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PET Extrusion/pt

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Propósito

Esta revisão literária é para investigar as propriedades e mecanismos relevantes do plástico PPET durante a extrusão. O alcance atual da pesquisa pode ser encontrado na página PET Preparation Protocol .

Conhecimento básico

Wikipédia Reciclagem de PET

Noções básicas sobre PET na Wikipédia

Temperatura de fusão cristalina: 260°C

Transição vítrea: 70°C

Ebulição/Decomposição: 350°C

Temperaturas

FusãoDecompondoDegradação térmicaDegradação hidrolíticaTemperatura da impressoraTemperatura da extrusora
Venkatachalam [1]260°C100-120°C
Impressão 3D Leapfrog [2]160-220°C
Romão [3]285–370 °C
Samperi [4]320°C
Wikipédia260°C350°C

Dados de Extrusão

  • Um grupo usou uma "extrusora de ventilação de parafuso único de 60 mm com comprimento de 38D [que] foi integrada em uma linha de extrusão de filme plano para processamento de PET". [5] Também foi observado que altas taxas de extrusão podem resultar em maiores tensões de cisalhamento e, consequentemente, temperaturas.

Pesquisas

Google

  • BICHO DE ESTIMAÇÃO
  • Temperatura de degradação do PET
  • Impressão com filamento PET
  • Extrusão de PET
  • Condições de extrusão de PET

Google Acadêmico

  • PET higroscópico
  • Oxidação Térmica PET

Lista de citações

Botelho et al.

  • Artigo técnico detalhando uma comparação entre estabilidades de vários plásticos versus degradação termo-oxidativa. [6]

Romão et al

  • Foco apenas no PET, nos mecanismos de degradação e nas propriedades do PET. [3]

Samperi e outros

  • Analisa e fornece dados sobre a degradação térmica do PET. [4]

Venkatachalam e outros

  • Menos esboço técnico e estudo da degradação térmica. [1]

Além do PLA: todos os tipos de coisas que você pode imprimir em sua impressora 3D

  • contém 2 slides mostrando o uso do PET como filamento, indicando que o processo é possível. [7]

Materiais de impressão do Leapfrog Center

  • Contém temperaturas, juntamente com exemplos e dicas para impressão com PET. Diz-se que 260 °C resultou em um acabamento opaco. [2]

Michaeli e Schmitz

  • Um estudo analisando as temperaturas, pressões e quantidades de secagem necessárias para que o PET seja extrudado. Uma excelente fonte sobre como modificar o recyclebot. [5]
  • Também indica que a secagem não é necessária, se for utilizado o método de “desgaseificação do funil”, conforme descrito na página 296. [5]

PET cristalino vs. amorfo

  • Temperaturas, durações e outras condições para secar e processar adequadamente vários tipos de PET. [8]

FeedScrewDesigns.com

  • Discussão no fórum sobre métodos de extrusão de PET. [9]

Eastapak

  • Documento descrevendo os métodos e processos usados ​​pela Eastapak Polyesters , uma empresa que trabalha com PET cristalino e amorfo (APET). Ele fornece informações sobre as relações L/D para extrusão, juntamente com outra insistência de que o PET seja seco antes do processamento. [10]

PET Business Group: Secagem RELPET

  • Outra fonte enfatizando como e por que o PET deve ser seco, e oferecendo várias temperaturas e condições. [11]

Perguntas e respostas sobre secagem de PET da PlasticTechnologies

  • Apresenta informações sobre temperaturas e tempos para secagem de PET. [12]

CWC: Melhores práticas em reciclagem de PET

  • Traz à tona o ponto de que muitos aditivos podem estar dentro de garrafas PET. O plástico em garrafas PET é amorfo e precisa ser seco até uma umidade recomendada de <100 ppm. [13]

A diferença que a cristalinidade faz

  • Destaca quais transformações de fase podem ocorrer dentro da extrusora. Indica que acima de 140°C, o plástico deve se tornar cristalino e, portanto, se tornaria altamente quebradiço. Em torno de 260°C, o cristal quebradiço derrete. A recomendação, então, é que o plástico seja mantido acima da temperatura de transição vítrea, mas abaixo da temperatura na qual a cristalização começa. [14]

Reciclagem de garrafas plásticas vazias

  • Um vídeo no YouTube mostrando o processo de reciclagem de PET na Marglen Industries. O vídeo destaca que a limpeza adequada das garrafas é extremamente importante e que, desde que as cores combinem, garrafas diferentes podem ser recicladas juntas. A Marglen também demonstra que a extrusão de filamentos de PET é possível e que, uma vez extrudada, a fibra deve ser rapidamente resfriada com água. [15]

NAPCOR

  • NAPCOR é a National Association for PET Container Resources. Algumas informações gerais e estatísticas sobre reciclagem de PET podem ser encontradas em seu site, mas não uma grande quantidade de informações técnicas sobre processamento de PET. [16]

Cristalinidade do polímero Hegde

  • Um site publicado pela Universidade do Tennessee, que mostra como a cristalinidade é afetada em polímeros. Em particular, estão as seções DSC e Difração de Raios X , que mostram como ambos os processos instrumentais são realizados e como determinar a cristalinidade a partir de dados registrados. [17]

Propriedades térmicas e mecânicas do PET reciclado e suas misturas

  • Um estudo do site da Burcham International Corporation, que apresenta as resistências à tração e as propriedades cristalinas de várias misturas de diferentes plásticos PET, reciclados e virgens. [18]

Como garrafas plásticas são recicladas em poliéster

  • Um vídeo do YouTube do programa "How It's Made", mostrando o processo para transformar garrafas PET em tecido de poliéster. Durante esse processo, a extrusão do plástico é feita a 270 °C. Os fios que aparecem após essa extrusão não são pretos e líquidos, como foi o caso da MAIORIA dos experimentos na primavera de 2015. As garrafas foram separadas dos rótulos e tampas, por meio de um controle de flutuabilidade. Em seguida, a cola para os rótulos foi removida com um banho de soda cáustica (NaOH). As garrafas trituradas foram secas por 10 horas em um forno de secagem rotativo e, em seguida, levadas para serem extrudadas. [19]

Planta de reciclagem de PET Amut

  • Um vídeo do YouTube mostrando o processo e o controle de qualidade na Amut Recycling. Eles usam uma técnica de moagem úmida. PET recristalizado pode ser visto no final do vídeo, em grandes latas de metal. [20]

Obstáculos

O trabalho atual resulta em um polímero de baixa viscosidade, quebradiço e descolorido.

Higroscopia

Os pedaços de PET precisarão ser secos antes do processamento. [6] [4] [5] [10] [9]

Degradação

Os plásticos PET degradam-se de várias maneiras: [3]

Degradação térmica geral

[1] Samperi indica que ocorre degradação significativa entre 310°C-320°C [4]

Termo-Mecânico

As tensões do processo de extrusão podem causar maior degradação do polímero.

Termo-Oxidativo

Hidrolisando

Essa forma de degradação exige a secagem do PET antes do processamento, também conhecida como "pré-secagem".

Abordagem planejada atual e conclusões

O PET precisa ser triturado e seco. A secagem previne a hidrólise. Além disso, a temperatura de fusão precisará ser controlada, para um pouco acima de 260°C, para evitar degradação térmica. A degradação é indesejável, pois a viscosidade do PET provavelmente diminui à medida que ele é degradado ainda mais, devido à menor massa molecular, e uma menor viscosidade significa que a extrusão do PET em filamento é muito mais difícil.

A secagem é crítica para o PET. Todas as fontes enfatizam isso.

As faixas de temperatura em 9/9/2014 são: 70°C<T<290°C

A faixa de temperatura em 12/09/2014 é: 70°C<T<250°C. O PET não precisa ser líquido, ao contrário de apenas ser amolecido para permitir a extrusão. Temperaturas muito altas quebrarão quaisquer ligações semicristalinas e amorfas e potencialmente degradarão e quebrarão as ligações dentro das próprias moléculas de PET.

Copolímeros podem auxiliar no processo, pois podem potencialmente reduzir a cristalinidade do PET, permitindo que ele derreta em uma temperatura mais baixa e prevenindo a degradação. No entanto, isso pode impactar como o PET pode ser impresso então, pois está em uma temperatura mais baixa.

A impressão com PET é possível. [2] Modelo sólido impresso em 3D nos slides 30, 31 [7]

"O PET é um bom material para imprimir: ele tem uma ampla faixa de temperatura e imprime de 160°C a 210°C sem problemas. Não tive problemas em fazer o material grudar na placa de vidro, uso bastante pasta de ABS e apenas esfregando o vidro com um pouco de acetona (deixando uma leve camada de ABS) dá uma colagem perfeita. Tenho que levantar um canto de uma peça impressa para removê-la da cama. Aumentei acidentalmente a temperatura até 260°C, resultando em muito escoamento e um acabamento opaco/branco. A 200°C, a colagem com o raft é muito boa, tornando impossível remover o raft do objeto. Imprimir sem um raft não é problema algum, mesmo para peças pequenas." [2]

Resumo das Conclusões 12/01/2015

O PET requer secagem antes de poder ser processado. [1] [3] [4] [10] [11] [12] [13] O material pode degradar-se termicamente, oxidativamente e hidroliticamente. [13] Se um desses processos de degradação for permitido em uma extensão excessiva, as moléculas de PET irão se dividir, ou quebrar, reduzindo seu comprimento. Uma redução no comprimento médio de um polímero, seu peso molecular, fará com que a viscosidade do plástico caia, pois é mais difícil para as cadeias do polímero se prenderem umas às outras.

  • O plástico pode ser seco por aquecimento, para evaporar a água do material. Se o aparelho usado para aquecer o plástico não convectar e ventilar fortemente, no entanto, o plástico será aquecido e ainda molhado, causando degradação hidrolítica.
  • Pacotes dessecantes podem ser usados, juntamente com aquecimento, para retirar a água, desde que o dessecante usado absorva água mais facilmente do que o PET. 300°F-350°F a um ponto de orvalho de -20°F- -40°F, por 4-6 horas. [12]
  • Um vácuo poderia ser aplicado para evaporar a água, sem aumentar a temperatura do material. O tempo para isso provavelmente seria um pouco maior do que as 4-6 horas mencionadas acima, para atingir resultados semelhantes, já que não há calor introduzido.
  1. Re-cristalizar
  2. Seco (com vácuo ou forno dessecante de convecção)
  3. Extrudar

Cristalinidade

O trabalho original sobre reciclagem de PET indicou que a cristalinidade do plástico que seria extrudado era significativa. Ele progrediu para a percepção de que as operações industriais de reciclagem de PET não classificam o plástico com base na cristalinidade e, após testes, descobriu-se que não tem efeito significativo na extrusão. No futuro, talvez fique evidente que os diferentes níveis cristalinos expressos em resíduos plásticos de PET podem ser utilizados para aprimorar o processo, mas a partir de março de 2016, a cristalinidade dos resíduos plásticos de PET não será mais considerada.

Agradecimentos

O financiamento para esta pesquisa foi fornecido pelo Estágio de Pesquisa Charles e Carol McArthur , por meio do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais e da Universidade Tecnológica de Michigan.

Referências

  1. ↑Ir para:1,0 1,1 1,2 1,3 S. Venkatachalam, Shilpa G. Nayak, Jayprakash V. Labde, Prashant R. Gharal, Krishna Rao e Anil K. Kelkar (2012). Degradação e reciclabilidade de poli (tereftalato de etileno), poliéster, Dr. Hosam El-Din Saleh (Ed.), ISBN: 978-953-51-0770-5, InTech, DOI: 10.5772/48612. Disponível em: http://www.intechopen.com/books/polyester/degradation-and-recyclability-of-poly-etileno-terephthalate-
  2. ↑Ir para:2.0 2.1 2.2 2.3 Impressoras 3D Leapfrog. http://bikealive.nl/materials.html Acessado em 9/9/2014
  3. ↑Ir para:3,0 3,1 3,2 3,3 Wanderson Romão, Marcos F. Franco, Yuri E. Corilo, Marcos N. Eberlin, Márcia AS Spinacé, Marco-A. De Pauli. Mecanismos de degradação termomecânica e termooxidativa de poli (tereftalato de etileno), Polymer Degradation and Stability, Volume 94, Issue 10, outubro de 2009, páginas 1849-1859, ISSN 0141-3910, http://dx.doi.org/10.1016 /j.polymdegradstab.2009.05.017 . ( http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0141391009001943 )
  4. ↑Ir para:4.0 4.1 4.2 4.3 4.4 Filippo Samperi, Concetto Puglisi, Rossana Alicata, Giorgio Montaudo. Degradação térmica de poli(tereftalato de etileno) na temperatura de processamento, Polymer Degradation and Stability, Volume 83, Edição 1, janeiro de 2004, Páginas 3-10, ISSN 0141-3910, http://dx.doi.org/10.1016/S0141-3910(03)00166-6 . ( http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0141391003001666 )
  5. ↑Ir para:5.0 5.1 5.2 5.3 Walter Michaeli, Torsten Schmitz. PROCESSAMENTO DE TEREFTALATO DE POLIETILENO EM UMA EXTRUSORA DE PARAFUSO ÚNICO SEM PRÉ-SECAGEM USANDO DEGASEIFICAÇÃO DE FUNIL E FUSO. Instituto de Processamento de Plásticos. Universidade RWTH Aachen. http://www.burchamintl.com/papers/petpapers/25_antec04.pdf Acessado em 11/9/2014.
  6. ↑Ir para:6.0 6.1 Gabriela Botelho, Arlete Queirós, Sofia Liberal, Pieter Gijsman. Estudos sobre degradação térmica e termo-oxidativa de poli(tereftalato de etileno) e poli(tereftalato de butileno), Polymer Degradation and Stability, Volume 74, Edição 1, 2001, Páginas 39-48, ISSN 0141-3910, http://dx.doi.org/10.1016/S0141-3910(01)00088-X . ( http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S014139100100088X )
  7. ↑Ir para:7.0 7.1 Rich Olson. Nothinglabs.com. Além do PLA: Todos os tipos de coisas que você pode imprimir na sua impressora 3D. Apresentação. https://www.appropedia.org/File:Beyond_PLA_-_Alternative_Filaments_for_your_3D_Printer.pdf Acessado em 9/9/2014
  8. ↑ "Crystalline vs. Amorphous PET" Plastics Technology. Novatec. Web. http://www.ptonline.com/knowledgecenter/Plastics-Drying/Resin-Types/Crystalline-vs-Amorphous-PET Acessado em 12/09/2014.
  9. ↑Ir para:9.0 9.1 FeedScrewDesigns Message Board Contributors. Extrusão de PET http://www.feedscrewdesigns.com/ubb/Forum1/HTML/000306.html Acessado em 14/09/2014
  10. ↑Ir para:10.0 10.1 10.2 Extrusão de filme e chapas de poliéster Eastapak APET. Eastapak Polyesters . Kingsport, TN. EUA. http://www.burchamintl.com/papers/petpapers/Eastman_7.pdf Acessado em 15/09/2014.
  11. ↑Ir para:11.0 11.1 Secagem RELPET . Reliance Industries Ltd. PET Business Group. http://www.ril.com/cmshtml/drying.pdf . Abril de 2003
  12. ↑Ir para:12.0 12.1 12.2 "PET Drying". Tecnologias de Plástico . Novatec. http://www.ptonline.com/knowledgecenter/Plastics-Drying/Drying-Questions/PET-Drying . Acessado em 12/01/2015
  13. ↑Ir para:13.0 13.1 13.2 "CWC: Melhores práticas em reciclagem de PET". CWC . http://web.archive.org/web/20201001214629/http://infohouse.p2ric.org/ref/14/13543.pdf . Acessado em 20/01/2015.
  14. ↑ Sepe, Michael P. "PBT e PET Polyester: The Difference Crystallinity Makes" Plastics Technology. Outubro de 2014 http://www.ptonline.com/columns/pbt-and-pet-polyester-the-difference-crystallinity-makes Acessado em 2/2/2015
  15. ↑ BottledWaterMatters, Reciclagem de garrafas plásticas vazias. 2011. Marglen Industries. https://www.youtube.com/watch?v=TL_qH1ra7J0
  16. ↑ NAPCOR. Reciclagem de PET. 2014. http://www.napcor.com/PET/landing_petrecycling.html Acessado em 23/03/2015
  17. ↑ Raghavendra R. Hegde, MG Kamath, Atul Dahiya. "Cristalinidade de polímeros." Universidade do Tennessee, Kentucky, 2004. http://web.archive.org/web/20161122115254/http://www.engr.utk.edu:80/mse/Textiles/Polymer%20Crystallinity.htm
  18. ↑ Parthasarathy Pattabiraman, Dr. Igor Sbarski, Prof Tom Spurling; IRIS, Swinburne University of Technology, Melbourne, Austrália; Prof. Adj. Edward Kosior, Visy Industries, Melbourne, Austrália. "Propriedades térmicas e mecânicas do PET reciclado e suas misturas." 2005. http://www.burchamintl.com/papers/petpapers/63.pdf
  19. ↑ How It's Made; Discovery Channel. Temporada 12, Episódio 149, Segmento C. https://www.youtube.com/watch?v=5Q1DPtL6iwU
  20. ↑ USINA DE RECICLAGEM DE GARRAFAS PET 4.000 kg/h Amut Group https://www.youtube.com/watch?v=Yo4G9EW8VAo
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AutoresLuís Marechal
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