Cuando tomas una botella de agua mineral de un estante de un supermercado, es posible que no te des cuenta de que detrás de esta botella ligera y transparente hay una revolución en la ciencia de los materiales.Las demás materias primas, uno de los materiales poliméricos más importantes en la industria moderna, ha penetrado silenciosamente todos los aspectos de la vida humana.
Desde películas transparentes para envolver alimentos hasta capas aislantes que protegen los componentes electrónicos, desde fibras textiles hasta piezas de automóviles,Este material versátil está remodelando nuestro mundo material a un ritmo asombrosoCon una capacidad de producción mundial anual superior a 110 millones de toneladas, el PET no sólo es una fuerza importante en la industria del embalaje, sino también un material fundamental indispensable en los campos de alta tecnología.
Materiales de PET Información básica
PET, el nombre químico del polietileno tereftalato, consiste en ácido tereftálico y etilenoglicol,formado a través de una reacción de esterificación y policondensación para formar cadenas de polímeros lineales regularesEsta estructura molecular altamente simétrica confiere una excelente cristalización, lo que le permite formar regiones cristalinas densas en condiciones de procesamiento adecuadas.con propiedades físicas excepcionalesLa producción industrial de PET se realiza principalmente mediante dos vías de proceso: la transesterificación de dimetil tereftalato con etilenoglicol,y esterificación directa del ácido tereftálico purificado con etilenoglicolAmbos requieren múltiples pasos de policondensación para producir un polímero con un peso molecular que oscila entre 20.000 y 30.000 g/mol.
El PET es un polímero de color blanco lechoso o amarillo claro, altamente cristalino, con una superficie lisa y un brillo cristalino.Los materiales PET se pueden dividir en tres tipos principales:
- APET: Material amorfo y transparente utilizado principalmente para envases de alimentos
- RPET: PET reciclado, procesado mediante un sistema de reciclaje y que ofrece una excepcional compatibilidad con el medio ambiente
- PETG: PET incorpora un comonomero de ciclohexanedimetanol para mejorar la transparencia y la dureza del procesamiento
La resina PET se ha convertido en uno de los plásticos de ingeniería más utilizados en el mundo.el transporteSe prevé que la capacidad de producción mundial supere los 110 millones de toneladas para 2025.
Propiedades básicas de los materiales PET
La popularidad del PET en la industria se debe a su combinación excepcionalmente equilibrada de propiedades.y excelente estabilidad dimensionalSu resistencia a la flexión puede alcanzar los 148-310 MPa y su dureza Rockwell alcanza los M90-95, demostrando la mayor dureza entre los termoplásticos.
(1) Propiedades físicas
Cuadro 1: Principales propiedades físicas del PET
| Parámetros de rendimiento | Rango de valores | Norma de ensayo |
| Fuerza de flexión | 148-310 MPa | Las demás partidas |
| Fuerza de impacto | 64.1-128 J/m | Las demás partidas |
| Absorción de agua | 0.06%-0.129% | Las demás partidas |
| Temperatura de transición del vidrio | 80 °C | Las condiciones de las condiciones de trabajo |
| Temperatura de desviación térmica | 98°C | Las demás partidas |
| Elongado | 10,8% a 2,7% | Las demás partidas |
(2) Propiedades térmicas
El PET puede soportar un uso prolongado a temperaturas de hasta 120°C. Las versiones reforzadas pueden incluso soportar la inmersión en un baño de soldadura de 250°C durante 10 segundos sin deformación.Esta resistencia al calor le da una ventaja irremplazable en el campo de soldadura electrónicaSus propiedades de aislamiento eléctrico también son excelentes, permaneciendo estables incluso en ambientes de alta temperatura y alta frecuencia.
Estabilidad química
El PET presenta una excelente resistencia a la intemperie y a las sustancias químicas, con buena resistencia a los ácidos débiles y a los disolventes orgánicos.y la inmersión prolongada en agua caliente también puede conducir a la degradación del rendimiento.
Película PET Película de poliéster orientada biaxialmente
Entre las muchas formas de PET, la película de poliéster orientada biaxialmente ocupa un lugar especial.posee una fuerza física notable..
Clasificación del proceso de producción
- Película orientada biaxialmente: Las películas de alto rendimiento hechas de materiales de alta pureza brillante estirados en las direcciones longitudinal y transversal dominan el mercado.
- Película uniaxialmente orientada: los materiales semimatos con dióxido de titanio añadido se estiran sólo en la dirección longitudinal.utilizado principalmente para envases farmacéuticos.
El rendimiento excepcional de la película BOPET se debe a su proceso de fabricación único. La película se extruye primero en una hoja amorfa gruesa a 280 °C. Después de enfriarse, entra en la etapa de estiramiento:se extiende aproximadamente 3 veces en dirección longitudinal a 86-87°C y 2,5-4 veces en dirección transversal a 100-120°C. Finalmente, se establece a 230-240°C.Este proceso da como resultado un alto grado de orientación de la cadena molecular, que confiere a la película una dureza excepcional: resistencia a la tracción comparable al metal, junto con una excelente resistencia a la abrasión, resistencia al plegamiento y resistencia al desgarro.,una transmisión luminosa > 90% y una superficie especular.
Cuadro 2: Clasificación de las películas de PET y aplicación por aplicación
| Tipo de película | Rango de espesor | Propiedades básicas | Principales aplicaciones |
| Película aislante eléctrica | 25 a 125 μm | Alta tensión de ruptura, buena resistencia al calor | Cables y cables, aislamiento de interruptores táctiles |
| Película de condensador | 3.5-12 μm | Alta constante dieléctrica, bajo factor de disipación | Dieléctrico del condensador, capa intermedia aislante |
| Película protectora para tarjetas | 10 a 70 μm | Alta rigidez, buena estabilidad térmica | Protección de documentos, sustrato láser contra la falsificación |
| Película de uso general | 20 a 50 μm | Alta resistencia, buena estabilidad dimensional | Envases compuestos, sustrato de metalización |
| Película de nano-PET | Personalización | Alta transparencia, funcionalidad especial | Dispositivos ópticos, pantallas de gama alta |
Aplicaciones del material PET
La amplitud de las aplicaciones del PET es asombrosa, cubriendo casi todos los ámbitos clave de la industria moderna.
- Industria del embalaje: el 70% de la producción mundial de PET se utiliza para el embalaje.botellas de condimentosUn frasco de PET de 500 ml pesa sólo aproximadamente 18 gramos, un 80% más ligero que un frasco de vidrio, pero puede soportar presiones internas de hasta 150 psi.Las películas de embalaje de alimentos utilizan su alta barrera de oxígeno y sus propiedades de visualización transparentes.
- En los sectores de la electrónica y la electricidad: los PET® tienen un excelente aislamiento y resistencia al calor y se utilizan para fabricar diversas películas aislantes, dieléctricos de condensadores y placas de circuitos flexibles.Las películas de grado eléctrico pueden ser controladas con precisión hasta un grosor entre 3.5 y 125 μm, con voltajes de ruptura superiores a 5 kV. El PET reforzado se utiliza para fabricar componentes electrónicos resistentes a altas temperaturas, como conectores y bobinas de transformadores.
- En la industria textil: la fibra PET representa más del 50% de la producción mundial de fibra sintética, y su alta resistencia y resistencia a las arrugas han transformado la industria textil.
- En la industria automotriz: el PET reforzado se utiliza para producir componentes como soportes de lámparas, cubiertas de central y válvulas, reemplazando el metal para el peso ligero.
- En aplicaciones especiales: se utiliza una película protectora PET de alta viscosidad para proteger las superficies de los paneles LCD y las pantallas táctiles, ofreciendo una excelente resistencia a los arañazos con un grosor de solo 0,05-0,1 mm.Su estabilidad dimensional y transparencia también se utilizan en sustratos de películas fotosensibles.
Los plásticos de ingeniería PET demuestran una amplia penetración en múltiples industrias: electrónica y eléctrica 26%, automoción 22%, maquinaria 19%, y necesidades diarias 10%.Aunque los plásticos de ingeniería sólo representan 1En el caso de los PET, el contenido tecnológico y el valor añadido son los más elevados, representando el 0,6% del mercado total de PET.
Proceso de producción de PET
La fabricación de productos de PET es un proceso termomecánico preciso que requiere un control de temperatura extremadamente estricto.
(1) Moldeado por inyección
Se utiliza para productos tales como preformas de botellas y componentes electrónicos. La temperatura del barril se controla en etapas: sección trasera (250-270°C), sección media (265-275°C), sección delantera (270-275°C),y boquilla (280-295°C)La temperatura del molde se mantiene entre 30 y 85 °C, con una contrapresión de 5 a 15 kg/cm2.La materia prima debe secarse previamente a 120-140 °C durante 2-5 horas para evitar la ruptura de la cadena molecular causada por la hidrólisis..
Proceso de película orientada biaxialmente
- Pre-secado y extrusión de fusión: después de la deshumidificación, la película cortada se extruye en hojas gruesas a 280 °C.
- Refrigeración rápida: el enfriamiento rápido a través de un tambor de enfriamiento o líquido de enfriamiento mantiene el estado amorfo.
- Estiramiento biaxial: estiramiento longitudinal (86-87 °C, relación de estiramiento ≈ 3x) → estiramiento transversal (100-120 °C, relación de estiramiento 2,5-4,0x).
- Ajuste de calor: aliviar las tensiones internas a 230-240 °C para mejorar la estabilidad dimensional.
(2) Moldeado por soplado
Se utiliza principalmente para la producción de botellas huecas. La preforma se vuelve a calentar hasta superar la temperatura de transición de vidrio y luego se sopla en forma utilizando gas de alta presión.Este proceso requiere un control preciso de la distribución de la temperatura y la presión de soplado para garantizar un espesor uniforme de la pared de la botella.
(3) Extrusión
Produce perfiles continuos como hojas y tubos. Las hojas gruesas se extruden a través de una matriz en T para su posterior termoformado, o se extruden directamente en hojas para el embalaje.El rango de control de temperatura es similar al del moldeo por inyección, pero los métodos de enfriamiento son más diversos.
(4)Tecnologías de procesamiento secundario
El uso de PET en la fabricación de productos de alta calidad, incluidos el recubrimiento, la metalización al vacío, la impresión y la soldadura, amplían aún más los límites de aplicación del PET.
Los retos de la sostenibilidad y el futuro
La huella ambiental de los materiales de PET es una preocupación creciente. El PET tradicional depende de materias primas a base de petróleo y tarda más de 400 años en degradarse naturalmente.Mientras que la tasa mundial de reciclaje de botellas de PET es de aproximadamente el 58%, una cantidad significativa de residuos sigue entrando en el medio ambiente.
(1)La innovación tecnológica está impulsando una transformación ecológica
- El reciclaje mecánico consiste en triturar y limpiar las botellas de PET usadas, luego derretirlas y pelletizarlas para usarlas en envases de fibra o de no contacto con alimentos.
- La despolimerización química reduce el PET a sus monómeros, que luego se repolímerizan para producir rPET de grado alimenticio.
- El PET de base biológica utiliza materias primas de biomasa para reemplazar el petróleo. Por ejemplo, PlantBottle de Coca-Cola utiliza etanol de caña de azúcar para producir etilenoglicol, lo que reduce las emisiones de carbono en un 30%.
(2)En la vanguardia del rendimiento de los materiales
El PET nano-modificado, mediante la adición de partículas inorgánicas de 1-100 nm, confiere nuevas funcionalidades como propiedades antimicrobianas y de alta barrera mientras mantiene una alta transparencia.Los copolestres degradables se mejoran mediante el diseño molecular para mejorar la compatibilidad con el medio ambienteLas aleaciones de alto rendimiento se están combinando con materiales como PC y PA para superar los límites de rendimiento de los materiales individuales.
Con el aumento de la demanda de rPET de grado alimenticio, la comercialización de tecnologías avanzadas de reciclaje de botella a botella se está acelerando.Se prevé que el mercado mundial de PET alcance los 62.000 millones de dólares para 2030, con rPET de grado alimenticio que ya tiene un precio más del 50% más alto que el virgen.
Desde botellas de bebidas ligeras pero duraderas hasta películas condensadoras de tamaño micron, desde ropa cotidiana hasta componentes resistentes al calor en los compartimientos del motor de los automóviles, PET, un material versátil,se ha integrado en la vida moderna.En la actualidad, la industria de los envases es una de las principales empresas de la industria de la fabricación de envases.
Con avances en la tecnología de reciclaje e innovaciones en materiales de base biológica, este polímero nacido en laboratorio está explorando nuevas posibilidades para el desarrollo sostenible.Su historia está lejos de terminar en la próxima década.La tecnología PET continuará redefiniendo los límites de la industria y la vida, centrándose tanto en el respeto del medio ambiente como en el alto rendimiento.