BR112020003876A2

BR112020003876A2 - método para produção de espuma de poliéster de baixa densidade e artigos da mesma utilizando uma carga de poliéster de baixa i.v.

Info

Publication number: BR112020003876A2
Application number: BR112020003876-8A
Authority: BR
Inventors: Watler R. Harfmann
Original assignee: Wrh Technology, Llc
Priority date: 2017-10-26
Filing date: 2018-10-29
Publication date: 2021-06-08
Also published as: CO2020006296A2; EP3707197A4; EP3707197A1; RU2020104817A; CA3071565A1; US11111350B2; WO2019084533A1; RU2020104817A3; US20190127543A1; CN111356726A; MX2020004089A

Abstract

MÉTODO PARA PRODUÇÃO DE ESPUMA DE POLIÉSTER DE BAIXA DENSIDADE E ARTIGOS DA MESMA UTILIZANDO UMA CARGA DE POLIÉSTER DE BAIXA I.V. Um método para produção de espuma de poliéster de baixa densidade utilizando carga de poliéster com baixo I.V. inclui prover uma matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca. A matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca inclui entre 25% a 100% de um poliéster pós consumo e tem uma viscosidade intrínseca inferior a 0,8 dl/g. A viscosidade intrínseca da matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca é aumentado através de uma reação de descondensação configurada para suportar a formação de espuma. A viscosidade intrínseca da matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca é aumentada para 1,1 dl/g ou mais. Uma formulação de partida é criada incluindo a matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca com a viscosidade intrínseca aumentada. A formulação de partida é espumada para criar uma espuma de poliéster. Em que, a espuma de poliéster produzida tem uma gravidade especifica inferior a 0,65 g/cc.

Description

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MÉTODO PARA PRODUÇÃO DE ESPUMA DE POLIÉSTER DE BAIXA DENSIDADE E ARTIGOS DA MESMA UTILIZANDO UMA CARGA DE POLIÉSTER DE BAIXA I.V. REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

[001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido de Prioridade do Pedido Provisório U.S. No. 62/707.259, depositado em 26 de outubro de 2017 intitulado “Method for Production of Low Density Polyester Foam and Articles Made Thereof Utilizing Low I.V. Polyester Feedstock”, que é incorporado aqui por referência em sua totalidade.

CAMPO DA DESCRIÇÃO

[002] A presente invenção se refere a espuma de poliéster de baixa densidade. Mais especificamente, a presente invenção se refere a espuma de poliéster de baixa densidade utilizando carga de poliéster de baixa Viscosidade Intrínseca (I.V.), métodos para produção da mesma, e artigos feitos da mesma.

FUNDAMENTOS

[003] A espuma é uma substância formada pela captura de cavidades de gás em um líquido ou sólido. Espumas sólidas podem ser de células fechadas ou de células abertas. Em espuma de células fechadas, o gás forma cavidades discretas, cada uma completamente circundada pelo material sólido. Em espuma de células abertas, as cavidades de gás se conectam uma à outra. Uma esponja de banho é um exemplo de uma espuma de células abertas, onde a água escoa facilmente através de toda estrutura, deslocando o ar. Uma esteira de acampamento é um exemplo de uma espuma de células fechadas, onde as cavidades de gás são vedadas uma a outro, de modo que a esteira não pode absorver água. A espuma pode se referir a muitas diferentes variações de material de espuma, tais como espuma quântica, espuma de poliuretano (borracha de espuma), espuma de XPS, de poliestireno, fenólica, ou de muitos outros tipos fabricados de espuma. Como usado aqui, a espuma

2 / 27 pode se referir a espuma de poliéster, a saber, espuma de poliéster de baixa densidade.

[004] A espuma de poliéster de baixa densidade pode ter vantagens significativas em relação a muitos outros materiais, devido ao baixo peso de artigos obtidos por formação de espuma, grande janela térmica de desempenho, e rigidez inerente do material. Entretanto, a alta gravidade específica do material resulta em um aumento de peso de parte que, junto com o custo de resina, colocou este material em uma desvantagem de custo para em relação a outros materiais. Como resultado, a espuma de poliéster de baixa densidade permaneceu em grande parte disponível comercialmente. Por exemplo, embora seja uma excelente alternativa para recipientes de espuma de poliestireno, o custo permaneceu muito alto para ser competitivo.

[005] A descrição reconhece ao usar resina de poliéster de menor custo de viscosidade intrínseca (I.V.) mais baixa, conforme medido pelo método ASTM D-4603, especificamente resinas pós consumo, a desvantagem do custo de espumas de poliéster pode ser eliminada, tornando assim estas espumas de poliéster um produto comercial viável. Mas, antes da descrição, a resina de poliéster de baixa viscosidade intrínseca é inadequada para produção de espuma de PET.

[006] Durante a década de 1990, foi feito um esforço concernido para comercializar espuma de poliéster de baixa densidade. (Baixa densidade aqui definida como tendo uma gravidade específica inferior a 0,65 g/cc. Hussain Al Ghatta do grupo Massi Ghisolfi da Itália (ver a Patente U.S. No.

5.422.381, incorporada aqui em sua totalidade), produziu uma resina de poliéster de grau de espuma. Ele determinou que um poliéster linear exigiu uma I.V. de aproximadamente 1,2 dl/g para produzir a resistência em fusão necessária para espuma de poliéster de baixa densidade. A DuPont, Musciatti (ver a patente U.S. No. 5.391.582, incorporada aqui em sua totalidade), desenvolveu simultaneamente um grau de espuma de PET com uma I.V. de

3 / 27 0,95 dl/g, mas sua resina era altamente ramificada. A Eastman produziu um sistema de formação de espuma em que um PET virgem padrão de I.V. de 0,80 dl/g seria usado e reativamente a Viscosidade Intrínseca seria aumentada no processo de extrusão através de um aditivo de reticulação. Este aditivo foi patenteado por Eastman, Boone, et. Al (ver a Patente U.S. No. 5.696.176, incorporada aqui em sua totalidade), Amoco, Rotter, et. Al (ver as Patentes U.S. Nos. 5.340.846 e 5.288.764, incorporadas aqui em suas totalidades) e outras.

[007] Uma vez que estas resinas se tornaram disponíveis, a pesquisa adicional da Shell Chemical, Johnston, et. Al (ver a Patente U.S. No.

5.431.972, incorporada aqui em sua totalidade) produziu um nucleador funcional. O trabalho em Genpak, Hartmann (ver a Patente US No. 5.679.295, incorporada aqui em sua totalidade), desenvolveu e patenteou sistemas de agente de sopro funcionais. Com desenvolvimento de processo adicional, a Genpak comercializou espuma de PET de baixa densidade.

[008] Embora um sucesso técnico, o produto que a Genpak comercializou era uma falha comercial. O mercado alvo era bandejas que podiam ir ao forno, uma alternativa às bandejas de PET sólidas, cristalizadas (CPET). Embora funcionais, as propriedades isolantes da espuma retardaram tanto o tempo de aquecimento quanto o de resfriamento compensando o incentivo financeiro de um produto de custo mais baixo. O produto não foi interrompido muito depois de entrar no mercado e nenhum esforço significativo foi feito para comercializar a espuma de PET de baixa densidade no acondicionamento de alimentos.

[009] Para competir com sucesso no mercado em outras aplicações que não as listadas acima, o custo do produto deve ser reduzido. Devido à alta gravidade específica da própria resina e à incapacidade de atingir uma gravidade específica extremamente baixa (menor do que 0,08 g/cc), como é possível com poliestireno, existe um aumento de peso inerente e, portanto,

4 / 27 uma penalidade financeira no uso da espuma de PET.

[0010] Tentativas anteriores de produzir espuma exigiam o uso de uma resina de alta I.V. que é vendida em uma resina premium ou virgem com I.V. acima de 0,8 dl/g junto com um aditivo de reticulação para produzir a referida espuma. Existe uma necessidade de uma alternativa de matéria-prima de menor custo para produção de espuma de PET de baixa densidade.

[0011] A descrição é projetada para endereçar pelo menos certos aspectos dos problemas ou necessidades discutidas acima provendo um método para produção de espuma de poliéster de baixa densidade e artigo feito da mesma utilizando uma carga de poliéster de baixa I.V.

SUMÁRIO

[0012] Consequentemente, em um aspecto, a presente invenção abrange um método para produção de espuma de poliéster de baixa densidade utilizando carga de poliéster de baixa I.V. O método para produção de espuma de poliéster de baixa densidade utilizando carga de poliéster de baixa Viscosidade Intrínseca pode geralmente incluir prover uma matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca. A matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca pode incluir entre 25% a 100% de um poliéster pós consumo. A matéria- prima de baixa viscosidade intrínseca provida pode ter uma viscosidade intrínseca menor do que 0,8 dl/g. A viscosidade intrínseca da matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca pode ser aumentada através de uma reação de descondensação configurada para suportar a formação de espuma. A viscosidade intrínseca da matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca pode ser aumentada para 1,1 dl/g ou mais. Uma formulação de partida pode ser criada incluindo a matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca com viscosidade intrínseca aumentada. A formulação de partida pode ser espumada para criar a espuma de poliéster. Em que, a espuma de poliéster produzida pode ter uma gravidade específica inferior a 0,65 g/cc.

[0013] Em modalidades selecionadas, o método para produção de

5 / 27 espuma de poliéster pode incluir adicionalmente a cristalização da matéria prima de baixa viscosidade intrínseca em um cristalizador. Em uma modalidade alternativa, o método para produção de espuma de poliéster pode incluir adicionalmente submeter a matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca à formação de pelota. A cristalização ou formação de pelota pode ser configurada para impedir que o matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca se funda durante a reação de descondensação.

[0014] Em outras modalidades selecionadas do método para produção de espuma de poliéster, a matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca pode incluir poliéster virgem, o poliéster pós consumo pode ser uma carga de poliéster que consiste em resina residual pós-industrial e destroços do processo. Em modalidades selecionadas, a resina de rejeitos pós-industrial da matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca pode consistir em flocos de garrafa de sucata pós consumo.

[0015] Em modalidades selecionadas do método para produção de espuma de poliéster, o aumento da viscosidade da matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca por meio de uma reação de descondensação para suportar a formação de espuma pode incluir o aumento do peso molecular da matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca. Em modalidades selecionadas, o peso molecular da matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca pode ser aumentado pela alimentação da matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca em um reator para estado sólido. Em outras modalidades selecionadas, o peso molecular da matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca pode ser aumentado por uma reação de condensação de fase fundida com vácuo usando um reator de fase de fusão.

[0016] Em modalidades selecionadas do método para produção de espuma de poliéster, a criação da formulação de partida pode incluir a adição de um agente de aumento de viscosidade e/ou um agente de nucleação. O agente de aumento de viscosidade pode ser configurado para sintonizar

6 / 27 finamente a viscosidade da matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca. O agente de nucleação pode ser configurado para auxiliar na nucleação da matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca. Em modalidades selecionadas, o agente de melhoramento de viscosidade pode ser um agente de reticulação. Em outras modalidades selecionadas, o agente de nucleação pode consistir em uma partícula de poli-fluoro-etileno.

[0017] Em modalidades selecionadas do método para produção de espuma de poliéster, a formação de espuma da formulação de partida para criar a espuma de poliéster pode incluir a extrusão em tandem da formulação de partida para criar a espuma de poliéster. A extrusão em tandem da formulação de partida para criar a espuma de poliéster pode incluir uma extrusora de parafuso duplo primária e uma extrusora de resfriamento secundária. A extrusora de parafuso duplo primária pode incluir um sistema de injeção e um sistema de armazenamento de agente de sopro configurado para introduzir um agente de sopro na formulação de partida uma vez que a formulação de partida é fundida e misturada através da extrusora de parafuso duplo primária. Uma mistura homogênea da formulação de partida com o agente de sopro injetada no mesmo pode sair da extrusora de parafuso duplo primária. A extrusora de resfriamento secundária pode ser configurada para resfriar a mistura homogênea que sai da extrusora de parafuso duplo primária para dar a reologia necessária para a solução homogênea para formação de espuma bem-sucedida. A extrusora de resfriamento secundária pode ser configurada para conferir troca de calor com geração mínima de calor de cisalhamento. A extrusora de resfriamento secundária pode incluir um parafuso configurado para atuar como um trocador de calor para remover o calor da mistura homogênea e aumentar a viscosidade. Em modalidades de seleção, um trocador de peneira entre a extrusora de parafuso duplo primária e a extrusora de resfriamento secundário pode ser incluído. O trocador de peneiras pode ser configurado para peneirar as impurezas sólidas. Em

7 / 27 modalidades selecionadas, uma bomba de engrenagens pode estar entre a extrusora de parafuso duplo primário e a extrusora de resfriamento secundária. A bomba de engrenagens pode ser configurada para pressurizar a mistura homogênea que sai da extrusora de parafuso duplo primária e para conferir calor de cisalhamento adicional mínimo ao esfregar e renovar um contato superficial da mistura homogênea. Em modalidades selecionadas, o agente de sopro pode consistir em um hidrocarboneto. O hidrocarboneto do agente de sopro pode ser, mas sem limitação, hidrocarbonetos C5, hidrocarbonetos C6, semelhantes, etc

[0018] Em uma modalidade selecionada, o método para produção de espuma de poliéster pode incluir adicionalmente o uso de uma matriz para formar a espuma de poliéster. A matriz pode ser de qualquer tipo desejado, tamanho ou forma de matriz, incluindo, mas não se limitando a, uma matriz de placa ou uma matriz de lâminas. A matriz pode ser configurada com equipamento de acabamento associado. Como exemplo, e sem limitação, o equipamento de acabamento associado para a matriz pode incluir um tambor de dimensionamento, uma unidade de tração e um enrolador para produzir um rolo. A unidade de tração pode ser configurada para puxar uma bolha da espuma de poliéster sobre o tambor de dimensionamento e cortar a bolha para abrir uma lâmina plana. Em modalidades selecionadas, a espuma de poliéster pode ser produzida como a lâmina plana em uma forma de material de rolo em uma espessura de pelo menos 0,1016 cm (0,040 polegadas) e de até 0,95 cm (0,375 polegada) de espessura. Em outras modalidades de seleção, a espuma de poliéster pode ser produzida com espessuras maiores do que 1,27 cm (0,5 polegadas) e larguras maiores do que 15,24 cm (6 polegadas) Como exemplos, e sem limitação, a lâmina plana pode ser usada como uma barreira térmica, a espuma de poliéster pode ser utilizada como um substituto de madeira ou equivalente, similar, ou combinações dos mesmos.

[0019] Em outras modalidades selecionadas, a lâmina plana pode ser

8 / 27 termoformada em artigos úteis. Os artigos úteis podem incluir, mas não se limitam a eles, conchas, bandejas de carne, pratos, tigelas, etc. em modalidades selecionadas, a lâmina plana pode ser termoformada em artigos úteis através de: desenrolar o rolo de lâmina plana da espuma de poliéster; aquecer o rolo não cortado de lâmina plana em um forno, onde as temperaturas do forno são controladas para amolecer, mas não fundir a lâmina plana de espuma de poliéster; formar a lâmina plana aquecida de espuma de poliéster em uma estação de formação, onde a lâmina plana aquecida de espuma de poliéster é amorfa ou cristalizada quando formada; cortar a lâmina plana formada de espuma de poliéster em uma prensa de acabamento, onde os resíduos esqueléticos ou destroços são armazenados para serem reutilizados; e acondicionar os artigos úteis para venda.

[0020] Em outro aspecto, a descrição abrange um artigo útil feito de espuma de poliéster. O artigo útil aqui descrito pode geralmente ser feito por qualquer uma das várias modalidades do método para produção de espuma de poliéster, como mostrado e/ou descrito aqui. Como resultado, o artigo útil pode incluir uma matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca. A matéria- prima de baixa viscosidade intrínseca pode incluir entre 25% a 100% de um poliéster pós consumo. A matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca provida pode ter uma viscosidade intrínseca inferior a 0,8 dl/g. A viscosidade intrínseca da matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca pode ser aumentada para 1,1 dl/g ou mais para suportar espuma. A matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca pode incluir poliéster virgem, o poliéster pós consumo pode ser uma carga de poliéster que consiste em resina residual pós- industrial e/ou destroços do processo. Em modalidades selecionadas, a resina residual pós-industrial da matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca pode consistir em flocos de garrafas de sucata pós consumo. Com esta matéria- prima de baixa viscosidade intrínseca do artigo útil feito de espuma de poliéster, um material de partida pode ser incluído com a matéria-prima de

9 / 27 baixa viscosidade intrínseca com a viscosidade intrínseca aumentada, um agente intensificador de viscosidade configurado para ajustar a viscosidade da matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca e um agente de nucleação configurado para auxiliar na nucleação da matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca. Em que a espuma de poliéster do artigo útil pode ter uma gravidade específica inferior a 0,65 g/cc.

[0021] Em modalidades selecionadas do artigo útil feito de espuma de poliéster, a espuma de poliéster pode ser produzida com espessuras superiores a 1,27 (0,5 polegadas) e larguras superiores a 15,24 (6 polegadas).

[0022] Em outras modalidades selecionadas do artigo útil feito de espuma de poliéster, a espuma de poliéster pode ser produzida como uma lâmina plana em forma de material em rolo com uma espessura de pelo menos 0,1016 cm (0,040 polegadas) e até 0,9525 (0,375 polegadas) de espessura.

[0023] Em outras modalidades selecionadas do artigo útil feito de espuma de poliéster, a lâmina plana pode ser usada como uma barreira térmica.

[0024] Em outras modalidades selecionadas do artigo útil feito de espuma de poliéster, a lâmina plana pode ser utilizada como uma madeira ou substituto equivalente.

[0025] Em outras modalidades selecionadas do artigo útil feito de espuma de poliéster, a lâmina plana pode ser termoformada nos artigos úteis. Exemplos de tais artigos úteis termoformados podem incluir, mas, claramente, não estão limitados aos mesmos, conchas, bandejas de carne, pratos, tigelas, etc.

[0026] O resumo ilustrativo acima, bem como outros objetivos e/ou vantagens exemplares da descrição, e a maneira pela qual os mesmos são realizados, são explicados mais detalhadamente na descrição detalhada a seguir e em seus desenhos anexos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

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[0027] A presente descrição será melhor compreendida lendo a Descrição Detalhada com referência aos desenhos anexos, que não são necessariamente desenhados em escala, e nos quais números de referência semelhantes denotam estrutura semelhante e se referem a elementos semelhantes ao todo, e nos quais: a FIG. 1 é um diagrama de fluxo do método para produção de espuma de poliéster de baixa densidade utilizando carga de poliéster de baixa I.V. de acordo com modalidades selecionadas da descrição; e a FIG. 2 é um diagrama de fluxo do método para termoformar a lâmina de espuma de poliéster produzida em artigos termoformados de acordo com modalidades selecionadas da descrição.

[0028] Deve ser observado que os desenhos apresentados são destinados apenas para fins ilustrativos e que, portanto, não tem a intenção nem pretendem limitar a descrição a um ou a todos os detalhes exatos de construção mostrados, exceto na medida em que eles podem ser considerados essenciais para a descrição reivindicada.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0029] Com referência agora às FIGS. 1-2, na descrição das modalidades exemplares da presente descrição, terminologia específica é empregada por uma questão de clareza. A presente descrição, no entanto, não pretende se limitar à terminologia específica selecionada, e deve ser entendido que cada elemento específico inclui todos os equivalentes técnicos que operam de maneira semelhante para realizar funções semelhantes. Modalidades das reivindicações podem, no entanto, ser incorporadas em muitas formas diferentes e não devem ser interpretadas como limitadas às modalidades aqui estabelecidas. Os exemplos aqui apresentados são exemplos não limitativos e são meramente exemplos entre outros exemplos possíveis.

[0030] Com referência agora às FIGS. 1-2, em uma modalidade possivelmente preferida, a presente descrição supera as desvantagens acima

11 / 27 mencionadas e atende à necessidade reconhecida de tal aparelho ou método, provendo o método 100 de produção de espuma de poliéster de baixa densidade utilizando carga de poliéster de baixa I.V. 104. O método 100 de produção de espuma de poliéster de baixa densidade utilizando carga de poliéster de baixa I.V. 104 pode geralmente incluir a etapa 102 de prover matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca 104. A matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca 104 pode incluir entre 25% a 100% de poliéster pós consumo 120. A matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca 104 provida pode ter uma viscosidade intrínseca inferior a 0,8 dl/g. A viscosidade intrínseca da matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca 104 pode ser aumentada na etapa 106 através de uma reação de descondensação configurada para suportar a etapa de formação de espuma 110. A viscosidade intrínseca da matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca pode ser aumentada para 1,1 dl/g ou mais na etapa 106. A formulação de partida 109 pode ser criada na etapa 108. A etapa 108 da criação da formulação de partida 109 pode incluir matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca 104 com a viscosidade intrínseca aumentada. A formulação de partida 109 pode ser espumada para criar a espuma de poliéster na etapa 110. Em que a espuma de poliéster produzida através do método 100 pode ter uma gravidade específica inferior a 0,65 g/cc.

[0031] A matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca 104 pode incluir qualquer tipo de materiais de poliéster. Em modalidades selecionadas, possivelmente preferidas, a matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca pode incluir poliéster virgem 118, poliéster pós consumo 120 e destroços do processo 122. Ver Figura 1. O poliéster pós consumo 120 pode ser qualquer tipo de material de poliéster reciclado ou reutilizável. Em modalidades possivelmente preferidas selecionadas, o poliéster pós consumo 120 pode ser carga de poliéster que consiste em resina residual pós-industrial. Em algumas modalidades possivelmente preferidas, a resina residual pós-industrial da

12 / 27 matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca 104 pode consistir em flocos de garrafas de sucata pós consumo. Floco, como aqui utilizado, pode se referir a uma partícula tendo um comprimento, largura e espessura, em que a espessura é inferior a 20% da dimensão menor de comprimento ou largura. Assim, um floco como aqui utilizado pode ser uma partícula com uma área significativa da superfície em relação ao volume.

[0032] A cristalização da matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca 104 no cristalizador 114 pode ser incluída em modalidades selecionadas do método 100 para produzir espuma de poliéster na etapa 112. Ver Figura 1. Em uma modalidade alternativa, o método 100 pode incluir pelotizar o material de matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca na etapa

116. As etapas de cristalização ou formação de pelota 112 ou 116, respectivamente, podem ser configuradas para impedir que a matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca 104 seja fundida durante a reação de descondensação na etapa 106.

[0033] A etapa 106 de aumentar a viscosidade da matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca 104 pode ser incluída no método 100. Ver Figura

1. A etapa 106 de aumentar a viscosidade da matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca 104 através da reação de descondensação para suportar a espuma pode incluem aumentar o peso molecular da matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca 104. A etapa 106 de aumentar a viscosidade da matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca 104 através da reação de descondensação pode incluir vários processos ou aparelhos para aumentar a viscosidade do material de matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca 104 aumentando o peso molecular, incluindo quaisquer processos ou aparelhos atualmente conhecidos e/ou descobertos no futuro. Em modalidades selecionadas, o peso molecular da matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca 104 pode ser aumentado na etapa 106 alimentando a matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca ao reator para estado sólido 124. Em outras

13 / 27 modalidades selecionadas, o peso molecular da matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca pode ser aumentado na etapa 106 por uma reação de descondensação de fase de fusão com vácuo usando o reator de fase de fusão

126.

[0034] A etapa 108 de criação da formulação de partida 109 pode ser incluída no método 100. Ver Figura 1. A etapa 108 de criação da formulação de partida 109 pode incluir quaisquer processos ou aparelhos para criar a formulação de partida 109, incluindo quaisquer processos ou aparelhos atualmente conhecidos e/ou descobertos no futuro. Em modalidades selecionadas, a etapa 108 de criação da formulação de partida 109 no método 100 pode incluir a adição de agente intensificador de viscosidade 128 e/ou agente de nucleação 130. O agente intensificador de viscosidade 128 pode ser configurado para ajustar a viscosidade da matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca 104. Em modalidades selecionadas, o agente intensificador de viscosidade 128 pode ser um agente de reticulação. O agente de nucleação 130 pode ser configurado para auxiliar na nucleação da matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca 104. Em modalidades selecionadas, o agente de nucleação 130 pode ser configurado para controlar o tamanho da bolha ou da célula. Em outras modalidades selecionadas, o agente de nucleação 130 pode consistir em uma partícula de poli-fluor-etileno.

[0035] A etapa 110 de formação de espuma da formulação de partida 109 pode ser incluída no método 100. Ver Figura 1. A etapa 110 de formação de espuma pode ser para criação da espuma de poliéster. A etapa 110 pode incluir quaisquer processos ou aparelhos para criar a espuma de poliéster, incluindo quaisquer processos ou aparelhos atualmente conhecidos e/ou descobertos no futuro. Em modalidades selecionadas, a etapa 110 de formação de espuma da formulação de partida 109 pode incluir extrusão em tandem 132 da formulação de partida 109 para criar a espuma de poliéster. A etapa 132 da extrusão em tandem da formulação de partida 109 pode ser ara

14 / 27 criação da espuma de poliéster e pode incluir o uso da extrusora primária de parafuso duplo 134 e extrusora secundária de resfriamento 142. A extrusora primária de parafuso duplo 134 pode incluir o sistema de injeção 136 e o sistema de armazenamento de agente de sopro 138 configurado para introduzir o agente de sopro 140 na formulação de partida 109 uma vez que a formulação de partida 109 é fundida e misturada através da extrusora primária de parafuso duplo 134. Em modalidades selecionadas, o agente de sopro 140 pode consistir em um hidrocarboneto. O hidrocarboneto do agente de sopro pode ser, mas claramente não está limitado aos mesmos, hidrocarbonetos C5, hidrocarbonetos C6, similares, etc. Através disso, uma mistura homogênea pode sair da extrusora primária de parafuso duplo 134. A extrusora secundária de resfriamento 142 pode ser configurada para resfriar a mistura homogênea que sai da extrusora primária de parafuso duplo 134 para prover a reologia necessária à solução homogênea para a formação bem-sucedida de espuma. A extrusora secundária de resfriamento 142 pode ser configurada para prover troca de calor com geração mínima de calor de cisalhamento. Assim, em modalidades selecionadas, a extrusora secundária de resfriamento 142 pode incluir um parafuso configurado para agir como um trocador de calor para remover o calor da mistura homogênea e aumentar a viscosidade. Em modalidades selecionadas, o trocador de peneira 146 pode ser incluído entre a extrusora primária de parafuso duplo 134 e a extrusora secundária de resfriamento 142. O trocador de peneira 146 pode ser configurado para a etapa 144 da filtragem de impurezas sólidas. Em modalidades selecionadas, a bomba de engrenagem 150 pode estar entre a extrusora primária de parafuso duplo 134 e a extrusora secundária de resfriamento 142. A bomba de engrenagem 150 pode ser configurada para a etapa 148 de pressurizar a mistura homogênea que sai da extrusora primária de parafuso duplo 134 e para prover calor mínimo adicional de cisalhamento durante a pressurização.

[0036] A etapa 152 de formação da espuma de poliéster pode ser

15 / 27 incluída no método 100. Ver Figura 1. A etapa 152 de formação da espuma de poliéster pode incluir quaisquer processos ou aparelhos para formar a espuma de poliéster, incluindo quaisquer processos ou aparelhos atualmente conhecidos e/ou quaisquer processos ou aparelhos descobertos no futuro. Em uma modalidade selecionada, a etapa 152 de formar a espuma de poliéster no método 100 pode incluir o uso da matriz 154 para formar a espuma de poliéster. A matriz 154 pode ser de qualquer tipo, tamanho ou forma de matriz desejada, incluindo, entre outros, uma matriz de placa ou matriz de lâmina. A matriz 154 pode ser configurada com o equipamento de acabamento associado 156. Como um exemplo e claramente não limitado ao mesmo, o equipamento de acabamento associado 156 para a matriz 154 pode incluir tambor de dimensionamento 158, unidade de tração 160, enrolador 162, para produzir o rolo 164. A unidade de tração 160 pode ser configurada para tracionar uma bolha da espuma de poliéster sobre o tambor de dimensionamento 158 e cortar a bolha para abrir uma lâmina plana. Em modalidades selecionadas, a espuma de poliéster pode ser produzida como uma lâmina plana em forma de material em rolo com uma espessura de pelo menos 0,1016 cm (0,040 polegadas) e até 0,9525 (0,375 polegadas) de espessura. Em outras modalidades selecionadas, a espuma de poliéster pode ser produzida com espessuras maiores que 1,27 (0,5 polegadas) e larguras maiores que 15,24 (6 polegadas). Como exemplos, e claramente não limitado aos mesmos, a lâmina plana pode ser usada como barreira térmica, a espuma de poliéster pode ser utilizada como uma madeira ou substituto equivalente, similares, ou combinações dos mesmos.

[0037] Com referência agora à FIG. 2, em outras modalidades selecionadas do método 100 de produção de espuma de poliéster de baixa densidade utilizando carga de poliéster de baixa I.V. 104, a lâmina plana pode ser termoformada em artigos úteis 166. Os artigos úteis 166 podem incluir, mas, claramente, não estão limitados aos mesmos, conchas, bandejas de

16 / 27 carne, pratos, tigelas, similares, etc. Em modalidades selecionadas, a lâmina plana pode ser termoformada em artigos úteis através da: etapa 168 de desenrolar o rolo 164 da lâmina plana da espuma de poliéster; etapa 170 de aquecer o rolo desenrolado de lâmina plana no forno 172, onde as temperaturas do forno podem ser controladas para amolecer, mas não fundir a lâmina plana de espuma de poliéster; etapa 174 de formar a lâmina plana aquecida de espuma de poliéster na estação de formação 176, onde a lâmina plana aquecida de espuma de poliéster pode ser amorfa ou cristalizada quando formada; etapa 178 de cortar a lâmina plana formada de espuma de poliéster na prensa de corte 180, em que os resíduos esqueléticos ou destroços são armazenados para serem reutilizados; e etapa 182 de acondicionar os artigos úteis 166 para venda.

[0038] Em outro aspecto, a descrição abrange artigos úteis ou artigos 166 feitos de espuma de poliéster. O artigo útil 166 descrito neste documento pode geralmente ser feito por qualquer uma das várias modalidades do método 100 de produção de espuma de poliéster, como mostrado e/ou descrito aqui. Como resultado, o artigo útil 166 pode incluir matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca 104. A matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca pode incluir entre 25% a 100% de poliéster pós consumo 120. A matéria- prima de baixa viscosidade intrínseca 104 provida pode ter uma viscosidade intrínseca menor que 0,8 dl/g. A viscosidade intrínseca da matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca 104 pode ser aumentada para 1,1 dl/g ou mais para suportar espuma. A matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca 104 pode incluir poliéster virgem 118, poliéster pós consumo 120 que pode ser uma carga de poliéster que consiste em resina residual pós-industrial e destroços do processo 122. Em modalidades selecionadas, a resina residual pós-industrial da matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca 104 pode consistir em flocos de garrafas de sucata pós consumo, conforme descrito e definido neste documento. Com esta matéria-prima de baixa viscosidade

17 / 27 intrínseca 104 do artigo útil 166 feito de espuma de poliéster, o material de partida 109 pode ser incluído com a matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca 104 com a viscosidade intrínseca aumentada, o agente intensificador de viscosidade 128 pode ser incluído para ajustar a viscosidade de matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca 14 e o agente de nucleação 130 pode ser incluído para auxiliar na nucleação da matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca 104. Em que a espuma de poliéster do artigo útil 166 pode ter uma gravidade específica inferior a 0,65 g/cc.

[0039] Em modalidades selecionadas do artigo útil 166 feito de espuma de poliéster, a espuma de poliéster pode ser produzida com espessuras maiores que 1,27 (0,5 polegadas) e larguras maiores que 15,24 (6 polegadas).

[0040] Em outras modalidades selecionadas do artigo útil 166 feito de espuma de poliéster, a espuma de poliéster pode ser produzida como uma lâmina plana em forma de material em rolo com uma espessura de pelo menos 0,1016 cm (0,040 polegadas) e até 0,9525 (0,375 polegadas) de espessura.

[0041] Em outras modalidades selecionadas do artigo útil 166 feito de espuma de poliéster, a lâmina plana pode ser usada como uma barreira térmica.

[0042] Em outras modalidades selecionadas do artigo útil 166 feito de espuma de poliéster, a lâmina plana pode ser utilizada como uma madeira ou substituto equivalente.

[0043] Em outras modalidades selecionadas do artigo útil 166 feito de espuma de poliéster, a lâmina plana pode ser termoformada nos artigos úteis, como mostrado na Figura 2. Exemplos desses artigos úteis termoformados 166 podem incluir, mas claramente não estão limitados aos mesmos, conchas, bandejas de carne, pratos, tigelas, etc.

[0044] Em resumo, a descrição pode ser direcionada para aumentar a resistência à fusão de matérias-primas PET de baixa viscosidade 104 para produzir uma espuma de poliéster de baixa densidade. Este método envolve a

18 / 27 utilização de resinas PET 104 com uma I.V. inferior a 0,8 dl/g e usando a descondensação no estado sólido para produzir uma resina PET que pode ser espumado. Combinado com desenvolvimentos anteriores dos agentes de nucleação e sopro, a espuma de PET de baixa densidade pode ser produzida com sucesso, a qual pode ser utilizada como material extrudado ou ser transformada em artigos úteis 166 em uma operação secundária. Especificamente, o método 100 pode utilizar uma carga de poliéster de baixa I.V. 104. Esta carga pode ser pelotizada ou usada como flocos. A I.V. da carga pode ser aumentada para mais de 1,1 dl/g através do reator para estado sólido 124. O material, agora com uma I.V. melhorada, pode ser processado usando extrusão em tandem 132 para produzir espuma. Um intensificador de I.V. pode ser usado para obter uma redução de densidade ideal. Várias configurações de matriz podem ser usadas para tornar rolos, placas ou outras geometrias úteis para aplicações comerciais.

[0045] Como um material de partida, a descrição pode utilizar uma resina virgem com I.V. mais baixa como matéria-prima de baixa I.V. 104, com poliéster pós consumo 120, que pode ser resina PET pós-industrial ou pós consumo disponível através da reciclagem de garrafas e outros artigos de PET em sistemas de reciclagem amplamente utilizados em todo o país. Esses materiais estão amplamente disponíveis e a um custo consideravelmente mais baixo do que as resinas usadas anteriormente para o desenvolvimento de espuma de PET. Para produzir um material classificado como de espuma, esse material passa por uma reação de descondensação com vácuo para aumentar o peso molecular, seja através do reator para estado sólido 124, como é oferecido por Starlinger da Áustria, ou por uma reação de descondensação em fase de fusão com vácuo usando um reator de fase de fusão como o oferecido pela NGR da Áustria.

[0046] Muschiatti (ver Patente U.S. No. 5.391.582, aqui incorporada na sua totalidade) também descreveu o uso de poliéster pós consumo, mas

19 / 27 isso nunca foi reduzido à prática. Muschiatti usou um extensor de cadeia para fazer resina que pode ser espumada, mas a I.V. não é linear e são necessárias grandes quantidades de intensificador para atingir uma I.V. de 1,2 dl/g. Isso pode resultar em reações desiguais, produzindo um extrudado irregular que não pode ser formado uniformemente. Aumentando primeiro a I.V. por descondensação no estado sólido, a espuma pode ser feita com pouco ou nenhum intensificador. Isso resulta em um extrudado uniforme e estável.

[0047] Dependendo de outras necessidades, este material é combinado com 0% a 75% de resina de poliéster PET virgem 118 e extrudado para produzir espuma de baixa densidade. A tecnologia de formação de espuma escolhida pode ser a extrusão em tandem 132, que é bem conhecida na indústria com a extrusora primária 134 consistindo preferencialmente em uma extrusora de parafuso duplo em vez de único. Isto é vantajoso para misturar e reduzir a perda de I.V. devido ao cisalhamento. A extrusora secundária 142 pode tipicamente ser uma extrusora de parafuso único configurada para permitir troca de calor com geração de calor de cisalhamento mínima, mas qualquer tipo de trocador de calor de polímero pode ser usado. Os agentes de sopro típicos 140 podem consistir em hidrocarbonetos, bem como hidrocloro-fluor-carbonos. Verificou-se que partículas de poli-fluor-etileno são nucleadores eficazes para o controle do tamanho das células.

[0048] Além disso, um agente de reticulação pode ser usado para ajustar a viscosidade como agente intensificador de viscosidade 128. A espuma de poliéster entrará em colapso se a viscosidade for muito baixa, mas se torna não uniforme (irregular) e inutilizável se a viscosidade se tornar muito alta ou irregular. Assim, o controle é melhor mantido usando a reação de descondensação com vácuo para atingir uma I.V. superior a 1,1 dl/g e, em seguida, adicionando um agente de reticulação para ajustar a formulação ao desempenho opcional. Tais agentes estão disponíveis comercialmente em

20 / 27 empresas como Sukano S606-HP.

[0049] Uma matriz de placa ou lâmina 154 pode ser usada com o equipamento de acabamento associado correto 156. Utilizando esse sistema, a espuma de PET pode ser produzida a menos de 0,65 g/cc, uma redução na densidade de pelo menos 50% da resina base. Esta espuma pode ser usada para grandes aplicações de seção transversal, como placa marítima, ou pode ser transformada em material em rolo para produção de artigos termoformados 166, como mostrado e descrito na Figura 2.

[0050] Com referência agora especificamente à Figura 1, o poliéster virgem 118, o poliéster pós consumo 120 e os destroços do processo 122 em qualquer proporção podem ser primeiro cristalizados para impedir que o material seja fundido durante a descondensação em estado sólido. Esta mistura pode então ser alimentada no reator de descondensação no estado sólido 124 onde a I.V. pode ser aumentada para mais do que uma viscosidade intrínseca de 1,1 dl/g.. Alternativamente, esta mistura pode primeiro ser pelotizada antes da reação de descondensação no estado sólido.

[0051] A resina de poliéster, agora de alta I.V. pode ser transportada para um sistema de alimentação onde é combinada em proporções adequadas com o aditivo intensificador de viscosidade 128 e o agente de nucleação 130. Esta mistura pode ser alimentada na extrusora primária 134.

[0052] Em uma operação separada, o agente de sopro 140 pode alimentar um sistema de medição que é injetado na extrusora primária 134.

[0053] A extrusora primária 134 pode primeiro fundir e misturar os componentes sólidos. Uma vez fundido, o agente de sopro 140 pode ser injetado e misturado de modo que uma mistura homogênea saia da extrusora primária 134. A fusão é subsequentemente filtrada quanto a impurezas sólidas que podem ficar presas na matriz 154, pressurizada utiliza a bomba de engrenagem 150 e depois resfriada na extrusora secundária de resfriamento

142. Esta extrusora secundária de resfriamento 142 pode ser projetada com

21 / 27 um parafuso para agir como um trocador de calor, removendo o calor da massa em fusão e aumentando a viscosidade para a expansão ideal da espuma para fora da matriz 154.

[0054] Para produzir artigos termoformados 166, o material em rolo pode ser feito tracionando uma bolha sobre o tambor de dimensionamento 158 e cortando a bolha para abrir uma lâmina plana. A unidade de tração 160 pode garantir uma medida manométrica uniforme com o material resultante enrolado em forma de rolo no enrolador 162. Os rolos 164 podem então ser usados como são ou posteriormente processados por termoformação.

[0055] Referindo-nos agora especificamente novamente à Figura 2, a Figura 2 mostra uma operação de termoformação em que o rolo 164, produzido pelo processo da Figura 1, pode ser colocado em desenrolamento 168 que alimenta o material no forno 172. As temperaturas do forno são cuidadosamente controladas para amaciar, mas não fundir o material de espuma de poliéster. Este material amolecido é então formado. O material pode ser amorfo ou cristalizado quando formado. Os itens formados podem ser recortados na prensa de corte 180. Os resíduos esqueléticos ou destroços podem ser armazenados para serem reutilizados no método 100 da Figura 1. Artigos úteis 166 podem então ser embalados para venda.

[0056] Em uma modalidade possivelmente preferida, como um exemplo, e claramente não se limitando ao mesmo, a espuma de poliéster pode ser criada utilizando o método 100 descrito neste documento usando floco de garrafas de poliéster pós consumo. O floco de garrafa de poliéster pós consumo deve ser lavado e limpo e pode ter uma viscosidade intrínseca nominal de 0,7 dl/g. O floco de garrafa de poliéster pós consumo pode primeiro ser cristalizado usando um cristalizador Starlinger. Esse material pode ser processado usando uma Instalação de Policondensação no estado sólido Starlinger ViscoSTAR até uma viscosidade intrínseca de 1,1 dl/g ou mais.

22 / 27

[0057] Uma mistura de 25% de poliéster virgem com uma viscosidade intrínseca de 0,8 dl/g e 72% do floco de garrafa melhorado pode ser alimentada de maneira gavimétrica em uma extrusora de parafuso duplo. Um aditivo extensor de cadeia, tal como dianidrido pirromelítico, também pode ser adicionado a um nível de cerca de ½% para construir a viscosidade final desejada. Este nível adicional pode variar com base na temperatura da massa em fusão, bem como na composição do agente de sopro. Normalmente, a experiência indica a quantidade necessária com base nos amplificadores do motor da extrusora secundária, que pode servir como um viscosímetro defacto.

[0058] Após a massa em fusão ser plastificada, uma vedação de massa em fusão pode ser provida no projeto do parafuso. Após esta vedação, sob alta pressão, o agente de sopro pode ser injetado. Ciclo-pentano pode ser adicionado a cerca de 2%, para uma formação de espuma ideal. O nível adicionado pode, no entanto, variar com base nos requisitos do produto. O restante da extrusora de parafuso duplo pode ser projetado para misturar e homogeneizar a composição.

[0059] A massa em fusão homogênea pode sair da extrusora de parafuso duplo e escoar através de um trocador de peneira que pode filtrar quaisquer partículas indesejadas. A massa em fusão, normalmente a uma temperatura de 293 °C (560 °F) e uma pressão de 10,3 mPa (1.500 psi), pode entrar na bomba de engrenagem, o que pode aumentar a pressão para cerca de 17,2 mPa (2.500 psi). A bomba de engrenagem pode ser dimensionada para prover um de calor de cisalhamento adicional mínimo.

[0060] Ao sair da bomba de engrenagem, a massa em fusão pode entrar na extrusora secundária ou de resfriamento 142. O parafuso pode ser projetado para transferir um calor de cisalhamento mínimo enquanto limpa e renova a superfície de contato da massa em fusão com o cilindro. O cilindro pode ser resfriado a óleo para evitar o choque térmico que pode acompanhar o

23 / 27 calor da vaporização. O objetivo da extrusora secundária pode ser reduzir a temperatura de fusão de cerca 293 °C (560 °F) para cerca de 254,4 ° C (490 °F) e 271 °C (520 °F), o que pode prover a reologia necessária para a formação bem-sucedida de espuma.

[0061] A massa em fusão temperada pode sair da linha de extrusão através de uma matriz anular e pode passar por um tambor de resfriamento que pode congelar a espuma no lugar. Uma unidade de tração e o enrolador podem coletar o produto na forma de rolos.

[0062] Os rolos podem ser usados diretamente ou formados em uma operação secundária em artigos úteis. Por exemplo, mas claramente não limitado ao mesmo, um desses artigos pode ser uma bandeja de carne. Usando um termoformador, como o Irwin Model 50, e as ferramentas apropriadas, esses artigos podem ser produzidos. As condições típicas para o formador podem incluir uma temperatura do forno de cerca de 315,5 °C (600 °F) com uma velocidade de 25 ciclos por minuto. A forma formada pode ser cortada em uma estação de corte de punção e matriz e a peça pode então ser acondicionada para venda.

[0063] Embora essa possa ser a modalidade preferida da invenção, entende-se que outros processos que atendem razoavelmente aos critérios de equivalência também estão incluídos no escopo desta invenção, assim como os produtos feitos a partir da espuma resultante produzida. EXEMPLO 1

[0064] Com este primeiro exemplo, a espuma de poliéster foi criada utilizando o método 100 descrito neste documento de acordo com as modalidades possivelmente preferidas. A resina de poliéster virgem Primatop GP-80 com uma I.V. medida de 0,85 di/grama foi carregada em um reator para estado sólido Starlinger SSP. Aproximadamente 2,7 toneladas (6.000 libras) de material foram carregadas no reator.

[0065] O reator foi ajustado a uma temperatura de 212 °C com uma

24 / 27 purga de 2.100 litros por hora de nitrogênio. O material foi mantido no reator por um período de 25 horas. Após esse período, o material foi descarregado e deixado esfriar. O material resultante foi medido quanto à viscosidade intrínseca. Os resultados variaram de 1,30 di/grama a 1,35 di/grama. A técnica anterior mostrou que este nível de viscosidade intrínseca pode ser adequado para aplicações de espuma de baixa densidade, como mostrado e descrito aqui. EXEMPLO 2

[0066] Com este segundo exemplo, a espuma de poliéster foi criada utilizando o método 100 descrito neste documento de acordo com as modalidades possivelmente preferidas. O floco de garrafa pós consumo foi carregado em um reator Starlinger SSP. Foram carregadas aproximadamente 2,9 toneladas (6.500 libras) de material. Este material foi distinguido como tendo 20 ppm de madeira, 260 ppm de cloreto de polivinila e 990 ppm de G- Pet como contaminação. Além disso, o material continha 710 ppm de flocos coloridos e 11.080 ppm de flocos descoloridos amarelos. A viscosidade intrínseca inicial deste material foi medida em uma faixa de 0,73 di/grama a 0,77 di/grama.

[0067] O reator foi aquecido e mantido a uma temperatura de 212 °C e sob uma purga de nitrogênio de 2.100 litros por hora, por um período de 13 horas. O material foi então descarregado e deixado esfriar. O material resultante foi medido quanto à viscosidade intrínseca final.

[0068] Os valores variaram de 1,03 a 1,17 di/grama. A técnica anterior mostrou que este nível de viscosidade intrínseca pode ser adequado para aplicações de espuma de baixa densidade, como mostrado e descrito aqui. EXEMPLO 3

[0069] Com este terceiro exemplo, a espuma de poliéster foi criada utilizando o método 100 descrito neste documento de acordo com as

25 / 27 modalidades possivelmente preferidas. Resina de poliéster pós consumo na forma de Floco de Garrafa com uma I.V. medida de 1,13 dl/grama após a reação de descondensação (produzida no Exemplo 2) foi misturada com agente de nucleação Equicell a 1,0% e depois alimentada em uma extrusora de parafuso duplo Listritz de 27 mm. A extrusora tinha um L/D de 40:1, consistindo em dez seções de cilindro e uma matriz de fio de três furos.

[0070] A mistura poliéster/nucleador foi alimentada na extrusora primária de parafuso duplo 134 usando um alimentador gravimétrico Brabender. A taxa de entrada na extrusora foi de 3,6 kg/h (8 lb/h). Essa taxa pode ser baixa para uma extrusora desse tamanho, mas foi feita de maneira deliberada para permitir que o tempo de permanência nas últimas seções do cilindro atinja o resfriamento necessário da fase de fusão, de modo que a viscosidade ideal para a formação de espuma possa ser alcançada.

[0071] Usando a bomba de engrenagem 150 com acionamento de velocidade variável, o agente de sopro 140 foi injetado na seção do nono cilindro. O agente de sopro 140 consistia em uma mistura de isômeros de hexano e heptano e foi adicionado à massa em fusão a uma taxa de 2,5% em peso.

[0072] A extrusora primária de parafuso duplo 134 foi usada para fundir, misturar e resfriar a mistura de polímero com a espuma resultante saindo da matriz de fio de três furos. As condições do processo para esta amostra foram: Velocidade da extrusora - 144 rpm Carga da extrusora - 17% Pressão da fusão da matriz – 0,2 mPa (142 psi) Temperatura da Zona 1 - 538 Temperatura da Zona 2 - 526 Temperatura da Zona 3 - 531 Temperatura da Zona 4 - 526

26 / 27 Temperatura da Zona 5- 527 Temperatura da Zona 6- 523 Temperatura da Zona 7 - 522 Temperatura da Zona 8 - 512 Temperatura da Zona 9 - 502 Temperatura da Zona 10 - 502 Temperatura da matriz - 500 Temperatura da massa em fusão (medida na Zona 6) – 491.

[0073] Devido à dificuldade em colher amostras, devido ao formato e ao tamanho pequeno, a densidade da espuma de poliéster extrudada foi determinada pelo deslocamento da água. A densidade da espuma foi estimada em 0,6 gramas/centímetro cúbico +/- 0,06 gramas/centímetro cúbico.

[0074] Este exemplo mostrou a viabilidade de produzir espuma de poliéster de baixa densidade usando 100% de flocos de garrafa pós consumo.

[0075] Na especificação e/ou figuras, modalidades típicas da descrição foram descritas. A presente descrição não está limitada a tais modalidades exemplares. O uso do termo “e/ou” inclui toda e qualquer combinação de um ou mais dos itens listados associados. As figuras são representações esquemáticas e, portanto, não são necessariamente desenhadas em escala. Salvo indicado o contrário, termos específicos foram usados em um sentido genérico e descritivo e não para fins de limitação.

[0076] A descrição e desenhos anteriores compreendem modalidades ilustrativas. Tendo assim descrito modalidades exemplares, deve ser observado pelos especialistas na técnica que as descrições internas são apenas exemplificativas e que várias outras alternativas, adaptações e modificações podem ser feitas dentro do escopo da presente descrição. Apenas listar ou numerar as etapas de um método em uma determinada ordem não constitui nenhuma limitação na ordem das etapas desse método. Muitas modificações e outras modalidades serão lembradas por um especialista na técnica ao qual

27 / 27 esta descrição é pertinente, tendo o benefício dos ensinamentos apresentados nas descrições anteriores e nos desenhos associados.

Embora termos específicos possam ser empregados aqui, eles são usados apenas em sentido genérico e descritivo e não para fins de limitação.

Por conseguinte, a presente descrição não se limita às modalidades específicas ilustradas neste documento, mas é limitada apenas pelas reivindicações a seguir.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para produzir uma espuma de poliéster, caracterizado pelo fato de que compreende: prover uma matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca, a matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca inclui entre 25% a 100% de um poliéster pós consumo e tem uma viscosidade intrínseca inferior a 0,8 dl/g; aumentar a viscosidade intrínseca da matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca através de uma reação de descondensação configurada para suportar a formação de espuma, em que a viscosidade intrínseca da matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca é aumentada para 1,1 dl/g ou mais; criar uma formulação de partida incluindo a matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca com a viscosidade intrínseca aumentada; espumar a formulação de partida para criar a espuma de poliéster; em que, a espuma de poliéster produzida tem uma gravidade específica inferior a 0,65 g/cc.

2. Método para produzir uma espuma de poliéster de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: cristalizar a matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca em um cristalizador; ou submeter a matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca à formação de pelota; em que a cristalização ou a formação de pelota é configurada para impedir que a matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca seja fundida durante a reação de descondensação.

3. Método para produzir uma espuma de poliéster de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca inclui:

poliéster virgem; o poliéster pós consumo é uma carga de poliéster que consiste em uma resina residual pós-industrial; e destroços do processo; em que a resina residual pós-industrial da matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca consiste em flocos de garrafas de sucata pós consumo.

4. Método para produzir uma espuma de poliéster de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o aumento da viscosidade da matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca através da reação de descondensação para suportar a formação de espuma incluindo o aumento de um peso molecular da matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca, alimentando a matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca em um reator para estado sólido ou por uma reação de descondensação em fase de fusão com vácuo usando um reator de fase de fusão.

5. Método para produzir uma espuma de poliéster de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a criação da formulação de partida inclui a adição de: um agente intensificador de viscosidade configurado para ajustar a viscosidade da matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca; um agente de nucleação configurado para auxiliar na nucleação da matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca; ou combinações dos mesmos.

6. Método para produzir uma espuma de poliéster de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que: o agente intensificador de viscosidade é um agente de reticulação; o agente de nucleação consiste em uma partícula de poli-fluor- etileno; ou combinações dos mesmos.

7. Método para produzir uma espuma de poliéster de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a formação de espuma da formulação de partida para criar a espuma de poliéster incluindo extrusão em tandem da formulação de partida para criar a espuma de poliéster, em que a extrusão em tandem da formulação de partida para criar a espuma de poliéster incluindo: uma extrusora primária de parafuso duplo, incluindo um sistema de injeção e um sistema de armazenamento de agente de sopro configurado para introduzir um agente de sopro na formulação de partida, uma vez que a formulação de partida é fundida e misturada através da extrusora primária de parafuso duplo, em que uma mistura homogênea sai da extrusora primária de parafuso duplo ; e uma extrusora secundária de resfriamento configurada para resfriar a mistura homogênea que sai da extrusora primária de parafuso duplo para permitir uma reologia necessária à solução homogênea para uma formação bem-sucedida de espuma, a extrusora secundária de resfriamento é configurada para permitir a troca de calor com geração mínima de calor de cisalhamento, a extrusora secundária de resfriamento inclui um parafuso configurado para agir como um trocador de calor para remover o calor da mistura homogênea e aumentar a viscosidade.

8. Método para produzir uma espuma de poliéster de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: filtrar de impurezas sólidas através de um trocador de peneira entre a extrusora primária de parafuso duplo e a extrusora secundária de resfriamento; e pressurizar a mistura homogênea que sai da extrusora primária de parafuso duplo através de uma bomba de engrenagem entre a extrusora primária de parafuso duplo e a extrusora secundária de resfriamento, a referida bomba de engrenagem é configurada para prover um calor de cisalhamento adicional mínimo enquanto pressuriza a mistura homogênea; em que o agente de sopro consiste em um hidrocarboneto selecionado de um grupo que consiste em: hidrocarbonetos C5; e hidrocarbonetos C6.

9. Método para produzir uma espuma de poliéster de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a formação da espuma de poliéster utilizando uma matriz, em que a matriz é uma matriz de placa ou matriz de lâmina configurada com equipamento de acabamento associado, em que o equipamento de acabamento associado inclui: um tambor de dimensionamento; uma unidade de tração; e um enrolador configurado para criar um rolo da espuma de poliéster.

10. Método para produzir uma espuma de poliéster de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a unidade de tração é configurada para tracionar uma bolha da espuma de poliéster sobre o tambor de dimensionamento e cortar a bolha para abrir uma lâmina plana.

11. Método para produzir uma espuma de poliéster de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a espuma de poliéster é produzida como uma lâmina plana em forma de material em rolo com uma espessura de pelo menos 0,1016 cm (0,040 polegadas) e até 0,9525 (0,375 polegadas) de espessura.

12. Método para produzir uma espuma de poliéster de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a espuma de poliéster é produzida com espessuras superiores a 1,27 (0,5 polegadas) e largura superior a 15,24 (6 polegadas),

13. Método para produzir uma espuma de poliéster de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que: a lâmina plana é usada como barreira térmica; a espuma de poliéster é utilizada como um substituto de madeira ou equivalente; ou combinações dos mesmos.

14. Método para produzir uma espuma de poliéster de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a lâmina plana é termoformada em um artigo útil, em que o artigo útil é selecionado a partir de um grupo que consiste em: uma concha; uma bandeja de carne; um pratos; e uma tigela.

15. Método para produzir uma espuma de poliéster de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que a lâmina plana é termoformada no artigo útil: desenrolando o rolo de lâmina plana da espuma de poliéster; aquecendo o rolo não enrolado de lâmina plana em um forno, onde as temperaturas do forno são controladas para amolecer, mas não fundir a lâmina plana da espuma de poliéster; formando a lâmina plana aquecida da espuma de poliéster em uma estação de formação, onde a lâmina plana aquecida da espuma de poliéster é amorfa ou cristalizada quando formada; cortando a lâmina plana formada da espuma de poliéster em uma prensa de recorte, onde os resíduos esqueléticos ou destroços são armazenados para serem reutilizados; e acondicionando o artigo útil para venda.

16. Método para produzir uma espuma de poliéster, caracterizado pelo fato de que compreende: prover uma matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca, em que a matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca inclui entre 25% a 100% de um poliéster pós consumo, em que a matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca provida tem uma viscosidade intrínseca inferior a 0,8 dl/g, em que o matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca inclui: poliéster virgem; o poliéster pós consumo é uma carga de poliéster que consiste em uma resina residual pós-industrial; e destroços do processo; em que a resina residual pós-industrial da matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca consiste em flocos de garrafas de sucata pós consumo; cristalizar a matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca em um cristalizador, em que a cristalização é configurada para impedir que a matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca seja fundida durante uma reação de descondensação; aumentar a viscosidade intrínseca da matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca através da reação de descondensação configurada para suportar a formação de espuma, em que a viscosidade intrínseca da matéria- prima de baixa viscosidade intrínseca é aumentada para 1,1 dl/g ou mais, incluindo o aumento de um peso molecular da matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca, alimentando a matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca em um reator para estado sólido; criar uma formulação de partida, incluindo a matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca com a viscosidade intrínseca aumentada, incluindo a adição de: um agente de reticulação configurado para ajustar a viscosidade da matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca; e um agente de nucleação configurado para auxiliar na nucleação da matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca, em que o agente de nucleação consiste em uma partícula de poli-fluor-etileno; espumar a formulação de partida para criar a espuma de poliéster, incluindo extrusão em tandem da formulação de partida para criar a espuma de poliéster, em que a extrusão em tandem da formulação de partida para criar a espuma de poliéster, inclui: uma extrusora primária de parafuso duplo, incluindo um sistema de injeção e um sistema de armazenamento de agente de sopro configurado para introduzir um agente de sopro na formulação de partida, uma vez que a formulação de partida é fundida e misturada através da extrusora primária de parafuso duplo, em que uma mistura homogênea sai da extrusora primária de parafuso duplo, em que o agente de sopro consiste em um hidrocarboneto selecionado de um grupo que consiste em: hidrocarbonetos C5; hidrocarbonetos C6; uma extrusora secundária de resfriamento configurada para resfriar a mistura homogênea que sai da extrusora primária de parafuso duplo para prover a reologia necessária à solução homogênea para uma formação bem-sucedida de espuma, a extrusora secundária de resfriamento é configurada para permitir a troca de calor com geração mínima de calor de cisalhamento, a extrusora secundária de resfriamento inclui um parafuso configurado para agir como um trocador de calor para remover o calor da mistura homogênea e aumentar a viscosidade; filtrar impurezas sólidas através de um trocador de peneira entre a extrusora primária de parafuso duplo e a extrusora secundária de resfriamento; e pressurizar a mistura homogênea que sai da extrusora primária de parafuso duplo através de uma bomba de engrenagem entre a extrusora primária de parafuso duplo e a extrusora secundária de resfriamento, a referida bomba de engrenagem é configurada para prover calor de cisalhamento adicional mínimo enquanto pressuriza a mistura homogênea; formar a espuma de poliéster usando uma matriz, em que a matriz é uma matriz de placa ou matriz de lâmina configurada com equipamento de acabamento associado, em que o equipamento de acabamento associado inclui:

um tambor de dimensionamento; uma unidade de tração; e um enrolador configurado para criar um rolo da espuma de poliéster; em que a unidade de tração é configurada para tracionar uma bolha da espuma de poliéster sobre o tambor de dimensionamento e cortar a bolha para abrir uma lâmina plana, em que a espuma de poliéster é produzida como a lâmina plana em forma de material em rolo com uma espessura de pelo menos 0,1016 cm (0,040 polegadas) e até 0,9525 (0,375 polegadas) de espessura; em que a espuma de poliéster é produzida com espessuras superiores a 1,27 (0,5 polegadas) e larguras superiores a 15,24 (6 polegadas); em que a espuma de poliéster produzida tem uma gravidade específica inferior a 0,65 g/cc.

17. Artigo útil feito de espuma de poliéster, caracterizado pelo fato de que compreende: uma matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca, em que a matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca inclui entre 25% a 100% de um poliéster pós consumo, em que a matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca provida tem uma viscosidade intrínseca inferior a 0,8 dl/g, em que a intrínseca a viscosidade da matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca é aumentada para 1,1 dl/g ou mais para suportar a formação de espuma, em que a matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca inclui: poliéster virgem; o poliéster pós consumo é uma carga de poliéster que consiste em uma resina residual pós-industrial; e destroços do processo; em que a resina residual pós-industrial da matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca consiste em flocos de garrafas de sucata pós consumo; uma formulação de partida incluindo: a matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca com a viscosidade intrínseca aumentada; um agente intensificador de viscosidade configurado para ajustar a viscosidade da matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca; e um agente de nucleação configurado para auxiliar na nucleação da matéria-prima de baixa viscosidade intrínseca em que a espuma de poliéster tem uma gravidade específica inferior a 0,65 g/cc.

18. Artigo útil feito de espuma de poliéster de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que: a espuma de poliéster é produzida com espessuras superiores a 1,27 (0,5 polegadas) e larguras superiores a 15,24 (6 polegadas); ou a espuma de poliéster é produzida como uma lâmina plana na forma de material em rolo com a espessura de pelo menos 0,1016 cm (0,040 polegadas) e até 0,9525 (0,375 polegadas) de espessura.

19. Artigo útil feito de espuma de poliéster de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que: a lâmina plana é usada como barreira térmica; a espuma de poliéster é utilizada como um substituto de madeira ou equivalente; ou combinações dos mesmos.

20. Artigo útil feito de espuma de poliéster de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a lâmina plana é termoformada no artigo útil, em que o artigo útil é selecionado a partir de um grupo que consiste em: uma concha; uma bandeja de carne; um prato; e uma tigela.