Warum wird PET Chips statt Pellets genannt? Was ist der Unterschied zwischen PET-Chips in Flaschenqualität und PET-Chips in Faserqualität?

Jeder weiß, dass Kunststoffe üblicherweise in der Form „Granulat“ vorliegen, manche Kunststoffe, wie etwa PA-Nylon und PET-Polyester, werden allerdings nicht als Granulat bezeichnet.

Sie haben einen professionell klingenden Namen namens „Slices“. Warum?

Zunächst einmal sind sie alle ähnlich, weil sie „Granulate“ mit regelmäßigen Abmessungen und einheitlicher Größe sind. Die Abmessungen unterscheiden sich von „Pulver“ und „Chips“ und sie haben folgende Vorteile:

Abbildung: Recycelte Kunststoffpartikel	Abbildung: PET-Scheibe

Das Material gelangt in körniger Form in die Schnecke, wird geschmolzen, plastifiziert und dann geformt. Da der Transport von Kunststoffrohstoffen im Allgemeinen hauptsächlich auf Vakuum basiert, ist der Pulververlust während des Transports und der Verarbeitung recht groß. Große, unregelmäßige Späne verursachen häufig eine „Brückenbildung“ des Zufuhranschlusses und beeinträchtigen die kontinuierliche Produktion. Es ist nur so, dass einige Produkte aufgrund von Prozessbeschränkungen mit Pulver verarbeitet werden müssen.

Natürlich sind Granulate bequem zu transportieren. Sie werden in Säcke verpackt, auf einen LKW geladen und zum Zielort transportiert. In Pulverform sind viele Materialien hygroskopisch und die Oberfläche des Pulvers selbst ist relativ groß, was es leichter macht, zu agglomerieren und sogar zu zerfallen, was der Verarbeitung selbst nicht förderlich ist. Große, unregelmäßige Chips haben das gleiche Gewicht und ein viel größeres Volumen, was Kopfschmerzen bereitet!

Bei der Verwendung von Kunststoffgranulaten können diese für eine gleichmäßige Erwärmung des Materials sorgen, die Plastifizierung gleichmäßig erhöhen, das anschließende Mischen mit anderen Zusatzstoffen erleichtern und dem Produkt eine glatte Oberfläche verleihen.

Das Formen von Polymermaterialien ist oft nicht so einfach wie eine physikalische Aktion. Da der Diffusionsweg von kleinen Molekülprodukten in kleinen Partikeln kürzer ist als in großen Partikeln, können sie leicht ausgeschlossen werden. Darüber hinaus sind die Probenpartikel klein, die Gesamtoberfläche der Partikel nimmt zu, die Wärmeübertragungsrate nimmt zu und die Reaktionsgeschwindigkeit wird ebenfalls beschleunigt. Daher ist die Reaktionsgeschwindigkeit innerhalb eines bestimmten Bereichs umgekehrt proportional zur Größe der Rohstoffpartikel. Wenn die Partikel jedoch zu klein sind, neigen sie zum Verkleben, was wiederum die Reaktionsgeschwindigkeit beeinflusst. Daher wird bei der Herstellung von Materialien im Allgemeinen "granular" gewählt.

Warum heißt es PET-Chips stattPET-Granulat?

Im Englischen heißen Chips Chips und Pellets Partikel. Der größte Unterschied zwischen beiden ist, dass sie in unterschiedlichen Formen geformt werden. Gewöhnliche „Pellets“ sind zylindrisch, und die meisten Kunststoffe werden zu Pellets geformt, wie PE, ABS, PP usw. Sie werden im Allgemeinen durch Stranggranulation hergestellt, also in zylindrische Formen geschnitten.

Nylon (kristallin) und Polyester sind kristalline Polykondensate. Die Schmelzfestigkeit ihrer Harze ist sehr gering und kann nicht durch Strangpressen pelletiert werden. Sie können nur durch Unterwasser-Heißschneiden oder Luftkühlung pelletiert werden. Die auf diese Weise erzeugten Partikel liegen in Form von Flocken vor, die als Scheiben bezeichnet werden. Daher beziehen sich Scheiben im Allgemeinen auf Nylon, Polyester und andere Harze, die in Polymerisationsanlagen hergestellt werden, oder Harze, die durch eine kleine Menge an Zusatzstoffen modifiziert wurden (wie glänzende, halbglänzende und matte PET-Scheiben, die durch Zugabe von Titandioxid modifiziert wurden). Im Allgemeinen wird Nylon oder Polyester, das nachträglich modifiziert wurde, wie z. B. durch Zugabe von GF, Füllen und Härten, nicht mehr als Scheibe, sondern als Partikel bezeichnet.

Stranggranulierung	Luftgekühlte Pelletierung

Wie unterscheidet man PET-Chips von PET-Chips in Faserqualität?

Derzeit gibt es zwei Hauptaspekte der Forschung zum Recycling von PET-Flaschenchips:

Erstens die Forschung zur Technologie der Flaschenreproduktion, das gereinigte Flaschenflocken in lebensmittelechte Scheiben umwandelt, die frische Materialien ersetzen und in direktem Kontakt mit Lebensmitteln stehen können;

Zweitens werden recycelte PET-Flaschenflocken häufig bei der Herstellung von Stapelfasern und Vliesstoffen verwendet, oder durch Auswahl geeigneter Verfahren können geeignete Polyesterfilamente gesponnen werden. Beispielsweise kann mit patentierter Kristallisationstechnologie behandeltes Flaschen-PET direkt zum Spinnen verwendet werden. Die technische Leistung von recycelten PET-Stapelfasern, die mit diesem Verfahren verarbeitet werden, kann im Wesentlichen die Standard-Spinnqualität erreichen. Pan Wanlian und andere von der Donghua University verwendeten aus Japan importiertes Flaschen-PET-Recyclingmaterial, um unter geeigneten Prozessbedingungen Polyesterfilamente zu spinnen.

Doch was ist der Unterschied zwischen PET-Scheiben in Flaschenqualität und PET-Scheiben in Faserqualität?Nachfolgend werden die Unterschiede anhand der vier wichtigsten Leistungsparameter von PET erläutert.

Die Eigenviskosität wird häufig zur Charakterisierung des Molekulargewichts von Polyester verwendet. Der Eigenviskositätstest basiert auf der Reibung, die durch die Bewegung von Makromolekülen im Lösungsmittel erzeugt wird. Je größer der Widerstand der Polymerlösung während des Fließvorgangs ist, desto höher ist die Schmelzviskosität. Die Viskosität ist ein Qualitätsindikator, der das Molekulargewicht von PET-Chips widerspiegelt, und sie ist auch der wichtigste Qualitätsindikator von PET-Chips.

Sowohl Schmelzen von Flaschen-PET als auch von Faser-PET sind nicht-Newtonsche pseudoplastische Flüssigkeiten, und die scheinbare Viskosität nimmt mit zunehmender Schergeschwindigkeit und Temperatur ab. Unter gleichen Bedingungen ist die scheinbare Viskosität der Schmelze von Flaschen-PET höher als die von Faser-PET und die Amplitude der scheinbaren Viskositätsschwankung ist kleiner als die von Faser-PET. Der nicht-Newtonsche Index beider Schmelzen nimmt mit zunehmender Schergeschwindigkeit ab und sie weichen immer mehr von den Fließeigenschaften newtonscher Flüssigkeiten ab. Unter gleichen Temperaturbedingungen ist die Elastizität der Schmelze von Flaschen-PET größer als die von Faser-PET, der Strukturierungsgrad der Schmelze ist höher als der von Faser-PET und die Spinnbarkeit ist schlecht.

Im Allgemeinen ist die Flaschenfestigkeit bei Scheiben mit hoher Viskosität auch höher und sie können Druck und Stößen standhalten; die Flaschenfestigkeit bei Scheiben mit niedriger Viskosität ist auch niedriger und die Druck- und Stoßfestigkeit sind gering.

Die Viskosität der auf dem Markt beliebten kohlensäurehaltigen Getränkescheiben in Flaschenqualität (BG85) beträgt etwa 0,87 dl/g, die Viskosität der heiß abgefüllten Getränkescheiben in Flaschenqualität (BG801) beträgt etwa 0,78 dl/g, die Viskosität der Mineralwasserscheiben in Flaschenqualität (BG80) beträgt etwa 0,80 dl/g und die Viskosität der Speiseölscheiben in Flaschenqualität (BG802) beträgt etwa 0,83 dl/g. Da die Schmelztemperatur von hochviskosen Scheiben während der Verarbeitung hoch ist, steigt auch die Viskosität entsprechend an. Daher gilt bei Flaschen-PET-Scheiben nicht: je höher, desto besser, solange sie den Festigkeitsanforderungen des Produkts entsprechen.

Die Viskosität von PET-Scheiben beträgt etwa 0,70dl/g, was dem Niveau von gesponnener Zivilseide entspricht. Das Wichtigste ist, dass die Schwankung der charakteristischen Viskosität so gering wie möglich sein sollte. Große Viskositätsschwankungen führen zu schlechter Formgebung, schwimmender Seide, Verdrehungen und vielen Defekten, die die Spinnbarkeit ernsthaft beeinträchtigen. Darüber hinaus schwankt die Viskosität von ölfreier Seide stark, und auch die Schwankung der Faserfestigkeit nimmt zu.

Der Schmelzpunkt kennzeichnet die Temperatur, bei der sich die Polymerkette frei bewegt. Ein hoher Schmelzpunkt bedeutet, dass der Verunreinigungsgehalt im recycelten PET gering ist, jedoch eine höhere Spinntemperatur erforderlich ist, um den Schmelzfluss zu verbessern. Wenn der Schmelzpunkt zu niedrig ist, ist der Verunreinigungsgehalt hoch, die Zugfestigkeitseigenschaften der Faser sind schlecht und die Festigkeit und der Modul sind niedrig.

Der Herstellungsprozess von Flaschenchips und Faserchips ist grundsätzlich derselbe, aber um einige Eigenschaften von Flaschenchips zu erfüllen, werden ein drittes Monomer, Isophthalsäure (IPA), und einige Additive hinzugefügt. Die Zugabe des dritten Monomers verringert den Schmelzpunkt der Chips und die Kristallisationsrate der Schmelze, verbessert die Transparenz der Flasche und das durchschnittliche relative Molekulargewicht von Flaschen-PET-Chips beträgt im Allgemeinen mehr als 30,000, während das von Faser-PET etwa 15,000 bis 22,000 beträgt.

Während des Produktionsprozesses wird den Flaschenchips Isophthalsäure zugesetzt, um eine Copolymerisationsmodifizierung zu erreichen, die die Flexibilität der Flaschenchips erhöht und ihre Kristallisationseigenschaften verringert, was der Verarbeitung und Formgebung von Flaschenrohlingen förderlich ist. Gleichzeitig sinkt der Schmelzpunkt der Chips mit jeder Erhöhung des Isophthalsäuregehalts um 1 % um 3 bis 3,5 Grad. Die Wirkung von Isophthalsäure auf die intrinsische Qualität der Scheiben besteht hauptsächlich darin, ihre Kristallisationseigenschaften zu verändern.

Verschiedene Produkte stellen unterschiedliche Anforderungen an die Kristallisationseigenschaften von Flaschenscheiben, sodass der Isophthalsäuregehalt nicht verallgemeinert werden kann. Beispielsweise ist der Vorformling einer Speiseölflasche schwer und dick (im Allgemeinen etwa 110 Gramm) und die Abkühlgeschwindigkeit des Vorformlings ist langsam, sodass die Kristallisationseigenschaften der Flaschenscheiben so gering wie möglich sein müssen, d. h. der Isophthalsäuregehalt sollte so hoch wie möglich sein; und heiß abgefüllte Getränkeflaschen müssen 90 Grad standhalten.

Derzeit gibt es zwei repräsentative Ansichten über die Beziehung zwischen dem Endcarboxylgehalt und der Qualität von PET-Scheiben. Eine davon ist, dass der Endcarboxylgehalt den Grad des thermischen Abbaus der Scheiben widerspiegelt, sodass der Endcarboxylgehalt entsprechend niedriger sein sollte; die andere Theorie ist, dass der Endcarboxylgehalt indirekt die Molekulargewichtsverteilung der Scheiben widerspiegelt. PET-Scheiben in Flaschenqualität werden für die Kunststoffverarbeitung verwendet und erfordern eine etwas breitere Molekulargewichtsverteilung, sodass der Endcarboxylgehalt entsprechend höher sein sollte.

Kombiniert man die Meinungen beider Parteien mit dem tatsächlichen Endcarboxylgehalt von inländischen PET-Scheiben in Flaschenqualität, liegt der Endcarboxylgehalt von PET-Scheiben in Flaschenqualität im Allgemeinen zwischen 20 und 35 Mol/t.

Ein hoher Gehalt an terminalen Carboxylgruppen weist auf eine breite Molekulargewichtsverteilung hin. Während des Spinnprozesses wird der Abbau von Makromolekülen nach dem Erhitzen verstärkt und die Spinnbarkeit ist schlecht. Der terminale Carboxylgehalt von PET-Chips in Faserqualität liegt im Allgemeinen unter 30 mol/t.

Der Aschegehalt gibt den Gehalt an anorganischen Bestandteilen in Polyesterharzspänen an. Neben Staub sind es vor allem verschiedene Additive, die während des Polyesterherstellungsprozesses hinzugefügt werden, wie Katalysatoren, Wärmestabilisatoren, Toner und anorganische Verunreinigungen in den Spänen. Der durch anorganische Bestandteile verursachte Aschegehalt verringert die thermische Stabilität und die thermische Sauerstoffstabilität der Späne, was während der Verarbeitung zu erhöhter Viskosität und verringerter Produktqualität führen kann.

Der Aschegehalt hat einen großen Einfluss auf die Leistung von Kohlefasern. Ein hoher Aschegehalt von Kohlefasern erhöht die Anzahl der Faserdefekte und beeinträchtigt die Ablationsleistung der Faser. Daher ist der Aschegehalt ein wichtiger Indikator im Leistungstest von Kohlefasern. Der Aschegehalt von PET in Faserqualität sollte nicht höher als 0,025 % sein. Bei der Herstellung von PET-Flaschen ist Asche bis zu einem gewissen Grad auch der Kristallkern der Kristallisation, sodass ein hoher Aschegehalt leicht zum Beschlagen des Flaschenrohlings führen kann. Der Aschegehalt beeinflusst in gewissem Maße auch die Farbe des Flaschenrohlings.