PET - Polietileno tereftalato

Polietileno tereftalato, ou PET, é um polímero termoplástico, desenvolvido por dois químicos britânicos Whinfield e Dickson em 1941, formado pela reação entre o ácido tereftálico e o etileno glicol, originando um polímero, termoplástico. Utiliza-se principalmente na forma de fibras para tecelagem e de embalagens para bebidas.

Possui propriedades termoplásticas, isto é, pode ser reprocessado diversas vezes pelo mesmo ou por outro processo de transformação. Quando aquecidos a temperaturas adequadas, esses plásticos amolecem, fundem e podem ser novamente moldados.

As garrafas produzidas com este polímero só começaram a ser fabricadas na década de 70, após cuidadosa revisão dos aspectos de segurança e meio ambiente.

No começo dos anos 80, os Estados Unidos e o Canadá iniciaram a coleta dessas garrafas, reciclando-as inicialmente para fazer enchimento de almofadas. Com a melhoria da qualidade do PET reciclado, surgiram aplicações importantes, como tecidos, lâminas e garrafas para produtos não alimentícios.

Mais tarde na década de 90, o governo americano autorizou o uso deste material reciclado em embalagens de alimentos.

O poliéster é um grupo de polímeros que possui o grupo funcional éster na sua cadeira principal, sendo classificado de acordo com sua estrutura química em termoplástico ou termorrígido, o qual é mais comumente encontrado na forma de termoplásticos. Alguns exemplos de poliésteres são polietileno tereftalato, polibutileno tereftalato, polietileno naftalato, dentre outros. Um dos poliésteres mais comum é o PET (Polietileno tereftalato), oriundo da polimerização por condensação entre o Etilenoglicol (1,2-etanodiol) e o Ácido Tereftálico (Ácido p-benzenodioico).

Características do PET

O PET é um tipo de material de poliéster para fibras, peças moldadas por injeção, bem como garrafas e frascos moldados por sopro. São oferecidas notas especiais com as propriedades necessárias para as diferentes aplicações. O PET ainda é amplamente utilizado para a fabricação de engarrafados, quando na década de 1970, houve a necessidade da produção de garrafas maiores, de peso leve e inquebráveis, para armazenar bebidas carbonatadas, assim, este polímero conseguiu se ajustar perfeitamente às exigências. As características do PET (grau de garrafa) estão relacionadas com a transparência, resistente ao desgaste e resistente à corrosão, possuindo acabamento de alta resistência e suave, sendo amplamente utilizado para garrafas PET de água mineral, suco, óleo comestível, produtos farmacêuticos, cosméticos, etc

O PET também possui uma baixa absorção de água e boa resistência às forças trativas, pois a resistência à tração do filme de PET é similar à do filme de alumínio, e é três vezes maior que a do filme para PC e PA. O filme de PET é aparentemente transparente e sua resistência à tração pode atingir 1/3 ~ 1/2 da do aço, se for processada por desenho orientado, pois é um dos filmes termoplásticos mais resistentes existentes. Quando esse o PET é queimado, apresenta uma chama de cor amarelada que corre o risco de explodir durante a queima, mesmo quando afastada do fogo, continua a queimar até ser todo consumido.

Síntese PET

O Polietileno tereftalato é produzido industrialmente em duas etapas: pré-polimerização e a policondensação, em que a primeira etapa corresponde a fabricação do oligômero tereftalato de bis (2-hidroxietileno), BHET, a partir de duas rotas, e a policondensação é responsável pela produção do PET.

A primeira rota é a esterificação direta, onde ocorrerá a reação entre o Ácido tereftálico e o Etilenoglicol, caracterizada por ser heterogênea, autocatalítica, ou seja, não é necessário o uso de catalisadores, com temperatura de trabalho em torno de 240-260 °C. Na segunda rota, ocorre a substituição do Ácido tereftálico pelo Éster tereftalato de dimetileno, com o uso de catalisadores e temperatura de trabalho variando entre 170-210 °C.

Antigamente, utilizava-se mais a segunda rota, pela facilidade de se obter o Éster Tereftalato de dimetileno, todavia, atualmente é mais usual a primeira rota, pelas características de solubilidade entre os dois monômeros. Durante as reações de polimerização por condensação das rotas mencionadas, ocorrem a liberação de água e de metanol. Na policondensação, o BHET é submetido a uma temperatura de 280 °C, com uma pressão interna de 1,3 x 10² Pascal e grau de polimerização equivalente a 100. Após o processo ter finalizado, a massa molar do PET será igual a 33000 gramas por mol, com a viscosidade elevada e diminuição da taxa de reação.

Co-Polimerização

A co-polimerização é um método usado afim de se diminuir algumas propriedades não requeridas ao polímero, porém, são intrínsecas do mesmo, como por exemplo no PET, a baixa adesão aos materiais metálicos e a redução a possibilidade de tingimento. Nos dias de hoje, a copolimerização é amplamente empregada ao processamento por sopro, com o objetivo de fabricar embalagens para bebidas carbonatadas.

As propriedades alcançadas durante a produção das embalagens dependem de alguns parâmetros, tais como, cristalinidade, massa molar e cristalização, visto que se a cristalinidade for elevada, têm-se uma melhoria das propriedades mecânicas, em contrapartida, se for baixa, ocorre a degradação. Dessa forma, este método é utilizado para diminuir a taxa de cristalização durante o processamento e aumentar a resistência mecânica. Alguns exemplos de co-monômeros aplicados na síntese do PET são: Isoftalato de etileno, 2,6-naftalato de etileno, 1,4-butanodiol.

Processamento PET

No processamento do PET, existem dois métodos de moldagem básicos para garrafas de PET, a de um passo e a de dois passos, as que utilizam o método de um passo (One-Step) com a pré-forma quente e aqueles que utilizam o método dois passos (Two-Step) com a pré-forma fria.

No método de um passo - de grânulos de PET para garrafa acabada -, todos os processos são concluídos em uma máquina integrada, sendo sua maior vantagem a redução no espaço, manuseio dos produtos, a energia utilizada e a qualidade visual, muito maior que o sistema de duas etapas. Isto significa que o pré-molde moldado por injeção, é retirado da cavidade de injeção enquanto ainda está quente o suficiente para ser esticado soprado para formar a garrafa. Não é necessário aquecimento após o processo de injeção, uma vez que as pré-formas não são armazenadas para serem expelidas em uma etapa posterior, mas são recém-moldadas logo após o processo de injeção. Não há riscos de danos na superfície das pré-formas que se tocam durante o armazenamento ou o transporte. O método de um passo (One-Step) é altamente adequado para linhas de produção de pequena e média escala.

O método de dois passos, normalmente, passa pelas seguintes etapas:

1. Secagem de PET: O PET absorve a umidade da atmosfera. Isto deve ser removido por uma secagem desumidificante antes do processamento.

2. Produção de pré-moldes PET Plastificando o PET: As pastilhas de PET secas são comprimidas e derretidas por um parafuso rotativo.

3. Moldagem por injeção da pré-forma de PET: O PET fundido é injetado na cavidade da injeção e esfriou rapidamente para formar uma "pré-forma" (A forma de tubo de ensaio a partir da qual as garrafas são explodidas é conhecida como uma pré-forma).

4. Aquecimento da pré-forma PET: A temperatura da pré-forma é ajustada ao perfil correto para soprar.

Moldagem do PET por estiramento do sopro

A pré-medida quente é simultaneamente esticada e soprada (orientando os cristais e fortalecendo o PET *) em um molde de sopro moldado para formar um recipiente resistente e leve. O PET que é aquecido a uma temperatura em que as moléculas em forma de cadeia são suficientemente móveis para desenrolar em vez de quebrar quando estendido, podem ser orientadas por alongamento. O estiramento aplicado a partir de duas direções em ângulos retos, como na moldagem por sopro por estiramento, dá orientação biaxial. O PET orientado contém cadeias cuidadosamente embaladas alinhadas nas direções do estiramento. O material é mais forte porque as moléculas agem juntas em vez de individualmente. A resistência à tração do PET orientado é várias vezes a do material não esticado e a resistência ao impacto, barreira e resistência química também são significativamente melhoradas, de modo que as garrafas podem ser mais leves sem sacrificar o desempenho.^[4]

Reciclagem

Uma garrafa PET demora no meio ambiente cerca de 400 anos para se degradar.

Pode ser reciclado pelo processo de termo reação, ou a quente, onde em determinada temperatura, o polímero fica líquido, podendo então ser moldado, extrusado e comprimido em outras formas.

As garrafas produzidas com esse polímero podem permanecer na natureza por até 800 anos.

No começo da década de 1980, os Estados Unidos e Canadá iniciaram a coleta dessas garrafas, reciclando-as inicialmente para fazer enchimento de almofadas.

Com a melhoria da qualidade do PET reciclado, surgiram aplicações importantes, como tecidos, lâminas e garrafas para produtos não alimentícios.

Mais tarde na década de 1980, o governo norte americano autorizou o uso destes materiais reciclados em embalagens de alimentos.

A produção cresceu, mas a reciclagem não acompanhou a produção, gerando uma invasão de garrafas de todos os tamanhos e formatos, hoje a produção de pet avançou e é um dos maiores vilões do meio ambiente, poluindo matas, rios e córregos.