PAGEV

Kristalizatörler, 1970’li yıllarda birçok yardımcı ekipman üreticisi tarafından, ambalaj sınıfı saf (virgin) PET’in zamanla kristal değil amorf pelet formunda işlemcilere sunulacağı yönündeki yanlış bir varsayıma dayanarak tasarlanıp üretilmiştir. Böyle bir durumda, işlemcilerin amorf peletleri, gerekli yüksek kurutma sıcaklıklarında nem alma (dehumidifying) kurutmasına geçmeden önce kristalize etmeleri gerekecekti.

Ancak bu gerçekleşmedi. Sonuç olarak, ambalaj sınıfı saf PET peletlerin tamamına yakını yalnızca kristal pelet formunda bulunmaktadır.

Zaman içinde, tüketici sonrası geri dönüştürülmüş PET’e (R-PET) olan talep dramatik şekilde artmıştır. Buradaki sorun şudur: R-PET akışının önemli bir bölümü amorf yapıdadır ve kurutma işleminden önce mutlaka kristalize edilmesi gerekir.

Kristalizatör Kullanmanın Faydaları
R-PET flakesinin, PET için gerekli olan düşük nihai nem seviyesine ulaşmak üzere bir nem alıcı kurutucuya (dehumidifying dryer) gitmeden önce kristalizatörde işlenmesinin üç temel faydası vardır.

Kristalizatör gövdesi içindeki döner karıştırıcı kanatlar ve sıyırıcı çubuklar, amorf flakeslerin kaynaşmasıyla oluşan topakların parçalanmasına yardımcı olur.

1. Kristal flakes
R-PET flakesini kristalize etmenin ilk ve en önemli faydası, besleme akışında bulunan amorf flakesleri kristal flakeslere dönüştürmektir. Böylece bu flakesler, önerilen 300–350°F kurutma sıcaklıklarında güvenle kurutulabilir.

Amorf PET flakesleri yaklaşık 153–178°F arasındaki cam geçiş sıcaklığına ısıtıldığında yumuşama eğilimi gösterir ve komşu flakeslerle kaynaşır.

Ancak amorf flakesler kristalize edildikten sonra (bu işlem yaklaşık 10–20 dakika sürer), 300°F’nin üzerindeki sıcaklıklara maruz kaldıklarında yüzeyleri tekrar sertleşir ve yaklaşık 480–500°F olan erime sıcaklıklarına ulaşılana kadar yeniden yumuşamaz.

Bu nedenle, amorf flakeslerin cam geçiş sıcaklığı aralığında kaynaşması sonucu oluşan topakları parçalamak için karıştırıcılı bir kristalizasyon haznesi gereklidir.

R-PET flakesi genellikle geri kazanılmış su, gazlı içecek ve enerji içeceği şişelerinden oluşur; ayrıca pasta kapları, tepsiler ve bardaklar gibi termoform atıkları da içerir.

PET şişe üretim süreci, enjeksiyonla kalıplanmış bir preform ile başlar. Preformlar, enjeksiyon-gerdirme-şişirme yöntemiyle şişeye dönüştürülür. Bu germe/şişirme aşamasında, polimer zincirleri çift eksenli olarak yönlenir ve bu durum şişe gövdesi boyunca gerilme kaynaklı kristallenmeye neden olur. Oluşan kristaller çok küçüktür ve ışığı kırmadıkları için şişe şeffaf ve berrak görünür.

Şişirme işlemi sırasında preform, dişli kısmından soğutulmuş kalıp içinde tutulur. Bu nedenle bu bölge %100 amorf kalırken, şişenin gövdesi gerilerek şekillenir ve yaklaşık %25 oranında gerilme kaynaklı kristallenme oluşur.

2. Ön kurutma
R-PET flakesini kristalize etmenin ikinci faydası, kristalizatör içinde gerçekleşen ön kurutma işlemidir. R-PET flakesinin giriş nemi genellikle %0,2–0,3 aralığındadır; ancak geri kazanım süreci sırasında ve sonrasında nasıl işlendiğine bağlı olarak %0,8’e kadar çıkabilir.

R-PET flakesinin, 300–350°F sıcaklık aralığında çalışan tek geçişli sıcak hava devresi içinde kristalize edilmesi şiddetle tavsiye edilir. Karıştırıcılı hazne içindeki flakes yatağından geçen sıcak hava, flakes yüzeyindeki nemi alır. Nem yüklü sıcak hava daha sonra bir filtreden geçirilerek atmosfere atılır.

Yaklaşık 60 dakika boyunca 350°F’ye varan sıcaklıklarda kristalizasyon haznesinde kalan R-PET flakesinin çıkış nemi %0,1 veya daha düşük seviyelere iner.

Kristalizatörde yapılan bu ön kurutma işlemi kritik öneme sahiptir; çünkü nem alıcı kurutucular üzerindeki büyük nem yükünü ortadan kaldırır ve nihai nem seviyesinin %0,005 (50 ppm) gibi çok düşük değerlere inmesini sağlar.

3. Dekontaminasyon
Tek geçişli hava devresinde R-PET flakesinin kristalize edilmesinin üçüncü büyük faydası, PET flakesinin ek dekontaminasyona uğramasıdır.

Son 30–40 yılda R-PET flakesinin kalite ve temizliği büyük ölçüde iyileşmiş olsa da, hâlâ az miktarda kirletici içermektedir. Bu kalıntılar flakes boyunca dağılmıştır ve etiketler, kapaklar, yapıştırıcılar, oligomerler, PVC, PP, PE ve çözücüler gibi maddelerin izlerini içerebilir.

Avrupa Gıda Güvenliği Otoritesi’ne (EFSA) göre R-PET flakesindeki ortalama kontaminasyon seviyesi yaklaşık 2,7 mg/kg (2,7 ppm)’dir. Bu küçük miktarın yarattığı asıl problem, nem alıcı kurutma sisteminizin uzun vadeli performansıdır.

Nem alıcı kurutucu içindeki moleküler elek desikant, geri dönüş havasındaki nemi toplarken aynı zamanda kurutma sırasında flakeslerden açığa çıkan kirleticileri de üzerinde biriktirir. Zamanla bu kirleticiler desikant üzerinde yoğunlaşarak nem tutan gözenekleri kapatır ve desikantı işlevsiz hale getirir.

Bu kadar küçük bir kontaminasyon miktarının büyük bir nem alıcı kurutucuyu nasıl bozabildiğini merak edebilirsiniz. Şu senaryoyu düşünün: Saatte 1.000 libre hızla, haftanın yedi günü 24 saat boyunca R-PET ekstrüzyonu yaparak endüstriyel çember ya da tekstil elyafı üretiyorsunuz. 42 gün sonunda 1 milyon libre PCR-PET ve yaklaşık 2,7 libre kontaminasyon işlemiş olursunuz.

Genellikle açık motor yağına benzeyen mumsu, yağlı kahverengi bir madde şeklinde ortaya çıkan bu kontaminasyon, zamanla kurutucunun desikant boncuklarının ya da petek yapılı desikant çarkının yüzeyine yayılır. Bu da desikantın nem adsorplayan gözeneklerini kapatarak geri dönüş havasından nem tutmasını engeller.

Sonunda, nem alıcı kurutucunuz çiğ noktası kontrolü olmayan sıradan bir sıcak hava kurutucusuna dönüşür.

Pete Stoughton / ConAirGroup – Plastics Technology 09.12.2025
Kaynak: https://www.ptonline.com/articles/formulating-for-sustainability