Plasty pro stavebnictví a architekturu 12 – Polyetylentereftalát (PET)

Objev polyetylentereftalátu je výsledkem vývoje polymerů, který byl počátkem 30. let 20. století prováděn v experimentálním středisku firmy DuPont. Z vyvinutého polyetylentereftalátu bylo možné po nahřátí táhnout vlákna, ale výzkum byl přerušen ve prospěch nadějnějšího polyamidu Nylon. Ve výzkumu pokračoval J. T. Dickson a R. Whinfield v malé textilní firmě Calico Printers Association ve Velké Británii a v roce 1941 si nechali patentovat výrobu PET. V polovině 40. let zakoupili patentová práva chemičtí giganti DuPont a ICI. PET byl v té době především surovinou pro výrobu vláken a v menším rozsahu obalovou fólií. V roce 1977 byly v USA vyvinuty materiály s kontrolovanou orientovanou strukturou, z nichž bylo možné vyfukovat lahve. Teprve s rostoucí oblibou balených vod nastal prudký vzestup výroby PET.

 

Základní surovinou pro výrobu PET je kyselina tereftalová, která je získávána zpracováním ropy. Polyesterifikací kyseliny tereftalové a etylenglykolu při teplotách kolem 190 °C a vysokých tlacích vzniká polyetylentereftalát.

 

PET je materiál charakterizovaný řadou výborných užitných vlastností, jako jsou hygienická nezávadnost, pružnost, mechanická pevnost, odolnost proti vyšším teplotám atp. Proto je využíván na řadu finálních výrobků, jako jsou obalové materiály (zejména nápojové lahve), tkaniny, fólie atd.

 

30 % světové výroby PET je využíváno pro výrobu syntetických vláken (v textilním průmyslu se používá obecnější název polyesterová vlákna). PET vlákno, tažené z taveniny, je méně mačkavé než vlna, méně navlhá a rychleji schne než vlákno polyamidové. Oproti polyamidu má PET také větší stálost na světle. Je velmi odolný proti dlouhodobému zahřívání, i na vzduchu. Vlákno je stálé ve zředěných louzích a kyselinách, není stálé v koncentrovaném roztoku amoniaku.

Tato vlákna se mohou vyskytovat prakticky ve všech spotřebních textilních výrobcích, spřádají se i spolu s vlnou, bavlnou apod. Využívají se také na technické tkaniny a lana, k izolaci vodičů elektrického proudu, k výrobě kordů pro pneumatiky, na výrobu dopravních pásů atd.

 

Objem vyrobených nápojových lahví z polyetylentereftalátu vykazuje v posledních letech na světových trzích enormní růst. Roční spotřeba výchozí suroviny v ČR je 60 000 tun (zdroj: MPO, 2003), což představuje 1,5 miliardy lahví o objemu 1,5 l s nárůstem cca 15 % ročně!

PET lahve postupně nahrazují téměř ve všech oblastech užití obaly z tradičních materiálů, jako je sklo, ale také kovy (metalické dózy), případně ostatní, u těchto výrobků již dříve zavedené plasty (PVC, PE, PP). Jejich výhodou je především nízká hmotnost. Jsou až 7krát lehčí než sklo. Například 1,5litrová PET láhev váží v současnosti pouze 36 g a pracuje se na jejich dalším vylehčování. Jsou elastické, a přitom zcela kompaktní, vyhovují pádovým testům a dalším zkouškám. Vykazují vysokou transparenci, jsou cenově výhodné a snadno recyklovatelné. S vyřešením snížení jejich propustnosti pro plyny a při zvýšené tepelné odolnosti se jejich aplikační sféry a komfort dále rozšířily. Dnes se uplatňují nejen pro balení stolních a minerálních vod, ale i sladkých nápojů a piva, ovocných džusů, vína, mléčných produktů, omáček, zeleninových šťáv a řady dalších tekutin, plněných za studena i za horka.

PET lahve se v zásadě vyrábějí z roztaveného granulátu polyetylentereftalátu. Na vstřikovacích strojích se vytvarují silnostěnné předlisky (preformy), které se v další fázi zahřejí a dokončí se jejich vyfouknutí a vytvarování.

 

Ohromné rozšíření obalů z PET materiálu vyvolalo logicky jejich podobné zastoupení v komunálním odpadu. Recyklace tohoto materiálu, vytříděného z odpadů, v zásadě směřovala dvěma směry – na zpracování na jiné výrobky nebo zpět na potravinářské obaly (tzv. Bottle-To-Bottle).

Naprostá většina vytříděného PETU se využívá pro výrobu jiných produktů, zejména textilních vláken do výplní bund a spacáků, fleeců, koberců, netkaných textilií apod. Při této technologii se nadrcené čištěné vločky („flakes“) PETU roztaví a pak se z taveniny přes extrudér vytlačují vlákna. Vyrobit tímto postupem opět potravinářské obaly je nevýhodné. Působením tepla PET degraduje a ztrácí svou elasticitu, takže z něj již není možné vyfouknout láhev (materiál lze maximálně přidávat v malém množství k panenskému PET). I pro výrobu vláken je třeba provádět polykondenzaci, aby se zpřetrhaná vlákna polymeru aspoň trochu prodloužila.

Dalším způsobem zpracování je kompletní pyrolýza, která rozkládá PET na původní složky, a z nich pak znovu syntetizuje materiál, čistotou i vlastnostmi srovnatelný s panenským. Hlavní nevýhodou této metody je téměř dvojnásobná výrobní cena suroviny a značná investiční náročnost technologie.

Druhou cestou využití vytříděných spotřebitelských obalů z PET je jejich přeměna opět na potravinářské obaly. Zde je nutno především zajistit zdravotní nezávadnost výsledného materiálu a jeho adekvátní vlastnosti (blížící se panenskému PET), aby bylo možno z něj vyrobit kvalitní obaly.

Opětovné využívání materiálu PET z potravinářských obalů opět pro balení potravin je tedy v zásadě možné, ale cena takto získaného materiálu překračuje cenu panenského PETU (o 20–30 % u polykondenzace a o 80–90 % u pyrolýzy). Z tohoto důvodu se v současnosti vrací do obalového průmyslu jen zlomek používaného PETU.

Zpracovatelé odpadního PETU mají paradoxně největší problémy s dodávkou vstupní suroviny. Podle údajů autorizované společnosti Eko-Kom vykupují čínské firmy v tuzemsku až devadesát procent ze separovaného sběru této suroviny. V ČR se sesbírá a dále recykluje zhruba polovina všech vyrobených PET lahví. Stále velké procento končí na skládkách nebo ve spalovnách. Je otázka, zda současným systémem sběrných kontejnerů je možné podíl ještě výrazněji zvýšit. Některé státy (Německo, Slovensko) přistoupili k zálohování PET obalů.

● TFPV (thin film photovoltaics), ultratenké a ohebné baterie, které sbírají a uchovávají sluneční energii.

● OLED (organic light-emitting diodes), emitující studené světlo, které může být vedeno do hořlavých materiálů bez rizika jejich vzplanutí. Dnes se používá v mobilních telefonech a dalších zařízeních, kde je třeba zobrazovat video při minimalizaci tloušťky přístroje a maximalizaci jeho ohebnosti.

● Miniaturní kapsle s PCM (phase change material) pro regulaci vyhřívání a chlazení interiéru. Funkce těchto materiálů je založena na změně skupenství materiálu (pevného v kapalné a obráceně) s vázáním latentního tepla. PCM má několikanásobně vyšší měrnou tepelnou kapacitu než např. voda, a tedy může pojmout, resp. pojmout a uvolnit, daleko větší množství energie, a to bez nutnosti dodání další energie, jinak nutné při akumulaci tepla u běžných organických a anorganických materiálů.

● Povrchová struktura s integrovanými fotoluminiscenčními pigmenty, díky nimž povrch absorbuje, propouští a řízeně odráží světlo.

● Řada senzorů pro měření teploty, zvuku, barvy, tlaku, množství oxidu uhličitého.

Kombinace těchto komponent umožňuje aktivizaci povrchu budovy – stěny mohou uvolňovat teplo či promítat krátké video, stát se transparentní nebo se částečně otevřít a umožnit výměnu vzduchu. Tyto nové technologie jsou zatím velice drahé. Reálně však existují a je jen otázkou času, kdy začnou být běžně komerčně využívány.

Zdroj: www.petcore.com, www.kierantimberlake.com