ES2201406T3 - Polimerizacion en estado solido del pet. - Google Patents

Abstract

LA PRESENTE INVENCION CONSISTE EN UN PROCEDIMIENTO DE FABRICACION DE PRECINTOS, UTILIZANDO PET POST-CONSUMIDOR Y NO POST-CONSUMIDOR CON AMPLIA DISTRIBUCION DE LA VISCOSIDAD INTRINSECA (IV), MEDIANTE POLIMERIZACION DIRECTA EN ESTADO SOLIDO, EN ESTADO NO GRANULADO, PRODUCIENDO PET CON UN IV HETEROGENEO INCREMENTADO, ADECUADO PARA EXTRUSION DE PRECINTOS DE ELEVADA EFICIENCIA. DICHO PROCEDIMIENTO INCREMENTA EL IV DE LAS RESINAS RECICLADAS, CONSISTENTES PRINCIPALMENTE EN TEREFTALATO DE POLIETILENO (PET), PREFERIBLEMENTE MEDIANTE EN TROCEAR EL PLASTICO POST-CONSUMIDOR EN ESCAMAS Y PEDAZOS GRANDES, LAMINARLOS, PRECALENTANDO LAS ESCAMAS Y CALENTANDO LAS ESCAMAS Y PEDAZOS PRECALENTADOS EN UNA ATMOSFERA DE NITROGENO GASEOSO CALIENTE, INCREMENTANDO ASI LA VISCOSIDAD INTRINSECA DE LOS MISMOS. LOS POLIMEROS DE PET DE VISCOSIDADES INCREMENTADAS SON UTILES EN LA FABRICACION DE MATERIAL DE PRECINTOS DE ELEVADA EFICIENCIA.

Description

Polimerización de estado sólido del PET.

La presente invención se refiere a la polimerización de estado sólido del polietileno tereftalato (PET) postconsumo, o procedente de reciclado, y no postconsumo.

El PET postconsumo, cuya materia prima son las botellas para bebida flexibles de plástico, se puede obtener a partir de plantas de reciclaje. Se usa, por ejemplo, para fabricar hilos de fibra usados como material aislante en artículos textiles y material de fibra usado para fabricar alfombras. Tiene una viscosidad intrínseca (VI) relativamente baja y heterogénea. Anteriormente, esta característica ha impedido que el PET se usara directamente en la fabricación de productos que requerían una VI alta u homogénea. Uno de los descubrimientos de esta invención es el hecho de que la heterogeneidad de la VI del PET no altera la producción de flejes.

En la anterior técnica, el PET obtenido, bien fuera postconsumo o no, se trituraba en escamas y trozos que, posteriormente, se moldeaban por extrusión en pellets. El PET triturado tiene un amplio intervalo de VI, debido a que las botellas para bebida flexibles de plástico se fabrican con diferentes VI, generalmente del orden de 0,65-0,80 dl/g. Por esta razón, la técnica anterior ha demostrado que, para la fabricación de un producto de alto rendimiento a partir de este material PET postconsumo, es necesario obtener un material con un estrecho intervalo de VI tras un procedimiento de polimerización de estado sólido que requiere, como etapa inicial, la peletización de las escamas. Con el fin de incrementar y obtener pellets de PET con un estrecho intervalo de VI, la técnica anterior muestra cómo someter los pellets de PET a una polimerización de estado sólido. Una vez que los pellets se han sometido a la polimerización de estado sólido, estos se usan en la fabricación de nuevos productos de alto rendimiento como los flejes.

La técnica anterior comienza el procedimiento de polimerización de estado sólido (PES) con pellets de geometría uniforme. Este procedimiento de la técnica anterior, que usa pellets para la fabricación de flejes, tarda en completarse aproximadamente entre 12 y 19 horas. El fleje resultante de la técnica anterior no tiene una VI media superior a 0,90 dl/g.

El documento EP-A-0483665 describe un procedimiento para convertir el poliéster regenerado en materiales con una VI superior, en la que los residuos se filtran y se funden en una etapa previa a la postcondensación, aumentando así la VI del material. La etapa de postcondensación debe llevarse a cabo directamente sobre el material fundido o dicho material fundido debe transformarse primero en gránulos que se someten a una postcondensación de estado sólido (o polimerización).

De acuerdo con esta invención, un procedimiento para elaborar un material de PET apropiado para su uso en la producción de un fleje de plástico de alto rendimiento comprende:

recoger el material de PET con una amplia dispersión de VI (viscosidad intrínseca) dentro de un intervalo que varía entre 0,60 dl/g y 0,95 dl/g;

mezclar los materiales recogidos y reorganizarlos en una mezcla de VI heterogénea del material, que comprende, sustancialmente, una pluralidad de piezas con forma de escamas y trozos irregulares; y

someter directamente la mezcla heterogénea a la polimerización de estado sólido para formar un material heterogéneo con una VI media de, al menos, 0,85 dl/g.

Anteriormente se desconocía que una mezcla heterogénea de material en forma de escamas o trozos podía someterse a una polimerización de estado sólido directamente, con la misma VI media que los pellets, significativamente más rápida y del orden de aproximadamente ¼ del tiempo que se emplea en los pellets. Asimismo, se creía que las escamas con un amplio intervalo de VI no podían someterse directamente a un estado sólido sin ser anteriormente peletizadas hasta alcanzar un estado apropiado para la producción de flejes de alto rendimiento, entendiendo por apropiado no sólo una VI media suficientemente alta, sino también un intervalo de VI estrecho. La polimerización de estado sólido de los pellets pretendía producir y, de hecho produjo, un intervalo de VI estrecho necesario, según creían los expertos en la técnica, para la fabricación de un producto de alto rendimiento. Por otro lado, se ha descubierto que, frente a lo que mostraba la técnica anterior, se pueden fabricar comercialmente, de forma económica, flejes de plástico de alto rendimiento con una VI media superior a 0,90 dl/g, usando PET con una amplia distribución de VI obtenido de la polimerización de estado sólido directamente a partir de piezas con forma de escamas sin previa peletización.

Es deseable encontrar formas versátiles de reutilización del PET postconsumo y otras formas de PET. Una forma de reutilizar este material es mediante el incremento de su VI para que pueda ser usado en la fabricación de flejes de poliéster de alto rendimiento.

Una ventaja de la presente invención es que la polimerización de estado sólido se lleva a cabo, más rápidamente, usando escamas en lugar de los pellets de la técnica anterior. El procedimiento de polimerización de esta invención tarda aproximadamente 3,5 horas en incrementar, hasta un nivel medio apropiado, la VI de los materiales necesaria para la fabricación de flejes de alto rendimiento.

Otra ventaja de la presente invención es que, una vez que las escamas se han calentado para la polimerización de estado sólido, no hay necesidad de transportar dichas escamas hasta un lugar distante, lo que provoca una pérdida de energía calorífica usada para el secado del material antes de la extrusión que, de otro modo, tendría que reañadirse.

Otra ventaja de la presente invención es que el material de partida de PET y las escamas resultantes con un amplio intervalo de VI pueden someterse a la polimerización de estado sólido y usarse en la fabricación de productos de alto rendimiento como los flejes.

Otra ventaja más de la invención es que la botella de PET postconsumo puede usarse por completo en forma de trozos (incluyendo el fondo y el cuello), en una forma de realización, puliendo las porciones del cuello de la botella hasta conseguir una forma más estrecha, con forma de escama, lo que mejora su geometría para obtener una polimerización de estado sólido más efectiva.

Por lo tanto, la presente invención provee un procedimiento para convertir el PET postconsumo en un polímero con una alta viscosidad intrínseca media, directamente a partir de escamas, útil para la fabricación de productos, tales como los flejes. A partir del procedimiento de la presente invención, pueden fabricarse flejes de alto rendimiento, es decir, aquellos que tienen una VI media incrementada que aumenta su rendimiento frente a los flejes de alto rendimiento con una amplia distribución de VI de la técnica anterior.

Un fleje de alto rendimiento tiene una resistencia de soldadura elevada. Esta resistencia de soldadura es frecuentemente la unión más débil de un producto de embalaje. Una resistencia de soldadura igual al 50% de la resistencia a la tracción del fleje es normal en un fleje de alto rendimiento anterior a esta invención. En la presente invención, la resistencia a la tracción del fleje se ha incrementado 30% respecto a los flejes de alto rendimiento de la técnica anterior. Generalmente, cuando la resistencia a la tracción aumenta, disminuye la resistencia a la flexión porcentual. El procedimiento de la presente invención no sólo mantiene la resistencia a la flexión, sino que además aumenta la resistencia a la flexión porcentual. Asimismo, el procedimiento de la presente invención no sólo produce un fleje con una resistencia a la flexión del 50%, sino que además alcanza una resistencia a la flexión media del 80%. Las anteriores relaciones ayudan a diferenciar el significado de fleje de alto rendimiento fabricado siguiendo la técnica anterior y fabricado con la técnica de la siguiente invención.

El procedimiento, de acuerdo con la forma de realización preferida de la invención, comienza con la obtención de material postconsumo y no postconsumo que contiene PET. Este material, que se obtiene a partir de flejes o de plantas de reciclaje de material, tiene un amplio intervalo de VI inicial que varía aproximadamente entre 0,60 y 0,80 dl/g, aunque puede incrementarse hasta los 0,95 dl/g. El material de PET puede contener varias impurezas como el PVC.

Posteriormente, los materiales de PET y PVC se trituran hasta conseguir una mezcla heterogénea de escamas y trozos. Las escamas y trozos de PET y PVC se precalientan en una máquina de secado a 132ºC aproximadamente, durante 3,5 horas. A continuación, se calientan para que el PET se seque y las escamas y los trozos de PVC pierdan transparencia. El PET y los materiales de PVC opacos pasan a través de un par de rodillos de aplanamiento que dejan pasar las escamas, generalmente inalteradas, pero que alisan los trozos hasta que consiguen una forma similar a la de las escamas. Las escamas de PVC que han perdido la transparencia se retiran. Su separación se produce mediante el uso de una cámara sensible al color.

Posteriormente, las escamas de PET, limpias de escamas de PVC, entran en la primera etapa de la polimerización de estado sólido. Se introducen en una tolva y se calientan en ausencia de oxígeno y en presencia de nitrógeno hasta alcanzar una temperatura entre 215ºC y 221ºC, aproximadamente.

De este modo, las escamas están preparadas para entrar en la segunda etapa de la polimerización de estado sólido. La mezcla calentada se extrae de la tolva y se coloca en un silo en ausencia de oxígeno y en presencia de un ciclo de nitrógeno, durante aproximadamente 4 horas. En este punto, las escamas se desplazan de arriba a abajo del silo. En esta segunda etapa de la polimerización de estado sólido, las escamas permanecen a una temperatura aproximada de 218ºC.

Una vez que las escamas han completado la primera y la segunda etapa de la polimerización de estado sólido, la VI media incrementada del material resultante alcanza, como mínimo, los 0,90 del/g y los 1,50 dl/g, como máximo, y aproximadamente 0,95 dl/g de media. Posteriormente, las escamas con una VI incrementada son moldeadas por extrusión en una máquina de extrusión para la producción de flejes. Los flejes producidos por el procedimiento de esta invención, que usa escamas sometidas directamente a la polimerización de estado sólido, en forma de escama, para transformarlas en un material con una VI media incrementada, aún con una amplia distribución de la VI de 0,90 dl/g a 1,50 dl/g, son flejes de alto rendimiento que también tienen una amplia distribución de la VI con una VI media de aproximadamente 0,95 dl /g con, al menos, las mismas propiedades de soldadura y una resistencia a la flexión superior que los flejes de la técnica anterior. Este procedimiento presenta la ventaja de conseguirse en un periodo de tiempo significativamente más corto que en el procedimiento de la técnica anterior, eliminando, asimismo, la etapa de peletización de la técnica anterior.

En la técnica anterior, los pellets requieren aproximadamente entre 12 y 19 horas de polimerización de estado sólido. El procedimiento preferido de la presente invención polimeriza el PET en estado sólido directamente a partir de escamas, sin la anterior peletización de dichas escamas, lo que, según se ha indicado, polimeriza en estado sólido más rápidamente que los pellets. Las escamas sólo requieren 4 horas, aproximadamente, para polimerizar en estado sólido con una VI media apropiada para la fabricación de flejes de alto rendimiento. Además, las escamas con una VI determinada emplean menos tiempo para la polimerización de estado sólido que los pellets, por lo que es posible incrementar el tiempo de contacto entre las escamas durante la polimerización de estado sólido para producir, de una forma económica, un material con una VI cada vez más alta, a partir de las escamas directamente y no a partir de pellets, y con unas propiedades de rendimiento de los flejes fabricados superiores como, por ejemplo, la resistencia a la tracción y en la soldadura, frente a los flejes de la técnica anterior.

Una forma particular de realización de un procedimiento, material y fleje de acuerdo con esta invención, se describe a continuación en los siguientes dibujos, en los que:

La Figura 1 es un diagrama de flujo del procedimiento de esta invención; y

La Figura 2 es un diagrama de flujo de una parte del ciclo de nitrógeno de la etapa de polimerización de estado sólido de la invención, que incluye un lecho de protección para el HCl retirado.

Una forma de realización de la presente invención se lleva a cabo siguiendo las posteriores etapas secuenciales:

El polietileno tereftalato (PET), postconsumo y no postconsumo, se recoge a partir de una o varias fuentes disponibles, incluyendo las plantas de reciclaje del material. Posteriormente se mezcla el material recogido en una mezcla heterogénea. El PET obtenido contiene, frecuentemente, una minoría de PVC, material 5 polipropileno y otros materiales no deseados e impurezas. La mezcla heterogénea compuesta en su mayoría por material de PET postconsumo y material de PVC postconsumo se tritura en escamas y trozos apropiados para su uso en este sistema de manipulación del material. Las escamas se producen a partir de las paredes de la botella y los trozos a partir de los cuellos de las botellas. Los trozos son sustancialmente más gruesos que las escamas de las paredes. El PET y los materiales no deseados se retiran inicialmente mediante separación por flotación.

El propileno, polietileno y los materiales de papel flotan en la parte superior del separador por flotación. Los materiales de PVC y de PET se hunden en la parte inferior del separador por flotación. Los materiales de PVC y de PET obtenidos tienen generalmente una amplia distribución inicial de la VI que oscila entre los 0,60 y 0,80 dl/g aproximadamente, con una VI inicial medial de 0,75 dl/g aproximadamente, como se muestra en la curva A del siguiente gráfico.

La VI inicial de la mezcla de los materiales de partida de PET disminuye dentro de un intervalo relativamente amplio de 0,60 a 0,80 dl/g. Esto se debe al hecho de que el PET se obtiene a partir de varias fuentes. Algunas fuentes pueden tener una VI relativamente inferior a los 0,60 dl/g, mientras que otras pueden tener una VI relativamente superior a los 0,80 dl/g. Además, es posible reciclar otros materiales de VI inferior usados para la producción de flejes de alto rendimiento que siguen los procedimientos de la técnica anterior o que siguen el procedimiento de la esta invención en las que dichos flejes pueden alcanzar una VI media superior a los 0,90 dl/g, aproximadamente, en los presentes flejes de alto rendimiento o cuando los flejes de alto rendimiento se producen mediante este nuevo procedimiento reciclando materiales con VI incluso superior. El material resultante preferido producido de acuerdo con esta invención, a partir de esta mezcla heterogénea con una amplia distribución de materiales de VI inicial media relativamente baja, también tiene una distribución amplia relativamente de VI, pero tiene una media incrementada del 0,95 dl/g, como se muestra en la curva B del gráfico.

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El gráfico anterior muestra los resultados esperados de acuerdo con las formas de realización preferidas de la presente invención bajo un conjunto particular de parámetros introducidos. La forma de las curvas resultantes dependerá de las características de entrada específicas y de los parámetros introducidos en el procedimiento. Sin embargo, se muestra el resultado general de la obtención de un producto con un amplio intervalo de VI, pero con un nivel medio aceptable, para la fabricación de un fleje de alto rendimiento a partir de materiales que tienen un amplio intervalo de baja VI, generalmente. Asimismo, la curva D del gráfico muestra el aumento general de la VI media final con un tiempo de contacto más largo, en el que la VI media aumenta más, reduciendo sólo la distribución, todavía amplia, de la VI del material final.

Se advierte que el material de la polimerización de estado sólido, con una VI media de 0,85 dl/g, que puede obtenerse de acuerdo con los actuales procedimientos anteriores a esta invención, efectivas para la elaboración de flejes de alto rendimiento que tienen actualmente características de rendimiento y calidad aceptables, puede elaborarse mediante el procedimiento de acuerdo con esta invención simplemente mediante la reducción del tiempo de contacto en el procedimiento. De acuerdo con esto, los flejes de alto rendimiento de calidad actual, es decir, aquellos con una VI media, tensión a la tracción y soldabilidad de acuerdo con los requerimientos exigidos para dichos flejes, presentan la ventaja de poder fabricarse más rápida y económicamente si no se requieren para una determinada solicitud las propiedades de los flejes de alto rendimiento mejoradas que actualmente son posibles económicamente con el procedimiento de esta invención. La curva designada con la letra C del gráfico muestra el resultado esperado derivado de la reducción del tiempo de contacto. Como se muestra y se indica, la VI media resultante de 0,80 dl/g, aproximadamente, (con un amplio intervalo de distribución VI) es efectiva para la fabricación de un fleje de alto rendimiento y con la calidad actual, pero sin requerir la etapa de peletización intermedia del procedimiento de la técnica anterior, puesto que se ha descubierto que la amplia distribución de VI no altera el rendimiento del fleje como se consideraba anteriormente.

Una vez que las escamas y los trozos se han sometido al procedimiento de esta invención, como se observa y se indica en el gráfico, el material resultante tiene una distribución de VI comprendida entre un valor mínimo de 0,70 dl/g y un valor máximo de 1,5 dl/g. Este hecho se debe a que los trozos, que inician el procedimiento con una VI baja de 0,60 dl/g, aumentarán como mínimo su VI hasta los 0,70 dl/g, aproximadamente, debido a las propiedades de forma y a su baja VI de partida, mientras que las otras escamas y partículas aumentan su VI hasta un grado significativamente superior de 1,5 dl/g. Una de las invenciones de esta solicitud es que las propiedades de alto rendimiento como, por ejemplo, la resistencia a la tracción, dependen de la VI final media y no del estrecho intervalo del producto formado con alta VI, como se creía anteriormente.

En este punto, el material inicial se coloca en una secadora para la etapa de precalentamiento. En la secadora, el material de PET y de PVC se calienta durante aproximadamente 3,5 horas, entre 132ºC y 178ºC, aproximadamente. Mientras está en la secadora, el material de PVC pierde su transparencia a una temperatura que oscila entre los 132ºC y los 178ºC. Posteriormente, los materiales precalentados, incluidos el PVC que ha perdido transparencia, se retiran del tanque de precalentamiento y se descargan a través de un par de rodillos de alisamiento.

Los rodillos de alisamiento hacen pasar las escamas a través de la línea de contacto de los dos rodillos, sin alterarlas generalmente, aplanando los trozos del cuello. Mediante el alisamiento de los trozos gruesos del cuello, su geometría se hace más parecida a la de las escamas de la pared. Sin embargo, se ha descubierto que, cuando estas piezas del cuello laminadas se calientan a una temperatura de polimerización de estado sólido de 216ºC, aproximadamente, tienden a recuperar su forma original. Además, esta invención presenta la insólita ventaja de que las piezas del cuello que cristalizan en la máquina secadora antes de ser alisadas, aun cuando se calientan a 216ºC aproximadamente, tienden a recuperar su forma, a pesar de las grietas y las fisuras que se han formado, como se ha descubierto. Estas grietas y fisuras reducen la distancia desde cualquier punto de la pieza a la superficie. Por lo tanto, estas recuperan la forma del estado sólido de las piezas con grietas haciéndola más parecida a la de las escamas. Es decir, en un tiempo inferior que los trozos y los pellets a una determinada VI.

Posteriormente, las escamas son conducidas a lo largo de una cinta transportadora y estudiadas mediante una cámara altamente sensible al color. La cámara es capaz de aislar las escamas de PVC que han perdido transparencia. Las posiciones de las escamas de PVC opacas se identifican y se retiran dichas escamas de PVC que ha perdido transparencia de la cinta transportadora mediante una corriente de aire u otros medios para su posterior descarga en un silo. En este punto, el material, limpio de escamas de PVC no deseadas, está formado en su mayoría, estrictamente, por escamas de PET. Las escamas de PVC retiradas que han perdido su transparencia se pesan y se comparan con el peso de la muestra entera de las escamas de PET y PVC que se introducen en la máquina precalentadora. El peso de las escamas de PVC que han perdido transparencia junto con el peso de las escamas de PET precalentadas es igual al peso del material de partida formado por escamas de PVC y de PET, lo que indica que se han eliminado todas las impurezas de PVC.

El uso de una máquina secadora supone una ventaja para la clasificación de las escamas de PVC opacas según el color de las escamas de PET restantes. La eliminación de las escamas de PVC durante la polimerización de estado sólido evita favorablemente la producción del ácido clorhídrico, que tiende a dañar el equipo usado en la segunda etapa de la polimerización de estado sólido. Además, si el PVC se encuentra en las escamas una vez que ha sido sometido al procedimiento de polimerización de estado sólido, aparece una veta opaca en la película moldeada por extrusión. Si las escamas de PVC no son eliminadas, pueden también obstruir la filtración fundida en la máquina de extrusión. Si el PVC aparece en las escamas en una alta concentración, la viscosidad intrínseca (VI) de los materiales puede disminuir. Además, la etapa de secado elimina el agua molecular de las escamas, aumenta marginalmente su viscosidad intrínseca, así como la energía que éstas almacenan.

De la máquina secadora, las escamas precalentadas se transportan hasta la primera etapa de la polimerización de estado sólido. El grosor del producto influye en el tiempo requerido para la polimerización de estado sólido a una determinada VI. Los trozos del cuello, más gruesos, son más lentos de polimerizar en estado sólido para incrementar la VI que las escamas de la pared, más delgadas. En general, las piezas del cuello tardan en incrementar su VI en la polimerización de estado sólido 12 horas, frente a las 3 horas que emplean las piezas de la pared en conseguir el mismo incremento. La primera etapa consiste en aumentar la temperatura de la mayoría de las escamas de PET depositándolas en una tolva. La tolva tiene un medio anoxigénico en el que se libera nitrógeno. La temperatura del material en la tolva asciende hasta los 216ºC. Las escamas se introducen continuamente en la tolva y se mueven a lo largo de ésta. Al desplazarse desde la parte superior de la tolva hasta la parte inferior de ésta, las escamas se exponen a las temperaturas incrementadas entre 216ºC y 221ºC, aproximadamente, y además experimentan un ligero aumento en la viscosidad intrínseca. En una forma de realización, la primera etapa dura aproximadamente una hora.

Las escamas calentadas en la tolva están preparadas para entrar, posteriormente, en la segunda etapa de la polimerización de estado sólido. Las escamas se introducen continuamente en un silo. Las escamas de PET calentadas se mantienen en el silo durante aproximadamente 4 horas, en las que se desplazan de la parte superior del silo hasta la parte inferior de éste. La temperatura aumenta en el silo de 193ºC a 218ºC bajo un ciclo de nitrógeno. En esta etapa, la viscosidad intrínseca de las escamas de PET, inicialmente comprendida en el intervalo de 0,60 hasta 0,80 dl/g, aproximadamente, aumenta sustancialmente y las escamas de PET se devuelven con una VI media de 0,95 dl/g, aproximadamente, y con una amplia distribución de VI que varía alrededor de 0,70 dl/g y 1,50 dl/g. A continuación, estas escamas calentadas de viscosidad intrínseca incrementada pueden introducirse directamente en una máquina de extrusión para la fabricación de flejes de alto rendimiento. Los flejes de alto rendimiento con una VI de, al menos, 0,90 dl/g pueden fabricarse mediante un nuevo procedimiento. Anteriormente a esta invención, no se conocía ningún fleje con una VI de, al menos, 0,90 dl/g fabricado, por lo que dicho fleje representa un avance significativo en este campo.

El ciclo de nitrógeno que se usa en la segunda etapa de la polimerización de estado sólido, mostrado en el diagrama esquemático de producción de la Figura 2, se consigue suministrando nitrógeno puro en la parte inferior del silo y aspirando los contaminantes desde la parte superior del mismo. El nitrógeno se traslada hacia la parte superior del silo y entre las escamas. Así, el nitrógeno reacciona con las escamas para extraer acildehído, etilenglicol y ácido clorhídrico (HCL). Opcionalmente, se puede purificar el nitrógeno de los contaminantes en vez de volver a suministrar nitrógeno puro al ciclo de nitrógeno. De esta forma, el nitrógeno puede reutilizarse. Los contaminantes se retiran del nitrógeno de varías maneras. Una forma es a través de un procedimiento desecador formulado por Hepex. Otra forma es a través de la retirada de residuos mediante el procedimiento de oxidación con catalizador desarrollado por Buhler. Otra forma de retirar el HCl del ciclo de nitrógeno es a través de un aparato con un filtro de mangas con cal que elimina el HCl del flujo del gas. Además, otra manera de retirar el HCl del ciclo del nitrógeno consiste en hacer atravesar el gas a través de un pulverizador de agua que hace absorber el HCl por el compuesto acuoso.

En la segunda etapa de la polimerización de estado sólido, la concentración de HCl emitida es pequeña. Además, el HCl puede provocar problemas en dos zonas de este aparato y procedimiento. Estas dos zonas comprenden la zona de actividad del catalizador y la corrosión, especialmente zonas en las que el agua líquida puede estar presente. Se sabe que el HCl desactiva al catalizador de platino, pero la concentración, a la que produce esta desactivación, no está completamente cuantificada en la presente invención. Un incremento en la temperatura puede compensar en cierta medida la desactivación del catalizador pero aumenta el riesgo de sintetización (desactivación permanente) del catalizador. Aumentar las dimensiones del lecho del catalizador puede compensar una actividad más baja de éste. Sin embargo, esto incrementará el coste del catalizador, bajará la presión y requerirá una capacidad adicional de la turbina.

Asimismo, el HCL presenta problemas de corrosión, especialmente en la presente invención, donde existe agua líquida. El agua líquida tiende a absorber el HCl del gas que atraviesa y lo concentra a niveles en los que la velocidad de corrosión es problemática. Esta situación se produce después de que el condensador enfríe el flujo del procedimiento previo al lecho absorbente.

En una forma de realización, como se muestra en la Figura 2, el problema de la actividad del catalizador y de la corrosión puede corregirse retirando el HCl de la presente invención, tan pronto como sea posible, usando un lecho de protección de material básico. Este lecho de protección debe colocarse en la línea Buhler, justo antes del lecho del catalizador o, quizás más convenientemente, incorporarse en el montaje de la cámara de filtros, justo después del lecho del estado sólido. En otra forma de realización, el lecho de protección puede colocarse tras la cámara de filtros para evitar su colmatación con las partículas de PET. En otra forma de realización, el dibujo Kepex simplificado omite el lecho del catalizador, por lo que el lecho de protección se colocará inmediatamente después del lecho del estado sólido o en el filtro. En otra forma de realización, el filtro de la cámara de filtros puede revestirse de un sólido básico como el óxido de calcio, la cal, la sosa cáustica o el bicarbonato para neutralizar el ácido. De esta forma, la cámara de filtros podría sustituirse.

En otra forma de realización, el lecho de protección puede tener la forma de una cámara de enfriamiento de agua o bicarbonato.

En otra forma de realización, la invención puede además incluir un monitor para detectar los niveles de HCl. Los niveles de HCl pueden ocasionalmente aparecer, cuando los materiales de PVC entran en el lecho del fluido en estado sólido. Un monitor de muestreo de HCl puede estar formado por corrientes menores de caudal conocido en un lavador-borboteador cercano a la unidad de titrimetría automatizada. El consumo de la base para mantener constante el pH puede ser un método directo y simple para la medición del HCl.

Debido al hecho de que el acero o, incluso, el acero inoxidable es probable que se corroa a velocidades excesivas en las que el agua presente con HCl o Cl_{2}, en otra forma de realización de la invención, el aparato de la presente invención se debe construir con materiales alternativos como el CPPC, el PP o un acero con un recubrimiento resistente a la corrosión.

Los manguitos moleculares 13x usados en el procedimiento desecador Buhler se sabe que se degradan con los ácidos. En otra forma de realización, puede usarse un lecho grande para calafatear y recuperar la capacidad de secado perdida. El deterioro del tamiz puede producir un residuo de tamiz. Si esta situación se produce, el residuo podría trasladarse a la producción de PET y/o acumularse en el extremo más bajo del recipiente desecador e impedir el flujo del gas. Para evitar que esta situación se lleve a cabo, una sección de la planta podría estar provista de filtros y puertos de fácil limpieza y de acceso sencillo cerca de la parte inferior del aparato que eludan la contaminación del PET. En otra forma de realización, este hecho también se puede evitar rociando nitrógeno a gran velocidad a través del lecho, durante la operación de regeneración, con un vapor desecador de derivación fuera del procedimiento.

Una vez que los contaminantes se han retirado a través de cualesquiera de estos procedimientos, el nitrógeno purificado es posteriormente reañadido a la parte inferior del silo para someterlo al ciclo de nuevo.

Este procedimiento puede controlarse en una mezcla o en un procedimiento continuo. El gas de nitrógeno retira los productos de la reacción de polimerización volátiles, incluido el etilenglicol, así como otras impurezas que pueden causar reacciones secundarias indeseadas. Así, si las escamas contienen más de 20 partes por millón de PVC después de la etapa de precalentamiento, estas escamas producirán HCl y degradarán el desecador usado para purificar el nitrógeno usado en la segunda etapa de la polimerización de estado sólido. Por esta razón, el desecador deberá ser reemplazado más de una vez al año debido a las reacciones que tienen lugar entre dicho desecador y el HCl.

Volviendo ahora a la invención principal, una vez que las escamas han atravesado la tolva y el silo, el producto se retira o se calienta en la tolva de alimentación de la máquina de extrusión en la que se produce el fleje. La alimentación de la máquina de extrusión con materiales calientes conserva significativamente el calor en el polímero y reduce los requerimientos de potencia por libra de polímero en extrusión. El grado de uniformidad del producto, que resulta de este procedimiento, es insólito en vista del intervalo relativamente amplio y diverso de viscosidad intrínseca de los materiales de partida. Uno de los aspectos más insólitos de esta invención lo constituye el hecho de que el calentamiento y la polimerización de estado sólido de las escamas de PET de consumo se produce fácil y rápidamente y sin los problemas que frecuentemente presentan los pellets como la aglomeración del polímero, la adhesión del polímero al equipo del procedimiento o la degradación del polímero. Otro resultado inesperado es la alta VI media obtenida partiendo de un producto de VI inicial de amplio intervalo. Otro resultado inesperado es que no se requiere un intervalo estrecho de VI ni en el material sometido a la polimerización de estado sólido, usado para la fabricación de flejes de alto rendimiento, ni en el fleje final para obtener un fleje plástico de alto rendimiento y alta calidad.

Las siguientes relaciones sirven de ayuda para la obtención de los resultados finales deseados de viscosidad intrínseca incrementada.

La viscosidad intrínseca aumenta con el incremento de las concentraciones de gas de nitrógeno, con el incremento de la temperatura de la polimerización de estado sólido y con el incremento del tiempo de contacto en la polimerización de estado sólido. También se ha descubierto que el precalentamiento de las escamas, a la temperatura de la reacción, reduce la dimensión del silo necesario para efectuar la polimerización. Además, también se ha descubierto que las escamas delgadas aumentan su VI más rápidamente y a un nivel más alto que los pellets.

De igual modo, se prefieren las escamas porque, a diferencia de los pellets, no se adhieren en la segunda etapa de la polimerización de estado sólido.

El oxígeno no se añade durante las etapas de polimerización de estado sólido ni durante el precalentamiento, porque su presencia puede degradar y teñir los polímeros. El nitrógeno se prefiere como gas usado en la polimerización de estado sólido porque es más económico y fácilmente disponible.

Claims (7)

1. Un procedimiento para la producción de un material de PET apropiado para su uso en la fabricación de flejes plásticos de alto rendimiento, que comprende las siguientes etapas:

recoger el material de PET con una amplia distribución de VI (viscosidad intrínseca) dentro de un intervalo que varía entre 0,60 dl/g y 0,95 dl/g;

mezclar los materiales recogidos y reorganizarlos en una mezcla de VI heterogénea de material, que comprende, sustancialmente, una pluralidad de piezas en forma de escamas y trozos irregulares; y

someter directamente la mezcla heterogénea a la polimerización de estado sólido para formar un material heterogéneo con una VI media de, al menos, 0,85 dl/g.

2. El procedimiento según la reivindicación 1, en la que la mezcla heterogénea de piezas en forma de escamas y trozos se modifican aplanando las piezas en forma de trozos en piezas con forma de escamas.

3. El procedimiento según la reivindicación 2, en el que la etapa de modificación comprende:

laminar la mezcla heterogénea bajo presión para aplanar las piezas con forma de trozos en piezas con forma de escamas.

4. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que además incluye la etapa de identificación y extracción de cualquier partícula de PVC encontrada en la mezcla heterogénea a partir de las etapas de recogida y mezclado.

5. El procedimiento según la reivindicación 4, en la que la etapa de identificación y extracción de las partículas además comprende:

calentar la mezcla heterogénea modificada a una temperatura a la que las partículas de PVC se vuelven opacas y extraer, de forma sustancial, todas las partículas opacas de la mezcla heterogénea modificada.

6. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la etapa de polimerización de estado sólido incluye la extracción de una mayoría de los contaminantes de HCl formados en una porción del ciclo de nitrógeno de ésta, haciendo pasar el nitrógeno usado en el ciclo y cualquier contaminante de HCl a través de un lecho de protección de material básico.

7. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el material de PET sometido a polimerización de estado sólido tiene un intervalo de VI comprendido entre 0,90 dl/g y 1,5 dl/g.