Controle do teor de acetaldeído em garrafas PET - uma etapa essencial

A resina de tereftalato de polietileno (PET) é um plástico termoplástico com excelente cristalinidade, alta transparência, baixa densidade, baixo coeficiente de expansão, baixa contração de moldagem e alta tenacidade. Seus produtos são esteticamente agradáveis ​​e possuem dimensões estáveis. Os produtos PET também são perfeitos para embalagens de garrafas de grau alimentício, pois são inodoros, seguros, com boa vedação de ar e leves. Esse tipo de chip de PET é frequentemente conhecido como chip de PET de grau para garrafas e tem alta demanda.

Riscos de segurança do PET para garrafas: Acetaldeído

Os chips de PET para garrafas são amplamente utilizados em embalagens de alimentos, o que exige rigorosos requisitos de segurança. Os chips de PET usados ​​em garrafas normalmente passam por duas etapas principais de reação: polimerização em fase líquida e polimerização em fase sólida. A criação de chips de PET para garrafas é a principal tarefa da primeira etapa, enquanto o aumento da viscosidade dos chips de PET para garrafas é a principal tarefa da segunda etapa. Inúmeras substâncias tóxicas são produzidas durante a produção de chips de PET para garrafas. 

O acetaldeído é um dos compostos mais perigosos produzidos durante a produção, afetando negativamente a segurança dos chips PET para garrafas. O acetaldeído é um produto químico venenoso, incolor, volátil e desagradável aos sentidos. Além de irritar a pele e as mucosas, ele tem efeitos inibitórios no sistema nervoso central.

O PET sofre oxidação ao longo dos processos de produção e aumento da viscosidade, produzindo acetaldeído. De acordo com os dados, existe uma correlação não linear significativa entre o teor de acetaldeído dos chips de base de PET e o teor de acetaldeído das garrafas acabadas. Em processos de produção constantes, verificou-se que o teor de acetaldeído das garrafas acabadas aumenta ou diminui com o aumento ou diminuição do teor de acetaldeído dos chips de base. Portanto, é necessário um rigoroso controle de quantificação, de acordo com a norma nacional GB/T 17931. 

Descubra os segredos por trás do controle de acetaldeído da Wankai

Alguns fabricantes de PET controlam o teor de acetaldeído dos chips de base copolimerizados dentro de (150±40)×10-6 mg/g, garantindo que o teor de acetaldeído das garrafas acabadas esteja dentro da faixa especificada pelas regulamentações nacionais, atendendo aos padrões de consumo seguro. A Wankai New Materials Co., Ltd. também controla rigorosamente o teor de acetaldeído em chips de PET para garrafas, de acordo com a norma nacional GB/T 17931, com o objetivo de atingir uma norma interna inferior a 0,7 ug/g.

Tomando como exemplo o processo de produção da Wankai, o dispositivo de polimerização em fase líquida de primeiro estágio foi projetado e fornecido pela China Kunlun Engineering Company para a tecnologia de produção. Ele utiliza PTA (ácido tereftálico purificado) e EG (etilenoglicol) como reagentes principais, agentes químicos à base de antimônio como catalisadores, IPA (ácido isoftálico) e DEG (dietilenoglicol) como monômeros de modificação de copolímeros, e adiciona certas proporções de estabilizadores térmicos, aditivos U1, agentes de azulamento e outros aditivos. Sob certas condições de temperatura, pressão e tempo de reação, por meio de dois estágios de esterificação e três estágios de condensação, são sintetizados chips de tereftalato de polietileno (PET) ou PET de grau engarrafado.

A viscosidade dos chips de PET sintéticos para garrafas aumenta após a etapa de reação de polimerização em fase líquida, e a concentração de acetaldeído é ligeiramente controlada. No entanto, os chips de PET sintéticos para garrafas devem passar por operações de polimerização em fase sólida para produzir menor teor de acetaldeído, melhor viscosidade e maior pureza, a fim de atender aos padrões necessários para chips de PET sintéticos para garrafas.

A polimerização em fase sólida refere-se à reação de polimerização de chips de PET de grau para garrafas no estado sólido. O dispositivo de polimerização em fase sólida da Wankai foi projetado e fornecido pela empresa suíça Buhler. Os chips de PET de grau para garrafas reagem ainda mais (aumentam a viscosidade) no dispositivo de condensação em fase sólida para atender aos requisitos dos chips de PET de grau para garrafas.

Processo exclusivo de desaldeído: como o nitrogênio controla o acetaldeído

O processo exclusivo de desaldeído da Wankai é totalmente demonstrado no segundo estágio da polimerização em fase sólida. O acetaldeído é produzido principalmente devido à degradação das moléculas de PET, um processo que requer tempo e temperatura. Quanto maior o tempo e a temperatura, mais severa a degradação. Os principais parâmetros de projeto do dispositivo de polimerização em fase sólida da Wankai são a temperatura e o tempo de residência. O aumento da viscosidade intrínseca (VI) e a remoção do acetaldeído requerem temperaturas acima de 200 °C e um tempo de residência de 8 a 12 horas. Antes de entrar no aumento da viscosidade em fase sólida, o material de polimerização precisa passar por cristalização e secagem. Após o aumento da viscosidade em fase sólida, a resina precisa ser resfriada para evitar afetar as características do produto durante o armazenamento e o transporte. 

Para reduzir ainda mais o teor de acetaldeído dos chips de PET de grau engarrafado no processo de polimerização em fase sólida, o dispositivo utiliza nitrogênio para remover continuamente o acetaldeído, atendendo aos requisitos de embalagens de alimentos. Isso se reflete especificamente na consideração, pelo dispositivo, das características reversíveis da reação de condensação do PET e no uso de medidas de proteção contra nitrogênio em gás inerte para evitar a degradação por oxidação do chip e a degradação térmica, reduzindo assim a geração de acetaldeído da fonte. Por outro lado, à medida que o nitrogênio carrega mais impurezas, sua pureza diminui, afetando a qualidade do produto. O dispositivo também utiliza um sistema de purificação de nitrogênio (unidade NPV) para melhorar a pureza do nitrogênio e remover impurezas como EG, acetaldeído e água. Após a purificação, o nitrogênio retorna ao dispositivo para reciclagem. Por fim, o teor de acetaldeído nos chips de PET de grau de garrafa gerados atende ao padrão interno da Wankai de menos de 0,7 ug/g e está de acordo com o padrão nacional GB/T 17931.

Após a reação de polimerização em fase sólida, o teor de acetaldeído atende aos requisitos para embalagens de alimentos. No entanto, para garantir ainda mais a segurança dos chips de poliéster para garrafas, o centro de qualidade da Wankai precisa detectar o teor de acetaldeído por meio de cromatografia gasosa de headspace. Somente quando o teor de acetaldeído detectado atender a determinados padrões, os chips de poliéster para garrafas produzidos poderão ser comercializados.

Conclusão

O equipamento da Wankai pode maximizar a utilização de recursos, e alguns participantes da reação podem ser reciclados. Na segunda etapa da reação, o nitrogênio desempenha um papel importante, permitindo que a reação ocorra em condições ideais e removendo o acetaldeído para garantir a segurança e a pureza de diversos chips de poliéster de grau engarrafado.