Polyethylentereftalát

Rozbalit box

Obsah boxu

Polyethylentereftalát (běžně zkracováno jako PET nebo PETE) je termoplastický polymer ze skupiny polyesterů. Jedná se o jeden z nejrozšířenějších a nejpoužívanějších plastů na světě, známý především díky své pevnosti, čirosti a chemické odolnosti. V potravinářství se masivně využívá pro výrobu nápojových lahví, obalů a fólií. V textilním průmyslu je základem pro výrobu polyesterových vláken. Pro účely recyklace je označen recyklačním symbolem s číslem 1.

📜 Historie

Vývoj polyethylentereftalátu je spojen s výzkumem polyesterů ve 30. a 40. letech 20. století.

Objev: PET byl poprvé syntetizován v roce 1941 britskými chemiky Johnem Rexem Whinfieldem a Jamesem Tennantem Dicksonem, kteří pracovali pro společnost Calico Printers' Association v Manchesteru. Společně s vynálezci W. K. Birtwhistlem a C. G. Ritchiem si nechali materiál patentovat.
První komerční využití: Práva na výrobu vlákna byla prodána britské chemické společnosti ICI, která jej začala vyrábět pod obchodním názvem Terylene. V USA získala práva společnost DuPont, která uvedla na trh vlákno pod názvem Dacron. V této formě se PET rychle prosadil v textilním průmyslu.
Rozvoj obalové techniky: V 50. letech byla vyvinuta technologie pro výrobu tenkých a pevných PET fólií (známých jako Mylar nebo Melinex), které našly uplatnění v obalové technice, jako magnetické pásky pro záznam zvuku a dat nebo jako izolační materiál.
Revoluce v nápojovém průmyslu: Skutečný boom v použití PET nastal v 70. letech, kdy americký inženýr Nathaniel Wyeth (pracující pro DuPont) v roce 1973 patentoval technologii vyfukování (stretch blow molding), která umožnila výrobu lehkých, pevných a nerozbitných lahví. Tyto "PET lahve" postupně nahradily skleněné lahve pro sycené nápoje, vodu a další tekutiny.

⚙️ Výroba

PET se vyrábí polykondenzační reakcí dvou základních monomerů:

Purifikovaná kyselina tereftalová (PTA)
Ethylenglykol (EG), což je diol odvozený z ethylenu.

Existují dva hlavní výrobní postupy:

Esterifikace

Jedná se o modernější a častěji používaný proces. Kyselina tereftalová reaguje přímo s ethylenglykolem za vysoké teploty (cca 240–260 °C) a tlaku. Během této reakce vzniká jako vedlejší produkt voda, která se z reakční směsi odstraňuje.

n C₆H₄(COOH)₂ + n HOCH₂CH₂OH → [(CO)C₆H₄(COO)CH₂CH₂O]ₙ + 2n H₂O

Transesterifikace

Starší metoda, která využívá dimethyltereftalát (DMT) místo kyseliny tereftalové. DMT reaguje s ethylenglykolem za přítomnosti katalyzátoru. Vedlejším produktem je methanol, který se oddestiluje.

V obou případech vzniká nejprve prepolymer s nízkou molekulovou hmotností. Ten se následně podrobuje další polykondenzaci ve vakuu při vysokých teplotách (až 280 °C), čímž se zvyšuje délka polymerních řetězců a tím i mechanické vlastnosti výsledného materiálu. Pro vysoce náročné aplikace, jako jsou nápojové lahve, se výsledný granulát ještě dále zpracovává tzv. solid-state polymerization (SSP), kde se za nižší teploty v pevné fázi dále zvyšuje molekulová hmotnost polymeru.

🔬 Vlastnosti

PET má řadu vlastností, které z něj činí mimořádně univerzální materiál.

Fyzikální vlastnosti

Vysoká pevnost a tuhost: PET je odolný vůči nárazu a mechanickému namáhání.
Nízká hmotnost: Obaly z PET jsou výrazně lehčí než skleněné.
Transparentnost: V amorfním stavu je vysoce průhledný a lesklý, podobně jako sklo. Krystalizací se stává neprůhledným a bělavým.
Bariérové vlastnosti: Dobře odolává pronikání plynů, zejména oxidu uhličitého, což je klíčové pro balení sycených nápojů. Má také dobrou bariéru proti vlhkosti.
Rozměrová stabilita: Udržuje si tvar i při změnách teploty a vlhkosti.
Nízká nasákavost: Absorbuje jen velmi malé množství vody.

Chemické vlastnosti

Je odolný vůči slabým kyselinám, zásadám, olejům a většině organických rozpouštědel.
Není odolný vůči silným zásadám a některým chlorovaným uhlovodíkům.
Při vysokých teplotách je náchylný k hydrolýze.

Tepelné vlastnosti

Teplota skelného přechodu (T_g) je přibližně 75 °C. Nad touto teplotou materiál měkne a stává se tvárným.
Teplota tání (T_m) se pohybuje kolem 260 °C.

🏭 Využití

Díky svým vlastnostem se PET používá v široké škále aplikací.

Nápojové lahve: Nejznámější použití. Lahve na balenou vodu, sycené nápoje, džusy, mléko, pivo i jedlé oleje.
Potravinářské obaly: Kelímky, vaničky na maso, saláty, hotová jídla (CPET – krystalický PET je odolný vůči vyšším teplotám a lze jej použít pro ohřev v mikrovlnné troubě).
Textilní vlákna (Polyester): Výroba oděvů (fleece, sportovní oblečení), bytového textilu (záclony, koberce, výplně do polštářů a přikrývek), lan, bezpečnostních pásů v automobilech a plachet.
Fólie a filmy: Tenké PET fólie (např. Mylar) se používají jako obalový materiál, elektroizolační vrstvy, nosiče pro magnetické pásky (audiokazety, videokazety), fotografické filmy nebo jako součást solárních panelů.
Technické díly: Po vyztužení skleněnými vlákny (PET-GF) se používá na výrobu pevných a rozměrově stálých dílů v automobilovém průmyslu (kryty motorů, stěrače) a v elektrotechnice (konektory, cívky).
3D tisk: Modifikovaná verze PET, známá jako PETG (glykolem modifikovaný PET), je populárním materiálem pro 3D tisk díky své pevnosti, odolnosti a snadnému tisku.

♻️ Recyklace a dopad na životní prostředí

PET je jedním z nejvíce recyklovaných plastů na světě. Je označen recyklačním kódem 1 v trojúhelníku.

Proces recyklace

Sběr a třídění: PET lahve a obaly jsou sbírány v rámci systémů tříděného odpadu. V třídírnách jsou odděleny od ostatních plastů a roztříděny podle barvy (čiré, modré, zelené).
Drcení a čištění: Vytříděné lahve jsou rozdrceny na malé kousky (vločky, anglicky "flakes"). Tyto vločky se následně perou v horké vodě s detergenty, aby se odstranily zbytky obsahu, etikety a lepidla. Víčka a kroužky (obvykle z polypropylenu nebo polyethylenu) se oddělují na základě rozdílné hustoty (plavou na vodě, zatímco PET klesá).
Přetavení a granulace: Vyčištěné a suché vločky se roztaví a protlačí přes síto, čímž vznikají tenká vlákna, která se nasekají na malé pelety – tzv. regranulát (rPET).

Využití recyklátu (rPET)

Textilní vlákna: Nejčastější využití. Z rPET se vyrábí vlákna pro fleecové mikiny, koberce, výplně spacáků a bund.
Nové lahve (Bottle-to-Bottle): Stále častěji se rPET po dalším čištění používá k výrobě nových nápojových lahví. Mnoho výrobců nápojů se zavazuje k používání vysokého podílu rPET ve svých obalech.
Vázací pásky: Pevné pásky pro balení a fixaci zboží.
Stavební materiály: Izolační materiály, geotextilie.

Environmentální aspekty

Přestože je PET dobře recyklovatelný, představuje významnou ekologickou zátěž. Problémem je především nesprávné nakládání s odpady, které vede k znečištění oceánů a přírody plastovým odpadem. Rozkladem PET v přírodě vznikají mikroplasty, které kontaminují ekosystémy. Výroba primárního PET je energeticky náročná a závislá na ropě. Recyklace výrazně snižuje spotřebu energie i emise skleníkových plynů ve srovnání s výrobou nového plastu.

💡 Pro laiky

Co je to PET? Představte si PET jako velmi dlouhý řetěz složený ze stále se opakujících malých korálků (molekul). Díky této struktuře je pevný a odolný. Je to druh plastu, který patří do rodiny polyesterů.
Kde se s ním setkám? Téměř každý den. Čirá lahev od vody nebo limonády, kterou si koupíte, je téměř jistě z PET. Stejně tak polyesterová mikina nebo sportovní tričko jsou vyrobeny z vláken ze stejného materiálu.
Proč je tak oblíbený? Je lehký, nerozbitný, průhledný jako sklo a dobře udržuje bublinky v sycených nápojích. Pro výrobce je navíc levný.
Co znamená číslo 1 v trojúhelníku? Je to recyklační značka, která říká: "Jsem PET, vhoďte mě prosím do žlutého kontejneru." Díky tomu se dá snadno vytřídit a znovu použít. Z jedné recyklované PET lahve se dá vyrobit například vlákno pro novou fleecovou bundu.
Je bezpečný? Ano, PET je považován za bezpečný materiál pro styk s potravinami. Neuvolňuje BPA ani ftaláty, které jsou spojovány s jinými druhy plastů.

Šablona:Aktualizováno