पीईटी सामग्री का संपूर्ण विश्लेषण

जब आप सुपरमार्केट की शेल्फ से मिनरल वाटर की बोतल उठाते हैं, तो आपको शायद यह एहसास नहीं होता कि इस हल्की, पारदर्शी बोतल के पीछे सामग्री विज्ञान में एक क्रांति छिपी है। पॉलीइथिलीन टेरेफ्थेलेट, आधुनिक उद्योग में सबसे महत्वपूर्ण बहुलक सामग्री में से एक, चुपचाप मानव जीवन के हर पहलू में प्रवेश कर गया है।

खाद्य पदार्थों को लपेटने वाली पारदर्शी फिल्मों से लेकर इलेक्ट्रॉनिक घटकों की रक्षा करने वाली इन्सुलेटिंग परतों तक, कपड़ा फाइबर से लेकर ऑटोमोटिव पुर्जों तक, यह बहुमुखी सामग्री हमारे भौतिक जगत को आश्चर्यजनक गति से नया आकार दे रही है। 110 मिलियन टन से अधिक की वार्षिक वैश्विक उत्पादन क्षमता के साथ, पीईटी न केवल पैकेजिंग उद्योग में एक प्रमुख शक्ति है, बल्कि उच्च-तकनीकी क्षेत्रों में एक अपरिहार्य मूलभूत सामग्री भी है।

पीईटी सामग्री की बुनियादी जानकारी

पीईटी, पॉलीइथिलीन टेरेफ्थेलेट का रासायनिक नाम, टेरेफ्थेलिक एसिड और एथिलीन ग्लाइकोल से बना है, जो नियमित रैखिक बहुलक श्रृंखला बनाने के लिए एस्टरीकरण और पॉलीकंडेनसेशन प्रतिक्रिया के माध्यम से बनता है। यह अत्यधिक सममित आणविक संरचना उत्कृष्ट क्रिस्टलीकरण प्रदान करती है, जिससे यह उपयुक्त प्रसंस्करण स्थितियों के तहत घने क्रिस्टलीय क्षेत्र बना सकता है, जिसके परिणामस्वरूप असाधारण भौतिक गुण होते हैं। औद्योगिक पीईटी उत्पादन मुख्य रूप से दो प्रक्रिया मार्गों से होता है: डाइमिथाइल टेरेफ्थेलेट का एथिलीन ग्लाइकोल के साथ ट्रांसएस्टरिफिकेशन, और शुद्ध टेरेफ्थेलिक एसिड का एथिलीन ग्लाइकोल के साथ प्रत्यक्ष एस्टरीकरण। दोनों को 20,000 से 30,000 ग्राम/मोल की आणविक भार वाली बहुलक बनाने के लिए कई पॉलीकंडेनसेशन चरणों की आवश्यकता होती है।

पीईटी एक दूधिया सफेद या हल्का पीला, अत्यधिक क्रिस्टलीय बहुलक है जिसकी सतह चिकनी और कांच जैसी चमक वाली होती है। संशोधन विधियों और अनुप्रयोगों के आधार पर, पीईटी सामग्री को तीन मुख्य प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है:

• एपीईटी: अनाकार, पारदर्शी सामग्री जिसका उपयोग मुख्य रूप से खाद्य पैकेजिंग कंटेनरों के लिए किया जाता है
• आरपीईटी: पुनर्नवीनीकरण पीईटी, एक पुनर्चक्रण प्रणाली के माध्यम से संसाधित और असाधारण पर्यावरणीय मित्रता प्रदान करता है
• पीईटीजी: पीईटी प्रसंस्करण पारदर्शिता और कठोरता में सुधार के लिए एक साइक्लोहेक्सेनडिमethanol कोमोनोमर को शामिल करता है

पीईटी राल दुनिया के सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले इंजीनियरिंग प्लास्टिक में से एक बन गया है। इसके अनुप्रयोगों का विस्तार इसके प्रारंभिक सिंथेटिक फाइबर अनुप्रयोगों से लेकर पैकेजिंग, इलेक्ट्रॉनिक्स, परिवहन और अन्य प्रमुख क्षेत्रों तक हो गया है। 2025 तक वैश्विक उत्पादन क्षमता 110 मिलियन टन से अधिक होने का अनुमान है।

पीईटी सामग्री के मुख्य गुण

उद्योग में पीईटी की लोकप्रियता गुणों के असाधारण रूप से संतुलित संयोजन से उपजी है। भौतिक और यांत्रिक गुणों के संदर्भ में, पीईटी उच्च कठोरता, उच्च कठोरता और उत्कृष्ट आयामी स्थिरता प्रदर्शित करता है। इसकी फ्लेक्सुरल शक्ति 148-310 एमपीए तक पहुंच सकती है, और इसकी रॉकवेल कठोरता एम90-95 तक पहुंचती है, जो थर्मोप्लास्टिक में सबसे अधिक क्रूरता का प्रदर्शन करती है।

भौतिक गुण

तालिका 1: पीईटी के प्रमुख भौतिक गुण

थर्मल गुण
पीईटी 120°C तक के तापमान पर लंबे समय तक उपयोग का सामना कर सकता है। प्रबलित संस्करण 10 सेकंड के लिए 250°C के सोल्डर बाथ में विसर्जन का भी सामना कर सकते हैं बिना विकृति के। यह गर्मी प्रतिरोध इसे इलेक्ट्रॉनिक्स सोल्डरिंग क्षेत्र में एक अपूरणीय लाभ देता है। इसके विद्युत इन्सुलेशन गुण भी उत्कृष्ट हैं, उच्च तापमान और उच्च आवृत्ति वाले वातावरण में भी स्थिर रहते हैं। हालांकि, इसका कोरोना प्रतिरोध अपेक्षाकृत सीमित है।

रासायनिक स्थिरता
पीईटी उत्कृष्ट मौसम और रासायनिक प्रतिरोध प्रदर्शित करता है, कमजोर एसिड और कार्बनिक सॉल्वैंट्स के लिए अच्छा प्रतिरोध करता है। हालांकि, यह मजबूत बेस द्वारा जंग के लिए अतिसंवेदनशील है, और गर्म पानी में लंबे समय तक विसर्जन से भी प्रदर्शन में गिरावट आ सकती है।

पीईटी फिल्म – द्विअक्षीय रूप से उन्मुख पॉलिएस्टर फिल्म

पीईटी के कई रूपों में, द्विअक्षीय रूप से उन्मुख पॉलिएस्टर फिल्म का एक विशेष स्थान है। एक सटीक स्ट्रेचिंग प्रक्रिया के माध्यम से निर्मित, यह फिल्म, आमतौर पर लगभग 0.012 मिमी मोटी, उल्लेखनीय भौतिक शक्ति रखती है।

उत्पादन प्रक्रिया वर्गीकरण

• द्विअक्षीय रूप से उन्मुख फिल्म: उच्च-प्रदर्शन वाली फिल्में उच्च-शुद्धता वाले “चमकदार” पदार्थों से बनी होती हैं जिन्हें अनुदैर्ध्य और अनुप्रस्थ दोनों दिशाओं में खींचा जाता है, बाजार पर हावी हैं।
• एकअक्षीय रूप से उन्मुख फिल्म: टाइटेनियम डाइऑक्साइड के साथ अर्ध-मैट सामग्री केवल अनुदैर्ध्य दिशा में खींची जाती है। वे कम गुणवत्ता वाले और लागत प्रभावी हैं, जिनका उपयोग मुख्य रूप से फार्मास्युटिकल पैकेजिंग के लिए किया जाता है।

बीओपीईटी फिल्म का असाधारण प्रदर्शन इसकी अनूठी विनिर्माण प्रक्रिया से उपजा है। फिल्म को पहले 280°C पर एक मोटी, अनाकार शीट में बाहर निकाला जाता है। ठंडा होने के बाद, यह स्ट्रेचिंग चरण में प्रवेश करता है: अनुदैर्ध्य दिशा में लगभग 3 गुना 86-87°C पर और अनुप्रस्थ दिशा में 2.5-4 गुना 100-120°C पर खींचना। अंत में, इसे 230-240°C पर सेट किया जाता है। इस प्रक्रिया के परिणामस्वरूप आणविक श्रृंखला अभिविन्यास की उच्च डिग्री होती है, जो फिल्म को असाधारण क्रूरता प्रदान करती है: धातु के समान तन्य शक्ति, उत्कृष्ट घर्षण प्रतिरोध, तह प्रतिरोध और आंसू प्रतिरोध के साथ। इसमें न्यूनतम गर्मी संकोचन, 90% से अधिक प्रकाश संचरण और दर्पण जैसी सतह है।

तालिका 2: अनुप्रयोग द्वारा पीईटी फिल्म वर्गीकरण और अनुप्रयोग

पीईटी सामग्री अनुप्रयोग

पीईटी अनुप्रयोगों की चौड़ाई आश्चर्यजनक है, जो आधुनिक उद्योग के लगभग हर प्रमुख क्षेत्र को कवर करती है।

• पैकेजिंग उद्योग: वैश्विक पीईटी उत्पादन का 70% पैकेजिंग के लिए उपयोग किया जाता है। कार्बोनेटेड पेय और मिनरल वाटर की बोतलें इसके सबसे बड़े अनुप्रयोग हैं, जिसमें खाद्य तेल की बोतलें, मसाला बोतलें और फार्मास्युटिकल बोतलें शामिल हैं। 500 मिलीलीटर की पीईटी बोतल का वजन लगभग 18 ग्राम होता है, जो कांच की बोतल से 80% हल्का होता है, फिर भी 150 पीएसआई तक के आंतरिक दबाव का सामना कर सकता है। खाद्य पैकेजिंग फिल्में इसके उच्च ऑक्सीजन अवरोध और पारदर्शी प्रदर्शन गुणों का उपयोग करती हैं।
• इलेक्ट्रॉनिक्स और विद्युत क्षेत्रों में: पीईटी के उत्कृष्ट इन्सुलेशन और गर्मी प्रतिरोध का उपयोग विभिन्न इन्सुलेटिंग फिल्मों, कैपेसिटर परावैद्युत और लचीले सर्किट बोर्डों के निर्माण के लिए किया जाता है। विद्युत-ग्रेड फिल्मों को 3.5 और 125 μm के बीच की मोटाई के लिए सटीक रूप से नियंत्रित किया जा सकता है, जिसमें 5 केवी से अधिक ब्रेकडाउन वोल्टेज होता है। प्रबलित पीईटी का उपयोग उच्च तापमान प्रतिरोधी इलेक्ट्रॉनिक घटकों जैसे कनेक्टर्स और ट्रांसफॉर्मर बॉबिन के निर्माण के लिए किया जाता है।
• टेक्सटाइल उद्योग में: पीईटी फाइबर वैश्विक सिंथेटिक फाइबर उत्पादन का 50% से अधिक है, और इसकी उच्च शक्ति और झुर्रियों के प्रतिरोध ने कपड़ा उद्योग को बदल दिया है।
• ऑटोमोटिव उद्योग में: प्रबलित पीईटी का उपयोग लैंप होल्डर, स्विचबोर्ड कवर और वाल्व जैसे घटकों के उत्पादन के लिए किया जाता है, जो हल्के वजन के लिए धातु की जगह लेता है।
• विशेष अनुप्रयोगों में: उच्च-चिपचिपापन पीईटी सुरक्षात्मक फिल्म का उपयोग एलसीडी पैनल और टच स्क्रीन की सतहों की रक्षा के लिए किया जाता है, जो केवल 0.05-0.1 मिमी की मोटाई पर उत्कृष्ट खरोंच प्रतिरोध प्रदान करता है। इसकी आयामी स्थिरता और पारदर्शिता का उपयोग प्रकाश-संवेदी फिल्म सब्सट्रेट में भी किया जाता है। वैक्यूम-लेपित एल्यूमीनियम फिल्मों का उपयोग सजावटी उद्देश्यों और कैपेसिटर निर्माण में किया जाता है।

पीईटी इंजीनियरिंग प्लास्टिक कई उद्योगों में व्यापक प्रवेश प्रदर्शित करते हैं: इलेक्ट्रॉनिक्स और विद्युत 26%, ऑटोमोटिव 22%, मशीनरी 19%, और दैनिक आवश्यकताएं 10%। हालांकि इंजीनियरिंग प्लास्टिक कुल पीईटी बाजार का केवल 1.6% हिस्सा हैं, लेकिन उनमें सबसे अधिक तकनीकी सामग्री और मूल्य जोड़ा जाता है।

पीईटी उत्पादन प्रक्रिया

पीईटी उत्पादों का निर्माण एक सटीक थर्मोमैकेनिकल प्रक्रिया है जिसके लिए बेहद सख्त तापमान नियंत्रण की आवश्यकता होती है।

इंजेक्शन मोल्डिंग
बोतल प्रीफॉर्म और इलेक्ट्रॉनिक घटकों जैसे उत्पादों के लिए उपयोग किया जाता है। बैरल तापमान को चरणों में नियंत्रित किया जाता है: पीछे का खंड (250-270°C), मध्य खंड (265-275°C), सामने का खंड (270-275°C), और नोजल (280-295°C)। मोल्ड का तापमान 30-85°C के बीच बनाए रखा जाता है, जिसमें 5-15 kg/cm² का बैक प्रेशर होता है। हाइड्रोलिसिस के कारण आणविक श्रृंखला टूटने से बचाने के लिए कच्चे माल को 2-5 घंटे के लिए 120-140°C पर पहले से सुखाया जाना चाहिए।

द्विअक्षीय रूप से उन्मुख फिल्म प्रक्रिया

• पूर्व-सुखाने और पिघल निष्कासन: निर्जलीकरण के बाद, स्लाइस की गई फिल्म को 280°C पर मोटी चादरों में बाहर निकाला जाता है।
• त्वरित शीतलन: शीतलन ड्रम या शीतलक के माध्यम से तेजी से शीतलन अनाकार अवस्था को बनाए रखता है।
• द्विअक्षीय स्ट्रेचिंग: अनुदैर्ध्य स्ट्रेचिंग (86-87°C, स्ट्रेच अनुपात ≈ 3x) → अनुप्रस्थ स्ट्रेचिंग (100-120°C, स्ट्रेच अनुपात 2.5-4.0x)।
• गर्मी सेटिंग: आयामी स्थिरता में सुधार के लिए 230-240°C पर आंतरिक तनावों को दूर करें।

ब्लो मोल्डिंग
मुख्य रूप से खोखली बोतलों के उत्पादन के लिए उपयोग किया जाता है। प्रीफॉर्म को ग्लास ट्रांज़िशन तापमान से ऊपर फिर से गरम किया जाता है और फिर उच्च दबाव वाली गैस का उपयोग करके आकार में उड़ाया जाता है। इस प्रक्रिया के लिए समान बोतल की दीवार की मोटाई सुनिश्चित करने के लिए तापमान वितरण और ब्लो प्रेशर के सटीक नियंत्रण की आवश्यकता होती है।

एक्सट्रूज़न
शीट और टयूबिंग जैसे निरंतर प्रोफाइल का उत्पादन करता है। मोटी चादरों को बाद में थर्मोफॉर्मिंग के लिए टी-डाई के माध्यम से बाहर निकाला जाता है, या पैकेजिंग के लिए सीधे शीट में बाहर निकाला जाता है। तापमान नियंत्रण सीमा इंजेक्शन मोल्डिंग के समान है, लेकिन शीतलन विधियां अधिक विविध हैं।

माध्यमिक प्रसंस्करण प्रौद्योगिकियां
जिसमें कोटिंग, वैक्यूम धातुकरण, प्रिंटिंग और वेल्डिंग शामिल हैं, पीईटी की अनुप्रयोग सीमाओं का और विस्तार करते हैं।

स्थिरता चुनौतियाँ और भविष्य

पीईटी सामग्री का पर्यावरणीय पदचिह्न एक बढ़ती हुई चिंता का विषय है। पारंपरिक पीईटी पेट्रोलियम-आधारित फीडस्टॉक पर निर्भर करता है और स्वाभाविक रूप से विघटित होने में 400 से अधिक वर्ष लगते हैं। जबकि वैश्विक पीईटी बोतल पुनर्चक्रण दर लगभग 58% है, अभी भी एक महत्वपूर्ण मात्रा में कचरा पर्यावरण में प्रवेश करता है।

प्रौद्योगिकी नवाचार एक हरित परिवर्तन को चला रहा है

• यांत्रिक पुनर्चक्रण में उपयोग की गई पीईटी बोतलों को काटना और साफ करना शामिल है, फिर उन्हें फाइबर या गैर-खाद्य संपर्क पैकेजिंग में उपयोग के लिए पिघलाना और छर्रों में बदलना शामिल है।
• रासायनिक डिपोलीमराइजेशन पीईटी को इसके मोनोमर्स में कम कर देता है, जिन्हें फिर से खाद्य-ग्रेड आरपीईटी का उत्पादन करने के लिए पुन: बहुलकित किया जाता है।
• बायो-आधारित पीईटी पेट्रोलियम को बदलने के लिए बायोमास फीडस्टॉक का उपयोग करता है। उदाहरण के लिए, कोका-कोला की प्लांटबॉटल एथिलीन ग्लाइकोल का उत्पादन करने के लिए गन्ना इथेनॉल का उपयोग करती है, जिससे कार्बन उत्सर्जन में 30% की कमी आती है।

सामग्री प्रदर्शन के सबसे आगे
नैनो-संशोधित पीईटी, 1-100nm अकार्बनिक कणों को जोड़कर, उच्च पारदर्शिता बनाए रखते हुए रोगाणुरोधी और उच्च-अवरोध गुणों जैसी नई कार्यक्षमता प्रदान करता है।डिग्रेडेबल कोपोलिस्टर पर्यावरणीय मित्रता में सुधार के लिए आणविक डिजाइन के माध्यम से बढ़ाए जाते हैं।उच्च-प्रदर्शन मिश्र धातुओं को एकल सामग्रियों की प्रदर्शन सीमाओं को आगे बढ़ाने के लिए पीसी और पीए जैसी सामग्रियों के साथ मिश्रित किया जा रहा है।

खाद्य-ग्रेड आरपीईटी की मांग में वृद्धि के साथ, उन्नत “बोतल-से-बोतल” पुनर्चक्रण प्रौद्योगिकियों का व्यावसायीकरण तेज हो रहा है। वैश्विक पीईटी बाजार 2030 तक 62 बिलियन डॉलर तक पहुंचने का अनुमान है, जिसमें खाद्य-ग्रेड आरपीईटी पहले से ही वर्जिन से 50% से अधिक कीमत पर है।

हल्की लेकिन टिकाऊ पेय बोतलों से लेकर माइक्रोन-आकार की कैपेसिटर फिल्मों तक, रोजमर्रा के कपड़ों से लेकर कार इंजन डिब्बों में गर्मी प्रतिरोधी घटकों तक, पीईटी, एक बहुमुखी सामग्री, आधुनिक जीवन में गहराई से एकीकृत हो गई है। यह प्रदर्शन और लागत, पारदर्शिता और ताकत, और कठोरता और क्रूरता के बीच एक जटिल संतुलन बनाता है, जिससे यह पैकेजिंग क्रांति में एक मुख्य आधार बन जाता है।

पुनर्चक्रण तकनीक में सफलताओं और बायो-आधारित सामग्रियों में नवाचारों के साथ, यह प्रयोगशाला-जनित बहुलक सतत विकास के लिए नई संभावनाओं की खोज कर रहा है। इसकी कहानी अभी खत्म नहीं हुई है—अगले दशक में, पीईटी तकनीक उद्योग और जीवन की सीमाओं को फिर से परिभाषित करना जारी रखेगी, जो पर्यावरण मित्रता और उच्च प्रदर्शन दोनों पर ध्यान केंद्रित करेगी।