Une analyse complète des matériaux PET

Quand vous prenez une bouteille d'eau minérale dans un supermarché, vous ne réalisez peut-être pas que derrière cette bouteille transparente et légère se cache une révolution en matière de matériaux.Polyethylène téréphtalate, l'un des matériaux polymères les plus importants de l'industrie moderne, a discrètement pénétré tous les aspects de la vie humaine.

Des films transparents d'emballage alimentaire aux couches isolantes de protection des composants électroniques, des fibres textiles aux pièces automobiles,Ce matériau polyvalent est en train de remodeler notre monde matériel à un rythme étonnant.Avec une capacité de production mondiale annuelle supérieure à 110 millions de tonnes, le PET est non seulement une force majeure dans l'industrie de l'emballage, mais aussi un matériau de base indispensable dans les domaines de haute technologie.

Matériaux en PET Informations de base

Le PET, nom chimique du polyéthylène téréphtalate, est constitué d'acide téréphtalique et d'éthylène glycol,formé par une réaction d'estérification et de polycondensation pour former des chaînes polymères linéaires régulièresCette structure moléculaire hautement symétrique confère une excellente cristallisation, lui permettant de former des régions cristallines denses dans des conditions de traitement appropriées.résultant de propriétés physiques exceptionnellesLa production industrielle de PET se fait principalement par deux procédés: transestérification du téréphtalate de diméthyle avec de l'éthylène glycol,et estérification directe de l'acide téréphtalique purifié par éthylène glycolLes deux nécessitent plusieurs étapes de polycondensation pour produire un polymère dont le poids moléculaire varie de 20 000 à 30 000 g/mol.

Le PET est un polymère blanc comme le lait ou jaune clair, très cristallin, avec une surface lisse et un lustre en verre.Les matériaux en PET peuvent être divisés en trois types principaux:

• APET: Matériau amorphe et transparent principalement utilisé pour les emballages alimentaires
• RPET: PET recyclé, transformé par un système de recyclage et offrant une écologie exceptionnelle
• PETG: le PET intègre un comonomère de cyclohexanedimethanol pour améliorer la transparence et la ténacité du traitement

La résine PET est devenue l'un des plastiques d'ingénierie les plus utilisés au monde.le transportLa capacité de production mondiale devrait dépasser 110 millions de tonnes d'ici 2025.

Propriétés essentielles des matériaux en PET

La popularité du PET dans l'industrie est due à sa combinaison exceptionnellement équilibrée de propriétés.et une excellente stabilité dimensionnelleSa résistance à la flexion peut atteindre 148-310 MPa, et sa dureté Rockwell atteint M90-95, démontrant la plus haute ténacité parmi les thermoplastiques.

(1) Propriétés physiques

Tableau 1: Principales propriétés physiques du PET

(2) Propriétés thermiques

Le PET peut résister à une utilisation prolongée à des températures allant jusqu'à 120°C. Les versions renforcées peuvent même résister à l'immersion dans un bain de soudure à 250°C pendant 10 secondes sans déformation.Cette résistance thermique lui confère un avantage irremplaçable dans le domaine de la soudure électroniqueSes propriétés d'isolation électrique sont également excellentes, restant stables même dans des environnements à haute température et à haute fréquence.

Stabilité chimique

Le PET présente une excellente résistance aux intempéries et aux produits chimiques, avec une bonne résistance aux acides faibles et aux solvants organiques.et une immersion prolongée dans de l'eau chaude peut également entraîner une dégradation des performances.

Film en PET ¥ Film de polyester orienté biaxiellement

Parmi les nombreuses formes de PET, la pellicule de polyester orientée biaxiellement occupe une place particulière.possède une force physique remarquable.

Classification des procédés de production

• Films orientés biaxiellement: Les films à haute performance fabriqués à partir de matériaux brillants de haute pureté étirés dans les deux directions longitudinale et transversale dominent le marché.
• Film uniaxial: les matériaux semi-mates avec dioxyde de titane ajouté ne sont étirés que dans le sens longitudinal.principalement utilisés pour l'emballage pharmaceutique.

Les performances exceptionnelles du film BOPET découlent de son procédé de fabrication unique. Le film est d'abord extrudé en une feuille amorphe épaisse à 280 °C. Après refroidissement, il entre dans la phase d'étirement.:s'étire environ 3 fois dans la direction longitudinale à 86-87°C et 2,5-4 fois dans la direction transversale à 100-120°C. Enfin, il est réglé à 230-240°C.Ce processus aboutit à un degré élevé d'orientation de la chaîne moléculaire, conférant au film une ténacité exceptionnelle: résistance à la traction comparable au métal, ainsi qu'une excellente résistance à l'abrasion, à la pliage et à la déchirure.,une transmission lumineuse > 90% et une surface miroir.

Tableau 2: Classification des films en PET et application par application

Applications du matériau PET

L'étendue des applications du PET est étonnante, couvrant presque tous les domaines clés de l'industrie moderne.

• L'industrie de l'emballage: 70% de la production mondiale de PET est utilisée pour l'emballage.bouteilles de condimentsUne bouteille en PET de 500 ml ne pèse qu'environ 18 grammes, soit 80% de moins qu'une bouteille en verre, mais peut résister à des pressions internes allant jusqu'à 150 psi.Les films d'emballage alimentaire utilisent sa haute barrière à l'oxygène et ses propriétés d'affichage transparent.
• Dans les secteurs de l'électronique et de l'électricité: les PET® sont utilisés pour fabriquer divers films isolants, diélectriques de condensateurs et circuits imprimés flexibles.Les films électriques peuvent être contrôlés avec précision jusqu'à une épaisseur comprise entre 3.5 et 125 μm, avec des tensions de rupture supérieures à 5 kV. Le PET renforcé est utilisé pour la fabrication de composants électroniques résistants aux températures élevées tels que des connecteurs et des bobines de transformateurs.
• Dans l'industrie textile: la fibre PET représente plus de 50% de la production mondiale de fibres synthétiques, et sa haute résistance et sa résistance aux rides ont transformé l'industrie textile.
• Dans l'industrie automobile: le PET renforcé est utilisé pour produire des composants tels que des porte-lampes, des couvercles de boîtiers et des soupapes, remplaçant le métal pour la légèreté.
• Dans les applications spécialisées: une pellicule protectrice en PET de haute viscosité est utilisée pour protéger les surfaces des écrans LCD et des écrans tactiles, offrant une excellente résistance aux rayures à une épaisseur de seulement 0,05-0,1 mm.Sa stabilité dimensionnelle et sa transparence sont également utilisées dans les substrats de films photosensibles.

Les plastiques d'ingénierie en PET sont largement utilisés dans de nombreux secteurs: électronique et électrique 26%, automobile 22%, machines 19%, et nécessités quotidiennes 10%.Bien que les plastiques d'ingénierie ne représentent qu'un0,6% du marché total du PET, ils possèdent la plus haute teneur technologique et la plus grande valeur ajoutée.

Processus de production du PET

La fabrication de produits en PET est un procédé thermomécanique précis qui nécessite un contrôle extrêmement strict de la température.

(1)Forgeage par injection

Utilisé pour des produits tels que les préformes de bouteilles et les composants électroniques. La température du tonneau est réglée par étapes: section arrière (250-270°C), section moyenne (265-275°C), section avant (270-275°C),et la buse (280 à 295°C)La température du moule est maintenue entre 30 et 85°C, avec une contre-pression de 5 à 15 kg/cm2.La matière première doit être pré-séchée à 120-140°C pendant 2 à 5 heures afin d'éviter la rupture de la chaîne moléculaire causée par l'hydrolyse..

Processus de film orienté biaxiellement

• Pré-séchage et extrusion par fusion: après déshumidification, le film tranché est extrudé en feuilles épaisses à 280 °C.
• Refroidissement rapide: le refroidissement rapide par un tambour de refroidissement ou un liquide de refroidissement maintient l'état amorphe.
• Étirement biaxial: étirement longitudinal (86-87°C, rapport d'étirement ≈ 3x) → étirement transversal (100-120°C, rapport d'étirement 2,5-4,0x).
• Réglage de la chaleur: soulager les contraintes internes à 230-240°C pour améliorer la stabilité dimensionnelle.

(2) Moulissage par soufflage

Principalement utilisé pour la production de bouteilles creuses, la préformation est réchauffée au-dessus de la température de transition en verre, puis soufflée en forme à l'aide d'un gaz à haute pression.Ce processus nécessite un contrôle précis de la répartition de la température et de la pression de soufflage pour assurer une épaisseur uniforme de la paroi de la bouteille.

(3) Extrusion

Produit des profils continus tels que des feuilles et des tubes. Des feuilles épaisses sont extrudées à travers un matériau en T pour un thermoformage ultérieur, ou directement extrudées en feuille pour l'emballage.La plage de contrôle de température est similaire à celle du moulage par injection, mais les méthodes de refroidissement sont plus variées.

(4)Technologies de traitement secondaire
Les techniques de fabrication et de fabrication du PET, y compris le revêtement, la métallisation sous vide, l'impression et le soudage, élargissent encore les limites d'application du PET.

Les défis de la durabilité et l'avenir

L'empreinte environnementale des matières du PET est une préoccupation croissante. Le PET traditionnel repose sur des matières premières à base de pétrole et met plus de 400 ans à se dégrader naturellement.Alors que le taux mondial de recyclage des bouteilles en PET est d'environ 58%, une quantité importante de déchets pénètre toujours dans l'environnement.

(1)L'innovation technologique est le moteur d'une transformation verte

• Le recyclage mécanique consiste à déchiqueter et à nettoyer les bouteilles en PET usagées, puis à les faire fondre et à les granuler pour les utiliser dans des emballages en fibres ou non alimentaires.
• La dépolymérisation chimique réduit le PET à ses monomères, qui sont ensuite repolymérisés pour produire du rPET de qualité alimentaire.
• Le PET à base biologique utilise des matières premières de biomasse pour remplacer le pétrole.

(2)En première ligne des performances des matériaux

Le PET nano-modifié, en ajoutant des particules inorganiques de 1 à 100 nm, confère de nouvelles fonctionnalités telles que des propriétés antimicrobiennes et de haute barrière tout en maintenant une grande transparence.Les copolyester dégradables sont améliorés par la conception moléculaire pour améliorer leur écologieLes alliages de haute performance sont mélangés avec des matériaux tels que le PC et le PA pour repousser les limites de performance des matériaux individuels.

Avec l'augmentation de la demande de rPET de qualité alimentaire, la commercialisation des technologies de recyclage “bouteille à bouteille” avancées s'accélère.Le marché mondial du PET devrait atteindre 62 milliards de dollars d'ici 2030, le prix du rPET de qualité alimentaire étant déjà supérieur de 50% à celui du rPET vierge.

Des bouteilles de boissons légères mais durables aux films condensateurs de micron, des vêtements de tous les jours aux composants résistants à la chaleur dans les compartiments du moteur d'une voiture, le PET, un matériau polyvalent,est devenue profondément intégrée à la vie moderneIl réalise un équilibre complexe entre performance et coût, transparence et résistance, rigidité et ténacité, ce qui en fait un pilier de la révolution de l'emballage.

Grâce aux avancées dans la technologie de recyclage et aux innovations dans les matériaux à base de bio, ce polymère né en laboratoire explore de nouvelles possibilités de développement durable.Son histoire est loin d'être terminée au cours de la prochaine décennie, la technologie PET continuera à redéfinir les frontières de l'industrie et de la vie, en mettant l'accent à la fois sur la protection de l'environnement et sur les performances élevées.