ES2234308T3

ES2234308T3 - Metodo para el tratamiento de poliesteres.

Info

Publication number: ES2234308T3
Application number: ES99950195T
Authority: ES
Inventors: John A. Schwartz, Jr.
Original assignee: Cleanaway Deutschland AG and Co KG
Current assignee: Veolia Umweltservice Beteiligungsverwaltungs GmbH
Priority date: 1998-10-01
Filing date: 1999-09-30
Publication date: 2005-06-16
Anticipated expiration: 2019-09-30
Also published as: CA2343093A1; CN1321174A; DE69922533T2; NO20011606D0; CZ302482B6; JP2002525409A; CN1146624C; EP1124888B1; ATE284430T1; CO5100965A1; CA2343093C; AR016739A1; NO323692B1; NZ510816A; KR20010079974A; BR9914198A; WO2000018830A1; DE69922533D1; KR100635622B1; NO20011606L

Abstract

Método para tratamiento de poliésteres que comprende: a) combinar un poliéster con una cantidad efectiva de una composición alcalina para recubrir al menos una parte del poliéster, y b) calentar la mezcla a una temperatura de 200 hasta 245ºC pero no superior al punto de fusión del poliéster, caracterizado porque la fase (b) se realiza en un medio que contiene no más de 80 ppm de agua.

Description

Método para el tratamiento de poliésteres.

Campo de la invención

La invención se refiere a métodos para tratar los poliésteres. En particular, la invención se refiere a técnicas que pueden emplearse eficazmente para limpiar, descontaminar e incluso incrementar la viscosidad intrínseca de los poliésteres. Como tal, la técnica puede ser útil en una amplia variedad de procesos que incluyen la separación de materiales, como materiales de desecho que contienen impurezas, y/o contaminantes procedentes de los poliésteres y de los elementos sólidos de los poliésteres.

Antecedentes de la invención

Un poliéster es un material polimérico que puede fabricarse mediante esterificación de los ácidos orgánicos polibásicos con ácidos polihídricos. Quizás el poliéster que se fabrica y utiliza más comúnmente sea el tereftalato de polietileno (PET), el cual puede fabricarse mediante reacción de ácido tereftálico con etilenglicol.

Actualmente los poliésteres se están utilizando en cada vez mayor proporción y en diversas aplicaciones. Por ejemplo, los poliésteres se utilizan normalmente para fabricar todo tipo de recipientes, por ejemplo para bebidas y alimentos, películas fotográficas, películas de rayos X, cintas grabadoras magnéticas, aislamientos eléctricos, asistencias quirúrgicas como arterias sintéticas, tejidos y demás productos textiles, así como muchos otros artículos.

La formación de los poliésteres como PET normalmente implica una polimerización a alta temperatura y bajo condiciones de alto vacío. Habitualmente la polimerización supone un proceso en dos fases, es decir polimerización para formar PET seguida por formación del "estado sólido" del PET.

La polimerización de los materiales monoméricos para formar PET proporciona también algunos productos secundarios incluidos DEG y acetaldehídos. La formación del estado sólido del PET puede reducir estos productos secundarios, por ejemplo, los acetaldehídos. El estado sólido incrementa también el peso molecular del material polimérico.

Además de las posibilidades de polimerización, otro tema importante en el campo de la tecnología de poliésteres concierne a la recuperación y reciclaje de los mismos. Debido a que los poliésteres pueden refundirse y reconvertirse de forma económica, se están haciendo muchos esfuerzos para reciclar todo el poliéster que se pueda después de su utilización. Sin embargo, antes de poder reciclar los poliésteres, es necesario separarlos "post-consumo" de otros productos y materiales que se puedan encontrar mezclados con o unidos a los poliésteres. Desgraciadamente, han surgido muchos problemas al intentar separar el poliéster de otros materiales residuales. En particular, muchos procesos de la técnica anterior son incapaces de recuperar eficaz o económicamente el poliéster cuando está presente una cantidad significativa de otros materiales, impurezas y contaminantes.

Muchos procesos para separar los poliésteres de otros materiales de la técnica anterior se concentraron en técnicas de separación por "flotación" y en procesos mecánicos de recuperación. En la separación por flotación, los poliésteres se separan de otros materiales gracias a las diferencias de densidad. Por ejemplo, los materiales que contienen poliéster pueden combinarse con agua. Los materiales menos densos que flotan en el agua pueden así separarse fácilmente del poliéster sumergido. Este procedimiento es relativamente sencillo y puede resultar eficaz en la separación de poliésteres a partir de muchas impurezas de baja densidad. Las técnicas de separación por flotación, sin embargo, no pueden utilizarse si el poliéster se encuentra combinado con materiales que se hunden en agua o que poseen densidades comparables a las del poliéster.

Ejemplos de esto último incluyen cloruro de polivinilo (PVC) y aluminio, que no flotan en agua. De hecho, el PVC tiene una densidad muy similar a la densidad del PET y a menudo se identifica erróneamente con él. Tanto el aluminio como el PVC deben separarse del poliéster antes de volver a ser utilizados. En particular, si se refunden conjuntamente PET y PVC, se producen gases de ácido clorhídrico que destruyen las propiedades del material plástico resultante.

Además de fracasar en la separación de los poliésteres de las impurezas más pesadas que el agua, las técnicas de separación por flotación y de lavado convencional no son capaces tampoco de eliminar los revestimientos o demás contaminantes que normalmente están adheridos al poliéster. Por ejemplo, los recipientes de poliéster están recubiertos generalmente de revestimientos impermeables al vapor, revestimientos de Saran y/o tintas.

Los procesos de recuperación mecánica típicos implican procesos de lavado para eliminar el poliéster de los revestimientos y contaminantes superficiales sin que tenga lugar ninguna reacción sustancial entre el poliéster y la solución de lavado. Por ejemplo, las Patentes de Estados Unidos N^{os} 5.286.463 y 5.366.998 describen una composición y un proceso para eliminar los adhesivos, particularmente las resinas basadas en haluro de polivinilideno y haluro de polivinilo de las películas de poliéster, tales como películas fotográficas. En una realización, las películas de poliéster se mezclan con un hidrocarburo reductor y una base para eliminar la resina polimérica adhesiva de la película. Se añade entonces un ácido para precipitar la resina, que se puede separar entonces de la película de poliéster.

Recientemente, el objetivo de recuperar el poliéster de la corriente de desechos se ha desviado hacia la conversión química del poliéster en unos componentes químicos utilizables. En estos procesos se emplearon materiales alcalinos. Por ejemplo, las Patentes de Estados Unidos N^{os} 5.395.858 y 5.580.905 describen procesos para reciclar los poliésteres en los que estos poliésteres se reducen a sus reactivos químicos originales. El proceso incluye las fases de combinar los materiales de poliéster con una composición alcalina para formar una mezcla. La mezcla se calienta a una temperatura suficiente para convertir el poliéster en una sal alcalina de un ácido orgánico polibásico y un polipol. Durante el proceso, la composición alcalina se añade en cantidad suficiente para reaccionar con todo el poliéster presente en la mezcla.

El proceso anteriormente mencionado prevé la conversión química/saponificación completa del material de poliéster. Sin embargo, esto puede representar un coste adicional sustancial en l proceso global, ya que el poliéster debe finalmente ser reconvertido.

La Patente de Estados Unidos Nº 3.590.904 muestra un proceso para eliminar las subcapas poliméricas de las bases de una película de poliéster, las cuales llevan al menos una capa de haluro de vinilideno copolimérico al menos en una superficie de la base, mediante el contacto del material de poliéster base con un glicol alcalino caliente, donde el glicol puede presentar hasta un 5 por ciento en peso o más de agua para inducir una reacción entre el glicol caliente y las capas del sustrato para limpiar el poliéster.

A pesar de las posibilidades de este proceso de recuperación de las impurezas y contaminantes del poliéster, la técnica sigue buscando formas para que el proceso de recuperación resulte más efectivo en su coste y proporcione un producto reciclado superior.

Sumario de la invención

La presente invención se basa, al menos en parte, en el descubrimiento sorprendente de que el tratamiento de poliésteres como PET con composiciones alcalinas en un medio de reacción que está exento, al menos en sustancia, de agua permite limpiar, descontaminar e incluso mejorar la viscosidad intrínseca de los poliésteres. Este descubrimiento contrasta directamente con la creencia mantenida durante mucho tiempo de que hace falta degradar los poliésteres en presencia de materiales cáusticos.

En un aspecto, la presente invención se refiere a un método para tratar un poliéster que comprende la combinación de un poliéster con una composición alcalina en una cantidad efectiva para recubrir al menos una parte del poliéster. Se calienta luego el poliéster a una temperatura no superior al punto de fusión del mismo. La fase de calentamiento anteriormente mencionada se realiza en un medio que está exento, al menos en sustancia, de agua.

Esta técnica puede utilizarse para mejorar las propiedades de los productos de poliéster obtenidos a partir de procesos de recuperación o reciclaje de materiales que contienen poliéster y que tienen contaminantes y/o impurezas. A este respecto, un método de recuperación incluye la mezcla de los materiales que contienen poliéster con una composición alcalina, método en el cual la composición alcalina se emplea en una cantidad efectiva para reaccionar con una parte del poliéster y de los materiales que lo contienen, seguido por calentamiento de la mezcla a una temperatura eficaz para saponificar una parte del poliéster pero insuficiente para fundirlo. A continuación, se puede limpiar y descontaminar físicamente el poliéster. Un aspecto clave de este proceso es que la fase de calentamiento se realiza en un medio que está, al menos sustancialmente, exento de agua. Dependiendo de, por ejemplo, la duración del proceso, el poliéster resultante puede mejorar en cuanto a su viscosidad intrínseca y su color. Antes de su reutilización, el poliéster puede tratarse mediante técnicas bien conocidas en la técnica, por ejemplo, lavado.

De hecho, lo mismo que se puede utilizar la técnica para incrementar la viscosidad intrínseca del poliéster, también puede emplearse en un método para formar, por ejemplo, poliésteres en estado sólido.

Estos y otros aspectos de la invención se evidenciarán a partir de la descripción y reivindicaciones que siguen.

Breve descripción de los dibujos

La Figura ilustra un diagrama de elaboración de un proceso de reciclaje de PET de acuerdo con la invención.

Descripción detallada de la realización preferente

Tal como se ha expuesto anteriormente, la presente invención se refiere a una técnica para tratar poliésteres que pueda facilitar la limpieza, descontaminación y reciclaje de poliésteres como PET mediante la exposición del poliéster a materiales alcalinos y a temperaturas elevadas. Además, la técnica puede proporcionar mejoras en la viscosidad intrínseca del poliéster resultante.

Un primer aspecto de la invención concierne al tratamiento de los poliésteres por medio de un método que incluye la mezcla de un poliéster con un material cáustico, por ejemplo una composición alcalina como hidróxido de sodio, seguida por calentamiento del material. Uno de los requisitos clave es que el medio de calentamiento esté, al menos en sustancia, exento de agua. Así, el proceso puede incluir también la eliminación de cualquier humedad presente, por ejemplo mediante secado, antes de calentar la mezcla.

Por "al menos en sustancia exento" se entiende que la cantidad de agua presente en el medio es inferior a la que resulta de la degradación del poliéster durante el calentamiento. Normalmente, esta cantidad es inferior a 80 ppm (Punto de Rocío de -40ºC), preferentemente inferior a 10 ppm aproximadamente, especialmente inferior a 5 ppm aproximadamente (Punto de Rocío de -62ºC). No existe ningún mínimo teórico de la cantidad de agua ya que ésta puede ser tan baja como de 1 ppm del medio o incluso menos.

Un poliéster está relacionado con, por ejemplo, una esterificación o producto de reacción entre un ácido orgánico polibásico y un poliol. Se cree que en la invención puede utilizarse cualquier poliéster o copoliéster conocido. El proceso de la invención se dirige a un tipo de poliésteres en particular, denominados aquí politereftalatos de poliol, en los cuales el ácido tereftálico sirve de ácido orgánico polibásico.

Tal como se utiliza aquí, un ácido orgánico polibásico se refiere a cualquier ácido orgánico que tenga dos o más grupos carboxilo (-COOH). La mayoría de los poliésteres derivan de ácidos dibásicos o, en otras palabras, de ácidos dicarboxílicos. Los ácidos polibásicos pueden tener una conformación lineal o cíclica. Ejemplos de ácidos polibásicos lineales que pueden ser utilizados para elaborar los poliésteres incluyen ácidos dicarboxílicos alifáticos, y en particular ácidos dicarboxílicos alifáticos de hasta diez átomos de carbono en su cadena. Estos ácidos incluyen ácido adípico, ácido glutárico, ácido succínico, ácido malónico, ácido oxálico, ácido pimélico, ácido subérico, ácido azelaico, ácido sebácico, ácido maleico y ácido fumárico.

Los ácidos polibásicos orgánicos cíclicos, por otro lado, incluyen ácidos dicarboxílicos carbocíclicos. Estos ácidos son conocidos como ácido ftálico, ácido isoftálico, ácido tereftálico y ácido naftalendicarboxílico y se utilizan, en particular, el ácido tereftálico para elaborar el tereftalato de polietileno, que es quizás el poliéster de mayor disponibilidad comercial.

Tal como se describe anteriormente, un ácido orgánico polibásico se combina con un poliol para producir un poliéster. Los polioles son compuestos que contienen al menos dos grupos hidroxilo. Muchos poliésteres se sintetizan utilizando polioles que contienen dos grupos hidroxilo, denominados dioles. Los dioles se preparan habitualmente a partir de un alqueno mediante adición neta de dos grupos hidroxilo al doble enlace de carbono según el método llamado hidroxilación. Los polioles se denominan comúnmente glicoles y alcoholes polihídricos. Ejemplos de polioles utilizados para elaborar poliésteres incluyen etilenglicol, propilenglicol, butilenglicol y ciclohexanodimetanol.

Con el propósito de ilustrar, el cuadro siguiente contiene una lista no exhaustiva de poliésteres disponibles comercialmente según la invención. Para cada poliéster se proporciona el ácido orgánico polibásico así como el poliol correspondientes.

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Normalmente el poliéster se encuentra en forma discreta, por ejemplo finamente partido o granulado. Como ejemplos de partículas adecuadas se citan gránulos con un tamaño de 1-15 mm y escamas con un tamaño de 3,175-19,050 mm. Sin embargo, la forma precisa no es crítica para la presente invención en la medida en que el poliéster puede ser recubierto por el material cáustico.

El material cáustico empleado en la invención puede ser cualquier material cáustico reconocido en la técnica. Ejemplos específicos de materiales cáusticos incluyen composiciones alcalinas, como hidróxido de sodio, hidróxido de calcio, hidróxido de magnesio, hidróxido de potasio, hidróxido de litio y mezclas de los mismos.

La cantidad de material cáustico empleado es aquella cantidad necesaria para recubrir al menos una parte del poliéster. Preferentemente, se introduce el material cáustico en una cantidad suficiente para recubrir la totalidad del poliéster. La cantidad precisa de material cáustico depende del nivel de impurezas presente y de la limpieza necesaria para eliminar eficazmente una cantidad determinada de impurezas.

Tal como se ha expuesto anteriormente, cuando se introduce humedad dentro del material, por ejemplo con el material cáustico, el material puede secarse antes del calentamiento. El secado se realiza preferentemente a una temperatura no superior a 160ºC, con más preferencia a 130-160ºC.

El medio en el cual se realiza la fase de calentamiento no es crítica siempre que esté, al menos en sustancia, exento de agua. Debido a consideraciones de coste, se prefiere un medio de aire seco, aunque también pueda emplearse eficazmente una atmósfera inerte como de nitrógeno, argón o similares.

Finalmente, la temperatura a la cual se calienta el material depende de la naturaleza del proceso global. Es decir que el tratamiento puede realizarse a temperaturas que se sitúen cerca del punto de fusión del poliéster. La temperatura preferente es de 200-245ºC.

El método de tratamiento de esta invención puede proporcionar diversas ventajas significativas. Por ejemplo, es capaz de limpiar y/o descontaminar el poliéster. De hecho, el poliéster puede limpiarse y/o descontaminarse a un nivel suficiente para cumplir con varias directivas reguladoras, por ejemplo FDA. Por supuesto, debe reconocerse que el nivel deseado de limpieza o descontaminación depende del uso final definitivo del poliéster. La técnica puede utilizarse también para incrementar la viscosidad intrínseca del poliéster. Con este objetivo, la fase de calentamiento en presencia de un medio seco se realiza durante un período de tiempo suficiente para mejorar la viscosidad intrínseca del poliéster. El tiempo mínimo depende, por ejemplo, del contenido en agua del medio y puede ser tan bajo como de 5-10 minutos. El procesamiento típico es al menos de 1 hora aproximadamente, preferentemente al menos de 2 horas aproximadamente.

A la luz de las ventajas anteriormente mencionadas, la técnica de la invención puede emplearse en diversos medios, incluidos tanto la formación, por ejemplo, del estado sólido, como el reciclaje de los poliésteres.

Un medio particular en el cual el tratamiento de la invención puede proporcionar ventajas significativas supone la recuperación de los materiales de poliéster. El método exacto de recuperación no es crítico mientras incluya tanto la utilización de un material alcalino como un medio que esté, al menos en sustancia, exento de agua.

El proceso de recuperación de la presente invención supone dos fases, siendo la primera la introducción de una cantidad de material alcalino que sea suficiente para someter a reacción al menos una parte, pero solamente una parte, del poliéster. En particular, el material alcalino se añade preferentemente en una cantidad suficiente para reaccionar con hasta un 20% en peso de poliéster, preferentemente hasta un 10% aproximadamente y todavía con más preferencia hasta un 3% en peso aproximadamente de poliéster.

Además, como cantidad mínima se prefiere, pero no se exige, que se someta a reacción al menos un 0,25% aproximadamente de poliéster, con un 0,5% mínimo o incluso un 1% puede ser aceptable según la naturaleza/cantidad de contaminantes.

La segunda fase implica el calentamiento de la mezcla a una temperatura suficiente para saponificar una parte del poliéster pero insuficiente para fundirlo. Este calentamiento puede incluir más de una fase de calentamiento. La secuencia de calentamiento preferente a este respecto incluye el calentamiento a una temperatura de 150-160ºC de modo que el poliéster se seque, seguido por calentamiento, después del secado, a una temperatura de 200-240ºC en un medio que está, al menos en sustancia, exento de agua, preferentemente un medio de aire seco.

El proceso de recuperación puede incluir fases de pretratamiento antes de la adición del material cáustico, así como fases adicionales de postratamiento para separar y mejorar la eliminación de impurezas y/o contaminantes del producto de poliéster.

En la mayoría de las aplicaciones, el poliéster que se está recuperando es tereftalato de polietileno. Una parte del tereftalato de polietileno se saponificará y se convertirá en un tereftalato metálico y etilenglicol. El tereftalato metálico que se produce puede disolverse en agua y el agua puede acidificarse, provocando que el ácido tereftálico precipite. El ácido tereftálico puede filtrarse y reutilizarse si así se desea.

Se describe ahora un proceso de recuperación de acuerdo con la invención en términos de un ejemplo preferente del mismo que se expone en la Figura. Tal como se ilustra en la Figura, el proceso de reciclaje típico implica tres fases; es decir, pretratamiento del poliéster, que se indica generalmente con A, reacción del PET que se indica generalmente con B y separación y postratamiento de los productos de reacción, que se indican con C.

La primera de estas fases implica el pretratamiento del PET. A este respecto, antes de ponerlo en contacto con una composición alcalina, el poliéster, 1, si se desea, puede ser cortado o triturado según un tamaño particular. El dimensionamiento de las escamas se efectúa solamente con el fin de facilitar su manejo.

Igualmente, antes de combinarlos con la composición alcalina, los materiales que contienen el poliéster pueden ser sumergidos en agua o en algún otro fluido con el fin de separar los materiales menos densos o más ligeros de los materiales más pesados, incluido el poliéster. Estas técnicas son bien conocidas en el campo técnico. Más particularmente, se sabe que los poliésteres se hunden en agua, mientras que otros polímeros, como poliolefinas y los productos del papel, flotan en agua. Así, los materiales más ligeros pueden separarse fácilmente de los más pesados cuando están en contacto con un fluido. El hecho de someter los materiales a una fase de separación por hundimiento/flotación antes de que éstos se pongan en contacto con la composición alcalina no sólo reduce la cantidad de materiales que se debe procesar, sino que elimina también los materiales del poliéster antes de seguir el proce-
samiento.

Cuando se somete a una fase que incluye agua, por ejemplo una fase de separación por hundimiento/flotación, el poliéster puede secarse antes de combinarse con el material alcalino. Este secado, que se lleva a cabo a temperaturas no superiores a 160ºC, preferentemente a 130-160ºC, puede realizarse mediante cualquier método reconocido en la técnica.

La fase siguiente del proceso, B, implica la mezcla del poliéster con el material cáustico, así como las fases posteriores de secado y calentamiento, e incluye el calentamiento en un medio de aire seco. Preferentemente, este aspecto del método supone la mezcla del material de poliéster seco con un material cáustico, 2, seguida de calentamiento/secado y posterior introducción de la mezcla en una cámara de reacción. Se puede introducir también durante las fases de calentamiento una corriente caliente de aire seco, 3, para proporcionar el medio apropiado exento de agua. Durante la fase de calentamiento/reacción, puede eliminarse de la cámara de reacción una corriente que contiene un elemento volátil, 6.

La temperatura actual a la cual se calienta la mezcla depende de una cantidad de factores que incluyen las impurezas y/o contaminantes particulares presentes en la mezcla. En general, sin embargo, la mezcla debe calentarse a la temperatura más alta posible sin fundir el poliéster. Por ejemplo, el PET tiene un punto de fusión típico entre 249ºC y 271ºC aproximadamente.

El equipo y aparatos utilizados durante el proceso de la presente invención pueden variar también. Hasta el momento se han obtenido buenos resultados cuando se calienta el poliéster en un horno rotatorio. El horno rotatorio puede calentarse indirectamente con gases calientes, mediante un elemento eléctrico, mediante aceite caliente o por medio de quemadores de combustible fósil. Como ejemplo de horno adecuado que se calienta indirectamente para su utilización en el proceso de la presente invención se cita el Horno de Calcinación Rotatorio comercializado por Renneburg Division of Heyl & Patterson, Inc. Se cree, sin embargo, que un procesador térmico de discos múltiples, un secador de doble cono, o un horno funcionará igualmente bien. Por supuesto, existen muchos otros dispositivos similares que pueden ser utilizados en el proceso de la presente invención.

La fase final del proceso, C, implica la separación de los distintos productos de reacción. En este proceso de recuperación, la parte de poliéster que se saponifica se convierte en un poliol y una sal de ácido. Por ejemplo, con la saponificación de PET con hidróxido de sodio, éste se transforma en etilenglicol y tereftalato de disodio. El poliol que se forma durante el proceso permanece líquido en la mezcla o se evapora de la reacción si la mezcla se calienta por encima del punto de ebullición del poliol.

La primera fase de la etapa de separación implica la separación del poliéster, 4, de la sal de ácido, 5, y de cualquier partícula, 7, respectivamente. Estos componentes se manejan luego individualmente.

La sal de ácido o la sal metálica formada, como el tereftalato de disodio, se disuelve en agua cuando se lavan los materiales calentados. Si se desea, la sal metálica puede recuperarse posteriormente del agua de lavado. Por ejemplo, si la sal de ácido es un tereftalato, primero se puede filtrar el agua de lavado con el fin de eliminar toda impureza y contaminante no disueltos, los cuales vienen indicados por la corriente 10. Luego, se puede acidificar el agua de lavado lo que provoca que el ácido tereftálico precipite. Para acidificar la solución a ésta se puede añadir un ácido inorgánico, tal como ácido clorhídrico, ácido fosfórico o ácido sulfúrico, o un ácido orgánico como ácido acético o ácido carbónico. Una vez que el ácido tereftálico ha precipitado, éste puede filtrarse, lavarse y secarse, dejando un producto relativamente puro 11.

El poliéster se trata también antes de su reutilización. Una primera fase en la etapa de separación del proceso de recuperación implica el lavado del material de poliéster.

La fase de lavado adecuada para su utilización con respecto al PET resultante puede incluir cualquier fase o aparato de lavado conocido en la técnica. Sin embargo, se prefiere el empleo de una fase de lavado de alto esfuerzo de cizalla para facilitar la eliminación de materiales tipo oligómeros y demás composiciones orgánicas e inorgánicas de la superficie del PET. Estas lavadoras de alto esfuerzo de cizalla están comercialmente disponibles para el técnico de fabricantes como Reg-Mac o Sorema.

Además, las fases de lavado incluyen además la neutralización de cualquier material alcalino remanente mediante adición de un ácido adecuado, como ácido fosfórico.

Otras fases en el tratamiento de postseparación del poliéster dependen de los contaminantes y/o impurezas particulares en las composiciones de salida. Con este fin, la invención puede recuperar eficazmente el poliéster de una variedad de contaminantes y/o impurezas.

Por ejemplo, el método puede utilizarse para separar los poliésteres de cloruro de polivinilo. Un aspecto de la invención implica el calentamiento de la mezcla de la composición alcalina y los materiales de poliéster a una temperatura suficiente para desclorar al menos una parte del cloruro de polivinilo, convirtiéndolo así en una forma separable del poliéster. La mezcla, sin embargo, se calienta a una temperatura insuficiente para fundir el poliéster.

Con el fin de separar el cloruro de polivinilo declorado del poliéster, la mezcla, después de su calentamiento, puede combinarse con un fluido como agua. Al colocarlo en agua, el poliéster se hundirá mientras que el cloruro de polivinilo declorado flotará. Así, una corriente, 9, que contiene, por ejemplo, cloruro de polivinilo declorado, puede separarse fácilmente del poliéster. Opcionalmente, las burbujas de gas que se adherirán al cloruro de polivinilo declorado, pueden ser pasadas a través del agua para facilitar su separación.

Además, el PVC declorado puede ser separado mediante técnicas de clasificación por color bien conocidas en la técnica. Ejemplos de equipos comercialmente disponibles incluyen aquellos producidos por fabricantes tales como SRC, Satake y MSS.

El proceso de la invención también puede separar eficazmente los poliésteres de pequeñas partículas, es decir del orden de micras, de aluminio y similares. Este aspecto incluye el calentamiento de la mezcla de material de desecho/composición alcalina a una temperatura suficiente para que la composición alcalina reaccione con al menos una parte del metal sin fundir el poliéster. El subproducto de la reacción entre el componente alcalino y el aluminio puede eliminarse en fases posteriores de lavado.

Otro aspecto del proceso de recuperación implica la eliminación de los recubrimientos y/o compuestos orgánicos e inorgánicos arrastrados de los poliésteres. Al respecto, la mezcla cáustica de poliéster/producto se calienta a una temperatura suficiente para saponificar la superficie exterior del poliéster, eliminando por este medio los recubrimientos del poliéster. La mezcla se calienta a una temperatura insuficiente para fundir el poliéster.

El proceso de recuperación de esta invención puede funcionar continuamente o puede establecerse como sistema por lotes. Puede procesarse prácticamente cualquier material de poliéster. Preferentemente, los materiales de poliéster se recuperan de la corriente de desechos sólidos, aliviando así muchas preocupaciones ambientales y problemas de evacuación. La presente invención se dirige particularmente al reciclaje de recipientes para alimentos y bebidas fabricados con PET. Mediante el proceso de la presente invención, los poliésteres pueden ser recuperados y reutilizados a partir de desechos postconsumo, incluso cuando los poliésteres se encuentran mezclados con cloruro de polivinilo o aluminio, adheridos a varios revestimientos, o arrastrados con varios compuestos orgánicos e inorgánicos. Estos materiales se tiran generalmente en vertederos o se incineran después de un único uso debido a la falta de un proceso económico que recupere el poliéster.

El proceso de recuperación es capaz de proporcionar ventajas significativas en comparación con los procesos más tradicionales dentro del campo. En particular, el proceso es capaz de proporcionar un producto de PET reciclado que tenga unas propiedades mejoradas, por ejemplo, un alto grado de limpieza, buen color e incluso posiblemente una viscosidad intrínseca mejorada. Además, es capaz de proporcionar estos productos con un rendimiento aceptable y a un coste de procesamiento inferior ya que, por ejemplo, no requiere la "repolimerización" de los monómeros en contraste con los procesos típicos de despolimerización.

Además de la recuperación, los procesos para formar poliésteres que incluyan, por ejemplo, procesos conocidos de formación del estado sólido, pueden mejorarse utilizando el método de tratamiento de la invención. Con este fin, los procesos de formación del estado sólido son bien conocidos en la técnica y no se expondrán en detalle aquí como tales.

Para completar, se observa que los procesos de formación del estado sólido implican típicamente el tratamiento de poliésteres como PET en forma de partículas. Las partículas preferentes incluyen gránulos con un tamaño de 1-15 mm. Sin embargo, sin tener en cuenta el tamaño de las partículas o el proceso de formación del estado sólido utilizado, el método de la invención implica el recubrimiento de las partículas de poliéster con un material alcalino.

Además, los procesos de formación del estado sólido, de acuerdo con la invención, incluyen el calentamiento de las partículas recubiertas durante un período de tiempo eficaz para provocar la formación del estado sólido del poliéster. Con este fin, las temperaturas adecuadas, por ejemplo 200-230ºC, y el período de tiempo, del orden de varias horas, son bien conocidas en la técnica. Sin embargo, se observa que, tal como se ha expuesto anteriormente, puede realizarse un proceso de calentamiento en dos fases que incluye el calentamiento para eliminar el agua, por ejemplo a una temperatura de 160ºC aproximadamente, seguido de calentamiento a 190-240ºC aproximadamente, preferentemente a 200-230ºC en un medio al menos en sustancia exento de agua.

La invención se ilustra ahora mediante el ejemplo siguiente. Hay que señalar que este ejemplo se presenta solamente para ilustrar la invención y que no limita en nada la invención.

Ejemplo

Se trituraron 1.362 kg de botellas de PET contaminadas con PVC después de su consumo hasta alcanzar un tamaño nominal de escama de 0,95 cm y se colocaron en un tanque de hundimiento/flotación para eliminar el papel y las poliolefinas. La fracción pesada que contenía el PET y el PVC molidos se mezcló con un 10% en peso de una disolución de hidróxido de sodio al 50% y se colocó luego en un horno rotatorio discontinuo calentado eléctricamente que tenía un diámetro de 137 cm y una longitud calentada de 9,75 m. Se calentó el material a 121ºC mientras se mantenía un flujo de 16,98 m^{3} por minuto de aire seco caliente por todo el horno (Punto de Rocío de -62ºC y temperatura de 121ºC).

Después de tres horas, el nivel de humedad de las escamas era del 0,2%, momento en el cual se incrementó la temperatura de las escamas y del aire a 204ºC y se mantuvo esta temperatura durante 9 horas.

A continuación, el material se enfrió y se colocó en un tanque de hundimiento/flotación para eliminar el PVC degradado. Después del proceso de hundimiento/flotación, la fracción pesada se lavó durante dos minutos en una lavadora de alto esfuerzo de cizalla REG MAC, seguido por un enjuague con una disolución de ácido fosfórico que tenía un pH de aproximadamente 4. Después del enjuague ácido, se lavó el material con agua fría, se secó en una secadora centrífuga a 121ºC a un nivel de humedad inferior al 1% y se clasificó por color para eliminar todo el PVC decolorado remanente.

Se expone un resumen de los resultados en el cuadro siguiente:

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Aunque el proceso de la invención se haya descrito en términos de algunas realizaciones preferentes del mismo, es importante reconocer que la invención no se limita en nada a estas realizaciones. En su lugar, tal como se ilustra más arriba, las ventajas asociadas a ambas propiedades del producto, por ejemplo, color y limpieza, y a las condiciones de proceso, por ejemplo, aire contra atmósfera inerte, son independientes de la formación particular del poliéster o del proceso de recuperación que se está empleando.

Se pretende que el alcance de la presente invención se limite solamente al alcance de las reivindicaciones siguientes.

Claims

1. Método para tratamiento de poliésteres que comprende:

a): combinar un poliéster con una cantidad efectiva de una composición alcalina para recubrir al menos una parte del poliéster, y

b): calentar la mezcla a una temperatura de 200 hasta 245ºC pero no superior al punto de fusión del poliéster,

: caracterizado porque la fase (b) se realiza en un medio que contiene no más de 80 ppm de agua.

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el poliéster se encuentra en una forma seleccionada a partir del grupo compuesto por partículas, gránulos y escamas.

3. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque la composición alcalina se introduce en una cantidad efectiva para recubrir sustancialmente la totalidad del poliéster.

4. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque se selecciona el poliéster a partir del grupo compuesto por tereftalato de polietileno y naftalato de polietileno.

5. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque la composición alcalina se selecciona a partir de un grupo compuesto por hidróxido de sodio, hidróxido de calcio, hidróxido de magnesio, hidróxido de potasio, hidróxido de litio, y mezclas de los mismos.

6. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además la fase de secar las partículas entre las fases (a) y (b).

7. Método según la reivindicación 6, caracterizado porque la fase de secado se realiza a una temperatura de 130-160ºC.

8. Método para recuperar poliésteres que contienen contaminantes y/o impurezas que comprende:

a): mezclar los materiales que contienen poliéster con una composición alcalina, composición alcalina que se emplea en una cantidad efectiva para reaccionar con una parte del poliéster en el material que contiene poliéster;

b): calentar la mezcla a una temperatura de 200 a 245ºC eficaz para saponificar una parte del poliéster pero insuficiente para fundir el poliéster, y

c): separar al menos una parte del poliéster de los materiales remanentes,

9. Método según la reivindicación 8, caracterizado porque el medio de la fase (b) contiene no más de 5 ppm de agua.

10. Método según la reivindicación 8, caracterizado porque la cantidad de composición alcalina añadida es suficiente para reaccionar con hasta un 20% en peso de un poliéster.

11. Método según la reivindicación 8, caracterizado porque la composición alcalina está presente en una cantidad efectiva para reaccionar con hasta un 10% del poliéster.

12. Método según la reivindicación 8, caracterizado porque la composición alcalina está presente en una cantidad efectiva para reaccionar con al menos un 3% del poliéster.

13. Método según la reivindicación 8, caracterizado porque la composición alcalina se selecciona a partir de un grupo compuesto por hidróxido de sodio, hidróxido de calcio, hidróxido de magnesio, hidróxido de potasio, hidróxido de litio, y mezclas de los mismos.

14. Método según la reivindicación 8, caracterizado porque la composición alcalina comprende hidróxido de sodio.

15. Método según la reivindicación 8, caracterizado porque comprende además la fase de secar la mezcla entre las fases (a) y (b).

16. Método según la reivindicación 15, caracterizado porque el secado se realiza a 130-160ºC.

17. Método según la reivindicación 8, caracterizado porque el poliéster es tereftalato de polietileno.

18. Método según la reivindicación 8, caracterizado porque comprende además, antes de la fase (a):

(i): la inmersión de los materiales que contienen poliéster en agua,

(ii): la separación de todos los materiales que flotan en dicho agua de los materiales que contienen poliéster sumergidos en ella, y

(iii): el secado de los materiales remanentes que contienen poliéster.

19. Método según la reivindicación 18, caracterizado porque dicha fase de secado comprende el secado por centrifugación de los materiales que contienen poliéster.

20. Método según la reivindicación 18, caracterizado porque dicha fase de secado se realiza a una temperatura no superior a 160ºC.

21. El método según la reivindicación 8, caracterizado porque comprende además:

d): el lavado del poliéster.

22. Método según la reivindicación 21, caracterizado porque la fase (d) comprende el lavado de gran esfuerzo de cizalla del poliéster.

23. Método según la reivindicación 21, caracterizado porque comprende además:

(e): la introducción de una cantidad efectiva de al menos un ácido dentro del poliéster de modo que se neutralice cualquier composición alcalina remanente.

24. Método para tratar el poliéster que comprende:

a): el recubrimiento del poliéster con una cantidad efectiva de una composición alcalina para recubrir al menos una parte del poliéster, y

b): el calentamiento de la mezcla a una temperatura de 200 hasta 245ºC pero no superior al punto de fusión del poliéster para incrementar la viscosidad intrínseca del poliéster,

25. Método según la reivindicación 24, caracterizado porque comprende además la fase de secar la mezcla entre las fases (a) y (b).

26. Método según la reivindicación 24, caracterizado porque la cantidad efectiva de la composición alcalina es una cantidad suficiente para reaccionar con solamente una parte del poliéster.

27. Método para formar el estado sólido de las partículas de poliéster, que comprende:

a): proporcionar partículas discretas que comprenden al menos un poliéster;

b): recubrir las partículas de poliéster con una composición alcalina; y

c): calentar las partículas recubiertas hasta una temperatura efectiva de formación del estado sólido de 200 a 245ºC y durante un período de tiempo efectivo de formación del estado sólido, realizándose dicha fase de calentamiento en un medio que contiene no más de 80 ppm de agua.

28. Método según la reivindicación 27, caracterizado porque comprende además la fase de secar las partículas recubiertas entre las fases (b) y (c).

29. Método según la reivindicación 28, caracterizado porque la fase de secado se realiza a 130-160ºC.

30. Método según la reivindicación 27, caracterizado porque el poliéster es tereftalato de polietileno.

31. Método según la reivindicación 27, caracterizado porque la composición alcalina se selecciona del grupo compuesto por hidróxido de sodio, hidróxido de calcio, hidróxido de magnesio, hidróxido de potasio, hidróxido de litio, y mezclas de los mismos.

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32. Método para tratar el poliéster que comprende:

: proporcionar un material que contenga poliéster;

: mezclar el material que contiene poliéster con una composición alcalina;

: introducir la mezcla dentro de una cámara de reacción;

: calentar la mezcla a una temperatura de 200 a 245ºC suficiente para saponificar una parte del poliéster, e

: introducir una corriente de aire seco o atmósfera inerte dentro de la cámara de reacción durante dicha fase de calentamiento de modo que la cámara de reacción contenga no más de 80 ppm de agua durante dicha fase de calentamiento.

33. Método según la reivindicación 32, caracterizado porque la corriente de aire seco o atmósfera inerte es una corriente de aire seco.

34. Método según la reivindicación 33, caracterizado porque la corriente de aire seco contiene no más de 80 ppm de agua.

35. Método según la reivindicación 32, caracterizado porque la composición alcalina está presente en una cantidad suficiente para reaccionar con solamente una parte del poliéster.

36. Método según la reivindicación 32, caracterizado porque dicha fase de mezcla comprende la mezcla del material que contiene poliéster con la composición alcalina.

37. Método según la reivindicación 36, caracterizado porque comprende además el secado de la mezcla después de dicha fase de mezcla.

38. Método según la reivindicación 37, caracterizado porque dicha fase de secado comprende el contacto de la mezcla con una corriente de aire seco o atmósfera inerte.

39. Un método para tratar poliéster que comprende:

a): la combinación de poliéster con una cantidad efectiva de una composición alcalina para recubrir al menos una parte del poliéster, y

b): el calentamiento de la mezcla a una temperatura de 200 hasta 245ºC

40. Método según la reivindicación 39, caracterizado porque la composición alcalina está presente en una cantidad suficiente para reaccionar con solamente una parte del poliéster.

41. Método según la reivindicación 39, caracterizado porque comprende además la fase de secar el poliéster recubierto entre las fases (a) y (b).