CN107107437A - 生产聚酯带材的整合方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及生产聚酯带材的整合方法，包括如下步骤：a)包括在一个或多个串联反应器中的聚合反应来制备原料聚酯和测量所获得的原料聚酯的粘度，b)将步骤a)获得的原料聚酯和任选的添加剂进料至熔融混合设备中，使所述原料聚酯和所述任选添加剂混合，从而形成熔融态聚酯组合物和测量所获得的聚酯组合物的粘度，c)通过薄膜挤出模头挤出所述熔融态聚酯组合物，从而形成所述聚酯组合物的熔融膜，d)由所述熔融聚酯膜制备聚酯带材，其中所述制备包括在所述膜低于其熔点的阶段修剪膜边缘，e)将步骤d)获得的至少一部分修剪掉的边缘在线进料至步骤b)的熔融混合设备，其中基于聚酯组合物的测量粘度控制进料至步骤b)的熔融混合设备的修剪掉的边缘和任选的进一步添加剂的量。

Description

生产聚酯带材的整合方法
本发明涉及生产聚酯带材的方法。
通常已知工业生产的带状产品目前由聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)制成；三个主要的应用领域为高膜量带、编织带、打包机麻线和绳子(参见F.Hensen,Man-Made Fiber YearBook(CTI),45-48,1992)。还公认的是PP是来自纵切膜的单轴取向带材的主要合成聚合物；但也可以应用高密度聚乙烯。PP带材生产自20世纪60年代开始已经建立，并在世界范围内大规模推广。文章“Production of polyolefin tapes”,F.Hensen,Man-Made Fiber YearBook(CTI),45-48,1992综述了生产单轴取向聚丙烯和聚乙烯带材的技术。单轴取向PP带材的方法包括如下步骤：(1)将膜挤入水浴或冷却辊；(2)将其分割为多条带材；(3)在烤箱中加热所述带材同时将其拉伸；(4)在更高温度下使它们热定型，和(5)在线筒上缠绕每条单轴取向带材。
带材通常理解为塑料膜带，其厚度相对于长度和宽度来说非常薄。在聚丙烯带材工业中，带材的厚度为0.02-0.10mm(20-100μm)和宽度为1-60mm[参见K.J.Philips和T.K.Ghosh的“The Technology of Polypropylene Tape Yarns:Processing andApplications”,Textile Progress,Volume 33,(2003)，第1-53页]。也就是说，带材具有高的宽-厚比。通常其宽度比其厚度大50-100倍。带材的长度可以不确定，因为带材通常由连续挤出方法制备。最通常的是具有良好控制的矩形横截面，这对于均匀拉伸操作是理想的；但异形截面(起皱的、带棱的等)也是已知的(参见K.J.Philips和T.K.Ghosh“TheTechnology of Polypropylene Tape Yarns:Processing and Applications”)。
在聚丙烯带材工业中已经建立起了具体的带材尺寸，参见F.Hensen,Productionof Polyolefin Tapes,CFI Man-made Fiber Year Book,1992，第44-48页，和F.Hensen和Stausberg的“Extrusion of Film Tapes′,第9章，pp 317,Plastics ExtrusionTechnology,Ed.F.Hensen,第二版，Hanser,1997。
通常聚丙烯基编织带的厚度为30-80μm和宽度为1-3mm。聚丙烯基捆扎带异常厚(300-600μm)和宽度通常为4-16mm。应用捆扎带捆扎纸箱和盒子。
本发明的技术领域是主要为聚酯组合物的单轴取向薄带材领域，其宽度通常为1-9mm，优选为1-3mm，和厚度通常为30-100微米。
这些单轴取向聚酯带材是待用于其它过程如编织以制备编织带织物的中间产品。编织产品是终端制品如袋子、柔性中型散装容器、土工织物和复合材料。与编织带不同，捆扎带通常宽且厚，和因此捆扎带不能在标准的织布机上编织。事实上捆扎带通常用作最终产品(捆扎盒子、纸箱、运砖的踏板、编织包等)。
热塑性聚酯主要为在它们的化学结构中含酯基的直链聚合分子，和已知为真正的多用途材料，通常被用作纤维、塑料和膜；用于复合材料和弹性体；以及用作涂料。通过多官能的羧酸与多官能的醇(或它们的酯形成衍生物)的缩合生产聚酯在现有技术中是公知的，和例如在Encyclopaedia of Polymer Science and Engineering，第二版，第12卷，JohnWiley and Sons,New York,1988中有述。最常见的热塑性聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)；这种聚酯最便宜和在工业上大规模生产。它主要用于在工业上生产织物纤维、细丝、薄膜和瓶子。
相比于由PP制备的产品，通常已知的是PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)有可能使由其制得的产品获得更高的韧性(或具体的抗张强度)、更高的模量、更好的抗蠕变性、透明度和光泽度。另外，PET比PP能在更高温度下保持其机械性能。PP在90-95℃下明显软化，其韧性是20℃下的一半。影响蠕变的一个因素是玻璃转化温度Tg及其与室温的相关性。对于PP，Tg为-15-10℃，而PET为约78℃。关于PET的另一个重要方面是其有可能在恢复其性能的条件下被回收。公知的是在熔融挤出的过程中聚合物降解和分子量下降。对于PP，如果回收时，聚合物的分子量不能重现，而对于PET，通过熔融或固态缩聚，可以使其分子量恢复至原始值。
PET基带材是公知的，和已经工业生产用于视频和音频带。这种PET带材通过分割双轴取向的PET(BOPET)膜产生。用于音频带的BOPET膜的生产方法在W.Goerlitz和A.Ito的“Substrates for flexible magnetic recording media:The role of base films formodern performance requirements”,Journal of Magnetism and Magnetic Materials,volume 120,76-82,1993中有述。但由BOPET膜制备PET带材非常昂贵，和因此其应用局限于音频和视频带。BOPET带材的方法包括干燥PET树脂、熔融挤出和铸塑无定形膜、应用通过加热箱的拉辐机进行双轴拉伸、随后热定型和然后分割膜为带材。在单轴拉伸带方法中，拉伸方法包括拉伸带材通过辊之间的加热箱。在BOPET生产线上，实施横向(TD)拉伸的拉辐机使机械成本比单轴拉伸带材方法增加了约10倍。
WO 03/087200公开了含大于92wt％聚酯和小于8wt％添加剂的聚酯捆扎带，其中所述添加剂包括一种或多种聚烯烃和任选的其它添加剂，其中所述一种或多种聚烯烃构成小于3wt％的捆扎带。在WO 03/087200中公开的聚烯烃的例子包括线性低密度聚乙烯、支化低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和聚丙烯。所述捆扎带的宽度可以为约0.5-3.0cm和厚度可以为约0.03-0.20cm。
US 6,589,463B1涉及一种沿机器方向具有增强机械强度的单轴取向聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的生产方法。所述膜可以用作撕裂胶带、封箱胶带、用于将重载荷捆在一起的工业胶带或集装箱上的拉带。
EP 0361758A2公开了包含聚(对苯二甲酸乙二醇酯)组分和分散于其中约17-43wt％的基本晶体状的丙烯聚合物组分的基本扁平横截面的纱线。所述带状纱线适合于编织，特别是编织植绒地毯块和车用地毯的主要地毯骨架织物。
WO2012/041482公开了包含热塑性聚酯和线性低密度聚乙烯的带材，其中所述带材的厚度为5-300μm和宽度为0.5-7mm。线性低密度聚乙烯由于其低摩擦起热和降低的粘附性使得聚酯带材生产过程中相互之间不粘连和经过高速分割后不结对。
WO2013/087200公开了包含组合物的单向取向薄膜，其中所述组合物由以总组合物计(a)85-99.9wt％的热塑性聚酯、(b)0.1-15wt％的聚碳酸酯和(c)0-10wt％的添加剂组成。
虽然PET编织带比PP带材具有更优的性能，但PET带状织物业还没有完全建立起来。最初，这是由于技术问题如在织布机中带材的破裂倾向(源于低的断裂拉伸率和脆性故障)。如WO2012/041482中所述这已基本解决。但通过常规方法生产PET带材的成本仍比PP高。PET带材比PP带材具有更高的密度，但这一点因为PET比PP具有更高的强度而被部分抵消，因此可以削减成本。另外，也有其它因素增加了带材成本。PET碎片在可被挤出成膜和分割为带状之前需要干燥(通在170℃下5小时)。另外，PET比PP具有更高的熔点，在生产带材的方法中需要应用更多能量。因此，为了生产PET带材，竞争性的成本降低是需要的。
因此本发明的目的是提供一种以更为能量有效和成本有效的方式生产聚酯带材的方法。
本发明的另一个目的是提供一种具有相对稳定和一致性能的聚酯带材的生产方法。
本发明的又一个目的是提供一种部分基于循环聚酯且具有相对稳定和一致性能的聚酯带材的生产方法。
本发明人发现通过整合聚酯带材生产线与聚酯生产线(即反应器)可以提供所需的成本降低。
因此，本发明提供生产聚酯带材的整合方法，包括如下步骤：
a)包括在一个或多个串联反应器中的聚合反应来制备原料聚酯和测量所获得的原料聚酯的粘度，
b)将步骤a)获得的原料聚酯和任选的添加剂进料至熔融混合设备中，使所述原料聚酯和所述任选添加剂混合，从而形成熔融态聚酯组合物和测量所获得的聚酯组合物的粘度，
c)通过薄膜挤出模头挤出所述熔融态聚酯组合物，从而形成所述聚酯组合物的熔融膜，
d)由所述聚酯膜制备聚酯带材，其中所述制备包括在所述膜低于其熔点的阶段修剪膜边缘，
e)将步骤d)获得的至少一部分修剪掉的边缘在线进料至步骤b)的熔融混合设备，
其中基于聚酯组合物的测量粘度控制进料至步骤b)的熔融混合设备的修剪掉的边缘和任选的进一步添加剂的量。
在制备带材的过程中修剪边缘本身是已知的。修剪的原因是由狭缝模头铸塑的膜边缘通常具有更大的厚度。因此，为了由膜生产所需的带材，要将外缘部分修剪掉。在现有技术方法中，可以单独收集这些修剪掉的边缘，或者作为工业废物排放，或者挤压、造粒、结晶、干燥和然后加回至带材挤出机，或可以将其作为循环物料加入其它制备聚酯产品的方法中。但修剪边缘的缺点是相比于其体积，修剪后具有大量与空气接触的表面积，这会导致相当高的水分吸收。如果随后将这些修剪掉的聚酯边缘作为循环物流进料至其它过程中，将会影响所得聚酯产品的粘度。因为这通常是不希望的，循环的物料通常在再次使用前需要进行强力干燥。本发明人发现如果将暴露于水分相对短时间的修剪掉边缘直接循环至熔融混合设备中，则熔融混合设备中的粘度降低将减小到最小。再者，相比于将修剪掉的边缘排放掉或作为循环物流加入到其它过程的方法，材料的应用更加有效。因此，通过应用本发明方法，至少可以达到一些上述目的。
针对原料聚酯和聚酯组合物，所指粘度优选作为熔体粘度来测量。但对于本发明的原则来说，也可以应用其它粘度测量，如固有粘度(IV)的测量。实际上，在实践中IV和熔体粘度是相关的，因此一种粘度测量可以很容易地转换为另一种。
在本发明方法中优选控制聚酯组合物的(熔体)粘度，从而粘度相对目标值变化至多10％，更优选为至多5％。在甚至更优选的操作模式中，控制粘度，从而粘度相对目标值变化至多2％或1％。
可以基于所测量的(熔体)粘度控制加入到熔融混合设备中的修剪掉边缘的量。如果聚酯组合物的测量粘度降至低于某下限值，则减小所加入的修剪掉边缘的量。
但为了完全应用修剪掉边缘的量从而在高效下运行所述方法，优选的是在边缘被修剪后，将所述边缘输送至至少部分处于在25℃和大气压环境下测量相对湿度为至多10％的环境中的熔融混合设备。相对湿度更优选为至多5％或甚至至多2％。这种低的相对湿度可以通过如下过程实现：通过使整个方法在低湿度环境中实施，或者在修剪边缘位置与熔融混合设备之间局部和围绕运输路径具有这种湿度受控的环境。在这种程度下，优选的是运输所述修剪掉的边缘(至少部分)通过保护管道的内部。这种管子可以为任何合适的材料，包括玻璃、陶瓷和塑料如聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯等。所商业汇票管子可以用干空气(即具有低相对湿度的空气)或用惰性气如氮气吹扫。为了避免形成灰尘或角毛，管子的内侧优选为低摩擦材料。管子的尺寸不是很关键，只要可以输送修剪掉的聚酯边缘而不会摩擦太大造成修剪掉的边缘破碎即可。典型的内径可以为2-15cm，这主要取决于修剪掉的边缘的宽度。
作为控制聚酯组合物(熔体)粘度的另一个措施，可以向熔融混合设备中加入一定量链增长剂。因此，当粘度降至低于某一下限时，可以增加链增长剂的量从而再次增加聚酯的粘度。这带来的附加优点是不需要减少作为循环物流进料至熔融混合设备的修剪掉边缘的量。用于增加聚酯粘度的链增长剂本身是已知的和包括直链链增长剂和支链链增长剂。正如名字所示，直链链增长剂以直链方式延展聚酯链，而支链链增长剂以支链方式延展聚酯链。可以应用链增长剂控制由于应用循环的修剪掉边缘造成的粘度下降。但它还可用于提升来自反应器的原料聚酯的粘度。例如，如果来自反应器的聚合物的IV为0.64dL/g，则加入合适量的链增长剂例如可以增加IV至0.80dL/g。
链增长剂为具有至少两个能与聚酯的通常为羟基和羰基的端基进行加成反应的官能团的分子。链增长剂可以选自双酸酐、双噁唑啉、双环氧化物或羰基双己内酰胺；更特别地，链增长剂选自1,3-亚苯基双噁唑啉、1,4-亚苯基双噁唑啉(PBO)或双酚A二环氧甘油醚。优选的链增长剂为与羟基端基反应的羰基双(1-己内酰胺)(CBC)。当相互组合应用时，如与羰基反应的PBO和与羟基反应的CBC，链增长剂可以得到强化。链增长剂的典型范围为约至多约聚酯的2wt％，例如0.1wt％或0.5-1.5wt％或1wt％。所采用的实际量由链增长前聚酯的起始粘度和所需粘度来决定。在本发明的上下文中，优选的是应用直链链增长剂。这种直链链增长剂的一个例子是羰基双(1-己内酰胺)，也称作CBC。这种物质可以由DSM以商标名ALLINCO商购，是熔点为约115℃的自由流动粉末。在处理形成聚酯的碳酸酯、聚氨酯和脲连接键的过程中CBC与聚酯链上的终端羟基官能团反应。如果在步骤b)中加入链增长剂，在聚酯链中包含形成链增长剂的合适共聚单体。
只应用熔融聚合方法或在熔融聚合方法之后紧跟着固态聚合(SSP)，在步骤a)中可以生产原料聚酯。后一种方法的优点是允许生产具有较高粘度的聚酯，这对于单轴取向带材来说通常是优选的。另外，SSP可使乙醛的量降低，后者与瓶级聚酯相关，但与带材级聚酯不那么相关。应用SSP路线的缺点在于其包括更多的工艺步骤以及聚酯的冷却和再加热。这造成本发明整合方法的成本优势不太显著。
实际上，(只)用熔融聚合方法生产的聚酯的粘度略低但仍可接受和/或可以在下游反应挤出步骤中应用链增长剂来提高。
按照本发明，将步骤a)的原料聚酯直接进料至步骤b)的熔融混合设备。在其中原料聚酯聚合为熔融聚合方法的实施方案中，这意味着可以将熔体直接加入到熔融混合设备中，从而节省了冷却、造粒、装袋、运输、卸载、干燥和为挤出而再加热的成本。
为了避免怀疑，应理解可以将全部量的原料聚酯进料至熔融混合设备，但也可能只将部分原料聚酯进料至熔融混合设备和将剩余部分在其它地方进一步处理和不在聚酯带材生产方法的范围内。另外，可以将原料聚酯进料至单个熔融混合设备或并联操作的多个熔融混合设备(和连续的带材生产线)中。并联操作的带材生产线(以及它们的熔融混合设备)可以应用相同或不同的工艺设置进行运转，从而提供相同或不同类型的产品。例如生产单轴取向带材的带材生产线可以与生产聚酯捆扎带的捆扎带生产线并联运行。
添加至熔融混合设备的添加剂可以包括UV、着色剂、稳定剂、防裂添加剂和防堵塞添加剂。
加入防裂添加剂、特别是聚合防裂添加剂以在二次操作(例如单轴取向带材在织布机中编织为织物)中防止带材破裂。
加入防堵塞添加剂如纳米二氧化硅以防止当它们缠绕在线筒上后发生堵塞，即粘在一块。可以在步骤a)或步骤b)中加入防堵塞添加剂如纳米二氧化硅。
在步骤a)之后和特别是在步骤b)中加入防裂添加剂。如果在熔融缩聚之前加入添加剂，则这些防裂添加剂不能与聚酯母体很好地混合，它们可能会使反应器结垢，或产生聚酯的共聚物，这都使得防裂添加剂不能实施其目的。
在生产带材的过程中，可能发生的是在方法的过程中一个或多个分割后带材破裂。优选地，也可以将这些破裂带材循环回步骤b)的熔融混合设备，这例如可以通过应用沿带材生产线放置的真空抽吸装置来实施。在这种情况下，粘度控制考虑了待进料的破裂带材的量以及聚合添加剂的量，从而熔融组合物的粘度保持在适合于聚酯带材生产的水平。因为这种带材循环本身在本质上不是连续的，循环带材在其循环前可能需要贮存和干燥。如果这种循环量太低，则可能作为工业废物排放掉。
优选地，控制步骤b)中添加的(聚合)防裂添加剂、修剪掉边缘和破裂带材的量，从而使熔融组合物粘度保持在适合膜生产的恒定水平。同样地，控制这些量，从而使聚酯组合物的化学组成恒定。
为了避免怀疑，应理解加入添加剂本身来说并不限于步骤b)。如果优选和如果学术和技术上可行，也可以在聚合步骤期间加入某些添加剂。但优选的是在步骤b)中加入添加剂，因为这使得整个方法更加灵活，特别是当在步骤a)中产生的原料聚酯部分地在其它地方进一步处理时。
在一个示例性的实施方案中，步骤a)包括通过使至少一种二醇基化合物与至少一种二羧酸基化合物反应或者通过熔化具有低固有粘度的循环聚酯碎片提供具有低熔体粘度的第一聚酯熔融组合物。然后使该具有低熔体粘度的第一聚酯熔融组合物经受真空熔融缩聚以增加其熔体粘度。如此获得粘度增加的第二聚酯熔融组合物，其可以具有至少0.50dL/g的固有粘度。优选地，第二聚酯熔融组合物的IV为至少0.55dL/g，更优选为至少0.80dL/g。对于可挤出性来说需要一定的最小IV，和较高的IV通常导致较好的机械性能，但粘度过高可能妨碍处理过程。因此，IV优选为至少0.50、0.55、0.6、0.65或甚至0.7dL/g，和至多2.5、2.0、1.8、1.6或1.2dL/g。在这里IV在25℃下在苯酚-1,2二氯代苯中测量。在本发明的上下文中，将如此产生的第二聚酯熔融组合物称为“原料聚酯”，然后将该原料聚酯加入到本发明方法的步骤b)中。
聚酯
在本发明中应用的聚酯为热塑性聚酯，其可以为衍生自至少一种二醇基化合物和至少一种二羧酸基化合物的可结晶聚酯。
羧酸基化合物可以为羧酸或其成酯衍生物，比如酯，特别地为烷基-或羟烷基-酯或酰基氯。优选地，将通式HOOC-R-COOH的二羧酸(其中R为直链或支链烷基、亚芳基、亚烯基或它们的组合)用作羧酸基化合物。优选地，R具有约2-30、优选约4-15个碳原子。羧酸化合物的合适例子可以包括：饱和脂族二羧酸如草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、癸烷二羧酸、十二烷二羧酸、十四烷二羧酸、十六烷二羧酸、1,3-环丁烷二羧酸、1,3-环戊烷二羧酸、1,2-环己烷二羧酸、1,3-环己烷二羧酸、1,4-环己烷二羧酸、2,5-降冰片烷二羧酸和二聚酸；不饱和脂族二羧酸如富马酸、马来酸和衣康酸；和芳族二羧酸如邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、5-(碱金属)磺基间苯二甲酸、联苯甲酸、1,3-萘二羧酸、1,4-萘二羧酸、1,5-萘二羧酸、2,6-萘二羧酸、2,7-萘二羧酸、4,4-联苯二羧酸、4,4′-联苯砜基二羧酸、4,4′-联苯醚二羧酸、1,2-双(苯氧基)乙烷-p,p′-二羧酸、帕莫酸和蒽二羧酸。其它二羧酸和少量聚羧酸或羟基羧酸也可以用作组成组分。
更优选，羧酸基化合物为至少一种选自如下的化合物：对苯二甲酸、间苯二甲酸、萘二酸、琥珀酸、己二酸、邻苯二甲酸、戊二酸、草酸和马来酸。最优选地，所述羧酸化合物为对苯二甲酸。
醇基化合物可以为羟基官能化合物或其成酯衍生物，如低级脂族羧酸如乙酸的酯。优选地，醇基化合物为双官能醇，比如通式HO-R′-OH的亚烷基二醇、通式HO-[R″-O-]n-H的聚亚烷基二醇或它们的组合物，其中R′为直链或支链的具有2-10个碳原子、优选2-4个碳原子的亚烷基基团，和其中R″相同或者不同，为具有1至约10个碳原子、优选1-5个碳原子的亚烷基基团。醇基化合物的合适例子包括：脂族二醇如乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、二乙二醇、三乙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、2,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、新戊二醇、1,6-己二醇、1,2-环己二醇、1,3-环己二醇、1,4-环己二醇、1,2-环己烷二甲醇、1,3-环己烷二甲醇、1,4-环己烷二甲醇、1,4-环己烷二乙醇、1,10-癸二醇、1,12-十二烷二醇、聚乙二醇、聚丙二醇和聚丁二醇；和芳族二醇如对苯二酚、4,4′-二羟基双酚、1,4-双(β-羟基乙氧基)苯、1,4-双(β-羟基乙氧基苯基)砜、双(对羟基苯基)醚、双(对羟基苯基)砜、双(对羟基苯基)甲烷、1,2-双(对羟基苯基)乙烷、双酚A、双酚C、2,5-萘二醇以及通过向这些二醇加成环氧乙烷获得的二醇。优选地，所述醇基化合物为至少一种选自如下的化合物：乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇和1,4-环己烷二甲醇；和更优选为乙二醇。
也可以与这些二醇组合应用少量多羟基醇。多羟基醇的合适例子有三羟甲基甲烷、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、季戊四醇、甘油和己烷三醇。也可以组合应用羟基羧酸。羟基羧酸的例子可以包括乳酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸、羟基乙酸、3-羟基丁酸、对羟基苯甲酸、对(2-羟基乙氧基)苯甲酸、4-羟基环己烷羧酸和它们的成酯衍生物。另外，环状酯也可以在本发明中组合应用。环状酯的例子包括ε-己内酯、β-丙内酯、β-甲基-β-丙内酯δ-戊内酯、乙交酯和丙交酯。
羧酸基化合物与醇基化合物的初始摩尔比可以为约1:1-1:3，优选为1:1.2-1:2。最优比通常取决于反应温度和时间。
按照本发明，对苯二甲酸和乙二醇是热塑性聚酯的最优选起始化合物。
在热塑性聚酯中可以任选地包含任何合适的共聚单体，如间苯二甲酸；1,4-环己烷二甲醇；支化的共聚单体如季戊四醇或苯四甲酸二酐；和/或它们的混合物。优选地，在本发明的带材的热塑性聚酯组分中可以包含间苯二甲酸共聚单体。所述共聚单体的含量可以为至多约20mol％、优选约1-10mol％或约1-5mol％。
优选地，本发明的热塑性聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚(1,4-环己烷二亚甲基对苯二甲酸酯)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚萘二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸丙二醇酯和它们的共聚物，和在它们当中，聚对苯二甲酸乙二醇酯均聚物和共聚物是特别优选的。
在本发明的带材中也可以应用含至少50mol％和优选至少70mol％或甚至至少80、90、95或98mol％对苯二甲酸乙二醇酯重复单元的共聚物。合适的例子为标准瓶级PET共聚物。另外，也可以应用各种聚酯的掺混物，如对苯二甲酸乙二醇酯与具有不同固有粘度的共聚单体的共聚物。
酯化
在一个实施方案中，步骤a)包括使醇基化合物与羧酸基化合物反应，随后进行真空熔融缩聚。通过二醇和二酸反应获得的第一聚酯熔融组合物具有低的固有粘度。使该第一聚酯熔融组合物经受真空熔融缩聚以增加固有粘度。
醇基化合物与羧酸基化合物的反应通常在糊剂混合容器和一个或多个酯化反应器中实施，任选跟着一个或多个预-缩聚反应器。随后使如此获得的第一聚酯熔融组合物(其基于聚酯低聚物)经受真空熔融缩聚以获得具有至少0.50dL/g的固有粘度的第二聚酯熔融组合物。
通常，在糊剂混合容器中首先混合用于反应产生聚酯的醇基化合物(如液态的乙二醇(EG))和羧酸基化合物(如纯的对苯二甲酸(PTA)粉末)。如果需要，可以在糊剂混合容器中添加催化剂(如三乙酸锑)和任何的共聚单体(如间苯二甲酸或二乙二醇)。
在下文中，描述了通过使对苯二甲酸与乙二醇反应获得第一聚酯熔融组合物的典型方法。
将PTA/EG糊剂/浆液从糊剂混合容器泵送至串联的一个或多个酯化反应器中。所述酯化反应器是搅拌釜。例如可以在220-250℃下实施酯化反应。反应器中的产品为熔融的对苯二甲酸二乙二醇二醇(DGT)二酯和低聚物。精馏出反应中产生的水。也可以向酯化反应器中作为乙二醇分散体加入任选添加剂如防堵塞添加剂(如二氧化硅、硫酸钡)和静电固定剂(如乙酸镁四水合物)。
将来自酯化反应器的熔融DGT和低聚物连续泵送入在270℃下的搅拌釜预-缩聚反应器；施用粗真空，由此脱除可挥发副产品(乙二醇和水)。对于缩聚反应，平衡必须转移至高分子量侧。为了使平衡转移，必须脱除可挥发物和必须施用真空。
可能有多个预-缩聚反应器。在这种情况下，将来自第一预-缩聚反应器的熔融低聚物泵送入第二预-缩聚反应器。当熔体离开第二预-缩聚反应器时，通常达到约15的聚合度。
高真空熔融缩聚
第一聚酯熔融组合物为预-缩聚的聚酯，使它进行最终缩聚以获得所需的固有粘度。通常，实施真空熔融缩聚的反应器被称作最终缩聚反应器或精制反应器，其可以为称为圆盘反应器或笼型反应器类型。
圆盘反应器或笼型反应器为熔体占约1/3高度的卧式反应器。其有一个中心轴，在该轴上连接了许多穿孔盘。使带所述盘的中心轴旋转。在反应器底部，所述盘浸入熔体并在每个盘的圆形穿孔上形成熔体的薄膜。在精制反应器的顶部施用高真空(1mbar)，并且所述熔体处于275-300℃的温度。在穿孔上的熔融薄膜具有高的表面积与体积比。乙二醇为主要的可挥发缩聚反应副产品，它通过真空有效地被脱除，从而导致分子量增加。
随熔体粘度增加，朝向精制反应器的出口端圆盘间隔增大。因为熔融沿精制反应器的水平方向行进，分子量增加，直到它通过精制反应器的出口端排出。
如果出来的熔体的粘度高于控制粘度，则降低精制反应器中的真空；如果粘度降低，则提高真空。
以这种方式，在高真空下在熔融相中实施缩聚，直到获得第二聚酯熔融组合物的所需固有粘度(和熔体粘度)。
循环聚酯的熔化和真空熔融缩聚
替代地，正如前文已简要讨论过的，通过熔化循环的聚酯碎片(有时在这里称为RPET)并使熔化的循环聚酯碎片经受缩聚以增加固有粘度，从而制备第二聚酯熔融组合物。
在这种情况下，清洗后的循环聚酯碎片通过挤出机塑化，所述挤出机具有深度过滤附件来脱除RPET中通常存在的污染物以获得第一聚酯熔融组合物。如上所述使第一聚酯熔融组合物经受真空熔融缩聚以增加固有粘度。
在这里所定义的本发明方法中应用的循环聚酯碎片在熔化前必须基本不含水分，从而避免在处理过程中热塑性聚酯水解导致分子量损失和机械性能损失。热塑性聚酯可以具有至多50ppm的水分；优选为10-40ppm；更优选为20-30ppm；和最优选为10-15ppm或小于10ppm。水分含量可以通过IV降低(碎片和与铸膜的IV差)估计。对于水分含量小于50ppm，这种IV降低可以小于0.05dL/g；优选小于0.03dL/g和最优选小于0.02dL/g。
可以按任何已知的程序实施热塑性聚酯的干燥。例如，可以应用真空烤箱、双锥回转真空干燥器、流化床干燥器、料斗干燥器、干或热空气循环、除湿烤箱、红外加热器或带有在线排气的双螺杆挤出机系统。热塑性聚酯可以在约148-177℃的温度下应用露点为约-40℃的除湿空气处理约3-5小时而干燥。
在一个实施方案中，首先将熔融反应器获得的IV为0.60-0.64dL/g的聚酯造粒为碎片，随后使其经受固态缩聚(SSP)步骤，从而提升其IV至0.70-1.0dL/g。SSP反应器例如为塔式反应器，其中粒料(或碎片)床层在重力下向下移动与氮气逆流。SSP的温度为180-220℃。在这个实施方案中，然后将来自SSP反应器的热和干的碎片作为原料聚酯送至步骤b)的熔融混合设备。这个实施方案仍将节省一些加热成本和干燥，虽然少于其中将熔融反应器的熔体直接进料至步骤b)的熔融混合设备的方法。
步骤b)
步骤a)获得的第二聚酯熔融组合物在本发明的上下文中称为“原料聚酯”，随后可以将其与聚合防裂添加剂混合。优选地，所述聚合防裂添加剂选自HDPE、LDPE、LLDPE、PP、聚碳酸酯和它们的混合物。作为LLDPE，C8LLDPE是特别优选的。
通常不可能在步骤a)的过程中加入这些添加剂。例如，LLDPE将会熔融，但因为它与聚酯低聚熔体不混溶，会形成单独的层并会沉积在反应器壁上。另一方面聚碳酸酯(PC)会熔化并可能与聚酯发生转酯反应，并且使其在较长时间段(约5小时)内通过反应器会导致形成无规PC-聚酯共聚物。所得共聚物不再有利于减少带材破裂。
因此，刚好在带材生产单元之前使所述聚合防裂添加剂与原料聚酯配混。这在位于最终缩聚反应器之后的熔融混合设备中实施。这种熔融混合设备优选为连续熔融混合设备如挤出机。用于生产聚酯配混物的挤出机本身是已知的。(排气式)双螺杆挤出机优于单螺杆挤出机，因为它给出高的剪切用来分散和分配混合。排气式双螺杆挤出机可以逆向或同向旋转。优选的是应用侧面排气系统。通过这种设计，排放物中没有沉积物返回熔体造成污染。这种排气式双螺杆挤出机的例子有来自Coperion的ZSK 70McPLUS、ZSK 92McPLUS或ZSK 70MC18。
聚合添加剂的量
以总组合物计，在聚酯组合物中聚合防裂添加剂的量优选为约0.1-25wt％。
以总组合物计，聚酯组合物优选包含至少约0.2wt％、0.5wt％、1wt％、1.5wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、4wt％、5wt％或8wt％和至多约22wt％、20wt％、18wt％、15wt％、12wt％或10wt％的聚合防裂添加剂。更高量的聚合防裂添加剂造成随温度增加韧性降低和模量降低，而更少量的聚合防裂添加剂导至分割后带材粘连和/或结对。
在步骤b)中，也可以加入非聚合防裂添加剂的添加剂。这些添加剂可以为本领域熟练技术人员已知的任何常规添加剂，比如稳定剂如热稳定剂、抗氧化剂和紫外光稳定剂；处理助剂如润滑剂和防堵塞试剂；和着色剂，包括颜料和染料；遮光剂；相容剂如乙烯、丙烯酸酯和马来酸酐或甲基丙烯酸缩水甘油酯的共聚物；也可能存在催化剂残余物。这些组分可以与防裂添加剂一起或在任何时间以任何顺序单独添加。通常，这些添加剂中每一种均以零点几至几个百分比的量应用；第三聚酯熔融组合物通常包含至多5wt％的常用添加剂，优选为至多约4wt％、3wt％、2wt％或甚至1wt％。
步骤c)和步骤d)
使聚酯熔融组合物通过薄膜挤出模头挤出成为熔融膜。
所述挤出模头可以为单层模头，从而获得聚酯组合物的单层膜。
在另一个实施方案中，挤出模头也可以为多层模头，如三层模头，其允许获得ABA类型的多层膜，其中A为核心层B两侧的外层。当希望只在带材外层(A)而不是整个带材中包含防堵塞层时这特别有利。典型地，这种防堵塞层的厚度在最终的带材中只有几个微米，如1-10微米或更优选2-5微米。用于防堵塞层A和核心层B的基础聚酯优选相同。B层优选包含防裂试剂。
为此，优选的是将步骤b)的挤出机的出口与设计用来经冷却辊铸塑聚酯膜的扁平模头相连。然后将熔融聚酯组合物输送至狭缝模头用于铸膜。所述膜可以经冷却辊铸塑或进入水浴中，但后者略不优选，因为它使得修剪掉的边缘被弄湿而需要完全干燥。虽然原料聚酯熔体从步骤a)输送至步骤b)的在线熔融混合设备的运输长度不是很关键，但重要的是减小从熔融混合设备输送聚酯组合物进入铸塑模头的通道长度，从而减小和防止由(聚合)防裂添加剂形成的微小相聚集和保持所述微小相的范围尺寸尽可能小。防裂添加剂如LLDPE、LDPE等在PET熔体中不可混溶和高的剪切力会将它们破碎为小液滴；但如果降低剪切力，则存在热力学驱动力使小液滴凝聚。
可以应用任何已知的技术如US 7,803,857中所述，将所述组合物挤出以形成熔融膜幅。为了确保更稳定的拉伸过程，所述膜的热塑性聚酯相优选基本为无定形，其结晶度按密度方法测量为至多5％。优选聚酯相的结晶度小于3％，更优选小于2或1％，和最优选没有可测量的结晶度。
挤出温度可以为约270-300℃，优选为约275-285℃。避免更高的温度以减小树脂组合物的降解。应用排气式双螺杆挤出机可以有效实施熔融混合。
通常，应用平膜模头从熔融混合设备通过薄膜挤出模头将熔融的聚酯组合物挤出为熔融的基本无定形的膜，在现有技术中也称为膜幅，然后将其骤冷以形成固体膜。选择模头的尺寸从而在(带材)拉伸后得到具有理想厚度和宽度的膜。需要某一最小厚度以实现稳定和均匀的膜挤出；所述厚度优选为至少约10μm，更优选为至少20μm。可以应用已知方法实施骤冷；在约10-30℃、优选约12-20℃的温度下，优选在一个或多个冷却转鼓或骤冷辊上铸膜，优选使所述转鼓或辊抛光，以更好地控制膜的表面光滑度。熔融膜的厚度优选为至多约3mm，更优选至多300μm、250μm或150μm。重要的是应用静电钉将膜钉在冷却辊上以最大化其冷却和确保膜的均匀性。应用全宽度带或丝状钉钉设备，优选在边缘钉钉。
模头和熔融膜的宽度可以在很宽范围内变化，例如为0.1-3000mm，优选100-2000mm。例如，为了制备最终宽度的数量级约0.5-7mm的单轴取向带材，优选挤出例如约1-3m宽的膜，修剪边缘，然后在拉伸之前或之后或者甚至热定型之后通过调节切割刀之间的间隔将剩余的膜沿其长度分割为所需宽度的带材，以形成多个单轴取向的拉伸后带材。骤冷后的膜可以连续经过一系列切割刀，虽然也可以应用其它技术如用激光分割。
本领域熟练技术人员将会理解在低于聚酯组合物熔点的温度下修剪边缘。但在带材生产方法中修剪边缘的精确位置不太重要。
挤出后，在步骤c)中，由聚酯膜产生多个带材。带材的生产通常包括：
-将聚酯膜分割为多个带材，随后拉伸所述多个带材以形成多个单轴取向带材；拉伸比优选为至少3:1，同时拉伸过程中的温度优选为80℃-120℃；
-使所述拉伸后的单轴取向带材热定型。热定型优选在至少150℃的温度下实施。
为了将膜分割为多个带材，将铸膜两个边缘均修剪掉一定宽度(例如约5cm)(由于边缘厚度缺陷)并移除，和将剩余部分分割为多个带材。将修剪掉边缘循环至本发明方法步骤b)的熔融混合设备中。
可以利用在膜任一侧放置的真空抽吸器将聚酯修剪掉的边缘进料至槽中，并且吸回至熔融混合设备，以再次熔融和加入到原料聚酯和任选添加剂中。可以以不同方式将修剪掉边缘加入熔融混合设备中。可以将粉碎边缘加入也用于输送添加剂如聚合防裂添加剂的料斗中。在另一个方法中，将修剪掉边缘粉碎，然后通过另一个料斗进料至熔融混合设备。这个料斗可以具有搅拌器以防止粉碎的修剪掉边缘粘连或堵塞。它也可以有填充式进料器，以允许将粉碎的碎片主动进料至双螺杆混合挤出机。可以应用相同的加料单元和填充式进料器来进料其它粉末或粒料添加剂(防裂添加剂、防堵塞添加剂、UV添加剂等)。美国专利US 6,254,374 B1给出了填充式进料器的图和其中作为参考给出。优选地，将来自铸膜的修剪掉边缘从冷却辊附近循环至位于熔融混合设备单元旁边的粉碎机中。这使吸收的水分最小，从而IV降低最小且避免了修剪掉边缘的干燥和结晶。理论上，也可以将所述修剪掉边缘作为连续物流直接进料至熔融混合设备。但这种方法不太优选，因为它在技术上更复杂和更难控制。另外，与其它组分的熔融混合也更具挑战性。
如上文已经描述的，移动的带材偶尔会破裂，为了避免因移除破裂带材而停止生产线，通过抽吸设备移除这些带材，而这些抽吸设备可直接输送破裂的膜至熔融混合设备中。在另一个实施方案中，对破裂带材进行收集并作为工业废物排放。
带材的定义
在本发明的上下文中，带材通常理解为相对于其长度和宽度，厚度较小的塑性材料的无支撑区。带材的尺寸取决于用途可以在很宽范围内变化，但通常其厚度为5-2000μm，和宽度可以在0.5-50mm间变化。为了使带材可编织，即适合于用作编织物的原材料，所述厚度的数量级为约5-300μm和宽度为约0.5-7mm。
经带材宽度通常小于纬带材宽度，从而经带材的上限优选为5mm。
带材的长度可以无限，因为带材通常由连续挤出方法制备。带材可以通过挤出使其宽度合适，但同时制备多个带材将需要多个昂贵的模头或吐丝器和拉伸/缠绕设备，正如在多丝纺丝技术中一样。因此，带材通常通过如下方式以工业规模制备：挤出较宽的片或膜，和随后将其分割为所需宽度的片段。这种分割技术的另一个优点是所获得带材具有良好控制的矩形截面，这对于均匀拉伸操作来说是希望的。
优选地，本发明的带材的厚度为约5-250μm。
更优选地，带材的厚度大于10μm、15μm、20μm、22μm、25μm、30μm、50μm或55μm，但小于100μm、80μm、70μm或60μm。厚度更小、特别是小于20μm的带材会在处理过程中产生摩擦和静电问题，使得带材处理困难。更厚的带材在分割时会产生困难。
本发明带材的宽度优选为约0.5-7mm，更优选大于0.7mm、0.8mm、0.9mm、1mm和小于5mm、3mm、2.5mm或2mm。
在进一步的步骤中，可以将带材缠绕在圆柱状线筒上，其中所述线筒的轴向长度大于带材的宽度。对于宽度小于或等于7mm的编织带来说，线筒的长度优选为约15-50cm。
可以缠绕宽度例如为3mm的可编织带以形成轴向长度为约20或30cm长的线筒。为此目的优选使用高速交叉卷绕器。带材在无凸缘的圆柱状卷筒上卷绕，然后组件称为线筒。必须将带材沿卷筒的整个长度缠绕，从而交叉层产生牢固的包裹，之间间隙尽可能少；但同时所述线筒应该具有容易解绕的能力，以利于随后处理。带材绕线筒长度以α角横向移动，所述α角是双冲程与纺缍转速(rpm)之间固定传动比加上由线圈中心确定的称为δ-值的传动因子的函数。为了获得可接受的包裹外观，优选的是计算小的附加δ-值。获得可接受包裹的第二个重要因素是最小的带材张力。由传动机械至带材的精确机械传动通过陶瓷引导器来维持。因此优选带材表面对陶瓷表面具有低的摩擦系数，否则通过带材引导器将会在带材上产生过量缠绕张力。
可以在将膜分割为多个带材之前或之后实施固体膜的拉伸。优选地，首先将骤冷后的(铸)膜分割为多个带材，然后在铸造后膜尚未变脆并且耐受分割时立即拉伸；而如果首先拉伸和热定型，对于分割来说，膜会结晶且变得更硬和更脆。
固体膜或分割后带材必须纵向拉伸，即在至少一个方向上以一定的拉伸比塑性变形，所述拉伸比为塑性变形膜或带材在拉伸方向上的长度与拉伸前相同方向上的原始长度的比，该比值为约4.5:1-7.5:1，优选为至少5:1、5.3:1、5.5:1或6:1和至多7:1、6.5:1、6.3:1、6.2:1或6.1:1，以使所述膜或带材取向并增加在纵向方向上的强度和韧性。更高的拉伸比得到更高的模量和韧性，但过高的拉伸比将会导致在线破裂。可以通过如下过程实施拉伸：拉伸已经加热至高于聚酯组分的玻璃转化温度的固体熔融膜或带材以软化所述膜或带材并允许所述聚合物分子取向。优选地，施用约75-130℃的温度以在不造成膜或带材破裂的情况下有利于拉伸。合适地，拉伸通过如下方式实施：使分割后的带材或膜从进料辊至接收辊经过在一定温度下保持的加热区，接收辊的旋转速度快于进料辊从而提供所需程度的拉伸。典型的加热区可以包括烤箱、加热表面或其它合适的设备，优选为烤箱。与加热区接触的膜或带材的平均停留时间可以为约0.5-2秒。
拉伸可以在一个或多个步骤中实施，以获得约4.5:1-7.5:1的最终拉伸比。
优选地，在约85-130℃下完成比值为5:1-6:1的拉伸，优选在约90-100℃下在单个步骤中实施，以获得带材，在以高于100m/min的生产速度分割具有所需最终厚度的固态膜之后，所述带材韧度大于5g/旦；优选大于7g/旦；最优选大于7.5g/旦(抗张强度为945MPa)，和在高温如130℃下收缩率较小，例如小于7％，优选小于5％。
拉伸通常通过如下过程实施：首先引导无定形膜或带材通过一组进料辊，然后通过一组在较高速度下操作的拉伸辊，同时加热所述膜。为了控制拉伸比的变化，拉伸优选用进料辊和拉伸辊实施，可以以一定的方式控制辊的速度，从而使发生的速度波动为至多约1％，更优选速度波动为至多约0.7、0.5或0.3％。另外，膜或带材厚度应该尽可能均匀；在这方面，优选在修剪边缘之后拉伸膜或带材。
拉伸速度(在生产线终端线筒处的接收速度)可以为至少约1m/min，优选为至少约2、3、4、5、10、15、20、50或甚至100m/min和至多约600、550、500、400、350、250或200m/min。太高的拉伸速度可能会导致破裂。优选地，可以以高于100m/min的工业速度同时拉伸多个带材，通常数量为约200-400个带材。目前速度的实际上限为约400m/min。在本发明方法中拉伸膜或带材的步骤可以在所述高拉伸速度下连续进行，而不发生分割后带材粘连和结对，且膜或带材没有产生空隙和破裂，同时仍保持产品高的机械性能。
热定型所获得的单轴取向带材可以应用本领域熟练技术人员已知的设备和条件离线进行，但优选在线进行。通常，热定型的温度范围为约140-250℃；通常施用附加的低拉伸比(通常为约1.05:1)以防止松驰。热定型后，带材是稳定的和不形成褶皱。
热定型后，可以通过应用任何常规的方法例如交叉缠绕法将本发明的单轴取向的聚酯带材缠到卷筒上。所述聚酯带材可以沿无凸缘的圆柱状卷筒的整个长度缠绕，从而交叉层形成牢固的包裹(即圆柱状线筒),其间隙尽可能少和同时保持线筒容易解绕的能力以用于随后在织布机上纺织。在现有技术中通常已知两种缠绕方法，即摩擦缠绕方法和交叉缠绕方法，按照本发明后者是优选的，因为这种方法获得了更洁净的线筒外观。取决于不同类型带材生产线的宽度和工作宽度，带材生产线中交叉缠绕机器的数量可以为100-600。按照本发明，可以获得具有适合于织布机的规则形状的标准线筒(例如没有下凹或凸起缺陷的圆柱状线筒)。
也可以使带材进一步经受一个或多个附加步骤以建立起其它所需要的性能，比如化学处理步骤、电晕处理或涂覆步骤。
制品
可以应用本发明的带材制备成品或半成品、机织物、适合于许多主要为工业的终端用途如土工织物等、原纤化扁丝纱、细绳、绳索、金属线、大包如柔性中间集装袋(FIBC)、地毯底布。
设备
在一个方面，本发明涉及实施本发明方法的设备。所述设备包括：
-聚合原料聚酯的一个或多个反应器，所述反应器的出口与至少一个熔融混合设备的入口相连，和
-用于测量原料聚酯粘度的设备，
-用于熔融混合原料聚合物和任选添加剂以形成聚酯组合物的至少一个熔融混合设备，所述熔融混合设备的出口连接至薄膜挤出模头，和
-用于测量所述聚酯组合物粘度的设备，
-用于形成聚酯组合物的熔融膜的薄膜挤出模头，
-与薄膜挤出模头串联用于生产(单轴取向的)聚酯带材的聚酯带材生产线，所述聚酯带材生产线具有边缘修剪设备和用于将修剪掉边缘进料至所述熔融混合设备入口的设备。
为了避免疑问，应理解本发明的设备是一种整合设备，其不包含使所述方法以基本不连续方式运行的任何中间贮存设备等。类似地，本发明方法是一种整合方法，这意味着在所有相同的前提下所述方法可以连续运行，和其中所述制备聚酯带材的步骤连续实施。换句话说，可以认为本发明涉及一种用于连续生产聚酯带材的整合方法。在这方面，即使不太优选，组合包括熔融聚合和固态聚合的聚酯制备方法被认为是连续运行的方法。
要注意本发明涉及这里描述的特征的所有可能组合，包括在权利要求中描述的特征的组合。
还应注意术语‘包含’不排除存在其它元素。但应理解当描述包含某些组分的产品时也公开了由这些组分组成的产品。类似地，还应理解当描述包括某些步骤的方法时也公开了由这些步骤组成的方法。
下面参考如下附图进一步描述本发明，其中：
图1示意性描述了本发明的用于连续生产聚酯带材的系统100的一个实施方案。
图2示意性描述了用于制备聚酯熔融组合物的单元101的一个实施方案，和
图3示意性描述了用于制备适合于膜生产的熔融聚酯组合物的配混单元的一个实施方案，
图4示意性描述了用于制备适合于膜生产的熔融聚酯组合物的配混单元的另一个实施方案。
图1示意性描述了本发明的用于连续生产聚酯带材的系统100的一个实施方案。
在单元101中制备具有所需熔体粘度的原料聚酯。在第一熔体粘度控制单元109控制下实施聚合，所述第一熔体粘度控制单元测量离开单元101的原料聚酯熔体的熔体粘度。用附图标记112和117表示的点划线表示了控制回路信号，其中信号112为控制单元109的输入，而信号117为控制单元109的输出信号。单元101中的粘度可以以已知的方式控制，例如通过控制温度、压力、(共聚)单体比、催化剂浓度等中的一个或多个。
将原料聚酯熔体进料至熔融混合设备单元102。任选地，将一部分原料聚酯熔体进料至单元110用于制备聚酯颗粒或碎片。
向熔融混合设备单元102进料来自添加剂进料单元107的聚合防裂添加剂。
单元102制备适合于膜生产的聚酯熔融组合物，并将其进料至聚酯膜生产单元103。聚酯膜生产单元103由聚酯熔融组合物制备聚酯膜并将聚酯膜进料至聚酯带材生产单元104。所述膜生产单元104包括用于挤出聚酯膜的扁平模头和用于接收和冷却聚酯膜的冷却辊。
聚酯带材生产单元104接收来自聚酯膜生产单元103的聚酯膜，和包括修剪聚酯膜边缘的边缘修剪设备，以确保沿整个聚酯膜宽度的厚度均匀和进一步确保聚酯膜的宽度恒定。通过修剪掉边缘的收集单元106收集所述修剪掉边缘。
在带材生产单元104中用分割刀将聚酯膜分割为带材，其中所述分割刀间隔预定宽度。分割后，偶尔有一些生产的带材会破裂。将破裂的带材收集在破裂带材收集单元105中。破裂带材收集单元105包括放置在分割刀附近用于收纳破裂带材的任何合适容器。
将所收集的修剪掉的边缘和破裂带材收集在原料返回单元116中，其中它们可以任选被粉碎并进料返回熔融混合设备单元102中。
第二熔体粘度控制单元108测量聚酯熔融组合物的熔体粘度，并控制由单元107进料的聚合防裂添加剂和/或其它添加剂如链增长剂的供应，和控制原料返回单元116中来自单元106的粉碎的修剪掉边缘和来自单元105的破裂带材的供应。用附图标记111、113和114指示的点划线表示控制回路信号，其中信号111为基于聚酯组合物熔体粘度测量值的控制单元108的输入，信号113和114为控制单元108的输出信号。通过改变进料至熔融混合设备单元102的修剪掉边缘的循环量和/或通过控制由单元107进料的添加剂如链增长剂的量，可以控制单元102中的粘度。也可以基于输出信号113控制影响单元102中制备的聚酯组合物熔体粘度的其它添加剂。为了解释的目的，在图1中只给出了带单个输出信号的单个控制单元。但本领域的熟练技术人员将会理解实际上单元108和109可以具有基于待控制参数个数的多个输出。
图2示意性描述了用于制备原料聚酯组合物的单元101的一个实施方案。聚酯制备单元101具有糊剂混合容器202、至少一个酯化反应器203、第一预-缩聚反应器204、第二预-缩聚反应器205和精制反应器206。对于这些反应器各种变化也是可能的。具有单个预-聚合反应器的工业聚合生产线以及只有一个糊剂混合容器、一个酯化反应器和一个精制器的聚合生产线也是已知的。
在上述聚酯制备单元101中，向糊剂混合容器202进料二醇基化合物和二羧酸基化合物201。然后将糊剂进料至至少一个酯化反应器203。将酯化反应器203的输出进料至预-缩聚反应器204。第二预-聚合反应器205的输出是第一聚酯熔融组合物，将该第一聚酯熔融组合物进料至精制反应器206进行精制。
精制反应器206的输出物即原料聚酯熔体的熔体粘度由图1所示的粘度控制单元109控制。优选通过改变精制反应器的压力或真空控制熔体粘度。如上所述，当熔体粘度高于目标粘度时，降低真空，即压力增加，而当熔体粘度低于目标粘度时，增加真空，即减小压力。
图3示意性描述了用于制备适合由原料聚酯生产膜的熔融聚酯组合物的熔融混合设备单元102的一个实施方案。单元102包括挤出机301、用于粉碎的修剪掉边缘和/或破裂带材的原料返回单元116和用于一种或多种添加剂的进料单元107。配混单元102具有用于来自聚酯制备单元101的原料聚酯熔融组合物的进口304(参见图1)，即来自精制反应器206的进口(参见图2)，和用于进料第三聚酯熔融组合物至聚酯膜生产单元103的扁平模头的出口305。
进料单元107中的(聚合)添加剂包括防裂添加剂如LLDPE、LDPE等。在一个优选的实施方案中，原料单元107也用于添加链增长剂。原料返回单元116可以具有推进器309，以将修剪掉的边缘和破裂的带材碎片加入挤出机301。如上所述，挤出机301优选为高剪切双螺杆挤出机。
图4示意性描述了用于制备适合由原料聚酯生产膜的聚酯熔融组合物的熔融混合设备单元102的替代实施方案。与图3相比，进料单元107和原料返回单元116组合为单个进料物流进入熔融混合设备301。另外，将脱气器310添加到挤出机，从而从熔融混合设备脱除低分子量材料和残余水分。

Claims (12)

1.生产聚酯带材的整合方法，包括如下步骤：
a)包括在一个或多个串联反应器中的聚合反应来制备原料聚酯和测量所获得的原料聚酯的粘度，
b)将步骤a)获得的原料聚酯和任选的添加剂进料至熔融混合设备中，使所述原料聚酯和所述任选添加剂混合，从而形成熔融态聚酯组合物和测量所获得的聚酯组合物的粘度，
c)通过薄膜挤出模头挤出所述熔融态聚酯组合物，从而形成所述聚酯组合物的熔融膜，
d)由所述熔融聚酯膜制备聚酯带材，其中所述制备包括在所述膜低于其熔点的阶段修剪膜边缘，
e)将步骤d)获得的至少一部分修剪掉的边缘在线进料至步骤b)的熔融混合设备，
其中基于聚酯组合物的测量粘度控制进料至步骤b)的熔融混合设备的修剪掉的边缘和任选的进一步添加剂的量。
2.权利要求的1方法，其中控制聚酯组合物的粘度，从而使所述粘度相对目标值变化至多10％，更优选至多5％。
3.权利要求1或2的方法，其中将修剪掉的边缘输送至至少部分处于在25℃和大气压下测量时相对湿度为至多10％的环境下的熔融混合设备中。
4.权利要求1-3任一项或多项的方法，其中修剪掉的边缘至少部分通过保护管道输送。
5.权利要求1-4任一项或多项的方法，其中所述聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)。
6.权利要求1-4任一项或多项的方法，其中所述聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯和原料聚酯的固有粘度为至少0.5dl/g。
7.权利要求1-6任一项或多项的方法，其中步骤b)中的添加剂包括至少一种链增长剂。
8.权利要求7的方法，其中所述链增长剂为直链链增长剂。
9.权利要求1-8任一项或多项的方法，其中在一个或多个熔融聚合反应器中应用熔融聚合方法制备原料聚酯和其中将来自所述一个或多个反应器的聚酯熔体直接进料至步骤b)的熔融混合设备。
10.权利要求1-9任一项或多项的方法，其中所述原料聚酯和/或聚酯组合物的粘度为熔体粘度。
11.权利要求1-10任一项或多项的方法，其中所述带材为单轴取向的聚酯带材和其中：
-步骤c)进一步包括将所述熔融态聚酯膜冷却至低于其熔点，
-步骤d)进一步包括将所述聚酯膜分割为多个带材，随后将所述多个带材在80-120℃的温度下以至少3:1的拉伸比拉伸，和在至少150℃的温度下使所述拉伸后的带材热定型。
12.实施权利要求1-11任一项或多项的方法的设备，包括：
-用于聚合原料聚酯的一个或多个反应器，所述反应器的出口与至少一个熔融混合设备的入口相连，和
-用于测量原料聚酯粘度的设备，
-用于熔融混合原料聚合物和任选添加剂以形成聚酯组合物的至少一个熔融混合设备，所述熔融混合设备的出口连接至薄膜挤出模头，和
-用于测量所述聚酯组合物粘度的设备，
-用于形成聚酯组合物的熔融膜的薄膜挤出模头，
-与薄膜挤出模头串联用于生产聚酯带材的聚酯带材生产线，所述聚酯带材生产线具有边缘修剪设备和用于进料修剪掉的边缘至所述熔融混合设备入口的设备。
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