Procedimiento para la cristalización de polímeros cristalizables con elevada tendencia a la aglomeración.

Proceso para producir un polímero parcialmente cristalino que tiene las siguientes etapas:

a) producir un polímero fundido a partir de un polímero cristalizable;

b) moldear las partículas y solidificar el polímero fundido, en donde la formación de las partículas puede realizarseantes o después de la solidificación,

c) enfriar las partículas

d) tratar las partículas para reducir su tendencia a pegarse;

e) cristalización de las partículas;

caracterizado porque el tratamiento se efectúa entre el enfriamiento de las partículas y la cristalización de laspartículas mediante agitación, durante un tiempo de más de 1 minuto hasta menos de 30 minutos, a unatemperatura T1, que se encuentra por debajo de la temperatura de transición vítrea del polímero más 10°C, o sea T1< Tg + 10 °C, y la cristalización se efectúa de man era térmica introduciendo calor.

Procedimiento para la cristalización de polímeros cristalizables con elevada tendencia a la aglomeración Los procedimientos para la cristalización de polímeros se aplican a gran escala con el fin de facilitar el almacenamiento, el transporte, el tratamiento o el procesamiento de los polímeros. Dependiendo de la velocidad de cristalización de los polímeros, se realiza la cristalización espontáneamente durante la producción de las partículas poliméricas, o bien tiene que realizarse una etapa de procesamiento para la cristalización. Dependiendo de la tendencia a la aglomeración de un polímero, tienen que seleccionarse las condiciones de proceso en el proceso de cristalización, de tal forma que se garantice un proceso estable, que excluya la formación de partículas aglomeradas. La tendencia a la aglomeración depende, en tal caso, de la composición del polímero, pero también de sus propiedades de entrada al proceso de cristalización. Se han realizado diferentes pruebas para modificar las condiciones de entrada de tal forma que se reduzca la tendencia a la aglomeración de los polímeros.

La patente US3746688 (Berkau) describe una reducción de la adhesividad de PET en el proceso de cristalización mediante un secado previo de varias horas.

La patente US 3014011 (Zoetbrood) describe una reducción de la adhesividad de PET en el proceso de cristalización mediante un tratamiento previo con un agente de hinchamiento, y sobre todo se utiliza agua como agente de hinchamiento.

Sin contar la influencia en sentido contrario que se le atribuye al agua en el PET durante la cristalización, ese tipo de procesos para la modificación del contenido de agua son complicados y requieren largos tiempos de proceso. En ningún caso se indica que el proceso pueda simplificarse mediante la combinación con el proceso de granulación y que la adhesividad del granulado pueda reducirse antes de la cristalización.

La patente US5919872 (Tung et. al) describe el uso de agentes de recubrimiento para reducir la tendencia a la aglomeración. Sin embargo, esos medios de recubrimiento modifican la composición del polímero, lo cual no es aceptable para cada aplicación.

Un gran número de patentes asocian la granulación con una cristalización subsiguiente (US3544525, Balint et. al; EP1203040, Borer et. al.; así como US2005/0085620 Bruckmann) , en cuyo caso los granulados se mantienen a una temperatura a la cual se efectúa una cristalización, lo cual conduce a un inicio inmediato de la cristalización. De esta manera no es posible una reducción de la adhesividad antes de la cristalización.

La patente US7204945 (Bonner) describe una combinación directa de la granulación con la cristalización subsiguiente ligeramente por debajo de la temperatura de cristalización. Pero no se indica que la adhesividad del granulado pueda reducirse antes de la cristalización.

La patente WO06/021118 (Christel et. al.) describe un proceso en el cual se efectúa una calentamiento previo de las partículas poliméricas antes de la cristalización, mediante calor del subsiguiente proceso de policondensación de fases sólidas. Pero no se indica que la adhesividad del granulado pueda reducirse antes de la cristalización.

Un objeto de la presente invención es proporcionar un proceso que reduzca la tendencia a la aglomeración de un polímero evitando las desventajas mencionadas con anterioridad.

Este objeto se logra, de acuerdo con la invención, proporcionando un proceso para la producción de un polímero semicristalino que comprende las etapas de producir un polímero fundido a partir de un polímero cristalizable, formar partículas y solidificar el polímero fundido, enfriar las partículas, tratar las partículas y cristalizar las partículas, en cuyo caso el tratamiento entre el enfriamiento de las partículas y las cristalización de las partículas comprende agitar durante un periodo de tiempo de más de 1 minuto hasta menos de 30 minutos a una temperatura que se encuentra por debajo de la temperatura de transición vítrea del polímero +10 °C, y la cristalización se efectúa por una vía térmica con disipación de calor. De esta manera surgen partículas poliméricas con una tendencia a la aglomeración disminuida, de tal modo que puede lograrse una cristalización continua con proporción de remezclado ostensiblemente baja, por lo cual el tiempo de residencia necesario para la cristalización se disminuye, y de esta manera también se disminuyen las dimensiones y el consumo de energía de los equipos necesarios para la cristalización.

Los polímeros adecuados son los polímeros termoplásticos cristalizables. Los polímeros se obtienen a partir de sus monómeros mediante una reacción de polimerización, como por ejemplo polimerización por radicales libres, aniónica o catiónica, poliadición o policondensación. Los polímeros de un tipo de polímero se obtienen de los mismos monómeros principales. Puede utilizarse una cantidad limitada de otros monómeros, los llamados comonómeros. Un ejemplo es el polioximetileno (POM) , que habitualmente se produce mediante polimerización catiónica o aniónica a partir de su formaldehído monomérico o su trioxano trimérico. En especial se trata de policondensados

termoplásticos cristalizables, como poliamidas, poliésteres, policarbonatos, polihidroxialcanoatos, polilactidas o sus copolímeros.

Los policondensados se obtienen mediante reacción de policondensación con la disociación de un producto de reacción de bajo peso molecular. Aquí puede realizarse la policondensación directamente entre los monómeros o a través de una etapa intermedia en la cual se transforman subsecuentemente mediante transesterificación, en cuyo caso la transesterificación puede efectuarse a su vez con la disociación de un producto de reacción de bajo peso molecular, o por medio de polimerización con apertura de anillo. De manera esencial, el policondensado obtenido es lineal en cuyo caso puede formarse un número reducido de ramificaciones.

Los policondensados de un tipo de polímero se obtienen de los mismos monómeros principales. Puede utilizarse una cantidad limitada de otros monómeros llamados comonómeros.

El poliéster es un polímero que habitualmente se obtiene mediante policondensación de sus monómeros, un componente diol y un componente de ácido dicarboxílico. Se utilizan diferentes componentes de diol en su mayoría lineales o cíclicos. De igual manera, pueden utilizarse diferentes componentes de ácido dicarboxílico en su mayoría aromáticos. En vez de ácidos dicarboxílicos pueden utilizarse sus correspondientes ésteres de dimetilo. Ejemplos típicos de los poliésteres son el tereftalato de polietileno (PET) , tereftalato de polibutileno (PBT) y naftalato de polietileno (PEN) , que se utilizan como homopolímeros o como copolímeros.

El tereftalato de polietileno se obtiene de sus monómeros, un componente de diol y un componente de ácido dicarboxílico, en cuyo caso el componente de diol, como comonómero principal, consiste en etilenglicol (1, 2-etandiol) y el componente de ácido dicarboxílico, como monómero principal, consiste en ácido tereftálico. Como comonómeros entran en consideración otros compuestos de diol o de ácido dicarboxílico lineales, cíclicos o aromáticos. Los comonómeros típicos son dietilenglicol (DEG) , ácido isoftálico (IPA) o 1, 4-bishidroximetilciclohexano (CHDM) . Los tereftalatos de polietileno adecuados presentan una adhesividad intrínseca en el rango de 0.3 a 1 dI/g/ medido con 0.5 g de PET en 100 mI de fenol/diclorobenceno (1:1) .

Los polihidroxialcanoatos son polímeros que se obtienen mediante policondensación de sus monómeros con la fórmula general HO-CH (R) - (CH2) n-COOH, donde R representa, de manera habitual, un hidrocarburo alifático con 1 a 15 átomos de carbono y n = 1 a 10, habitualmente 1 a 3. Un ejemplo típico es polihidroxibutirato con R = CH3 y n =

1.

Las polilactidas (conocidas como ácido poliláctico, PLA) son polímeros que pueden obtenerse directamente disociando agua del ácido láctico o mediante polimerización con apertura de anillo de sus dímeros cíclicos (lactidas) .

El polímero puede ser un nuevo material o un material reciclado. Materiales reciclados se denominan polímeros reprocesados de los procesos de producción y de procesamiento (post-industriales) , o polímeros recolectados y reprocesados después del uso por parte de consumidores (post-consumo) .

Pueden agregarse aditivos al polímero. Como aditivos son adecuados, por ejemplo, catalizadores, colorantes y pigmentos, bloqueadores de UV, auxiliares de procesamiento, estabilizantes, modificadores de impacto, propelentes de tipo químico y físico, materiales de carga,... [Seguir leyendo]

1. Proceso para producir un polímero parcialmente cristalino que tiene las siguientes etapas:

a) producir un polímero fundido a partir de un polímero cristalizable;

b) moldear las partículas y solidificar el polímero fundido, en donde la formación de las partículas puede realizarse antes o después de la solidificación,

c) enfriar las partículas d) tratar las partículas para reducir su tendencia a pegarse;

e) cristalización de las partículas;

caracterizado porque el tratamiento se efectúa entre el enfriamiento de las partículas y la cristalización de las partículas mediante agitación, durante un tiempo de más de 1 minuto hasta menos de 30 minutos, a una temperatura T1, que se encuentra por debajo de la temperatura de transición vítrea del polímero más 10°C, o sea T1 < Tg + 10 °C, y la cristalización se efectúa de man era térmica introduciendo calor.

2. Proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el tratamiento comprende la agitación a una temperatura T1 en el rango Tg - 60 °C a Tg + 10 °C, preferentemente en el rango de Tg - 40°C a Tg + 5 °C.

3. Proceso según la reivindicación 2, caracterizado porque en el caso de la agitación a una temperatura T1 en el rango de Tg – 60 °C a Tg + 10 °C el enfriamiento de las partículas se efectúa a una temperatura T2 en el rango de Tg – 60 °C a Tg + 10 °C, preferentemente en el caso de la agitación a una temperatura T1 en el rango de Tg – 40 °C a Tg + 5 °C, el enfriamiento de la partículas se ef ectúa a una temperatura T2 en el rango de Tg – 40 °C a Tg + 5 °C.

4. Proceso según la reivindicación 2, caracterizado porque en el caso de la agitación a una temperatura T1 en el rango de Tg – 60 °C a Tg + 10 °C el enfriamiento de las partículas se efectúa a una temperatura T2 por debajo de Tg - 60°C, y porque antes de la etapa de la cristal ización se efectúa otra etapa para calentar a una temperatura T1 en el rango de Tg-60°C a Tg + 10 °C, preferentement e en el caso de la agitación a una temperatura T1 en el rango de Tg-40 °C a Tg + 5 °C el enfriamiento de las part ículas se efectúa a una temperatura T2 por debajo de Tg-40°C, y porque antes de la etapa de la cristalización se efectúa otra etapa para calentar a una temperatura T1 en el rango de Tg – 40 °C a Tg + 10 °C.

5. Proceso según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el enfriamiento de las partículas se efectúa en un fluido refrigerante, y porque antes del tratamiento de las partículas para la reducción de su tendencia a adherirse se efectúa una separación de las partículas del fluido refrigerante.

6. Proceso según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la intensidad y la duración de la agitación se selecciona de tal manera que la tendencia de las partículas a pegarse en el proceso de cristalización se reduce en al menos un factor 2.

7. Proceso según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la intensidad y la duración de la agitación se selecciona de tal manera que el salto de Tg en el DSC se agranda en al menos un factor 1.2, principalmente en un factor 1.3.

8. Proceso según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la agitación se efectúa mediante la formación de un lecho fluidizado con ayuda de un gas de proceso o mediante movimiento mecánico.

9. Proceso según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque entre la etapa para enfriar las partículas y la etapa para cristalización se efectúa una etapa para separar partículas grandes no deseadas y/o pequeñas no deseadas.

10. Proceso según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque agitando se transfiere un gran número de impactos a las partículas, en cuyo caso el número promedio de impactos que se efectúa sobre las partículas es mayor a 150, preferentemente mayor a 300, particularmente preferible mayor a 500.

11. Proceso según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque agitando se transfiere un gran número de impactos a las partículas, en cuyo caso se efectúa una aplicación específica de energía cinética por impacto de más de 0.1 J/kg, preferentemente de más de 0.5J/kg, particularmente preferente de más de 1 J/kg.

12. Proceso según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque agitando se transfiere un gran número de impactos a las partículas, en cuyo caso se efectúa en total una aplicación específica de energía cinética de más de 200J/kg, preferentemente de más de 400J/kg, particularmente de más de 800J/kg.

13. Proceso según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el polímero son policondensados, 5 principalmente poliamidas, poliésteres, policarbonatos, polihidroxialcanoatos, polilactidas o sus copolímeros.

14. Proceso según la reivindicación 13, caracterizado porque el poliéster es un tereftalato de polietileno o uno de sus co-polímeros.

15. Proceso según la reivindicación 14, caracterizado porque la agitación se efectúa a una temperatura en el rango de 30°C a 85°C, preferentemente en el rango de 50°C a 80°C.