Un procedimiento para el procesamiento en estado fundido de un poliéster que comprende:

a. la introducción de partículas de poliéster en un dispositivo de procesamiento en estado fundido;

b. la fusión de las partículas de poliéster en el dispositivo de procesamiento en estado fundido para producir unpoliéster fundido; y

c. la formación de un artículo a partir del poliéster fundido

en el que las partículas de poliéster comprenden:

(i) un componente de ácido carboxílico que comprende al menos el 80 por ciento en moles de residuos deácido tereftálico, derivados de ácido tereftálico, o mezclas de los mismos, y

(ii) un componente de hidroxilo que comprende al menos el 80 por ciento en moles de residuos de etilenglicol,basado en el 100 por ciento en moles de los residuos de componente de ácido carboxílico y en el 100 por ciento enmoles de los residuos de componente de hidroxilo en las partículas de poliéster, y las partículas de poliéster ademásse caracterizan por una o más de las siguientes condiciones:

1. poseer al menos dos picos de fusión, en donde uno de los al menos dos picos de fusión es un pico de puntode fusión bajo con un intervalo comprendido entre 140 °C y 220 °C y que presenta un área de la endoterma defusión de al menos el valor absoluto de 1 J/g;

2. presentar uno o más picos de fusión, por lo menos uno de los cuales, cuando se mide mediante una primeraexploración de calentamiento DSC, presenta una curva de calentamiento que se separa con respecto a unalínea de base en la dirección endotérmica a una temperatura menor de o igual a 200 °C;

3. poseer una It.V. en su superficie que es menos de 0,25 dl/g mayor que la It.V. en su centro; o

4. no han sido procesadas en estado sólido;

en el que el dispositivo de procesamiento en estado fundido comprende un husillo con una longitud total, L, unalongitud de la zona de alimentación comprendida en el intervalo de entre 0,16 L y 0,45 L, un ángulo de conicidad, Φ,comprendido en el intervalo de entre 0,5 grados y 5,0 grados, y una relación de compresión, CR, comprendida en elintervalo de entre 2,0 y 5,0.

Modelos de husillo que presentan un rendimiento mejorado con resinas de pet de bajo punto de fusión

CAMPO DE LA INVENCIÓN

Esta invención se refiere al procesamiento óptimo de las resinas de PET caracterizadas por tener temperaturas de pico de fusión bajas, pequeños gradientes de peso molecular entre los gránulos, o no haber sido procesadas en estado sólido, con el fin de maximizar el rendimiento en un dispositivo de procesamiento en estado fundido y minimizar los defectos de calidad, tales como las burbujas y los geles.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Las resinas de tereftalato de polietileno (PET) resinas para la industria de las botellas han sido producidas tradicionalmente mediante procedimientos de fabricación en estado sólido. En el procedimiento de estado sólido, un PET de bajo peso molecular se produce en primer lugar mediante un procedimiento en fase fundida antes de ser granulado y enfriado. Después de la granulación, el PET es pasado entonces a través de un cristalizador, seguido de un aparato de estado sólido, en el que la polimerización continúa hasta alcanzar el peso molecular (o IV) objetivo. La principal característica del procedimiento de estado sólido es que se lleva a cabo a una temperatura por debajo del punto de fusión (Tm) de la resina, de manera gránulos son capaces de cristalizar a niveles muy altos. Además, los largos tiempos de recocido en el procedimiento de estado sólido permiten que los cristales se vuelvan más uniformes y «perfeccionado», lo que, en consecuencia, aumenta su punto de fusión. Los gránulos típicos procesados en estado sólido presentan una Tm de aproximadamente 240 °C.

En contraste con el PET procesado en estado sólido, las resinas «solo en fase fundida» recientemente introducidas se preparan hasta su IV final en el reactor principal (y por encima de Tm) sin ninguna polimerización posterior en estado sólido (véanse, por ejemplo, las siguientes referencias (1) E. Van Endert, International Fiber Journal, pp3941, agosto de 2006; (2) Brigitta Otto, et al, International Fiber Journal, pp44-45, agosto de 2006, (3) US20060046004, (4) US20060047102 y EP 1574 538 A1. Las resinas procesadas en fase fundida presentan ventajas en productos sensibles al sabor, como la cerveza, los zumos, el agua, etc., ya que la generación de acetaldehído se puede controlar de forma más rigurosa (el acetaldehído es un subproducto de la degradación del PET con un sabor dulce y afrutado, que se forma cuando la resina se calienta demasiado) . En las resinas procesadas únicamente en fase fundida, la cristalización de los gránulos normalmente se produce como consecuencia del calor retenido en el material durante el procedimiento de granulación, de modo que el punto de fusión y la cristalinidad total son mucho más bajos que los de las resinas procesadas en estado sólido tradicionales. Si se desea, es posible realizar un tratamiento de recocido adicional con el fin de incrementar la Tm y la cristalinidad. No obstante, esto añade una etapa de procesamiento adicional. Los típicos picos de punto de fusión bajo (TM1) de las resinas de PET procesadas en fase fundida están comprendidos entre aproximadamente 150 y 230 °C.

A lo largo de los años se han desarrollado las condiciones óptimas del procesamiento en estado fundido para las resinas de poliéster procesadas en estado sólido tradicionales. Estas condiciones incluyen el diseño del husillo para extrusoras y máquinas de moldeo por inyección, las temperaturas de funcionamiento, las tasas de producción o las RPM del husillo, y similares. Las condiciones óptimas del procesamiento en estado fundido permiten alcanzar una tasa de producción máxima de artículos tales como preformas o láminas con mínimos defectos de calidad. Dadas las diferencias en términos de pico de punto de fusión bajo y cristalinidad de las resinas procesadas únicamente en fase fundida en comparación con las resinas procesadas en estado sólido, surge la necesidad de volver a optimizar las condiciones del procesamiento en estado fundido para las nuevas resinas procesadas únicamente en fase fundida.

Además de maximizar la tasa de producción en términos de tasas de extrusión/inyección más rápidas, también surge la necesidad de una resina y un procedimiento que se puedan llevar a cabo a menores temperaturas que el actual PET procesado en estado sólido. Una masa fundida de polímero más fría tarda menos tiempo en solidificar en el molde y, por lo tanto, se puede expulsar con mayor rapidez, lo que se traduce en un menor tiempo de ciclo total. También se observa una ventaja secundaria marcada por el hecho de que las resinas más frías generan menores niveles de acetaldehído. La limitación de la temperatura de procesamiento en estado fundido más baja posible, al procesar resinas procesadas en estado sólido, surge debido a su alta Tm y cristalinidad muy elevada, lo que impide que puedan ser moldeadas por debajo de aproximadamente entre 280 y 290 °C. La masa fundida se debe calentar suficientemente como para que la fusión elimine completamente toda la cristalinidad, de lo contrario los defectos de los cristales residuales que se arrastran en el procedimiento sirven como puntos de nucleación durante el enfriamiento. Esta nucleación acelera significativamente la velocidad de cristalización en la preforma y puede llevar a una turbidez inaceptable y deficientes propiedades de moldeo por soplado de la botella final.

Las resinas procesadas únicamente en fase fundida son menos propensas a presentar estos cristales residuales formadores de turbidez, dada su menor Tm y cristalinidad. Por lo tanto, se plantea la hipótesis de que debería ser posible procesar estas resinas procesadas en fase fundida a menores temperaturas y con un tiempo de ciclo más rápido. No obstante, el obstáculo para la consecución de este objetivo han sido los defectos por burbujas y partes no fundidas encontrados al utilizar los diseños de husillo tradicionales. Estos defectos han obligado a los procesadores a llevar a cabo los procedimientos a mayor temperatura y/o con menor velocidad con el fin de compensar estos defectos. Por lo consiguiente, también surge la necesidad de un diseño de husillo que proporcione un producto extrudido uniforme y relativamente exento de defectos a temperaturas más bajas, sin menoscabo de la tasa de producción. Un husillo con estas características permitiría lograr menores tiempos de ciclo y reducir las tasas de generación de acetaldehído. La presente invención aborda estas necesidades.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

Hemos descubierto un procedimiento para el procesamiento en estado fundido de un poliéster que comprende: (a) la introducción de partículas de poliéster en un dispositivo de procesamiento en estado fundido, (b) la fusión de las partículas de poliéster en el dispositivo de procesamiento en estado fundido para producir un poliéster fundido, y (c) la formación de un artículo a partir del poliéster fundido. Las partículas de poliéster comprenden (i) un componente de ácido carboxílico que comprende al menos el 80 por ciento en moles de residuos de ácido tereftálico, derivados de ácido tereftálico, o mezclas de los mismos, y (ii) un componente de hidroxilo que comprende al menos el 80 por ciento en moles de residuos de etilenglicol, basado en el 100 por ciento en moles de los residuos de componente de ácido carboxílico y en el 100 por ciento en moles de los residuos de componente de hidroxilo en las partículas de poliéster. Las partículas de poliéster se caracterizan además por una o más de las siguientes condiciones. Las partículas de poliéster pueden poseer al menos dos picos de fusión, en donde uno de los al menos dos picos de fusión es un pico de punto de fusión bajo con un intervalo comprendido entre 140 °C y 220 °C, o entre 140 °C y 230 °C, y que presenta un área de la endoterma de fusión de al menos el valor absoluto de 1 J/g. Las partículas de poliéster pueden presentar uno o más picos de fusión, por lo menos uno de los cuales, cuando se mide mediante una primera exploración de calentamiento DSC, presenta una curva de calentamiento que se separa con respecto a una línea de base en la dirección endotérmica a una temperatura menor de o igual a 200 °C. Las partículas de poliéster pueden poseer una It.V. (viscosidad intrínseca) en su superficie que es menos de 0, 25 dl/g mayor que la It.V. en su centro. Las partículas de poliéster pueden no haber sido procesadas en estado sólido. El dispositivo de procesamiento en estado fundido comprende un husillo con una longitud total, L, una longitud de la zona de alimentación... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para el procesamiento en estado fundido de un poliéster que comprende:

a. la introducción de partículas de poliéster en un dispositivo de procesamiento en estado fundido;

b. la fusión de las partículas de poliéster en el dispositivo de procesamiento en estado fundido para producir un poliéster fundido; y

c. la formación de un artículo a partir del poliéster fundido

en el que las partículas de poliéster comprenden:

(i) un componente de ácido carboxílico que comprende al menos el 80 por ciento en moles de residuos de ácido tereftálico, derivados de ácido tereftálico, o mezclas de los mismos, y

(ii) un componente de hidroxilo que comprende al menos el 80 por ciento en moles de residuos de etilenglicol,

basado en el 100 por ciento en moles de los residuos de componente de ácido carboxílico y en el 100 por ciento en moles de los residuos de componente de hidroxilo en las partículas de poliéster, y las partículas de poliéster además se caracterizan por una o más de las siguientes condiciones:

1. poseer al menos dos picos de fusión, en donde uno de los al menos dos picos de fusión es un pico de punto de fusión bajo con un intervalo comprendido entre 140 °C y 220 °C y que presenta un área de la endoterma de fusión de al menos el valor absoluto de 1 J/g;

2. presentar uno o más picos de fusión, por lo menos uno de los cuales, cuando se mide mediante una primera exploración de calentamiento DSC, presenta una curva de calentamiento que se separa con respecto a una línea de base en la dirección endotérmica a una temperatura menor de o igual a 200 °C;

3. poseer una It.V. en su superficie que es menos de 0, 25 dl/g mayor que la It.V. en su centro; o

4. no han sido procesadas en estado sólido;

en el que el dispositivo de procesamiento en estado fundido comprende un husillo con una longitud total, L, una longitud de la zona de alimentación comprendida en el intervalo de entre 0, 16 L y 0, 45 L, un ángulo de conicidad, c, comprendido en el intervalo de entre 0, 5 grados y 5, 0 grados, y una relación de compresión, CR, comprendida en el intervalo de entre 2, 0 y 5, 0.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que las partículas de poliéster comprenden:

(i) un componente de ácido carboxílico que comprende al menos el 90 por ciento en moles de residuos de ácido tereftálico, derivados de ácido tereftálico, o mezclas de los mismos, y

(ii) un componente de hidroxilo que comprende al menos el 90 por ciento en moles de residuos de etilenglicol,

basado en el 100 por ciento en moles de los residuos de componente de ácido carboxílico y en el 100 por ciento en moles de los residuos de componente de hidroxilo en las partículas de poliéster, en donde las partículas de poliéster no han sido procesadas en estado sólido, y en donde el dispositivo de procesamiento en estado fundido comprende además un cuerpo cilíndrico que aloja el husillo a una temperatura del cuerpo cilíndrico comprendida en el intervalo de entre 260 °C y 290 °C.

3. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que las partículas de poliéster poseen una It.V. comprendida en el intervalo de entre 0, 60 dl/g y 1, 2 dl/g.

4. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que las partículas de poliéster poseen una Tm1 comprendida en el intervalo de entre 150 °C y 210 °C.

5. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que las partículas de poliéster comprenden más del 70 por ciento en peso de poliéster virgen.

6. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que las partículas de poliéster presentan un porcentaje de cristalinidad comprendido en el intervalo de entre el 5% y el 44%.

7. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que las partículas de poliéster son gránulos y los gránulos presentan un peso comprendido en el intervalo de entre 0, 7 g/50 gránulos y 2, 5 g/50 gránulos.

8. El procedimiento den la reivindicación 1, en el que las partículas de poliéster comprenden un agente de recalentamiento, absorbedores de UV, agentes antiadherencia, agentes antiestáticos, colorantes, eliminadores de oxígeno, agentes reductores de acetaldehído, agentes de deslizamiento, agentes de nucleación, agentes de fijación electrostática, colorantes, agentes potenciadores de la resistencia en estado fundido, adyuvantes de procesamiento, lubricantes o combinaciones de los mismos.

9. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el husillo posee además un diámetro, D, y una relación L: D comprendida en el intervalo de entre 18:1 y 36:1.

10. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el husillo posee una longitud de la zona de alimentación comprendida en el intervalo de entre 0, 16 L y 0, 40 L.

11. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el ángulo de conicidad, c, está comprendido en el intervalo de entre 1, 0 grados y 2, 0 grados.

12. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la relación de compresión, CR, está comprendida en el intervalo de entre 2, 0 y 4, 0.

13. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la longitud de la zona de alimentación se define como f*L y f se define por la siguiente ecuación:

en la que las unidades de Tml son grados centígrados, las unidades de It.V. son dl/g, y f representa la fracción de la longitud total.

14. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que una lámina producida en un extrusor con un husillo de 3, 81 cm (1, 5 pulgadas) de diámetro que gira a 100 rpm, un punto de consigna de la temperatura del cuerpo cilíndrico de 270 °C, y extrudida a través de una matriz de 30, 48 cm (12 pulgadas) tiene menos de 100.000 geles/m2 y menos de 50 burbujas/minuto.

15. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el dispositivo de procesamiento en estado fundido es una máquina de moldeo por inyección de una sola etapa o de varias etapas y el artículo es una preforma, o el dispositivo de procesamiento en estado fundido es una extrusora, y el artículo es una lámina o una película .

16. Un procedimiento para el procesamiento en estado fundido de un poliéster que comprende:

a. la introducción de partículas de poliéster en un dispositivo de procesamiento en estado fundido;

b. la fusión de las partículas de poliéster en el dispositivo de procesamiento en estado fundido para producir un poliéster fundido; y

c. la formación de un artículo a partir del poliéster fundido

en el que las partículas de poliéster comprenden:

(i) un componente de ácido carboxílico que comprende al menos el 80 por ciento en moles de residuos de ácido tereftálico, derivados de ácido tereftálico, o mezclas de los mismos, y

(ii) un componente de hidroxilo que comprende al menos el 80 por ciento en moles de residuos de etilenglicol,

basado en el 100 por ciento en moles de los residuos de componente de ácido carboxílico y en el 100 por ciento en moles de los residuos de componente de hidroxilo en las partículas de poliéster, y las partículas de poliéster además se caracterizan por una o más de las siguientes condiciones:

1. poseer al menos dos picos de fusión, en donde uno de los al menos dos picos de fusión es un pico de punto de fusión bajo con un intervalo comprendido entre 140 °C y 220 °C y que presenta un área de la endoterma de fusión de al menos el valor absoluto de 1 J/g;

2. presentar uno o más picos de fusión, por lo menos uno de los cuales, cuando se mide mediante una primera exploración de calentamiento DSC, presenta una curva de calentamiento que se separa con respecto a una línea de base en la dirección endotérmica a una temperatura menor de o igual a 200 °C;

3. poseer una It.V. en su superficie que es menos de 0, 25 dl/g mayor que la It.V. en su centro; o

4. no han sido procesadas en estado sólido;

en el que el dispositivo de procesamiento en estado fundido comprende un husillo con una longitud total, L, y una longitud de la zona de alimentación, f*L, en la que f representa la fracción del total del husillo que se encuentra la zona de alimentación, un ángulo de conicidad, c, en grados, y una relacoón de compresión, CR, de tal manera que se cumpla la siguiente fórmula:

17. Un procedimiento para el procesamiento en estado fundido de un poliéster que comprende:

a. la introducción de partículas de poliéster en un dispositivo de procesamiento en estado fundido;

b. la fusión de las partículas de poliéster en el dispositivo de procesamiento en estado fundido para producir un poliéster fundido; y

c. la formación de un artículo a partir del poliéster fundido

en el que las partículas de poliéster comprenden:

(i) un componente de ácido carboxílico que comprende al menos el 80 por ciento en moles de residuos de ácido tereftálico, derivados de ácido tereftálico, o mezclas de los mismos, y

(ii) un componente de hidroxilo que comprende al menos el 80 por ciento en moles de residuos de etilenglicol,

basado en el 100 por ciento en moles de los residuos de componente de ácido carboxílico y en el 100 por ciento en moles de los residuos de componente de hidroxilo en las partículas de poliéster, y las partículas de poliéster además se caracterizan por una o más de las siguientes condiciones:

1. poseer al menos dos picos de fusión, en donde uno de los al menos dos picos de fusión es un pico de punto de fusión bajo con un intervalo comprendido entre 140 °C y 230 °C y que presenta un área de la endoterma de fusión de al menos el valor absoluto de 1 J/g;

2. presentar uno o más picos de fusión, por lo menos uno de los cuales, cuando se mide mediante una primera exploración de calentamiento DSC, presenta una curva de calentamiento que se separa con respecto a una línea de base en la dirección endotérmica a una temperatura menor de o igual a 200 °C;

3. poseer una It.V. en su superficie que es menos de 0, 25 dl/g mayor que la It.V. en su centro; o

4. no han sido procesadas en estado sólido;

en el que el dispositivo de procesamiento en estado fundido comprende un husillo con una longitud total, L, una longitud de la zona de alimentación comprendida en el intervalo de entre 0, 16 L y 0, 45 L, un ángulo de conicidad, c, comprendido en el intervalo de entre 0, 5 grados y 5, 0 grados, y una relación de compresión, CR, comprendida en el intervalo de entre 2, 0 y 5, 0.