پلی اتیلن ترفتالات

پلی اتیلن ترفتالات چیست ؟ پلی اتیلن ترفتالات (PET) یک پلیمر ترموپلاستیک از خانواده پلی استرهاست. که به روش پلیمریزاسیون مرحله ای از واکنش بین اسید ترفتالیک خالص (PTA) و مونو اتیلن گلیکول(MEG) تولید می گردد. دمای انتقال شیشه این پلیمر حدود Cº 80 می باشد.

تنوع زیادی در ویژگی های این پلیمر، بسته به کاربرد و نحوه جهت یافتگی زنجیرهای پلیمری مشاهده می شود. این پلیمر در دمای حدود Cº255 ذوب می شود. در صورتیکه سریع سرد شود تقریبا به صورت کاملا آمورف درآمده و چگالی آن در حدود gr/cm31.33 خواهد بود.

به دلیل حرکت های آهسته ملکولی، بلورینگی در حدود دمای Cº80 آغاز می شود. در دمای Cº 130 چگالی آن به مقدار gr/cm3 1.37 افزایش می یابد. با جهت یافتگی مناسب و اعمال گرما چگالی تا gr/cm3 1.40 نیز افزایش می‌یابد .

این پلیمر برای تولید انواع بطریها، ورق، تسمه و قطعات تزریقی بکار می رود. بطریهای PET برای بسته بندی طیف وسیعی از محصولات از جمله :آب معدنی، نوشابه های گازدار روغنهای گیاهی. مواد دارویی و بهداشتی و آرایشی بکار می رود. امروزه این بطریها جایگاه بسیار منحصر بفردی در صنعت بسته بندی پیدا کرده اند.

از پلی اتیلن ترفتالات در ساخت انواع بطری پلی اتیلن استفاده می شود. از این بطری ها در صنایع مختلف استفاده می شود و مزایای زیادی نیز دارد.

پلی اتیلن ترفتالات و ویژگی‌های آن

پلی اتیلن ترفتالات که به آن  PET یا PETE نیز گفته می‌شود. این ماده که به‌عنوان پرکاربردترین پلیمر ترموپلاستیک در جهان به شمار می‌رود، در صنعت نساجی کاربرد داشته و با نام تجاری پلی‌استر نیز شناخته می‌شود. این پلیمر رایج‌ترین نوع رزین پلیمری ترموپلاستیک از خانواده پلی‌استرها است.

ظروف مواد غذایی و مایعات، الیاف لباس، همچنین ترمو فرمینگ برای تولید و در ترکیب با الیاف شیشه برای رزین‌های مهندسی از جمله  کاربردهای پلی اتیلن ترفنالات می‌باشد. آشنایی با این پلیمر پرکاربرد، فرایند تولید و انواع کاربردهای آن مواردی است که در این مقاله بررسی خواهیم کرد. برای آشنایی با این پلیمر پرکاربرد تا انتهای این مقاله با ما همراه باشید.

همان‌طور که در مقدمه گفتیم پلی اتیلن ترفتالات PET یا PETE نوعی پلیمر ترموپلاستیک از خانواده پلی‌استرها و با انواع کاربردهای عمومی است. این ماده در اشکال مختلف مانند الیاف، پارچه، ورق بسته‌بندی و … تولید و تبدیل می‌شود. در واقع PET به‌صورت طبیعی بی‌رنگ، بسیار انعطاف‌پذیر و نیمه کریستالین است و با توجه به فرایند تولید آن می‌تواند به صورت سخت یا نیمه‌سخت تولید شود.

از مهم‌ترین ویژگی‌های این پلیمر می‌توان به خواص شیمیایی، حرارتی و مکانیکی خوب در کنار پایداری ابعادی عالی آن اشاره کرد. این پایداری ابعادی بالا باعث مقاومت زیاد در برابر ضربه، رطوبت، الکل و حلال‌های شیمیایی در این نوع از پلیمرها شده است. افزودن پرکننده‌هایی همچون کربن نانوتیوب، الیاف شیشه و … به تقویت و بهبود ویژگی‌هایی همچون استحکام، پرداخت نهایی سطح و … در این ماده پلیمری کمک می‌کند.

مزایای کلیدی پلی اتیلن ترفتالات یا PET

از جمله مزایای پلیمر پلی اتیلن ترفتالات یا پت را می‌توان موارد زیر را نام برد:

• پت نسبت به پلیمر PBT استحکام و سفتی بیشتری دارد.
• این پلیمر عایقی عالی در برابر حرارت است.
• این پلیمر بسیار قوی بوده و همچنین بسیار سبک می‌باشد.
• پلیمر پت دارای مقاومت متوسط عناصر هیدروکربن‌های هالوژنه و آروماتیک است.
• پلی اتیلن ترفتالات به عنوان مانع در مقابل رطوبت و همچنین نفوذ گازهایی همچون اکسیژن و کربن‌دی‌اکسید شناخته می‌شود.
• پلی اتیلن ترفتالات استفاده دمایی گسترده‌ای در بازه زمانی 60- تا 130 درجه دارد.
• پلیمر پت در مقابل شکستگی مقاومت زیادی داشته و مقاومت خوبی نیز در برابر پارگی از خود نشان می‌دهد. این ویژگی از این نوع پلیمرها، آن را به جایگزین مناسبی برای شیشه تبدیل کرده است.
• PET از جمله انواع پلیمرهایی است که طبق مقررات بسیاری از کشورها و سازمان‌ها برای تماس با مواد غذایی بی‌خطر به حساب می‌آید.

پلاستیک PET مقاومت عالی به الکل، هیدروکربن‌های آلیاتیک، روغن و گریس دارد.

محدودیت‌ها و معایب پلی اتیلن ترفتالات PET چیست

تا اینجا ویژگی‌ها و مزایای استفاده از پلیمر پلی اتیلن ترفتالات یا پلاستیک پت را بیان کردیم. علاوه بر مواردی که ذکر شد، این ماده محدودیت‌ها و معایبی نیز دارد که در این بخش بیان خواهیم کرد.

گفتیم که پلیمر پت دارای مقاومت حرارتی و سختی بالاتری نسبت به PBT است. اما یکی از معایب آن این است که استحکام ضربه‌ای پایین‌تر و قالب‌پذیری ضعیف‌تری نسبت به عناصر PBT دارد. علاوه بر این پلی اتیلن ترفتالات در برابر عناصر با خواص قلیایی قوی ضعیف بوده و حتی آب جوش نیز باعث ایجاد اثرات مخرب روی آن می‌شود.

ضعیف بودن پت در دمای بالاتر از 60 درجه سلسیوس در مقابل عناصری همچون هیدروکربن‌های آروماتیک و هالوژنه و همچنین کتون یکی دیگر از نقاط ضعف این پلیمر ترموپلاستیک است.

پلی اتیلن ترفتالات PET چگونه ساخته می‌شود

پس از آشنایی با پلیمر پت، ویژگی‌ها و همچنین کاربردهای آن این سوال مطرح می‌شود که این عنصر چگونه ساخته می‌شود؟ در این بخش راجع به روش تولید پلی اتیلن ترفتالات صحبت خواهیم کرد. این پلیمر از واکنش تراکمی میان مونومرها به صورت زیر ساخته می‌شود.

رزین‌های اتیلن ترفتالات به صورت تجاری از دی متیل ترفتالات یا ترفتالیک اسید و اتیلن گلیکول ساخته می‌شوند. DMT  و TPA هر دو به شکل جامد هستند که DMT  در دمای 140 درجه سانتی‌گراد ذوب شده و TPA در این دما تصعید می‌شود. در هر یک از این فرایندها مونومر واسطه بیس –2 هیدروکسی اتیل ترفتالات، آب و متانول تولید می‌شود. در واکنش تولید پلی اتیلن ترفتالات، مونومر BHET تحت فشار کم و در مجاورت کاتالیست و حرارت پلیمریزه شده تا ماده پلیمری PET ساخته شود.

مهم‌ترین کاربردهای پلی اتیلن ترفتالات PET

پلیمر پت به خاطر ویژگی‌هایی که دارد در صنایع مختلف از ظروف مواد غذایی گرفته تا صنایع دیگر همچون برق و الکترونیک نیز کاربرد دارد. در ادامه مهم‌ترین کاربردهای این پلیمر را بیان می‌کنیم.

• ساخت بطری‌های پلاستیکی

این پلیمر به خاطر مقاومتی که در برابر رطوبت و نفوذ آب از خود نشان می‌دهد برای ساخت بطری‌های پلاستیکی مناسب است.

• فیلم‌های PET

برای تولید نوارهای پلاستیکی از پلیمرهای بطری پت به دلیل استحکام مکانیکی بالایی که دارند استفاده می‌شود.

• بسته‌بندی مواد غذای

پلی اتیلن ترفتالات به خاطر ویژگی‌های فیزیکی و مقاومتی که در برابر مواد شیمیایی از خود نشان می‌دهد برای بسته‌بندی مواد غذایی به کار برده می‌شود. علاوه بر این ورق پت در تولید انواع  ظروف یک‌بارمصرف با استفاده از روش ترمو فرمینگ و وکیوم فرمینگ مورد استفاده قرار می‌گیرد.

•  پارچه و نساجی

از پلی اتیلن ترفتالات یا پلیمر PET در ساخت الیاف و استفاده آن‌ها در صنایع فیلتر پارچه و به‌طورکلی نساجی استفاده می‌شود.

پت کاربرد فراوانی در صنایع پارچه دارد. الیاف پلی‌استر محکم، سبک، مقاوم به پارگی و کشیده شدن هستند و به همین دلیل در صنایع پارچه و منسوجات کاربرد بسیار زیادی دارد.

• صنعت برق و الکترونیک

این پلیمر به‌خاطر خواصی همچون استحکام بالا، عایق الکتریسیته مناسب و پایداری ابعادی عالی که دارد در صنعت برق و الکترونیک کاربرد بسیار فراوانی دارد. این پلیمر به‌عنوان جایگزین عایق‌ها در صنعت برق و الکترونیک کاربرد دارد.

• خودروسازی

ماده پلی اتیلن ترفتالات PET یک پلیمر موفق در صنایع خودروسازی به شمار می‌رود. این عنصر ترموپلاستیک کاربردهای فراوانی در ساخت قطعات خودرو همچون روکش موتور، برف پاک کن، جعبه‌دنده، گیره چراغ جلو و … دارد.

در واقع می‌توان گفت که پلی اتیلن ترفتالات به‌عنوان پلی‌استر در صنعت نساجی کاربرد دارد. این پلیمر در صنعت بسته‌بندی مواد غذایی و آشامیدنی به‌عنوان PET یا رزین PET به کار برده می‌شود. البته در گذشته در صنعت پوشاک نوعی دیگری از این نوع پلیمر با عنوان PET-P استفاده می‌شد که امروزه استفاده از این ماده منسوخ شده است.

• چاپ سه‌بعدی

پلی اتیلن ترفتالات پلیمری فوق‌العاده برای استفاده در چاپ سه‌بعدی است. این ماده را به‌خاطر استحکام و انعطاف‌پذیری بالایی که دارد در ساخت پیش نمونه‌ی محصولات به کار می‌برند. در واقع برای ساخت تجهیزات الکترونیکی، قطعات مکانیکی و همچنین کاربردهایی که در آن‌ها ترکیب توأم مقاومت و انعطاف‌پذیری موردنیاز باشد، پت گزینه‌ای بی‌نظیر خواهد بود.

نکته بسیار مهم در مورد پت این است که این ماده در حین فرایند چاپ نسبت به ABS و PLA، بوی نامطبوع کمتری را نیز تولید می‌کند.

• ماشین‌کاری CNC

در مواقعی به جای چاپگر سه‌بعدی از ورقه‌های پت و ماشین‌کاری CNC برای ساخت پیش نمونه‌ی محصولات استفاده می‌شود.

• قالب‌گیری تزریقی

این پلیمر در صنعت تزریق پلاستیک کاربرد خیلی زیادی دارد و به شکل خرده‌های پلاستیک مورد استفاده قرار می‌گیرد. به‌خاطر رطوبت‌گیر بودن پلاستیک پت قبل از تزریق باید آن را با تجهیزاتی مثل  گاز گیر رطوبت‌گیری کرد.

کوچک شدن پت یا اصطلاحا آب‌رفتن آن هنگام فرایند تزریق بسیار کم بوده و کمتر از کسری از یک‌ درصد است. البته میزان این کوچک شدن بسته به مواردی همچون دمای ذوب، فشار تزریق، ضخامت قالب، دمای قالب و چگونگی افزودنی‌ها متغیر خواهد بود.

پلی اتیلن ترفتالات گرید بطری

تولید و فروش بطری پت مهم‌ترین و اصلی‌ترین کاربرد این ماده محسوب می‌شود. فراوری این پلیمر ترموپلاستیک و تبدیل آن به بطری پت در دو مرحله انجام می‌شود. در مرحله‌ی اول، پت توسط دستگاه تزریق پلاستیک به یک بطری با سایز کوچکتر از بطری نهایی تبدیل شده و سپس تولید رشته‌های محل درب بطری انجام می‌شود.

 محصول به دست آمده پریفورم نام دارد. این ماده کوچک و حمل‌ونقل آن بسیار آسان است. محصول به دست آمده مجددا تا دمای 120 درجه سانتی‌گراد گرم شده و کشیده می‌شود. با دمش این ماده گرم نهایتا بطری پت نهایی تولید می‌گردد.

به فرایند تولید بطری‌های پت فرایند قالب‌گیری بادی کششی می‌گویند. این فرایند باعث می‌شود که پلی اتیلن ترفتالات به‌صورت نسبی کریستالیزه شود. کریستالیزه شدن این پلیمر باعث کاهش شفافیت آن شده و همچنین پایداری بطری‌ها و مقاومت آن‌ها را در برابر اکسیژن و کربن‌دی‌اکسید افزایش می‌دهد.

برای تولید بطری‌های پت فرایند تک مرحله‌ای نیز ممکن است انجام شود. در واقع ماده PET به‌صورت مستقیم از مرحله تزریق به دمیدن فرستاده شده و بعد از سرد شدن بطری‌ها، آن‌ها را برای استفاده جهت نگهداری نوشیدنی‌ها به کار می‌برند.

دلیل رواج زیاد پت چیست

همان‌طور که در این مقاله از میثم دارو پلاست گفتیم، پت ماده‌ای است. بی‌نظیر که نسبت به آب، مواد غذایی و مواد شیمیایی واکنش نشان نداده و استحکام بالایی دارد. ترکیب این ویژگی‌ها و همچنین قیمت پایین این ماده پلیمری باعث کاربرد گسترده پت در صنعت بسته‌بندی مواد غذایی و آشامیدنی شده است. در صنعت نساجی هم پلیمر پت، به‌خاطر مقاومت و انعطاف‌پذیری بالایی که دارد با موادی مثل پنبه  ترکیب شده و برای جلوگیری از آب ‌رفتن پارچه و افزایش مقاومت آن نسبت به خوردگی مورد استفاده قرار می‌گیرد.