पीईटी सामग्री का संपूर्ण विश्लेषण

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

भोजन को लपेटने वाली पारदर्शी फिल्मों से लेकर इलेक्ट्रॉनिक घटकों की सुरक्षा करने वाली इन्सुलेशन परतों तक, कपड़ा फाइबर से लेकर ऑटोमोटिव भागों तक, यह बहुमुखी सामग्री आश्चर्यजनक गति से हमारी भौतिक दुनिया को 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 ताकत है, बल्कि उच्च तकनीक क्षेत्रों में एक अपरिहार्य मूलभूत सामग्री भी है।

पीईटी सामग्री बुनियादी जानकारी

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

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

• एपीईटी: अनाकार, पारदर्शी सामग्री जो मुख्य रूप से खाद्य पैकेजिंग कंटेनरों के लिए उपयोग की जाती है
• आरपीईटी: पुनर्चक्रित पीईटी, एक पुनर्चक्रण प्रणाली के माध्यम से संसाधित और असाधारण पर्यावरण मित्रता प्रदान करता है
• पीईटीजी: प्रसंस्करण पारदर्शिता और कठोरता में सुधार के लिए पीईटी में साइक्लोहेक्सानेडिमेथेनॉल कोमोनोमर शामिल है

पीईटी रेज़िन 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 बढ़कर 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 इसके गुणों के असाधारण संतुलित संयोजन से उत्पन्न होती है। भौतिक और यांत्रिक गुणों के संदर्भ में, पीईटी उच्च कठोरता, उच्च कठोरता और उत्कृष्ट आयामी स्थिरता प्रदर्शित करता है। इसकी लचीली ताकत 148-310 एमपीए तक पहुंच सकती है, और इसकी रॉकवेल कठोरता एम90-95 तक पहुंच जाती है, जो थर्मोप्लास्टिक्स के बीच उच्चतम कठोरता का प्रदर्शन करती है।

(1)भौतिक गुण

तालिका 1: पीईटी के प्रमुख भौतिक गुण

(2) तापीय गुण

पीईटी 120 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान पर लंबे समय तक उपयोग का सामना कर सकता है। प्रबलित संस्करण विरूपण के बिना 10 सेकंड के लिए 250 डिग्री सेल्सियस सोल्डर स्नान में विसर्जन का भी सामना कर सकते हैं। यह ताप प्रतिरोध इसे इलेक्ट्रॉनिक्स सोल्डरिंग क्षेत्र में एक अपूरणीय लाभ देता है। इसके विद्युत इन्सुलेशन गुण भी उत्कृष्ट हैं, जो उच्च तापमान और उच्च आवृत्ति वाले वातावरण में भी स्थिर रहते हैं। हालाँकि, इसकी कोरोना प्रतिरोधक क्षमता अपेक्षाकृत सीमित है।

रासायनिक स्थिरता

पीईटी कमजोर एसिड और कार्बनिक सॉल्वैंट्स के लिए अच्छे प्रतिरोध के साथ उत्कृष्ट मौसम और रासायनिक प्रतिरोध प्रदर्शित करता है। हालाँकि, यह मजबूत आधारों द्वारा संक्षारण के प्रति संवेदनशील है, और गर्म पानी में लंबे समय तक डूबे रहने से प्रदर्शन में गिरावट भी हो सकती है।

पीईटी फिल्म - द्विअक्षीय रूप से उन्मुख पॉलिएस्टर फिल्म

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

उत्पादन प्रक्रिया वर्गीकरण

• द्विअक्षीय रूप से उन्मुख फिल्म: अनुदैर्ध्य और अनुप्रस्थ दोनों दिशाओं में फैली उच्च शुद्धता वाली "चमकदार" सामग्री से बनी उच्च प्रदर्शन वाली फिल्में बाजार पर हावी हैं।
• एकअक्षीय रूप से उन्मुख फिल्म: टाइटेनियम डाइऑक्साइड के साथ अर्ध-मैट सामग्री केवल अनुदैर्ध्य दिशा में फैली हुई है। वे निम्न गुणवत्ता वाले और लागत प्रभावी हैं, मुख्य रूप से फार्मास्युटिकल पैकेजिंग के लिए उपयोग किए जाते हैं।

BOPET फिल्म का असाधारण प्रदर्शन इसकी अनूठी विनिर्माण प्रक्रिया से उत्पन्न होता है। फिल्म को पहले 280°C पर एक मोटी, अनाकार शीट में निकाला जाता है। ठंडा होने के बाद, यह स्ट्रेचिंग चरण में प्रवेश करता है: 86-87°C पर अनुदैर्ध्य दिशा में लगभग 3 बार और 100-120°C पर अनुप्रस्थ दिशा में 2.5-4 बार स्ट्रेचिंग होता है। अंत में, इसे 230-240°C पर सेट किया जाता है। इस प्रक्रिया के परिणामस्वरूप उच्च स्तर की आणविक श्रृंखला अभिविन्यास प्राप्त होता है, जो फिल्म को असाधारण कठोरता प्रदान करता है: उत्कृष्ट घर्षण प्रतिरोध, तह प्रतिरोध और आंसू प्रतिरोध के साथ धातु के बराबर तन्य शक्ति। इसमें न्यूनतम ताप संकोचन, प्रकाश संप्रेषण >90% और दर्पण जैसी सतह है।

तालिका 2: पीईटी फिल्म वर्गीकरण और अनुप्रयोग द्वारा अनुप्रयोग

पीईटी सामग्री अनुप्रयोग

पीईटी अनुप्रयोगों की व्यापकता 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 खनिज पानी की बोतलें इसके सबसे बड़े अनुप्रयोग हैं, जिनमें खाद्य तेल की बोतलें, मसालों की बोतलें और दवा की बोतलें भी शामिल हैं। 500 मिलीलीटर पीईटी बोतल का वजन केवल 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 अपने उच्च ऑक्सीजन अवरोध और पारदर्शी प्रदर्शन गुणों का उपयोग करती हैं।
• इलेक्ट्रॉनिक्स और इलेक्ट्रिकल क्षेत्रों में: पीईटी के उत्कृष्ट इन्सुलेशन और गर्मी प्रतिरोध का उपयोग विभिन्न इन्सुलेटिंग फिल्मों, कैपेसिटर डाइलेक्ट्रिक्स और लचीले सर्किट बोर्डों के निर्माण के लिए किया जाता है। इलेक्ट्रिकल-ग्रेड फिल्मों को 3.5 और 125 μm के बीच की मोटाई तक सटीक रूप से नियंत्रित किया जा सकता है, जिसमें ब्रेकडाउन वोल्टेज 5 kV से अधिक होता है। प्रबलित पीईटी का उपयोग कनेक्टर और ट्रांसफार्मर बॉबिन जैसे उच्च तापमान प्रतिरोधी इलेक्ट्रॉनिक घटकों के निर्माण के लिए किया जाता है।
• कपड़ा उद्योग में: वैश्विक सिंथेटिक फाइबर उत्पादन में पीईटी फाइबर की हिस्सेदारी 50% से अधिक है, और इसकी उच्च शक्ति और शिकन प्रतिरोध ने कपड़ा उद्योग को बदल दिया है।
• ऑटोमोटिव उद्योग में: प्रबलित पीईटी का उपयोग लैंप धारकों, स्विचबोर्ड कवर और वाल्व जैसे घटकों का उत्पादन करने के लिए किया जाता है, जो हल्के वजन के लिए धातु की जगह लेते हैं।
• विशेष अनुप्रयोगों में: उच्च-चिपचिपापन पीईटी सुरक्षात्मक फिल्म का उपयोग एलसीडी पैनल और टच स्क्रीन की सतहों की सुरक्षा 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 फोटोसेंसिटिव फिल्म सब्सट्रेट्स 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 पैठ प्रदर्शित करता है: इलेक्ट्रॉनिक्स और इलेक्ट्रिकल 26%, ऑटोमोटिव 22%, मशीनरी 19% और दैनिक आवश्यकताएं 10%। हालाँकि इंजीनियरिंग प्लास्टिक कुल पीईटी बाजार का केवल 1.6% हिस्सा है, लेकिन उनमें उच्चतम तकनीकी सामग्री और अतिरिक्त मूल्य है।

पीईटी उत्पादन प्रक्रिया

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

(1)इंजेक्शन मोल्डिंग

बोतल प्रीफॉर्म और इलेक्ट्रॉनिक घटकों जैसे उत्पादों के लिए उपयोग किया जाता है। बैरल तापमान को चरणों में नियंत्रित किया जाता है: पिछला भाग (250-270°C), मध्य भाग (265-275°C), अगला भाग (270-275°C), और नोजल (280-295°C)। मोल्ड का तापमान 30-85°C के बीच बनाए रखा जाता है, जिसमें 5-15 किग्रा/सेमी² का पिछला दबाव होता है। हाइड्रोलिसिस के कारण होने वाली आणविक श्रृंखला को टूटने से बचाने के लिए कच्चे माल को 2-5 घंटे के लिए 120-140 डिग्री सेल्सियस पर पहले से सुखाया जाना चाहिए।

द्विअक्षीय रूप से उन्मुख फिल्म प्रक्रिया

• पूर्व-सुखाने और पिघले हुए बाहर निकालना: निरार्द्रीकरण के बाद, कटी हुई फिल्म को 280°C पर मोटी चादरों में बाहर निकाला जाता है।
• त्वरित शीतलन: कूलिंग ड्रम या शीतलक के माध्यम से तीव्र शीतलन अनाकार अवस्था को बनाए रखता है।
• द्विअक्षीय खिंचाव: अनुदैर्ध्य खिंचाव (86-87°C, खिंचाव अनुपात ≈ 3x) → अनुप्रस्थ खिंचाव (100-120°C, खिंचाव अनुपात 2.5-4.0x)।
• हीट सेटिंग: आयामी स्थिरता में सुधार के लिए 230-240°C पर आंतरिक तनाव से राहत पाएं।

(2) ब्लो मोल्डिंग

मुख्य रूप से खोखली बोतलों के उत्पादन के लिए उपयोग किया जाता है। प्रीफ़ॉर्म को ग्लास संक्रमण तापमान से ऊपर गर्म किया जाता है और फिर उच्च दबाव वाली गैस का उपयोग करके आकार में उड़ा दिया जाता है। इस प्रक्रिया में एक समान बोतल की दीवार की मोटाई सुनिश्चित करने के लिए तापमान वितरण और झटका दबाव के सटीक नियंत्रण की आवश्यकता होती है।

(3)बाहर निकालना

शीट और ट्यूबिंग जैसी सतत प्रोफ़ाइल तैयार करता है। बाद में थर्मोफॉर्मिंग के लिए मोटी चादरों को 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।

(4)माध्यमिक प्रसंस्करण प्रौद्योगिकियाँ
कोटिंग, वैक्यूम मेटलाइज़ेशन, प्रिंटिंग और वेल्डिंग सहित, पीईटी की अनुप्रयोग सीमाओं का और विस्तार करते हैं।

स्थिरता चुनौतियाँ और भविष्य

पीईटी सामग्रियों का पर्यावरणीय पदचिह्न एक बढ़ती हुई चिंता का विषय है। पारंपरिक पीईटी पेट्रोलियम-आधारित फीडस्टॉक्स पर निर्भर करता है और प्राकृतिक रूप से नष्ट होने में 400 साल से अधिक समय लेता है। जबकि वैश्विक पीईटी बोतल रीसाइक्लिंग दर लगभग 58% है, अपशिष्ट की एक बड़ी मात्रा अभी भी पर्यावरण में प्रवेश करती है।

(1)तकनीकी नवाचार हरित परिवर्तन को बढ़ावा दे रहा है

• यांत्रिक पुनर्चक्रण में उपयोग की गई पीईटी बोतलों को काटना और साफ करना, फिर उन्हें फाइबर या गैर-खाद्य संपर्क पैकेजिंग में उपयोग के लिए पिघलाना और गोली बनाना शामिल है।
• रासायनिक डीपोलीमराइजेशन पीईटी को उसके मोनोमर्स में कम कर देता है, जिसे फिर खाद्य-ग्रेड आरपीईटी का उत्पादन करने के लिए पुन: पोलीमराइज़ किया जाता है।
• जैव-आधारित पीईटी पेट्रोलियम को प्रतिस्थापित करने के लिए बायोमास फीडस्टॉक का उपयोग करता है। उदाहरण के लिए, कोका-कोला का प्लांटबॉटल एथिलीन ग्लाइकॉल का उत्पादन करने के लिए गन्ने के इथेनॉल का उपयोग करता है, जिससे कार्बन उत्सर्जन 30% कम हो जाता है।

(2)सामग्री प्रदर्शन में सबसे आगे

नैनो-संशोधित पीईटी, 1-100 एनएम अकार्बनिक कणों को जोड़कर, उच्च पारदर्शिता बनाए रखते हुए रोगाणुरोधी और उच्च-अवरोधक गुणों जैसी नई कार्यक्षमता प्रदान करता है। पर्यावरणीय मित्रता में सुधार के लिए आणविक डिजाइन के माध्यम से डिग्रेडेबल कॉपोलिएस्टर को बढ़ाया जाता है। एकल सामग्रियों की प्रदर्शन सीमाओं को बढ़ाने के लिए उच्च प्रदर्शन वाले मिश्र धातुओं को 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" रीसाइक्लिंग प्रौद्योगिकियों का व्यावसायीकरण तेज हो रहा है। वैश्विक पीईटी बाजार 2030 तक 62 बिलियन डॉलर तक पहुंचने का अनुमान है, फूड-ग्रेड आरपीईटी की कीमत पहले से ही वर्जिन से 50% अधिक है।

हल्के लेकिन टिकाऊ पेय की बोतलों से लेकर माइक्रोन आकार की कैपेसिटर फिल्मों तक, रोजमर्रा के कपड़ों से लेकर कार के 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 कठोरता के बीच एक जटिल संतुलन बनाता है, जो इसे पैकेजिंग क्रांति में मुख्य आधार बनाता है।

पुनर्चक्रण प्रौद्योगिकी में सफलताओं और जैव-आधारित सामग्रियों में नवाचारों के साथ, प्रयोगशाला में जन्मा यह पॉलिमर सतत विकास के लिए नई संभावनाएं तलाश रहा है। इसकी कहानी अभी खत्म नहीं हुई है - अगले दशक में, पीईटी तकनीक पर्यावरण मित्रता और उच्च प्रदर्शन दोनों पर ध्यान केंद्रित करते हुए उद्योग और जीवन की सीमाओं को फिर से परिभाषित करना जारी रखेगी।