Configuración de secadora para la producción de partículas de poliéster.

Un procedimiento de producción de partículas de polímero de poliéster que comprende:

(a) transportar una suspensión que comprende partículas de polímero de poliéster y un líquido de enfriamientorápido a través de un conducto de la suspensión (176) acoplado a una secadora centrífuga de partículas (134), en elque dicha secadora comprende una envoltura (212), un tamiz (214) generalmente cilíndrico localizado en el interiorde dicha envoltura, y un rotor generalmente vertical (215) configurado para rotar en el interior de dicho tamiz;

(b) descargar dicha suspensión en la secadora centrífuga de partículas (134); y

(c) retirar dicho líquido de enfriamiento rápido de dichas partículas de polímero de poliéster en dicha secadora departículas para producir de este modo partículas secas;

en el que dichas partículas de polímero de poliéster comprenden un componente de ácido carboxílico y uncomponente hidroxilo, en el que dicho componente de ácido carboxílico comprende al menos 80 por ciento en molesde restos de ácido tereftálico, donde dicho componente hidroxilo comprende al menos 80 por ciento en moles derestos de etilenglicol, y

caracterizado por que la suspensión se descarga en la secadora (134) a través de una abertura de entrada (210)de dicho tamiz en una dirección de descarga desplazada (d) desde el eje de rotación (219) de dicho rotor ygeneralmente tangencial a dicho tamiz (214) y en el que dicha dirección de descarga está en una dirección defuncionamiento de rotación de dicho rotor en dicha abertura de entrada.

Configuración de secadora para la producción de partículas de poliéster

Campo de la invención La presente invención se refiere en general a procedimientos para preparar partículas de polímeros de poliéster. En otro aspecto, la invención se refiere a una configuración de secadora para uso en la producción de partículas de poliéster a partir de un polímero de poliéster fundido.

Normalmente, los polímeros de poliéster están conformados como partículas relativamente pequeñas que se transportan con facilidad y que se pueden procesar a granel para producir una variedad de productos finales que contienen polímeros. En general, los productos finales (por ejemplo, botellas de agua y refrescos, recipientes para alimentos, recipientes para productos de consumo, y similares) se forman mediante fusión de las partículas del

polímero y a continuación conformando el polímero fundido a la configuración deseada del producto. Por ejemplo, los recipientes plásticos para bebidas se preparan a menudo fundiendo partículas de polietilentereftalato (PET) en un extrusor, conformando el PET fundido en preformas, y a continuación moldeando por soplado y/o por estiradosoplado las preformas a la forma final.

Los procedimientos tradicionales de particulación de polímeros (PET) incluyen por lo general una etapa de polimerización en estado sólido (es decir, una “policondensación sólida”) próxima al final del procedimiento, en la que las partículas experimentan una polimerización adicional para aumentar la viscosidad intrínseca (V.It) hasta un nivel deseado. Durante la etapa de policondensación sólida, el grado de cristalización y el las temperaturas de inicio de la fusión de las partículas del polímero también aumentan. Un inconveniente asociado con el procesamiento en policondensación sólida es el equipo de procesamiento adicional requerido para la policondensación sólida de las partículas del polímero y los crecientes costes de capital, funcionamiento, y mantenimiento asociados.

Debido a que los procedimientos de policondensación sólida han sido el procedimiento predominante para preparar partículas de polímero de poliéster durante años, una gran parte del equipo utilizado para preparar los productos finales a partir de las partículas de polímero de poliéster (por ejemplo, extrusores y equipo de moldeo) se diseñan específicamente para manipular briquetas de polímero de poliéster que tienen las características específicas de las partículas de polímero listas para la policondensación sólida.

De esta manera, es deseable desarrollar un procedimiento para producir partículas de polímero de poliéster que supere los problemas asociados a los elevados costes de capital y funcionamiento asociados con los procedimientos de policondensación sólida. La presente invención busca proporcionar una novedosa configuración de secadora centrífuga para uso en el secado de las partículas de poliéster a partir de una suspensión de un líquido de enfriamiento rápido.

Resumen En un aspecto de la presente invención, se proporciona un procedimiento de secado de partículas de polímero de poliéster de acuerdo con la reivindicación 1.

En otro aspecto de la presente invención, se proporciona un equipo para producir partículas de polímero de poliéster a partir de un poliéster fundido de acuerdo con la reivindicación 12.

Breve descripción de los dibujos 50 La FIG. 1 es un resumen simplificado de las etapas primarias implicadas en un procedimiento para producir un artículo de poliéster que ilustra de forma particular la etapa de producción en fundido, la etapa de producción de partículas, y la etapa de producción del artículo La FIG. 2 es un resumen simplificado de las etapas principales implicadas en la etapa de producción de partículas 55 con policondensación en estado no sólido configurada de acuerdo con una realización de la presente invención, que muestra concretamente las etapas de formación, enfriamiento rápido, secado, cristalización, recocido y enfriamiento de la etapa de producción de partículas.

La FIG. 3 es una representación gráfica esquemática de una configuración específica del equipo capaz de llevar a cabo las etapas de producción de partículas representadas gráficamente en la FIG. 2 de acuerdo con una realización de la presente invención.

La FIG. 4 es una vista lateral de una secadora centrífuga para recibir una suspensión que contiene partículas de 5 polímero de poliéster y un líquido de enfriamiento rápido y separar el líquido de enfriamiento rápido de las partículas.

La FIG. 5 es una vista en sección de la secadora centrífuga de la FIG. 4, que ilustra de forma particular la alimentación tangencial de la suspensión a la secadora en una dirección de descarga generalmente en la dirección de rotación del rotor de la secadora.

Descripción detallada Haciendo referencia en primer lugar a la FIG.1, se ilustra un resumen simplificado de las etapas primarias de un sistema 10 de producción de polímero que comprende generalmente una zona de producción en fundido 20, una 15 zona de producción de partículas 22, y una zona de producción del artículo 24. En general, un polímero de poliéster fundido creado en la zona de producción en fundido 20 se puede convertir en una pluralidad de partículas de polímero en la zona de producción de partículas 22. A continuación, las partículas se pueden utilizar para crear una variedad de artículos de polímero en la zona de producción del artículo 24. Los ejemplos de artículos de polímero creados en la zona de producción del artículo 24 pueden incluir, pero no se limitan a, botellas de bebidas, recipientes de alimentos, botellas de productos de consumo, películas, fibras, y similares.

A diferencia de los esquemas convencionales de procesamiento de polímeros, la zona de producción del polímero 22 del sistema 10 de producción de polímero no emplea una etapa de polimerización en estado sólido en una realización de la presente invención. Sin embargo, las partículas de polímero producidas en la zona de producción 25 de partículas 22 mediante policondensación en estado no sólido se pueden utilizar para producir artículos moldeados con calidad similar a los producidos a partir de partículas de polímero policondensadas en estado sólido tradicionales. Por ejemplo, en una realización, los artículos moldeados producidos a partir de partículas de polímero de poliéster policondensadas en estado no sólido que salen de la zona de producción 22 pueden presentar de forma consistente una claridad e integridad estructural similares a las producidas utilizando partículas policondensadas en estado sólido convencionales. Con el fin de producir de forma consistente artículos moldeados de calidad, las partículas de polímero de poliéster policondensadas en estado no sólido que salen de la zona de producción 22 deben presentar características de fusión adecuadas.

En general, el comportamiento de fusión de las partículas del polímero de poliéster se puede caracterizar mediante análisis térmico con un calorímetro diferencial de barrido (DSC) . Se pueden determinar las dos componentes del comportamiento de fusión, el punto de fusión, conocido también como la temperatura del pico de fusión, y la temperatura de inicio de la fusión, a partir de un primer barrido de calentamiento en el DSC tal como se describe en el presente documento. En general, una muestra de 8 ! 1 mg del polímero elaborado a partir de (1) una porción de una única briqueta o (2) una muestra tomada a partir de algunos gramos de briquetas molturadas criogénicamente,

se calienta desde aproximadamente 25º C y hasta aproximadamente 290º C a una velocidad de calentamiento de 20º C/minuto. Las temperaturas del (de los) pico (s) de la endoterma resultante medidas en el DSC corresponden al (a los) punto (s) de fusión de las partículas del polímero. La temperatura de inicio de la fusión se define como la temperatura de la intersección entre la línea de la línea de referencia y la línea tangente en el lado de la temperatura baja del pico inferior de la endoterma de fusión.

Para el ensayo en esta solicitud, el (los) instrumento (s) utilizado (s) es (son) un DSC Q2000 de TA con un sistema de enfriamiento de nitrógeno líquido. Se indica a continuación un procedimiento detallado.

Calibrar el instrumento de acuerdo con su “Manual del Usuario”, establecer el inicio del punto de fusión del indio y el

plomo a 156, 6º C y 327, 47º C, respectivamente, y el calor de fusión del indio a 28, 71 J/g. El instrumento se comprueba semanalmente. Se realizó el barrido de un espécimen de briquetas molturadas... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento de producción de partículas de polímero de poliéster que comprende:

(a) transportar una suspensión que comprende partículas de polímero de poliéster y un líquido de enfriamiento rápido a través de un conducto de la suspensión (176) acoplado a una secadora centrífuga de partículas (134) , en el que dicha secadora comprende una envoltura (212) , un tamiz (214) generalmente cilíndrico localizado en el interior de dicha envoltura, y un rotor generalmente vertical (215) configurado para rotar en el interior de dicho tamiz;

(b) descargar dicha suspensión en la secadora centrífuga de partículas (134) ; y

(c) retirar dicho líquido de enfriamiento rápido de dichas partículas de polímero de poliéster en dicha secadora de partículas para producir de este modo partículas secas;

en el que dichas partículas de polímero de poliéster comprenden un componente de ácido carboxílico y un componente hidroxilo, en el que dicho componente de ácido carboxílico comprende al menos 80 por ciento en moles de restos de ácido tereftálico, donde dicho componente hidroxilo comprende al menos 80 por ciento en moles de restos de etilenglicol, y

caracterizado por que la suspensión se descarga en la secadora (134) a través de una abertura de entrada (210) de dicho tamiz en una dirección de descarga desplazada (d) desde el eje de rotación (219) de dicho rotor y generalmente tangencial a dicho tamiz (214) y en el que dicha dirección de descarga está en una dirección de funcionamiento de rotación de dicho rotor en dicha abertura de entrada.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dicha suspensión se descarga en dicha secadora a una velocidad de descarga de la suspensión, en la que dicha velocidad de descarga de la suspensión es menor de un 75 por ciento de la velocidad de la punta de dicho rotor vertical, y en el que la velocidad de rotación de dicho rotor vertical es al menos de 850 revoluciones por minuto.

3. El procedimiento de cualquiera de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que la velocidad del flujo de dicho conducto de la suspensión (176) es mayor de 3, 0 m (10 pies) por segundo, y en el que dicho conducto de la suspensión define un camino de flujo global que es menor de 15, 2 m (50 pies) de longitud.

4. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha suspensión tiene un 35 contenido de sólidos en el intervalo de entre 2 a 50 por ciento en peso, y en el que dicho conducto de la suspensión (176) comprende además un dispositivo de eliminación de líquidos (208) , en el que dicho dispositivo de eliminación de líquidos es operable para separar al menos un 50 por ciento en peso del líquido total de dicha suspensión para proporcionar de esta forma una suspensión concentrada, y en el que dicha suspensión concentrada tiene un contenido de sólidos en el intervalo de entre 25 a 99 por ciento en peso de sólidos.

5. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho líquido de enfriamiento rápido comprende agua.

6. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichas partículas de 45 polímero de poliéster tienen un tamaño promedio en el intervalo de entre 1 a 8 mm.

7. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho líquido de enfriamiento rápido tiene una temperatura promedio en el intervalo de entre 80º C a 110º C.

8. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha secadora tiene una eficacia de eliminación de líquidos mayor del 75 por ciento.

9. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichas partículas de polímero de poliéster viajan generalmente verticalmente a través de dicha secadora durante dicha eliminación de la 55 etapa (c) .

10. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además cristalizar al menos una porción de dichas partículas secas en un cristalizador por calor latente (138) para proporcionar por tanto partículas cristalizadas, en el que dichas partículas secas que se introducen en dicho cristalizador por calor

latente tienen una temperatura de la masa promedio en el intervalo de entre 170º C a 210º C, en el que dichas partículas tienen un tiempo de residencia promedio en dicho cristalizador de menos de 30 minutos.

11. El procedimiento de la reivindicación 10, que comprende además someter a recocido a al menos una

porción de dichas partículas cristalizadas para proporcionar por tanto partículas sometidas a recocido, y en el que dicho recocido da lugar a que la temperatura de inicio de la fusión (Tom) de dichas partículas cristalizadas determinada de acuerdo con el procedimiento descrito en la descripción aumente en al menos 5º C, y en el que la temperatura de la masa promedio de dichas partículas sometidas a recocido determinada de acuerdo con el procedimiento descrito en la descripción sea al menos 5º C más fría que la temperatura de la masa promedio de dichas partículas cristalizadas determinada de acuerdo con el procedimiento descrito en la descripción, y en el que dichas partículas sometidas a recocido cuando se miden en un primer barrido por DSC con calentamiento, presentan al menos dos picos de fusión y tienen una temperatura del pico de fusión inferior Tm1a determinada de acuerdo con el procedimiento descrito en la descripción mayor de 190º C, y un área de la endoterma de fusión determinada de acuerdo con el procedimiento descrito en la descripción, mayor que la del valor absoluto de 4 J/g.

12. Un equipo (22, 122) para producir partículas de polímero de poliéster a partir de un poliéster fundido, comprendiendo dicho equipo.

una cortadora (130) para cortar dicho poliéster fundido en partículas;

una zona de enfriamiento rápido (32, 132) para poner en contacto dichas partículas con un líquido de enfriamiento rápido; una secadora (134) para eliminar dicho líquido de enfriamiento rápido de dichas partículas, y un conducto de la suspensión (176) que proporciona comunicación de fluidos entre dicha zona de enfriamiento rápido y dicha secadora,

en el que dicha secadora es una secadora centrífuga de partículas que comprende una envoltura (212) , un tamiz, generalmente cilíndrico (214) localizado en dicha envoltura, y un rotor generalmente vertical (215) configurado para rotar en el interior de dicho tamiz, en el que dicho conducto de la suspensión (176) comprende una sección de descarga configurada para descargar dicha suspensión en dicha secadora centrífuga de partículas,

caracterizado por que la suspensión se descarga en la secadora (134) a través de una abertura de entrada (210) de dicho tamiz en una dirección de descarga desplazada (d) del eje de rotación (219) de dicho rotor y generalmente tangencial a dicha dirección de rotación de dicho rotor en dicha abertura de entrada.

13. El equipo de la reivindicación 12, en el que dicha secadora comprende además un conducto de líquido separado (222) operable para retirar al menos una porción de dicho líquido de enfriamiento rápido de dichas partículas, en el que dicho conducto de líquido eliminado proporciona una comunicación de fluidos entre dicha secadora y dicha zona de enfriamiento rápido, y en el que dicha secadora comprende además una salida de partículas secas (224) , en el que dicha salida de partículas secas está situada en una elevación vertical mayor que dicha abertura de entrada (210) de dicho tamiz.

14. El equipo de la reivindicación 12 o 13, que comprende además un cristalizador por calor latente (138) que define una entrada de partículas secas (226) y una salida de partículas cristalizadas (228) , en el que dicha salida de partículas secas de dicha secadora está en comunicación de fluidos con dicha entrada de partículas secas de dicho cristalizador, y que comprende además un sistema de recocido (138) que define una entrada de partículas cristalizadas (230) y una salida de partículas sometidas a recocido (232) , en el que dicha salida de partículas 45 cristalizadas de dicho cristalizador está en comunicación de fluidos con dicha entrada de partículas cristalizadas de dicho sistema de recocido.