Control del contenido de acetaldehído de PET de grado de botella: un paso esencial

La resina de tereftalato de polietileno (PET) es un plástico termoplástico con excelente cristalinidad, alta transparencia, baja densidad, pequeño coeficiente de expansión, baja contracción de moldeo y alta tenacidad. Sus productos son estéticamente agradables y tienen dimensiones estables. Los productos de PET también son perfectos para envases de botellas de calidad alimentaria, ya que son inodoros, seguros, buenos para sellar el aire y livianos. Este tipo de chips de PET a menudo se conocen como chips de PET aptos para botellas y tienen una gran demanda.

Riesgos de seguridad del PET apto para botellas: acetaldehído

Los chips de PET aptos para botellas se utilizan ampliamente en el envasado de alimentos, lo que requiere estrictos requisitos de seguridad. Los chips de PET utilizados para las botellas suelen pasar por dos etapas principales de reacción: polimerización en fase líquida y polimerización en fase sólida. La creación de chips de PET base de calidad para botella es la tarea principal de la primera etapa, mientras que aumentar la viscosidad de los chips de PET base de calidad para botella es la tarea principal de la segunda etapa. Durante la producción de chips de PET aptos para botellas se producen numerosas sustancias tóxicas. 

El acetaldehído es uno de los compuestos más peligrosos producidos durante la producción y que afecta negativamente a la seguridad de los chips de PET aptos para botellas. El acetaldehído es una sustancia química venenosa e incolora, volátil y ofensiva para los sentidos. Tiene efectos inhibidores sobre el sistema nervioso central además de sus efectos irritantes sobre la piel y mucosas.

El PET experimenta oxidación durante los procesos de producción y aumento de la viscosidad, lo que produce acetaldehído. Según los datos, existe una correlación no lineal significativa entre el contenido de acetaldehído de las virutas de base de PET y el contenido de acetaldehído de las botellas terminadas. En procesos de producción constantes, se ha descubierto que el contenido de acetaldehído de las botellas terminadas aumenta o disminuye con el aumento o disminución del contenido de acetaldehído de las virutas base. Por lo tanto, se requiere un estricto control de cuantificación de acuerdo con la norma nacional GB/T 17931. 

Descubra los secretos detrás del control de acetaldehído de Wankai

Algunos fabricantes de PET que controlan el contenido de acetaldehído de los chips base copolimerizados dentro de (150±40)×10-6 mg/g garantizan que el contenido de acetaldehído de las botellas terminadas esté dentro del rango especificado por las regulaciones nacionales, cumpliendo con los estándares para un consumo seguro. Wankai New Materials Co., Ltd. también controla estrictamente el contenido de acetaldehído en chips de PET aptos para botellas de acuerdo con la norma nacional GB/T 17931, con el objetivo de lograr una norma interna de menos de 0,7 ug/g.

Tomando el proceso de producción de Wankai como ejemplo, el dispositivo de polimerización en fase líquida de primera etapa está diseñado y proporcionado por China Kunlun Engineering Company para la tecnología de producción. Utiliza PTA (ácido tereftálico purificado) y EG (etilenglicol) como principales reactivos, agentes químicos a base de antimonio como catalizadores, IPA (ácido isoftálico) y DEG (dietilenglicol) como monómeros de modificación de copolímeros, y añade ciertas proporciones de estabilizadores térmicos, aditivos U1, agentes azulantes y otros aditivos. Bajo ciertas condiciones de temperatura, presión y tiempo de reacción, a través de dos etapas de esterificación y tres etapas de condensación, se sintetizan chips de tereftalato de polietileno (PET) o PET base grado botella.

La viscosidad de los chips de PET base sintéticos de grado botella aumenta después de la etapa de reacción de polimerización en fase líquida y la concentración de acetaldehído se controla ligeramente. Sin embargo, los chips base de PET de grado botella deben pasar por operaciones de polimerización en fase sólida para producir un contenido reducido de acetaldehído, una viscosidad mejorada y una mayor pureza para cumplir con los estándares necesarios de los chips de PET de grado botella.

La polimerización en fase sólida se refiere a la reacción de polimerización de chips de base de PET aptos para botellas en estado sólido. El dispositivo de polimerización en fase sólida de Wankai está diseñado y proporcionado por la empresa suiza Buhler. Los chips de PET base de calidad para botella reaccionan aún más (aumento de viscosidad) en el dispositivo de condensación de fase sólida para cumplir con los requisitos de los chips de PET de calidad para botella.

Proceso único de desaldehído: cómo el nitrógeno controla el acetaldehído

El exclusivo proceso de desaldehído de Wankai se demuestra plenamente en la segunda etapa de polimerización en fase sólida. El acetaldehído se produce principalmente debido a la degradación de las moléculas de PET, proceso que requiere tiempo y temperatura. Cuanto mayor sea el tiempo y mayor la temperatura, más grave será la degradación. Los principales parámetros de diseño del dispositivo de polimerización en fase sólida de Wankai son la temperatura y el tiempo de residencia. El aumento de la viscosidad intrínseca (IV) y la eliminación del acetaldehído requieren temperaturas superiores a 200 °C y un tiempo de residencia de 8 a 12 horas. Antes de entrar en fase sólida para aumentar la viscosidad, el material de polimerización debe someterse a cristalización y secado. Después del aumento de la viscosidad en fase sólida, es necesario enfriar la resina para evitar afectar las características del producto durante el almacenamiento y el transporte. 

Para reducir aún más el contenido de acetaldehído de los chips de PET base aptos para botellas en el proceso de polimerización en fase sólida, el dispositivo utiliza nitrógeno para eliminar continuamente el acetaldehído para cumplir con los requisitos del envasado de alimentos. Esto se refleja específicamente en la consideración por parte del dispositivo de las características de reacción reversible de la reacción de condensación de PET y el uso de medidas de protección de nitrógeno con gas inerte para evitar la degradación por oxidación de la viruta y la degradación térmica, reduciendo así la generación de acetaldehído de la fuente. Por otro lado, a medida que el nitrógeno acarrea más impurezas, su pureza disminuirá, afectando la calidad del producto. El dispositivo también utiliza un sistema de purificación de nitrógeno (unidad NPV) para mejorar la pureza del nitrógeno y eliminar impurezas como EG, acetaldehído y agua. Después de la purificación, el nitrógeno vuelve a entrar en el dispositivo para su reciclaje. Finalmente, el contenido de acetaldehído en los chips de PET aptos para botellas generados cumple con el estándar interno de Wankai de menos de 0,7 ug/g y está de acuerdo con el estándar nacional GB/T 17931.

Después de la reacción de polimerización en fase sólida, el contenido de acetaldehído cumple con los requisitos para el envasado de alimentos. Sin embargo, para garantizar aún más la seguridad de los chips de poliéster aptos para botellas, el centro de calidad de Wankai necesita detectar el contenido de acetaldehído mediante cromatografía de gases de espacio de cabeza. Sólo cuando el contenido de acetaldehído detectado cumpla con ciertos estándares se podrán vender en el mercado los chips de poliéster de grado botella producidos.

Conclusión

El equipo de Wankai puede maximizar la utilización de recursos y algunos participantes de la reacción pueden reciclarse. En la segunda etapa de reacción, el nitrógeno juega un papel importante, permitiendo que la reacción se desarrolle en condiciones ideales y eliminando el acetaldehído para garantizar la seguridad y pureza de varios chips de poliéster de calidad botella.