във връзка с опаковките. Полиестерът съставлява около 18% от световното производство на полимери и е четвъртият най-произвеждан полимер; полиетилен(РЕ), полипропилен (PP) и поливинил хлорид (PVC) са съответно първи, втори и трети.

PET се състои от полимеризиран единици от мономер етилентерефталат, с повтарящи се (С₁₀H₈O₄) единици. PET обикновено се рециклира и има номера 1 като негов символ за рециклиране.

В зависимост от своята обработка и термична история, полиетилентерефталатът може да съществува и като аморфен (прозрачен) и като полукристален полимер. Полукристалният материал може да изглежда прозрачен (размер на частиците <500 nm) или непрозрачен и бял (размер на частиците до няколко микрометра) в зависимост от кристалната си структура и размера на частиците. Неговият мономер бис (2-хидроксиетил) терефталат може да се синтезира от естерификация реакция между терефталова киселина намлява етиленов гликол с вода като страничен продукт или от трансестерификация реакция между етиленов гликол намлява диметил терефталат с метанол като страничен продукт. Полимеризацията става чрез a поликондензация реакция на мономерите (извършва се веднага след естерификация / трансестерификация) с вода като страничен продукт.

Имена
IUPAC име Поли (етилбензол-1,4-дикарбоксилат)
Идентификатори
CAS номер	25038-59-9
Съкращения	ПЕТ, ПЕТ
Имоти
Химична формула	(C10H8O4)n
Моларна маса	променлив
Плътност	1.38 g / cm3 (20 ° C), аморфен: 1.370 g / cm3, монокристал: 1.455 g / cm3
Точка на топене	> 250 ° C, 260 ° C
Точка на кипене	> 350 ° C (разлага се)
Разтворимост във вода	практически неразтворим
Топлопроводимост	0.15 до 0.24 W m-1 K-1
Индекс на пречупване(nD)	1.57–1.58, 1.5750
термохимия
Специфичен топлинен капацитет (C)	1.0 kJ / (kg · K)
Свързани съединения
сроден мономери	Терефталова киселина Етиленов гликол
С изключение на случаите, когато е посочено друго, се дават данни за материали в тях стандартно състояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).

Можете да използвате

Тъй като PET е отличен материал за бариера за вода и влага, пластмасовите бутилки, произведени от PET, се използват широко за безалкохолни напитки (виж карбонизация). За някои специални бутилки, като тези, предназначени за съдържане на бира, PET сандвичи допълнителен слой поливинил алкохол (PVOH), за да намали допълнително кислородната му пропускливост.

Двуосен ориентиран PET филмът (често известен с едно от търговските си наименования „Mylar”) може да се алуминизира чрез изпаряване на тънък метален филм върху него, за да се намали неговата пропускливост и да се направи отразяващ и непрозраченMPET). Тези свойства са полезни в много приложения, включително гъвкава храна опаковки намлява топлоизолация. Вижте: „космически одеала“. Поради високата си механична якост, PET фолиото често се използва в лентови приложения, като носител за магнитна лента или подложка за чувствителни на натиск самозалепващи ленти.

Неориентиран PET лист може да бъде термопресова за да направите опаковъчни тави и блистерни опаковки. Ако се използва кристализиращ PET, тавите могат да се използват за замразени вечери, тъй като издържат както на замръзване, така и на температура на печене във фурната. За разлика от аморфния PET, който е прозрачен, кристализиращ PET или CPET има тенденция да е черен на цвят.

Когато се напълни със стъклени частици или влакна, тя става значително по-твърда и по-трайна.

PET се използва и като субстрат в тънкослойни слънчеви клетки.

Териленът също е снабден с върхове на камбанени въжета, за да се предотврати износването на въжетата, докато преминават през тавана.

История

PET е патентован през 1941 г. от Джон Рекс Уинфийлд, Джеймс Тенант Диксън и техния работодател от Асоциацията на печатниците на Calico в Манчестър, Англия. EI DuPont de Nemours в Делауеър, САЩ, за първи път използва търговската марка Mylar през юни 1951 г. и получава регистрация от нея през 1952 г. Все още е най-известното име, използвано за полиестерен филм. Настоящият собственик на търговската марка е DuPont Teijin Films US, партньорство с японска компания.

В Съветския съюз PET е произведен за първи път в лабораториите на Института за високомолекулни съединения на Академията на науките на СССР през 1949 г., а името му „Lavsan“ е негово съкращение (лаборатории Институт вйсокомолекулярных содинения Академии наук СССР).

PET бутилката е патентована през 1973 г. от Nathaniel Wyeth.

Физични свойства

PET в естественото си състояние е безцветна, полукристална смола. Въз основа на начина, по който се обработва, PET може да бъде полутвърд до твърд и е много лек. Това прави добра бариера срещу газ и справедлива влага, както и добра бариера за алкохол (изисква допълнителна „бариерна“ обработка) и разтворители. Той е здрав и устойчив на удар. PET става бял, когато е изложен на хлороформ, а също и на някои други химикали като толуен.

Около 60% кристализация е горната граница за търговските продукти, с изключение на полиестерните влакна. Ясните продукти могат да бъдат получени чрез бързо охлаждащ се разтопен полимер под Т_g температура на стъклен преход за образуване на аморфно твърдо вещество. Подобно на стъклото, аморфният РЕТ се образува, когато на молекулите му не се дава достатъчно време, за да се подредят по подреден, кристален начин, докато стопилката се охлажда. При стайна температура молекулите са замразени на място, но ако в тях се върне достатъчно топлинна енергия чрез нагряване над Т_g, те започват да се движат отново, което позволява на кристалите да се нуклеират и да растат. Тази процедура е известна като кристализация в твърдо състояние.

Когато се остави да се охлади бавно, разтопеният полимер образува по-кристален материал. Този материал има сеферулити съдържащи много малки кристали когато се кристализира от аморфно твърдо вещество, вместо да образува един голям монокристал. Светлината има тенденция да се разпръсква, когато преминава границите между кристалитите и аморфните области между тях. Това разсейване означава, че кристалният PET е непрозрачен и бял в повечето случаи. Извличането на влакна е сред малкото индустриални процеси, които произвеждат почти еднокристален продукт.

Вътрешен вискозитет

Една от най-важните характеристики на PET е посочена като вътрешен вискозитет (IV).

Вътрешният вискозитет на материала, установен чрез екстраполиране до нулева концентрация на относителен вискозитет към концентрация, която се измерва в децилитъра на грам (dℓ / g). Вътрешният вискозитет зависи от дължината на неговите полимерни вериги, но няма единици поради екстраполиране до нулева концентрация. Колкото по-дълго полимерът вериги, толкова повече заплитания между веригите и следователно по-високата вискозитет. Средната дължина на веригата на определена партида смола може да се контролира по време на поликондензация.

Вътрешният диапазон на вискозитет на PET:

Степен на влакна

0.40–0.70 Текстил

0.72–0.98 Технически, кабел за гуми

Филмова оценка

0.60-0.70 BoPET (биаксиално ориентиран PET филм)

0.70–1.00 Степен на листа за термоформоване

Степен на бутилка

0.70–0.78 Бутилки за вода (плоски)

0.78–0.85 Газирани безалкохолни напитки

Монофиламент, инженерна пластмаса

1.00-2.00

Сушене

PET е хигроскопичен, което означава, че абсорбира вода от заобикалящата я среда. Когато обаче този „влажен” PET се нагрява, водата хидролизира PET, намалявайки неговата устойчивост. По този начин, преди смолата да може да бъде обработена в машина за формоване, тя трябва да бъде изсушена. Сушенето се постига чрез използването на а изсушител или сушилни преди да се подава PET в технологичното оборудване.

Вътре в сушилнята горещият сух въздух се изпомпва в дъното на бункера, съдържащ смолата, така че да тече нагоре през пелетите, премахвайки влагата по пътя си. Горещият мокър въздух напуска горната част на бункера и първо преминава през допълнителен охладител, тъй като е по-лесно да се отстрани влагата от студения въздух, отколкото горещия въздух. След това полученият хладен влажен въздух се прекарва през сушител. И накрая, хладният сух въздух, излизащ от слоя на сушителя, се загрява отново в нагревател и се връща обратно през същите процеси в затворен цикъл. Обикновено нивата на остатъчна влага в смолата трябва да бъдат по-малко от 50 части на милион (части вода на милион части смола, тегловни) преди обработката. Времето за престой на сушилнята не трябва да е по-кратко от около четири часа. Това е така, защото сушенето на материала за по-малко от 4 часа ще изисква температура над 160 ° C, при което ниво хидролиза ще започне вътре в пелетите, преди да могат да бъдат изсушени.

PET също може да бъде изсушен в сушилни със сгъстен въздух. Сушилните със сгъстен въздух не използват повторно въздуха за изсушаване. Сухият, загрял сгъстен въздух се циркулира през PET пелетите, както в сушилнята, след което се изпуска в атмосферата.

Съполимери

В допълнение към чисти (хомо) PET, PET модифициран от съполимеризация е на разположение също.

В някои случаи модифицираните свойства на кополимера са по-желани за конкретно приложение. Например, циклохексан диметанол (CHDM) може да се добави към полимерната основа вместо етиленов гликол. Тъй като този градивен елемент е много по-голям (6 допълнителни въглеродни атома) от замествания от него етиленгликол, той не се вписва в съседните вериги по начина, по който би бил етилен гликол. Това пречи на кристализацията и понижава температурата на топене на полимера. По принцип такъв PET е известен като PETG или PET-G (модифициран с полиетилен терефталат гликол; Eastman Chemical, SK Chemicals и Artenius Italia са някои производители на PETG). PETG е прозрачен аморфен термопластмаса, който може да бъде шприцван или екструдиран лист. По време на обработката може да се оцвети.

Друг често срещан модификатор е изофталова киселина, заменяйки част от 1,4- (пара-) свързани терефталат единици. 1,2- (орто-) или 1,3- (мета-) свързването създава ъгъл във веригата, което също нарушава кристалността.

Такива кополимери са изгодни за определени формовъчни приложения, като например термоформоване, който се използва например за приготвяне на тави или блистерни опаковки от ко-ПЕТ фолио или аморфен PET лист (A-PET) или лист PETG. От друга страна, кристализацията е важна в други приложения, където механичната и стабилност на размерите са важни, като например предпазните колани. За PET бутилки използването на малки количества изофталова киселина, CHDM, диетилен гликол (DEG) или други съмономери могат да бъдат полезни: ако се използват само малки количества съмономери, кристализацията се забавя, но не се предотвратява изцяло. В резултат на това бутилките могат да се получат чрез разтегливо формоване („SBM“), които са едновременно достатъчно бистри и кристални, за да бъдат подходяща бариера за ароматите и дори газовете, като въглероден диоксид в газираните напитки.

производство

Полиетилентерефталатът се произвежда от етиленов гликол намлява диметил терефталат (C₆H₄(CO₂CH₃)₂) или терефталова киселина.

Първият е а трансестерификация реакция, докато последната е ан естерификация реакция.

Диметил терефталатен процес

In диметил терефталат процес, това съединение и излишъкът етилен гликол реагират в стопилката при 150–200 ° С с a основен катализатор. Метан (СН₃ОН) се отстранява чрез дестилация, за да се приведе реакцията напред. Излишъкът от етилен гликол се дестилира при по-висока температура с помощта на вакуум. Вторият етап на преестерификация протича при 270–280 ° C, с непрекъсната дестилация и на етилен гликол.

Реакциите се идеализират, както следва:

Първа стъпка

C₆H₄(CO₂CH₃)₂ + 2 HOCH₂CH₂ОН → С₆H₄(CO₂CH₂CH₂ОХ)₂ + 2 СН₃OH

Втора стъпка

n C₆H₄(CO₂CH₂CH₂ОХ)₂ → [(CO) C₆H₄(CO₂CH₂CH₂О)]_n + n ВИСОКО₂CH₂OH

Процес на терефталова киселина

в терефталова киселина процес, естерифицирането на етилен гликол и терефталова киселина се извършва директно при умерено налягане (2.7–5.5 бара) и висока температура (220–260 ° С). Водата се елиминира в реакцията и също така се отстранява непрекъснато чрез дестилация:

n C₆H₄(CO₂H)₂ + n ВИСОКО₂CH₂OH → [(CO) C₆H₄(CO₂CH₂CH₂О)]_n + 2n H₂O

деградация

PET се подлага на различни видове разграждане по време на обработката. Основните разграждания, които могат да възникнат, са хидролитичното и вероятно най-важното термично окисляване. Когато PET се разгражда, се случват няколко неща: промяна в цвета, верига разделяния което води до намалено молекулно тегло, образуване на ацеталдехид, и кръстосани връзки (Образуване на „гел“ или „рибешко око“). Обезцветяването се дължи на образуването на различни хромофорни системи след продължителна термична обработка при повишени температури. Това се превръща в проблем, когато оптичните изисквания на полимера са много високи, например при опаковане. Термичното и термоокислителното разграждане води до лоши характеристики на преработваемост и експлоатационни качества на материала.

Един от начините за облекчаване на това е използването на a кополимер, Комномери като CHDM или изофталова киселина понижава температурата на топене и намалява степента на кристалност на PET (особено важно, когато материалът се използва за производство на бутилки). По този начин смолата може да бъде пластично оформена при по-ниски температури и / или с по-ниска сила. Това помага да се предотврати разграждането, като се намали съдържанието на ацеталдехид в готовия продукт до приемливо (тоест незабележимо) ниво. виждам кополимери, по-горе. Друг начин за подобряване на стабилността на полимера е използването на стабилизатори, главно антиоксиданти като фосфати, Напоследък се обмисля и стабилизиране на молекулното ниво на материала с помощта на наноструктурирани химикали.

ацеталдехид

ацеталдехид е безцветно, летливо вещество с плодов мирис. Въпреки че се образува естествено в някои плодове, това може да предизвика неприятен вкус в бутилирана вода. Ацеталдехидът се образува чрез разграждане на PET чрез неправилно боравене с материала. Високите температури (PET се разлага над 300 ° C или 570 ° F), високите налягания, скоростите на екструдера (прекомерният срязващ поток повишава температурата) и дългите периоди на престой на цевта допринасят за производството на ацеталдехид. Когато се произвежда ацеталдехид, част от него остава разтворена в стените на контейнера и след това дифузен в продукта, съхраняван вътре, променящ вкуса и аромата. Това не е такъв проблем за не консумативи (като шампоан), за плодови сокове (които вече съдържат ацеталдехид) или за напитки със силен вкус като безалкохолни напитки. За бутилираната вода обаче ниското съдържание на ацеталдехид е доста важно, защото ако нищо не маскира аромата, дори изключително ниските концентрации (10–20 части на милиард във водата) на ацеталдехид могат да предизвикат неприятни вкусове.

Антимон

Антимон (Sb) е металоиден елемент, който се използва като катализатор под формата на съединения като антимон триоксид (SB₂O₃) или антимон триацетат в производството на PET. След производството може да се открие определено количество антимон върху повърхността на продукта. Този остатък може да бъде отстранен с измиване. Сурмонът също остава в самия материал и по този начин може да мигрира в храни и напитки. Излагането на PET на кипене или микровълнова фурна може значително да повиши нивата на антимона, вероятно над максималните нива на замърсяване на USEPA. Ограничението за питейна вода, оценено от СЗО, е 20 части на милиард (WHO, 2003), а ограничението за питейна вода в САЩ е 6 части на милиард. Въпреки че антимоновият триоксид е с ниска токсичност, когато се приема през устата, неговото присъствие все още е обезпокоително. Швейцарците Федерална служба по обществено здраве изследва количеството на миграцията на антимон, сравнявайки бутилираните води в PET и стъкло: Концентрациите на антимон във водата в PET бутилки са по-високи, но все пак доста под допустимата максимална концентрация. Швейцарската федерална служба за обществено здраве заключи, че малки количества антимон мигрират от PET в бутилирана вода, но че здравният риск от произтичащите от това ниски концентрации е незначителен (1% от „поносим дневен прием”, Определени от СЗО). По-късно (2006 г.), но по-широко разгласено проучване установи подобни количества антимон във вода в PET бутилки. СЗО публикува оценка на риска за антимон в питейната вода.

Установено е, че концентратите от плодови сокове (за които не са установени насоки), които са произведени и бутилирани в PET в Обединеното кралство, съдържат до 44.7 µg / L антимон, много над ограниченията на ЕС за вода от чешмата от 5 µg / L.

Биологично разграждане

Нокардия може да разгради PET с ензим естераза.

Японски учени са изолирали бактерия Ideonella sakaiensis който притежава два ензима, които могат да разграждат PET на по-малки парчета, които бактерията може да усвои. Колония от I. sakaiensis може да разпадне пластмасов филм за около шест седмици.

Безопасност

Коментар публикуван в Околната среда здраве перспективи през април 2010 г. предположи, че PET може да даде резултат ендокринен в условия на обща употреба и препоръчани изследвания по тази тема. Предложените механизми включват извличане на фталати както и излугване на антимон, Статия публикувана в Списание за мониторинг на околната среда през април 2012 г. заключава, че концентрацията на антимон в дейонизирана вода съхранявано в PET бутилки остава в рамките на допустимите граници на ЕС, дори ако се съхранява за кратко при температури до 60 ° C (140 ° F), докато бутилираното съдържание (вода или безалкохолни напитки) може понякога да надвишава границата на ЕС след по-малко от година съхранение в стаята температура.

Оборудване за обработка на бутилки

Има два основни метода за формоване на PET бутилки, едноетапно и двуетапно. При двустепенно формоване се използват две отделни машини. Първото машинно инжектиране формира заготовката, която наподобява епруветка, като вече са формовани нишките на капачката на бутилката. Тялото на тръбата е значително по-дебело, тъй като ще се надуе до крайната си форма на втората стъпка, използвайки разтегливо формоване.

Във втория етап заготовките се нагряват бързо и след това се надуват срещу двучастна форма, за да ги оформят до крайната форма на бутилката. Преформите (незапалени бутилки) вече се използват и като здрави и уникални самите контейнери; освен новостите бонбони, някои глави на Червения кръст ги разпространяват като част от програмата Vial of Life на собствениците на домове, за да съхраняват медицинска история за спешни пациенти. Друга все по-честа употреба за заготовките са контейнерите в дейностите на открито Geocaching.

В едноетапни машини целият процес от суровина до готов контейнер се провежда в рамките на една машина, което го прави особено подходящ за формоване на нестандартни форми (обичайно формоване), включително буркани, плоски овали, форми на колби и др. Най-голямата му заслуга е намаляването на пространството, боравенето с продукти и енергията и много по-високото визуално качество, отколкото може да бъде постигнато чрез двустепенната система.

Промишленост за рециклиране на полиестер

През 2016 г. беше изчислено, че 56 милиона тона PET се произвеждат всяка година.

Докато повечето термопластици по принцип могат да бъдат рециклирани, Рециклиране на PET бутилки е по-практичен от много други пластмасови приложения поради високата стойност на смолата и почти ексклузивното използване на PET за широко използвана бутилирана вода и газирани безалкохолни напитки. PET има a идентификационен код на смолата на 1. Основната употреба за рециклиран PET е полиестер влакно, ленти и контейнери за нехранителни стоки.

Поради рециклируемостта на PET и относителното изобилие на отпадъци след консумация под формата на бутилки, РЕТ бързо набира пазарен дял като влакно от килими. Mohawk Industries пуснат everSTRAND през 1999 г., 100% PET влакно след рециклиране на потребители. Оттогава повече от 17 милиарда бутилки са рециклирани в влакна от килими. Pharr Прежди, доставчик на множество производители на килими, включително Looptex, Dobbs Mills и Berkshire Flooring, произвежда BCF (насипни непрекъснати нишки) PET влакно за килими, съдържащо минимум 25% съдържание след рециклиране след потребителя.

PET, както и много пластмаси, също е отличен кандидат за термично изхвърляне (изгаряне), тъй като е съставен от въглерод, водород и кислород, само с следи от количество каталитични елементи (но без сяра). PET има енергийното съдържание на меките въглища.

Когато рециклирате полиетилен терефталат или PET или полиестер, като цяло трябва да се разграничат два начина:

1. Химическото рециклиране обратно към първоначалните пречистени суровини терефталова киселина (PTA) или диметил терефталат (DMT) и етиленов гликол (EG), където полимерната структура е унищожена напълно, или в междинни съединения на процеса бис (2-хидроксиетил) терефталат
2. Механичното рециклиране, при което се поддържат или възстановяват оригиналните свойства на полимера.

Химическото рециклиране на PET ще стане рентабилно само при прилагане на линии за рециклиране с голям капацитет над 50,000 2000 тона годишно. Такива линии можеха да се видят само ако изобщо в производствените обекти на много големи производители на полиестер. В миналото са правени няколко опита за индустриална величина за създаване на такива инсталации за химическо рециклиране, но без огромен успех. Дори обещаващото химическо рециклиране в Япония не се е превърнало в индустриален пробив досега. Двете причини за това са: отначало, трудността на последователни и непрекъснати отпадъци от бутилки в такова огромно количество на едно място и, на второ място, непрекъснато увеличаващите се цени и колебанията на цените на събраните бутилки. Цените на балираните бутилки се увеличават например между 2008 и 50 г. от около 500 евро / тон на над 2008 евро / тон през XNUMX г.

Механичното рециклиране или директната циркулация на PET в полимерно състояние днес се работи в най-различни варианти. Този вид процеси са типични за малките и средни индустрии. Ефективността на разходите вече може да бъде постигната с производствен капацитет в рамките на 5000-20,000 XNUMX тона годишно. В този случай днес са възможни почти всички видове обратна връзка с рециклирани материали в обращението на материали. Тези разнообразни процеси за рециклиране се обсъждат по-долу подробно.

Освен химически замърсители и деградация продукти, получени по време на първата обработка и употреба, механичните примеси представляват основната част от качествените амортизационни примеси в потока за рециклиране. Рециклираните материали все повече се въвеждат в производствените процеси, които първоначално са били предназначени само за нови материали. Следователно ефективни процеси на сортиране, разделяне и почистване стават най-важни за висококачествения рециклиран полиестер.

Когато говорим за индустрията за рециклиране на полиестер, ние се съсредоточаваме главно върху рециклирането на PET бутилки, които междувременно се използват за всички видове течни опаковки като вода, газирани безалкохолни напитки, сокове, бира, сосове, перилни препарати, домакински химикали и т.н. Бутилките са лесни за разграничаване поради формата и консистенцията и се отделят от отпадъчните пластмасови потоци, автоматично или чрез ръчно сортиране. Създадената индустрия за рециклиране на полиестер се състои от три основни секции:

• Събиране на ПЕТ бутилки и отделяне на отпадъци: логистика на отпадъците
• Производство на чисти бутилки: производство на люспи
• Преобразуване на PET люспи в крайни продукти: обработка на люспи

Междинният продукт от първата секция е балираните отпадъци от бутилки със съдържание на PET над 90%. Най-често срещаната форма за търговия е балата, но също така тухлени или дори разхлабени, предварително нарязани бутилки са често срещани на пазара. Във втория раздел събраните бутилки се преобразуват в чисти люспи от PET бутилки. Тази стъпка може да бъде повече или по-малко сложна и сложна в зависимост от необходимото крайно качество на люспите. По време на третия етап люспите от ПЕТ бутилки се обработват до всякакъв вид продукти като филм, бутилки, влакна, нишки, ленти или междинни продукти като пелети за по-нататъшна обработка и инженерство на пластмаси.

Освен това външно (след консуматорско) рециклиране на полиестерни бутилки, съществуват редица вътрешни (преди консуматорски) процеси на рециклиране, при които разхитеният полимерен материал не излиза от производствената площадка на свободния пазар и вместо това се използва повторно в същата производствена верига. По този начин отпадъците от влакна директно се използват повторно за производството на влакна, отпадъците от заготовката се използват повторно за производството на заготовки, а отпадъците от филм директно се използват повторно за производството на филм.

Рециклиране на PET бутилки

Пречистване и дезактивация

Успехът на всяка концепция за рециклиране се крие в ефективността на пречистването и обеззаразяването на правилното място по време на обработката и в необходимата или желаната степен.

Като цяло важи следното: Колкото по-рано в процеса се отстраняват чужди вещества и колкото по-задълбочено е това, толкова по-ефективен е процесът.

Високата Пластификатор температура на PET в диапазона от 280 ° C (536 ° F) е причината, поради която почти всички обичайни органични примеси като PVC, ПЛАН, полиолефин, химически дървесни целулозни и хартиени влакна, поливинилацетат, разтопи лепило, оцветители, захар и протеин остатъците се трансформират в цветни разпадни продукти, които от своя страна могат да отделят в допълнение реактивни разпадни продукти. След това броят на дефектите в полимерната верига се увеличава значително. Разпределението на частиците по размер на примесите е много широко, големите частици от 60–1000 µm - които се виждат с невъоръжено око и лесни за филтриране - представляват по-малкото зло, тъй като общата им повърхност е сравнително малка и следователно скоростта на разграждане е по-ниска. Влиянието на микроскопичните частици, които - тъй като те са много - увеличават честотата на дефекти в полимера, е относително по-голямо.

Мотото „Това, което окото не вижда, сърцето не може да скърби“ се счита за много важно в много процеси на рециклиране. Следователно, освен ефективното сортиране, отстраняването на видими примесни частици чрез процесите на филтриране на стопилката играе особена роля в този случай.

По принцип може да се каже, че процесите за получаване на люспи от PET бутилки от събрани бутилки са толкова гъвкави, колкото различните потоци отпадъци са различни по своя състав и качество. С оглед на технологиите няма само един начин да го направим. Междувременно има много инженерни компании, които предлагат инсталации и компоненти за производство на люспи и е трудно да се вземе решение за един или друг завод. Въпреки това има процеси, които споделят повечето от тези принципи. В зависимост от състава и нивото на примеси на входящия материал се прилагат следните стъпки от процеса.

1. Отваряне на бала, отваряне на брикет
2. Сортиране и подбор за различни цветове, чужди полимери, особено PVC, чужди вещества, отстраняване на филм, хартия, стъкло, пясък, почва, камъни и метали
3. Предварително измиване без рязане
4. Грубо рязане сухо или комбинирано до предварително измиване
5. Отстраняване на камъни, стъкло и метал
6. Въздушно пресяване за премахване на филм, хартия и етикети
7. Шлайфане, сухо и / или мокро
8. Отстраняване на полимери с ниска плътност (чаши) чрез разлики в плътността
9. Hot-измиване
10. Каустично измиване и ецване на повърхността, поддържане на вътрешен вискозитет и дезактивация
11. Изплакването
12. Изплакване на чиста вода
13. Сушене
14. Въздушно пресяване на люспи
15. Автоматично сортиране на люспи
16. Водна верига и технология за пречистване на водата
17. Контрол на качеството на люспите

Примеси и материални дефекти

Броят на възможните примеси и дефекти на материали, които се натрупват в полимерния материал, нараства постоянно - при обработката, както и при използване на полимери - като се отчита продължителността на експлоатационния живот, нарастващите крайни приложения и многократното рециклиране. Що се отнася до рециклираните PET бутилки, споменатите дефекти могат да бъдат сортирани в следните групи:

1. Реактивните полиестерни OH- или COOH-крайни групи се трансформират в мъртви или нереактивни крайни групи, например образуване на крайни групи от винил естер чрез дехидратация или декарбоксилиране на терефталатна киселина, реакция на ОН- или СООН-крайни групи с монофункционално разграждане продукти като моно-въглеродни киселини или алкохоли. Резултатите са намалена реактивност по време на повторна поликондензация или повторно SSP и разширяване на разпределението на молекулното тегло.
2. Пропорцията на крайната група се измества към посоката на COOH крайните групи, изградени чрез термично и окислително разграждане. Резултатите са намаляване на реактивността и увеличаване на киселинното автокаталитично разлагане по време на термична обработка при наличие на влажност.
3. Броят на полифункционалните макромолекули се увеличава. Натрупване на гелове и дефекти с разклоняване на дълги вериги.
4. Броят, концентрацията и разнообразието от неполимерно идентични органични и неорганични чужди вещества се увеличават. С всеки нов термичен стрес органичните чужди вещества ще реагират чрез разлагане. Това причинява освобождаването на по-нататъшни разграждащи вещества и оцветители.
5. Хидроксидните и пероксидните групи се натрупват на повърхността на продуктите, изработени от полиестер при наличие на въздух (кислород) и влажност. Този процес се ускорява от ултравиолетовата светлина. По време на последния процес на лечение, хидропероксидите са източник на кислородни радикали, които са източник на окислително разграждане. Унищожаването на хидропероксидите трябва да се случи преди първата термична обработка или по време на пластификация и може да бъде подкрепено от подходящи добавки като антиоксиданти.

Като се вземат предвид гореспоменатите химически дефекти и примеси, по време на всеки цикъл на рециклиране непрекъснато се променят следните характеристики на полимера, които се откриват чрез химичен и физически лабораторен анализ.

По-специално:

• Увеличаване на крайните групи на COOH
• Увеличение на цветното число b
• Увеличаване на мъглата (прозрачни продукти)
• Увеличаване на съдържанието на олигомери
• Намаляване на филтративността
• Увеличаване на съдържанието на странични продукти като ацеталдехид, формалдехид
• Увеличаване на извличащите се чужди замърсители
• Намаляване на цвета L
• Намаляване на вътрешен вискозитет или динамичен вискозитет
• Намаляване на температурата на кристализация и увеличаване на скоростта на кристализация
• Намаляване на механичните свойства като якост на опън, удължение при счупване или модул на еластичност
• Разширяване на разпределението на молекулното тегло

Междувременно рециклирането на бутилки от PET е индустриален стандартен процес, който се предлага от голямо разнообразие от инженерни компании.

Примери за обработка на рециклиран полиестер

Процесите за рециклиране с полиестер са почти толкова разнообразни, колкото производствените процеси, базирани на първични пелети или стопилка. В зависимост от чистотата на рециклираните материали, полиестерът може да се използва днес в повечето производствени процеси на полиестер като смес с необработен полимер или все повече като 100% рециклиран полимер. Някои изключения като BOPET-филм с ниска дебелина, специални приложения като оптичен филм или прежди чрез FDY-предене с> 6000 m / min, микрофиламенти и микро-влакна се произвеждат само от необработен полиестер.

Лесно повторно гранулиране на люспи от бутилки

Този процес се състои в превръщането на отпадъците от бутилки в люспи, чрез изсушаване и кристализиране на люспите, чрез пластифициране и филтриране, както и чрез гранулиране. Продуктът е аморфен ре-гранулат с вътрешен вискозитет в границите 0.55–0.7 dℓ / g, в зависимост от това как е извършено пълно предварително изсушаване на PET люспи.

Особеност са: ацеталдехид и олигомери се съдържат в пелетите на по-ниско ниво; вискозитетът се намалява по някакъв начин, пелетите са аморфни и трябва да бъдат кристализирани и изсушени преди по-нататъшна обработка.

Обработка на:

• A-PET филм за термоформоване
• Допълнение към производството на PET девици
• BoPET опаковъчен филм
• ПЕТ бутилка смола от SSP
• Килимова прежда
• Инженерна пластмаса
• филаменти
• Нетъкан
• Опаковъчни ивици
• Щапелни влакна.

Изборът на начин на повторно гранулиране означава да се извърши допълнителен процес на преобразуване, който от една страна е енергоемък и отнема разход и причинява термично разрушаване. От другата страна, стъпката на гранулиране осигурява следните предимства:

• Интензивна филтрация на стопилка
• Междинен контрол на качеството
• Модификация чрез добавки
• Избор на продукт и разделяне по качество
• Гъвкавостта на обработката се увеличи
• Качествена униформа.

Производство на PET-пелети или люспи за бутилки (бутилка до бутилка) и A-PET

Този процес по принцип е подобен на описания по-горе; произведените гранули обаче директно (непрекъснато или прекъснато) кристализират и след това се подлагат на твърдо състояние на поликондензация (SSP) в сушилня или вертикален тръбен реактор. По време на този етап на обработка, съответният вътрешен вискозитет от 0.80–0.085 dℓ / g се възстановява отново и в същото време съдържанието на ацеталдехид се намалява до <1 ppm.

Фактът, че някои производители на машини и производители на линии в Европа и САЩ полагат усилия да предлагат независими процеси за рециклиране, например така наречения процес от бутилка до бутилка (B-2-B), като напр. BePET, Старлингер, URRC или BÜHLER, има за цел да представи като цяло доказателство за „съществуването“ на необходимите екстракционни остатъци и за отстраняването на замърсители от модела съгласно FDA, прилагайки така наречения тест за предизвикване, който е необходим за прилагането на обработения полиестер в хранителен сектор. Освен това одобрение на процеса, въпреки това е необходимо всеки потребител на такива процеси да проверява непрекъснато ограниченията на FDA за суровините, произведени от него за неговия процес.

Директна конверсия на люспи от бутилки

За да се спестят разходи, все по-голям брой междинни производители на полиестер, като пределни мелници, лентови мелници или мелници от лят филм, работят върху директното използване на PET люспите, от обработката на използвани бутилки, с оглед производството на все по-голямо производство брой полиестерни междинни продукти. За регулиране на необходимия вискозитет, освен ефективно изсушаване на люспите, е възможно да се възстанови и вискозитета чрез поликондензация във фазата на стопяване или в твърдо състояние на поликонденсацията на люспите. Най-новите процеси за конвертиране на люспи от PET са прилагане на двувинтни екструдери, многовинтни екструдери или системи с много въртене и съвпадна вакуумна дегазация, за да се отстрани влагата и да се избегне предварително сушене на люспи. Тези процеси позволяват превръщането на сушени PET люспи без значително намаляване на вискозитета, причинено от хидролиза.

По отношение на консумацията на люспи от PET бутилки основната част от около 70% се превръща във влакна и нишки. Когато използвате директно вторични материали като люспи от бутилки в процесите на предене, има няколко принципа за обработка.

Високоскоростните пределни процеси за производството на POY обикновено се нуждаят от вискозитет от 0.62–0.64 dℓ / g. Като се започне от люспите на бутилките, вискозитетът може да се настрои чрез степента на изсушаване. Допълнителното използване на TiO₂ е необходима за пълна тъпа или полу тъпа прежда. За да се защитят спинеретите, във всеки случай е необходимо ефективно филтриране на стопилката. Засега количеството POY, направено от 100% полиестер за рециклиране, е доста ниско, тъй като този процес изисква висока чистота на въртяща се стопилка. През повечето време се използва смес от необработени и рециклирани пелети.

Щапелните влакна се въртят във вътрешен вискозитет, който е доста по-нисък и трябва да бъде между 0.58 и 0.62 dℓ / g. И в този случай желаният вискозитет може да се регулира чрез сушене или регулиране на вакуум в случай на вакуумна екструзия. За регулиране на вискозитета обаче, добавяне на модификатор на дължината на веригата като етиленов гликол or диетилен гликол също може да се използва.

Предене на нетъкан текстил - в полето за фин титър за текстилни приложения, както и тежко предене на нетъкан текстил като основни материали, напр. За покривни покриви или пътно строителство - може да се произвежда чрез предене на люспи от бутилки. Въртящият вискозитет отново е в границите от 0.58–0.65 dℓ / g.

Едно поле на нарастващ интерес, където се използват рециклирани материали, е производството на опаковъчни ленти с висока твърдост и монофили. И в двата случая първоначалната суровина е главно рециклиран материал с по-висок вътрешен вискозитет. След това в процеса на предене на стопилката се произвеждат ивици с висока здравина и монофиламент.

Рециклиране към мономерите

Полиетилентерефталатът може да бъде деполимеризиран, за да се получат съставните мономери. След пречистване мономерите могат да бъдат използвани за получаване на нов полиетилен терефталат. Естерните връзки в полиетилентерефталат могат да бъдат разцепени чрез хидролиза или чрез преестерификация. Реакциите са просто обратни на използваните в производството.

Частична гликолиза

Частичната гликолиза (трансестерификация с етиленгликол) превръща твърдия полимер в олигомери с къса верига, които могат да се стопи-филтрират при ниска температура. Веднъж освободени от примесите, олигомерите могат да бъдат върнати обратно в производствения процес за полимеризация.

Задачата се състои в подаване на 10–25% люспи от бутилки, като същевременно се поддържа качеството на бутилките, които се произвеждат по линията. Тази цел се решава чрез разграждане на люспите на бутилката от PET - още по време на първата им пластификация, която може да се извърши в едно- или много винтов екструдер - до вътрешен вискозитет от около 0.30 dℓ / g чрез добавяне на малки количества етилен гликол и чрез подлагане на ниско вискозитетен поток от стопилка на ефикасна филтрация непосредствено след пластифицирането. Освен това температурата се довежда до най-ниската възможна граница. В допълнение, с този начин на обработка е възможна възможността за химическо разлагане на хидропероксидите чрез добавяне на съответния P-стабилизатор директно при пластифициране. Разрушаването на хидропероксидните групи с други процеси вече се извършва по време на последния етап на обработка на люспи, например чрез добавяне на Н₃PO₃. Частично гликолизираният и фино филтриран рециклиран материал непрекъснато се подава в реактора за естерификация или предполикондензация, като дозиращите количества на суровините се регулират съответно.

Тотална гликолиза, метанолиза и хидролиза

Обработката на полиестерни отпадъци чрез тотална гликолиза за пълно превръщане на полиестера в бис (2-хидроксиетил) терефталат (C₆H₄(CO₂CH₂CH₂ОХ)₂). Това съединение се пречиства чрез вакуумна дестилация и е един от междинните съединения, използвани в производството на полиестер. Реакцията е следната:

[(СО) С₆H₄(CO₂CH₂CH₂О)]_n + n ВИСОКО₂CH₂ОХ → n C₆H₄(CO₂CH₂CH₂ОХ)₂

Този път за рециклиране е изпълнен в индустриален мащаб в Япония като експериментално производство.

Подобно на тоталната гликолиза, метанолизата превръща полиестера в диметил терефталат, който може да бъде филтриран и вакуумиран дестилиран:

[(СО) С₆H₄(CO₂CH₂CH₂О)]_n + 2n CH₃ОХ → n C₆H₄(CO₂CH₃)₂

Метанолизата днес рядко се извършва в промишлеността, тъй като производството на полиестер на базата на диметилтерефталат се е свило изключително много и много производители на диметил терефталат са изчезнали.

Също както по-горе, полиетилентерефталатът може да бъде хидролизиран до терефталова киселина и етиленов гликол при висока температура и налягане. Получената сурова терефталова киселина може да бъде пречистена чрез рекристализация за получаване на материал, подходящ за повторна полимеризация:

[(СО) С₆H₄(CO₂CH₂CH₂О)]_n + 2n H₂O → n C₆H₄(CO₂H)₂ + n ВИСОКО₂CH₂OH

Изглежда този метод все още не е комерсиализиран.