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- 技術應用 -
27.Dec.2021

熱分析-DSC 熱分析檢測技術應用於PET回收材料領域

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PET(Polyethylene Terephthalate,聚對苯二甲酸乙二酯)是飲料與食品硬質包材最常見的塑料之一,也是最為廣泛回收的塑膠之一。但PET本身不可分解造成嚴重的環境汙染問題。近年來全球許多國家政府要求公家單位及商家使用回收再製的PET產品,國際各大品牌也制定使用回收材質的目標,進一步推動了PET回收技術的發展。

以世界知名飲料大廠Coca-Cola可口可樂為例,其制定在2025年所有飲料包裝皆可回收,且每個販售出去的飲料瓶要含50%的回收成分,故如何提升PET回收能力以及維持回收PET材質特性是目前面對的重要課題。以下以Hitachi熱分析DSC和STA(TGA/DSC)針對混合不同回收材料比例的回收PET為例,分析材料在熱性能上的差異:
 
測試樣品資訊:回收PET 分別混合0, 60, 90%回收材料
DSC heating and cooling DSC量測結果
由上方右圖DSC量測結果中可以得知以下幾個現象:
  1. 玻璃轉移溫度Tg Temperature: 90% < 60% < 0%
  2. 熔點溫度Melting peak temperature: 90% < 60% < 0%
  3. 熔融熱焓值Melting enthalpy: 0% < 60% < 90%
DSC Isothermal retention PET等溫結晶DSC曲線圖
上方右圖為PET等溫結晶的DSC曲線圖,從圖中可以得知:
結晶現象的發生時間Crystallization peak time: 90% < 60% < 0%
 
一般來說,熔點溫度愈高,結晶反應愈快發生,但從量測數據中則相反。推斷材料因回收材料的比例愈高,作為晶體核心的雜質就愈多,進而影響結晶現象的反應時間。

除了材料升溫物理性的量測之外,我們進一步比較不同回收材質添加比的回收PET,觀察其隨著升溫所發生的外觀變化,Hitachi STA(TGA/DSC)可支援擴充專利的可視化觀測系統(RealView System),同時將材料外觀的改變數據化,進一步幫助用戶判定材料在外觀上的變化。如下圖所示:
 
Hitachi STA回收材料比例的回收PET檢測

從上圖中可以發現,添加愈高回收材料比例的回收PET,會伴隨著升溫產生明顯的黃變,我們也可以透過下方CIELAB色彩空間(又稱L*a*b)訊號強弱的變化來精準的判定材料在250度C時開始有明顯的外觀顏色變化。

因應永續發展的理念,未來不論是回收材料的演變亦或是任何改質材料的演進,熱分析的檢測技術在協助客戶評估材料熱性能時扮演舉足輕重的角色,若客戶有任何相對應的需求,也歡迎隨時與我們聯繫。

 

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