En el procesamiento del PET, el control de la humedad antes de la extrusión es uno de los factores más importantes que determinan la calidad del producto final.
Aunque los gránulos de PET parezcan secos, pueden absorber entre 3000 y 4000 ppm de humedad del ambiente durante el almacenamiento y el transporte habituales. Durante el procesamiento en estado fundido, esta humedad residual puede desencadenar una degradación hidrolítica, rompiendo las cadenas moleculares del PET y provocando una pérdida de viscosidad intrínseca (IV).
La importancia de un secado eficaz
Un secado insuficiente antes del procesamiento permite que la humedad residual reaccione con las cadenas poliméricas del PET durante la fusión. Esta reacción de hidrólisis reduce el peso molecular y la retención de la viscosidad intrínseca (IV), lo que provoca una pérdida de resistencia, la formación de vacíos internos y posibles defectos en el producto final.
Humedad → Hidrólisis → Reducción de la IV → Pérdida de resistencia → Defectos del producto
Según la reducción del peso molecular causada por la hidrólisis
M_n'=M_n/(1+(x M_n/1800))
Donde:
• Mₙ es el peso molecular promedio en número inicial del PET
• Mₙ′ es el peso molecular promedio en número tras la reacción de hidrólisis con agua
• x representa el contenido de humedad (% en peso)
Suponiendo un material de PET de grado industrial con un Mₙ inicial de aproximadamente 25.000 (correspondiente a un valor de IV de alrededor de 0,8 dL/g), la reducción teórica del peso molecular bajo diferentes condiciones de humedad inicial puede calcularse de la siguiente manera:
| Humedad | Конечное Mₙ |
Потеря IV (оценка) | Качество |
| 3 ppm |
≈24960 | Пренебрежимо малое | Полное соответствие требованиям, стабильное прядение |
| 30 ppm | ≈24600 | Незначительное | Допустимое, но рискованное для нитей с высокой IV |
| 50 ppm | ≈24390 | ≈0.05 | Заметное снижение вязкости, снижение прочности нити |
| 100 ppm | ≈23810 | ≈0.07 | Ощутимая деградация, ухудшение качества нити с высокой IV |
| 300 ppm | ≈21700 | ≈0.08 | Сильное падение вязкости, низкий выход годной продукции |
| 3000 ppm | ≈10600 | ≥0.30 | Брак, непригодно для прядения, утилизация |
Деградация IV расплава ПЭТ в зависимости от времени пребывания и начального содержания влаги
ПЭТ с высокой IV требует более точного контроля влажности
ПЭТ с высокой характеристической вязкостью (IV 0,9–1,0) более чувствителен к остаточной влаге, чем стандартный ПЭТ. В процессе переработки расплава влага может вызывать гидролитическую деградацию, приводящую к разрыву молекулярных цепей, снижению IV и потере механических свойств.
Зависимость между вязкостью расплава ПЭТ, IV и температурой описывается формулой:
η_0=0.129(IV)^5.35 exp(6800/T)
Где η₀ — вязкость расплава при нулевой скорости сдвига, IV — характеристическая вязкость, а T — абсолютная температура (К). С ростом показателя характеристической вязкости (IV) требования к стабильности условий переработки ПЭТ возрастают. Поэтому эффективная сушка критически важна для минимизации гидролиза, сохранения вязкости (IV) и обеспечения стабильного качества переработанного ПЭТ.
Сравнение технологий сушки ПЭТ: эффективность удаления влаги
| Технология сушки |
Остаточная влажность |
Время кристаллизации | Время сушки | Критические параметры | Энергопотребление |
| Двухколонная адсорбционная сушилка (молекулярное сито) | 30-200ppm | 60-90min | 240-360min | Точка росы, время, температура | 140kwh/T |
| Роторная адсорбционная сушилка (сотовый ротор) | 60-200ppm | 60-90min | 240-360min | Точка росы, время, температура | 160kwh/h |
| Вакуумная сушилка |
15-50ppm |
60-90min | 60-120min | Уровень вакуума, время, температура | 110kwh/T |
Примечание: Приведенное выше сравнение основано на использовании ПЭТ с начальным содержанием влаги 10 000 ppm. Фактические результаты могут варьироваться в зависимости от свойств материала и условий эксплуатации.
Технологии сушки ПЭТ от ACERETECH: от осушения воздуха до вакуумной сушки
| Параметр сравнения | Двухколонная адсорбционная сушилка / Роторная сушилка (сотовый ротор) | Система ACERETECH VacuPure |
| Изображение для справки |
 |
 |
| Остаточная влажность после сушки |
30-200ppm |
15-50ppm |
| Принцип работы | Используется непрерывно вращающийся сотовый адсорбционный ротор для подачи сухого воздуха со стабильно низкой точкой росы. | Удаление влаги из ПЭТ происходит в вакууме, что ускоряет диффузию влаги и снижает термическую нагрузку. |
| Эффективность удаления влаги | Обеспечивает стабильное осушение благодаря непрерывной подаче воздуха с низкой точкой росы. | Позволяет эффективнее удалять влагу и достигать более низких показателей остаточной влажности. |
| Влияние на качество ПЭТ | Обеспечивает равномерную сушку и стабильные условия переработки. | Минимизирует гидролитическую деградацию, защищает молекулярные цепи и улучшает сохранение вязкости (IV). |
| Эффективность сушки | Подходит для процессов непрерывной кристаллизации и предварительной сушки. | Ускоренная диффузия влаги в вакууме сокращает время сушки и повышает эффективность. |
| Энергоэффективность | Конструкция с сотовым ротором снижает сопротивление воздушному потоку и повышает энергоэффективность по сравнению с традиционными адсорбционными сушилками. | Более низкие требования к температуре сушки снижают энергопотребление и минимизируют риск окисления. |
| Защита материала | Структура осушителя, не образующая пыли, предотвращает загрязнение материала в процессе сушки. | В условиях вакуума ПЭТ защищен от воздействия кислорода, что сводит к минимуму повреждения вследствие окисления и обеспечивает эффективную дезактивацию и удаление летучих веществ. |
| Типичные области применения | Предварительная сушка ПЭТ-флекса, линии переработки ПЭТ, производство волокна, пленок и листов из ПЭТ. | Переработка по схеме «бутылка в бутылку» (bottle-to-bottle), переработка ПЭТ с высокой характеристической вязкостью (IV), получение rPET пищевого качества. |
Если вы сталкиваетесь с нестабильностью показателя IV, обрывами нитей, высоким уровнем брака или проблемами качества при таких процессах, как формование волокон, литье преформ, производство пленок, листов или упаковочных лент из ПЭТ, причиной может быть недостаточная сушка и гидролиз, вызванный влагой.
Избыточная влажность при переработке ПЭТ может привести к деградации молекулярных цепей и снижению IV, что влечет за собой различные дефекты продукции, в том числе:
• Формование волокон: обрывы нитей, снижение прочности волокна и нестабильное качество продукции.
• Литье преформ: серебристые разводы, черные точки, снижение прочности преформы и ухудшение характеристик при выдувном формовании.
• Экструзия пленок и листов: пузыри, гелевые включения, дефекты поверхности, снижение прозрачности и ухудшение механических свойств.
• Производство упаковочных лент: снижение прочности на разрыв, нестабильность размеров и разрыв ленты в процессе эксплуатации.
С учетом ваших конкретных требований к технологическому процессу, марки ПЭТ и производственной мощности, компания ACERETECH предлагает индивидуальные решения для сушки, включая сушилки с сотовым адсорбционным ротором, двухколонные сушилки с молекулярными ситами и передовые системы вакуумной сушки.
Для таких ответственных задач, как производство высококачественного rPET (переработанного ПЭТ) и выпуск ПЭТ-продукции пищевого назначения, наша передовая система вакуумной сушки обеспечивает превосходные показатели дезактивации и удаления летучих веществ, одновременно сохраняя молекулярные свойства ПЭТ и стабильность показателя IV.
Мы предоставляем нашим партнерам по всему миру бесплатные услуги по проведению индивидуальных испытаний, включая анализ влажности, оценку технологического процесса и технические консультации.
Надеемся на установление долгосрочного и взаимовыгодного сотрудничества.