SK284830B6 - Spôsob výroby polyetyléntereftalátového materiálu na použitie pri výrobe plastového pásu - Google Patents

Abstract

Spôsob výroby polyetyléntereftalátového (PET) materiálu vhodného na použitie pri výrobe vysoko kvalitného plastického pásu, spočívajúci v tom, že zahŕňa nasledujúce kroky: zhromaždenie PET materiálu, ktorý má široké rozloženie vnútornej viskozity v rozsahu 0,60 dl/g až 0,95 dl/g, premiesenie zhromaždeného materiálu a jeho premenu na heterogénnu viskóznu zmes materiálu pozostávajúcu v podstate z množstva nerovnakých čiastočiek majúcich tvar buď plátkov, alebo odrezkov a priame vystavenie heterogénnej zmesi polymerizácii v tuhom stave na vytvorenie heterogénneho materiálu s priemernou viskozitou aspoň 0,85 dl/g.

Description

Vynález sa týka spôsobu výroby polyetyléntereftalátového (PET) materiálu na použitie pri výrobe vysokokvalitného plastového pásu.

Doterajší stav techniky

Použitý PET, ktorého primárnym zdrojom sú ľahké plastové fľaše od nápojov, sa môže získať zo zariadenia na spracovanie druhotných surovín. Používa sa napríklad na výrobu vláknitej výplne pre izolačné materiály v odevoch a na výrobu vláknitých materiálov používaných pri výrobe kobercov. Tento PET má relatívne nízku a rôznorodú vnútornú viskozitu (IV). V minulosti táto vlastnosť prekážala tomu, aby sa PET použil priamo na výrobu produktov, ktoré vyžadujú vysokú alebo homogénnu viskozitu. Jedným z prínosov vynálezu je objav, že heterogenita vnútornej viskozity PET nemá nepriaznivý vplyv na výrobu pásov.

Doteraz známy spôsob spracovania prebiehal tak, že získaný PET, či už použitý alebo nepoužitý, sa rozsekal na plátky a odrezky, ktoré sa potom znovu lisovali do granúl. Rozsekaný PET má relatívne široké rozpätie vnútornej viskozity, pretože rôzne fľaše sú vyrobené z rôznych viskóznych materiálov, väčšinou v rozmedzí 0,65 - 0,80 dl/g. Stav techniky vychádzal z presvedčenia, že pri výrobe vysoko kvalitného produktu z tohto použitého PET materiálu je nevyhnutné mať materiál s úzkym rozmedzím vnútornej viskozity podľa procesu uvedenia do tuhého stavu, ktorý pred polymerizáciou v tuhom stave vyžaduje ako prvý krok lisovanie plátkov do granúl. Na dosiahnutie úzkeho rozmedzia vnútornej viskozity PET granúl pôvodná technológia odporúčala podrobiť PET granuly polymerizácii v tuhom stave. Sotva sa granuly polymerízovali v tuhom stave, potom sa použili pri výrove nových, kvalitnejších výrobkov, ako je pás.

Podľa stavu techniky sa začína polymerizáciou v tuhom stave (SSP) s granulami jednotnej geometrie. Pôvodný proces polymerizácie v tuhom stave využívajúci granuly na výrobu pásov, trval približne 12 až 19 hodín a nedocenilo sa, že heterogénna zmes lupienkov a odrezkov sa môže uviesť do tuhého stavu priamo na rovnakú priemernú vnútornú viskozitu, podstatne rýchlejšie, asi za '/< času ako granuly. Napokon, ako už bolo povedané, verilo sa, že plátky so širokým rozmedzím vnútornej viskozity sa nemôžu uviesť do tuhého stavu priamo, bez skoršieho zlisovania do granúl, čo je stav vhodný na výrobu vysoko kvalitného pásu. Vhodný stav neznamená len stav s vysokou priemernou viskozitou, ale tiež s úzkym rozsahom viskozity. Polymerizácia granúl na tuhý stav mala viesť a skutočne viedla k úzkemu rozmedziu vnútornej viskozity, ktoré bolo, ako odborníci verili, nevyhnutné na výrobu vysoko kvalitného produktu. Výsledný pás získaný pôvodnou technológiou nemal priemernú viskozitu väčšiu než 0,90 dl/g. V kontraste s pôvodnou technológiou sa objavilo, že sa môže vyrobiť vysoko kvalitný plastový pás, ktorý má priemernú vnútornú viskozitu väčšiu než 0,90 dl/g, z obchodného hľadiska ekonomicky použitím PET, ktorý má široké rozdelenie vnútornej viskozity po tom, čo je uvedený do tuhého stavu priamo z plátkov bez tvorenia granúl.

US 4 077 945 opisuje dávkovú estcrifíkáciu na získanie lineárnych polyesterov. Nerieši však recyklizáciu použitých materiálov, ale týka sa najmä výroby polyetyléntereftalátu zo základného východiskového materiálu. Riešenie podľa US 4 742 151 vychádza z aromatickej dikarbónovej kyseliny a jej alkylesteru a alkylénglykolu. Oproti tomu predlo žený vynález spracováva najmä druhotné suroviny, ako sú použité PET fľaše. EP 483 665 opisuje štandardný postup spracovania regenerovaného materiálu na materiál s vyššou vnútornou viskozitou. Opisovaný postup zahrnuje tavenie a zvyšovanie vnútornej viskozity taveniny polykondenzáciou alebo polymerizáciou, čo je energeticky a výrobne náročné.

Podstata vynálezu

Žiada sa nájsť rôzne spôsoby využitia použitého PET i iných druhov PET. Jeden spôsob využitia tohto materiálu je zvýšením jeho vnútornej viskozity tak, že sa môže použiť na výrobu vysoko kvalitného polyesterového pásu.

Výhodou vynálezu je, že polymerizácia v tuhom stave prebieha rýchlejšie s plátkami než s pôvodnými granulami. Spôsob polymerizácie uvádzaný vo vynáleze potrebuje približne 3,5 hodiny k zvýšenie vnútornej viskozity na priemernú úroveň vhodnú na výrobu vysoko kvalitného polyesterového pásu.

Ďalšou výhodou vynálezu je, že lupienky raz zahriate na uvedenie do tuhého stavu nie je potrebné premiestňovať, a tým strácať tepelnú energiu, ktorá je potrebná, a ktorú by inak bolo treba znovu dodať na vysušenie materiálu pred lisovaním.

Ďalšou výhodou vynálezu je, že východiskový PET materiál a jeho plátky so širokým rozmedzím vnútornej viskozity môžu byť podrobené polymerizácii v tuhom stave a použité na výrobu vysoko kvalitných výrobkov, ako je pás.

Ešte ďalšou prednosťou vynálezu je, že celá použitá PET fľaša sa môže spracovať vrátane dna a odrezkov hrdla v jednom príklade uskutočnenia valcovaním odrezkov z hrdla fľaše do tenkého tvaru, ktorý viac zodpovedá plátkom a je preto vhodnejší na efektívne uvedenie do tuhého stavu.

Vynález rieši spôsob premeny použitého PET na polymér s pomerne vysokou priemernou viskozitou, a to priamo z plátkov, ktorý je vhodný na výrobu produktov, ako je pás. Spôsobom podľa vynálezu sa môže vyrábať vysoko kvalitný pás, to je pás, ktorý má zvýšenú priemernú vnútornú viskozitu a teda vyššie kvalitatívne charakteristiky, než dosiaľ vyrábaný vysoko kvalitný pás so širokým rozložením vnútornej viskozity.

Vysoko kvalitný pás má zvýšenú pevnosť zvaru. Táto pevnosť zvaru je často slabým článkom výrobku. Pevnosť zvaru rovná 50 % pevnosti v ťahu je normálna pre vysoko kvalitný pás predchádzajúca vynálezu. Vynálezom sa zvýšila pevnosť pásu v ťahu o viac než 30 % oproti vysoko kvalitným pásom vyrobeným skoršou technológiou. Spravidla, keď je pevnosť v ťahu zvýšená, percentuálna pevnosť spoja klesá. Postup, ktorý je predmetom vynálezu, nezachováva len pevnosť spoja na rovnakej úrovni, ale vlastne zvyšuje percentuálnu pevnosť spoja. Použitím postupu podľa vynálezu nevznikajú pásy len s 50 % pevnosťou spoja, ale s pevnosťou spoja priemerne až 80 %. Uvedené vzťahy pomáhajú vyjasniť, čo sa myslí “vysokou kvalitou“ pri pásoch vyrábaných predtým a pri páse vyrobenom pomocou vynálezu.

Spôsob podľa vynálezu začína získaním použitého a nepoužitého materiálu s obsahom PET. Tento materiál sa získa z pásov alebo zo zariadenia na spracovanie druhotných surovín a má široký rozsah počiatočnej vnútornej viskozity, pohybujúci sa v rozsahu asi 0,60 až 0,80 dl/g. PET materiál môže obsahovať rôzne nečistoty, ako je napríklad polyvinylchlorid (PVC).

Potom sa PET a PVC materiál rozreže na heterogénnu zmes plátkov a odrezkov. PET a PVC plátky a odrezky sa predhrievajú v sušičke pri teplote približne 176,6 °C počas 3,5 hodiny. Zahrievajú sa tak, aby sa PET vysušil a PVC plátky a odrezky zhnedli. PET a hnedý PVC materiál sa vypustia cez dvojicu rovnakých valcov, ktoré väčšinou ponechávajú plátky neporušené, ale lisujú odrezky tak, aby boli tvarom podobné plátkom. Hnedé PVC plátky sa odstránia. Ich odstránenie sa môže uskutočniť pomocou kamery citlivej na farby.

PET plátky, z ktorých sa odstránili PVC plátky, potom vstupujú do prvej fázy polymerizácie v tuhom stave. Sú umiestnené do násypného zásobníka a zahrievané za neprítomnosti kyslíka a účasti dusíka, dokiaľ nedosiahnu teplotu približne 215 až 221 °C.

Plátky sú teraz pripravené na druhú fázu polymerizácie v tuhom stave. Horúca zmes sa premiestni zo zásobníka do komory, kde zostáva za neprítomnosti kyslíka a v prítomnosti obehu dusíka približne 4 hodiny. Počas tohto času plátky cestujú zhora ku dnu komory. V tejto druhej fáze polymerizácie v tuhom stave sú plátky vystavené teplote približne 218 °C.

Teraz plátky ukončili prvú a druhú fázu polymerizácie v tuhom stave, priemerná vnútorná viskozita výsledného materiálu vzrástla aspoň na 0,90 dl/g, až najvyššie na 1,50 dl/g, priemerne okolo 0,95 dl/g. Plátky so zvýšenou viskozitou sa potom pretláčajú pretlačovacím lisom, kde sa tvorí pás. Pás vyrobený postupom podľa vynálezu z plátkov, ktoré sa priamo podrobili polymerizácii, a ktorého výsledkom je materiál so zvýšenou priemernou vnútornou viskozitou, ale s dosiaľ širokým rozložením vnútornej viskozity (0,90 dl/g až 1,5 dl/g), ktorý dáva vysoko kvalitný pás. Pás má tiež široké rozloženie vnútornej viskozity s priemerom okolo 0,95 dl/g a s aspoň takými dobrými vlastnosťami zvaru a s vyššou pevnosťou spoja, než pásy vyrábané doterajšími postupmi. Výhodou nového postupu je tiež to, že zaberie podstatne menej času než pôvodný postup a že je možné vynechať fázu tvorenia granúl.

V doterajších postupoch bolo treba 12 až 19 hodín na polymerizáciu granúl. Postup podľa vynálezu uvádza PET do tuhého stavu priamo z plátkov, čo je lepšie, než tvoriť najskôr granuly, pretože pri plátkoch, ako už bolo povedané, prebieha polymerizácia v tuhom stave omnoho rýchlejšie než pri granulách. Plátky vyžadujú na polymerizáciu v tuhom stave len asi 4 hodiny, aby sa dosiahla vnútorná viskozita vhodná na tvorbu vysoko kvalitného pásu. Okrem toho, vďaka kratšiemu času potrebnému na dosiahnutie danej vnútornej viskozity polymerizácie, aby sa dosiahol ekonomicky vyrobený a vysoko viskózny materiál priamo z plátkov, navyše so zvýšenými charakteristikami vysokej kvality, ktorými sú pevnosť v ťahu a v zvare.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Obr. 1 je postupový diagram spôsobu podľa vynálezu. Obr. 2 je postupový diagram dusíkového cyklu počas polymerizácie v tuhom stave vrátane ochranného lôžka na odstránenie HCl.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Prvý príklad spôsobu podľa vynálezu je opísaný v nasledujúcich za sebou idúcich krokoch.

Najskôr sa použitý a nepoužitý polyetyléntereftalát (PET) zhromaždí z jedného alebo z viacerých dostupných zdrojov vrátane zo zariadenia na spracovanie druhotných surovín a zmieša sa do heterogénnej zmesi. Získaný PET obvykle obsahuje tiež PVC, polypropylénový materiál a iné nežiaduce materiály a nečistoty. Heterogénna zmes obsahujúca väčšinu použitého PET materiálu a menšie množstvo použitého PVC materiálu sa potom reže na plátky a odrezky vhodné na použitie do špeciálneho manipulačného systému. Plátky sa získavajú zo stien fliaš a z odrezkov z hrdiel fliaš. Odrezky sú výrazne hrubšie než plátky získané zo stien. PET a neželaný materiál sa najskôr od seba oddelia pomocou sedimentácie. Polypropylén, polyetylén a papierový materiál plávajú na povrchu sedimentačnej nádoby. PVC a PET materiál klesá ku dnu sedimentačnej nádoby. Získaný PET a PVC materiál má zvyčajne široké počiatočné rozloženie vnútornej viskozity od približne 0,60 do 0,80 dl/g s priemernou počiatočnou vnútornou viskozitou približne 0,75 dl/g, ako ukazuje krivka A nasledujúceho grafu.

Počiatočná vnútorná viskozita východiskovej zmesi PET materiálu patrí do relatívne širokého rozmedzia od 0,60 do 0,80 dl/g. To zodpovedá faktu, že PET je získaný z rôznych zdrojov. Materiál z niektorých zdrojov môže mať pomerne nizku vnútornú viskozitu okolo 0,60 dl/g, zatiaľ čo iné zdroje môžu poskytovať materiál s relatívne vysokou vnútornou viskozitou okolo 0,80 dl/g. Je samozrejme možné recyklovať okrem iných materiálov s nižšou viskozitou tiež použitý vysoko kvalitný pás, vyrobený buď pôvodnou technológiou alebo technológiou podľa vynálezu. Taký pás môže mať priemernú vnútornú viskozitu viac než 0,90 dl/g. Výsledkom je nový vysoko kvalitný pás alebo, ak ide o vysoko kvalitný pás vyrobený touto novou technológiou, pás s dokonca vyššou vnútornou viskozitou. Výsledný navrhovaný materiál vyrobený technológiou podľa vynálezu z heterogénnej zmesi, ktorá má široké rozloženie materiálov relatívne nízkej priemernej počiatočnej viskozity, je materiál tiež majúci relatívne široké rozloženie vnútornej viskozity, ktorá však v priemere vzrástla na 0,95 dl/g, ako ukazuje krivka B grafu.

Uvedený graf na vyjadruje výsledky, očakávané pre určité výrobné parametre podľa výhodného spôsobu podľa vynálezu. Tvar výslednej krivky bude závisieť od špecifických vstupných charakteristík a výrobných parametrov. Predsa len je tu vidieť celkový výsledok, čo je získanie produktu so širokým rozsahom vnútornej viskozity, ale s priemernou úrovňou postačujúcou na výrobu kvalitného pásu, zo vstupného materiálu so širokým rozsahom väčšinou nízkej vnútornej viskozity. Tiež krivka D v grafe ukazuje celkový vzrast konečnej priemernej vnútornej viskozity s dlhším časom zdržania, čím priemerná viskozita rastie dokonca s minimálnym znížením dosiaľ širokého rozloženia viskozity vnútri konečného materiálu.

Je treba poznamenať, že polymerizovaný materiál majúci priemernú vnútornú viskozitu zodpovedajúcu už spo3 menutým 0,85 dl/g, ktorý bolo možné získať dosiaľ známymi súčasnými technológiami predchádzajúcimi tento vynález, vhodný na výrobu vysoko kvalitného pásu prijateľnej kvality a kvalitatívnych charakteristík, sa môže vyrobiť podľa vynálezu jednoduchým skrátením času zdržania. Takže, vysoko kvalitný pás v súčasnej kvalite, čo znamená pás majúci priemernú vnútornú viskozitu, pevnosť v ťahu a zvariteľnosť odpovedajúci súčasným požiadavkám pre takýto pás, sa môže vyrobiť rýchlejšie a ekonomickejšie. Zlepšené vlastnosti vysoko kvalitného pásu, ktoré sú teraz ekonomicky dostupné postupom podľa vynálezu by sa nemali požadovať pre zvláštne použitie. Krivka v grafe označená písmenom C ukazuje tento predpokladaný výsledok skrátenia času zdržania. Ako bolo opísané, výsledný priemer vnútornej viskozity v hodnote okolo 0,80 dl/g - so širokým rozložením vnútornej viskozity - je vhodný na výrobu vysoko kvalitného pásu súčasnej kvality, ale nevyžaduje zaradenie granulovacieho kroku, ako to bolo v doterajších postupoch, pretože ako sa objavilo, široké rozloženie vnútornej viskozity nemá nepriaznivý vplyv na kvalitu pásu, ako sa doteraz predpokladalo.

Sotva prešli plátky a odrezky spôsobom podľa vynálezu, ako je vidieť v spomenutom grafe a ako sa opísalo, výsledný materiál mal rozsah vnútornej viskozity pokrývajúci širokú oblasť od tak nízkej ako je 0,70 dl/g až po vysokú ako je 1,5 dl/g. V priemere je viskozita výsledného materiálu 0,95 dl/g. To odpovedá faktu, že viskozita odrezkov, ktoré vstupovali do procesu s nízkou vnútornou viskozitou s hodnotou 0,60 dl/g vzrastie len minimálne, približne na hodnotu 0,70 dl/g, čo zdôvodňuje tvar a nízka počiatočná vnútorná viskozita, zatiaľ čo viskozita plátkov a iných čiastočiek bude zvýšená na výrazne vyššiu hodnotu 1,5 dl/g. Jedným z objavov vynálezu je, že znaky dobrej kvality ako je pevnosť v ťahu sú spoľahlivé pri priemernej konečnej vnútornej viskozite a nie sú spoľahlivé pri úzkom rozmedzí vysokej vnútornej viskozity výrobku, ako sa to predpokladalo doteraz.

V tomto bode je začiatočný materiál umiestnený do sušičky na predhriatie. V sušičke sa PET a PVC materiál ohrieva asi 3,5 hodiny na približne 132 °C až 178 °C. Pri tejto teplote PVC materiál v sušičke zhnedne. Potom sa predhriaty materiál vrátane hnedého PVC premiestni z predhrievacieho tanku a pretlačí dvojicou rovnacích valcov.

Plátky zostávajú pri prechode medzi valcami väčšinou nedotknuté, ale rovnajú sa odrezky hrdiel fliaš. Pomocou rovnania sa geometria hrubých hrdlových odrezkov približuje geometrii stenových plátkov. Avšak ukázalo sa, že sotva sú tieto lisované hrdlové čiastočky zahriate na teplotu, ktorá ich uvádza do tuhého stavu, približne 215,5 °C, majú tendenciu formovať sa späť do pôvodného stavu. Predsa sa len ukázalo, ako neočakávaná výhoda vynálezu, že pokiaľ čiastočky hrdla kryštalizujú v sušičke pred valcovaním, hoci po zahriatí na približne 215,5 °C majú dosiaľ tendenciu vracať sa k pôvodnému tvaru, bude sa tak robiť s mnohými prasklinami a trhlinami. Tieto pukliny a praskliny zmenšujú vzdialenosť každého bodu od povrchu. Teda, tieto polámané kúsky sa dostávajú do tuhého stavu ľahšie než plátky. To znamená, že dosahujú danú vnútornú viskozitu v kratšom čase než odrezky alebo granule.

Plátky sa potom prepravujú prepravným pásom a vyhodnocujú kamerou vysoko citlivou na farby. Kamera je schopná izolovať hnedé PVC plátky. Pozícia PVC plátkov sa identifikuje a vzdušný prúd alebo iný prostriedok odstráni hnedé PVC plátky z prepravného pásu do odpadovej komory. V tomto bode sa materiál očistil od nežiaducich PVC plátkov a teraz obsahuje väčšinou len PET plátky. Hnedé PVC plátky sa vážia a zrovnávajú s hmotnosťou úplnej vzorky PET a PVC plátkov, ktoré prešli predhrievačom. Súčet hmotnosti hnedých PVC plátkov a hmotnosti predhriatych PET plátkov sa musí rovnať hmotnosti východiskového materiálu obsahujúceho PET a PVC plátky, čo ukazuje, že boli odstránené všetky PVC nečistoty.

Jednou z výhod použitia sušičky je fakt, že hnedé PVC plátky sa môžu vytriediť podľa farby z ostatných PET plátkov. Výhoda odstránenia PVC plátkov počas polymerizácie tkvie v tom, že zabraňuje tvorbe kyseliny chlorovodíkovej, ktorá poškodzuje zariadenie používané v druhej fáze polymerizácie. Ďalej, ak sa PVC nachádza medzi plátkami, ktoré sa podrobili polymerizačnému procesu, budú na vylisovanom filme hnedé prúžky. Ak nie sú PVC plátky odstránené, môžu tiež sťažovať filtráciu taveniny v lise. Ak sa PVC nachádza vo vysokej koncentrácii v plátkoch, vnútorná viskozita materiálu sa môže znížiť. Ďalej, sušiaca ťáza odstraňuje molekulárnu vodu z plátkov, zvyšuje významne viskozitu plátkov a zvyšuje akumuláciu energie v plátkoch.

Zo sušičky sa predhriate plátky premiestnia k prvej fáze polymerizácie v tuhom stave. Hrúbka materiálu podmieňuje čas potrebný na uvedenie do tuhého stavu danej viskozity. Hrubšie odrezky z hrdiel sú pomalšie v tuhnutí na zvýšenú vnútornú viskozitu, než tenšie plátky zo stien. Všeobecne povedané, kúsky hrdiel potrebujú na zvýšenie vnútornej viskozity polymerizáciu priemerne 12 hodín v porovnaní s 3 hodinami pre ten istý vzrast vnútornej viskozity u plátkov zo stien. Prvá fáza predstavuje zvyšovanie teploty väčšiny PET plátkov ich vložením do komory. Komora obsahuje prostredie bez kyslíka, ktoré je tvorené dusíkom. Teplota materiálu v komore je zvýšená na 215,5 °C. Plátky sa kontinuálne pridávajú do komory a prechádzajú touto komorou. Pri pohybe z povrchu komory na dno komory sú plátky vystavené zvýšeniu teploty z približne 215,5 na 221 °C a zaznamenávajú ešte nepatrný vzrast vnútornej viskozity. V prvom príklade zaberie táto prvá fáza asi jednu hodinu.

Z komory sú potom ohriate plátky pripravené na vstup do druhej fázy polymerizácie. Plátky kontinuálne privádzajú do zásobníka. Ohriate plátky sú v zásobníku asi 4 hodiny, počas ktorých cestujú z povrchu na dno zásobníka. Teplota v zásobníku vzrastá z 193,3 °C na 218,3 °C v atmosfére dusíka. V tejto fáze vnútorná viskozita PET plátkov, ktorá pôvodne spadala do oblasti okolo 0,60 až 0,80 dl/g, výrazne vzrastá a PET plátky opúšťajú proces s priemernou viskozitou asi 0,95 dl/g a so širokým rozložením vnútornej viskozity v rozmedzí asi 0,70 dl/g až 1,5 dl/g. Tieto zahriate vysoko viskózne plátky sa teraz môžu vypustiť priamo do lisu na výrobu vysoko kvalitného pásu. Týmto postupom sa môže vyrábať vysoko kvalitný pás, ktorý má vnútornú viskozitu najmenej 0,90 dl/g. Dosiaľ nebolo známe, že by sa vyrobil pás majúci viskozitu minimálne 0,90 dl/g a taký pás predstavuje významný pokrok v tomto obore.

Cyklus dusíka, použitý v druhej fáze polymerizácie, je ukázaný na schematickom postupovom diagrame na obr. 2 a pozostáva z doplňovania čistého dusíka na dno komory a odsávania kontaminovaného dusíka z povrchu komory. Dusík stúpa komorou cez plátky. Cestou reaguje s plátkami a odstraňuje z nich acetaldehyd, etylénglykol a kyselinu chlorovodíkovú. Je lepšie čistiť dusík od kontaminácie než znovu dodávať čistý dusík do cyklu. Tak sa môže dusík znovu použiť. Kontaminujúce látky je možné z dusíku odstrániť mnohými spôsobmi. Jednou z možností je sušiaci proces opisovaný Bepexom. Iný spôsob spočíva v odstránení nežiaducich produktov pomocou katalytického oxidačného procesu vyvinutého Buhlerom. Ďalší spôsob ako odstrániť HCI z dusíkového cyklu je použitie aparatúry s vápenným vreckovým filtrom, ktorá eliminuje HCI z prúdu plynu. Ďalší

SK 284830 Β6 spôsob ako odstrániť HC1 z dusíkového cyklu, je nechať plyn prechádzať vodnou sprchou a tak pohlcovať HC1 vo vodnej suspenzii.

V druhej fáze polymerizácie v tuhom stave uniká len malé množstvo HC1. Jednako len, HC1 môže spôsobiť dva problémy ohrozujúce jednak prístroje, ako i proces. Tieto dva problémy sú katalytická aktivita a korózia, hlavne tam, kde by mohla byť prítomná kvapalná voda. O HC1 je známe, že dcaktivuje platinový katalyzátor, ale veľkosť deaktivácie nie je podľa vynálezu úplne kvantifikovaná. Zvýšená teplota môže kompenzovať určitú deaktiváciu katalyzátora, ale za zvýšeného rizika permanentnej deaktivácie katalyzátora. Zväčšenie lôžka katalyzátora tiež môže vyrovnať nižšiu aktivitu. Ale tým sa bude zvyšovať cena katalyzátora, znižovať tlak a možno bude potrebná dodatočná kapacita dúchadla.

HC1 môže tiež pôsobiť problémy s koróziou, hlavne v postupe podľa vynálezu, kde sa vyskytuje kvapalná voda. Kvapalná voda bude mať tendenciu absorbovať HC1 z prechádzajúceho plynu a koncentrovať ju na úroveň, pri ktorej sú korózne pomery problematické. K tomu dochádza za kondenzátorom, ktorý ochladzuje prúd, pred absorpčným lôžkom.

V jednom príklade uskutočnenia, ako ukazuje obr. 2, sa môžu problémy katalytickej aktivity a korózie vyriešiť odstránením HC1 spôsobom podľa vynálezu čo možno najskôr, a to použitím ochranného lôžka na základný materiál. Toto ochranné lôžko sa môže buď pripojiť k Buhlerovmu postupu priamo pred lôžkom katalyzátora, alebo čo je pravdepodobne obvyklejšie, vložiť do priestoru na filter priamo za lôžko tuhého stavu. V ďalšom prípade sa môže ochranné lôžko umiestniť za priestorom na filter, aby sme sa vyhli jeho upchávaniu PET čiastočkami. Iný, jednoduchší Bepexov návrh, vynecháva lôžko katalyzátora, a tak je ochranné lôžko umiestnené priamo za lôžkom pre tuhý stav alebo vo filtri. V ďalšom prípade by bol priestor na filter pokrytý jednoduchou látkou, ako je oxid vápenatý, vápno, lieh alebo hydrogenuhličitan na neutralizáciu kyseliny. V tomto prípade by sa malo filtračné vrecko vymieňať.

V ďalšom prípade môže mať ochranné lôžko podobu postrekovacej komory s vodou alebo hydrogenuhličitanom.

V ešte ďalšom prípade môže tiež vynález zahŕňať monitor na detekciu hladín HC1. Hladiny HC1 môžu príležitostne vzrásť, keď PVC materiál vchádza do fluidného lôžka pre tuhý stav. Jednoduchý monitor na detekciu HC1 by mohol predstavovať malý prúd tekutiny, ktorého prietokovú rýchlosť poznáme, do pračky - premývačky, ktorá je spojená s automatickou titračnou jednotkou. Spotreba bázy na udržanie konštantného pH by jednoducho zodpovedala meraniu HC1.

V inom príklade spôsobu podľa vynálezu sa vychádza z faktu, a to dokonca aj nehrdzavejúca oceľ, koroduje pri nadmernom pôsobení kvapalnej vody v súčinnosti s HC1 alebo Cl₂. Prístroje podľa vynálezu sa môžu teda konštruovať z alternatívnych materiálov, ako je CPPC, polypropylén alebo oceľ so špeciálnym povrchom odolným proti korózii.

13X molekulárne siete, používané v Buhlerovom postupe degradujú s kyselinami. V ešte ďalšom uskutočnení sa môže použiť veľké lôžko na doplnenie stratenej sušiacej kapacity. Poškodenie sieťového filtra môže spôsobiť zanesený filter. Pokiaľ k tomu dôjde, prach sa môže dostať do PET výrobkov a/alebo sa hromadiť na dolnom konci vysúšacej nádoby a brániť tak prúdeniu plynu. Aby sa tomu zabránilo, mohla by byť časť zariadenia vybavená filtrami, ktoré by bránili kontaminácii PET, a ľahko prístupnými otvormi blízko dna pristroja, ktoré môžu byť jednoducho čistené. V ďalšom prípade sa tomu môže zabrániť tiež veľmi rýchlym prúdením dusíka cez lôžko počas regeneračného pôsobenia s obtokom výparov zo sušičky z postupu.

Po odstránení kontaminujúcich látok ktorýmkoľvek z uvedených spôsobov sa čistý dusík vracia na dno nádoby a znovu prechádza cyklom.

Tento postup môže prebiehať v dávkach alebo kontinuálne. Plynný dusík odstraňuje prchavé produkty polymémej reakcie vrátane etylénglykolu a iných nečistôt, ktoré môžu zapríčiňovať nežiaduce vedľajšie reakcie. Napríklad, ak je v plátkoch po predhrievacej fázy ešte obsiahnutých viac než 20 čiastočiek nečistôt na milión čiastočiek PVC, budú tieto plátky produkovať HC1 a odbúravať sušiaci prostriedok používaný na čistenie dusíka potrebného v druhej fáze polymerizácie v tuhom stave. Pokiaľ je to tak, mal by sa sušiaci prostriedok vymeniť častejšie než raz za rok podľa reakcie medzi HC1 a sušiacim prostriedkom.

Vrátiac sa teraz k jadru vynálezu, potom, čo plátky prejdú zásobníkom a komorou, produkt sa premiestni alebo sa za horúca plní do prevodného lievika lisu, v ktorom sa vyrába pás. Privádzanie horúceho materiálu do lisu uchováva nevyhnutné teplo v polyméri a znižuje spotrebu energie na hmotnosť polyméru pri lisovaní. Stupeň uniformity produktu, ktorý je výsledkom tohto procesu, je prekvapujúci s ohľadom na rozmanitosť a relatívne široké rozmedzie vnútornej viskozity východiskového materiálu. Jedným z najviac prekvapujúcich aspektov vynálezu je fakt, že zahrievanie a polymerizácia na tuhý stav plátkov spotrebného PET prebieha ľahko a rýchle a bez problémov, ako je spekanie polyméru, lepenie polyméru na zariadenie alebo degradácia polyméru, ako tomu často býva pri granulách. Ďalším neočakávaným výsledkom je vysoká priemerná vnútorná viskozita (IV), získaná z materiálu so širokým rozmedzím počiatočnej vnútornej viskozity. Iný neočakávaný výsledok je, že úzky rozsah vnútornej viskozity nie je nevyhnutný ani v materiáli, ktorý bol uvedený do tuhého stavu, ani vo finálnom páse samotnom, na získanie plastického pásu s vysokou kvalitou.

Nasledujúce vzťahy sa môžu použiť ako pomoc pri získaní žiadaného konečného výsledku vzrastu viskozity.

Viskozita vzrastá so zvýšením množstva plynného dusíka, vzrastom teploty polymerizácie v tuhom stave a predĺžením času čakania v polymerizácii. Tiež sa zistilo, žc predhriatie plátkov na reakčnú teplotu znižuje veľkosť komory nevyhnutnej na účinnú polymerizáciu. Ďalej sa tiež zistilo, že tenké plátky získavajú vyššiu viskozitu ďaleko rýchlejšie než granuly, a to dokonca viskozitu vyššej úrovne.

Plátky sú tiež žiaduce, pretože sa, na rozdiel od granúl, nezlepujú v druhej fáze polymerizácie.

Kyslík sa nepridáva ani počas predhrievania, ani počas polymerizácie v tuhom stave, pretože prítomnosť kyslíka by degradovala a farbila polyméry. Dusík je najvhodnejší plyn na použitie v polymerizácii v tuhom stave, pretože je ekonomický a ľahko dostupný.

Vynález zahŕňa aj iné spôsoby, patriace do predmetu vynálezu, ktorý sa definuje a vymedzuje len nasledujúcimi nárokmi.

Claims (7)

1. Spôsob výroby polyetyléntereftalátového (PET) materiálu vhodného na použitie pri výrobe vysoko kvalitného plastického pásu, vyznačujúci sa tým, že zahŕňa nasledujúce kroky: zhromaždenie PET

SK 284830 Β6 materiálu, ktorý má široké rozloženie vnútornej viskozity v rozsahu 0,60 dl/g až 0,95 dl/g, premiesenie zhromaždeného materiálu a jeho premenu na heterogénnu viskóznu zmes materiálu pozostávajúcu z množstva nerovnakých čiastočiek majúcich tvar buď plátkov alebo odrezkov a priame vystavenie heterogénnej zmesi polymerizácii v tuhom stave na vytvorenie heterogénneho materiálu s priemernou viskozitou aspoň 0,85 dl/g.

2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že heterogénna zmes čiastočiek v tvare plátkov alebo odrezkov sa ďalej upravuje zjemňovaním odrezkových čiastočiek na čiastočky v tvare plátkov.

3. Spôsob podľa nároku 2, vyznačujúci sa tým, že krok ďalšej úpravy zahŕňa valcovanie heterogénnej zmesi pod tlakom s cieľom sploštiť odrezkové čiastočky na čiastočky tvaru plátkov.

4. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, žc ďalej zahrnuje krok identifikácie a odstránenia množstva čiastočiek polyvinylchloridu (PVC) nachádzajúcich sa v heterogénnej zmesi po krokoch zhromažďovania a miesenia, a to pred krokom polymerizácie v tuhom stave.

5. Spôsob podľa nároku 4, vyznačujúci sa tým, že krok identifikácie a odstránenia čiastočiek PVC ďalej zahrnuje: zahriatie upravenej heterogénnej zmesi na teplotu, pri ktorej PVC čiastočky hnednú a odstránenie v podstate všetkých zafarbených čiastočiek z upravenej heterogénnej zmesi.

6. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že krok polymerizácie v tuhom stave zahrnuje odstránenie väčšiny HCI kontaminantov vytvorených v dusíkovom cykle preháňaním s parami dusíka alebo použitím ochranného lôžka základného materiálu.

7. Spôsob výroby podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že polyetylénterefialátový (PET) materiál v tuhom stave má vnútornú viskozitu v rozsahu 0,90 dl/g až 150 dl/g.