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Sappiamo tutto del PET? Non sembra. Si tratta infatti di un materiale da inventare e ancora da indagare, soprattutto in termini di possibilità di riciclo, come dimostra il caso della Nordcontenitori, che ha avviato la produzione di profilati estrusi per la realizzazione di sistemi di imballaggio.
Oreste Pasquarelli
I consumi di PET per gli usi plastici nel 2002 e 2001 in Europa occidentale sono stati particolarmente significativi, come dimostrano i dati espressi nella tabella 1, espressi in ktons. In particolare, nel 2001, il nostro paese ha consumato oltre 330 ktons di PET.
In futuro si prevede un aumento percentuale ridotto, poiché i mercati d’impiego sono abbastanza maturi: circa 8-10% in Europa, 7% negli Usa, in Asia 13%.
In Italia i quantitativi riciclato di PET proveniente da residui post-consumo di bottiglie ammontano circa 90.000 t nel 2000, a cui bisogna aggiungere i residui pre-consumo da bottiglie (10.000 t) e da altri impieghi (15.000 t), per cui in totale si riciclano 110.000 t/anno. I settori d’impiego dei riciclati sono fibre tessili 55%, granuli e macinati per bottiglie ed estrusi 35%, diversi 10%.
Un impiego particolarmente interessante di questo materiale post-consumo è stato studiato da Nordcontenitori, e consiste nella produzione di profili estrusi per produrre pallet ed imballaggi di trasporto su misura per elettrodomestici. Si ottengono prodotti che hanno ottime caratteristiche di resistenza meccanica, resilienza, rigidità, stabilità dimensionale e resistenza al sole e agenti atmosferici. I profili estrusi sono amorfi, per cui hanno un’ottima tenacità che permette, nel caso dei pallet un sicuro montaggio con viti o bulloni. La produzione di questi profili ha richiesto la messa a punto di un impianto appositamente costruito.
La produzione dei profili con PET riciclato
La linea di produzione che consente di realizzare i pallet e gli imballaggi industriali della Nordcontenitori è alimentata con PET post consumo, proveniente dal circuito Corepla, ed è costituita dai seguenti impianti.
Essiccatore - Le scaglie di PET vengono essiccate per evitare che l’acqua residua inneschi reazioni di idrolisi che depolimerizzano il prodotto. Il valore di acqua residua deve essere inferiore a 50 ppm (0,005%). Il ciclo d’essiccamento è 5-6 ore a +160 °C con aria molto secca (punto di rugiada inferiore a –50 °C).
Estrusore - Un estrusore monovite provvisto di pompe in testa garantisce la pressione necessaria per mantenere costante l’estrusione del PET. L’impiego delle pompe in testa è indispensabile per lavorare il polimero che, allo stato fuso, è molto fluido e la pressione costante non verrebbe garantita dalla sola azione della vite dell’estrusore.
Calibratore - All’uscita dalla testa dell’estrusore il profilato viene inserito in una struttura metallica, con la stessa forma esterna del profilato, che è raffreddata ed effettua una calibratura del profilo, grazie a una serie di forellini con aria in depressione che garantiscono l’adesione dell’estruso alle pareti del calibratore.
Raffreddamento - All’uscita dal calibratore, il profilato viene raffreddato in bagno d’acqua. Un traino - dopo la linea di raffreddamento - costituito da rulli di gomma estrae l’estruso dall’impianto. La velocità del traino deve essere uguale a quella dell’estrusione del profilo, per garantirne la perfetta calibratura.
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Versatile PET
Do we know everything about PET? This is probably not the case. It is still a material that needs inventing and being researched into, above all in terms of its recycling possibilities, as the case of Nordcontentiori, that has started up the production of extruded sections for the creation of packaging systems, demonstrates. Oreste Pasquarelli
The consumption of PET for the use of plastics in 2002 and 2001 in Western Europe was particularly significant, as the figures in table 1, expressed in ktons, show.
In particular in 2001 Italy consumed over 330 ktons of PET. In the future a low percentage increase is predicted, in that the markets where PET is used are fairly mature: around 8-10% in Europe, 7% in the US, in Asia 13%.
In Italy the quantities of recycled PET from post-consumption residue of bottles totalled around 90,000 t in the year 2000, to which the pre-consumption residues from bottles (10,000 t) and from other uses (15,000 t) should be added; hence all told 110,000 t/year are recycled. The sectors of use of the recycled material are textile fibres 55%, granules and ground substance for bottles and extruded products 35%, other 10%.
A particularly interesting use of this post-consumption material has been devised by Nordcontenitori, and consists in the production of extruded profiles for making pallets and made-to-measure transport packaging for household appliances.
Products with an excellent mechanical resistance, resilience, stiffness, dimensional stability and resistance to sun and atmospheric agents are obtained.
The extruded profiles are amorphous, hence they have an excellent tenacity that enables, in the case of pallets, a safe assembly with screws and rivets. The production of the profiles has entailed devising a specially built system.
The production of sections with recycled PET
Nordcontenitori’s production line for producing pallets and industrial packaging is fed with post consumption PET from the Corepla circuit, and is made up of the following systems.
Dryer - The PET flakes are dried to avoid that residual water start up reactions of hydrolysis that depolimerize the product. The rate of residual water has to be lower than 50 ppm (0,005%).
The drying cycle lasts 5-6 hours at +160 °C with very dry air (dew point lower than -50 °C).
Extruder - A single screw extruder with head pump guarantees the pressure needed to keep the extrusion of PET constant. The use of the head pump is indispensable for working the polymer that, in its smolten state, is very fluid and the constant pressure would not be guaranteed by the sole action of the extruding screw.
Calibrator - At the outfeed of the extruder head the section is inserted in a metal structure, with the same outer shape as the section.
The section is cooled while its shape is calibrated, thanks to a series of small holes with air in depression that make the extruded material adhere to the walls of the calibrator.
Cooling - At the calibrator outfeed, the section is cooled in a water bath. On from the cooling line a drawing mechanism made up of rubber rollers extracts the extruded material from the system.
The draw speed has to be the equal to the section extrusion, in order to guarantee a perfect calibration.
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La chimica del PET
Il PET è un polimero di policondensazione della famiglia dei poliesteri saturi, che si produce per reazione dell’acido tereftalico (PTA) con glicole etilenico (EG) e successiva polimerizzazione dell’unità monomera ottenuta, con eliminazione di acqua.
Quando la polimerizzazione raggiunge il valore predeterminato, il PET viene scaricato dal reattore in forma di fili, che solidificano per raffreddamento in acqua e quindi, vengono tagliati in cilindretti.
Il grado di polimerizzazione si misura con il valore della viscosità intrinseca (IV) del PET sciolto in opportuni solventi. Il polimero così ottenuto è adatto alla produzione di film biorientato e di fibre tessili: IV = 0,60 / 0,63.
Il tipo adatto alla produzione di bottiglie deve avere un peso molecolare più elevato: IV = 0,78/0,90
Per produrre questo tipo di PET è necessario trattare il polimero base con IV = 0,60 / 0,63 con una polimerizzazione in fase solida.
Il polimero viene cristallizzato e trattato in ambiente di azoto – per evitare degradazioni ossidative – a +220 °C per il tempo necessario ad aumentare la IV fino al valore richiesto. Si può arrivare a IV fino a 1,2.
Con la post-polimerizzazione in fase solida, si ottiene un PET cristallizzato avente un contenuto bassissimo di acetaldeide (<1 ppm).
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The chemistry of PET
PET is a polycondensation polymer of the saturated polyester family that is produced by reaction of terephthalic acid (PTA) with ethylenic glycol (EG) and subsequent polymerisation of the monomaterial unit obtained, with the elimination of water
When the polymerisation reaches the preset value, the PET is dumped into the reactor in wire form, that solidifies when cooled in water and hence, are cut in small cylinders.
The degree of polymerisation is measured with the rate of the intrinsic viscosity (IV) of the PET broken down in special solvents. The polymer thus obtained is suited for the production of bioriented film and textile fibres: IV = 0.60/0.63.
The type suited to the production of bottles has to have a higher molecular weight: IV = 0,78/0,90.
To produce this type of PET one need treat the basic polymer with IV = 0,60 / 0,63 with a polymerisation in the solid phase.
The polymer is crystallised and treated in nitrogen - to avoid oxidative degradation - at +220 °C for the time necessary to increase the IV up to the value required. IVs of up to 1.2 can be obtained. With the post-polymerisation in the solid phase, a crystallised PET having a very low acetaldehyde (<1 ppm) can be obtained.
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