Neden Kristalize PET
Üretimin ilk aşamasında, resin PET "melt phase reactor" den çıkar ve %100 amorf (şeffaf) olan küçük silindirik, şeffaf granüller haline getirilir. İmalatın son aşaması olan "solid state polymerization" öncesinde veya sırasında, şeffaf, amorf peletler yüksek sıcaklıkta altında kristalleştirilir (dışarıdan içeri doğru), bu sırada ayrıca birbirine yapışmalarını veya kaynaşmalarını önlemek için hızlıca çalkalanırlar.
Bu proses esnasında Tg camsı geçiş sıcaklığına (yaklaşık 75C ila 90C) geldiğinde, polimer zincirleri polimer içinde çok sayıda kristal oluşturmak için kendi üzerlerine katlanmaya başlayacak ve peletlerin yüzeyi yumuşamaya ve yapışmaya veya kaynaşmaya başlayacaktır.
Amorf PET Sıcaklık Tg camsı geçiş sıcaklığını aştığında, yüzey yeniden sertleşecek ve 230C ile 260C arasındaki Tm erime sıcaklığına ulaşana kadar tekrar yumuşamayacaktır. Çalkalamanın gerekli olmasının nedeni yumuşama etkisidir. Peletlerin yüzeyi yeniden sertleştiğinde, şiddetli çalkalama kristalizasyon sırasında oluşan kümeleri parçalar ve malzemenin serbestçe akmasını sağlar. Bu tür kristalleşme, amorf PET yüksek bir sıcaklığa ısıtıldığında ortaya çıkan, "heat-set crystallinity" olarak adlandırılır.
Hem amorf (şeffaf) hem kristalin (opak) PET çok higroskopik (su emen) bir polimerdir ve nakliye ve depolama sırasında atmosfere maruz kaldığında nemi kolayca emer. PET, çevredeki hava ile denge durumuna ulaşana kadar atmosferdeki nemi emmeye devam edecektir. PET nem seviyeleri %0,2 ila %0,3'e kadar çıkabilir.
PET işlenirken karşılaşılan en kritik sorunlardan biri, eriyik işlemeden önce polimerin önceden kurutulmasıdır. PET, eriyik işleme sırasında hidrolize karşı son derece hassastır ve yetersiz kurutma nedeniyle polimerde kalan artık nem ile reaksiyona girer. Bu hidrolitik reaksiyon, polimer zincirlerinin bir kısmını koparacak veya kıracak, polimerin içsel viskozitesini (iV) düşürecek ve fiziksel özelliklerin zayıflamasına neden olacaktır.
PET tedarikçileri, herhangi bir hidrolitik bozunma olasılığını önlemek için, eritme işleminden önce %0,003 ila %0,005 aralığında bir nihai nem seviyesine PET ön kurutmayı tavsiye eder. (Bu sadece çift degazörlü olmayan PET ekstrüderleri için geçerli).
İşte bu noktada bir problem ortaya çıkar. Amorf PET şişelerin hurdasının geri kazanılması sırasında karşılaşılan zorluklardan biri, ekstrüdere beslenmeden önce granül hurdanın kurutulmasıdır. Bu kurutma sırasında sıcaklığın 4-6 aat boyunca 150-175C seviyesinde tutulması gerekir. Ancak hurda amorftur ve amorf PET cam geçiş sıcaklığına ısıtıldığında (75-90C) yumuşamaya, birbirine yapışmaya ve köprülemeye başlar. Prosesi tıkar ve kesintilerine neden olur. İşte bu nedenle amorf PET kırıklarının kurutulması problemlidir ve kristalize PET virgin malzemeler birlikte kurutulamaz. Ya kırıklar çalkalanarak ayrı kurutulmalı veya kırıkların virgin malzeme içindeki oranı (%5 ila %10 veya hatta %15) düşük seviyelerde tutulmalıdır. Amorf kırıklar ısıtıldığında ve bitişik parçacıkların büyük çoğunluğunun kristalin virgin olması durumunda, herhangi bir küme veya aglomerasyon küçük olacak ve akış kesintilerine neden olmadan kurutma hunisinden serbestçe geçecektir.
%20'den fazla amorf hurda kullanan üreticiler, aglomerasyon problemlerinin oluşmasını önlemek için hurdayı kurutmadan önce kristalize etmelidir. Kristalizasyon bu nedenle önemlidir.
BKG Crystalcut
Nordson BKG, PET geri dönüşüm prosesinde üretilen granüllerin sonradan tekrar kristalleştirme prosesinden geçmelerini önlemek için bir yöntem geliştirmiştir. Bu önemlidir çünkü her bir ek proses uzun süre yüksek enerji kullanımı anlamını taşır. Bu da ekstra maiyet demektir.
BKG bu dezavantajı otadan kaldırmak için geri dönüşüm prosesinin içinde kristaleşmeye olanak sağlayacak bir ünite eklemiştir. Bu sayede PET geri dönüşüm granülleri hattan direkt kristalize olarak çıkarlar.
Bu prosesin çalışma prensipleri, kristalleşme yüzdesi, karşılaşılan zorluklar ve bu zorlukların aşılması konusunda ortaya konulan mühendislik yaklaşımları ve daha fazlası...