Inhoud
- Inleiding
- PET productie
- PET-draden
- PET-flessen
- PET-flessen recycling
- Vragen
- Antwoorden
- Docentenhandleiding
Inleiding
In de jaren ’70 ontstond vraag naar lichtgewicht en onbreekbaar materiaal voor het verpakken van dranken. PolyEthyleen Tereftalaat (of kortweg PET) bleek daar uitermate geschikt voor te zijn. PET is een ‘polymeer’. Een polymeer bestaat uit lange en grote moleculen waar een kleine bestanddeel-structuur zichzelf herhaalt langs een keten. PET is sterk, slijtvast en krimpt niet, daarom is het ook een goed vervangingsmaterial voor zijde, katoen, wol, en linnen. Verder wordt PET onder andere gebruikt als elektrische isolator, vlamvertrager, chirurgisch materiaal (bijvoorbeeld in kunstaderen), voor het versterken van glas, auto-onderdelen, tapijtvezel, kussenvulling en nog veel meer. Een van de grotere producenten van PET is Eastman, met vestigingen in onder andere Rotterdam.
PET productie
Polyethyleen tereftalaat (zie onderstaand figuur) kan op twee verschillende manieren gemaakt worden. Zoals de naam en het figuur aangeven is er een ethyleendonor en een tereftaaltdonor nodig. Met donor wordt de stof bedoeld die deze groep levert. Het verschil tussen beide manieren zit in de tereftalaatdonor.
|
|
tereftalaat groep ethyleen groep |
Omesteringsproces
- De eerste methode (omesteringsproces) de omsetering van dimethyltereftaalzuur en ethyleenglycol (1,2-ethaandiol). De omesteringsreactie is als volgt:
|
|
Dimethyltereftaalzuur |
|
|
Dezelfde reactie treedt op aan de andere kant van de tereftalaat en dat geeft als product:
De moleculen van dit product kunnen met elkaar verder reageren (polymerisatie) in een zogenoemde polycondensatie-reactor. De gevormde moleculen worden groter en groter totdat er hoge moleculair gewicht PET gekregen wordt! Het product van deze polymerisatie reactie is:
Polyethyleen
tereftalaat
naar boven
Veresteringsproces
- De tweede manier (veresteringsproces) is de verestering van tereftaalzuur (1,4-benzeendicarbonzuur) en ethyleenglycol (1,2-ethaandiol). Deze productiewijze wordt voornamelijk het meeste in de industrie gebruikt. Na de veresteringsreactie wordt PET in feite op dezelfde manier gemaakt als bij het eerste proces. De totale reactie voor dit proces is als volgt:
1,2-ethaandiol
Na de productie kan PET verder tot textielvezels of PET-flessen verwerkt worden.
PET-draden
Er zijn grofweg twee manieren om PET te verwerken tot vezels, geschikt voor onder andere de textielindustrie: "spinning" en "drawing".
PET kan met een smeltspinproces versponnen worden. Gedurende dit proces wordt van de smelt lange draden getrokken. Tijdens die verstrekken worden de polymeer-moleculen lineair georiënteerd. Dat levert een zeer sterke vezel op die uitstekende textieleigenschappen heeft. Deze moleculaire oriëntatie wordt ‘geconserveerd’ door vervolgens snel af te koelen.
Figuur 1: PET-draden.
Bij het "drawing" proces worden PET-draden getrokken bij temperaturen boven 80° C. Door de arbeid die op de vezels verricht wordt is de temperatuur intern iets hoger dan extern. Tijdens drawing oriënteert het moleculair netwerk zich waardoor de gewenste eigenschappen van de vezel ontstaan. Pet-vezels worden veel gebruikt in o.a. kleding: jassen, ondergoed, pyjama’s …
PET-flessen
Sinds PET voor het eerst gebruikt werd voor het verpakken van dranken in 1970, wordt het steeds vaker gebruikt in plaats van glas, metaal of andere verpakkingsmaterialen. Nu is PET zelfs het belangrijkste materiaal voor het verpakken van vloeibaar voedsel.
De algemeen gebruikelijke productiemethode van PET-flessen is de strekblaasmethode (fig. 2), waarbij ruwlingen (fig. 3) verwarmd worden tot het materiaal verweekt. Daarna wordt in een mal de ruwling gestrekt en geblazen tot de gewenste specificatie.
 |
 |
|
|
|
PET-flessen recycling
Door het heffen van statiegeld op PET-flessen, is de gebruiker bereid om de flessen te scheiden van het andere afval en apart in te leveren. Hierdoor wordt de recycling een stuk eenvoudiger gemaakt. Als de flessen zijn schoongemaakt worden ze of meteen hergebruikt, mits ze te beschadigd zijn, of chemisch ontleedt tot de uitgangsstoffen.
Om meer over PET te weten te komen kan men de volgende Internet adressen bezoeken:
- http://www.petpower.nl/
- http://www.psrc.usm.edu/macrog/pet.htm
- http://www.psrc.usm.edu/macrog/petsyn.htm
Vragen
1- Wat zijn de belangrijkste grondstoffen voor de
productie van PET? 
2- Wat zou de tussenreacties kunnen zijn in het
veresteringsproces?
3- Wat zijn de processen om PET tot vezels te
verwerken?
4- Leg in je eigen worden uit hoe PET-flessen
geproduceerd worden?
5- Wat zou men met de versleten kleding moeten
doen?
Antwoorden
1- De belangrijkste grondstoffen voor de productie van PET zijn:
- 1,4-benzeendicarbonzuur en 1,2-ethaandiol voor het veresteringsproces
- dimethyltereftaalzuur en 1,2-ethaandiol voor het omesteringsproces.
|
|
|
|
|
|
Dezelfde reactie treedt op aan de andere kant van de tereftalaat en dat geeft als product:
3- Er zijn twee processen om PET tot vezels te verwerken: spinning en drawing.
- Spinning: PET kan met een smeltspinproces versponnen worden. Gedurende dit proces wordt van de smelt lange draden getrokken en worden de polymeermoleculen tijdens die verstrekken lineair georiënteerd. Dat levert een zeer sterke vezel op die uitstekende textieleigenschappen heeft.
- Drawing: PET-draden worden getrokken bij temperaturen boven 80 ° C. Door de arbeid die op de vezels verricht wordt is de temperatuur intern iets hoger dan extern. Tijdens drawing oriënteert het moleculair netwerk zich waardoor de gewenste eigenschappen van de vezel ontstaan.
4- Eerst wordt een kleinevoorvorm (ruwling) met dikke wanden gemaakt. De nog hete voorvorm wordt daarna uitgestrekt door een staaf en vervolgens door lucht in een mal geblazen.
5- Kleding die versleten is komt meestal terecht in het huishoudelijk afval. Dit afval kan verbrand worden, wat relatief veel energie kan opleveren. Deze gerecycleerde energie, opgeslagen als stoom of elektrische energie, kan natuurlijk voor verscheidene doeleinden gebruikt worden. Een groot probleem bij het verbranden van PET echter, is het vrij komen van veel koolstofdioxide, wat bijdraagt aan het broeikaseffect.
Docentenhandleiding
Deze tekst kan gebruikt worden in de klas als uitbreiding na een les over polymeren. Je kunt de leerlingen de tekst door laten lezen via de computer. De antwoorden op de vragen zijn te zien met een klik op het figuurtje dat aan het einde van elke vraag te vinden is. Na veertien dagen kunnen de drie evaluatievragen aan de leerlingen gesteld worden om nogmaals het begrip van de tekst te testen.
Evaluatievragen na 14 dagen:
2. PET kan op twee verschillende processen gemaakt
worden. Geef de namen van deze processen. Waar zit het
verschil tussen beide processen?
3. Geef de reactie-vergelijkingen van het in de industrie
meeste gebruikt proces.
Antwoorden
1. PET staat voor polyethyleen(tereftalaat): dat is een polymeer dat o.a. gebruikt wordt als verpakkingsmateriaal van b.v. dranken en ook als vervangingsmaterial voor zijde, katoen, wol, en linnen.
2. De twee processen waarbij PET gemaakt kan worden zijn veresteringsproces en omesteringsproces. Het verschil tussen beide manieren zit in de tereftalaatdonor. Bij het veresteringsproces de tereftalaatdonor is 1,4-benzeendicarbonzuur terwijl bij het omesteringsproces de tereftalaatdonor is 1,4-benzeendimethylcarbonzuur.
3. Het versteringsprocess wordt het meeste in de industrie gebruikt. De reactie- vergelijkingen zijn als volgt:
|
|
|
|
|
|
Dezelfde reactie treedt op aan de andere kant van de tereftalaat en dat geeft als product:
De moleculen van dit product kunnen met elkaar verder reageren (polymerisatie) in een zogenoemde polycondensatie-reactor. De gevormde moleculen worden groter en groter totdat er hoge moleculair gewicht PET gekregen wordt! Het product van deze polymerisatie reactie is: