MXPA01003251A - Metodo para tratar poliesteres y, en particular, limpiar y descontaminar poliesteres - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a:Un método para tratar poliéster que comprende las siguientes etapas:(a) combinar el poliéster con una cantidad efectiva de una composición alcalina para revestir por lo menos una porción del poliéster, siendo suficiente la cantidad de la composición alcalina para reaccionar con solo una porción del poliéster;y (b) calentar la mezcla a una temperatura no mayor al punto de fusión del poliéster, en donde la etapa (b) se lleva a cabo en un medio ambiente que estápor lo menos esencialmente exento de agua.

Description

"MÉTODO PARA TRATAR POLIESTERES Y, EN PARTICULAR, LIMPIAR Y DESCONTAMINAR POLIESTERES" CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se relaciona con métodos para tratar poliésteres. En particular, la invención se relaciona con técnicas que pueden emplearse de manera efectiva en la limpieza, descontaminación, y aún la mejora de la viscosidad intrínseca de poliésteres. Como tal, la técnica puede ser útil en una variedad de procesos, incluyendo separar materiales tales como materiales residuales que contienen impurezas y/o contaminantes de los poliésteres, y someter a estado sólido de poliésteres.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Un poliéster es un material polimérico que puede elaborarse de la esterificación de los ácidos orgánicos polibásicos con ácidos polihidricos . Posiblemente el poliéster más comúnmente elaborado y usado es el tereftalato de polietileno (PET) , que se puede fabricar haciendo reaccionar el ácido tereftálico con etilenglicol. Los poliésteres están siendo usados en la actualidad en cantidades aumentadas en varias aplicaciones.

Por ejemplo, los poliésteres se usan comúnmente para elaborar todos los tipos de envases tales como envases para bebida y alimento, películas fotográficas, películas de rayos X, cintas de registro magnéticas, aislamiento eléctrico, auxiliares quirúrgicos tales como arterias sintéticas, telas y otros productos textiles, y otros numerosos artículos. La formación de poliésteres tales como PET involucra típicamente la polimerización a altas temperaturas y bajo condiciones de alto vacio. La polimerización tipicamete involucra un proceso de dos pasos, es decir, la polimerización para formar PET seguido por "someter a estado sólido" del PET. La polimerización de los materiales monoméricos para formar PET proporciona también ciertos productos secundarios incluyendo DEG y acetaldehidos . Para someter a estado sólido del PET puede proporcionar una reducción de estos productos secundarios, v.g., los acetaldehidos, para someter a estado sólido aumenta también el peso molecular del material polimérico. Además de los retos de polimerización, otro asunto significativo en el campo de tecnología de poliéster involucra la recuperación y reciclado del poliéster. Debido a que los poliésteres pueden re-fundirse y re-formarse económicamente, se han puesto en marcha muchos esfuerzos para reciclar la mayor cantidad posible de poliéster después de su uso. Antes de que los poliésteres puedan reciclarse, sin embargo, es necesario separar los poliésteres del "pos-consumidor" de otros productos y materiales que se pueden encontrar mezclados con o fijados al poliéster. Desgraciadamente, se han encontrado muchos problemas al tratar de separar el poliéster de otros materiales residuales. En particular, muchos de los procesos de la técnica anterior no son capaces de recuperar eficiente o económicamente el poliéster cuando hay presente una cantidad significativa de otro material, impurezas y contaminantes . Muchos procesos de la técnica anterior para separar los poliésteres de otros materiales han sido enfocados en las técnicas de separación de "flotación" y procesos de recuperación mecánicos. En la separación de flotación, los poliésteres se separan de otros materiales basados en las diferencias de densidad. Por ejemplo, los materiales que contienen el poliéster pueden combinarse con agua. Los materiales menos densos que flotan en el agua pueden por lo tanto separarse fácilmente del poliéster sumergido. Este procedimiento es relativamente sencillo y puede ser efectivo para separar los poliésteres de muchas impurezas de baja densidad. Las técnicas de separación por flotación, sin embargo, no se pueden usar si el poliéster se encuentra en combinación con materiales que se hunden en el agua o que tienen densidades comparables con aquella del poliéster. Los ejemplos de los últimos incluyen cloruro de polivinilo (PVC) y aluminio, que no flotan en agua. De hecho, el PVC tiene una densidad que es muy similiar a la densidad de PET y frecuentemente es identificado incorrectamente como PET. Tanto el aluminio como el PVC deben separarse del poliéster antes de que puedan reutilizarse . En particular, si el PET y el PVC se refunden juntos, se producen gases de ácido clorhídrico que destruyen las propiedades del material de plástico resultante . Además de fallar para separar los poliésteres de las impurezas más pesadas que el agua, las técnicas de separación de flotación y de lavado convencional fallan también para remover los revestimientos u otros contaminantes que se adhieren comúmmente al poliéster. Por ejemplo, los envases de poliéster se revisten comúmnmente con revestimientos de barrera de vapor, revestimientos de sarán, y/o tintas. Los procesos de recuperación mecánicos involucran típicamente procesos de lavado usados para desprender los revestimientos superficiales y contaminantes del poliéster, sin que ocurra ninguna reacción considerable entre el poliéster y la solución de lavar. Por ejemplo, las Patentes Norteamericanas Números 5,286,463 y 5,366,998, ambas de las cuales se incorporan en la presente por referencia en su totalidad, dan a conocer una composición y un proceso para remover adhesivos, particularmente las resinas a base de haluro de polivinilideno y haluros de polivinilo, de las películas de poliéster, tales como las películas fotográficas. En una modalidad, las películas de poliéster se mezclan con un azúcar reductor y una base para remover la resina polimérica adhesiva de la película. Luego se añade un áciido para precipitar la resina que luego se puede separar de la película de poliéster. Recientemente, el enfoque para recuperar el poliéster de la corriente residual se ha encaminado a convertir químicamente el poliéster en componentes químicos utilizables. Se han empleado en estos procesos, los materiales alcalinos. Por ejemplo, en la Patente Norteamericana Número 5,395,858 y en la Patente Norteamericana Numero 5,580,905, ambas de las cuales se incorporan en la presente por referencia en su totalidad, dan a conocer procesos para reciclar los poliésteres en los cuales los poliésteres se reducen a sus reactivos químicos originales. El proceso incluye los pasos de combinar los materiales de poliéster con una composición alcalina para formar una mezcla. La mezcla se calienta hasta una temperatura suficiente para convertir el poliéster en una sal alcalina de un ácido orgánico polibásico y un poliol. Durante el proceso, la composición alcalina se añade en una cantidad suficiente para reaccionar con todo el poliéster presente en la mezcla. El proceso anteriormente citado proporciona la conversión/saponificación química completa del material de poliéster. Sin embargo, esto puede añadir un costo considerable al proceso total, puesto que el poliéster debe reformarse finalmente. Por consiguiente, se ha desarrollado una técnica que sólo saponifica parcialmente el poliéster. Este proceso se discute en la Solicitud Norteamericana copendiente Número de Serie 08/631,710 que se incorpora por referencia en su totalidad para todos los fines. En esta solicitud copendiente, la saponificación parcial del poliéster se proporciona mediante un proceso que incluye los pasos de combinar el poliéster con una solución alcalina para formar una mezcla. La composición alcalina de preferencia se añade a los materiales en una cantidad estequiométrica suficiente para reaccionar con hasta aproximadamente el 10 por ciento del poliéster. La mezcla luego se calienta hasta una temperatura lo suficiente para saponificar una porción del poliéster pero insuficiente para fundir el poliéster. Este proceso de calentamiento y saponificación permite la remoción de una variedad de contaminantes superficiales e impuézas absorbidas incluyendo revestimientos y suciedad adherida al poliéster, y los compuestos orgánicos e inorgánicos retenidos dentro del poliéster. A pesar de la capacidad de este proceso de recuperación a impurezas y contaminantes del poliéster, la técnica está continuando efectuar la búsqueda para maneras de hacer que el proceso de recuperación más efectivo en costo y proporcionar un producto reciclado superior.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN La presente invención está basada por lo menos en parte en el descubrimiento sorprendente de que el tratamiento de los poliésteres tales como PET con composiciones alcalinas en el medio ambiente de reacción que está por lo menos esencialmente exento de agua, puede permitir la limpieza, descontaminación y aún mejorar la viscosidad intrínseca de los poliésteres. Este descubrimiento está en contraste directo con una creencia sustentada desde hace mucho tiempo en el ramo de que los poliésteres necesariamente deben degradarse en presencia de materiales cáusticos.

En un aspecto, la presente invención se relaciona con un método para tratar un poliéster que comprende combinar un poliéster con una composición alcalina, en una cantidad efectiva para revestir por lo menos una porción del poliéster. El poliéster luego puede calentarse a una temperatura no mayor que la temperatura de fusión del poliéster. El paso de calentamiento anteriormente citado se lleva a cabo en un medio ambiente que por lo menos esté esencialmente exento de agua. La técnica puede usarse para mejorar las propiedades de los productos de poliéster obtenidos de procesos para recuperar o reciclar materiales que contienen poliéster, conteniendo contaminantes y/o impurezas. A este respecto, un método de recuperación incluye mezclar los materiales que contienen poliéster con una composición alcalina en donde la composición alcalina se emplea en una cantidad efectiva para reaccionar con una porción del poliéster y los materiales que contienen poliéster seguido por el calentamiento de la mezcla hasta una temperatura efectiva para saponificar una porción del poliéster pero insuficiente para fundir el poliéster. El poliéster luego puede limpiarse y descontaminarse físicamente. Un aspecto clave de este proceso es que el paso de calentamiento se lleva a cabo en un medio ambiente que por lo menos está esencialmente exento de agua. Dependiendo, v.g., del tiempo de proceso, el poliéster resultante puede experimentar una viscosidad intrínseca y color mejorados. Antes de reutilizarse, el poliéster puede tratarse mediante técnicas reconocidas en el ramo, v.g., lavado. De hecho, debido a que la técnica se puede usar para mejorar la viscosidad intrínseca del poliéster, puede también usarse en el método para formar, v.g., someter a estado sólido, los poliésteres. Estos y otros aspectos de la invención serán evidentes de la descripción y reivindicaciones que se darán a continuación.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura ilustra una hoja de flujo de un proceso de reciclar para PET de conformidad con la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA MODALIDAD PREFERIDA Como se discute en lo que antecede, la presente invención se relaciona con una técnica para tratar poliésteres que pueden facilitar la limpieza, descontaminación y reciclado de poliésteres tales como PET, exponiendo el poliéster a materiales alcalinos y a temperaturas elevadas. Además, la técnica puede - - proporcionar una mejora en la viscosidad intrínseca del poliéster resultante. Un primer aspecto de la invención involucra tratar los poliésteres mediante un método que incluye mezclar un poliéster con un material cáustico, v.g., una composición alcalina tal como hidróxido de sodio, seguido por calentamiento del material. Un requisito clave es que el medio ambiente de calentamiento esté por lo menos esencialmente exento de agua. De esta manera, el proceso también puede incluir la remoción de cualquier humedad presente mediante, v.g., el secado antes del calentamiento de la mezcla. Mediante el término "por lo menos esencialmente exento" se quiere dar a entender que la cantidad de agua presente en el medio ambiente es menor que aquellas que da por resultado la degradación del poliéster durante el calentamiento. Esta cantidad típicamente es no mayor de 80 partes por millón (Temperatura de Condensación -40°F) , de preferencia no más de aproximadamente 10 partes por millón, todavía de mayor preferencia no más de aproximadamente 5 partes por millón (Temperatura de Condensación -80°F) . No hay minimo teórico puesto que la cantidad de agua puede ser tan baja asi como de 1 parte por millón del medio ambiente o aún menor.

Un poliéster se relaciona con, v.g., un producto de esterificación o reacción entre un ácido orgánico polibásico y un poliol. Se cree que cualquier poliéster o copoliéster conocido se puede usar en la invención. El proceso de la invención está particularmente encaminado a una clase de poliésteres a los cuales se hace referencia en la presente como politereftalatos de poliol, en donde el ácido tereftálico sirve como el ácido orgánico polibásico. Como se usa en la presente, un ácido orgánico polibásico se refiere a cualquier ácido orgánico que tiene dos o más grupos carboxilo (-COOH) . La mayoría de los poliésteres se derivan de los ácidos dibásicos o, en otras palabras, de los ácidos dicarboxilicos . Los ácidos polibásicos pueden tener una conformación lineal o una conformación cíclica. Los ejemplos de ácidos polibásicos lineales que pueden usarse para elaborar poliésteres incluyen los ácidos dicarboxilicos alifáticos, y en particular los ácidos dicarboxilicos alifáticos que tienen hasta diez átomos de carbono en sus cadenas. Estos ácidos incluyen el ácido adipico, ácido glutárico, ácido succinico, ácido malónico y ácido oxálico, ácido pimélico, ácido subérico, ácido azelaico, ácido sebácico, ácido laméico y ácido fumárico. Los ácidos orgánicos polibásicos cíclicos, por otra parte, incluyen los ácidos dicarboxilicos carbociclicos . Los ácidos son conocidos como ácido ftálico, ácido isoftálico, ácido tereftálico y ácido dicarboxilico de naftaleno y, en particular, el ácido tereftálico se usa para elaborar tereftalato de polietileno que posiblemente es el poliéster más comercialmente obtenible. Como se describe en lo que antecede, se combina un ácido orgánico polibásico con un poliol para producir un poliéster. Los polioles son compuetos que contienen por lo menos dos grupos de hidroxilo. Muchos poliésteres se sintetizan usando un poliol que contiene dos grupos de hidroxilo, a los cuales se hace referencia como dioles. Los dioles se preparan normalmente de alqueno mediante la adición neta de dos grupos de hidroxi al enlace de carbono doble en un método conocido como hidroxilación. Los polioles son denominados comúnmente como los glicoles y alcoholes polihidricos . Los ejemplos de los polioles usados para elaborar poliésteres incluyen etilenglicol, propilenglicol, butilenglicol, y dimetanol ciclohexano. Para fines ejemplares, el siguiente cuadro contiene una lista no exhaustiva de poliésteres comercialmente obtenibles de conformidad con la invención. Para cada poliéster, se proporcionan el ácido orgánico polibásico correspondiente y el poliol.

POLIESTER ACIDO ORGÁNICO DIOL POLIBÁSICO Tereftalato de Acido Tereftálico Etilenglicol Polietilenno Tereftalato de Acido Tereftálico Butilenglicol Polibutileno Copoliéster PETG Acido Tereftálico Ciclohexandimetanol y Etilenglicol Copoliéster PBTG Acido Tereftálico Ciclohexandimetanol y Butilenglicol Tereftalato de Acido Tereftálico Ciclohexandimetanol Policiclohexan-dimetanol Poliéster PEN Acido Dicarboxilico Etilenglicol de Naftaleno El poliéster está típicamente en una forma discreta, v.g., finamente dividido o granulado. Los ejemplos de las partículas apropiadas incluyen granulos que tienen un tamaño de 1 a 15 milímetros y escamas que tienen un tamaño de 0.125 a 0.75 pulgada. Sin embargo, la forma precisa no es critica para la presente invención siempre y cuando el poliéster sea capaz de revestirse mediante material cáustico. El material cáustico empleado en la invención puede ser cualquier material cáustico reconocido en la técnica. Los ejemplos específicos de materiales cáusticos incluye composiciones alcalinas tales 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 caustico empleado es aquella cantidad necesaria para revestir por lo menos una porción del poliéster. De preferencia, el material cáustico se introduce en una cantidad suficiente para revestir todo el poliéster. La cantidad precisa de material cáustico depende del nivel de impurezas presentes y la limpieza requerida para remover de manera efectiva una cantidad especifica de impurezas. Como se discute en lo que antecede, cuando se introduce humedad en el material con, v.g., el cáustico, el material puede secarse antes del calentamiento. El secado de preferencia se lleva a cabo a temperatura no mayor de 160°C, de mayor preferencia de 130°C a 160°C. El medio ambiente en el cual se lleva a cabo el paso de calentamiento no es critico siempre y cuando por lo menos esté esencialente exento de agua. Debido a consideraciones de costo, se prefiere un medio ambiente de aire seco, sin embargo, puede también emplearse de manera efectiva una atmósfera inerte tal como de nitrógeno, argón o un material similar. Finalmente, la temperatura a la cual se calienta el material depende de la naturaleza del proceso total. Es decir, el tratamiento puede llevarse a cabo a temperaturas hasta casi la temperatura de fusión del poliéster. La temperatura preferida es de 200°C a 245°C. El método de tratamiento de esta invención es capaz de proporcionar un número de ventajas significativas. Por ejemplo, es capaz de limpiar y/o descontaminar el poliéster. De hecho, el poliéster puede limpiarse y/o descontaminarse hasta un nivel que es suficiente para llenar los distintos reglamentos, v.g., FDA, lineas de guia. Desde luego, debe reconocerse que el nivel deseado de limpieza o descontaminación depende del uso final del poliéster. Puede también usarse la técnica para aumentar la viscosidad intrínseca del poliéster. Para este fin, el paso de calentamiento en presencia de una atmósfera seca se lleva a cabo durante un periodo de tiempo suficiente para mejorar la viscosidad intrínseca del poliéster. Un tiempo minimo depende de, v.g., el contenido de agua del medio ambiente y puede ser tan bajo asi como de 5 a 10 minutos. El procesamiento típico por lo menos es de aproximadamente 1 hora, de preferencia por lo menos de aproximadamente 2 horas . En vista de las ventajas anteriormente citadas, la técnica de la invención se puede emplear en un número de medios ambientes incluyendo ambos ambientes de formación, v.g., someter a estado sólido y reciclado de los poliésteres . Un medio ambiente especifico en el cual puede proporcionar el tratamiento de la invención ventajas significativas involucra la recuperación de matriales de poliéster. El método de recuperación preciso no es critico siempre y cuando incluya tanto el uso de un material alcalino como un medio ambiente que por lo menos está esencialmente exento de agua. Un ejemplo especifico de un proceso de recuperación de conformidad con la invención se relaciona con una mejora desde aquel proceso discutido en la Solicitud de Patente Norteamericana copendiente Número de Serie 08/631,710 que se incorpora por referencia en su totalidad. El proceso de recuperación de la presente invención presente involucra dos pasos, el primero de los cuales es introducir una cantidad de material alcalino que es suficiente para reaccionar con por lo menos una porción, pero solamente una porción, del poliéster. En particular, el material alcalino de preferencia se añade en una cantidad suficiente para reaccionar con hasta el 20 por ciento del poliéster, de preferencia hasta aproximadamente 10 por ciento del poliéster y todavía de manera especialmente preferida con aproximadamente el 3 por ciento en peso del poliéster. Además, como una cantidad mínima, se prefiere, pero no se requiere, que por lo menos se haga reaccionar aproximadamente 0.25 por ciento del poliéster, con un minimo de 0.5 por ciento o aún de 1 por ciento siendo aceptable, dependiendo de la naturaleza/cantidad de los contaminantes . El segundo paso involucra calentar la mezcla hasta una temperatura suficiente para saponificar una porción del poliéster pero insuficiente para fundir el poliéster. Este calentamiento puede incluir más de un paso de calentamiento. Una secuencia de calentamiento preferida a este respecto incluye el calentamiento a una temperatura de 150°C a 160°C a fin de secar el poliéster, seguido por calentamiento, después del secado, hasta una temperatura de 200°C. a 240°C, en un medio ambiente que por lo menos está esencialmente exento de agua, de preferencia un medio ambiente de aire seco. El proceso de recuperación puede incluir pasos de pre-tratamiento antes de la adición del material cáustico asi como pasos de pos-tratamiento adicionales para separar y mejorar la remoción de las impurezas y/o los contaminantes del producto de poliéster. En la mayoría de las aplicaciones, el poliéster que se está recuperando es el tereftalato de polietileno. Una porción del tereftalato de polietileno se saponificará y convertirá en un tereftalato metálico y etilenglicol. El tereftalato metálico que se produce se puede disolver en agua y el agua puede acidificarse, ocasionando que el ácido tereftálico se precipite. El ácido tereftálico puede filtrarse y reutilizarse tal y como se desea. Se describirá ahora un proceso de recuperación de conformidad con la invención en términos de un ejemplo preferido de la misma que se señala en la Figura del dibujo. Como se ilustra en la Figura, el proceso de reciclado típicamente involucra tres fases, es decir, el pre-tratamiento del poliéster, que por lo general se indica como A, una reacción del PET que por lo general se indica como B, y la separación y pos-tratamiento de los productos de reacción que se indica como C. La primera de estas fases involucra el pretratamiento de PET. A este respecto, antes de ponerse en contacto con la composición alcalina, el poliéster, 1, se puede, si se desea, triturar o moler en un tamaño especifico. El dimensionamiento de la escama se lleva a cabo únicamente con el objeto de facilitar el manejo. También antes de combinarse con la composición alcalina, los materiales que contienen el poliéster pueden sumergirse en agua o cierto otro fluido a fin de separar los materiales menos densos o más ligeros de los materiales más pesados incluyendo el poliéster. Estas técnicas son bien reconocidas en el ramo. Más particularmente, se sabe que el poliéster se sumerge en agua mientras que los otros polimeros, tales como las poliolefinas, y productos de papel flotan en el agua. Por lo tanto, los materiales más ligeros pueden separarse fácilmente de los materiales más pesados cuando se ponen en contacto con un fluido. Sometiendo los materiales a un paso de separación mediante inmersión/flotación antes de poner en contacto los materiales con la composición alcalina no solamente reduce la cantidad de materiales que se están procesando sino también remueve los materiales del poliéster, antes del procesamiento adicional. Cuando se someten a un paso que incluye agua, v.g., un paso separado de inmersión/flotación, el poliéster puede secarse antes de combinarse con el material alcalino. Este secado que ocurre a temperaturas no mayores de 160°C, de preferencia de 130°C a 160°C, se puede llevar a cabo mediante cualquier método reconocido en la técnica.

La siguiente fase del proceso, B, involucra mezclar el poliéster con un material cáustico y los pasos subsecuentes de secado y calentamiento, incluyen el calentamiento en un medio ambiente de aire seco. Este aspecto del método de preferencia involucra el mezclado del material de poliéster seco con un material cáustico, 2, seguido por calentamiento/secado y luego la introducción de la mezcla en una cámara de reacción. Una corriente de aire seco caliente, 3, puede también introducirse durante los pasos de calentamiento a fin de proporcionar el medio ambiente exento de agua apropiado. Durante el paso de calentamiento/reacción, puede removerse de la cámara de reacción una corriente que contiene un componente volátil, 6. La temperatura real a la cual se calienta la mezcla depende de un número de factores incluyendo las impurezas y/o contaminantes específicos presentes en la mezcla. Por lo general, sin embargo, la mezcla debe calentarse a la altura más elevada posible sin fundir el poliéster. Por ejemplo, el PET tiene una temperatura de fusión típicamente entre 480°F hasta aproximadamente 520°F. En la mayoría de las aplicaciones, la temperatura puede quedar dentro de una escala de aproximadamente 200°F a aproximadamente 500°C (de aproximadamente 93°C a aproximadamente 260°C) .

El equipo y aparato usados durante el proceso de la presente invención también pueden variar. Hasta ahora, se han obtenido buenos resultados cuando el poliéster se calienta en un horno rotatorio. El horno rotatorio puede calentarse indirectamente con gases calientes, mediante un elemento eléctrico, mediante aceite calentado o mediante quemadores de combustible fósil. Un ejemplo de un horno calentado indirectamente apropiado para usarse en el proceso de la presente invención es el Calcinador Rotatorio vendido por Renneburg División of Heyl & Patterson, Inc. Se cree, sin embargo, que un procesador térmico de discos múltiples, un secador de cono doble, o un horno trabajará igualmente bien. Desde luego, hay disponibles muchos otros dispositivos similares que pueden usarse en el proceso de la presente invención. La etapa final del proceso, C, involucra la separación de los varios productos de reacción. En este proceso de recuperación, la porción del poliéster que se saponifica se convierte en un poliol y una sal acidica. Por ejemplo, cuando se saponifica el PET con hidróxido de sodio, el PET se convierte en etilenglicol y tereftalato de disodio. El poliol que se forma durante el proceso ya sea permanece como un liquido en la mezcla o se evapora desde la reacción si la mezcla se calienta a temperatura por encima de la temperatura de ebullición del poliol.

El primer paso de la etapa de separación involucra la separación del poliéster, 4, la sal acidica, 5, y cualesquiera finos, 7, respectivamente. Estos componentes luego se manejan individualmente. La sal acidica formada o la sal metálica, tal como tereftalato de disodio, se disuelve en el agua cuando los materiales calentados se lavan. Si se desea, la sal metálica puede posteriormente recuperarse del agua de lavar. Por ejemplo, si la sal acidica es un tereftalato, el agua de lavar puede primero filtrarse a fin de remover cualesquiera de las impurezas y contaminantes no disueltos que se indican mediante la corriente 10. A continuación, el agua de lavar puede acidificarse ocasionando que se precipite el ácido tereftálico. A fin de acidificar la solución, puede añadirse a la solución un ácido mineral tal como ácido clorhídrico, ácido fosfórico o ácido sulfúrico o un ácido orgánico tal como ácido acético o ácido carbónico. Una vez que se precipite el ácido tereftálico, el ácido tereftálico se puede filtrar, lavar y secar, dejando un producto relativamente puro 11. El poliéster también se trata antes de reutilizarse . Un paso principal en la etapa de separación del proceso de recuperación involucra el lavado del material de poliéster.

El paso de lavar apropiado para usarse en relación con el PET resultante puede incluir cualquier paso o aparato de lavar reconocido en la técnica. Sin embargo, se prefiere que se emplee un paso de lavar de alto esfuerzo cortante a fin de facilitar la remoción de los materiales por ejemplo los oligómeros y otras composiciones orgánicas e inorgánicas desde la superficie del PET. EStos agentes de lavar de alto esfuerzo cortante pueden obtenerse comercialmente en el ramo de los fabricantes tales como Reg-Mac o Sorema. Además, los pasos de lavar además incluyen la neutralización de cualquier material alcalino restante a través de la adición de un ácido apropiado tal como el ácido fosfórico. Otros pasos en el tratamiento de pos-separación del poliéster dependen de los contaminantes y/o impurezas específicos en las composiciones de partida. Para este fin, la invención puede recuperar de manera efectiva el poliéster de una variedad de contaminantes y/o impurezas. Por ejemplo, el método se puede usar para separar los poliésteres del cloruro de polivinilo. El aspecto del proceso involucra el calentamiento de la mezcla de la composición alcalina y los materiales de poliéster hasta una temperatura suficiente para desclorinar por lo menos una porción del cloruro de polivinilo convirtiendo de esta manera el cloruro de polivinilo en una forma separable del poliéster. La mezcla, sin embargo, se calienta hasta una temperatura insuficiente para fundir el poliéster. A fin de separar el cloruro de polivinilo desclorinado del poliéster, la mezcla después de calentarse, se puede combinar con un fluido tal como agua. Cuando se coloca en agua, el poliéster se sumergirá mientras que el cloruro de polivinilo desclorinado flotará. De esta manera, una corriente, 9, que contiene, v.g., el cloruro de polivinilo desclorinado, puede separarse fácilmente del poliéster. Opcionalmente, las burbujas de gas, que se adherirán al cloruro de polivinilo desclorinado, pueden hacerse pasar a través del agua a fin de facilitar la separación. Además, el PVC decolorado puede separarse mediante técnicas de clasificación de colores reconocidos en la técnica. Los ejemplos de un equipo comercialmente obtenible incluyen aquellos producidos por fabricantes tales como SRC, Satake y MSS. El proceso de la invención también puede separar efectivamente los poliésteres de partículas pequeñas, es decir, en el orden de micrones, de aluminio y materiales similares. Este aspecto incluye el calentamiento de la mezcla de material residual/composición alcalina hasta una temperatura suficiente para que la composición alcalina reacciona con por lo menos una porción del metal sin fundir el poliéster. El subproducto de la reacción entre el material alcalino y el aluminio se puede remover en los pasos de lavado subsecuentes. Otro aspecto del proceso de recuperación involucra remover los revestimientos y/o los compuestos orgánico e inorgánico retenidos de los poliésteres. A este respecto, la mezcla del poliéster/cáustico se calienta a temperatura lo suficiente para saponificar la superficie externa del poliéster, removiendo de esta manera los revestimienos de poliéster. La mezcla se calienta hasta una temperatura insuficiente para fundir el poliéster. El proceso de recuperación de esta invención puede llevarse a' cabo continuamente o puede establecerse como un sistema por lotes. Prácticamente puede procesarse cualquier material de poliéster. De preferencia, los materiales de poliéster se recuperan de la corriente residual sólida, aliviando de esta manera muchas preocupaciones ambientales y problemas de desecho. La presente invención está particularmente dirigida al reciclado de envases para alimentos y envases para bebidas elaborados de PET. A través del proceso de la presente invención, los poliésteres pueden recuperarse y reutilizarse de los residuos del pos-consumidor, aún cuando los poliésteres se encuentran mezclados con cloruro de polivinilo o aluminio, adherido a varios revestimientos, o retenidos con varios compuestos orgánicos e inorgánicos. Estos materiales actualmente están colocados en terraplenes o se incineran después de un solo uso debido a una falta de un proceso económico que recuperará el poliéster. El proceso de recuperación es capaz de proporcionar ventajas significativas en relación con los procesos más tradicionales empleados dentro de la técnica. En particular, el proceso es capaz de proporcionar un producto de PET reciclado que tiene propiedades mejoradas, v.g., un alto grado de limpieza, buen color y posiblemente aún, una viscosidad intrínseca mejorada. Además, es capaz de proporcionar estos productos a un rendimiento aceptable o a un costo de procesamiento más bajo, puesto que, v.g., no requiere la "re-polimerización" de los monómeros en contraste con el proceso de despolimerización típico. Además para la recuperación, los procesos para formar poliésteres incluyendo, v.g., procesos de estado sólido conocidos, se pueden mejorar a través del uso del método de tratamiento de la invención. Para este fin, los procesos de someter a estado sólido son bien reconocidos en la técnica y como tal no se discutirán detalladamente en la presente . Para fines de completar, se observará que los procesos de someter a estado sólido involucran típicamente el tratamiento de poliésteres tales como PET en forma de partícula. Las partículas preferidas incluyen gr nulos que tienen un tamaño de 1 a 15 milímetros. Sin embargo, independientemente del tamaño de las partículas del proceso de someter a estado sólido usado, el método de la invención involucra revestir las partículas de poliéster con un material alcalino. Además, los procesos de someter a estado sólido, de conformidad con la invención incluyen el calentamiento de las partículas revestidas durante un periodo de tiempo efectivo para promover someter a estado sólido del poliéster. Para este fin, las temperaturas apropiadas, v.g., 200°C a 230°C, y el periodo de tiempo, dentro del orden o de varias horas, son bien reconocidos en la técnica. Sin embargo, debe observarse que, como se discute en lo que antecede, un proceso de calentamiento de dos pasos incluyendo el calentamiento para remover el agua, v.g., a temperatura de aproximadamente 160°C, seguido por calentamiento hasta temperatura de aproximadamente 190°C a 240°C, de preferencia de 200°C á 230°C en por lo menos un medio ambiente esencialmente exento de agua, puede llevarse a cabo desde luego. La invención se ilustrará ahora mediante el siguiente ejemplo. Debe observarse que este ejemplo se ofrece únicamente para ilustrar la invención y no para limitar la invención de manera alguna.

EJEMPLO Tres mil libras de botellas de PET del posconsumidor contaminadas con PVC se molieron hasta un tamaño de escama nominal de 3/8" y se añadieron a un tanque de inmersión-flotación para remover el papel y las poliolefinas. La fracción pesada que contiene PET molido y el PVC se mezcló con 10 por ciento en peso de una solución al 50 por ciento de hidróxido de sodio y luego se añadió a un horno rotatorio de lotes eléctricamente calentado que tiene un diámetro de 54" y una longitud calentada de 32'. El material se calentó a 250°F mientras que mantenía un barrido de 600 pies cúbicos por minuto de aire seco caliente a través del horno (Temperatura de Condensación de -80°F y temperatura de 250°F) . Después de tres horas el nivel de humedad de la escama era de 0.2 por ciento en cuyo tiempo la escama y la temperatura del aire se aumentaron a 400°F, y se mantuvieron a esa temperatura durante 9 horas. El material se enfrió luego y se añadió a un horno de inmersión flotación para remover el PVC degradado. Después de que flota el material hundido, la fracción pesada se lavó durante dos minutos en una lavadora de alto esfuerzo cortante REG MAC, seguido por un enjuague con una solución de ácido fosfórico que tiene un pH de aproximadamente 4. Después de enjuagar el ácido, el material se enjuagó con agua fría, se secó en un secador a temperatura de 250°F hasta un nivel de humedad de menos de 1 por ciento, y se clasificó por color para remover cualquier PVC decolorado restante. Se muestra en el siguiente cuadrado un resumen de los resultados: VISCOSIDAD PVC valor b* INTRÍNSECA DE ENTRADA 0.75 2457 ppm DE SALIDA 084 544 ppm después de la flotación del material de inmersión 12 ppm después de clasificación de color Aún cuando el proceso de la invención se ha descrito en términos de ciertas modalidades preferidas del mismo, es importante reconocer que la invención de ninguna manera está limitada a aquellas modalidades. En vez de esto, como se ilustra en lo que antecede, las ventajas asociadas con ambas propiedades del producto, v.g., el color y la limpieza, y condiciones del proceso, v.g., aire versus temperatura inerte, son independientes de la formación especifica del poliéster o el proceso de recuperación que se está empleando. Por consiguiente, aún cuando la invención se ha descrito en términos de ciertas modalidades preferidas de la misma, pueden hacerse varias substituciones, omisiones, modificaciones, cambios y semejantes sin desviarse del espíritu de la misma. Se pretende que el alcance de la presente invención se limita únicamente mediante el alcance de las siguientes reivindicaciones incluyendo los equivalentes de las mismas.

Claims (44)

REIVINDICACIONES :

1. Un método para tratar poliéster que comprende : (a) combinar el poliéster con una cantidad efectiva de una composición alcalina para revestir por lo menos una porción del poliéster; y (b) calentar la mezcla a una temperatura no mayor que la temperatura de fusión del poliéster, en donde el paso (b) se lleva a cabo en un medio ambiente que por lo menos está esencialmente exenta de agua.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde el poliéster está en una forma que se selecciona del grupo que consiste de partículas, granulos y escamas.

3. El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde la composición alcalina se introduce en una cantidad efectiva para revestir esencialmente todo el poliéster.

4. El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde el poliéster se selecciona del grupo que consiste de tereftalato de polietileno y naftalato de polietileno.

5. El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde la composición alcalina se selecciona de un grupo que consiste de hidróxido de sodio, hidróxido de calcio, hidróxido de magnesio, hidróxido de potasio, hidróxido de litio, y mezclas de los mismos.

6. El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde la temperatura del paso (b) es de 200°C a 245°C.

7. El método de conformidad con la reivindicación 1, que además comprende el paso de secar las partículas entre los pasos (a) y (b) .

8. El método de conformidad con la reivindicación 7, en donde el paso de secado se lleva a cabo a una temperatura de 130°C a 160°C.

9. El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde el paso (b) se lleva a cabo en un medio ambiente que contiene no más de 80 ppm de agua.

10. Un método para recuperar poliésteres que contienen contaminantes y/o impurezas que comprende: (a) mezclar los materiales que contienen poliéster con una composición alcalina, cuya composición alcalina se emplea en una cantidad efectiva para reaccionar con solamente una porción del poliéster en el material que contiene poliéster; (b) calentar la mezcla hasta una temperatura efectiva para saponificar una porción del poliéster pero insuficiente para fundir el poliéster; y (c) separar por lo menos una porción del poliéster de los materiales restantes, en donde el paso (b) se lleva a cabo en un medio ambiente que por lo menos está esencialmente exento de agua.

11. El método de conformidad con la reivindicación 10, en donde el medio ambiente del paso (b) contiene no más de 80 partes por millón de agua.

12. El método de conformidad con la reivindicación 10, en donde la atmósfera del paso (b) contiene no más de 5 partes por millón de agua.

13. El método de conformidad con la reivindicación 10, en donde la cantidad de la composición alcalina añadida es suficiente para reaccionar con hasta el 20 por ciento en peso de un poliéster.

14. El método de conformidad con la reivindicación 10, en donde la composición alcalina está presente en una cantidad efectiva para reaccionar con hasta aproximadamente el 10 por ciento del poliéster.

15. El método de conformidad con la reivindicación 10, en donde la composición alcalina está presente en una cantidad efectiva para reaccionar con por lo menos el 3 por ciento del poliéster.

16. El método de conformidad con la reivindicación 10, en donde la composición alcalina se selecciona de un grupo que consiste de hidróxido de sodio, hidróxido de calcio, hidróxido de magnesio, hidróxido de potasio, hidróxido de litio, y mezclas de los mismos.

17. El método de conformidad con la reivindicación 10, en donde la composición alcalina comprende hidróxido de sodio.

18. El método de conformidad con la reivindicación 10 que además comprende el paso de secar la mezcla entre los pasos (a) y (b) .

19. El método de conformidad con la reivindicación 18, en donde el secado se lleva a cabo a temperatura de 130°C a 160°C.

20. El método de conformidad con la reivindicación 10, en donde la temperatura del paso (b) es entre aproximadamente 93°C-260°C.

21. El método de conformidad con la reivindicación 10 en donde el poliéster es tereftalato de polietileno.

22. El método de conformidad con la reivindicación 10, que además comprende, antes del paso (a) : (i) sumergir el agua a los materiales que contienen poliéster; (ii) separar cualesquiera de los materiales que flotan en el agua desde los materiales que contienen poliéster sumergidos en el agua, y (iii) secar los materiales que contienen poliéster restantes.

23. El método de conformidad con la reivindicación 22 en donde el paso de secado comprende secar por centrifugación los materiales que contienen poliéster.

24. El método de conformidad con la reivindicación 22 en donde el paso de secado se lleva a cabo a una temperatura no mayor de aproximadamente 160°C.

25. El método de conformidad con la reivindicación 10 que además comprende: (d) lavar el poliéster.

26. El método de conformidad con la reivindicación 25 en donde el paso (d) comprende el lavado del poliéster mediante alto esfuerzo cortante.

27. El método de conformidad con la reivindicación 25 que además comprende: (e) introducir una cantidad efectiva de por lo menos un ácido en el poliéster a fin de neutralizar cualquier composición alcalina restante.

28. Un método para tratar el poliéster que comprende : (a) revestir el poliéster con una cantidad efectiva de una composición alcalina para cubrir por lo menos una porción del poliéster; y (b) calentar la mezcla a una temperatura no mayor que la temperatura de fusión del poliéster para aumentar la viscosidad intrínseca del poliéster, en donde el paso (b) se lleva a cabo en un medio ambiente que por lo menos está esencialmente exento de agua.

29. El método de conformidad con la reivindicación 28 que además comprende el paso de secar la mezcla entre los pasos (a) y (b) .

30. El método de conformidad con la reivindicación 28, en donde la cantidad efectiva de una composición alcalina es una cantidad suficiente para reaccionar con solamente una porción del poliéster

31. Un método para someter a estado sólido las partículas de poliéster que comprende: (a) proporcionar partículas discretas que comprenden por lo menos un poliéster; (b) revestir las partículas de poliéster con una composición alcalina; y (c) calentar las partículas revestidas hasta una temperatura efectiva para someter a estado sólido y durante un periodo de tiempo efectivo para someter a estado sólido, llevándose a cabo el paso de calentamiento en un medio ambiente que por lo menos está esencialmente exenta de agua .

32. El método de conformidad con la reivindicación 31, en donde el medio ambiente no contiene más de 80 partes por millón de agua.

33. El método de conformidad con la reivindicación 31, que además comprende el paso de secar las partículas revestidas entre los pasos (b) y (c) .

34. El método de conformidad con la reivindicación 33 en donde el paso de secado se lleva a cabo a temperatura de 130°C a 160°C.

35. El método de conformidad con la reivindicación 31 en donde el poliéster es un tereftalato de polietileno.

36. El método de conformidad con la reivindicación 31 en donde la composición alcalina se selecciona de un grupo que consiste de hidróxido de sodio, hidróxido de calcio, hidróxido de magnesio, hidróxido de potasio, hidróxido de litio y mezclas de los mismos.

37. El método de conformidad con la reivindicación 31 en donde la temperatura del paso (c) es de 200°C a 245°C.

38. Un método para tratar poliéster, que comprende : proporcionar un material que contiene poliéster; mezclar el material que contiene poliéster, con una composición alcalina; introducir la mezcla en una cámara de reacción; calentar la mezcla a una temperatura suficiente para saponificar una porción del poliéster; y introducir una corriente gaseosa seca en la cámara de reacción durante el paso de calentamiento de manera que la cámara de reacción esté por lo menos esencialmente exenta de agua durante el paso de calentamiento .

39. El método de conformidad con la reivindicación 38, en donde la corriente gaseosa seca es una corriente de aire seca.

40. El método de conformidad con la reivindicación 39, en donde la corriente de aire seca contiene no más de 80 partes por millón de agua.

41. El método de conformidad con la reivindicación 38, en donde la composición alcalina está presente en una cantidad suficiente para reaccionar con solamente una porción del poliéster.

42. El método de conformidad con la reivindicación 38, en donde el paso de mezclar comprende mezclar el material que contiene poliéster con una solución acuosa de la composición alcalina.

43. El método de conformidad con la reivindicación 42, que además comprende secar la mezcla después del paso de mezclar.

44. El método de conformidad con la reivindicación 43, en donde el paso de secado comprende poner en contacto la mezcla con una corriente gaseosa seca.