A ciência por trás da aparência do PET: a transição do branco leitoso para o transparente

Por que o PET para garrafas inicialmente parece branco leitoso?

A produção de resina PET para garrafas envolve um processo de Polimerização em Estado Sólido (SSP). Durante esse processo, a resina PET amorfa gerada na etapa de Policondensação Contínua (PC) é aquecida acima de sua temperatura de transição vítrea (Tg) para induzir a cristalização. À medida que a resina PET sofre de 50 a 70% de cristalização térmica, sua viscosidade intrínseca (VI) aumenta. Essa transição de um estado amorfo para um estado parcialmente cristalino faz com que a resina pareça branca leitosa devido à dispersão da luz dentro das regiões cristalinas.

Além disso, na produção de PET para garrafas, a transformação da cor ocorre durante o processo de fabricação.

Transformação de cor em resina PET de grau de garrafa: transparente para branco leitoso

A produção de resina PET para garrafas envolve duas etapas principais: policondensação contínua (CP) e polimerização em estado sólido (SSP). 

Na fase CP, as resinas base de PET para garrafas são transparentes. Essa transparência resulta da reação do polímero fundido em alta temperatura, onde as cadeias moleculares do PET exibem alta mobilidade e fluidez. Após o resfriamento rápido, as regiões amorfas predominam, e a ausência de estruturas cristalinas pronunciadas permite a passagem da luz, fazendo com que o material pareça transparente.

Na etapa SSP, a resina base de PET, inicialmente transparente, para garrafas, sofre uma cristalização térmica de 50 a 70%, com aumento da viscosidade intrínseca (VI). Especificamente, essas fatias amorfas de PET são aquecidas acima de sua temperatura de transição vítrea em um cristalizador para iniciar a cristalização. O processo SSP envolve um tratamento prolongado em alta temperatura, normalmente com duração de 8 a 12 horas. Esse tratamento térmico prolongado aumenta ainda mais a cristalinidade. Durante esse processo, as moléculas de PET formam esferulitos — grandes estruturas cristalinas radiais que causam dispersão de luz, resultando na aparência branca leitosa do PET.

Transparência de pré-formas e garrafas

O PET passa por diversas transformações, desde pellets de resina PET até pré-formas e, finalmente, garrafas.

Durante a etapa de moldagem por injeção, cristais de PET branco leitoso de grau alimentício derretem para formar uma massa fundida amorfa que é injetada nos moldes das pré-formas. Para evitar a recristalização, as pré-formas de PET são resfriadas rapidamente após a moldagem, mantendo sua estrutura amorfa. Nessa etapa, as cadeias moleculares do PET são desorientadas e não cristalinas, semelhantes a uma tigela de espaguete desestruturado. A ausência de estrutura cristalina permite a passagem da luz, resultando em pré-formas transparentes. No entanto, o PET nesse estado apresenta resistência e propriedades de barreira mínimas.

No processo de moldagem por estiramento e sopro, as pré-formas de PET são aquecidas e submetidas a estiramento e sopro, o que orienta o material tanto axial quanto radialmente. Esse processo induz a formação de pequenos cristais induzidos por deformação. Devido ao seu tamanho minúsculo e alinhamento específico, esses cristais não espalham luz significativamente, permitindo que as garrafas de PET permaneçam transparentes. Além disso, essa orientação aumenta significativamente a resistência e as propriedades de barreira das garrafas de PET. Com o projeto adequado da pré-forma e as condições de processamento, a cristalinidade das paredes da garrafa pode atingir aproximadamente 25%, melhorando o desempenho mecânico e a capacidade de barreira a gases.

Diferenças de aparência em áreas específicas

As áreas do gargalo e da porta das garrafas acabadas frequentemente apresentam características estruturais diferentes. Nessas regiões, partes que não são suficientemente esticadas podem permanecer amorfas, parecendo transparentes ou ligeiramente turvas. Em contraste, as paredes laterais da garrafa normalmente apresentam regiões orientadas onde o estiramento térmico induziu uma estrutura cristalina ordenada. Esses cristais finos e uniformes geralmente não afetam significativamente a transmissão de luz, mantendo assim a transparência das paredes laterais.

Ocasionalmente, o superaquecimento localizado durante a moldagem por sopro pode levar à cristalização térmica ao redor da área do ponto de injeção. Isso pode causar o aparecimento de regiões brancas fracas, que são defeitos comuns em processos de moldagem por sopro, mas não afetam significativamente a funcionalidade básica da garrafa.

Como identificar resina PET de grau engarrafado pela aparência

Um método direto para identificar resina PET de grau de garrafa é por meio de sua aparência e características físicas.

A transparência é um indicador-chave. A resina PET de grau inicial para garrafas geralmente apresenta um aspecto branco leitoso devido à sua estrutura parcialmente cristalina. Em contraste, a resina PET de baixa viscosidade intrínseca, sem grau para garrafas, que passou apenas por processos de CP, mas não de SSP, é geralmente transparente. Portanto, ao avaliar a resina PET, deve-se atentar para sua pureza, transparência e ausência de impurezas.

Além disso, a resina PET de alta qualidade para garrafas deve apresentar bom brilho, sem impurezas ou descoloração perceptíveis. A cor e a morfologia das fatias devem ser uniformes, sem variação significativa de cor ou diferenças no tamanho das partículas, e a resina não deve grudar.

Conclusão

De modo geral, o PET pode apresentar três estados primários: amorfo (por exemplo, pré-formas e resina fundida), cristalizado termicamente (por exemplo, pellets de resina) e cristalino induzido por deformação (por exemplo, paredes laterais de garrafas). O processo de produção de produtos PET envolve uma transição complexa da resina PET base, inicialmente transparente, para a resina PET branca leitosa, adequada para garrafas, após a polimerização em estado sólido, e, finalmente, para garrafas transparentes. Ao examinar a transparência, o brilho e a uniformidade do PET, é possível avaliar preliminarmente sua qualidade e estado de processamento.