پلی اتیلن ترفتالات (PET) چیست؟ کاربرد+ 3 ویژگی آن

به جرات می توان گفت مرسوم ترین رزین پلیمری ترموپلاستیک که کاربرد های عمومی گسترده ای دارد، پلی اتیلن ترفتالات (PET) است و متعلق به خانواده پلیمرهای پلی استر است. پلی اتیلن ترفتالات که به اختصار به آن PET نیز می گویند، یکی از پر کاربرد ترین پلیمر های مورد استفاده در صنعت است که تیم تحلیلی بازار نفت و گاز به بررسی جامع آن پرداخته است. گرانول PET به وسیله واکنش‌ پلیمریزاسیون به دست می‌ آید. مونومر های مورد استفاده برای انجام فرایند پلیمریزاسیون این ماده، اتیلن گلایکول و ترفتالیک اسید هستند. امروزه در بازار، گرانول PET به دو صورت ویرجین و ریسایکل موجود است. در ادامه با همراه باشید تا با انواع، خواص و کاربرد های این گرانول مفید و پر کاربرد آشنا شویم.

پلی اتیلن ترفتالات

رزین های پلی استر به دلیل ترکیب عالی ویژگی هایی مثل مقاومت مکانیکی، حرارتی، شیمیایی و همچنین پایداری ابعادی شناخته می شود. پلی اتیلن ترفتالات از واحدهای پلیمری مونومر اتیلن ترفتالات با واحدهای تکرار شونده (C10H8O4) تشکیل شده است. پلی اتیلن ترفتالات یکی از بازیافتی ترین مواد ترموپلاستیک است و دارای شماره “1” به عنوان نماد بازیافت است.

مواد پلیمری تولید شده در بازار در اشکال و حالت‌ های مختلفی موجود هستند. یکی از شکل‌ های رایج و پر کاربرد پلیمر ها، شکل گرانولی است. گرانول به پلیمر هایی گفته می‌ شود که شکل نهایی آن‌ ها به صورت دانه دانه است. این حالت مزایای زیادی دارد. به عنوان مثال می‌ توان گفت کاربری گرانول‌ ها ساده‌ تر از سایر اشکال پلیمر ها است. همچنین انبار داری و حمل و نقل آن‌ ها نیز ساده‌ تر از سایر حالت‌ ها است.

واژه «گرانول PET» در واقع به پلیمر های پلی اتیلن ترفتالات که به صورت دانه دانه در آمده‌ اند اشاره دارد. از ویژگی‌های بارز این پلیمر پر کاربرد می‌ توان به مواردی مانند آبگریزی، نسبت استحکام به وزن بالا، انعطاف پذیری، قابلیت بازیافت و همچنین در دسترس بودن و مقرون به صرفه بودن اشاره کرد. توجه داشته باشید که وقتی از پلی اتیلن ترفتالات برای تولید الیاف و مصارف نساجی استفاده می‌شود به آن «پلی استر» گفته می‌شود. همچنین هنگامی که از این پلیمر برای بسته بندی مواد غذایی و بطری نوشیدنی‌ ها استفاده می‌شود،به طور کلی به آن «PET» می‌گوییم.

پلی اتیلن ترفتالات یا PET رایج‌ ترین پلیمر گرمانرم در دنیا است. از ویژگی‌ های ظاهری این پلیمر می‌توان به ظاهر شفاف و نیمه کریستالی آن اشاره کرد. یکی از کاربرد های عمده این گرانول در صنعت نساجی است. از گرانول PET به صورت گسترده برای تولید انواع پارچه و لباس استفاده می‌ شود.

همچنین از آن‌ جایی که بسیار آب گریز است، در صنعت بسته بندی و همچنین تولید بطری‌ های پلاستیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در صنایع مختلف نیز گرانول PET را با سایر مواد ترکیب می‌کنند تا به خواص ویژه‌ ای برسند. مثلا پلی اتیلن ترفتالات با سایر پلیمر های طبیعی یا مصنوعی ترکیب می‌شود و استحکام ماده نهایی را افزایش می‌دهد.

از پلی اتیلن ترفتالات بازیافت شده می توان در تولید الیاف، پارچه ها، ورق های بسته بندی و ساخت قطعات خودرو استفاده کرد. از نظر شیمیایی، پلی اتیلن ترفتالات بسیار شبیه پلی بوتیلن ترفتالات (PBT) است.

در حالت طبیعی پلی اتیلن ترفتالات، رزینی بسیار انعطاف پذیر، بی رنگ و نیمه بلوری است و می تواند نیمه سفت و سخت باشد. این ثبات ابعادی، مقاومت در برابر ضربه، رطوبت، الکل ها و حلال ها را نشان می دهد.

گریدهای پلی اتیلن ترفتالات موجود در بازار شامل مواد تقویت نشده تا شیشه، مقاوم در برابر شعله و جریان زیاد، برای کاربردهای مختلف مهندسی است که معمولاً به مقاومت بالاتر و یا مقاومت در برابر حرارت بالاتر نیاز دارند.

افزودن مواد پرکننده مانند الیاف شیشه، CNT و غیره به بهبود مقاومت در برابر ضربه، پایان سطح، کاهش پارگی و چندین مزیت دیگر کمک می کند. در بسیاری از کشورهای جهان از PET برای تولید الیاف پلی استر ۷۰٪، رزین بطری ۲۲٪، فیلم ۶٪ و رزین های پلی استر مهندسی ۲٪ استفاده می شود.

در ایران از این پلیمر اغلب برای ساخت انواع بطری های آشامیدنی استفاده می شود. با توجه به مقاومت بالای این بطری ها در برابر شکستگی، دما و نفوذ گازها، دارا بودن وزن کم و ارزان بودن قیمت نسبت به سایر مواد بسته بندی همچون شیشه و فلز، تولید بطری های پلاستیکی از این رزین کاربرد گسترده ای پیدا کرده است.

با ورود بطری های پلاستیکی به زباله های شهری، و به دلیل طولانی بودن زمان تجزیه این بطری ها در طبیعت حدود ۳۰۰ سال، باعث شده که مسئله بازیافت این بطری ها در سال های اخیر به مساله بسیار مهمی تبدیل شود.

تاریخچه تولید پلی اتیلن ترفتالات

تاریخچه تولید پلی اتیلن ترفتالات

در دهه 1940، پلیمری با نام پلی اتیلن ترفتالات یا PET توسط دانشمندان شرکت دوپونت آمریکا تولید شد. هدف این شرکت در ابتدا توسعه و استفاده از مواد پلیمری به عنوان الیاف نساجی بود. این پلیمر به صورت کلی بر پایه نفت است و به وسیله فرایند پلیمریزاسیون تراکمی، با استفاده از دو مونومر اولیه اتیلن گلایکول و ترفتالیک اسید به دست می‌آید.

پلی اتیلن ترفتالات یک ماده بسیار پایدار با قابلیت بازیافت است. به صورت کلی امروزه در بازار در دو دسته ویرجین و ریسایکل (بازیافتی) خرید و فروش می‌ شود. استحکام این پلیمر بسیار بالا است و در نتیجه برای برخی کاربرد ها مانند پلاستیک‌ های بسته بندی، مواد اولیه کمتری مورد استفاده قرار می‌ گیرد و فرایند تولید مقرون به صرفه‌ تر خواهد شد. همچنین گرانول‌ های PET از وزن کمتری نیز برخوردار هستند و برای حمل و نقل آن‌ ها انرژی کمتری صرف می‌شود.

ویژگی‌ های بارز PET

1. مقاومت شیمیایی بالا: یکی از علت‌های اصلی که از این پلیمر برای بسته بندی مواد مختلف استفاده می‌شود، همین خاصیت است. مقاومت شیمیایی خوب این محصول سبب می‌ شود که با آب و مواد غذایی که برای بسته بندی آن‌ ها استفاده می‌شود واکنش ندهد.
2. استحکام بالا نسبت به وزن: پلی اتیلن ترفتالات یکی از موادی است که برخلاف وزن پایین و سبک بودن، از استحکام بالایی برخوردار است.
3. نشکن بودن: این پلیمر مانند شیشه ترد و شکننده نیست. در نتیجه می‌ توان از این پلیمر بجای ظروف شیشه‌ ای در بسته بندی نوشیدنی‌ ها استفاده کرد. 

PET یک پلیمر گرما نرم یا ترموپلاستیک است. واکنش مواد ترموپلاستیک در برابر گرما به این صورت است که در دمای ذوبشان تغییر فاز داده و به مایع تبدیل می‌ شوند. نقطه ذوب PET در حدود 260 درجه سانتی گراد است.

ترموپلاستیک بودن موادی مانند PET سبب می‌ شود که بتوان این پلیمر ها را تا رسیدن به نقطه ذوبشان گرم کرد. پس از آن دوباره می‌توان آن‌ ها را سرد کرد بدون اینکه ساختار داخلی آن‌ها بسوزد یا تخریب شود. این ویژگی سبب می‌ شود که قالب گیری این مواد و شکل دادن به آن‌ها راحت باشد. همچنین سبب راحتی بازیافت این پلیمر ها و ساختن مواد جدید با آن‌ ها می‌شود.

چرا گرانول PET پرطرفدار است؟

در واقع علت‌ های سه گانه ذکر شده در قسمت قبل سبب می‌ شوند که این پلیمر منحصر بفرد باشد. این ویژگی‌ ها به علاوه قیمت پایین این پلیمر و همچنین دسترسی آسان و گسترده به آن، سبب می‌ شود که PET یک انتخاب بی نظیر برای مصارفی همچون بسته بندی محصولات مصرفی باشد.

همچنین از پلی استر در صنایع نساجی نیز به صورت عمده استفاده می‌ شود. پارچه‌ های پلی استری در کنار استحکام بالا، از انعطاف پذیری خوبی نیز برخوردارند. همچنین در ترکیب با الیاف و مواد طبیعی سبب بهبود خواص محصول نهایی می‌ شوند. مثلا پلی استر در ترکیب با پنبه سبب کاهش چروک پذیری و استحکام بیشتر محصول خواهد شد.

قیمت جهانی محصولات پلیمری

ویژگی دیگری که سبب محبوبیت بیشتر این پلیمر شده است، بی اثر بودن آن است. در واقع گرانول PET سمی نیست و از طرف مقامات بهداشتی دنیا به عنوان یک پلاستیک ایمن پذیرفته شده است. ایمن بودن این ماده سبب می‌ شود که از آن به صورت گسترده در بسته بندی مواد غذایی استفاده کرد. همچنین لازم به ذکر است که بطری‌ های تولید شده از PET مانند شیشه، بهداشتی هستند و در مقابل حمله باکتری‌ ها و میکرو ارگانیسم‌ های دیگر از خود مقاومت بالایی نشان می‌ دهند.

فرایند تولید گرانول پلی اتیلن ترفتالات

 بدنه اصلی پلی اتیلن ترفتالات از یک زنجیره هیدروکربنی تشکیل می‌شود. این ماده نیز مانند سایر پلاستیک‌ها، از طریق یک فرایند پلیمریزاسیون تراکمی و با تقطیر یک سوخت هیدروکربنی و تفکیک آن به اجزاء کوچک‌تر ساخته می‌شود. برای تولید پلی اتیلن ترفتالات هیدروکربن اتیلن گلایکول با ترفتالیک اسید ترکیب می‌شود.

پلیمر پلی اتیلن ترفتالات گرم شده و پس از گذر از نقطه ذوب به یک ماده مذاب تبدیل می‌شود. این ماده مذاب در مرحله بعدی با عبور از روزنه‌های اکسترودر به صورت رشته‌های باریک در می‌آید. پس از این مرحله رشته‌ها به سرعت سرد شده و به صورت گلوله‌های کوچک (گرانول) بریده می‌شوند. گرانول‌های تولید شده را می‌توان مجددا ذوب کرده و جهت تولید محصولات جدید به راحتی اکسترود یا قالب گیری کرد. برخی از روش‌های استفاده صنعتی از گرانول پلی اتیلن ترفتالات در زیر توضیح داده شده است.

کاربرد PET

کاربرد PET

• ساخت نمونه در ماشین‌ های CNC: از ورق‌ های PET به صورت قابل توجهی برای تولید نمونه‌ ها با دستگاه CNC استفاده می‌ شود.
• پرینتر های سه بعدی: پلی اتیلن ترفتالات یک ماده بسیار نرم و انعطاف پذیر است. نرم بودن این پلاستیک آن را به یک ماده فوق العاده برای استفاده در پرینتر های سه بعدی تبدیل می‌کند. PET در کنار انعطاف پذیری خوب، استحکام بالایی نیز دارد، درنتیجه در تهیه نمونه‌هایی که در پرینتر سه بعدی تولید می‌شوند عملکرد خوبی را از خود نشان می‌دهد. از این ماده برای تولید نمونه‌ هایی که به خاصیت انعطاف پذیری نیاز دارند استفاده می‌ شود.
• قالب گیری تزریقی: پلیمر پلی اتیلن ترفتالات را به راحتی می‌ توان در قالب گیری تزریقی مورد استفاده قرار داد. معمولا گرانول PET برای این منظور در دسترس بوده و مورد استفاده قرار می‌گیرد. از آنجایی که PET جذب رطوبت پایینی دارد و رطوبت روی سطح آن باقی می‌ ماند، پیش از انجام این فرایند باید سطح آن کاملا خشک شود. 

علاوه بر اینکه از گرانول PET برای تهیه انواع مواد پلاستیکی و فیلم‌ های بسته بندی استفاده می‌ شود، این ماده برای تولید الیاف نیز مناسب است. در واقع یکی از گسترده‌ ترین مصارف صنعتی این گرانول‌ ها مربوط به صنایع نساجی است. همچنین از این ماده برای تولید محصولاتی مانند طناب، فرش و برخی لوازم منزل نیز استفاده می‌شود.

محدودیت های پلی اتیلن ترفتالات

1. این پلیمر مقاومت کمتری در برابر ضربه نسبت به PBT دارد.
2. پلی اتیلن ترفتالات به دلیل سرعت تبلور کند، قالب پذیری کمتری نسبت به PBT دارد.
3. پلی اتیلن ترفتالات تحت تأثیر آب جوش است.
4. این پلیمر معمولا مورد حمله مواد قلیایی و بازهای قوی قرار می گیرد.
5. در دمای بالا (> 60 درجه سانتیگراد) مورد حمله کتونها ، هیدروکربنهای معطر و کلر و اسیدها و بازهای رقیق قرار می گیرد.

مزایا و خصوصیات کلیدی PET

امروزه پلی اتیلن ترفتالات عمدتاً از ترکیب اتیلن گلیکول با اسید ترفتالیک با کمک گرما و کاتالیزور بدست می آید که پلیمری خطی و مقاوم در برابر حلال ها است. از جمله خواص فیزیکی و شیمیایی ویژه پلی اتیلن ترفتالات، مقاومت و سختی بالاتری نسبت به PBT، شفافیت، بسیار قوی و سبک است و از این رو حمل و نقل آن آسان و کارآمد است، بی خطر بودن آن از نظر سمیت و نفوذ ناپذیری در برابر CO2 سبب شده است که به طور گسترده ای در ساخت فیلم های عکاسی، بطری های نوشیدنی و الیاف به کار رود همچنین در تهیه الیاف پیوسته BCF و نخ صنعتی و POY ،Staple منسوجات و پوشاک کاربرد دارد.

به علت اثر نداشتن PET در مزه و پایداری در برابر گرما به عنوان بسته بندی مواد غذایی نیز استفاده می شود. دمای استفاده از PET از 60- تا 130 درجه سانتیگراد است. PET نمی شکند یا شکستگی نمی یابد. PET در برابر پاره شدن مقاوم است و به همین علت، در برخی از کاربردها جایگزین مناسب شیشه است.

پلی اتیلن موم (Polyethylene Wax) چیست؟ ویژگی + کاربرد