ПЭТ - Обзор развития материала
Исследовательская компания Euromonitor определила стремление к миру без пластиков как одну из десяти ведущих мировых потребительских тенденций 2019 года. Однако в отношении ПЭТ факты говорят об обратном: около 80% рынка смолы ПЭТ по-прежнему все еще идет в производство более 500 миллиардов бутылок в мире ежегодно, и ПЭТ остается упаковочным материалом для напитков с самыми высокими темпами роста и перспективами. И этому есть уважительные причины. Наряду с такими преимуществами, как безопасность на разрыв, повторная герметичность и возможность повторного использования, оценка жизненного цикла ПЭТ-бутылок может быть впечатляющей. Рассмотрим более подробно разработки в области материала.
Как и большинство сложных полиэфиров, ПЭТ производится в несколько этапов. Первым этапом является этерификация на основе очищенной от мономеров терефталевой кислоты (PTA) (70%) и моноэтиленгликоля (MEG) (30%) при 220-260 ° C. Компоненты также могут быть заменены вариантами на биологической основе, например, из сахарного тростника.
Этот преконденсат восстанавливается путем поликонденсации в длинноцепочечный ПЭТ. В результате получается полиэстер, который можно использовать для изготовления пленок и волокон. Чтобы получить ПЭТФ бутылочного качества, этот полиэфир затем подвергается твердофазной поликонденсации (SSP) для достижения более высоких молярных масс.
Длинные цепи, обозначенные этой высокой молярной массой, отражаются в значениях внутренней скорости (IV), которые составляют около +/- 0,80 для ПЭТФ сорта бутылки. Из-за давления газированные безалкогольные напитки требуют высокой вязкости (0,80-0,88), но для негазированной воды достаточно более низкого значения IV (0,70-0,80). В качестве альтернативы, технология MTR (Melt to Resin) исключает стадию твердения; во время поликонденсации в расплаве с помощью специального высоковязкого чистящего реактора может быть получен высокомолекулярный ПЭТ материал с почти необходимой вязкостью.
В качестве катализаторов для этих процессов требуются сомономеры, и они могут составлять до 10% веса. Их целью является оптимизация качества ПЭТФ бутылочного с учетом таких свойств, как цвет, температура плавления или кристалличность.
ПЭТ можно проследить до изобретения Джона Рекса Уинфилда и Джеймса Теннанта Диксона. В 1941 году они подали заявку на патент на «высокополимерное вещество», разработанное ими для текстильной промышленности в лабораториях английской компании Calico Printers Association в качестве дешевой альтернативы шелку или нейлону.
Химическая компания ICI купила мировые права на производство в 1947 году и начала полномасштабное коммерческое производство в 1955 году под названием «Терилен». Было установлено, что пряжа из ПЭТ является прочной и влагостойкой, и поэтому она стала популярным волокном для использования в производстве рубашек. Потребовалось до конца 1970-х годов до его модификации и использования в производстве бутылок.
С тех пор материал постоянно адаптировался в соответствии с требованиями отрасли. Могут быть большие различия в зависимости от типа продукта, который будет разливаться в бутылки и процессов, используемых для этого. Например, для спокойных вод требуется высокий уровень прозрачности и низкая доля ацетальдегида; чувствительные напитки требуют эффективного УФ-барьера; газированные напитки требуют повышенного газового барьера. Свойства могут быть точно адаптированы к профилю требований путем изменения материала или дозировки добавок.
Также необходимо учитывать тип дальнейшей обработки: чем ниже степень кристалличности, тем меньше тепла необходимо для плавления смолы, а чем выше степень кристалличности, тем больше тепла требуется. Снижение скорости кристаллизации (достижимое с помощью сомономеров или добавок) имеет мало значения в одностадийном процессе, но имеет гораздо большее значение в двухстадийном процессе, где заготовки должны быстро охлаждаться, чтобы не происходила кристаллизация.
