Publicat a

Metodologia per siliconar fibres de polièster, PET.

Habitualment reciclem els nostres residus plàstics, i entre ells les ampolles d’aigua  que  majoritàriament estan fetes amb plàstic PET (  tereftalat polietilè). Les quals introduïm al contenidor groc per ser reciclades.

Aquest gest tant  petit  i senzill ,  produeix  una gran efecte en la disminució de les emissions de diòxid de carboni (CO2) del nostre planeta. Per tant un alentiment  en el  canvi climàtic. També ens aporta  beneficis per  l’ economia ,  amb una reducció d’ energia i d’ explotació de matèries primeres. Ja sigui per la  fabricació de noves ampolles i  envasos o altres productes com forros polars o farcits tèxtils  fets amb fibres de polièster , PET.

Figura 1: PET. Tereftalat de polietilè

Els polímers  de silicona principalment  s’ apliquen a la fibra de polièster  (PET) , veure figura 1 . El siliconat redueix la fricció entre fibres i donar un  tacte suau en aquestes . També per millorar  la resiliència de les fibres i retornar al volum inicial després d’haver estat sotmeses a compressió.

Producció de fibres siliconades amb  PET reciclat

En un procés convencional de  producció  de fibres PET, el polímer fos i reciclat  es subministra directament des d’una planta de policondensació contínua. Es fila a través de fileres ( spinnerets) . Aquestes fileres són de forma rectangular i contenen fins a 1500 forats. Després d’un intens bufat creuat, el feix de filaments es manté mitjançant una guia . Es combina horitzontalment a una velocitat de 1800 m / min . Aquesta   es diposita en forma de carrets  dins de contenidors , veure la figura 2  .

Figura 2: Sistema convencional de filatura  de fibres PET

1- Sistema de distribució amb mescladors estàtics.

2- Col·lectors de filatura amb blocs de bombes i conjunt de filats.

3- Caixes de bufat.

4- Conductes de filatura ( spinnerets).

5- Conjunt de rodets d’acabat i rodets de guia.

6- Unitat de sortida amb  bobina.

7- Unitat de trena i contenidor .

Línia de fibra convencional

Depenent del gruix o Deniers de la fibra que es vol , es recullen un nombre més o menys gran de contenidors . Els  remolcs dels cables de filaments  s ’introdueixen paral·lelament a la línia de fibra on s ’aplica el estiratge . Amb una velocitat entre 150 m / min i 250 m / min respectivament. Segons la figura 3 següent.

Figura 3: Línea de fibra PET convencional

A – Contenidors bobines.

B – Marc d’alimentació.

C –  Bany d’acabat .

8 – Marc d’estiratge I. 

9 – Marc d’estiratge II.

10 – Calàndria. 

11 – Marc d’estiratge III. 

10 – Calàndria. 

11 – Marc d’estiratge III. 

12 – Dispositiu d’acabat

Aplicació de silicona en els filaments de PET

Les fibres amb un alt mòdul, la fixació de la  tensió es realitza en corrons de calàndria després del segon estiratge. En els tipus de fibra amb mòduls baixos no requereixen aquesta configuració. A continuació, els cables  de filaments es tracten  amb silicona en els punts que es mostren a continuació ( a , b , c)  en la figura 4 . Després hi ha un arrissat per compressió , un assecat  i es talla en fibres o, opcionalment , es manté com un  cable de filaments . Les fibres tallades  i el cable de filaments  s’ envasen en bales o en  cartrons.

Figura 4: Punts d’ aplicació del siliconat.

13 – Unitat d’ entrada .

14 – Marc tensor.

15 – Caixa de vapor.

16 – Arrissador.

17 – Assecadora.

18 – Talladora.

19 – Premsa d’embalatge

( a, b, c ) – Punts opcionals d’ aplicació de silicona.

Formulacions orientatives pel  bany d’ aplicació 

Les següents formulacions son a nivell orientatiu  i suggerides per l’ aplicació en fibres de PET 6.7 dtex ,  es recomana que  en cada cas particular  es facin probes inicials de laboratori per analitzar el seu rendiment  i l’estabilitat del bany d’ aplicació.

Segon es va detallar en el anterior article tècnic  els sistemes son de dos o tres components . Seguidament es detallen les formulacions orientatives dels banys d’ aplicació. .

Sistema de dos components

El sistema de dos components consisteix en una emulsió de polímer de silicona amb funció amino i un alcoxisilà amb funció amina .

 Formulació suggerida 

97%  PDMS amino funcional en  emulsió ( 30% – 40% ma* ) .

3%  Alcoxisilà amino funcional ( 100 % ma*).

Bany d’ aplicació  

Contingut actiu del bany d’aplicació = 7% ma*

Quantitat d’ acabat aplicat = 0,4% spf*

Finalment es produirà una xarxa reticulada final de polímer  de silicona conjuntament aplicada a la  fibra de polièster :

Figura 5: Polímer ( dos components) obtingut a la fibra de polièster.

Sistema de tres components

El sistema de tres components es basa en el sistema de dos components més un  siloxà amb funció epoxi ( figura 4)  catalitzada amb un alcoxi silà amino funcional.

Formulació suggerida 

87%  PDMS amino funcional en  emulsió ( 30% – 40% ma* ) .

10%  Siloxà amb funció epoxi. ( 30% – 40% ma* )

3%  Alcoxisilà amino funcional ( 100 % ma*).

Bany d’ aplicació  

Contingut actiu del bany d’aplicació = 7% ma*

Quantitat d’ acabat aplicat = 0,4% spf*

Finalment es produirà una xarxa reticulada final de polímer  de silicona conjuntament aplicada a la  fibra de polièster :

Figura 6: Polímer  ( tres components) obtingut en la fibra

Possibles Additius en les formulacions

També es poden afegir additius al sistema de 2 o tres components , com ara agents antiestàtics ( Alcoxi silà catiònic )  i agents humectants ( Polièter de silicona – superwetting).

Aquests additius es fan servir per donar propietats  antiestàtiques a les fibres acabades i també per incrementar les propietats finals del siliconat . 

Factors tècnics crítics en el rendiment del siliconat  

Hi ha diversos factors que influeixen en el rendiment i el comportament final de les fibres de polièster  siliconades i que es tenen de tenir en compte a l’hora de la producció  . 

– Tipus de fibra  PET : la fibra sòlida, es més fàcil de processar. La fibra  buida, es  més difícil de processar.

– Detex de la fibra : de 1,7 a 6,7, hi ha més rendiment. De 12,0 a 13,0 menys rendiment del siliconat .

– Tipus d ‘ arrissat : Un arrissat amb forma  dent de serra i amb un gran encrespament, es més difícil de suavitzar .En canvi un arrissat amb forma de dents de serra amb poc encrespament, es més fàcil de suavitzar .En forma d’espiral es més fàcil de suavitzar  i més resistent.

– Antiestàtic : S ’aplica un acabat antiestàtic per permetre el cardat de la fibra siliconada. El tipus és important ja que pot afectar la suavitat i propietats finals.

– Condicionat de la fibra abans de curar: Si la fibra està massa mullada pot afectar la curació. Si està massa seca pot afectar en  el suavitzat final.

– Curació del siliconat  : El curat complet s’ha de realitzar en 8 minuts a 170 ° C de temperatura. Veure gràfic 1 .

Gràfic 1: Suavitat versus temperatura de curat.                                      

Valoració:  0 = pitjor suavitat, 5 = millor suavitat

Finalment cal mencionar que  hi han  molts factors que influiran en el rendiment de l’ acabat  de silicona en  les fibres reciclades de PET. Las formulacions emprades ens determinaran  no només  la suavitat final de les fibres si no també la durabilitat  de l’ acabat en aquestes.

Las condicions físiques i químiques del procés d’ aplicació i de curat també ens influiran notablement en el resultat final .

Notes: *spf : Sobre pes fibra  . *ma : Matèria activa .

Publicat a

Creen un enzim mutant que es menja el plàstic

Científics britànics i nord-americans han dissenyat un enzim que es menja el plàstic. Al laboratori han pogut millorar un enzim que van trobar per casualitat en un abocador del Japó. Desfà el plàstic conegut com a PET (politereftalat d’etilè), que és el que es fa servir per a la majoria d’envasos i per als gots i ampolles de plàstic. Es calcula que el 2050 als oceans hi haurà més plàstics que peixos. I, a llarg termini, aquest enzim podria ser una solució per eliminar-los.

El descobriment pot ajudar a solucionar la crisi global de contaminació dels oceans generada pels plàstics. Els PET, de fet, poden persistir durant centenars d’anys en el medi ambient, però aquest enzim els podria dissoldre per reciclar-los a gran escala i evitar també l’extracció de combustibles fòssils per a la producció de nou PET.

Investigadors de la Universitat de Portsmouth, Gran Bretanya, i del Laboratori Nacional d’Energies Renovables dels Estats Units van fer el descobriment per casualitat mentre examinaven l’estructura d’un bacteri descobert el 2016 en un abocador de residus del Japó, que es va veure que generava un enzim que es menjava el plàstic.

Els científics van decidir ajustar l’estructura de l’enzim afegint-hi aminoàcids, per observar com evolucionava, i el que van aconseguir és millorar la seva capacitat de digerir el plàstic. “És emocionant perquè indica que hi ha potencial per optimitzar el bacteri encara més”, va explicar John McGeehan, professor de la Universitat de Portsmouth i codirector de la investigació.

Amb la mutació, l’enzim comença a menjar-se el plàstic PET en qüestió de dies, però els investigadors confien que es pugui accelerar encara més per facilitar processos de reciclatge a gran escala.

“El que esperem és que aquest enzim converteixi el plàstic en els seus components originals, per poder reciclar-lo i reutilitzar-lo. Això significa que no necessitarem perforar per obtenir més petroli i, fonamentalment, reduirem el volum de plàstic al medi ambient”, va dir McGeehan.

El descobriment s’ha publicat a la revista ‘Proceedings of the National Academy of Sciences’, i destaca pel gran potencial com a nou sistema de gestió del plàstic, si s’aconsegueix millorar encara més el funcionament de l’enzim.

La creixent conscienciació sobre el greu problema de contaminació que suposa el plàstic, que en algunes de les seves formes com el PET pot trigar segles a descompondre’s de manera natural, ha impulsat canvis legislatius en molts països i un enduriment de la normativa europea.

Arreu del món es venen més d’un milió d’ampolles de plàstic cada minut, una producció que es recicla encara en unes taxes molt baixes a la majoria de països i que acaba generant uns residus que s’acumulen en abocadors o al mar.

Estudis científics han constatat, de fet, que l’acumulació de plàstics als oceans han generat una mena d’illa (l’anomenen “la gran zona de deixalles del Pacífic”) situada entre Hawaiï i Califòrnia, que conté 79.000 tones de plàstics acumulats i ocupa 1,6 milions de metres quadrats, una superfície equivalent a la de França, Espanya i Alemanya juntes.

Una contaminació que està afectant greument la fauna marina. El catxalot que va aparèixer mort a finals de febrer al cap de Palos, a la costa de Múrcia, portava 29 quilograms d’escombraries marines a l’estómac, entre bosses de plàstic, sacs de fil sintètic com ara ràfia, trossos de xarxa o un bidó, per exemple. Segons la necròpsia, va ser aquest material el que li va causar la mort per peritonitis o per impacte al sistema digestiu, donada la impossibilitat d’expulsar-ho.