Formula di polietilene tereftalato (PET): struttura, proprietà e usi

Il polietilene tereftalato, o polietilene tereftalato come si scrive in inglese, risponde ad un'unica formula chimica: (C ₁₀ H ₈ O ₄ ) _n . Il nome italiano, il nome inglese e il numero CAS 25038-59-9 identificano tutti lo stesso polimero. La formula spiega anche il fatto più importante del PET: la n tra parentesi significa che si tratta di un polimero a catena lunga, non di una singola molecola, motivo per cui le sue proprietà dipendono tanto dalla lavorazione quanto dalla chimica.

Cosa significa effettivamente la formula PET

Ogni unità ripetitiva nel PET è formata dalla reazione dell'acido tereftalico (C ₈ H ₆ O ₄ ) con glicole etilenico (C ₂ H ₆ O ₂ ) e rimuovendo due molecole d'acqua. Il risultato è C ₁₀ H ₈ O ₄ , e il pedice n mostra che questa unità si ripete centinaia di volte lungo la catena. Poiché la lunghezza della catena varia da un lotto di produzione all'altro, il PET non ha una massa molare fissa; i valori tipici sono compresi tra 10 e 50 kg/mol a seconda dell'applicazione prevista.

Questo non è un dettaglio accademico. Un peso molecolare più elevato fornisce una fusione più forte e più viscosa, motivo per cui il PET per fibra, per bottiglia e per fogli viene selezionato in base a specifiche diverse. Un fornitore di vassoi non può semplicemente scambiare una resina con un’altra e presumere che il vassoio finito si comporterà allo stesso modo su una linea di riempimento automatizzata.

Come viene prodotto il PET

Due percorsi industriali dominano la produzione di PET. Nel processo più comune, l'acido tereftalico purificato e il glicole etilenico vengono esterificati in bis (2-idrossietil) tereftalato, quindi policondensati sotto calore e vuoto per costruire la catena polimerica mentre il glicole etilenico viene rimosso. La via più vecchia parte dal dimetiltereftalato e lo fa reagire con il glicole etilenico attraverso la transesterificazione; è ancora utilizzato in alcuni impianti ma rappresenta una minore capacità nuova.

La stessa chimica può essere modificata. Il PETG, ad esempio, sostituisce una parte del glicole etilenico con cicloesandimetanolo, che sopprime la cristallizzazione e rende il materiale adatto per fogli trasparenti e resistenti agli urti e imballaggi medici. Il PET di origine biologica sostituisce il glicole monoetilenico di derivazione fossile con glicole di origine vegetale, ma la formula rimane (C ₁₀ H ₈ O ₄ ) _n , quindi il bio-PET scorre attraverso lo stesso flusso di riciclo del PET convenzionale.

Proprietà principali in breve

La formula definisce cos'è la molecola, ma i numeri su una scheda tecnica definiscono cosa può fare la confezione. Questi sono i valori più frequentemente citati per il PET da imballaggio:

Contatto alimentare, sicurezza e riciclaggio

Il PET è uno dei polimeri a contatto con gli alimenti più regolamentati e il record è coerente. È approvato per il contatto alimentare nell'Unione Europea e negli Stati Uniti, porta il codice identificativo della resina 1 e viene raccolto per il riciclo a un ritmo più elevato rispetto alla maggior parte degli altri materiali termoplastici. La struttura (c ₁₀ H ₈ O ₄ ) _n non contiene plastificanti e il PET non dipende dai pacchetti di additivi che sollevano dubbi in alcuni altri materiali di imballaggio alimentare. Il suo limite principale è l’assorbimento degli aromi: il PET può assorbire piccole quantità di limonene e altri composti volatili provenienti da succhi e oli di agrumi, motivo per cui le applicazioni per bevande e salse spesso aggiungono un sottile rivestimento barriera.

Due temi relativi alla sicurezza emergono ripetutamente negli audit di fabbrica. Il primo è l’antimonio: la maggior parte del PET è polimerizzata con un catalizzatore a base di antimonio ed è possibile la migrazione di tracce negli alimenti. Una linea di produzione che controlla i livelli del catalizzatore e le fasi di lavaggio mantiene l'antimonio residuo molto al di sotto dei limiti di migrazione europei e statunitensi. Il secondo è l’acetaldeide, un sottoprodotto creato dalla fusione del PET. Influisce sul gusto dell'acqua e di altri liquidi sensibili prima che sulla sicurezza, motivo per cui la lavorazione di bottiglie e vassoi controlla la temperatura e il tempo di permanenza. Quando si sceglie un produttore di vassoi, richiedere i rapporti sui test di migrazione e i dati sull'acetaldeide anziché accettare un certificato generico della resina.

Dalla stessa formula a vassoi molto diversi

Il PET amorfo, comunemente chiamato A-PET, è trasparente e facile da termoformare, il che lo rende un materiale standard per cestini di frutta, scatole per insalata e imballaggi per prodotti da forno. Il PET cristallizzato, o CPET, viene nucleato e convertito in una struttura cristallina superiore durante la termoformatura in modo che possa essere riscaldato senza collassare. Per i pasti pronti cotti o riscaldati nella confezione, Vassoi per alimenti in CPET passare dal congelatore al forno ventilato mantenendo una rigidità sufficiente per le linee di riempimento e sigillatura automatizzate. I vassoi in PET offrono inoltre una visione più chiara del prodotto rispetto alle alternative in polipropilene o pasta di legno e resistono alla fatica e alle fessurazioni alle temperature della catena del freddo meglio di molte poliolefine.

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Abbinamento del vassoio al prodotto

Per la carne fresca e lavorata, il primo controllo delle prestazioni è il controllo del succo. A vassoio di ritenzione dell'umidità mantiene lo spurgo al di sotto di una base strutturata, in modo che il prodotto non rimanga liquido nel momento in cui raggiunge lo scaffale al dettaglio. Ciò conta oltre l'apparenza: l'acqua libera accelera la crescita microbica e lo scarico che viene drenato significa perdita di peso del prodotto. Il risultato è un minor numero di rilavorazioni delle confezioni, pesi delle confezioni più uniformi e meno rifiuti presso il rivenditore. I trasformatori che desiderano un confronto dettagliato con i vassoi per polpa e schiuma possono consultare le nostre note Vassoi in PET per il confezionamento della carne .

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Quando l’obiettivo è prolungare la durata di conservazione dei prodotti refrigerati, il PET solitamente funziona come strato strutturale piuttosto che come barriera. A Vassoio MAP per il confezionamento in atmosfera modificata può essere termoformato da PET e combinato con un inserto barriera EVOH o un film di copertura ad alta barriera. Il PET contribuisce alla rigidità, alla resistenza agli urti a basse temperature e ad una superficie sigillante che funziona in modo affidabile su apparecchiature automatiche, mentre lo strato barriera gestisce lo scambio di ossigeno e anidride carbonica. La geometria del vassoio è importante tanto quanto il materiale: una flangia che si flette durante la movimentazione può rompere il sigillo o consentire all'ossigeno di fuoriuscire oltre la pellicola di copertura, quindi la tolleranza dimensionale e lo spessore del foglio devono essere verificati insieme.

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Scelta di un fornitore di imballaggi in PET

La formula della resina è identica da un produttore all'altro; la qualità del vassoio finito non lo è. Utilizza tre controlli quando valuti un fornitore:

• Controllo del processo: lo spessore stabile della lamiera e le dimensioni della flangia riducono i guasti di sigillatura e la variazione delle dimensioni delle porzioni sulla linea.
• Documentazione relativa al contatto alimentare: dichiarazioni di migrazione, certificazione BRC o ISO e tracciabilità dal lotto di resina al prodotto finito.
• Capacità di sviluppo: progettazione interna dello stampo, prove di campioni e supporto quando è necessaria una geometria del vassoio personalizzata o un nuovo layout del compartimento.

Come un produttore di imballaggi in PET con più di vent'anni di esperienza, applichiamo la stessa sequenza nella nostra fabbrica. Iniziamo con le specifiche della resina, controlliamo la viscosità intrinseca per il processo di formatura previsto, quindi convalidiamo la cristallinità, la distribuzione dello spessore e la resistenza della tenuta sui campioni di produzione. La formula (c ₁₀ H ₈ O ₄ ) _n ti dice qual è il materiale; la linea di produzione ti dice cosa farà il pacchetto.