CONTROL DE TEMPERATURA DEL CRISTALIZADOR POR LA VÍA DEL CONTROL DE FLUIDO 1. Campo de la Invención La presente invención se relaciona generalmente a métodos y sistemas para cristalizar pelotillas poliméricas y más específicamente métodos y sistemas para cristalizar pelotillas de poliéster. 2. Antecedentes de la Invención Las resinas termoplásticas se utilizan en una multitud de aplicaciones comerciales. Los poliésteres tales como polietilentereftalato (PET), polietilenaftalato (PEN), y polímeros y copolímeros similares, en particular, han llegado a ser artículos de primera necesidad cuya manufactura es bien conocida y bien desarrollada. Las aplicaciones de poliésteres incluyen contenedores para alimentos, bebidas y otros líquidos así como fibras sintéticas. Varios poliésteres tal como PET pueden existir en formas tanto amorfa como semi-cristalina . El PET amorfo es transparente mientras que el PET cristalino es opaco. En el proceso de PET convencional, el PET se forma mediante la esterificación de ácido tereftálico y etilenglicol en un recipiente de reacción para formar una mezcla pre-polimérica . La esterificación no necesita ser catalizada. La pasta pre-polimérica es subsecuentemente calentada para promover la polimerización. La mezcla
resultante luego se somete a policondensación en un estado fundido a temperaturas elevadas, por ejemplo, 285°C, en la presencia de un catalizador adecuado. Los compuestos de Sn, Sb, Ge, Ti, u otros se han utilizado como catalizadores de policondensación. El polímero es extruido directamente del reactor de policondensación en hebras. Las hebras extruidas, calientes se ponen en contacto con agua fría antes del recortamiento en pelotillas, se secan, y se almacenan en silos antes de la cristalización. Los procesos de formación de pelotillas, en donde las hebras se estiran antes de la formación en pelotillas se divulgan en la patente Norteamericana No. 5,310,515. El conocimiento convencional dicta que por lo menos la superficie de las pelotillas debe ser enfriada a 20°C a 30°C para evitar la sinteri zación durante el almacenamiento. Durante el almacenamiento, el calor del interior más caliente de las pelotillas se distribuye por todas las pelotillas. Así, las pelotillas calientes, es decir, pelotillas cuyo exterior es significativamente más alto que 20°C a 30°C podrían aglomerarse durante el almacenamiento después del equilibrio de temperatura. Además de la disminución en la temperatura llevada en contacto con el agua, las pelotillas además pueden ser enfriadas a la temperatura deseada con aire frío, nitrógeno o gas inerte. Las pelotillas se almacenan y luego subsecuentemente se recalientan a la temperatura de
cristalización deseada. Estas etapas de calentamiento, enfriamiento y recalentamiento dan por resultado una sanción de energía significante en un proceso ya intensivo de energía. La cristalización de las pelotillas calientes se puede realizar en un vibrador de cristalización o lecho fluido. La formación en estado sólido se utiliza para tanto elevar la viscosidad inherente y remover el acetaldehído . Con referencia a las Figuras 1?-, IB, y 1C, se proporcionan diagramas de instalaciones de manufactura de PET . La instalación de procesamiento de PET 10 incluye el tanque de mezclado 12 en el cual el ácido tereftálico ("TPA") y etilenglicol ("EG") se mezclan para formar una pasta pre-polimérica . La pasta pre-polimérica se transfiere y se calienta en el reactor de ester ificación 14 para formar un monómero esterificado . La presión dentro del reactor de esterificación 14 se ajusta para controlar el punto de ebullición de etilenglicol y ayudar a mover los productos al reactor de esterificación 16. El monómero del reactor de esterificación 14 se somete a calentamiento adicional en el reactor de esterificación 16 pero este tiempo bajo menor presión que en el reactor de esterificación 14. Enseguida, los monómeros de reactor de esteri ficación 16 se introducen en el reactor de pre-polímero 18. Los monómeros se calientan mientras que están dentro del reactor de pre-polímero 18 bajo un vació para forma un pre-polímero. La viscosidad inherente
del pre-polimero comienza incrementarse dentro del reactor de pre-polímero 18. El pre-polimero formado en el reactor de pre-polimero 18 se introduce secuencialmente en el reactor de policondensación 20 y luego al reactor de policondensación 22. El pre-polimero se calienta en cada uno de los reactores de policondensación 20, 22 bajo un vació más grande que en el reactor de pre-polimero 18 de modo que la longitud de la cadena del polímero y la viscosidad inherente se incrementan. Después el reactor de policondensación final, el polímero PET se mueve bajo presión mediante la bomba 24 a través de los filtros 26, 28 y a través de los moldes 30, 32, 34, formando hebras de PET 36, 38, 40 (ver, Figura IB) . Con referencia a la Figura IB, se ilustra un método para forma pelotillas de poliéster. Las hebras de polímero extruidas 36, 38, 40 se enfrían mediante corrientes de rocío de agua 42, 44, 46 sobre las hebras a medida que las hebras emergen de los moldes 30, 32, 34. Después de emerger de los moldes 30, 32, 34, las hebras 36, 38, 40 se cortan por los cortadores 54, 56, 58 en pelotillas 48, 50, 52 mientras que las hebras están todavía calientes. Las pelotillas de poliéster formadas de esta manera tienden a tener una forma cilindrica, pero se pueden modificar a forma cúbica, forma de hueso de perro, u otras formas. En este punto en el proceso, las pelotillas de poliéster son usualmente amorfas. Las pelotillas de poliéster típicamente se cristalizan antes de
ser enviadas a un cliente. Tal cristalización permite el secado subsecuente a temperaturas más altas de modo que el poliéster puede ser extruido como sea deseado. La cristalización de las pelotillas de poliéster típicamente se logra al recalentar las pelotillas a una temperatura arriba de la temperatura de cristalización. Conforme a las pelotillas cristalizan, el calor adicional se deriva debido al calor generado de la cristalización. Este calor adicional tiende a hacer las pelotillas blandas y adherentes entre sí. Por lo tanto, las pelotillas se agitan para evitar que se adhieran conjuntamente debido al ablandamiento. Después de la cristalización, las pelotillas se forman en estado sólido generalmente para elevar la viscosidad inherente con el gas inerte que pasa alrededor de las pelotillas calientes. Con referencia a la Figura 1C, se proporciona una vista esquemática de un proceso de formación de pelotillas alternativo. En esta variación, las hebras 60, 62, 64 que emergen de los moldes 66, 68, 70 se cortan en pelotillas 72, 74, 76 bajo agua mediante cortadores enfrentados al molde 80, 82, 84. En esta variación, las hebras de poliéster extruidas se sumergen completamente y se cortan bajo el agua en moldes salientes 66, 68, 70. Las pelotillas 72, 74, 76 formadas de esta manera tienden a tener una forma esférica debido a la tensión superficial del poliéster fundido cuando emerge en el agua. Inicialmente, después del corte, las pelotillas 72, 74,
76 todavía retiene una cantidad sustancial de calor en el interior. Subsecuentemente, la combinación de pelotilla/agua se envía al secador 90 por la vía del sistema de transporte 92. Ejemplos de secadores útiles incluyen secadores centrípetos que remueven las pelotillas 72, 74, 76 del agua. En el secador saliente 90, el agua adicional se hierve debido al contenido de calor de las pelotillas 72, 74, 76, que todavía es alto al emerger del secador 90. Si la combinación de pelotilla/agua se transporta al secador suficientemente rápido las pelotillas de poliéster pueden retener suficiente calor para que ocurra la cristalización. Las pelotillas 72, 74, 76 luego se transfieren a la cristalización 90 donde residen durante un tiempo de residencia (aproximadamente 2 a 20 minutos) para que ocurra la cristalización. El cristalizador 94 también proporciona suficiente agitación para inhibir a las pelotillas de poliéster de que se adhieran conj untamente . La solicitud de patente Internacional No. O2004 /03317 y la solicitud de patentes Norteamericanas Nos. 20050110182 y 20050110184 divulgan métodos para cristalizar pelotillas poliméricas. La solicitud de patente Internacional No. WO200 /033174 divulga un método en el cual las pelotillas poliméricas se tratan en un baño líquido (por ejemplo, baño de agua) a una temperatura elevada para inducir la cristalización. La solicitudes de patentes Norteamericanas
Nos. 20050110182 y 20050110184 divulgan un método en el cual el aire se inyecta en la suspensión de pelotillas/agua de la Figura 1C con el fin de transportar las pelotillas rápidamente hacia y a través del secador 90. Después de la cristalización, las pelotillas 72,
74, 76 se transportan mediante el sistema de transporte de fase densa 96 a una o más estaciones de procesamiento de pelotillas. Tales sistemas de transporte de fase densa utilizan aire para mover las pelotillas de una ubicación a otra. Por ejemplo, las pelotillas de transportan a un silo de mezclado en el cual las propiedades del promedio de las pelotillas podrían ser ajustadas. En tales silios de mezclado, las pelotillas de poliéster se mezclan conjuntamente para lograr una especificación objetivo. Tal especificación puede ser con respecto al color, peso molecular, concentración de catalizador, concentración de aditivo, densidad y los similares. En todavía otro ejemplo, las pelotillas se transportan a un reactor de proceso de formación en estado sólido. Se debe observar, que los sistemas de transporte de fase densa tienden a ser más útiles que los sistemas de transporte de fase diluida en esta aplicación puesto que los sistemas de transporte de fase diluida pueden dar por resultado que la superficie de las pelotillas sean fundidas o tengan velocidades de alto impacto para de esta manera formar corrientes y productos finos
indeseables . Aunque estos métodos y sistemas para hacer pelotillas poliméricas y, en particular, pelotillas de poliéster trabajan bien, el equipo tiende se costoso de fabricar y de mantener. Una linea de manufactura de PET típica puede incluir varios cristalizadores cada uno de los cuales utiliza un motor más bien grande y ocupa un espacio más grande en la planta de manufactura. La inversión de capital inicial de tal cristalizador puede fácilmente exceder un millón de dólares. Por consiguiente, aun existe una necesidad por equipo de procesamiento de polímero y metodología que sea menos costoso de instalar, operar y mantener. 3. Breve Descripción de la Invención La presente invención supera uno o más problemas al proporcionar en por lo menos una modalidad un método para cristalizar una pluralidad de pelotillas poliméricas. El método de la presente invención incluye una etapa en la cual una pluralidad de pelotillas poliméricas se introduce en un cristalizador. Para que la cristalización sea posible, las pelotillas poliméricas deben ser formadas de uno o más polímeros que son cristalizables . Tales polímeros cristalizables se caracterizan por una temperatura de cristalización y una temperatura de fusión. Por otra parte, la pluralidad de pelotillas poliméricas se caracteriza con
una temperatura de pelotilla promedio. La pluralidad de pelotillas poliméricas se introduce en el cristalizador a una temperatura promedio inicial. Mientras que está dentro del cristalizador, la pluralidad de pelotillas se pone en contacto con un fluido para el propósito de ajustar la temperatura de pelotilla promedio. El fluido se introduce en una región de contacto dentro del cristalizador. El fluido ajusta la temperatura en las pelotillas al tener una temperatura suficiente para permitir por lo menos la cristalización parcial de la pluralidad de pelotillas poliméricas mientras que se mantiene la temperatura de pelotilla promedio por debajo de la temperatura de fusión. Finalmente, la pluralidad de pelotillas poliméricas se remueve de las salidas del cristalizador. Ventajosamente, el fluido utilizado en la presente modalidad es ya sea un liquido o gas. En otra modalidad de la presente invención, se proporciona un cristalizador para cristalizar pelotillas poliméricas. El cristalizador de esta modalidad incluye una entrada para recibir una pluralidad de pelotillas poliméricas y una salida para remover las pelotillas. El cristalizador además comprende un aplicador de fluido para poner en contacto la pluralidad de pelotillas con un fluido ajustador de temperatura. El cristalizador también incluye un transportador para transportar la pluralidad de pelotillas de
una primera ubicación a una segunda ubicación. En una variedad de esta modalidad, el transportador vibra las pelotillas de tal manera que las pelotillas se mueven hacia la salida. Ventajosamente, el transportador también agita las pelotillas durante el transporte de modo que se minimiza el adherimiento o agrupamiento conjuntamente de las pelotillas. Ventajas y modalidad adicionales de la invención serán obvias a partir de la descripción, o se pueden aprender por la práctica de la invención. Ventajas adicionales de la invención también serán comprendidas y alcanzadas por medio de los elementos y combinaciones particularmente puntualizados en las reivindicaciones adjuntas. Asi, se va a entender que tanto la descripción general anterior como la siguiente descripción detallada son ejemplares y explicativas de ciertas modalidades de la invención y no son restrictivas de la invención como es reclamada. 4. Breve Descripción de los Dibujos La FIGURA 1A es una ilustración esquemática de una linea de manufactura de poliéster a través de los reactores de policondensación; La FIGURA IB es una ilustración esquemática de una linea de manufactura de poliéster que muestra el procesamiento después de los reactores de policondensación utilizando cortadores para formar las pelotillas de poliéster;
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La FIGURA 1C es una ilustración esquemática de una linea de manufactura de poliéster que muestra el procesamiento después de los reactores de policondensación utilizando cortadores frontales para formar las pelotillas de poliéster; La FIGURA 2 es una ilustración esquemática de una modalidad de un cristalizador utilizable en los métodos de la invención; La FIGURA 3 es una ilustración esquemática de una modalidad de un cristalizador con una parte superior abierta; La FIGURA 4 es una ilustración esquemática de una modalidad de un cristalizador con un drenaje para remover el liquido; La FIGURA 5 es una ilustración esquemática de una modalidad de un cristalizador en la cual una corriente de aire directa se dirige a través de las pelotillas; La FIGURA 6A es una ilustración esquemática de una modalidad de un cristalizador utilizando particiones para ayudar a transportar las pelotillas poliméricas; La FIGURA 6B es una ilustración esquemática de una modalidad de un cristalizador utilizando un movimiento en espiral para transportar las pelotillas poliméricas; La FIGURA 7 es una vista lateral de un sistema de cristalizador utilizando el cristalizador de la Figura 6A para transportar las pelotillas poliméricas;
La FIGURA 8A es una vista lateral de un sistema de cristalizador utilizando el cristalizador de la Figura 6B para transportar las pelotillas poliméricas ; y La FIGURA 8B es una vista frontal de un sistema de cristalizador utilizando el cristalizador de la Figura 6A para transportar las pelotillas poliméricas. 5. Descripción Detallada de la Invención La referencia ahora será hecha en detalle a las composiciones, modalidades y métodos actualmente preferidos de la presente invención, que constituyen los mejores modos para practicar la invención actualmente conocida para los inventores. Las Figuras no están necesariamente a escala. Sin embargo, se va a entender que las modalidades divulgadas son meramente ejemplares de la invención y que se pueden incorporar en varias y alternativas formas. Por lo tanto, los detalles específicos divulgados en la presente no van hacer interpretados como limitativos, si no meramente como una base representativa para cualquier aspecto de la invención y/o como una base representativa para enseñar a un experto en la técnica para emplear variadamente la presente invención. Excepto en los ejemplos, o donde es indicado expresamente de otra manera, todas las cantidades numéricas en esta descripción indican cantidades de material o condiciones de reacción y/o uso van a ser entendidas como modificadas por la palabra "aproximadamente" y la descripción
del alcance más amplio de la invención. La práctica dentro de los limites numéricos establecidos es generalmente preferida. También, a menos que se establezca de otra manera lo contrario: por ciento, "partes de" y valores de relación están en peso; el término "polímeros" incluye "oligómeros" "copolímeros" , "terpolímero" y los similares; la descripción de un grupo o clase de materiales como adecuados o preferidos para un propósito dado en relación con la invención implica la mezcla de cualquiera de dos o más de los miembros del grupo o clase que son igualmente adecuados o preferidos; la descripción de los constituyentes en términos clínicos se refiere a los constituyentes en el tiempo de la adición a cualquier combinación especificada en la descripción, y no necesariamente evita interacciones químicas entre los constituyentes de una mezcla una vez mezclados; la primera definición de un acrónimo u otra abreviación aplica todos los usos subsecuentes en la presente de la misma abreviación y aplica con los cambios necesarios a las variaciones gramaticales normales de la abreviación inicialmente definida; y, a menos quien establezca expresamente lo contrario, la medición de una propiedad se determina por la misma técnica como es referido previamente o después para la misma propiedad. También se va a entender que esta invención no está limitada a las modalidades y métodos específicos descritos
enseguida. Ya que componentes y/o condiciones especificas, por supuesto, pueden variar. Además, la terminología utilizada en la presente se utiliza solamente para el propósito de describir modalidades particulares de la presente invención y no se propone para hacer limitativa de ninguna manera. También se debe observar que, como se utiliza en la especificación y las reivindicaciones adjuntas, la forma singular "un", "unos" y "el" comprende referencias plurales a menos que el contexto claramente lo dicte de otra manera. Por ejemplo, la referencia a un contexto en lo singular se propone para comprender una pluralidad de componentes. Por toda esta solicitud, donde son referidas publicaciones, la descripción de estas publicaciones en su totalidad se incorpora en la presente por referencia en esta solicitud para describir más completamente el estado de la técnica a la cual esta invención pertenece. El término "pelotilla polimérica" como se utiliza en la presente significa un objeto tridimensional formado de un polímero. Tales objetos poliméricos incluyen una dimensión más larga que es más grande que o igual a la extensión del objeto polimérico en cualquier dirección. Las pelotillas poliméricas se presentan en un número de formas tal como esférica, cilindrica y los similares. La dimensión más larga de una esfera es el diámetro.
El término "calor de cristalización" como se utiliza en la presente significa la cantidad en calor liberado como una unidad de masa de una sustancia que cristaliza . El término "temperatura de cristalización" como se utiliza en la presente significa la temperatura en la cual por lo menos parte de un material comienza a cristalizar. El término "temperatura de fusión" como se utiliza en la presente significa la temperatura en la cual por lo menos parte de un material se transforma de un estado cristalino a un liquido. Cuando un material se somete a tal transformación sobre un intervalo de temperatura, para propósitos de. la presente invención, la temperatura de fusión es la temperatura media de tal intervalo. Típicamente, las pelotillas amorfas se funden a una temperatura inferior que las pelotillas cristalinas. El término "grado de cristalinidad" como se utiliza en la presente significa la cantidad fraccional de cristalinidad en una muestra polimérica. En la presente invención, el grado de cristalinidad es la cantidad fraccional promedio de cristalinidad en las pelotillas poliméricas. El grado de cristalinidad se puede expresar ya sea como un por ciento en peso o un por ciento en volumen. Como se utiliza en la presente, el grado de cristalinidad se expresa como un por ciento en peso a menos que se establezca
expresamente de otra manera. El grado de cristalinidad se puede determinar mediante la calorimetría de exploración diferencial ("DSC") . En una modalidad de la presente invención, se proporciona un método para cristalizar una pluralidad de pelotillas poliméricas. La pluralidad de pelotillas poliméricas de acuerdo con la presente invención se introduce en un cristalizador. En general, la pluralidad de pelotillas a ser cristalizada de acuerdo con la presente invención son pelotillas amorfas o pelotillas con menor que un grado deseado de cristalinidad. En una variación de la presente modalidad, el grado de cristalinidad de las pelotillas antes de la cristalización es menor que 30% en peso. En otra variación de la presente modalidad, el grado de cristalinidad de las pelotillas antes de la cristalización es menor que 20% en peso. En todavía otra variación de la presente modalidad, el grado de cristalinidad de las pelotillas antes de la cristalización es menor que 10% en peso. Después de la cristalización, el grado de cristalinidad es típicamente mayor que 30% en peso. .En otras variaciones, después de la cristalización, el grado de cristalinidad es mayor que 40% en peso. Para la mayoría de las aplicaciones, el grado de cristalinidad después de la cristalización es menor que 70% en peso. En otras variaciones, el grado de cristalinidad después de la cristalización es menor que 60% en peso. En
todavía otras variaciones, el grado de cristalinidad después de la cristalización es menor que 50% en peso. Ventajosamente, la pelotillas poliméricas que van a ser cristalizadas incluyen cualquier polímero cristalizable . Ejemplos de tales polímeros incluyen, pero no están limitados a poliésteres, poliolefinas , poliest irenos , nylon y policetonas. En una variación, el calor de cristalización de tales polímeros útiles es tal que el calor de cristalización dividido entre la capacidad calorífica del polímero es por lo menos 5°C. Una temperatura de cristalización y una temperatura de fusión adicionalmente caracterizan los polímeros cristalizables . La presente modalidad es particularmente útil para cristalizar polímeros de polialquilen tereftalato, especialmente polímeros de polietilen tereftalato. Los polímeros de polialquilen tereftalato que salen del proceso de polimerización en fase fundida, o como es introducido en el cristalizador o zona de cristalización, tiene una It.V. de por lo menos 0.50 dL/g, o por lo menos 0.55 dL/g, o por lo menos 0.6 dL/g, y especialmente por lo menos 0.70 dL/g, o por lo menos 0.72 dL/g, o por lo menos 0.74 dL/g, o por lo menos 0.76 dL/g, o por lo menos 0.78 dL/g, y hasta aproximadamente 1.2 dL/g, o 1.1 dL/g, o 0.9 dL/g. Los polímeros de poliéster parcialmente cristalizados también son ventajosamente no polimeri zados en estado sólido.
Así, también se proporciona una modalidad que abarca un contenedor de transporte que contiene una pluralidad de pelotillas parcialmente cristalizadas con un grado de cristalinidad de por lo menos 20% y una It.V. de por lo menos 0.70 dL/g que no se ha polimerizado en estado sólido. Los contenedores de transporte adecuado son aquellos adecuados para el trasporte en el comercio, teniendo un volumen de por lo menos 1 metro cúbico o más, o 2 metros cúbicos o más, o 3 metros cúbicos o más, u 8 metros cúbicos o más, o 20 metros cúbicos o más, e incluyen cajas Gaylord, carros tanque de ferrocarril, remolques para remolques de tractor, y cascos de barcos. La It.V. de las pelotillas puede ser cualquier valor identificado en lo anterior más alto que 0.70 dL/g, y el grado de cristalinidad puede ser cualquier valor más alto que 20% como es identificado en lo anterior. Las pelotillas utilizadas en los métodos de la invención se forman de una variedad de métodos conocidos para aquellos expertos en la técnica. Ejemplos de tales procesos de formación de pelotillas incluyen, pero no están limitados a, los procesos representados en las Figuras 1A, IB, y 1C y descritos en lo anterior. De debe reconocer que la presente invención proporciona, en por lo menos una modalidad, una mejora sobre cristalizador descrito en la Figura 1C. En particular, la presente invención permite una reducción en la longitud de tales cristalizadores (es decir, a lo largo de la
dirección que las pelotillas son transportadas) junto con una disminución significante concurrente en el costo del equipo. Los métodos de la presente modalidad se utilizan para cristalizar pelotillas de virtualmente cualquier forma o tamaño. Típicamente, por lo menos una porción de la pluralidad de pelotillas poliméricas incluye objetos tridimensionales caracterizados por una dimensión de tamaño más grande, que es menor que 0.25 pulgadas. Ejemplos de pelotillas formadas que son utilizables en la práctica de la presente invención incluyen, pero no están limitados a, pelotillas esféricamente formadas, pelotillas cilindricamente formadas, y pelotillas con una sección transversal rectangular . Con referencia a la Figura 2, se proporciona una ilustración esquemática de una modalidad de la invención. El método de esta modalidad comprende introducir una pluralidad de pelotillas poliméricas 100 en el cristalizador 102 por la vía de la entrada de pelotilla 104. En una variación, la pluralidad de pelotillas 100 se introduce en el cristalizador en una cantidad de 5, 000 lb/hr a 200,000 lb/hr. En una variación, las pelotillas recicladas se pueden introducir en el cristalizador 102 junto con las pelotillas poliméricas 100 por la vía de la entrada 104. En esta variación, la temperatura de las pelotillas 100 se puede ajusfar al variar la temperatura de las pelotillas recicladas.
La pluralidad de pelotillas poliméricas 100 tiene una temperatura de pelotilla promedio inicial cuando se introduce en el cristalizador 102. En algunas variaciones de la presente modalidad, las pelotillas 100 están a una temperatura elevada que es útil para que ocurra la cristalización mientras que las pelotillas 100 están residentes en el cristalizador 102. En por lo menos algunas modalidades, tal como cuando las pelotillas 100 son PET, la temperatura elevada es de 135°C a 205°C, y en otras modalidades de 150°C a 200°C. Las pelotillas poliméricas 100 se pueden proporcionar en cualquier manera incluyendo procesos en los cuales las pelotillas poliméricas se recalientan después del enfriamiento. Un ejemplo de tal proceso incluye hebras de PET cortadas por un cortador de hebra como es expuesto en lo anterior en relación con la descripción de la Figura IB. En una variación particularmente útil de la presente modalidad, las pelotillas poliméricas 100 se cortan mediante cortadores de pelotillas enfrentados al molde como se expone en lo anterior en relación con la descripción de la Figura 1C. En esta variación, las pelotillas 100 se transfieren de los cortadores de pelotillas enfrentados al molde al secador 90 por la vía del sistema de transporte de pelotillas 92. Ejemplos de secadores útiles incluyen secadores centrípetos que remueven las pelotillas 100 del
agua. Se debe apreciar que en este contexto el secador 90 es cualquier dispositivo que puede ser utilizado para separar las pelotillas 100 del agua. En la salida del secador 90, agua adicional se hierve debido al contenido de calor de las pelotillas, que está todavía relativamente alta al salir del secador 90. En esta variación, utilizando los cortadores de pelotillas enfrentados al molde, las pelotillas 100 se transfieren suficientemente rápido de los cortadores al secador de modo que las pelotillas retienen una cantidad sustancial de calor. Típicamente, las pelotillas poliméricas que salen de tal secador tienen temperaturas que exceden 135°C. Se debe apreciar que cada una de las pelotillas 100 típicamente tiene una distribución de temperatura relativamente no uniforme con el interior de las pelotillas 100 que es sustancialmente más caliente que exterior de las pelotillas. Esto es debido al efecto de enfriamiento del agua utilizada en los cortadores enfrentados al molde y el sistema de transporte de pelotilla 92 y la baja conductividad térmica del polímero. Por otra parte, cada pelotilla es probable que tenga un perfil de temperatura ligeramente variante. Por lo tanto, es apropiado describir la pluralidad de pelotillas como que tiene una temperatura de pelotilla promedio. También se debe apreciar que el agua utilizada para transportar las pelotillas 100 de los cortadores enfrentados
al molde al secador 90 puede ser sustituida por otros fluidos de transporte con propiedades de transferencia de calor superiores o más deseables. La temperatura promedio de las pelotillas 100 también se puede controlar por la temperatura del agua (u otro fluido de transporte) utilizado para transportar las pelotillas de los cortadores enfrentados al molde al secador 90. Por ejemplo, el fluido de transporte puede ser calentado para permitir temperaturas de pelotilla promedio iniciales más altas (introducidas al cristalizador 102) o enfriadas para permitir temperaturas de pelotilla promedio iniciales más bajas. En un proceso de formación de poliéster típico, el tiempo de transito del cortador enfrentado al molde al secador 90 está en orden de unos cuantos segundos con una suspensión que contiene pelotilla que viaja a una velocidad de 10 a 30 pies/s mientras que está en el sistema de transporte de pelotillas 92. El cristalizador 102 transporta la pluralidad de pelotillas 100 a lo largo de la dirección longitudinal di desde la entrada 104 a la salida de pelotilla 106 a lo largo del transportador 108. Mientras que son transportadas por el cristalizador 102, las pelotillas 100 pueden ser agitadas para ayudar a prevenir el aglomeramiento o adherimiento conjunto de las pelotillas 100 conjuntamente ya que la temperatura de la pelotilla promedio se incrementa durante la cristalización debido a la liberación del calor de
cristalización. En por lo menos una modalidad, el motor 110 en contacto con el cristalizador 102 por el árbol 112 proporciona tal agitación. Tal agitación puede causar sacudimiento o vibración de las pelotillas 100. En general, el transportador 108 incluye la pared de fondo 114, las paredes de extreme 115, 116 y las paredes laterales opuestas (no mostradas) . El cristalizador 102 también puede incluir la parte superior opcional 118, que está posicionada en la parte de arriba del transportador 108 para formar la cavidad 119. En un refinamiento adicional de la invención, tal agitación también transporta las pelotillas 100 a lo largo de la dirección di. Las pelotillas 100 se remueven del cristalizador 102 por la vía de la salida de pelotilla 106 y se transfieren al siguiente aparato de procesamiento o almacenamiento. El tiempo de residencia de la pelotillas 100 dentro del cristalizador 102 puede variar en dependencia de muchos factores, tales como, . el tipo de polímero que es cristalizado, la temperatura de pelotilla promedio inicial, el rendimiento de pelotillas que son procesadas, y los similares. Típicamente, los tiempos de residencia son de 1 segundo a 1 hora. En otras variaciones, el tiempo de residencia es de 1 minuto a 10 minutes. Todavía con referencia la Figura 2, las pelotillas poliméricas 100 se ponen en contacto con un fluido para
ajustar la temperatura promedio de las pelotillas 100. El fluido se introduce en la región de contacto 120 del cristalizador 102 por la vía del aplicador de fluido 122 como rocío de fluido 124. Un ejemplo de un aplicador de fluido adecuado 122 es una boquilla de rocío de líquido o de gas. Las pelotillas 100 se ponen en contacto con el fluido para de esta manera tener calor ya sea transferido hacia o removido de las pelotillas 100. El rocío de fluido 124 tiene una temperatura suficiente para permitir (al ajustar la temperatura de la pelotilla) por lo menos la cristalización parcial de la pluralidad de pelotillas poliméricas 100 mientras que se mantiene la temperatura promedio de la pluralidad de pelotillas por debajo de la temperatura de fusión del polímero mientras que la pluralidad de pelotillas está dentro del cristalizador. La temperatura de la pluralidad de pelotillas 100 se ajusta ventajosamente con el fin de controla la proporción de cristalización. Entre más alta es la temperatura promedio de las pelotillas 100, más alta es la proporción de cristalización. Si las pelotillas 100 son demasiado frías (es decir, por debajo de 135°C) , puede ser relativamente difícil suministra calor adicional suficiente para lograr la cristalización. Si las pelotillas 100 son demasiado calientes, las pelotillas pueden comenzar a fundirse debido al calor de cristalización liberado 'conforme las pelotillas cristalizan. La presente modalidad de la
invención ventajosamente permite que la temperatura de pelotilla promedio sea optimizada para minimizar la longitud del cristalizador 102 debido a que una temperatura de pelotilla promedio inicial más alta puede ser utilizada con el enfriamiento como es proporcionado en la presente invención inhibiendo el calentamiento causado por el calor liberado de cristalización. Minimizando la longitud del cristalizador 102 se reducen los costos asociados con la compra y el mantenimiento de tales cristalizadores, que tiende a ser costosos. En una variación de la invención, la pluralidad de pelotillas 100 se introduce en el cristalizador 102 con una relación en peso de fluido a pelotillas de 1:2000 a 2000:1. En otra variación de la invención, por lo menos una porción de la pluralidad de pelotillas cristaliza desde adentro hacia afuera. Esto significa que las regiones interiores de las pelotillas, que son típicamente más calientes que las regiones cercanas sobre la superficie, cristalizan primero. En una variación de la presente modalidad, las pelotillas de polímero 100 entran al cristalizador 102 con una temperatura promedio que está arriba de una temperatura óptima para la cristalización. En esta variación, la pelotillas de polímeros de enfrían por el fluido, que en esta variación tendrá una temperatura menor que aquella de la temperatura promedio de las pelotillas. El método de la
presente variación es particularmente útil para la cristalización de pelotillas de polietilen tereftalato, que usualmente comienzan a cristalizar una temperatura de 135°C y funden a una temperatura de 200°C. Por cada incremento de 10°C en la temperatura promedio en las pelotillas de polietilen tereftalato que entran a cristalizador 102, la longitud li del cristalizador 102 puede óptimamente ser reducido por un factor de dos sin suficiente enfriamiento de acuerdo con la presente invención. Cuando las pelotillas 100 tienen regiones con suficiente contenido de calor para que ocurra la cristalización, la temperatura de la pelotilla promedio se incrementa conforme las pelotillas 100 son transportadas a lo largo de la dirección de uno. Este incremento de temperatura es el resultado de la liberación del calor de cristalización de las pelotillas 100 a medida que cristalizan. En una refinamiento de la presente variación, la diferencia entre la temperatura de pelotilla promedio inicial (como es introducida en el cristalizador 102) y la temperatura de cristalización es menor que la elevación de temperatura inducida por la cristalización de pelotillas 100 en la ausencia de enfriamiento externo. Por lo tanto, en este refinamiento, el enfriamiento se aplica a las pelotillas 100 por la vía del roció de fluido 124 en el punto antes de que ocurra una temperatura promedio conducente a la fusión o
adherimiento de las pelotillas 100 pero después de que comienza la cristalización. En un refinamiento adicional de la presente variación, uno o más lados del cristalizador 102 son parcial o completamente aislados mediante aislamiento como es ilustrado esquemáticamente en 130. Si se necesita más enfriamiento, una cantidad menor o nada de aislamiento puede ser proporcionado. Enfriamiento adicional de cristalizador 102 también podría ser realizado al remover la parte de arriba 118 del cristalizador como es ilustrado en la Figura 3. En esta variación, el cristalizador 102 es de una construcción sin una sección superior. Aun más enfriamiento puede ser proporcionado al dirigir el aire sobre las pelotillas con un ventilador. Tal cristalizador es utilizable donde las pelotillas van a ser utilizadas en la aplicación que permite la exposición de las pelotillas a las condiciones ambientales . En otra variación de la presente modalidad, las pelotillas poliméricas 100 se introducen al cristalizador 102 con una cantidad suficiente de calor de modo que hay regiones en las pelotillas 100 que tienen una temperatura mayor que o igual a la temperatura de cristalización del polímero del cual se forman las pelotillas 100. Tal temperatura da por resultado la cristalización por lo menos parcial mientras que las pelotillas 100 están dentro del cristalizador 102.
En todavía otra variación de la presente modalidad, las pelotillas de polímero 100 entra al cristalizador -102 con una temperatura promedio muy baja para la cristalización para proceder a un grado deseado. En esta situación, la temperatura del fluido es tal que las pelotillas poliméricas se calientan al poner en contacto con el fluido (es decir, la temperatura del fluido es más alta que la temperatura promedio de las pelotillas 100). En por lo menos ciertas modalidades, la invención además incluye la etapa de separar el fluido de las pelotillas poliméricas. Esta separación puede ocurrir ya sea antes de la remoción de las pelotillas cristalizadas del cristalizador 102 o después de la remoción de las pelotillas cristalizadas del cristalizador 102. En el último caso ambas pelotillas 100 y el fluido se remueven conjuntamente a través de la salida de pelotilla 106. Como se expuso en lo anterior, la temperatura de las pelotillas 100 se ajusta (ya sea hacia arriba o hacia abajo) mediante el contacto con un fluido. Los fluidos utilizados en lo métodos de la invención incluyen tanto líquidos como gases. Ejemplos particulares de líquidos incluyen, pero no están limitados a, agua y líquidos orgánicos no reactivos (por ejemplo, jarabe de maíz) . En un refinamiento, el fluido es un líquido con un punto de ebullición que es menor que la temperatura máxima de las
pelotillas poliméricas . En este refinamiento, la separación del fluido de las pelotillas 100 se puede realizar mediante la vaporización del fluido, que es subsecuentemente removido por la vía de la ventilación 132. Este refinamiento es solamente útil cuando el fluido se utiliza para el enfriamiento, y las pelotillas 100 tienen suficiente calor para cristalización. En otro refinamiento, el fluido es un liquido con un punto de ebullición que es más alto que la temperatura máxima de las pelotillas poliméricas. En este refinamiento, una porción de, o todo de, el fluido liquido se remueve por la vía de salida de pelotilla 106. El fluido puede ser removido con un dispositivo que separa sólidos y líquidos basados en la densidad tal como un secador centrípeto. La Figura 4 ilustra todavía otra variación para remover el líquido de cristalizador 102. El líquido se separa mediante el drenaje 133 que tiene aberturas 134 que son suficientemente pequeñas para inhibir sustancialmente a las pelotillas 100 de pasar a través de las mismas. El líquido se remueve del cristalizador 102 por la vía de conducto 136. Opcionalmente , el líquido puede ser calentado o enfriado y luego reciclado a través del cristalizador 102. En todavía otro refinamiento, el fluido tiene un punto de ebullición que es menor que la temperatura de pelotilla promedio pero una temperatura en volumen menor que el punto de ebullición. En variaciones cuando el fluido es un gas, el gas
fluye sobre una pluralidad de pelotillas poliméricas 100 y puede ser sacado del cristalizador por la vía de la ventilación 132. El fluido en tal variación se puede lograr mediante el flujo fuera de la boquilla 122, que en esta variación es una boquilla de flujo de gas. El flujo de gas también se puede realizar mediante un tiro forzado tal como aquel generado de un ventilador. La Figura 5 ilustra una variación en la cual un tiro forzado es dirigido desde abajo de las pelotillas 100. El ventilador 140 genera un flujo de aire a lo largo de la dirección d2 a través de las pelotillas 100. En esta variación, las pelotillas 100 se transportan a lo largo de la pared de fondo 142, que tiene abertura 144 para que el aire fluya a través del mismo. Ejemplos de gases útiles incluyen, pero no están limitados a, aire, nitrógeno, dióxido de carbono, gases inertes, gases nobles y combinaciones de los mismos. Con referencia a las Figuras 6A y 6B, se proporcionan ilustraciones esquemáticas de técnicas que pueden ser utilizadas para transportar pelotillas 100. Como se expuso en lo anterior, un motor se puede utilizar para vibrar los cristalizadores de la invención de una manera tal que las pelotillas 100 se transportan desde la entrada 104 a la salida 106. En la Figura 6A, el cristalizador 102 incluye particiones 150 a 156 que dividen en el interior hueco del cristalizador 104 en secciones 160 a 168. El cristalizador
102 es vibrado a lo largo de la dirección d3, que actúa para transportar las pelotillas 100. Conforme las pelotillas 100 llenan las secciones 160 a 168 las vibraciones causan que algunas de las pelotillas cerca de la parte de arriba sean transportadas a una región adyacente. En la Figura 6B, se ilustra un método para transportar pelotillas 100 en un aspecto en espiral. En esta técnica, el transportador 108 se vibra a lo largo de la dirección d4 de tal manera para inducir un movimiento en espiral d5 conforme las pelotillas 10.0 son transportadas desde la entrada 104 a la salida 106. En variaciones de estas modalidades, el cristalizador puede ser inclinado hacia abajo desde la entrada 104 a la salida 106 para ayudar a las pelotillas 100 a moverse hacia delante mientras que son vibradas a lo largo de de la dirección d4. En otra modalidad de la presente invención, se proporciona un cristalizador para cristalizar pelotillas poliméricas amorfas. Con referencia a las Figuras 2, 3, 4, y 5 se proporcionan ilustraciones esquemáticas idealizadas de cristalizadores de esta modalidad. El cristalizador 102 incluye la entrada 104 para recibir una pluralidad de pelotillas poliméricas. El cristalizador 102 también incluye el transportador 108 para transportar la pluralidad de pelotilla 100 desde una primera ubicación a una segunda ubicación. En una variación de esta modalidad, el transportador 108 es vibrado por el motor 110 de tal manera
que las pelotillas 100 se vuelven hacia la salida de pelotilla 106. Venta osamente, el transportador 108 también puede agitar las pelotillas 100 a medida que están siendo transportadas de modo que se minimiza el adherimiento o agrupamiento con untamente. El cristalizador 102 también incluye el aplicador de fluido 122 para poner en contacto la pluralidad de pelotillas poliméricas 100 con un fluido. El aplicador de fluido 122 puede ser uno o muchas boquillas y puede ser ubicado en cualquier parte en el cristalizador 102. La salida de pelotilla 106 se utiliza como se expuso en lo anterior para la remoción de las pelotillas poliméricas después de la cristalización. Con referencia a la Figura 7, se proporciona una vista lateral esquemática de un cristalizador que transporta pelotillas en la manera representada en la Figura 6A. El sistema de cristalizador 150 incluye la cubierta vibradora 152 que tiene la sección superior 156 y la sección de fondo 158 que están unidas conjuntamente a lo largo de la junta 160. La sección superior conjuntamente 154 y la sección de fondo 156 definen la cavidad de cristalizador 162. Las pelotillas 100 se introducen en la entrada de pelotilla 164 y se remueven a través de la salida 166 en la manera expuesta en lo anterior. El fluido que ajusta la temperatura se introduce por la vía del aplicador de fluido 168. El sistema de cristalizador 150 incluye particiones 170 a 180 que
dividen la cubierta vibradora 152 en regiones 182 a 194. El motor 196 hace vibrar la cubierta vibradora 152 a lo largo de la dirección d3, que es sustancialmente a lo largo de la misma dirección como las pelotillas 100 son transportadas de la entrada 162 a la salida 164. En por lo menos la modalidad ilustrada, el motor 196 se une a la sección de fondo 156 de la cubierta vibradora 150 por la vía del árbol 198 y la ménsula de unión 200. El sistema de cristalizador 150 incluye la estructura 202, que está unida en la sección de fondo 158 por lo los resortes 204, 206. Los resortes 204, 206 proporcionan la flexibilidad para la vibración de la cubierta vibradora 152. Opcionalmente , el sistema de cristalizador 150 incluye la ventilación 208. Con referencia a la Figura 8A y 8B, se proporcionan ilustraciones esquemáticas de un cristalizador que transporta pelotillas en un modo hacia adelante en espiral como es representada en la Figura 6B. El sistema de cristalizador 210 incluye la cubierta vibradora 212, que tienen la sección superior 214 y la sección de fondo 216 que están unidas con untamente a lo largo de la junta 218. Conjuntamente la sección superior 214 y la sección de fondo 216 definen la cavidad del cristalizador 222. Las pelotillas se introducen en la entrada de pelotilla 224 y se remueven a través de la salida 226 en la manera expuesta en lo anterior. El fluido de ajuste de temperatura se introduce por la vía de la aplicador
de fluido 228. El motor 230 hace vibrar la cubierta vibradora 212 a lo largo de la dirección d4 (Figura 8B) para de esta manera causar que las pelotillas se muevan de la entrada 224 o la salida 226 con un movimiento en espiral como es indicado por ds . En por lo menos la modalidad ilustrada, el motor 230 se une a la sección de fondo 216 de la cubierta vibradora 212 por la vía del árbol 232. El sistema de cristalizador 210 incluye la estructura 236, que está unida a la sección de fondo 216 por los resortes 240, 242. Los resortes 240, 242 proporcionan la flexibilidad para la vibración de la cubierta vibradora 202. El sistema de cristalizador 210 también incluye la ventilación 244 que está unida a la cubierta vibradora 212. En ciertas variaciones, la cubierta vibradora 21 está inclinada hacia abajo desde la entrada 224 a la salida 226. Mientras que modalidades de la invención se han ilustrado y descrito, no se propone que estas modalidades ilustren y describan todas las formas posibles de la invención. Más bien, las palabras utilizadas en la especificación son palabras de descripción antes que de limitación, y se entiende que varios cambios se pueden hacer sin apartarse del espíritu y alcance de la invención.