البولي إيثيلين تيريفثاليت (يُكتب أحيانًا باسم بولي إيثيلين تيريفثاليت) ، وعادة ما يتم اختصاره إلى PET أو PETE أو PETP أو PET-P القديم ، وهو راتنجات البوليمر الحرارية الأكثر شيوعًا في عائلة البوليستر ، ويستخدم في ألياف الملابس ، وحاويات السوائل والأغذية ، والتشكيل الحراري مواد في التصنيع وهندسة الراتنجات مجتمعة مع الألياف الزجاجية.

1. التطبيق

تستخدم الزجاجات البلاستيكية المصنوعة من بوليستر PET على نطاق واسع للمشروبات الغازية.بالنسبة لبعض الزجاجات الخاصة ، مثل تلك المخصصة لحاويات البيرة ، يتم وضع بوليستر PET بطبقة إضافية من كحول البولي فينيل (PVOH) لتقليل نفاذية الأكسجين بشكل أكبر.

فيلم البولي إيثيلين تيرفثالات ثنائي المحور ("فيلم البوليستر" هو أحد الأسماء التجارية المعروفة) يمكن أن يكون مطليًا بالألمنيوم على سطحه عن طريق ترسيب البخار ، مما يقلل من نفاذه ويجعله عاكسًا وغير شفاف.هذه الخصائص مفيدة في العديد من التطبيقات ، بما في ذلك مواد تغليف المواد الغذائية والعزل المرنة (مثل بطانيات الفضاء).نظرًا لقوتها الميكانيكية العالية ، غالبًا ما يتم استخدام فيلم بوليستر PET في مجال الشريط ، مثل حاملات الشريط أو دعم الشريط الحساس للضغط.

يمكن تشكيل صفائح بوليستر PET غير الموجهة حرارياً لعمل صواني تغليف وتغليف نفطة.[4] إذا تم استخدام بوليستر بولي إيثيلين تيرفثالات البلوري ، فيمكن استخدام الصواني للوجبات سريعة التجميد لأنها يمكن أن تتحمل درجات حرارة التجمد ودرجات حرارة الخبز في الفرن.كل من أغشية البولي إيثيلين تيرفثالات غير المتبلورة والبوليستر بولي إيثيلين تيرفثالات شفافة للعين المجردةيمكن مزج أصباغ التلوين بسهولة في ورقة بوليستر PET.

عندما تمتلئ بجزيئات الزجاج أو الألياف ، تصبح أكثر صلابة ومتانة.

يستخدم بوليستر PET أيضًا كركيزة للخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة.

يمكن أيضًا تقطيع البوليستر (علامة تجارية تم تحويلها من البولي إيثيلين تيريفثاليت) إلى حبل علوي على شكل جرس لمنع التآكل عندما يمر الحبل عبر السقف.

منذ نهاية عام 2014 ، تم استخدام بوليستر PET كمادة بطانة داخلية لأسطوانات الغاز عالية الضغط المركبة IV.بالمقارنة مع البولي إيثيلين المستخدم في الأيام الأولى ، فإن بوليستر PET له خصائص حاجز أكسجين أفضل بكثير.[5]

يمكن استخدام بوليستر PET كخيوط طباعة ثلاثية الأبعاد ، ويمكن أيضًا استخدامها كطباعة ثلاثية الأبعاد من بلاستيك PETG.

2. الخصائص الفيزيائية

بوليستر PET عبارة عن راتينج شبه بلوري عديم اللون في حالته الطبيعية.اعتمادًا على طريقة المعالجة ، يمكن أن يكون بوليستر PET شبه صلب إلى صلب وخفيف جدًا.يمكن أن يمنع الغاز والرطوبة جيدًا ، وكذلك يمنع الكحول (يحتاج إلى معالجة عزل إضافية) والمذيبات.إنه قوي ومقاوم للصدمات.عند التعرض للكلوروفورم وبعض المواد الكيميائية الأخرى مثل التولوين ، يتحول بوليستر PET إلى اللون الأبيض.[10]

بالإضافة إلى ألياف البوليستر ، يبلغ الحد الأعلى لتبلور بوليستر PET التجاري حوالي 60٪.يمكن الحصول على المنتجات الشفافة عن طريق التبريد السريع للبوليمر المصهور إلى ما دون درجة حرارة التزجج (Tg) ، مكونًا مادة صلبة غير متبلورة.مثل الزجاج ، عندما يبرد المصهور ، إذا لم يكن للجزيئات الوقت الكافي للترتيب بطريقة بلورية منظمة ، فإن بوليستر PET غير متبلور.في درجة حرارة الغرفة ، يتم تجميد الجزيئات في مكانها ، ولكن إذا تم تسخينها فوق درجة حرارة التحول الزجاجي (Tg) ، فإن الجزيئات تمتص طاقة حرارية كافية ، وسوف تبدأ في التحرك مرة أخرى ، وتنوي البلورات وتنموها.تسمى هذه العملية بلورة المرحلة الصلبة.

عندما يبرد ببطء ، فإن البوليمر المنصهر سيشكل مادة بلورية أكثر.عندما تتبلور من مادة صلبة غير متبلورة ، تشكل هذه المادة الكريات الحدية التي تحتوي على العديد من البلورات الصغيرة بدلاً من تشكيل بلورة مفردة كبيرة.عندما يمر الضوء عبر الحدود بين المناطق الجريزوفولفين وغير المتبلور ، يحدث الانتثار.يعني هذا الانتثار أن بوليستر PET البلوري معتم وأبيض في معظم الحالات.يعد سحب الأسلاك إحدى العمليات الصناعية القليلة التي يمكنها إنتاج منتجات أحادية البلورية تقريبًا.

3. اللزوجة الجوهرية

واحدة من أهم خصائص بوليستر PET هي لزوجته الذاتية.

يتم الحصول على اللزوجة الجوهرية للمادة عن طريق الاستقراء إلى اللزوجة المنخفضة عندما يقترب تركيز المحلول من الصفر ، ويتم قياسها بالديسيلتر / جرام (dℓ / g).تعتمد اللزوجة الجوهرية على طول سلسلة البوليمر الخاصة بها ، ويمكن التعبير عنها بدون وحدات بسبب الاستقراء حتى التركيز الصفري.كلما كانت سلسلة البوليمر أطول ، كلما زاد التشابك بين السلاسل ، زادت اللزوجة.يمكن التحكم في متوسط ​​طول السلسلة لدفعة معينة من الراتنج أثناء عملية التكثيف المتعدد.

نطاق اللزوجة الذاتية لبوليستر PET:

درجة الألياف:

0.40–0.70 المنسوجات
0.72–0.98 سلك صناعي وإطارات
درجة الفيلم:

0.60-0.70 BoPET (فيلم بوليستر ذو محورين PET)
0.70-1.00 ورقة مشكلة بالحرارة
درجة الزجاجة:

0.70-0.78 زجاجة ماء (مسطحة)
0.78 - 0.85 مشروبات غازية
حيدة البلاستيك الهندسي

1.00 - 2.00

4. المعالجة الجافة

يتميز بوليستر PET بسهولة امتصاص الرطوبة ، مما يعني أنه يمكن أن يمتص الرطوبة من البيئة المحيطة.ومع ذلك ، عند تسخين بوليستر PET "الرطب" هذا ، فإنه يتحلل بالماء ويقلل من مرونته.لذلك ، يجب تجفيف الراتينج قبل أن يدخل آلة التشكيل للمعالجة.يتم الانتهاء من معالجة التجفيف لبوليستر PET قبل دخول معدات المعالجة باستخدام مجفف أو مجفف.

في المجفف ، يتم ضخ الهواء الجاف الساخن في قاع القادوس المملوء بالراتنج ليتدفق لأعلى عبر الكريات ، ويزيل الرطوبة في الطريق.يترك الهواء الساخن والرطب الجزء العلوي من القادوس ويتدفق عبر المبرد اللاحق أولاً لأنه من الأسهل إزالة الرطوبة من الهواء البارد أكثر من الهواء الساخن.ثم يمر الهواء الرطب والبارد المتولد عبر طبقة المجفف.أخيرًا ، يتم تسخين الهواء الجاف والبارد الذي يخرج من طبقة المجفف مرة أخرى في فرن التسخين ، ويعود في الحلقة المغلقة من خلال نفس العملية.بشكل عام ، يجب أن يكون محتوى الرطوبة المتبقي في الراتنج أقل من 50 جزءًا في المليون (الأجزاء بالوزن) قبل المعالجة.يجب ألا تقل مدة البقاء في المجفف عن أربع ساعات.وذلك لأن درجة حرارة أعلى من 160 درجة مئوية مطلوبة لإكمال عملية التجفيف في أقل من 4 ساعات ، حيث تبدأ الجزيئات في التحلل المائي في الداخل قبل أن تجف.

يمكن أيضًا تجفيف بوليستر PET في مجفف راتنج الهواء المضغوط.مجفف الهواء المضغوط لا يعيد استخدام الهواء الجاف.يدور الهواء المضغوط الجاف والمسخن عبر كريات البوليستر كما هو الحال في المجفف ، ثم ينطلق في الغلاف الجوي

5- التدهور

تحدث أنواع مختلفة من التحلل أثناء معالجة بوليستر PET.تشمل أنماط التحلل الرئيسية المحتملة التحلل المائي والأكسدة الحرارية ، وقد تكون الأخيرة هي الأكثر أهمية.عندما يتحلل بوليستر البولي إيثيلين تيرفثالات ، تحدث عدة أشياء: تغير اللون ، وانفصال السلسلة الذي يؤدي إلى تقليل الوزن الجزيئي ، وتشكيل الأسيتالديهيد ، والربط المتبادل (تكوين "المواد الهلامية" أو "عيون السمكة").يحدث تغير اللون بسبب العديد من حوامل الكروم التي تشكلت بعد المعالجة الحرارية طويلة الأمد في درجات حرارة عالية.تصبح هذه مشكلة عندما تكون المتطلبات الضوئية للبوليمرات عالية جدًا ، كما هو الحال في تطبيقات التعبئة والتغليف.يؤدي التحلل التأكسدي الحراري والحراري إلى ضعف خصائص المعالجة وأداء المواد.

طريقة واحدة للتخفيف من هذا الموقف هي استخدام البوليمرات.تعمل الكومونات مثل CHDM أو حمض isophthalic على خفض درجة حرارة الانصهار وتقليل تبلور بوليستر PET (مهم بشكل خاص عند استخدام المادة في تصنيع الزجاجات البلاستيكية).لذلك ، يمكن تشكيل الراتينج بشكل بلاستيكي عند درجة حرارة منخفضة وبقوة أقل.يساعد هذا في منع التحلل ويقلل من محتوى الأسيتالديهيد في المنتج النهائي إلى مستوى مقبول (أي غير مهم).هناك طريقة أخرى لتحسين استقرار البوليمر وهي استخدام المثبتات ، وخاصة مضادات الأكسدة ، مثل الفوسفات.في الآونة الأخيرة ، تم النظر أيضًا في تحسين استقرار المواد على المستوى الجزيئي من خلال الكيمياء النانوية.

6. معدات تجهيز الزجاجات البلاستيكية

هناك طريقتان أساسيتان للقولبة لزجاجات PET ، طريقة التشكيل بخطوة واحدة وطريقة التشكيل من خطوتين.في طريقة التشكيل المكونة من خطوتين ، يلزم وجود جهازين مستقلين.تستخدم الآلة الأولى القولبة بالحقن للحصول على شكل مشابه لأنبوب الاختبار ، مع وجود خيط الغطاء في مكانه بالفعل.يكون جسم الأنبوب أكثر سمكًا بشكل ملحوظ لأنه سيتم توسيعه إلى شكله النهائي باستخدام قولبة النفخ القابلة للتمدد في الخطوة الثانية.

في الخطوة الثانية ، يتم تسخين القالب بسرعة ثم توسيعه إلى نصفي القالب لتشكيل الشكل النهائي للزجاجة.يمكن الآن أيضًا استخدام التشكيلات (الزجاجات غير المنفوخة) نفسها كحاويات متينة وفريدة من نوعها ؛بالإضافة إلى تخزين الحلوى الجديدة ، تقوم بعض فروع الصليب الأحمر أيضًا بتوزيعها على المنازل كجزء من برنامج "Bottle of Life". وهو يُستخدم بشكل أساسي لتخزين التاريخ الطبي بحيث يمكن توفيره لعمال الإنقاذ في حالات الطوارئ.

في طريقة التشكيل بخطوة واحدة ، يتم تنفيذ العملية بأكملها من المواد الخام إلى الحاويات النهائية على جهاز واحد ، مما يجعلها مناسبة بشكل خاص لتشكيل الأشكال غير القياسية (المنتجات المصبوبة حسب الطلب) ، بما في ذلك الجرار ، والأشكال البيضاوية المسطحة ، وأشكال القارورة ، إلخ. .أكبر ميزة لها هي أنها تقلل من المساحة المشغولة ، وتقلل من كمية معالجة المنتج واستهلاك الطاقة ، والجودة المرئية أعلى بكثير من النظام المكون من خطوتين.