Что такое ПЭТ тара

В процессе производства полиэтилентерефталата (ПЭТ) используются этиленгликоль и терефталевая кислота, которые считаются безопасными как для человека, так и для природы. Этот материал представляет собой экологически чистую альтернативу упаковке для напитков и продуктов питания.

Материал ПЭТ: что это такое

Полиэтилентерефталат (ПЭТ) – это термопластичный полимер и наиболее известный представитель среди полиэфиров. Он обладает прозрачностью, высокой прочностью, пластичностью и стойкостью к химическим воздействиям. Его свойства позволяют легко обрабатывать: материал можно пилить, сверлить, фрезеровать и сваривать. Он сохраняет свои характеристики в температурном диапазоне от -40°С до +85°С. Это делает ПЭТ одним из самых безопасных полимеров для человека и маловредным для окружающей среды.

Полиэтилентерефталат отличается хорошей износостойкостью, стабильностью при механических нагрузках, отличными показателями прочности на растяжение и ударной вязкостью. Важно отметить, что данный материал устоичив к воздействию спиртов, масел, жиров, а также разбавленных кислот и щелочей. Он не горит и не содействует распространению огня.

Основные характеристики полиэтилентерефталата включают:

• Удельный вес 1,33 г/см³, что почти вдвое легче стекла;
• Термостойкость: сохраняет свойства при температурах от -50°С до +85°С;
• Светопропускная способность превышает 90%;
• Высокая ударная прочность – в 10 раз превышает стеклянную;
• Пожаростойкость класса В1, материал не поддерживает горение, плавится под воздействием открытого пламени.

Благодаря высокому уровню герметичности материал идеально подходит для создания бутылок и других упаковок. В отличие от алюминиевых и стеклянных контейнеров, элементы из пластиковых упаковок не опасны даже при их повреждении, так как порезаться о них невозможно.

История изобретения

Полиэтилентерефталат был синтезирован и запатентован в 1935-1941 годах английскими учеными Джеймсом Диксоном и Джоном Уинфилдом в лаборатории компании Calico Printers Association Ltd в Великобритании. На территории России полиэтилен был впервые получен в 1949 году в Лаборатории высокомолекулярных соединений Академии наук и получил название «лавсан».

Изначально ПЭТ считался неподходящим полимером для термопластичного формования из-за его хрупкости и кристаллической структуры, которая образовывалась при его расплавлении. Поэтому он использовался преимущественно для создания жидких лаков. Однако в 70-х годах прошлого века началось активно использование ПЭТ для производства пластиковых бутылок для газированных напитков благодаря разработке новых технологий экструзии и растягивающего выдувного формования.

Первоначально ПЭТ-полимер называли лавсаном, что произошло от первых букв разрабатывающего его учреждения — Лаборатории Института высокомолекулярных соединений Академии наук.

Что такое ПЭТ?

ПЭТ – это наиболее известный полимерный термопластик. Аббревиатура расшифровывается как полиэтилентерефталат, более правильно обозначать его как ПЭТФ. Он был запатентован английскими учеными в 1941 и 1943 годах, а российский аналог был создан в Советском Союзе в Лаборатории высокомолекулярных соединений при Академии наук и назван лавсаном. В настоящее время полимер чаще всего называют ПЭТФ, а изделия из него – ПЭТ.

ПЭТ может иметь форму гранул или хлопьев диаметром до 3 мм, представляя собой полуфабрикат для дальнейшего производства текстильного волокна, пленки, предварительных форм для бутылок и так далее. Чтобы изменить температурную устойчивость, цвет, пластичность и жесткость, к полимеру добавляют различные добавки.

Изменяя процесс нагрева и охлаждения, можно управлять аморфным состоянием пластика, преобразуя его в разнообразные компоненты и промышленные изделия. Также могут варьироваться светопропускные качества материала, что позволяет производить матовые, прозрачные или цветные изделия (при добавлении красителей).

ПЭТ проявляет высокую устойчивость к многим химическим веществам (такым как бензин, спирт и эфир) и не растворяется в воде. Для растворения в некоторых органических растворителях (например, в анилине, бензиловом спирте, пиридине, хлороформе и других) требуется нагревание до 40–150°С. Полимер легко поддается переработке, оставаясь при этом прочным. На него можно наносить маркировку или цветную печать.

В настоящее время в тару из ПЭТ разливаются не только газированные и безалкогольные напитки, но также алкогольные продукты, пиво и молочная продукция.

СПРАВКА. При производстве бутылок из ПЭТ важно изготавливать горлышко, соответствующее каждому типу продукта. Это связано с тем, что жидкости имеют различные физические характеристики. Чтобы избежать проливания при открытии пивной бутылки, необходимо предусмотреть специальные углубления, которые помогут удалить излишний углекислый газ в момент вскрытия. Для удобного переливания молока требуется большее горлышко.

Продукция из области косметики, фармацевтики и химической промышленности удобно упаковывать во флаконы из полиэтилентерефталата. Полимер также нашел применение в медицине для изготовления операционных нитей, искусственных связок и сухожилий, пленок для рентгеновских снимков, автомобильных шин и кинофотопленок.

Независимо от области применения у материала имеется множество преимуществ:

• Устойчивость к воздействию химикатов;
• Высокая жесткость;
• Разрушение начинается только при температуре около 300°С;
• Ударопрочность в широком температурном диапазоне (-75°С–+150°С);
• Газо- и влагонепроницаемость;
• Прочность на растяжение, устойчивая к разрывам и проколам;
• Не вызывает аллергических реакций у людей;
• Не токсичен;
• Легок в прессовании и требует незначительного пространства для хранения;
• С легкостью поддается вторичной переработке.

В процессе производства ПЭТ бутылок используются этиленгликоль и терефталевая кислота. Эти компоненты являются безопасными для человека и окружающей среды. Это подтвердили результаты научных исследований, проведенные в Университете Брешиа в Италии в 1994 году, Международном институте биологических наук в США в 2000 году и Аналитическом центре МНУ имени М.Ломоносова в 2011 году.

Таким образом, исследования показывают, что для производства и переработки ПЭТ требуется меньший объем энергии по сравнению с производством стеклянных и металлических емкостей. Это также связано с тем, что в процессе изготовления виниловых контейнеров выбрасывается меньше отходов и парниковых газов, что подчеркивает экологические достоинства данного полимера.

ПЭТ как альтернатива ПНД/ПВД

Полимер высокой плотности (ПНД) раньше намного чаще использовался, чем ПЭТ, благодаря своей влагостойкости, жесткости и устойчивости к многим химическим веществам. Однако специалисты улучшили характеристики ПЭТ, чтобы соответствовать этим качествам.

ПНД изготавливается при низком давлении, и благодаря этому способен принимать любые формы. Однако он плавится уже при температуре 110–140°С, чем и уступает ПЭТ.

ПВД, или полимер низкой плотности, производится под высоким давлением, что требует больший финансовый и энергетический расход.

Производители ПЭТ учли все качества, востребованные у ПНД и ПВД, и улучшили эксплуатационные свойства своего материала.

На сегодняшний день ПЭТ имеет следующие преимущества:

• Высокая прочность даже при сильных ударах;
• Сопротивление образованию микротрещин;
• Устойчивость к низким температурам;
• Существенное снижение себестоимости производства;
• Гигиеничность и безопасность для использования;
• Простота утилизации.

Ежегодно растущее производство ПЭТ-тары для пищевых продуктов обусловлено её простотой и удобством в процессе производства, экологичностью технологии и использованием, легкостью, прочностью и возможностью вторичной переработки.

• 8 918 141 41 60
• 8 918 493 81 04
• 8 918 248 89 98
• pattara@mail.ru
• г. Краснодар, ул. Новороссийская, 234/2, склад 234/3

Международные обозначения ПЭТ

• Лавсан, РуПлак, Novattro — наименования российских брендов;
• NUDEC SA — полимер испанского производства;
• Дакрон, Мелинекс, Майлар — названия, зарегистрированные в США;
• Терилен — зарегистрирован в Великобритании;
• Тревира (Trevira), Текадур (Tecadur), Текапэт (Tecapet) — бренды немецких производителей;
• Тергал — французская полимерная пленка.

Крупнейший немецкий химический концерн BASF производит линейку термопластичных полиэфиров PET под маркой Ultradur.

Маркировка продукции из ПЭТ

Технология производства ПЭТ

Этот термопластичный полимер относится к группе сложных полиэфиров. В качестве исходных материалов для его получения используются этиленгликоль и терефталевая кислота или её диметиловый эфир. Процесс получения ПЭТ состоит из двух ключевых этапов — этерификации и поликонденсации.

1. Этерификация терефталевой кислоты с этиленгликолем в соотношении 1:1,2 — 1:1,5 осуществляется при температуре примерно 250°С и давлении до 0,2 МПа.
2. Поликонденсация полученной смеси проходит в нескольких последовательно расположенных реакторах. Параметры процесса включают усредненное повышение температуры до 300°С и снижение давления до 66 Па.

В результате этих процессов образуется вязкая полимерная масса, способная к лёгкому выдувному формованию, литью под давлением и экструзии.

При быстром охлаждении полимерная масса ПЭТ сохраняет аморфное, прозрачное состояние, в то время как при медленном охлаждении она становится кристаллической и непрозрачной, принимая белый цвет.

Аморфный вариант полимера находит применение в производстве пленок, упаковки и контейнеров для напитков. Кристаллический ПЭТ используется для создания конструктивных и прочных изделий.

Условная схема процесса производства полиэтилентерефталата.

Состав полиэтилентерефталата

На протяжении всей своей истории состав ПЭТ значительно не изменялся, хотя добавлялись новые компоненты, взращивающие его характеристики. При этом основа оставалась неизменной. Рассмотрим более подробно, из чего же состоит полиэтилентерефталат и что позволяет его создавать. С химической точки зрения, этот пластик производится из смол, которые получают из нефти и газа. В зависимости от необходимых характеристик и технологий при его получении применяются моноэтиленгликоль и терефталевая кислота, полученные из параксилола, или их диметиловый эфир.

С 70-х годов прошлого века широко используется метод очистки компонентов с помощью каталитического гидрирования, который актуален и в настоящее время. В роли катализатора обычно выступает палладий, наносимый на активированный уголь. Наиболее популярной стала одностадийная непрерывная технология синтеза ПЭТ.

Физические свойства полиэтилентерефталата

В аморфном состоянии этот материал прозрачен, с возможным сероватым или желтоватым оттенком. После кристаллизации он становится твердым и белым. Этот полиэфир характеризуется уменьшенным коэффициентом трения, особенно это наблюдается у марок с добавлением стекловолокна. ПЭТ также является замечательным диэлектриком, поскольку не проводит электрический ток. Однако в качестве изоляционного материала он используется довольно редко. По совокупности характеристик ПЭТ наиболее подходит для производства разнообразной упаковки, именно в таком виде он в основном поступает на рынок.

Давайте более подробно опишем полиэтилентерефталат и его физические свойства:

1. Им обладает высокой термостойкостью;
2. На открытом воздухе он разлагается быстрее, чем в инертной среде;
3. Обладает высокой жесткостью и прочностью при минимальном весе;
4. Нетоксичен и в твердом состоянии безопасен для здоровья человека;
5. Изделия из ПЭТ пригодны для использования в диапазоне температур от -70 °С до 170 °С;
6. Устойчив к механическим повреждениям и ударам, выдерживает множество изгибов;
7. Обладает сниженными показателями трения, не поглощает пар или влагу.

Диэлектрические свойства ПЭТ сохраняются при температуре до 180 °С и не подвергаются значительным изменениям при высокой влажности. Изделия из этого материала, такие как пленки и листы, часто могут служить отличной альтернативой акриловому стеклу. Это связано с достойной светопропускной способностью, составляющей около 90%, при этом изделия, сделанные из ПЭТ, более устойчивы к различным механическим воздействиям.

Однако необходимо учитывать, что ультрафиолетовое излучение оказывается неблагоприятным для полиэтилентерефталата, провоцируя его быстрое разрушение.

Полиэтилентерефталат

Полиэтилентерефталат (также известный как полиэтиленгликольтерефталат, ПЭТФ, ПЭТ, ПЭТГ, лавсан, майлар) — это синтетический термопластичный полимер, производимый из этиленгликоля и терефталевой кислоты. Он относится к группе сложных полиэфиров, общей формулы ─OC(O)─C₆H₄─C(O)O(CH₂)₂─_n. Впервые волокнообразующий ПЭТ был запатентован в Великобритании в 1941 году.

Кристаллический ПЭТ, который имеет температуру плавления около 260 °С, является бесцветным и непрозрачным, в отличие от прозрачного, с возможным сероватым или желтоватым оттенком, аморфного ПЭТ (с температурой стеклования 70 °С). Его плотность колеблется между 1333 и 1450 кг/м³. ПЭТ растворяется при повышенных температурах в фенолах и их галогенподобных производных, бензиловом спирте, галогенированных алифатических карбоновых кислотах, а также в нитробензоле. При этом он не растворяется в алифатических спиртах, хлорированных углеводородах, простых и сложных эфирах, углеводородах и кетонах и устойчив к действию разбавленных кислот, холодным растворам щелочей, а также бензину и маслам. ПЭТ также имеет низкую гигроскопичность, однако при нагревании он может гидролизоваться водой. Этот материал является отличным диэлектриком и обладает высокой прочностью, устойчив к истиранию и многократным деформациям как при растяжении, так и при изгибе, а его антифрикционные свойства довольно хороши. Механические характеристики ПЭТ во многом зависят от метода его переработки. Эксплуатационные характеристики сохраняются в диапазоне температур от -60 до +170 °С.

Получение

ПЭТ получают с помощью ступенчатой поликонденсации терефталевой кислоты и этиленгликоля. На первом этапе при взаимодействии терефталевой кислоты и этиленгликоля образуется преполимер – бис-(2-гидроксиэтил)терефталат HО(CH₂)₂OC(O)─C₆H₄─C(O)O(CH₂)₂OH и олигомеры (в процессе реакций выбрасывается вода, что способствует удалению ее из реакционной среды), затем на втором этапе проводится реакция переэтерификации в расплаве с удалением образующегося этиленгликоля. Высоковязкий ПЭТ, предназначенный для изготовления бутылок и нитей, получают посредством последующей твердофазной поликонденсации в вакууме или в атмосфере инертного газа. Преполимер можно синтезировать и другим методом – переэтерификацией диметилтерефталата и этиленгликоля, однако его доля в производстве ПЭТ значительно снизилась с появлением методов получения высокочистой терефталевой кислоты. Объем мирового производства ПЭТ превысил 70 млн т/год по состоянию на 2015 год.

ПЭТ используется для производства волокон (полиэфирные волокна), бутылок и контейнеров, а также различных пленок. ПЭТ, который предназначен для текстильного волокна (лавсан, терилен, дакрон и т.д.), формируется из расплава и представлен среднечисленной молекулярной массой (15–20)·10³, а содержание диоксида титана как матирующего агента составляет 0,03–0,04% по массе.

Для регулирования свойств ПЭТ могут использоваться модифицирующие добавки. При производстве текстильных волокон в стадиях синтеза добавляют диметиладипинат и полиэтиленгликоль или 5-сульфоизофталат натрия, что обеспечивает улучшенную окрашиваемость волокон, а также фосфорсодержащие эфиры для снижения горючести. Для повышения прозрачности пленок добавляют диэтиленгликоль или полиэтиленгликоль. В процессе получения бутылок вводятся вещества, замедляющие кристаллизацию ПЭТ (такие как диэтиленгликоль, изофталевая кислота и другие), что облегчает переработку и увеличивает прозрачность готового материала.

Работы над этим материалом были начаты и проведены Еленой Вячеславовной Черниковой. Первая публикация была представлена в Большой российской энциклопедии в 2014 году.

Опубликовано 11 января 2023 года в 18:48 (GMT+3). Последнее обновление этой статьи произошло 11 января 2023 года в 18:48 (GMT+3). В случае необходимости связаться с редакцией, пожалуйста, используйте способы, указанные в тексте.