COMPOSICIONES Y UN METODO PARA MEJORAR LA VELOCIDAD DE RECALENTAMIENTO DE PET USANDO CARBONO ACTIVADO.

Una composición de poliéster que comprende un polialquilentereftalato o polialquilen-naftalato que tiene unidades de polialquilentereftalato o unidades de polialquilen-naftalato en una cantidad de por lo menos 60% mol en base a los moles totales de unidades en el polímero,

respectivamente, y carbono activado que tiene un tamaño de partícula d50 de más de 2 µm en una cantidad comprendida entre 0,5 ppm y 250 ppm en base al peso de todos los polímeros de poliéster en la composición de poliéster

1. Antecedentes de la invención

El polietilentereftalato (PET) se forma en recipientes usando un procedimiento de dos etapas. Primero, una preforma con forma de tubo se moldea por inyección. En segundo lugar, la preforma se calienta por encima de su temperatura de transición vítrea y se sopla en un molde con aire de alta presión para darle la forma de una botella.

Se utiliza una lámpara infrarroja de cuarzo para "recalentar" la preforma en la segunda etapa. Las temperaturas de la lámpara típicas son 2500-3000° K, con un amplio espectro de emisión en el intervalo de 500 a 2000 nm. La máxima emisión está alrededor de 900 a 1000 nm. El PET absorbe mal la energía en la región de 500-2000 nm. Por lo tanto, para maximizar la absorción de energía de las lámparas y aumentar el índice de "recalentamiento" de la preforma, algunas veces se añaden al PET compuestos que absorben los rayos infrarrojos. Lamentablemente, estos materiales también causan un efecto negativo en el aspecto visual de la botella de PET, provocando que se oscurezca (L* inferior). Por consiguiente, aún existe la necesidad de mejorar el índice de recalentamiento de las preformas de PET y a la vez minimizar el impacto que tendría dicho aditivo sobre el L*.

La patente estadounidense no. 4,535,118 describe un poliéster de baja bruma y alta claridad que tiene mejores índices de calor y contiene una cantidad muy pequeña de un material absorbente infrarrojo, como negro de humo.

La patente estadounidense no. 4,439,586 describe un procedimiento para preparar un poliarilato que tiene menor viscosidad y mejor color, donde se añaden carbono activado y gel de sílice junto con los monómeros antes de la etapa de polimerización.

2. Breve sumario de la invención

Hemos descubierto un medio y un aditivo para mejorar el índice de recalentamiento de las composiciones de PET, mientras se minimiza el impacto del aditivo sobre el brillo L* de la composición. A su vez, hemos descubierto que este mismo aditivo puede proporcionar una medida de la reducción de acetaldehído libre que sigue a las condiciones de procesamiento térmicas, además de proveer un mejor índice de recalentamiento sin causar una pérdida significativa en los niveles de brillo (L*) del polímero.

Se provee ahora una composición de poliéster, que comprende un polialquilentereftalato o polialquilennaftalato que tiene unidades de polialquilentereftalato o unidades de polialquilen-naftalato en una cantidad de por lo menos 60% mol basada en las cantidades totales de unidades en el polímero y el carbono activado que tiene un tamaño de partícula d50 de más de 2 µm en una cantidad comprendida entre 0,5 ppm y 250 ppm basada en el peso de todos los polímeros de poliéster en la composición de poliéster.

Se provee también un procedimiento para la elaboración de una composición de poliéster que comprende un polímero de poliéster que comprende un polímero de polialquilentereftalato o naftalato, que comprende añadir carbono activado que tiene un tamaño de partícula superior a 2 µm a una fase de fusión para la elaboración de dicho polímero de poliéster, a dicho polímero de poliéster en la forma de miniesferas en estado sólido, o a una máquina de moldeo por inyección para la elaboración de preformas de dicho polímero de poliéster.

En otra realización, se provee un procedimiento para la elaboración de una composición de poliéster que contiene polímeros de poliéster tales como un polímero de polialquilentereftalato o naftalato hecho

transesterificando un dialquiltereftalato o dialquilnaftalato o esterificando directamente ácido tereftálico o ácido naftalendicarboxílico. La composición de polímero de poliéster se prepara añadiendo carbono activado a una fase de fusión para la elaboración del polímero de poliéster en presencia de un compuesto que contiene fósforo activo.

Incluso en otra realización, se añade carbono activado: a) a una zona de esterificación, una zona de prepolimerización o en cualquier punto entre estas dos zonas, simultáneamente con un compuesto que contiene fósforo, o b) una zona de esterificación antes de añadir un compuesto que contiene fósforo a la zona de esterificación, donde el compuesto que contiene fósforo se añade antes de completar la reacción de esterificación al grado deseado de esterificación, o c) después de la adición del compuesto de fósforo a una mezcla de reacción en una zona de esterificación o una zona de prepolimerización, siempre que la mezcla de reacción contenga un compuesto que contiene fósforo activo. También se provee un procedimiento para la elaboración de una composición de poliéster que comprende un polímero de poliéster que comprende un polímero de polialquilentereftalato o un polímero de polialquilennaftalato, que comprende añadir carbono activado a: a) la fase de fusión para la producción de dicho polímero de poliéster después de la zona prepolimérica, o b) al precursor o sólidos de poliéster en estado sólido por mezcla, o c) una máquina de moldeo por inyección para la fabricación de preformas de botellas.

En otra realización, se provee ahora una composición concentrada de poliéster que comprende carbono activado en una cantidad comprendida entre 0,15% en peso, preferiblemente por lo menos 0,2% en peso y hasta aproximadamente 35% en peso basado en el peso de la composición concentrada y un sólido de polímero termoplástico a 25°C en una cantidad de por lo menos 65% en peso basado en el peso de la composición concentrada.

Con respecto a un concentrado, se provee además un procedimiento para elaborar una preforma de poliéster, que comprende alimentar un poliéster a granel líquido o sólido y una composición concentrada de poliéster líquida, fundida

o sólida a una máquina para fabricar la preforma, comprendiendo dicho concentrado carbono activado y un polímero de poliéster en una cantidad de por lo menos 65% en peso basado en el peso de la composición concentrada.

El concentrado no sólo puede añadirse en la etapa de preparación de las preformas, sino que, en otra realización, se provee un procedimiento para la elaboración de una composición de poliéster, que comprende añadir una composición de poliéster concentrada a una fase de fusión para la elaboración de polímeros de poliéster vírgenes, comprendiendo dicho concentrado carbono activado y por lo menos 65% en peso de un polímero de poliéster.

La presente invención puede entenderse más fácilmente con referencia a la siguiente descripción detallada de la invención, incluyendo las figuras anejas a este documento, y los ejemplos provistos allí. Se ha de entender que esta invención no se limita a los procedimientos específicos y procedimientos descritos, como procedimientos específicos y/o condiciones de procesamiento para procesar artículos de plástico ya que, por supuesto, pueden alterarse. Asimismo, se ha de entender que la terminología utilizada en este documento tiene el propósito de describir realizaciones particulares solamente y no de ser limitativa.

Se ha de observar también que, tal como se emplean en la memoria y en las reivindicaciones anejas, las formas en singular "uno/a" "el/la" incluyen referentes en plural, a menos que el contexto indique claramente lo contrario. Por ejemplo, la referencia a procesamiento de una "preforma" termoplástica, "recipiente" o "botella" tiene como objetivo incluir el procesamiento de una pluralidad de preformas termoplásticas, artículos, recipientes o botellas.

Por "que comprende" o "que contiene" se entiende que por lo menos el compuesto, elemento, partícula nombrada, etc. debe estar presente en la composición o artículo, pero no excluye la presencia de otros compuestos, materiales, partículas, etc., incluso si los otros compuestos, materiales, partículas, etc. tienen la misma función que lo que se está nombrando.

Los valores...

1. Una composición de poliéster que comprende un polialquilentereftalato o polialquilen-naftalato que tiene unidades de polialquilentereftalato o unidades de polialquilen-naftalato en una cantidad de por lo menos 60% mol en base a los moles totales de unidades en el polímero, respectivamente, y carbono activado que tiene un tamaño de partícula d50 de más de 2 µm en una cantidad comprendida entre 0,5 ppm y 250 ppm en base al peso de todos los polímeros de poliéster en la composición de poliéster.

2. La composición de poliéster según la reivindicación 1, en la que la composición está en la forma de una preforma de botella de bebida.

3. La composición de poliéster según la reivindicación 2, en la que la composición está en la forma de una botella de bebida.

4. La composición de poliéster según la reivindicación 3, en la que el tamaño de partícula es 3 µm o más.

5. La composición de poliéster según la reivindicación 1, en la que dicha composición de poliéster comprende polietilentereftalato.

6. La composición de poliéster según la reivindicación 5, en la que dicho carbono activado se prepara por descomposición térmica de un material precursor para formar un carbón de leña en bruto, y por gasificación de dicho carbón de leña exponiendo a una atmósfera de oxidación.

7. La composición de poliéster según la reivindicación 5, en la que dicho carbono activado comprende polvos de carbono activado lavados con ácido preparados por activación con vapor de carbón lignito.

8. La composición de poliéster según la reivindicación 5, en la que dicha composición de poliéster tiene una fase continua de polímero de poliéster, y dicho carbono activado

está dispuesto aleatoriamente dentro de la fase continua de polímero de poliéster.

9. La composición de poliéster según la reivindicación 1, en la que la cantidad de carbono activado en la composición de poliéster oscila entre 3 ppm y 50 ppm en base al peso de todos los polímeros de poliéster en la composición de poliéster.

10. La composición de poliéster según la reivindicación 5, en la que el tamaño de partícula d50 del carbono activado oscila entre 3 µm y 50 µm.

11. La composición de poliéster según la reivindicación 5, en la que el carbono activado tiene una distribución de tamaño de partícula en la que por lo menos 90% de las partículas pasan por un tamiz estadounidense estándar 140.

12. La composición de poliéster según la reivindicación 5, en la que el carbono activado tiene una distribución de tamaño de partícula en la que por lo menos 90% de las partículas pasan por un tamiz estadounidense estándar 325.

13. La composición de poliéster según la reivindicación 1, en la que el polímero de poliéster comprende polietilentereftalato y el carbono activado tiene un área de superficie específica de 500 m2/g o más.

14. Un procedimiento para la elaboración de una composición de poliéster que comprende un polímero de poliéster que comprende un polímero de polialquilentereftalato o naftalato, que comprende añadir carbono activado con un tamaño de partícula d50 de más de 2 µm en una cantidad entre 0,5 ppm y 250 ppm basado en el peso de todos los polímeros de poliéster en la composición de poliéster, a una fase de fusión para la elaboración de dicho polímero de poliéster, a dicho polímero de poliéster

en la forma de miniesferas en estado sólido, o a una máquina de moldeo por inyección para fabricar las preformas a partir de dicho polímero de poliéster.

15. El procedimiento según la reivindicación 14, en el que dicho carbono activado se añade a una zona de esterificación, a una zona prepolimérica, a una zona de acabado, a una zona de formación de miniesferas, o a cualquier punto entre dichas zonas.

16. El procedimiento según la reivindicación 15, en el

17. El procedimiento según la reivindicación 14, que comprende añadir un concentrado a una máquina de moldeo por inyección, comprendiendo dicho concentrado entre 0,15 y 35% en peso de carbono activado y un polímero de poliéster.

18. Un procedimiento para la elaboración de una composición de poliéster, que comprende añadir carbono activado con un tamaño de partícula d50 de aproximadamente 3 µm o más a una fase de fusión para la elaboración de un polímero de poliéster en presencia de un compuesto que contiene fósforo activo, donde el compuesto que contiene fósforo activo comprende compuestos que contienen fósforo ácido que comprende ácido fosfórico, ácido fosforoso, ácido polifosfórico, ácido carboxifosfónico, ésteres de fosfato ácido, trimetilfosfato, trietilfosfato, tributilfosfato, tributoxietilfosfato, tris(2-etilhexil)fosfato, trioctilfosfato, trifenilfosfato, trietilfosfato, fosfato de etilenglicol, trietilfosfonoacetato, dimetilmetilfosfonato, tetraisopropilmetilenodifosfonato, mezclas de mono-, di-y triésteres de ácido fosfórico con etilenglicol, dietilenglicol y 2-etilhexanol, o mezclas de

cada uno, y el polímero de poliéster comprende polietilentereftalato.

polialquilentereftalato o un polímero de polialquilennaftalato, que comprende añadir carbono activado con un tamaño de partícula d50 de aproximadamente 3 µm o más: a) a una zona de esterificación, una zona de prepolimerización, o en cualquier punto entre dichas dos zonas, simultáneamente con un compuesto que contiene fósforo, o b) a una zona de esterificación antes de añadir un compuesto que contiene fósforo a la zona de esterificación, donde el compuesto que contiene fósforo se añade antes de completar la reacción de esterificación al grado de deseado de esterificación, o c) después de la adición del compuesto de fósforo a una mezcla de reacción en una zona de esterificación o una zona de prepolimerización, siempre que la mezcla de reacción contenga un compuesto que contiene fósforo activo.

20. El procedimiento según la reivindicación 19, en el que el compuesto que contiene fósforo comprende compuestos que contienen fósforo ácido que comprenden ácido fosfórico, ácido fosforoso, ácido polifosfórico, ácidos carboxifosfónicos, ésteres de fosfato ácido, trimetilfosfato, trietilfosfato, tributilfosfato, tributoxietilfosfato, tris(2-etilhexil) fosfato, trioctilfosfato, trifenilfosfato, tritolilfosfato, fosfato de etilenglicol, trietilfosfonoacetato, dimetilmetilfosfonato, tetraisopropilmetilenodifosfonato, mezclas de mono-, di-y tri-ésteres de ácido fosfórico con

etilenglicol, dietilenglicol y 2-etilhexanol, o mezclas de cada uno.

21. Un procedimiento para la elaboración de una composición de poliéster, que comprende un polímero de poliéster que comprende un polímero de polialquilentereftalato o un polímero de polialquilennaftalato, que comprende añadir entre 3 ppm y 50 ppm de carbono activado (basado en el peso de todos los polímeros de poliéster en la composición de poliéster) a una máquina de moldeo por inyección para la fabricación de preformas de botellas.

22. El procedimiento según la reivindicación 21, en el que dicha composición de poliéster comprende polietilentereftalato.

23. El procedimiento según la reivindicación 21, en el que el tamaño de partícula d50 del carbono activado oscila entre 3 µm y 50 µm.

24. Una composición concentrada que comprende carbono activado con un tamaño de partícula d50 de aproximadamente 3 µm o más en una cantidad que oscila entre 0,15% en peso y hasta aproximadamente 35% en peso en base al peso de la composición concentrada y un polímero de poliéster o policarbonato en una cantidad de por lo menos 65% en peso basado en el peso de la composición concentrada.

25. El concentrado según la reivindicación 24, que comprende carbono activado en una cantidad que oscila entre por lo menos 0,2% en peso, donde dicho polímero de poliéster comprende un polímero de polialquilentereftalato que contiene por lo menos 60% en mol de unidades de polialquilentereftalato en base a los moles totales de unidades en el polímero, y donde el polialquilentereftalato está presente en una cantidad de por lo menos 80% en peso en base al peso del concentrado.

26. El concentrado según la reivindicación 24, en el que el poliéster comprende polietilentereftalato y es sólido a 25°C.

27. El concentrado según la reivindicación 24, en el que el polímero de poliéster comprende un polímero de polialquilentereftalato que tiene una It.V. que oscila entre 0,3 y menos de 0,70 dL/g.

28. El concentrado según la reivindicación 24, en el que el polímero de poliéster tiene una It.V. que oscila entre 0,70 y 1,15 dL/g.

29. Un procedimiento para fabricar una preforma de poliéster, que comprende alimentar un poliéster masivo fundido o sólido y un líquido, una composición concentrada de poliéster fundido o sólido a una máquina para fabricar la preforma, comprendiendo dicha composición concentrada carbono activado con un tamaño de partícula d50 de aproximadamente 3 µm o más y un polímero de poliéster en una cantidad de por lo menos 65% en peso basado en el peso de la composición concentrada.

30. El procedimiento según la reivindicación 29, en el que el carbono activado está presente en el concentrado en una cantidad de por lo menos 0,15% en peso.

31. El procedimiento según la reivindicación 29, en el que el polímero de poliéster concentrado es el mismo poliéster que el polímero de poliéster masivo.

32. El procedimiento según la reivindicación 29, en el que el poliéster masivo y el concentrado de poliéster se alimentan a la máquina en corrientes separadas.

33. El procedimiento según la reivindicación 29, en el que el poliéster concentrado comprende poliéster de reciclado post-consumo.

34. Un procedimiento para la elaboración de una composición de poliéster, que comprende añadir una

composición de poliéster concentrada a un procedimiento de fase de fusión para la elaboración de polímeros de poliéster vírgenes, comprendiendo dicho concentrado carbono activado que tiene un tamaño de partícula d50 de aproximadamente 3 µm o más y por lo menos 65% en peso de un polímero de poliéster.

35. El procedimiento según la reivindicación 34, en el que la composición concentrada de poliéster tiene una It.V., y el concentrado se añade a una etapa en la fase de fusión que tiene una It.V. similar a la It.V. de la composición de la fase de fusión.

36. El procedimiento según la reivindicación 35, en el que la It.V. del concentrado añadido tiene una It.V. dentro de +/-0,2 It.V. unidades de la It.V de la composición en la fase de fusión.