PET کلمهای است که از حروف اول کلمات PolyEthylene Terephethalate گرفتهشده است و جزء پلیمرهای با زنجیره طولانی وابسته به خانواده پلیاسترها است .
مواد تولید PET عبارتاند از:
ترفتالیک اسید خالص و اتیلن گلایکول ،که هردوی آنها از مواد خام نفتی گرفته میشوند.
فرایندهای پلیاستری با مواد واسطه دیگری نیز وجود دارند که از واکنشهای پلیمری شدن یک اسید و یک باز به وجود میآیند.
PET در حالت خاص یک ماده آمورف شیشهای شکل است و چنانچه تحت تأثیر مستقیم مواد افزودنی و اصلاحکننده قرار بگیرد ساختار بلوری پیدا میکند .مطالعات و اختراعات انجامشده توسط شرکت دوپونت آمریکا بر روی الیاف و کاربردهای گوناگون پلیاستر ،سهم PET را به بیش از 50درصد از الیاف مصنوعی در سطح جهان رسانده است .
PET بهتنهایی و یا بهصورت مخلوط با پشم یا پنبه جهت بهبود خواص مقاومت در برابر چینوچروک ، پوشش ،شستشوی پارچه و البسه به کار میرود .
تا قبل از سال 1950،PET بهعنوان یک فیلم نیز معرفی و توسعه دادهشده بود و برای استفاده در صنایع فیلمسازی از قبیل فیلمهای ویدئو، اشعه x ،فیلم عکاسی و بستهبندیهای انعطافپذیر مورداستفاده قرار میگرفته و سپس جهت استفاده در صنایع بستهبندیهای انعطافپذیر و سپس جهت استفاده در صنایع بستهبندی بهوسیله روشهای شکلدهی تزریقی و اکستروژن با الیاف شیشه تقویت و اصلاحشده و در اوایل سال1970 PET توسط فنّاوری شکلدهی دمشی،کشیده شد و اولین ساختار مولکولی سهبعدی آرایش یافته بهطور سریع جهت تولید بطریهای با وزن بسیار کم ،انعطافپذیر با استحکام بالا بهرهبرداری شد.
پلیاسترها بهوسیله واکن
ش اسید و باز در حضور کاتالیست تولید میشوند . مرحله کلیدی فرآیند پلیمری شدن ثانویه که در فاز جامد رخ میدهد ادامه پیدا خواهد کرد . مواد اولیه جهت تولید PET اسید ترفتالیک خالص و اتیلن گلایکول هست که از نفت خام استخراج میشوند .
وقتیکه مواد اولیه با همدیگر مخلوط میشوند و تحت تأثیر حرارت و فشارثابت قرار میگیرند اولین محلول به نام مونومر(بیس هیدروکیسی اتین ترفتالات ) با پلیمرهای جرم مولکولی پایین بنام الیگومر مخلوط شده سپس واکنش پیش میرود و آب خارج میشود و پلیمر پت شکل میگیرد . در این مرحله PET یک مذاب ویکسوز بوده که توسط اکسترودر، اکسترود شده و پس از خنک شدن با آب و بدون املاح به شکل یک ماده آمورف شیشهای و شفاف به دست میآید .
بعضی از مواد پلیاستری PET با استفاده از فنّاوری بر پایه دی متیل ترفتالیک (DMT) نیز تولید میشوند . برای تولید پت با جرم مولکولی بالا نیاز به مرحله دوم پلیمری شدن دارد که در قسمت ssp یا پلیمری شدن در حالتجامد و دمای پایین انجام میگیرد . در این عملیات بهطور عمده تمام مواد ناخالص و فرار از قبیل استالدئید ، گلایکول و آب ،آزاد و خارج میشوند . جرم مولکولی بالا برای بهبود خواص مکانیکی ، افزایش استحکام، مقاومت در برابر خزش همزمان با انعطافپذیری کافی بهمنظور مقاومت در برابر خزش همزمان ، با انعطافپذیری کافی بهمنظور مقاومت در برابر شکست و ترک ناشی از فشار بسیار لازم و ضروری است .
وقتیکه پلیمر شکل میگیرد خالصسازی آن بسیار سخت و دشوار خواهد شد بدینجهت خالصسازی مواد در هنگام تولید از پارامترهای بسیار مهم و کلیدی برای رسیدن به کیفیت مطلوب پلیمر جهت بستهبندی مواد غذایی هست. فرایند تقطیر در خلأ بهآسانی اتیلن گلایکول را خالصسازی میکند ضمن اینکه ترفتالیک اسید توسط بلوریشدن متوالی از حلالها خالصسازی میگردد .چنین موادی با خلوص و جرم مولکولی بالا برای کاربردهای بستهبندی مواد غذایی موردنیاز هست .
کاتالیست ها با غلظتهای کم جهت تسریع واکنش و تضمین اقتصادی طرحها استفاده میشود .کاتالیستهای رایج ، تری اکسید آنتیموان میباشند البته نمکهای تیتانیومی،ژرمانیم،کبالت منگنز، منیزیم و روی نیز استفاده میشوند و به شکل کپسول های با اندازههای بسیار کوچک و ریز در ماتریس پلیمر و یا خود زنجیر پلیمر باقی میمانند. ماهیت فیزیکی PET خواص فیزیکی و مورفولوژی بسیار خوبی از خود نشان میدهد .
PET یک پلیمر نیمه بلوری هست و وقتی تا دمای بالاتر از 72 درجه سانتی گراد گرم میشود از حالت شیشه سخت به حالت لاستیکی کشدار تبدیل میشود به طوریکه زنجیرههای مولکولی را میتوان بهطور یکبعدی یا دوبعدی آرایش داده و به شکل لیف ،فیلم و بطری تبدیل کرده و درصورتیکه پلیمر در حالت کشیده ، سریع سرد گردد زنجیرهای مولکول بدون حرکت با همان آرایش مولکولی باقی میمانند .
پلیمر در حالت کشش فقط یکبار سخت و محکم میشود و خواص مطلوب را در بطری PET ایجاد میکند چنانچه PET کشیده شده در دمای بالای c75 نگهداشته شود و بهطور آهسته بلوریشده و پلیمر به شکل مات ، سفت ، محکم و با انعطاف پذیری کمتر درمیآید که به آن PET بلوری یا CPET گفته میشود .
این شکل از پلیمر قابلیت تحمل دماهای بالاتر را دارد و میتواند برای تولید سینیها و ظروف مورداستفاده در اجاقگازها و ماکروویوها بسیار خوب و مناسب میباشند.
فن تثبیت حرارتی نیز در بهبود خواص تجعد (چیندار) و مقاومت شستشوی الیاف پلیاستر بهکاربرده میشود. اعمال تغییرات توسط هرکدام از فنها ، گستره وسیعی از محصولات پلیاستری که همگی دارای فرمول شیمیایی پایه مشابهی هستند برای ما تولید میکنند.
PET تاکنون بهعنوان یک ماده ساده توصیفشده درصورتیکه اصلاحات زیادی جهت توسعه خواص ویژه آن انجامشده است و برای کاربرد در انواع بستهبندیها و تجهیزات تولیدی خاص معرفیشدهاند.
این اصلاحات یک ماهیت شیمیایی دارند که با انجام دادن آنها اشکال مختلف ساختمان بلوری ایجاد میشود. برای مثال وجود کومونومرهایی مثل ایزوفتالیک اسید یا 1 و 4 سیکلوهگزادی متانور در پلیمر PET با غلظتهای کم نرخ بلورینگی را کاهش میدهد و امکان تولید دیوارههای بطری صفحات و فیلمهای ضخیمتر را میدهد .
تاکنون بهعنوان یک ماده ساده توصیفشده درصورتیکه اصلاحات زیادی جهت توسعه خواص ویژه آن انجامشده و برای کاربرد در انواع بستهبندیها و تجهیزات تولیدی خاص معرفیشدهاند .
این اصلاحات یک ماهیت شیمیایی دارند که با انجام دادن آنها اشکال مختلف ساختمان بلوری ایجاد میشود . برای مثال ایزوفتالیک اسید یا 1و4 سیکلوهگزادی متانول در پلیمرPET با غلظتهای کم ٬ نرخ بلوریرنگی را کاهش میدهد و امکان تولید بلورینگی دیوارههای بطری٬ صفحات و فیلمهای ضخیمتر را میدهد .
برای نمونه بطریهای ضخیمتر و سنگینتر در دستگاههای ظروف باقابلیت پر کردن مجدد استفاده میشود. همچنین افزایش درصد بلورینگی جهت محدود کردن حرکت و جلوگیری از تغییر شکل در درجه حرارتهای بالا همچون سینیهای غذا مورداستفاده در ماکرویو و اجاقگاز ضروری هست . در این حالت از عوامل هسته زا یا تسریعکننده بلوریشدن ٬ همچون جرم مولکولی بالا بهکاربرده میشوند .
کاربرد در بستهبندی مواد غذایی بهطورکلی خواص مطلوب برای کاربردهای بستهبندی از خواص ذاتی پلیمر به دست میآیند . بنابراین افزودنیهایی مثل ضد اکسیدکنندهها ٬نرمکنندهها٬ پایدارکننده های حرارتی ٬پایدارکننده ها در برابر اشعه ماوراءبنفش ضروری نمیباشند .
رنگدانهها با غلظت بسیار کم (معمولاً کمتر از ppm500) برای بعضی از انواع تجاری PET مورداستفاده قرار میگیرند ٬ آنها همانند کاتالیست ها بهصورت کپسولهای بسیار ریز در ماتریس پلیمر و یا بهصورت متصل در زنجیرههای مولکولی قرار میگیرند . آنها در حین فرایند پلیمری شدن و یا در حین تولید صنایع پاییندست اضافه میشود و فرایند جداسازی و استخراج آنها بسیار دشوار هست.
سه کاربرد عمده PET در بستهبندی شامل ظروف و بطری٬ پارچ ٬ لولهها ٬ورقههای نیمه سخت برای شکلدهی حرارتی (سینیها) و فیلمهای نازک آرایش یافته کیسهها ٬ لفاف بستهبندی ٬ غذاهای سرپایی هست . بطریهای PET توسط فرایند شکلدهی دمشی-کششی ٬ یکی از فرایندهای پیشرفته با ایجاد حداکثر خواص ویژه برای PET تولید میشوند .
انتخاب دمای دمشی بهینه برای رسیدن به خواص مطلوب PET بسیار مهم و حیاتی هست . مقاومت ضربهای ٬ شفافیت ٬ سفتی ٬ نفوذناپذیری گازها ٬ خزش و دیگر پارامترهای در حین فرایند شکلدهی بهینهسازی میشوند . در فرایند تولید ورقهای نیمه سخت و شفاف PET که برای تولید اشیا گوناگون به روش شکلدهی حرارتی استفاده میشود ٬ در ابتدا چیپسهای PET توسط اکسترو در ذوب و پس از خنک کردن و کمپرس کردن بهوسیله غلتکهای مخصوص٬ به شکل ورق درمیآید .
ورقهای تولیدشده PETشکل میگیرند و قطعات و کالاهای موردنیاز تولید میشوند. فیلمهای نازک و آرایش یافته PET به علت ایجاد خواص خوب و مناسب در ماده PET ٬تقاضای تولید و کاربرد از آن ایجاد کرده است.
خواص حرارتی بسیار خوب فیلمهای PET ٬ امکان فرایند شدن و استفاده از آن در دماهای با گستره وسیع دمایی (70 الی 150درجه سانتیگراد )را ایجاد میکند ٬ طوری که اغلب فیلمهای بستهبندی متعارف را پوشش میدهد .
این مواد برای بستهبندی غذاهای آماده ٬ پوشش و چفت کردن ظروف قابلاستفاده در ماکروویوها ٬مایعات با دمای بالا بسیار مناسب میباشند .
فیلمهای PET با داشتن اثرات شیمیایی خنثی مقاومت خوب در برابر نفوذ گازها ٬ اهمیت ویژهای برای کاربرد در صنایع غذایی ٬ دارویی کسب کرده است ٬ همچنین برای فرایندهای استریلیزاسیون و ضدعفونی کردن توسط بخار ٬اکسید اتیلن و اشعه میتوان آنها را مورداستفاده قرارداد .
راه رسیدن به این خواص ٬ ایجاد تغییرات در ساختار بلوری هست . بهمنظور توسعه کاربردهای پلیاتیلن ترفتالات مثل تولید محصولات با حفاظت زیاد در برابر اکسیژن و رطوبت و درنتیجه جلوگیری از تعفن و ترشیدگی و طعم نامطلوب ٬میتوان PET را توسط فنّاوریهای از قبل اکستروژن همزمان با مواد دیگر ٬ تزریق همزمان با مواد دیگر لمینت ها و پوششها با دیگر مواد پلاستیکی ترکیب نمود.
ملاحظات ایمنی و بهداشتی اغلب غذاهای امروزی بهصورت بستهبندیشده به مشتریان عرضه میشوند. برای بستهبندی یکبارمصرف مناسب مواد غذایی ٬ لازم است اثرات متقابل و فعلوانفعالات میان غذا و مواد بستهبندی کاملاً شناخته شود و بایستی هرگونه فعلوانفعالات متقابل بهشدت کم باشد .
در بعضی از موارد انتقال مواد از غذاها به مواد بستهبندی و برعکس در مقادیر بسیار کم و ناچیز اتفاق میافتد . جهت حصول اطمینان از کم بودن این مقادیر بایستی مهاجرت این مواد تشخیص داده شوند .موادی که بهآسانی مهاجرت میکنند٬ معمولاً جرم مولکولی بسیار کم و فراریت بالایی دارندPET جهت بستهبندی بایستی دارای جرم مولکولی بسیار بالا و تمایل به انتقال و مهاجرت مواد در آن وجود نداشته باشد و یا مقادیر آن منفی باشد .
امروزه توسط فنّاوری آنالیز پیشرفته فعلوانفعالات بسیار کم نیز قابلتشخیص است ٬ طوری که مهاجرت بسیار ناچیز و کم مواد نیز قابلمشاهده است . مطالعات بسیار زیادی بر روی PET انجامشده که همگی آنها بر خواص و قابلیتهای مطمئن PET تأکید نمودند . قوانین بستهبندی غذایی در بخشEEC /893/1976 ٬ 76 مربوط به اتحادیه مواد غذایی٬اصول قوانین پایهای ازجمله حالتها و انواع مختلف مواد در تماس با غذاها که نباید مواد غذایی منتقل شود و همچنین مقادیر این مواد که میتوانند سلامت انسان را در معرض خطر قرار دهند و یا باعث از بین بردن و فاسدشدن مواد غذایی میشوند بهتفصیل شرح دادهشده است .
همچنین در بخش دوم به شماره 89/109/ECC اتحادیه غذا و مواد وابسته مقادیر قابلقبول این مواد در کالاهای پلاستیکی و غیره پلاستیکی مرتبط یا بستهبندی مواد غذایی نیز شرح دادهشده است .
بهطورکلی قوانین و دستورالعملها با سه اصل زیر مورد تصویب قرارگرفتهاند الف- تهیه لیستهای مربوط به مواد مجاز ب- مقدار مهاجرت کلی (OML)مواد به غذا پ-محدودیت های مهاجرت مخصوص (SML)برای مواد خاص دستور عمل شمارهECC/82/711اصول قوانین پایهای برای تست کردن SMLوOML مایعات مورداستفاده در تستها ٬ زمان و دمای تست مهاجرت مورد را تعیین میکنند .
دستورالعمل OML را برای¬ mg /dm2 10¬ از سطح تماس با مواد غذایی و یا mg/kg60 (ppm60)در غذا تعیین کرده است . همچنین مقادیر مهاجرت مونومرهای بکار برده شده است . CEN کمیته استانداردسازی اروپا همانند ENV1186 یک نسخه از روشهای تست باقابلیت استفاده تحت شرایط گوناگون را منتشر کرده است . چنانچه یک محصول دارای درصد ترکیبات با مقادیر مجاز مطابق دستورالعمل باشد میتوان با هرکدام از روشهای دلخواه تست نمود .
درصورتیکه مقادیر مهاجرت مواد در حد قابلقبول باشد میتوان از آنها برای کاربردهای مختلف استفاده نمود . قابلتوجه است که تست بایستی بر روی محصولات نهایی با کاربردهای خاص انجام گیرد.اغلب پلیمرها دارای ساختار الی هستند اما مسئولیت اصلی برای حصول تائید نهائی به عهده تولیدکنندگان مصرفکنندگان هست که دقیقاً میدانند که محصول چگونه ساختهشده محتوی چه چیزهایی میباشند.
اصول قوانین آئیننامهای دیگر کشورها شبیه Eu٬ در جستوجوی تأمین سلامت ٬ضوابط و معیارهای قابلقبول بودن اینگونه مواد کالاهاومواد برای کاربردهای که قصد دارند استفاده نمایند اطمینان حاصل شوند هست تمام مواد در تماس با خوراکیها ٬اعم از کیسههای پلیمری ٬ رنگها و دیگر افزودنیها بایستی مورد تائید و یا معافیت از قوانین واقع شوند.
استفاده از PET بازیافتی در بستهبندی محصولات PET بازیافتی توسط تمام قوانین و دستورالعملهایی که در مواد خام بهکاربرده میشود مورد تائید واقعشده است . سلامتی و ایمنی مصرفکنندگان یکی از مهمترین الویت هایی است که در مورد مصرف مجدد مواد بازیافتی و یا هر ماده دیگر که با غذاها در تماس باشد مورد تأکید و ملاحظه قرار میگیرد .
یکی از خواص ویژه PET که آن را نسبت به دیگر مواد پلاستیکی در ارجحیت قرار داده ٬ مصرف مجدد (بازیافت) آن و ضریب نفوذ بسیار کم به مقدار حدود 100 تا از این فاکتور ضریب نفوذ کمتر از دیگر مواد است ٬ این بدین معنی است که نفوذ آلودگیها به درون PET و به مواد خوراکی از طریق PET بسیار سخت و دشوار هست. هیچگونه قانونی بهطور مستقیم در اروپا وجود ندارد که بهطور خاص با این موضوع سروکار داشته باشد .برای مواد پلاستیکی بازیافت شده اجازه کاربرد در صنایع بستهبندی مواد غذایی داده نمیشود .
بعضی از قوانین جهانی استفاده کردن از پلاستیکهای بازیافتی برای کاربردهای در تماس با غذاها غدغن و منع کردهاند . مطالعات تفصیلی مربوط به استفاده مجدد بطریها ٬تحقیقات در رابطه با جنبههای ایمنی و سلامت و محیطزیست برای کاربردهای PET در دستگاههای باقابلیت پر کردن مجدد را تکمیل کرده است.
