Полиэтилентерефталат (ПЭТ или ПЭТФ) — один из самых распространенных полимеров в мире. ПЭТ относится к полиэфирам.
Природные полиэфиры — янтарь, шеллак, пленки и лаки растительных масел — известны с древнейших времен.
Полиэтилентерефталат известен также как лавсан.
Полиэтилентерефталат может эксплуатироваться как в аморфном, так и в кристаллическом состоянии.
Аморфный полиэтилентерефталат – твердый прозрачный с серовато-желтоватым оттенком, кристаллический – твердый, непрозрачный, бесцветный. Переходит в прозрачное состояние при нагреве до температуры стеклования и остается в нем при резком охлаждении и быстром проходе через так называемую «зону кристаллизации».
Одним из важных параметров ПЭТ является «присущая вязкость» определяемая длиной молекулы полимера. С увеличением присущей вязкости скорость кристаллизации снижается.
По своему химическому составу ПЭТ — это насыщенный полиэфир этиленгликоля и терефталевой кислоты.
Наличие суффикса «фталат» в названии ПЭТ (полиэтилентерефталат) нередко приводит к недоразумению — из-за созвучности названия данного материала с пластификаторами (фталатами). Фталаты являются низкомолекулярными продуктами, производимыми в промышленном масштабе из нафталиновой (фталевой) кислоты, то есть из другого сырья.
Фталаты используются в качестве смягчителей для придания эластичности в процессе производства и эксплуатации (например, дибутилфталат, изобутилфталат и др.). Накапливаясь в организме человека, они могут навредить его здоровью.
Технологии ПЭТ принципиально не используют никаких пластификаторов, поскольку данный полиэфир сам по себе очень пластичен, имеет великолепную текучесть. Это высокомолекулярный полимер, который не имеет с низкомолекулярными фталатами ничего общего, кроме суффикса в своем названии. И, следовательно, в отличие от фталатов ПЭТ не может нанести вред здоровью человека.
Повсеместное применение ПЭТ, полученного химическим путем, в различных областях деятельности человека становится масштабнее с каждым годом. Прочность, легкость, термостойкость, химическая инертность материала, высокие барьерные свойства вывели ПЭТ в один из лидеров в сфере упаковки товаров, в частности, пищевой продукции.
Безопасность ПЭТ как упаковки многократно подтверждена нормативно-правовыми актами государственного уровня (ГОСТы, Таможенный регламент), а также результатами многочисленных отечественных и зарубежных научных исследований.
История открытия
Первый синтез полиэфира был осуществлен в 1930 г. сотрудником лаборатории DuPont (США) Карозерсом. ПЭТ был получен впервые в 1939 г. сотрудниками английской компании «Calico Printers» Рексом Уинфилдом и Джеймсом Диксоном в процессе работы над созданием новых текстильных волокон. Патент на данное изобретение был зарегистрирован в 1941 г.
В СССР работы по получению ПЭТ были начаты в 1949 г. во Всесоюзном НИИ искусственных волокон (г. Мытищи Московской области). Синтезированный материал назвали по первым буквам в честь Лаборатории высокомолекулярных соединений Академии Наук СССР – лавсан.
Главный инженер DuPont Наталиель Уитт (США) поставил себе задачу разработать бутылку для газировки которая не бьется, не много весит и химически нейтральна. В 1973 г. он сформулировал, каким образом ПЭТ может быть подвержен трехмерному растяжению и получил патент на бутылку из ПЭТ. В 1976 г. началось производство бутылок из данного материала.
Характеристика ПЭТ
Легкость
Средний вес полимерной полулитровой бутылки составляет 15 г (стеклянная бутылка такого же объема весит 350 г). Легкость ПЭТ делает его удобной упаковкой с точки зрения транспортировки и хранения товаров.
Прочность
ПЭТ обладает высокой термостойкостью в диапазоне температур от — 400С до + 2000С; надежно сохраняет свою форму при температуре до +850С. Изделия из ПЭТ имеют низкий коэффициент трения, устойчивы к удару, растрескиванию, истиранию, многократным деформациям при растяжении и изгибе.
Герметичность
ПЭТ обладает высокой степенью герметичности для защиты продуктов от влажности (имеет низкий коэффициент гигроскопичности) и воздействия углекислого газа. Благодаря ПЭТ-таре газированные напитки сохраняют углекислый газ, минимизированы возможности испарения.
Химическая и биологическая инертность, гигиеничность
ПЭТ-тара долго сохраняет вкус и свежесть продуктов. ПЭТ устойчив к воздействию микроорганизмов, инертен по отношению к содержимому, никак с ним не взаимодействует и не влияет на него, проявляет свойства хорошего газового барьера.
ПЭТ устойчив к действию агрессивных сред — разбавленных кислот, спиртов, парафинов, бензинов, минеральных солей и большинства органических соединений за исключением сильных щелочей и некоторых растворителей.
Экономичность и практичность
ПЭТ-тара позволяет экономичнее расходовать содержащуюся в ней продукцию благодаря возможности открыть и герметично закрыть тару. ПЭТ-упаковка не травмоопасна. В случае нарушения целостности упаковки ею невозможно порезаться в отличие от стеклянной тары, жестяной или алюминиевой банки.
Прозрачность
ПЭТ позволяет потребителю видеть содержимое упаковки, убедиться в отсутствии посторонних веществ, оценить степень свежести (например, молочных продуктов) и уровень налива в емкость. По внешнему виду и по светопропусканию (90%) листы из ПЭТ аналогичны прозрачному оргстеклу (акрилу) и поликарбонату. Однако по сравнению с оргстеклом у полиэтилентерефталата ударная прочность в 10 раз больше.
Пластичность
Благодаря своей высокой пластичности ПЭТ-упаковка дает возможность применения различных дизайнерских решений, создания уникальных по виду и форме емкостей, что позволяет сделать упаковку товаров более привлекательной и удобной для потребителя.
Экологичность
Производство ПЭТ-упаковки и ее использование отличается высокой степенью «дружелюбия» по отношению к окружающей среде на всех этапах своего жизненного цикла.
Отходы ПЭТ относятся к 5 классу (самые безопасные), и при их сжигании не выделяются диоксины, поскольку в ПЭТ не содержится хлор. Выбросы ПЭТ при сжигании, по данным японских исследователей (хроматографический анализ отходящих при сжигании газов), идентичны выбросам при сжигании дров.
Малоизвестные факторы о пластиковой посуде
Вместе с тем ПЭТ-тара является проницаемой для ультрафиолета и кислорода. Это связано с тем, что высокомолекулярная структура ПЭТ не является непроходимым препятствием для газов, имеющих небольшие размеры молекул.
Эти свойства могут сокращать сроки хранения некоторых продуктов в ПЭТ-таре. Однако данные процессы достаточно растянуты во времени. Пищевая продукция, например, молоко и молочные продукты, квас, как правило, не требуют длительных сроков хранения, в какой бы таре они ни были расфасованы, поскольку потребителю важна свежесть данной продукции.
Более того, эти свойства используются во благо: ПЭТ-бутылки и солнце помогают получать питьевую воду используя систему SODIS.
SODIS (solar water disinfection) – солнечная дезинфекция воды, представляет собой систему очистки воды с использованием двух доступных компонентов: солнечного цвета и пластиковых ПЭТ бутылок.
Миллионы людей в развивающихся странах размещают наполненные водой бутылки на солнце на несколько часов или дней (в зависимости от того, сколько солнечного света доступно в данном районе) в качестве простого, но эффективного средства уничтожения болезнетворных бактерий для получения безопасной питьевой воды.
Применение ПЭТ
ПЭТ находит разнообразные применения благодаря широкому спектру свойств. Основными областями использования полиэтилентерефталата являются производство преформ, волокон и пленок.
Из полиэтилентерефталата производят текстильные волокна, кордные нити, изготавливают детали кузовов автомобилей, корпуса швейных машин, ручки электрических и газовых плит, различные разъемы, детали двигателей, насосов, компрессоров.
Пленки из полиэтилентерефталата применяют для межслойной изоляции в обмотках трансформаторов, дросселей, используют в производстве конденсаторов. Он применяется как диэлектрик для изготовления деталей электротехнического назначения.
Из полиэтилентерефталата делают нити для хирургических операций, эндопротезы клапанов сердца и сосудов, искусственные связки и сухожилия.
Основное применение связано с изготовлением ПЭТ-тары. ПЭТ тара получила широкое распространение как упаковка для питьевой и минеральной воды, растительных масел, майонеза, кетчупа, молока, пива, уксуса, косметики и фармацевтических средств, бытовой химии, технических жидкостей.
Исходный материал для ПЭТ бутылок – ПЭТ преформы, из которых после предварительного разогрева растягиваются и выдуваются бутылки. Цвет и прозрачность будущей бутылки закладывается при изготовлении преформы из гранул.
Преформа – это заготовка для изготовления ПЭТ бутылок или банок из полимера (полиэтилентерефталата) методом выдувного формования.
Видеофильм «Как делают пластиковые бутылки и банки»
Безопасность
Как сырье для ПЭТ, так и сама ПЭТ-упаковка проходят экспертизу в Роспотребнадзоре на соответствие требованиям Технического регламента Таможенного союза.
Безопасность ПЭТ подтверждается растущим с каждым годом спросом на данный материал со стороны медицины. Благодаря инертности полиэтилентерефталата сегодня активно используются ПЭТ-имплантаты при лечении сердечно-сосудистых заболеваний, а также шовные нити — при осуществлении хирургических вмешательств. ПЭТ-тара применяется в качестве контейнеров для сбора и анализа крови, хранения медицинских препаратов в жидком и твердом состоянии.
Благодаря прозрачности, возможности гибкого дизайна, экономичности ПЭТ все больше ведущих косметических производителей предпочитает упаковывать свою продукцию в ПЭТ-тару.
История применения ПЭТ для упаковки пищевой продукции насчитывает более 50 лет. В Российской Федерации регулярно проводятся исследования и испытания, оценивающие потребительские свойства ПЭТ-упаковки и ее влияние на качество содержащейся в ней продукции.
Одним из самых последних и авторитетных исследований, осуществленных в интересах российского потребителя, является лабораторное исследование института Фраунхофера («Fraunhofer IVV»).
Это основной исследовательский центр стран Европейского союза, определяющий безопасность упаковки. Его лаборатория оснащена современным оборудованием, способным находить ультрамалые примеси веществ в любой полимерной таре. Указанный институт на регулярной основе готовит заключения для регламентов Еврокомиссии и Европейского агентства по безопасности продуктов питания (FFCA); имеет аккредитацию DIN EN ISO/IEC 17025.
Выбор института Фраунхофера в 2014 г. в качестве контрольной организации при проведении исследования свойств российского ПЭТ был продиктован необходимостью получить высокопрофессиональную объективную независимую стороннюю оценку. В рамках работ было проведено исследование всех марок ПЭТ российских компаний (Алко-Нафта, СИБУР, ПОЛИЭФ и Сенеж), а также бутылок, выпускаемых из ПЭТ на предприятиях компаний «Европласт» и «Ретал».
Были проанализированы образцы на содержание вредных веществ: фталатов (изобутилфталат, дибутилфталат и т.д., всего 11 наименований), бисфенола, метанола, формальдегида.
Официальное заключение Института Фраунхофера:
Все образцы российского ПЭТ соответствуют требованиям безопасности при контакте с пищевыми продуктами любого типа; российские образцы по чистоте соответствуют лучшим мировым аналогам, применимы без ограничения для любых пищевых продуктов, а упомянутые вредные вещества не были обнаружены в образцах сырья и упаковки.
Промышленный синтез ПЭТ является одним из экологически чистых производств. ПЭТ-тара способствует уменьшению образования твердых бытовых отходов. Производство ПЭТ снижает парниковый эффект.
Переработка ПЭТ
ПЭТ-упаковка подлежит переработке на 100%. Широкие возможности использования вторичного ПЭТ сделали этот материал самым перерабатываемым в мире.
Этапы производства и жизненного цикла ПЭТ-бутылки
Производство ПЭТ-пленок возможно как из первичных, так и из переработанных материалов. В РФ для упаковки пищевых продуктов допустимо использование только ПЭТ-пленок, изготовленных из первичных материалов.
Строительные материалы, произведенные на основе вторичного ПЭТ, отличаются высокими физико-механическими свойствами.
Примеры переработки ПЭТ-бутылок
Вторичная переработка ПЭТ снижает выбросы углекислого газа в атмосферу за счет снижения энергопотребления.
ПЭТ может быть переработан многократно. Из-за некоторых технологических ограничений переработанный пищевой ПЭТ целесообразнее всего использовать для производства материалов для сферы строительства (кровля, покрытия, клей), волокон, нитей, пленок, нетканых материалов и пр.
Создание отечественного ПЭТ-производства
Сегодня отечественное производство ПЭТ покрывает практически все потребности российской пищевой промышленности в ПЭТ-упаковке.
Несмотря на то что в СССР синтез ПЭТ был освоен в 1956 г., производство полиэтилентерефталата, в том числе в качестве материала упаковочной тары, в промышленных масштабах в нашей стране долгое время отсутствовало.
Первые продукты питания, в упаковке которых использовался ПЭТ, появились в РФ на полках магазинов в 1990-е годы. При этом используемый материал был полностью импортным.
Производители пищевой промышленности остро нуждались в упаковочном материале с высокими потребительскими свойствами, подобном ПЭТ. Первый завод по синтезу ПЭТ на территории России был введен в эксплуатацию в 2003 г.
С момента появления первого завода по синтезу ПЭТ в России усилия производителей в России были сосредоточены, прежде всего, на изготовлении бутылочного ПЭТ (более 95%). Производство ПЭТ-волокон в стране находится на стадии своего становления (4,1%) - 2016 г.