پلی اتیلن ترفتالات (PET) چیست؟

در حال حاضر این محصول موجود نیست.

پلی اتیلن ترفتالات (PET) چیست چه کاربرد هایی در تولید و ساخت بطری های پلاستیکی ، ورق، الیاف، صنعت نساجی و … دارد؟ جهت سفارش ، خرید و اطلاع از قیمت پلی اتیلن ترفتالات با کارشناسان فروش ما تماس بگیرید. این محصول در گریدهای مختلف ( بطری ، الیاف ، نساجی و …) به بازار عرضه می شود. در این مقاله با دمای انتقال شیشه ای آن، کاربرد ها و خواص این ترکیب بیشتر آشنا خواهید شد. پس با ما همراه باشید.

خواص و ویژگی ها

پلی اتیلن ترفتالات (Polyethylene terephthalate) یا PET (پت) یک رزین پلی استر ترموپلاستیک با فرمول شیمیایی C10H8O4)_n) است . چنین رزین هایی را می توان بر اساس ویسکوزیته تقسیم بندی کرد. PET ویسکوزیته پایین دارای ویسکوزیته کمتر از 0.75 است در حالی که نوع ویسکوزیته بالا دارای ویسکوزیته 0.9 و یا بالاتر است . این پلیمر عملا غیر قابل شکستن است ، بی رنگ است ، وزن کمی دارد و در دسته پلییمرهای شفاف قرار می گیرد. در شکل زیر فرمول این ترکیب را می توان مشاهده کرد :

استحکام پت بالاست و خصوصا در بطری نوشیدنی ها خود را نشان می دهد و این ماده را برای ساخت بطری های قابل حمل و ورزشی مناسب می سازد. شفافیت باعث می شود که محتویات داخل ظرف ها قابل رویت بمانند که نکته بسیار مهمی در تجارت مواد غذایی به شمار می رود.

وزن بطری های PET بسیار پایین است و در سال های اخیر همواره کاهش داشته است به طوریکه امروزه وزن این بطری ها چیزی بین 20 تا 30 گرم است . یکی از خواص مهمی که این ترکیب را برای کاربری های فراوانی مناسب کرده است قدرت بالا در ترکیب شدن با سایر پلیمرهای ترمو پلاستیک مانند پلی اتیلن ، پلی پروپیلن ، پلی کربنات ها ، پلی استایرن ، اتیل وینیل استات ، و … غیره کرد.

خواص :

خاصیت	مقدار
فرمول شیمیایی	C₁₀H₈O₄)_n)
دمای ذوب	260 درجه سانتی‌گراد
دمای قالب ریزی معمولی	74 تا 91 درجه سانتی‌گراد
دمای خمش حرارتی	70 درجه سانتی‌گراد
مقاومت کششی	152 مگاپاسکال
مقاومت خمشی	221 مگاپاسکال
وزن مخصوص	56/1
دانسیته	37/1 گرم بر سانتی متر مکعب

تولید

رزین های پلی اتیلن ترفتالات به صورت تجاری از اتیلن گلیکول و دی متیل ترفتالات (DMT) و یا ترفتالیک اسید (TPA) تولید می شوند . DMT و TPA هر دو جامد هستند ، DMT در 140 درجه سانتیگراد ذوب می شود در حالی که TPA تصعید می شود.

در هر دو فرآیند ابتدا مونومر واسطه بیس – 2هیدروکسی اتیل ترفتالات (BHET) و همچنین متانول ( در فرآیند DMT) یا آب (فرآیند TPA) تولید می شود . سپس مونومر BHET تحت فشار کم و در حضور کاتالیست و حرارت پلیمریزه می شود تا PET تولید شود .

واکنش اولیه برای فرآیند TPA به صورت زیر است :

هر دو واکنش توانایی تولید محصول در ویسکوزیته بالا و پایین را دارند . ویسکوزیته محصول نهایی توسط شرایط عملیاتی پلیمریزاسیون شامل : فشار (میزان خلا) ، دما ، زمان اقامت و آشفتگی جریان ( طراحی مکانیکی ) تعیین می شود.

فرآیند تولید از دی متیل ترفتالات :

برای تولید از DMT هر دو عملیات ناپیوسته (Batch) و پیوسته را می توان استفاده کرد . سه تفاوت اساسی در انجام عملیات به صورت پیوسته و ناپیوسیته وجود دارند که عبارتند از : 1- یک راکتور ستونی جایگزین راکتور کتل برای استریفیکیشن می شود 2- در عملیات پیوسته راکتورهای بدون همزن مورد نیاز هستند و 3- افزودنی ها و کاتالیست های متفاوتی برای دست یابی به خواص مناسب (مانند جرم مولکولی و توزیع جرم مولکولی) باید استفاده شوند .

واکنش اولیه برای فرآیند DMT به صورت زیر است :

کاربردها

رزین های ویسکوزیته پایین که در برخی مواقع به عنوان PET استیپل شناخته می شوند (گرید نساجی) در تولید محصولات مختلفی همانند الیاف پارچه ، بطری ها و فیلم های عکاسی کاربرد دارد . رزین های ویسکوزیته بالا که برخی مواقع به اسم صنعتی و یا دنیر بالا نام برده می شوند ، در تولید طناب ، کمربند ایمنی و … به کار برده می شود.

این ماده به صورت گسترده در تولید الیاف سنتزی یا مصنوعی (مانند الیاف پلی استر) استفاده می شود که بزرگترین بخش صنعت الیاف مصنوعی را تشکیل می دهد . PET همچنین به صورت وسیعی در بسته بندی مواد غذایی مانند بطری نوشیدنی ها و غذاهای یخ زده که می توان آن ها را در مایکروویو حرارت داد، استفاده می شود .

بسته بندی

این محصول در بخش بسته بندی به صورت فیلم ، جعبه و یا بطری مورد استفاده قرار می گیرد که البته استفاده اصلی آن در تولید بطری است . در سال 2010 تقریبا 70% از کل بطری های آب و نوشیدنی های شیرین تولیدی از این ماده ساخته شده بودند .

بطری های Polyethylene terephthalate برای نگهداری طیف وسیعی از نوشیدنی ها و غذاها مانند شربت ، الکل ، دهانشویه ، کره بادام زمینی و ترشی ها استفاده می شوند . ظروف نگهدارنده ساخته شده از این ماده برای نگهداری لوازم آرایشی و بهداشتی ، محصولات دارویی و خانگی استفاده می شود. دیگر کاربردهای PET شامل رزین های قالب گیری ، فیلم های اشعه ایکس و سایر فیلم های عکاسی ، نوار مغناطیسی ، عایق الکتریکی ، ورقه های چاپ و بسته بندی مواد غذایی می شوند.

تولید بطری های PET

این بطری ها در دو مرحله کلی تولید می شوند. در ابتدا گرانول های در بالاتر از 280 درجه سانتیگراد ذوب شده و به پریفرم ها تبدیل می شود که کوچک و بسیار آسان برای حمل و نقل است. کمی قبل از فرآیند پر کردن ، پریفرم ها تا 120 درجه سانتی گراد گرم شده و به شکل نهایی بطری خود دمیده می شوند . فرآیند تک مرحله ای نیز می تواند انجام گیرد ، که در آن PET به صورت مستقیم از مرحله تزریق به مرحله دمیدن فرستاده می شود . پس از سرد کردن بطری ها با نوشیدنی پر می شوند.

فرآیند قالب گیری بادی کششی باعث می شود که پلی اتیلن ترفتالات به صورت نسبی کریستالیزه شود که این امر باعث کاهش شفافیت ، بهبود پایداری بطری و افزایش مقاومت آن در برابر اکسیژن و کربن دی اکسید شود.

نساجی

پلی اتیلن ترفتالات در نساجی کاربردهای فراوانی دارد . الیاف های پلی استر محکم و منعطف هستند و در مقایسه با کتان چین و چروک و آب رفتگی کمتری دارند. PET بدون کریستال بسیار شفاف است ، در حالی که نوع تمام کریستالی کاملا مات بوده و برای استفاده در ظروف مایکروویو و سینی مورد استفاده قرار می گیرد. به دلیل خواص خوب ضد الکتریسیته که این ماده دارد ، در صنایع برق و الکترونیک نیز برای مواد عایق از آن بهره برده می شود.

کاربرد در چاپ سه بعدی

با توجه به این که این ماده یک پلیمر قوی و انعطاف‌پذیر است برای چاپ سه بعدی بسیار مناسب است. از مواد دیگری مانند (Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS) و Polylactic Acid (PLA نیز برای چاپ سه بعدی استفاده می‌شود، اما مزیتی که PET نسبت به ‌آن‌ها دارد این است که بوی کمتری تولید می‌کند.

بازیافت

مواد پلاستیکی عملا زیست تخریب پذیر نیستند و تنها راه امن مقابله با آلودگی های ناشی از آنها بازیافت مجدد است. بازیافت این ترکیبات ساده و در عین حال بسیار مفید و سودده است. امروزه در کشورهایی همانند آلمان و نروژ در حدود 90% از بطری های نوشیدنی بازیافت می شوند .

PET بازیافت شده را می توان برای تولید برخی پارچه ها ، کیسه خواب و مواد عایق استفاده کرد. در برخی موارد هم میتوان آن را برای تولید دوباره بطری به کاربرد اما این کار نیاز به استفاده از فرآیند فوق تمیز برای بازیافت و همچنین تاییدیه مراکز پزشکی و غذایی دارد.

دمای انتقال شیشه ای (Tg)

دمای انتقال شیشه ای دمایی است که در زیر آن پلیمر حالتی سخت و شکننده به خود می گیرد و این دما برای هر پلیمر خاص به میزان کریستاله بودن آن بستگی دارد . به پلیمری که هیچ ناحیه کریستالی نداشته باشد آمورف می گویند . افزایش نواحی کریستالی باعث تغییر در خواص پلیمر مانند استحکام آن می شود . به عنوان مثال در تولید بطری ها از روش قلب گیری بادی کششی استفاده می شود که باعث کریستالی شدن و افزایش استحکام و پایداری پلیمر می گردد . برای PET در حالت آمورف دمای اتقال شیشه ای برابر با 67 درجه سانتی گراد و در حالت کریستالی برابر با 81 درجه سانتی گراد است.

تولید و بازار جهانی:

ظرفیت جهانی تولید پلی اتیلن ترفتالات، 3/30 میلیون تن در سال 2017 بود. در بین تمام کشورهای جهان چین بالاترین میزان تولید را داشته که معادل 8/30 درصد از کل تولید جهانی این محصول است. منطقه آسیا به استثنای چین 21 درصد از سهم تولید را به خود اختصاص می‌دهد. منطقه آمریکای شمالی 9/16 درصد از سهم تولید را به خود اختصاص داده است که از میان کشورهای این منطقه، ایالات متحده آمریکا بیشترین میزان تولید را دارد. کارخانه‌های جدید تولید PET ، MG Chemical of Corpus Christi و Texas US هستند که ظرفیت تولید سالیانه آن‌ها حدود 1/1 میلیون تن می‌باشد. ظرفیت تولید منطقه اروپا حدود 7/14 درصد، آمریکای جنوبی 1/4 درصد و آفریقا 3/2 است.

شرکت‌های محدودی هستند که در زمینه تولید پت فعالیت دارند. در شکل زیر پنج شرکت بزرگ که بیشترین ظرفیت تولید را دارند آورده شده است. همانطور که مشاهده می‌کنید شرکت Indorama Ventures با ظرفیت تولید سالانه 2/4 میلیون تن در سال 2017 بیشترین میزان تولید را دارد.

چین نه تنها بزرگترین تولید کننده این ماده است بلکه بزرگترین مصرف کننده آن نیز می‌باشد. بازار مصرف رزین پلی اتیلن ترفتالات توسط بطری نوشیدنی‌ها، فیلم‌ها و ورق‌ها کنترل می‌شود. بطری‌های آب بیشترین میزان مصرف این محصول با حدود 3/26 درصد را شامل می‌شوند و رتبه دوم مربوط به بطری نوشابه‌های گازدار با میزان 1/26 درصد می‌باشد. سایر بخش‌های عمده‌ای که از این محصول استفاده می‌کنند شامل فیلم و صحفه (8/13 درصد)، غذا (1/9 درصد) و موارد غیر غذایی (1/6 درصد) می‌باشد.

مزایا

بسیاری از صنایع مختلف به دلیل مزایای زیادی که این محصول دارد می‌توانند از آن استفاده کنند. هنگامی که صحبت از ذخیره‌سازی، حمل و نقل، آلودگی و طول عمر می‌شود پت معمولا انتخاب روشنی است.

کریستال‌هایی با شکل ظاهری شفاف: بطری‌های پلی‌ اتیلن ترفتالات به همان اندازه بطری‌های شیشه‌ای شفاف هستند.
بی خطر است: بطری‌های PET عملا غیر قابل تخریب هستند و همین عامل آن‌ها را به گزینه‌ای مناسب برای ذخیره‌سازی و حمل و نقل تبدیل کرده است.
نفوذناپذیری بالا: محصولات آن در مقابل آّب، دی‌اکسید کربن و اکسیژن نفوذناپذیر هستند. این خصوصیات به حفاظت و حفظ تمامیت هر محصول کمک می‌کند.
سبک وزن بودن: بطری‌های پت بسیار سبک وزن هستند در حقیقت، در مقایسه با شیشه می‌توان با PET حدود 30 درصد در هزینه حمل و نقل صرفه جویی کرد.
انعطاف پذیری عالی: پلی اتیلن ترفتالات برای ساخت ظروف در همه اشکال، اندازه، رنگ و طرح مناسب می‌باشد.
قابل بازیافت: درنهایت 100 درصد پلیمر استفاده شده قابل بازیافت است. در واقع این محصول پرکاربردترین پلاستیک قابل بازیافت جهان است. بر اساس گذارش سازمان NAPCOR در سال 2013 حدود 5764 میلیون پند بطری و پلاستیک پت به منظور بازیافت موجود بوده است. تقریبا 85 درصد این بطری‌ها برای نوشیدنی‌ها و مواد غذایی استفاده می‌شود که معادل 4899 میلیون پند است.
عایق الکتریکی عالی است
مقاومت شیمیایی بالا در برابر الکل‌ها، هیدروکربن‌های آلیفاتیک، نفت، گریس و اسید رقیق دارد.
مقاومت شیمیایی در حد متوسط در برابر بازهای رقیق، آروماتیک و هیدروکربن‌های هالوژنه شده دارد.

معایب

برای تخریب این پلیمر در محل‌های دفن زباله زمان زیادی لازم است. لذا عدم بازیافت آن باعث تخریب ظاهر محیط زیست و از بین رفتن فضای سبز و زیستگاه‌ها می‌شود.
این محصول از نفت خام به دست می‌آید که جزء منابع تجدید ناپذیر است.
تولید و احتراق این ماده گاز دی‌اکسید کربن تولید می‌کند. که این گاز گلخانه‌ای ‌باعث گرم شدن زمین می‌شود.

برای تولید این پلیمر به انرژی زیادی نیاز است.