WO2023203194A1 - Verfahren zur herstellung eines rpet-kunststoffmaterials zur verwendung in einem dünnwand- spritzgussverfahren und im dünnwand-spritzgussverfahren hergestellte behälter, wie becher, schalen, wannen oder stegverpackungen - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines rpet-kunststoffmaterials zur verwendung in einem dünnwand- spritzgussverfahren und im dünnwand-spritzgussverfahren hergestellte behälter, wie becher, schalen, wannen oder stegverpackungen Download PDF

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WO2023203194A1 PCT/EP2023/060430 EP2023060430W WO2023203194A1 WO 2023203194 A1 WO2023203194 A1 WO 2023203194A1 EP 2023060430 W EP2023060430 W EP 2023060430W WO 2023203194 A1 WO2023203194 A1 WO 2023203194A1
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container
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Robert Siegl
Benjamin Haas
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Alpla Werke Alwin Lehner Gmbh & Co. Kg
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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing an rPET plastic material for use in a thin-wall injection molding process according to the preamble of claim 1 and containers produced using the thin-wall injection molding process, such as cups, bowls, tubs or web packaging, in particular for storing food.
  • Containers for storing food such as cups for yoghurts, cream, salad dressings or containers for margarine, curds and the like are now either deep-drawn or manufactured using thin-wall injection molding.
  • Deep drawing creates a stamped grid that is difficult to recycle because the stamped grid has to be melted at least a second time.
  • the thin-wall injection molding process does not produce a punched grid.
  • the thin-wall injection molding process is therefore becoming increasingly important for the production of food containers, especially because the largest quantities are processed in the food sector.
  • Polyolefins such as polypropylene (PP), high-density polyethylene (HDPE) and also polystyrene such as high impact polystyrene (HIPS) are currently processed in both deep-drawing and injection molding technology.
  • PP polypropylene
  • HDPE high-density polyethylene
  • HIPS high impact polystyrene
  • the materials mentioned are widely used in Europe, but have not yet managed to obtain approval from the European Food Authority in the recycling process after use by the end consumer (post-consumer recycling).
  • the standard PET types used today for the production of bottles in a stretch blow molding process are predominantly linear PET types (not branched) with a low copolymer content of less than 5% by weight and an intrinsic viscosity (IV) between 0.72 and 0, 86 dl/g (according to ASTM D 4603).
  • IV intrinsic viscosity
  • thin-wall injection molding In contrast to the stretch blow molding process most commonly used for the production of PET bottles, thin-wall injection molding requires viscosities between 0.5 and 0.7 dl/g. This means that the material produced in the standard PET recycling process and the usual regenerated materials cannot be used for the injection molding process.
  • the low-viscosity injection molded items which usually only occur in small quantities, do not interfere, since the "cross esterification" that takes place in the melt causes the chain lengths to align with one another and very low viscosities in the recycling plant, in particular due to condensation in one SSP process, build quickly and quickly.
  • PET for the blowing process with a viscosity of 0.72 to 1.4 dl/g according to ASTM D4603 is far too hard and tough to be able to mold complicated thin-walled articles. If you want to inject injection molded articles with a usual pressure of up to 3000 bar, you cannot use standard PET with a ratio of wall thickness (L) to flow path (D) of 1 to 100 to 1 to 350 (thin-wall injection molding up to 1 to 500), which is usual for injection molding be used because large parts of the tool could then not be filled.
  • PET materials are known as virgin materials with a viscosity of 0.5 to 0.7 dl/g (ASTM D4603), which is designed precisely for these applications.
  • ASTM D4603 a viscosity of 0.5 to 0.7 dl/g
  • Packaging manufacturers who use exactly this material will still have to prove a recycling share of 25% to 50% in the future, depending on which legal regulation or voluntary commitment is binding for the person placing it on the market until 2025 or 2030.
  • a much higher recycled content of 40 to 100% is usually required for polyester applications.
  • a PET recycling material with a viscosity of 0.5 to 0.7 dl/g is required. This sounds very simple at first, as PET can be easily broken down to the planned viscosity using water and heat.
  • the main PET recycling stream available on the market consists largely of PET bottles that were made from a material with a viscosity of approx. 0.72 to 0.86 dl/g in a stretch blow molding process (ISBM process).
  • the viscosity of this recycling stream is too high for the injection molding of thin-walled parts.
  • the mainstream recycled goods on the market mainly contain PET ISBM bottles with a copolymer content of 2 to 3%. This copolymer content fluctuates greatly, depending on whether the recycled goods contain a lot of foil and thermoformed items, PET-G or reusable bottles.
  • the copolymer portion is too unstable to be able to produce stable, thin-walled injection molded parts from rPET that should not crystallize in an uncontrolled manner.
  • the average viscosity in the recycled goods is 0.02 to 0.09 dl/g lower than the raw material, but must be in order to be suitable for food contact and to be decontaminated under heat and vacuum (or nitrogen).
  • This decontamination can take place in a dryer before the recycling extruder, in the recycling extruder or after the recycling extruder in a so-called SSP process. Combinations are also common.
  • PET can be specifically broken down by adding mono-ethylene glycol (glycolysis).
  • WO001997020886A1 discloses a process that uses glycolysis and subsequent cleaning to recycle previously used polyester materials. Recycled PET is contacted at a temperature in the range of 150 to 300 ° C between 10 minutes and 4 hours with 1.1 to 10 moles of ethylene glycol per mole of dicarboxylic acid in the polyester in order to depolymerize the polyester and produce a reaction mixture containing monomeric and contains oligomeric dihydroxy species. Excess ethylene glycol is then removed and the reaction mixture is dissolved in a hot solvent. The hot solution is then filtered to remove unwanted impurities. The solution is then cooled and the dihydroxy species is precipitated as a solid.
  • PET transesterifies (cross- and trans-esterfication) through the addition of low molecular weight esters or polyesters and that the viscosity is equalized under heat by replacing polyesters in the chain.
  • a polyester with monomers A and B and a second polyester with monomers B and C can be converted into a third copolyester by transesterification, which contains monomers of types A, B and C in its chains.
  • This is known for PET polyester with isophthalic acid (IPA) and diethylene glycol (DEG), but also for PET copolyester with naphthalenedicrboxylic acid (NDC) and furandicarboxylic acid (FDCA).
  • IPA isophthalic acid
  • DEG diethylene glycol
  • NDC naphthalenedicrboxylic acid
  • FDCA furandicarboxylic acid
  • PET polyethylene terephthalate
  • containers made from PET material tend to stick to each other if they are placed or stacked on top of each other immediately after production. The containers placed on top of each other or stacked can then be difficult to separate from one another.
  • the object of the present invention is to produce thin-walled components using injection molding
  • Containers made of PET especially for storing food, propose a good solution can be demoulded and is so stable that it will not shatter if dropped from a height of 1.5m.
  • the aim is also to provide an rPET material that is particularly suitable for thin-wall injection molding and contains the highest possible proportion of rPET, which is obtained from the collection of post-consumer PET items, in particular bias-formed PET bottles .
  • Another goal is to propose an rPET material that can be injected at 1000 to 5000 bar, ideally at pressures between approximately 1500 and 2500 bar, particularly preferably at approximately 2100 bar, with a wall thickness ratio that is usual for injection molding for the flow path from 1 to 100 to 1 to 400 respectively. up to 1 in 500 for thin-wall injection molding.
  • the proposed material only crystallizes slowly.
  • the material can be processed in such a way that it remains transparent, ie essentially crystal clear, and no crystallization of the material scatters the light in such a way that the contents are no longer visible.
  • Another goal is that the containers do not stick together when they are placed on top of each other or stacked after manufacture.
  • viscosity is understood to mean the intrinsic viscosity (IV) measured according to the ASTM 4603-03 standard.
  • pure PET is understood to mean that PET has been sorted within the scope of today's technological possibilities, so that the proportion by weight of plastic of a different type is less than 2%, preferably less than 1% and particularly preferably less than 0.5%.
  • rPET is used here as an abbreviation for recycled post-consumer PET.
  • ISBM-PET is understood to mean PET (including PET copolymers) that is suitable for use in an ISBM process, i.e. has an IV between 0.72 dl/g and 0.86 dl/g (viscosity measurement according to ASTM D4603).
  • chain breakers are understood to mean chemical compounds that are suitable for breaking down PET or being incorporated into the polymer chain as a copolymer.
  • Flow path is the distance between the injection point and the furthest point.
  • Containers are to be understood as meaning, in particular, cups, bowls and tubs, in particular in the case of cups and tubs, the surface which extends from the edges of the opening of the container is enclosed, usually larger than the floor area. Furthermore, strip packaging with several adjacent trays or trays should also be viewed as containers.
  • the invention relates to a method for producing an rPET plastic material for use in a thin-wall injection molding process with a ratio of wall thickness (L) to flow path (D) of 1 to 50 to 1 to 400, which comprises the following process steps: a) sorting, washing and shredding post-consumer PET items, i.e. PET bottles manufactured largely using the ISBM process, whose PET material has an intrinsic viscosity between 0.72 and 0.86dl/g according to ASTM D4603, b) removing contamination such as metal or paper, before, simultaneously with or after process step a), c) subsequent drying of the shredded PET material, d) melting of the shredded and dried PET material and preferably decontamination of the same in a degassing or. Recycling extruder and subsequent granulation, whereby solid phase condensation (SSP process) can optionally take place upstream and/or downstream, and e) production of a thin-walled injection molded article from the PET material in an injection molding process.
  • SSP process solid phase condensation
  • the object is achieved in a method according to the preamble of claim 1 in that a low-viscosity PET virgin material, hereinafter referred to as "vPET", is added to the granulated material and the mixture of granules and vPET is reactively extruded and injected directly into an injection mold, wherein the process is carried out in such a way that the intrinsic viscosity of the injection molded article is reduced to 0.5 to 0.7 dl/g and preferably to 0.5 to 0.65 dl/g during extrusion and a thin-walled injection molded article is formed in an injection molding process, in which the ratio of the wall thickness (L) of the injection molded article to the flow path (D) is from 1 to 50 to 1 to 400 or up to 1 to 500 in thin-wall injection molding.
  • vPET low-viscosity PET virgin material
  • PET materials have a very short chain length and recycled PET from the bottle recycling stream with a long chain length can be combined in such a way that the material is ideal for injection molding the products.
  • This process therefore has the advantage that rPET from a common PET recycling stream, in particular from bias-shaped PET bottles, can also be used for the production of thin-walled injection molded articles.
  • Various tests have shown that adding post-consumer recycling material with a higher viscosity of 0.6 to 1.0 dl/g can set a mixing ratio in this way it can be ensured that the final product has a viscosity of 0.5 to 0.7 dl/g and can be easily demolded or can withstand a fall height of 0.5 to 1.5m during demolding.
  • the temperature during extrusion and the residence time of the material in the extruder will advantageously be selected so that the extruded material has an intrinsic viscosity (IV) greater than 0.5 dl/g, in particular between 0.52 and 0.68 dl/g and preferably between 0.55 and 0.65 dl/g.
  • IV intrinsic viscosity
  • the vPET advantageously has an intrinsic viscosity between 0.2 and 0.45 dl/g, preferably between 0.25 and 0.40 dl/g measured according to ASTM D4603.
  • Virgin PET material with the aforementioned viscosities can be ideally combined with rPET from bottle recycling.
  • the proportion of rPET in the mixture is advantageously between 20 and 80% by weight, preferably between 30 and 70% by weight and particularly preferably between 40 and 60% by weight. With such a high proportion of rPET, the most recent legal regulations can also be met.
  • the mixture is preferably extruded at temperatures between 250 and 350 °C.
  • the mixture is expediently preheated before entering the extruder. This can prevent degradation of the material.
  • the mixture is advantageously preheated to a temperature between 70 and 170 ° C, measured at the extruder inlet. This allows the shear forces acting on the mixture in the extruder to be significantly reduced.
  • the mixture is dried before extrusion so that the water content is less than 100 ppm.
  • the inventors have found that all factors that affect moisture have a direct effect on the viscosity of the PET material. In order to avoid weather, storage conditions and other influences, it is important to work with dried PET mixtures.
  • the spraying conditions must under no circumstances depend on the weather, the size of the granules and other factors influencing moisture.
  • the aim is to achieve a specific, always constant humidity or minimum humidity below 100 ppm.
  • the drying of the PET material or the mixture with rPET with hot air, nitrogen or vacuum should preferably be carried out in such a way that the material in the dryer does not build up in an uncontrolled manner due to the removal of water, glycol and diethylene glycol, making it unsuitable for thin-wall injection molding becomes.
  • the temperature and residence time must be adjusted accordingly.
  • very low drying conditions In contrast to the PET stretch blow molding process for bottles, very low drying conditions have proven to be effective, typically between 100 and 160°C, ideally with a residence time of 4 to 24 hours. If dry air is used, the aim is to dry the air with a dew point between -80 and -10°C. In addition, an air quantity of between 0.5 and 3m 3 /kg PET is preferably used in the drying process.
  • the aim is to build up the viscosity of less than 0.01 dl/g in the dryer.
  • an extrusion machine In order to be able to produce containers from a mixture of vPET and rPET, an extrusion machine is required that can generate a pressure between 500 and 5000 bar, preferably between 1500 and 2500 bar.
  • a PET bottle stream is used that contains particularly little contamination from polymers other than PET (e.g. PA blends).
  • PA blends polymers other than PET
  • particularly little means that the proportion of PA blends, radical scavengers and other additives such as oxygen scavengers, acetaldehyde scavengers, UV absorbers, slip additives, infrared absorbers etc. is less than 10% by weight, preferably less than 5% by weight, and particularly preferably less than 3% by weight.
  • a chain breaker is advantageously added in process step e).
  • the higher viscosity material can also be broken down reactively to obtain a material with an intrinsic viscosity between 0.5 to 0.7 dl/g.
  • either a certain amount of monoethylene glycol or a certain amount of water is used as a chain breaker.
  • the IV can be lowered so low by splitting the PET molecules directly during the actual injection process that thin-walled items can be produced.
  • PET recycling material used for extrusion is preferably used with a water content between 100 and 1000 ppm and preferably between 300 and 1000 ppm water. This means that the previous drying and decontamination is preferably carried out in this way ensures that the desired water content is set.
  • the PET recycling material can also be re-enriched with water after drying and/or decontamination (process steps c) and/or d)).
  • monoethylene glycol can also be added to the granulated material. be added. This also leads to the desired reduction in intrinsic viscosity during the spraying process.
  • compounds are used as chain breakers, which can be incorporated into the PET polymer molecules and thus lead to a higher copolymer content.
  • the intrinsic viscosity can be reduced to such an extent and the crystallization rate slowed that thin-walled, transparent and streak-free articles can be sprayed. This effect was unexpected because it had to be assumed that the material would become cloudy. Furthermore, bubbles and small cracks were expected to form in the injection molded article, similar to when water is used to degrade the rPET.
  • the proportion of copolymers during extrusion can be increased as desired by at least 1%, preferably at least 2% and particularly preferably by at least 3%, and the viscosity of the material can be reduced.
  • the proposed method uses the effect that higher copolymer proportions change the PET molecular chain in such a way that crystallization is inhibited or suppressed.
  • a chain breaker is monoethylene glycol.
  • monoethylene glycol is already part of the PET chain. The addition of monoethylene glycol breaks the chain, but does not increase the copolymer content.
  • Diols which can be incorporated into the chain as a copolymer, are advantageously used as chain breakers.
  • Preferred diols are diethylene glycol, propylene glycol and/or butylene glycol, but also cyclic polyalcohols such as 3,9-bis(l,l-dimethyl-2-hydroxyethyl)-2,4,8,10-tetraoxaspiro[5.5]undecane (spirol glycol) .
  • dicarboxylic acids are used as chain breakers. These are also very suitable for reducing chain lengths.
  • Preferred dicarboxylic acids as chain breakers are isophthalic acid, 2,5-furandicarboxylic acid and/or naphthalenedicarboxylic acid, since these can be incorporated into the polymer chain as a copolymer.
  • diesters are used as chain breakers.
  • Suitable diesters are, for example, dimethyl isophthalate and/or bis(hydroxyethyl) isophthalate.
  • the diols, dicarboxylic acids and diesters can each be used individually or as mixtures.
  • PET copolymer chains with 2 to 20 monomers with an isophthalic acid (IPA), furandicarboxylic acid (FDCA), naphthalenedicarboxylic acid or diethylene glycol content are advantageously used as chain breakers.
  • IPA isophthalic acid
  • FDCA furandicarboxylic acid
  • naphthalenedicarboxylic acid or diethylene glycol content are advantageously used as chain breakers.
  • IPA isophthalic acid
  • FDCA furandicarboxylic acid
  • naphthalenedicarboxylic acid or diethylene glycol is expediently between 3 and 10% by weight.
  • the chain breakers are advantageously added in process step f) before or during the melting of the granules.
  • the post-consumer PET material used has a copolymer content of a maximum of approximately 3% and preferably a copolymer content of a maximum of 2.5% before drying and recycling process step d).
  • Process step f) is preferably carried out in such a way that the copolymer content in the rPET is increased in total to 2.5 to 8%, preferably to 3.0 to 8% and particularly preferably to 3.5% to 8%.
  • An increased copolymer content leads to a reduction in the IV and at the same time a slowing down of the crystallization rate, which makes it possible to spray thin-walled articles.
  • Decontamination of the post-consumer input goods is advantageously carried out by degassing the volatile contaminations at an elevated temperature between 70 ° and 330 ° C, preferably between 180 and 220 ° C before the recycling extruder, i.e. process step d), and / or in the recycling extruder and /or after the recycling extruder, through a vacuum of less than 0.2 bar absolute, or
  • Nitrogen flushing takes place between 0.1sec and 20 hours, preferably for 4 to 10 hours.
  • the granules can optionally be degassed under vacuum in an SSP reactor at a temperature of 180 to 220 ° C and for 1 to 15 hours, preferably 4 to 10 hours. At the same time, polymerization (polycondensation) takes place.
  • Decontamination under heat and vacuum can take place in the extruder and in the subsequent SSP reactor.
  • nitrogen can also be used instead of vacuum to remove contamination.
  • Heat and vacuum or an inert gas atmosphere e.g. nitrogen
  • the material is decontaminated by a subsequent treatment in the SSP reactor, but the viscosity is not raised to such a level as to make it a PET, which is well suited for the stretch blow molding process, but rather to a viscosity of ⁇ 0.72 dl /g leaves the SSP.
  • the material is decontaminated to such an extent before the actual injection molding process step f) that it is suitable for applications in the food and/or consumer goods sector.
  • a masterbatch is advantageously produced from the chain breaker, and this masterbatch is metered directly into the feed of the injection molding machine. This has the advantage that the proportion of chain breaker can be controlled very well and there is good mixing in the extruder.
  • the shredded PET recycling material is preferably dried at temperatures between 60 and 180 ° C for 1 to 8 hours.
  • the reactive extrusion in process step f) advantageously reduces the intrinsic viscosity of the material used by 0.05 to 0.3 dl/g, preferably 0.1 to 0.25 dl/g.
  • the crystallization proportion of the treated rPET injection-molded part is reduced by at least 10% compared to the untreated material without an increased copolymer content.
  • the temperature during extrusion and the amount of chain breaker are selected so that the extruded material has an IV greater than 0.5 dl/g and in particular between 0.5 and 0.7 dl/g.
  • the residence time of the polyester material in the injection molding unit or recycling extruder is advantageously between 20 and 400 see, preferably between 30 and 300 see. and particularly preferably between 40 and 200 seas. With the aforementioned residence times, the IV of the polyester material can be reduced by 0.05 to 0.3 dl/g in the presence of a chain breaker during extrusion.
  • the extruded melt is filtered before granulation.
  • the extruded melt is pressed through a hole filter with a hole size between 30 pm and 300 pm and preferably between approximately 50 pm and 100 pm. This means that the melt has sufficient purity and clouding and contamination can be prevented in the sprayed end product.
  • the rPET material is degassed and decontaminated during extrusion in process step d).
  • the melt is divided into thin layers or strands in the extruder. This increases the surface area of the material and allows decontamination to be carried out very quickly.
  • the extrusion takes place in a vacuum or in a protective gas atmosphere, in particular under nitrogen.
  • the present invention also relates to a container manufactured by injection molding, in which the bottom area of the container is smaller than the area enclosed by the edges of the opening of the container, optionally with one or more chambers, in particular for storing food, preferably with an acetaldehyde and formaldehyde value of less than 50 ppm and a wall thickness between 0.1 and 0.5mm, preferably with a wall thickness between 0.2 and 0.4mm, and particularly preferably with a wall thickness between 0.24 and 0, 34mm and a pouring surface that is larger than the base.
  • the container is made from a mixture of virgin PET with at least 5% by weight of rPET, obtainable from the processing of PET bottles, mostly manufactured using the ISBM process, the PET material of which has an intrinsic viscosity between 0.72 and 0.86dl /g according to ASTM D4603, the mixture produced from the virgin PET and the rPET having a viscosity between 0.5 to 0.7 dl/g.
  • rPET a mixture of virgin PET with at least 5% by weight of rPET, obtainable from the processing of PET bottles, mostly manufactured using the ISBM process, the PET material of which has an intrinsic viscosity between 0.72 and 0.86dl /g according to ASTM D4603, the mixture produced from the virgin PET and the rPET having a viscosity between 0.5 to 0.7 dl/g.
  • These can be designed as cups, bowls, tubs or as bar packaging, the bottom area of which is smaller than the area enclosed by the edges of the opening of the container.
  • the virgin PET product preferably has an intrinsic viscosity between 0.2 and 0.45 dl/g, preferably between 0.25 and 0.40 dl/g.
  • rPET is used, which has an intrinsic viscosity between 0.6 and 1.0 dl/g.
  • the container is advantageously designed as a cup, bowl, tub or as bar packaging.
  • webs or ribs are provided on the side surfaces of the container. designed to prevent containers placed or stacked on top of each other from sticking together. This has the advantage that it is not possible to place large surfaces between the containers, for example if they are stacked, and thus prevents them from sticking together.
  • the container may have an average surface roughness of between 0.2 and 0.4 pm and preferably between 0.25 and 0.35 pm, ideally approximately 0.3 pm, measured according to DIN EN ISO 4287-2010. This can also prevent the surfaces from sticking together.
  • Another way to prevent sticking is to add an anti-blocking agent to the mixture.
  • Natural or synthetic silica, talc, calcium carbonate, microspheres or microspheres made of glass, PMMA microspheres or those made of cross-linked silicone can be used as anti-blocking agents.
  • Another way to prevent sticking together would be to use labels that are applied during the spraying process. It is important that the labels used meet the recycling requirements.
  • the container advantageously has an injection point which is sunk into a hollow in the area of the bottom surface of the container in such a way that the remaining floor area forms a flat standing surface. This has the advantage that the container can lie flat.
  • the opening of the container can advantageously be closed by means of a closure cap that can be snapped into the edge of the opening.
  • the opening can be closed with a sealing film that is compatible with recycling requirements.
  • Figure 1 shows a rectangular container 11a in the form of a bowl with a base 13, four side walls 15 and a flat peripheral edge 17. Webs 19 are formed on the side walls, which minimize the contact area between containers 11a stacked one on top of the other.
  • the container 11a has an opening 21 whose area is larger than the bottom area.
  • Figure 2 shows a lower container 11b with several chambers 23.
  • Figure 3 shows a further possible embodiment of a container 11c with eight regularly arranged chambers 23.
  • the bottom area of the individual chambers is smaller than the chamber openings.
  • Figure 4 shows a yogurt cup lld using a removable film
  • Post-consumer PET material is used for the process, which has a viscosity between approximately 0.7 and approximately 0.86 dl/g.
  • a PET bottle stream is preferably used, which has particularly low levels of contamination from polymers other than PET (e.g. PA Blends).
  • PA Blends polymers other than PET
  • particularly little means that the proportion of PA blends, radical scavengers and other additives such as oxygen scavengers, acetaldehyde scavengers, UV absorbers, slip additives, infrared absorbers etc. is less than 10% by weight, preferably less than 5% by weight, and particularly preferably less than 3% by weight.
  • post-consumer PET bottles are sorted according to type, washed, cut and contamination such as metal, paper, etc. is removed.
  • sorting the collected PET material is first sorted by color and then preferably foreign plastics are sorted out.
  • the cut PET flakes are dried.
  • the rPET is degassed or Recycling extruder decontaminated and granulated.
  • a certain amount of low-viscosity virgin PET (vPET) is added to the granules, and then the resulting mixture of granules and vPET is extruded and preferably injected directly into an injection mold.
  • vPET low-viscosity virgin PET
  • the addition of the chain breaker is primarily considered in the injection molding unit, but can be added simultaneously or, in rare cases, as an alternative in the extruder recycling.
  • Chain Breaker not only in the extruder of the injection molding machine, but also in the extruder of the recycling machine, the recycled material can be specifically broken down in the extrusion process and enriched with copolymers.
  • 50% of the cup weight is made with virgin PET with a viscosity of 0.40 dl/g with 50% regrind from post consumer PET bottles with an average IV of 0.72 dl/g and an average copolymer content and with 1% isphthalic acid and 1 .3% diethylene glycol is mixed with 0.5% diethylene glycol in the recycling extruder and extruded at an average of 290°C.
  • the viscosity after the recycling extruder was reduced much more than usual to a value of only 0.58 dl/g.
  • SSP 6 hours at 220°C to achieve food contact compliance, the granules only built up to 0.72 dl/g).
  • the mixture of both materials resulted in a viscosity of the cup material of 0.55 dl/g, which made this cup only sprayable with a flow path of 120mm on a wall thickness of 1mm.
  • 70% regranulate is added to 30% of the cup weight made of virgin PET with a viscosity of 0.40 dl/g.
  • the regranulate comes from regrind from post-consumer bottles, which is built up in an SSP reactor in a standard recycling process to produce granulate for the stretch blow molding process with a viscosity of 0.76dl/g.
  • the dried granulate and the regranulate are dried together (180°C, 6h, dried air, 2m 2 air/kgPET dew point -35°C) and fed to an injection molding machine and mixed with 0.1% diethylene glycol. In the melt, the diethylene glycol broke down the PET to a viscosity of 0.61 dl/g, and surprisingly a preform with only 1mm wall thickness and 120mm flow path could be injected.
  • the invention provides a method by which previously used polyester materials, including either production waste polyester materials and/or used polyester materials, can be conveniently and efficiently recovered and cleaned.
  • the collected PET material which has an intrinsic viscosity between 0.72 and 0.86dl/g according to ASTM D4603, is first sorted by color, preferably re-sorted, cut into small pieces (ground), washed, dried, extruded and preferably simultaneously decontaminated, granulated, and if necessary built up and decontaminated again and then with the addition of a low-viscosity PET virgin material with an intrinsic viscosity between 0.2 and 0.45 dl/g extruded into a thin-walled article. It is important that the intrinsic viscosity of the injection molded article is reduced to 0.5 to 0.7 dl/g and preferably to 0.5 to 0.65 dl/g during extrusion.
  • the subject of the invention is a process in which a starting material for injection molding is made from recycled post-consumer PET with a viscosity between 0.72 and 0.86dl/g according to ASTM D4603 and a copolymer content of a maximum of approximately 3% by weight with a viscosity between 0.50 and 0.7 dl/g.
  • the shredded and dried PET material is melted and decontaminated to the extent that it is suitable for applications in the food and consumer goods sectors.
  • a certain amount of a virgin PET material is added to the rPET material in the melt of the recycling extruder and/or preferably the melt of the injection unit in order to reduce the viscosity and optionally enrich the PET with copolymers.

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, bei welchem aus einem rezyklierten Post-Consumer PET mit einer Viskosität zwischen 0,72 und 0,86dl/g nach ASTM D4603 und einen Copolymeranteil von maximal ca. 3%, ein Ausgangsmaterial für den Spritzguss mit einer Viskosität zwischen 0,50 und 0,7 dl/g unter Beimengung eines niederviskosen PET-Materials hergestellt wird. Beim Verfahren wird das zerkleinerte und getrocknete PET-Material aufgeschmolzen und soweit dekontaminiert, dass es sich für Anwendungen im Lebensmittel- und Bedarfsgegenständebereich eignet.

Description

1040 - 25227 1 22.04.2022
Verfahren zur Herstellung eines rPET-Kunststoffmaterials zur Verwendung in einem Dünnwand- Spritzgussverfahren und im Dünnwand-Spritzgussverfahren hergestellte Behälter, wie Becher, Schalen, Wannen oder Stegverpackungen
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines rPET- Kunststoffmaterials zur Verwendung in einem Dünnwand-Spritzgussverfahren gemäss Oberbegriff von Anspruch 1 und im Dünnwand-Spritzgussverfahren hergestellte Behälter, wie Becher, Schalen, Wannen oder Stegverpackungen, insbesondere für die Aufbewahrung von Lebensmitteln.
Stand der Technik
Behälter für die Aufbewahrung von Lebensmittel wie Becher für Joghurts, Sahne, Salatsaucen oder Behälter für Margarine, Topfen und Ähnlichem werden heute entweder tiefgezogen oder im Dünnwand-Spritzgußverfahren hergestellt.
Beim Tiefziehen entsteht ein Stanzgitter, das nur schwer einem Recycling zugeführt werden kann, weil das Stanzgitter zumindest ein zweites Mal aufgeschmolzen werden muss. Viele Betriebe schaffen selbst das interne Recycling, d.h. die Verwertung von Abfällen der eigenen Produktionslinien nur zum Teil.
Im Unterschied zum Tiefzieh-Prozess entsteht beim Dünnwand-Spritzgußprozeß kein Stanzgitter. Der Dünnwand-Spritzgußprozeß gewinnt daher für die Herstellung von Lebensmittelbehältern immer mehr an Bedeutung, insbesondere weil im Bereich der Lebensmittel die größten Mengen verarbeitet werden.
Verarbeitet werden derzeit sowohl in der Tiefzieh- wie auch in der Spritzgußtechnologie Polyolefine wie Polypropylen (PP), High-Density Polyethylen (HDPE) aber auch Polystyrol wie das High Impact Polystyrene (HIPS). Die erwähnten Materialien sind weit verbreitet, aber haben es in Europa noch nicht geschafft, im Recycling-Verfahren nach der Verwendung beim Endkonsumenten (Post Consumer Recycling) eine Zulassung der europäischen Lebensmittelbehörde zu bekommen.
Da die Umweltziele der EU und die Gesetzgebung ein Kunststoff-Recycling zwingend vorsehen, die vorerwähnten Materialein jedoch keine Zulassung für den direkten Lebensmittelkontakt haben, können diese nur noch zeitlich begrenzt oder mit belastenden Lenkabgaben im Markt verkauft werden.
Die heute für die Herstellung von Flaschen in einem Streckblasprozess eingesetzten Standard PET Typen sind vorwiegend lineare PET Typen (keine verzweigten) mit einem geringen Copolymer-Anteil von weniger als 5 Gew. % und einer intrinsischen Viskosität (IV) zwischen 0,72 und 0,86 dl/g (nach ASTM D 4603). Bei der Verarbeitung des PET mit dem in der Praxis am häufigsten zur Anwendung kommenden ein- oder zweistufigen Streckblasprozeß (im Englischen: Injection Stretch Blow Moulding = ISBM) baut das Material Viskosität zwischen 0,01 bis 0,09 dl/g typischerweise ab, wobei der Copolymer-Anteil im Wesentlichen erhalten bleibt. Untersuchungen haben gezeigt, dass der Copolymer-Anteil leicht ansteigen kann, da auch untypische Verpackungen mit höheren Copolymer Anteilen zum Teil in den Recycling-Strom gelangen und nicht gut aussortiert werden können. Zusätzlich kommt es zu Reaktionen, in denen mehr Diethylenglykol (DEG) gebildet wird und mehr DEG in die Polymerkette eingebaut wird
Im Unterschied zu dem für die Herstellung von PET-Flaschen am häufigsten eingesetzten Streckblasprozess benötigt man beim Dünnwand-Spritzguss jedoch Viskositäten zwischen 0,5 und 0,7 dl/g. Das bedeutet, dass für den Spritzgussprozess das im Standard PET Recycling Prozess anfallende Material und auch davon übliche Regenerate nicht verwendet werden können.
Gemäss der jüngeren Gesetzgebung ist die europäische Verpackungsindustrie verpflichtet, bei neu hergestellten PET-Artikeln bis zu 35% Recycling-Material zu verwenden. Diese gesetzliche Auflage betrifft sowohl das ISBM-Verfahren wie auch das Spritzgussverfahren. Grundsätzlich wäre erwünscht, wenn die im Spritzgussverfahren hergestellten Artikel, deren Material eine niedrige Viskosität aufweisen, separat eingesammelt werden könnten, damit das zurückgewonnene Material wieder für die Herstellung von Spritzgussartikeln eingesetzt werden könnte. Leider ist dies aus wirtschaftlichen Gründen derzeit jedoch noch nicht möglich, da die „economies of scale" bei sehr geringen Mengen diesen getrennten Sammel- und Recycling Strom nicht erlaubt.
Im Standard PET Recycling Strom stören die niederviskosen und im Regelfall nur in geringen Mengen vorkommenden Spritzgussartikel jedoch nicht, da durch die in der Schmelze stattfindende „Cross Esterification" die Kettenlängen sich gegenseitig angleichen und sehr niedrige Viskositäten im Recycling-Werk, insbesondere durch Aufkondensierung in einem SSP Prozess, schnell und rasch aufbauen.
PET für den Blasprozeß mit einer Viskosität 0,72 bis 1,4 dl/g nach ASTM D4603 ist viel zu hart und zäh, um daraus komplizierte dünnwandige Artikel spritzen zu können. Möchte man Spritzgußartikel mit einem üblichen Druck bis 3000 bar spritzen, kann bei einem für den Spritzguß üblichen Verhältnis von Wandstärke (L) zum Fließweg (D) von 1 zu 100 bis 1 zu 350 (Dünnwandspritzguß bis zu 1 bis 500) kein Standard-PET eingesetzt werden, weil dann große Teile des Werkzeuges nicht gefüllt werden könnten.
Bekannt sind PET Materialien als Neuware mit einer Viskosität von 0,5 bis 0,7 dl/g (ASTM D4603), welche genau für diese Anwendungen konzipiert ist. Es gibt jedoch keinen separaten Recyclingstrom genau für diese Polyester Typen. Verpackungshersteller, welche genau dieses Material einsetzen wollen, müssen in der Zukunft trotzdem einen Recycling-Anteil von 25% bis 50% nachweisen, je nachdem welche gesetzliche Regelung oder Selbstverpflichtung bis 2025 bzw. 2030 für den Inverkehrbringer bindend ist. Meist wird jedoch ein viel höherer Recycling-Anteil von 40 bis 100% für Polyester Anwendungen gefordert.
Für im Spritzguss hergestellte Verpackungen benötigt man ein PET Recycling Material mit einer Viskosität von 0,5 bis 0,7 dl/g. Dies klingt erst einmal ganz einfach, kann man doch PET durch Wasser und Hitze sehr leicht auf die geplante Viskosität abbauen.
Fügt man dem am Markt häufigsten PET Recycling Material 100 bis OOOppm Wasser beim PET Spritzguß hinzu, baut das PET zwar genau wie geplant zu einer Viskosität von 0,5 bis 0,7 dl/g ab, das Material wird jedoch durch diesen Abbau (Hydrolyse) weißlich trübe und teilkristallin. Teilweise entstehen auch Blasen. Durch die unkontrollierte Kristallisation entstehen Einfallstellen, Lunker und stark verzogene Teile, die durch die geringe Viskosität und hohen Eigenspannung zudem noch viel zu brüchig für die finale Anwendung als Verpackung sind.
Der am Markt erhältlich PET Haupt Recycling Strom besteht zum Großteil aus PET Flaschen, die aus einem Material mit einer Viskosität von ca. 0,72 bis 0,86 dl/g in einem Streckblasprozeß hergestellt wurden (ISBM-Prozess). Dieser Recycling-Strom ist von der Viskosität zu hoch für den Spritzguß dünnwandiger Teile. Die am Markt befindliche Recycling-Ware aus dem Hauptstrom enthält vor allem PET ISBM Flaschen mit einem Copolymeranteil von 2 bis 3%. Dieser Copolymeranteil ist stark schwankend, je nachdem ob viele Folien und Tiefziehartikel, PET-G oder Mehrwegflaschen in der Recycling-Ware enthalten sind. Im Allgemeinen ist der Copolymeranteil zu instabil, um aus rPET stabile, dünnwandige Spritzgußteile herzustellen zu können, die nicht unkontrolliert kristallisieren sollen.
Durch andere Bestandteile im Recycling-Strom, z.B. Tiefziehfolien, und durch den Abbau von PET bei der Verarbeitung ist die durchschnittliche Viskosität in der Recycling-Ware zwar um 0,02 bis 0,09 dl/g niedriger als die Ausgangsware, muß jedoch, um für den Lebensmittelkontakt geeignet zu sein unter Hitze und Vakuum (oder Stickstoff) dekontaminiert werden. Diese Dekontamination kann in einem Trockner vor dem Recycling-Extruder, im Recycling-Extruder oder nach dem Recycling-Extruder in einem sogenannten SSP Prozeß stattfinden. Üblich auch Kombinationen.
Bei der Dekontaminierung wird nicht nur entgast, sondern die Polyesterware baut unter diesen Bedingungen zwangsläufig wieder auf und die Ketten werden länger.
Auch wenn man am Markt zum Teil stark abgebautes PET findet, welches sich von der Viskosität her eignen würde, ist dieses bezüglich Zusammensetzung und Kontamination nicht geeignet für die Herstellung einer dünnwandigen PET Spritzgußverpackung. Dies darum, weil es nicht mit Vakuum dekontaminiert wurde und darüber hinaus zu schnell kristallisiert.
Bekannt ist, dass PET durch den Zusatz von Mono-Ethylenglykol gezielt abgebaut werden kann (Glykolyse). Die W0001997020886A1 offenbart beispielsweise ein Verfahren, das mit Hilfe einer Glykolyse und anschließender Reinigung zuvor verwendete Polyestermaterialien der Wiederverwertung zuführt. Dabei wird rezykliertes PET bei einer Temperatur im Bereich von 150 bis 300 °C zwischen 10 Minuten und 4 Stunden mit 1,1 bis 10 Mol Ethylenglycol pro Mol Dicarbonsäure im Polyester kontaktiert, um den Polyester zu depolymerisieren und eine Reaktionsmischung zu erzeugen, die monomere und oligomere Dihydroxy-Spezien enthält. Überschüssiges Ethylenglycol wird dann entfernt und die Reaktionsmischung in einem heissen Lösungsmittel gelöst. Die heisse Lösung wird sodann filtriert, um unerwünschte Verunreinigungen zu entfernen. Danach wird die Lösung abgekühlt, und die Dihydroxy-Spezies als Festkörper ausgefällt.
Bekannt ist auch, dass PET durch den Zusatz von niedermolekularen Estern oder Polyestern umestert (cross- and trans-esterfication) und die Viskosität unter Hitze sich angleicht, indem Polyester in der Kette ausgetauscht werden. So kann aus einem Polyester mit den Monomeren A und B und einem zweiten Polyester mit den Monomeren B und C durch Umesterung ein dritter Copolyester entstehen, der in seinen Ketten Monomere der Typen A, B und C enthält. Bekannt ist dies für PET Polyester mit Isophthalsäure (IPA) und Diethylenglykol (DEG), aber auch für PET Copolyester mit Naphthalindicrbonsäure (NDC) und Furandicarbonsäure (FDCA).
Anders als Polypropylen (PP) oder Polystyrol (PS) ist Polyethylenterephthalat (PET) im Spritzgußverfahren sehr empfindlich und bildet schnell Abbauprodukte, die sich als Gas bemerkbar machen, was im PET Dünnwandspritzguß sofort zu Problemen führt. Versuche haben ergeben, dass PET Materialien mit einer Viskosität zwischen 0,2 und 0,4 dl/g (gemessen nach der ASTM D4603) sich zwar spritzen lassen, aber entweder bereits bei der Entformung zerbrechen oder danach im freien Fall aus einer Fallhöhe von 0,5 bis 1,5m.
Ein weiterer Nachteil von aus PET-Material hergestellten Behältern ist, dass diese gerne aneinander haften, wenn diese unmittelbar nach der Herstellung aufeinander gelegt oder gestapelt werden. Die übereinander gelegten oder gestapelten Behälter lassen sich in der Folge nur schwer voneinander trennen.
Aufgabenstellung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, im Spritzgussverfahren hergestellten, dünnwandigen
Behälter aus PET, insbesondere für die Aufbewahrung von Lebensmitteln, vorzuschlagen, der sich gut entformen lässt und so stabil ist, dass er bei einer Fallhöhe von 1,5m nicht zerspringt. Ziel ist es auch, ein rPET-Material zur Verfügung zu stellen, das sich insbesondere für den Dünnwand-Spritzguss eignet und einen möglichst hohen Anteil rPET enthält, welches aus der Sammlung von postconsumer PET-Artikeln, insbesondere von biasgeformten PET-Flaschen, gewonnen wird. Noch ein Ziel ist es, ein rPET-Material vorzuschlagen, das sich bei 1000 bis 5000 bar, idealerweise bei Drücken zwischen ca. 1500 und 2500 bar, besonders bevorzugt bei ca. 2100 bar, spritzen lässt bei einem für den Spritzguß üblichen Verhältnis von Wandstärke zum Fließweg von 1 zu 100 bis 1 zu 400 resp. bis 1 zu 500 beim Dünnwandspritzguß. Insbesondere ist es ein Ziel, dass das vorgeschlagene Material nur langsam kristallisiert. Ein weiteres Ziel ist es, dass das Material so verarbeitbar ist, dass es transparent, d.h. im Wesentlichen glasklar, bleibt, und keine Kristallisation des Materials das Licht so streut, dass der Inhalt nicht mehr sichtbar ist. Ein weiteres Ziel ist, dass die Behälter nicht aneinanderkleben, wenn sie nach der Herstellung übereinandergelegt oder gestapelt werden.
Definitionen:
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter dem Begriff „Viskosität" die intrinsische Viskosität (IV) gemessen nach ASTM 4603-03 - Standard verstanden.
Unter „sortenreinem PET" wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung verstanden, dass PET im Rahmen der heutigen technologischen Möglichkeiten sortiert wurde, sodass der gewichtsmässige Anteil an sortenfremdem Kunststoff kleiner als 2%, vorzugsweise kleiner als 1% und besonders bevorzugt kleiner als 0.5 % ist. rPET wird vorliegend als Kurzbezeichnung für rezykliertes post-consumer PET verwendet.
"Bottle Grade PET Post-consumer Recycling Flake" ist zu Flakes verarbeitetes rPET welches aus der Sammlung von post-consumer PET-Artikeln, insbesondere von PET-Flaschen, stammt
Unter ISBM-PET wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung PET (einschliesslich PET-Copolymere) verstanden, das zur Verwendung in einem ISBM-Prozess geeignet ist, d.h. eine IV zwischen 0.72 dl/g und 0,86 dl/g aufweist (Viskositätsmessung nach ASTM D4603).
Unter „Chain Breaker" werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung chemische Verbindungen verstanden, die geeignet sind, PET abzubauen resp. als Copolymer in die Polymerkette eingebaut zu werden.
Unter „Fließweg" wird die Strecke zwischen dem Anspritzpunkt und dem entferntesten Punkt verstanden.
Unter Behälter sind insbesondere Becher, Schalen und Wannen zu verstehen, wobei insbesondere bei Bechern und Wannen die Fläche, welche von den Rändern der Öffnung des Behälters umschlossen ist, in der Regel größer wie die Bodenfläche ist. Weiters sollen auch Stegverpackungen mit mehreren nebeneinander liegenden Aufnahmewannen oder -schalen als Behälter angesehen werden.
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines rPET-Kunststoffmaterials zur Verwendung in einem Dünnwand-Spritzgussverfahren mit einem Verhältnis von Wandstärke (L) zum Fließweg (D) von 1 zu 50 bis 1 zu 400, das folgende Verfahrensschritte umfasst: a) Sortieren, Waschen und Zerkleinern von post-consumer PET-Artikeln, d.h. grösstenteils im ISBM-Verfahren hergestellten PET-Flaschen, deren PET-Material eine intrinsische Viskosität zwischen 0,72 und 0,86dl/g nach ASTM D4603 aufweisen, b) Entfernen von Kontaminationen wie Metall oder Papier, vor, gleichzeitig mit oder nach dem Verfahrensschritt a), c) anschliessendes Trocknen des zerkleinerten PET-Materials, d) Aufschmelzen des zerkleinerten und getrockneten PET-Materials und vorzugsweise Dekontamination desselben in einem Entgasungs- resp. Recycling-Extruder und anschliessendes Granulieren, wobei optional vor- und/oder nachgeschaltet ein Festphasen-Kondensation (SSP Prozess) erfolgen kann, und e) Herstellung eines dünnwandigen Spritzgussartikels aus dem PET-Material in einem Spritzgussprozess.
Erfindungsgemäss wird die Aufgabe bei einem Verfahren gemäss Oberbegriff von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass dem granulierten Material eine niederviskose PET-Neuware, nachfolgend als „vPET" bezeichnet, beigemengt und die Mischung aus Granulat und vPET reaktiv extrudiert und direkt in eine Spritzgussform eingespritzt wird, wobei der Prozess so geführt wird, dass die intrinsische Viskosität des Spritzgussartikels beim Extrudieren auf 0,5 bis 0,7 dl/g und vorzugsweise auf 0,5 bis 0,65 dl/g abgesenkt wird und sich ein dünnwandiger Spritzgussartikel in einem Spritzgussprozess, bei dem das Verhältnis von Wandstärke (L) des Spritzgussartikels zum Fließweg (D) von 1 zu 50 bis 1 zu 400 resp. bis 1 zu 500 beim Dünnwandspritzguß beträgt, herstellen lässt. Neu und überraschend ist, dass PET Materialien mit einer sehr geringen Kettenlänge und recyceltes PET aus dem Flaschen Recycling Strom mit einer langen Kettenlänge, so kombiniert werden können, dass sich das Material ideal für den Spritzguß der Produkte eignet. Dieses Verfahren hat also den Vorteil, dass rPET aus einem üblichen PET Recyclingstrom, insbesondere aus biasgeformten PET-Flaschen, auch für die Herstellung von dünnwandigen Spritzgussartikeln verwendbar gemacht werden kann. In verschiedenen Versuchen hat sich gezeigt, dass durch das Addieren von Post Consumer Recycling Material mit einer höheren Viskosität von 0,6 bis 1,0 dl/g ein Mischungsverhältnis so eingestellt werden kann, dass das finale Produkt eine Viskosität von 0,5 bis 0,7 dl/g hat, und problemlos entformt bzw. bei der Entformung eine Fallhöhe von 0,5 bis 1,5m aushält.
Vorteilhaft werden die Temperatur beim Extrudieren und die Verweilzeit des Materials im Extruder so gewählt werden, dass das extrudierte Material eine intrinsische Viskosität (IV) grösser als 0,5 dl/g, insbesondere zwischen 0,52 und 0,68 dl/g und vorzugsweise zwischen 0,55 und 0,65 dl/g hat. Solches Material lässt sich gut zu dünnwandigen, strippenfreien Artikeln verarbeiten.
Vorteilhaft weist das vPET eine intrinsische Viskosität zwischen 0,2 und 0.45 dl/g, vorzugsweise zwischen 0,25 und 0,40 dl/g gemessen nach der ASTM D4603 auf. PET-Neuware mit den vorerwähnten Viskositäten lassen sich ideal mit rPET aus dem Flaschen-Recycling kombinieren.
Vorteilhaft liegt der Anteil an rPET in der Mischung zwischen 20 und 80 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 30 und 70 Gew.-% und besonders bevorzugt zwischen 40 und 60 Gew.-%. Mit einem so hohen Anteil an rPET kann auch den jüngeren gesetzlichen Regelungen entsprochen werden.
Um stabile und bruchsichere Behälter zu erhalten, wird die Mischung vorzugsweise bei Temperaturen zwischen 250 und 350 °C extrudiert.
Zweckmässigerweise wird die Mischung vor dem Eintritt in den Extruder vorgewärmt. Damit kann einer Degradierung des Materials vorgebeugt werden. Vorteilhaft wird die Mischung auf eine Temperatur zwischen 70 und 170°C, gemessen am Extrudereingang, vorgewärmt. Dadurch können die im Extruder auf die Mischung einwirkenden Scherkräfte deutlich reduziert werden.
Gemäss einer bevorzugten Verfahrensvariante wird die Mischung vor dem Extrudieren getrocknet, sodass der Wassergehalt kleiner als 100 ppm ist. Damit können reproduzierbar Verhältnisse geschaffen werden. Es hat sich nämlich gezeigt, dass die Feuchte im Material stark abhängig von den Lagerbedingungen ist. Je länger ein Material lagert, desto mehr kann es Feuchtigkeit aufnehmen. Je höher die Umgebungsfeuchte und je höher die Umgebungstemperatur, desto schneller nimmt das Material in granulärer Form Feuchte auf. Auch die Größe der Granulatkörner, die Verpackung sowie die Handhabung und Lagerung im Betrieb spielen hier eine Rolle.
Die Erfinder haben festgestellt, dass alle Faktoren, welche die Feuchtigkeit beeinflussen, eine direkte Auswirkung auf die Viskosität des PET Materials haben. Um sich vom Wetter, den Lagerbedingungen und anderen Einflüssen zu lösen, ist es von Bedeutung, mit getrockneten PET Mischungen zu arbeiten. Die Spritzbedingungen dürfen auf keinen Fall vom Wetter, der Granulatgröße und anderen Einflußfaktoren der Feuchte abhängig sein. Für die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens wird eine bestimmte, immer gelichbleibende Feuchte oder minimale Feuchte unter lOOppm angestrebt. Die Trocknung des PET Materials bzw. der Abmischung mit rPET mit heißer Luft, Stickstoff oder Vakuum soll vorzugsweise so durchgeführt werden, dass das Material im Trockner durch den Entzug von Wasser, Glykol und Diethylenglykol, nicht unkontrolliert aufbaut und dadurch ungeeignet für den Dünnwand-Spritzguß wird. Zu diesem Zweck sind Temperatur und Verweilzeit entsprechend anzupassen.
Anders als beim PET Streckblasprozes für Flaschen haben sich sehr niedrige Trocknungsbedingungen bewährt, die typischerweise zwischen 100 und 160°C liegen, und zwar idealerweise mit 4 bis 24 Stunden Verweilzeit. Im Falle der Verwendung von trockener Luft ist ein Trocknungsgrad der Luft mit einem Taupunkt zwischen -80 und -10°C angestrebt. Ausserdem wird vorzugsweise eine Luftmenge zwischen 0,5 und 3m3/kg PET im Trocknungsprozess eingesetzt.
Ein Aufbau der Viskosität von unter 0,01 dl/g im Trockner wird angestrebt.
Um Behälter aus einer Mischung aus vPET und rPET herstellen zu können, wird eine Extrusionsmaschine benötigt, die einen Druck zwischen 500 und 5000 bar, vorzugsweise zwischen 1500 und 2500 bar, erzeugen kann.
Vorteilhaft wird eine Spritzgussmaschine verwendet, die pro Nest schneller als 10g/sec einspritzen kann. Diese Bedingung muss erreichbar sein, wenn Behälter aus einer Mischung von vPET und rPET hergestellt werden sollen. Vorzugsweise wird auf einen PET Flaschenstrom zurückgegriffen, der besonders wenige Kontaminationen durch andere Polymere als PET (z.B PA Blends) enthält. Unter besonders wenig wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung verstanden, dass der Anteil an PA- Blends, Radikalfängern und anderen Additiven wie z.B. Sauerstofffänger, Acetaldehydfänger, UV Absorber, Slip Additive, Infrarot Absorber etc. kleiner als 10 Gew.-%., vorzugsweise kleiner als 5 Gew.-%., und besonders bevorzugt kleiner als 3 Gew.-% ist.
Vorteilhaft wird bei einem rPET-Anteil von vorzugsweise mehr als 30, 40 oder 50% im Verfahrensschritt e) zusätzlich ein Chain-Breaker beigemengt. Durch den Zusatz eines Chain-Breakers kann das höher viskose Material zusätzlich reaktiv abgebaut werden, um ein Material mit einer intrinsischen Viskosität zwischen 0,5 bis 0,7 dl/g zu erhalten.
Gemäss einer Verfahrensvariante wird als Chain Breaker entweder eine bestimmte Menge Monoethylenglykol oder eine bestimmte Menge Wasser eingesetzt. Mit Hilfe von Monoethylenglykol oder Wasser kann die IV durch Spaltung der PET-Moleküle direkt beim eigentlichen Spritzprozess so weit abgesenkt werden, dass dünnwandige Artikel hergestellt werden können.
Vorzugsweise wird für die Extrusion verwendete PET-Recycling Material mit einem Wassergehalt zwischen 100 und 1000 ppm und vorzugsweise zwischen 300 und 1000 ppm Wasser eingesetzt. Das heisst, dass die vorangegangene Trocknungs- und Dekontamination vorzugsweise so durchgeführt wird, dass der gewünschte Wassergehalt eingestellt ist. Alternativ kann das PET-Recycling Material nach der Trocknung und/oder Dekontamination (Verfahrensschritte c) und/oder d)) auch mit Wasser wieder angereichert werden.
Anstelle von Wasser kann dem granulierten Material auch zwischen 50 und 1000 ppm Monoethylenglykol beigemengt resp. zudosiert werden. Dies führt ebenfalls zum gewünschten Abbau der intrinsischen Viskosität beim Spritzprozess.
Gemäss einer anderen bevorzugten Verfahrensvariante werden als Chain Breaker Verbindungen eingesetzt, welche in die PET-Polymermoleküle eingebaut werden können und so zu einem höheren Copolymeranteil führen. Überraschenderweise kann durch eine Erhöhung des Copolymeranteils die intrinsische Viskosität so weit herabgesetzt und die Kristallisationsgeschwindigkeit verlangsamt werden, dass dünnwandige, transparente und strippenfreie Artikel gespritzt werden können. Dieser Effekt war unerwartet, da davon ausgegangen werden musste, dass eine Eintrübung des Materials erfolgen würde. Im Weiteren wurde erwartet, dass sich Blasen, und kleine Risse im Spritzgußartikel bilden, ähnlich wie wenn Wasser beim Abbau des rPET verwendet wird. Durch die Zugabe von geeigneten Chain Breaker und deren Einbau in die PET Polymerketten kann der Anteil an Copolymeren während der Extrusion wie gewünscht um mindestens 1%, vorzugsweise mindestens 2% und besonders bevorzugt um mindestens 3% angehoben und die Viskosität des Materials erniedrigt werden. Das vorgeschlagene Verfahren nützt den Effekt, dass höhere Copolymeranteile die PET Molekülkette so verändern, dass die Kristallisation dadurch gehemmt bzw. unterdrückt wird.
Bekannt als Chain Breaker ist Monoethylengycol. Monoethylenglycol ist jedoch bereits Bestandteil der PET Kette. Durch die Zugabe von Monoethylenglykol wird die Kette zwar gespalten, aber der Copolymeranteil nicht erhöht.
Vorteilhaft werden als Chain-Breaker Diole eingesetzt, welche als Copolymer in die Kette eingebaut werden können. Bevorzugte Diole sind Diethylenglykol, Propylenglykol und/oder Butylenglykol, aber auch zyklische Mehrfachalkohole wie das 3,9-Bis(l,l-Dimethyl-2-Hydroxyethyl)-2,4,8,10- Tetraoxaspiro[5.5]Undecan (Spirolglycol).
Gemäss einer anderen Verfahrensvariante werden als Chain Breaker Dicarbonsäuren eingesetzt. Diese eignen sich ebenfalls sehr gut, um die Kettenlängen zu verkleinern.
Bevorzugte Dicarbonsäuren als Chain Breaker sind Isophthalsäure, 2,5-Furandicarbonsäure und/oder Naphtalindicarbonsäure, da diese als Copolymer in die Polymer-Kette eingebaut werden können.
Gemäss einer vorteilhaften Verfahrensvariante werden als Chain Breaker Diester eingesetzt. Geeignete Diester sind beispielsweise Dimethyl-Isophthalat und/oder Bis(hydroxyethyl)isophthalat. Die Diole, Dicarbonsäuren, Diester können jeweils einzeln oder als Mischungen eingesetzt werden.
Vorteilhaft werden als Chain Breaker PET Copolymer-Ketten mit 2 bis 20 Monomeren mit einem Isophthalsäure- ( I PA)-, Furandicarbonsäure- (FDCA), Naphthalindicarbonsäure- oder Diethylenglykol- Anteil eingesetzt.
Zweckmässigerweise beträgt der Anteil an Isophthalsäure- (IPA)-, Furandicarbonsäure- (FDCA), Naphthalindicarbonsäure- oder Diethylenglykol-Anteil zwischen 3 und 10 Gew.-%.
Denkbar ist auch, als Chain Breaker Verbindungen einzusetzen, die eine Alkoholgruppe und eine Dicarbonsäure oder eine Ester-Gruppe aufweisen. Beispiele solcher Verbindungen sind Hydroxyethansäure (Hydroxyessigsäure), Hydroxypropansäure und Hydroxybutansäure.
Vorteilhaft erfolgt die Beimengung der Chain Breaker im Verfahrensschritt f) vor oder während des Aufschmelzens des Granulats.
Vorteilhaft hat das eingesetzte post-consumer PET-Material vor dem Trocknen und dem Recycling Verfahrensschritt d) einen Copolymeranteil von maximal ca. 3% und vorzugsweise einen Copolymeranteil von max. 2,5%.
Der Verfahrensschritte f) wird vorzugsweise so geführt, dass der Copolymeranteil im rPET in Summe auf 2,5 bis 8%, vorzugsweise auf 3,0 bis 8% und besonders bevorzugt auf 3,5% bis 8% angehoben wird. Ein erhöhter Copolymeranteil führt zu einer Erniedrigung der IV und gleichzeitig einer Verlangsamung der Kristallisationsgeschwindigkeit, was das Spritzen dünnwandiger Artikel erst ermöglicht.
Vorteilhaft erfolgt eine Dekontamination der Post Consumer Eingangsware durch Entgasung der volatilen Kontaminationen bei erhöhter Temperatur zwischen 70° und 330°C, bevorzugt zwischen 180 und 220°C vor dem Recycling-Extruder, d.h. Verfahrensschritt d), und/oder im Recycling-Extruder und/oder nach dem Recycling Extruder, durch ein Vakuum kleiner 0,2 bar absolut, bzw.
Stickstoffspülung zwischen 0,lsec und 20 Stunden, vorzugsweise während 4 bis 10 Stunden erfolgt.
Nach der Extrusion im Recycling-Extruder kann das Granulat optional in einem SSP Reaktor bei einer Temperatur von 180 bis 220°C und 1 bis 15 Stunden, vorzugsweise 4 bis 10 Stunden unter Vakuum entgast werden. Dabei findet gleichzeitig eine Polymerisation (Polykondensation) statt.
Die Dekontamination unter Hitze und Vakuum kann im Extruder und im nachfolgenden SSP-Reaktor erfolgen. Natürlich kann anstelle von Vakuum auch Stickstoff verwendet werden, um Kontaminationen abzuführen. Hitze und Vakuum oder eine Schutzgasatmosphäre (z.B. Stickstoff) können grundsätzlich schon bei der Materialaufbereitung vor dem Recycling-Extruder verwendet werden.
Vorzugsweise wird durch eine nachfolgende Behandlung im SSP-Reaktor das Material zwar dekontaminiert, aber nicht so hoch in der Viskosität angehoben, um daraus ein PET zu machen, welches sich gut für den Streckblasprozeß eignet, sondern bereits unter einer Viskosität von < 0,72 dl/g die SSP verlässt.
Vorzugsweise wird das Material vor dem eigentlichen Spritzgussverfahrensschritt f) so weit dekontaminiert wird, dass es sich für Anwendungen im Lebensmittel- und/oder Bedarfsgegenständebereich eignet.
Vorteilhaft wird aus dem Chain Breaker ein Masterbatch hergestellt, und dieser Masterbatch wird direkt in den Einzug der Spritzgussmaschine zudosiert. Dies hat den Vorteil, dass sich der Anteil an Chain Breaker sehr gut kontrollieren lässt und eine gute Durchmischung im Extruder erfolgt.
Vorzugsweise wird das zerkleinerte PET-Recycling Material nach dem Waschprozeß bei Temperaturen zwischen 60 und 180°C während 1 bis 8 Stunden getrocknet.
Vorteilhaft wird durch das reaktive Extrudieren im Verfahrensschritt f) die intrinsische Viskosität des eingesetzten Materials um 0,05 bis 0.3 dl/g, vorzugsweise 0,1 bis 0,25 dl/g abgesenkt.
Vorteilhaft wird der Kristallisationsanteil des behandelten rPET-Spritzteils im Vergleich zum unbehandelten Material ohne erhöhten Copolymeranteil um mindestens 10% verringert.
Gemäss einer bevorzugten Verfahrensvariante werden die Temperatur beim Extrudieren und die Menge Chain Breaker so gewählt, dass das extrudierte Material eine IV grösser als 0.5 dl/g und insbesondere zwischen 0,5 und 0,7 dl/g aufweist.
Vorteilhaft werden zwischen 0.05 Gew.-% und 2.8 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 0.1 Gew.-% und 1.0 Gew.-% und besonders bevorzugt zwischen 0.1 Gew.-% und 0.6 Gew.-%, an Chain Breaker dem PET von Verfahrensschritt f) beigemengt.
Vorteilhaft beträgt die Verweilzeit des Polyester-Materials im Spritzgußaggregat oder Recycling- Extruder jeweils zwischen 20 und 400 see, vorzugsweise zwischen 30 und 300 see. und besonders bevorzugt zwischen 40 und 200 see. Mit den vorgenannten Verweilzeiten kann die IV des Polyester- Materials in Gegenwart eines Chain Breaker beim Extrudieren um 0,05 bis 0,3 dl/g abgesenkt werden.
Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die extrudierte Schmelze vor dem Granulieren gefiltert. Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die extrudierte Schmelze durch einen Lochfilter mit einer Lochgrösse zwischen 30 pm und 300 pm und vorzugsweise zwischen ungefähr 50 pm und 100 pm gepresst. Dadurch besitzt die Schmelze eine ausreichende Reinheit und Trübungen und Verunreinigungen können im gespritzten Endprodukt verhindert werden.
Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das rPET-Material während des Extrudierens in Verfahrensschritt d) entgast und dekontaminiert
Gemäss einer weiteren Variante wird im Extruder die Schmelze in dünne Schichten oder Stränge aufgeteilt wird. Dadurch wird die Oberfläche des Materials vergrößert und die Dekontamination kann sehr rasch durchgeführt werden.
Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Extrusion im Vakuum oder in einer Schutzgasatmosphäre, insbesondere unter Stickstoff.
In einer weiteren Ausführung des Verfahrens handelt es sich um eine alternative Form des Spritzgußes bzw. einer Mischform des Spritzgußes im Sinne des Compression Molding oder des Continuous Compression Molding,
In einer weiteren Ausführung des Verfahrens handelt es sich um eine alternative Form des Spritzgußes bzw. einer Mischform des Spritzgußes im Sinne des Spritz Foamings.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein im Spritzgussverfahren hergestellter Behälter, bei dem die Bodenfläche des Behälters kleiner ist als die Fläche, welche von den Rändern der Öffnung des Behälters umschlossen ist, wahlweise mit einer oder mehreren Kammern, insbesondere für die Aufbewahrung von Lebensmitteln, vorzugsweise mit einem Acetaldehyd- und Formaldehyd- Wert von unter 50 ppm und einer Wandstärke zwischen 0,1 und 0,5mm, vorzugsweise mit einer Wandstärke zwischen 0,2 und 0,4mm, und besonders bevorzugt mit einer Wandstärke zwischen 0,24 und 0,34mm und einer Ausgiessfläche, die grösser als die Standfläche ist.
Erfindungsgemäss ist der Behälter hergestellt aus einer Mischung aus PET-Neuware mit mindestens 5 Gew.-% rPET erhältlich aus der Aufarbeitung von grösstenteils im ISBM-Verfahren hergestellten PET- Flaschen, deren PET-Material eine intrinsische Viskosität zwischen 0,72 und 0,86dl/g nach ASTM D4603 aufweist, wobei die aus der PET-Neuware und dem rPET erzeugte Mischung eine Viskosität zwischen 0,5 bis 0,7 dl/g hat. Diese können als Becher, Schale, Wanne oder als Stegverpackung ausgeführt sein, deren Bodenfläche kleiner ist als die Fläche, welche von den Rändern der Öffnung des Behälters umschlossen ist.
Vorzugsweise hat die PET-Neuware eine intrinsische Viskosität zwischen 0,2 und 0,45 dl/g, vorzugsweise eine solche zwischen 0,25 und 0,40 dl/g. Vorzugsweise wird rPET eingesetzt, das eine intrinsische Viskosität zwischen 0,6 und 1,0 dl/g aufweist.
Vorteilhaft ist der Behälter als Becher, Schale, Wanne oder als Stegverpackung ausgeführt. Gemäss einer vorteilhaften Ausführungsform sind an den Seitenflächen des Behälters Stege oder Rippen vorgesehen resp. ausgebildet, um ein Aneinanderkleben von übereinander gelegten oder gestapelten Behältern zu verhindern. Dies hat den Vorteil, dass keine großflächige Auflage zwischen den Behältern, beispielsweise für den Fall, dass diese gestapelt werden, möglich ist und so einem Aneinanderkleben vorgebeugt ist.
Um ein Aneinanderhaften der frisch hergestellten Behälter zu verhindern, kann der Behälter alternativ eine durchschnittliche Oberflächenrauigkeit zwischen 0,2 und 0,4 pm und vorzugsweise zwischen 0,25 und 0,35 pm, idealerweise von ungefähr 0,3 pm, gemessen nach der DIN EN ISO 4287- 2010, aufweisen. Damit kann ein Aneinanderkleben der Oberflächen ebenfalls verhindert werden.
Eine andere Möglichkeit, einem Aneinanderkleben vorzubeugen, besteht darin, der Mischung ein Antiblockmittel beizumengen. Als Antiblockmittel kommen natürliches oder synthetisches Silica, Talk, Kalziumkarbonat, Mikrokugeln oder Mikrosphären aus Glas, PMMA-Mikrokugeln oder solche aus vernetztem Silikon in Frage.
Eine weitere Möglichkeit, einem Aneinanderkleben vorzubeugen, wäre die Verwendung von Labeln, die während des Spritzvorganges eingebracht werden. Wichtig hierbei ist, dass die herfür verwendeten Label den Recyclinganforderungen entsprechen.
Vorteilhaft weist der Behälter einen Anspritzpunkt auf, der im Bereich der Bodenfläche des Behälters in einer Kuhle derart versenkt angeordnet ist, dass die übrige Bodenfläche eine plane Standfläche bildet. Dies hat den Vorteil, dass der Behälter plan aufliegen kann.
Vorteilhaft ist die Öffnung des Behälters mittels einer in den Öffnungsrand einschnappbaren Verschlusskappe verschließbar.
Gemäss einer anderen Ausführungsform ist die Öffnung mit einer Siegelfolie, die mit den Recyclinganforderungen kompatibel ist, verschließbar.
Beispielhafte Behälter sind in den Figuren gezeigt. Es zeigt:
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Figur 1 zeigt einen rechteckförmigen Behälter 11a in Gestalt einer Schale mit einem Boden 13, vier Seitenwänden 15 und einem flachen umlaufenden Rand 17. An den Seitenwänden sind Stege 19 ausgebildet, welche die Kontaktfläche zwischen übereinander gestapelten Behältern 11a minimieren. Der Behälter 11a weist eine Öffnung 21 auf, deren Fläche grösser als die Bodenfläche ist.
Figur 2 zeigt einen niederen Behälter 11b mit mehreren Kammern 23.
Figur 3 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform eines Behälters 11c mit acht regelmässig angeordneten Kammern 23. Die Bodenfläche der einzelnen Kammern ist jeweils kleiner als die Kammeröffnungen.
Figur 4 zeigt einen Yoghurt-Becher lld, der mittels einer abziehbaren Folie
Beschreibung des Verfahrens:
Für das Verfahren wird post-consumer PET-Material eingesetzt, das eine Viskosität zwischen etwa 0,7 und etwa 0,86 dl/g aufweist Es wird vorzugsweise auf einen PET Flaschenstrom zurückgegriffen, der besonders wenige Kontaminationen durch andere Polymere als PET (z.B PA Blends) enthält. Unter besonders wenig wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung verstanden, dass der Anteil an PA- Blends, Radikalfängern und anderen Additiven wie z.B. Sauerstofffänger, Acetaldehydfänger, UV Absorber, Slip Additive, Infrarot Absorber etc. kleiner als 10 Gew.-%., vorzugsweise kleiner als 5 Gew.-%., und besonders bevorzugt kleiner als 3 Gew.-% ist.
In einem ersten Prozeßschritt werden post-consumer PET Flaschen sortenrein sortiert, gewaschen, geschnitten und Kontaminationen wie Metall, Papier etc. entfernt. Bei der Sortierung wird das eingesammelte PET-Material zunächst farblich sortiert und dann vorzugsweise fremde Kunststoffe aussortiert.
In einem zweiten Prozeßschritt werden die geschnittenen PET Flakes getrocknet.
In einem dritten Prozeßschritt wird das rPET in einem Entgasungs- resp. Recycling-Extruder dekontaminiert und granuliert.
In einem vierten Prozessschritt wird dem Granulat eine bestimmte Menge einer niederviskosen PET- Neuware (vPET) beigemengt, und dann die resultierende Mischung aus Granulat und vPET extrudiert und vorzugsweise direkt in eine Spritzgussform eingespritzt. Unter diesen Bedingungen nimmt das mittlere Molekulargewicht des rPET und damit die intrinsische Viskosität während der Extrusion im Spritzaggregat stark ab. Die Zugabe des Chain Breakers ist vorwiegend im Spritzgußaggregat angedacht, kann aber begleitend oder in seltenen Fällen alternativ im Recycling Extruder-zugegeben werden. Durch die Zugabe von Chain Breaker nicht alleinig im Extruder der Spritzgußmaschine, sondern bereits im Extruder der Recycling-Maschine, kann das Recycling-Material im Extrusionsprozeß gezielt abgebaut und mit Copolymeren angereichert werden.
Ausführungsbeispiele:
Beispiel 1:
50% des Bechergewichts werden mit PET Neuware mit einer Viskosität von 0,40 dl/g mit 50% Mahlgut von post consumer PET Flaschen mit einem durchschnittlichen IV von 0,72 dl/g und einem durchschnittlichen Copolymer Anteil und mit 1% Isphtalsäure und 1,3% Diethylenglycol werden im Recyclingextruder mit 0,5% Diethylenglycol versetzt und bei durchschnittlich 290°C extrudiert. Überraschend war die Viskosität nach dem Recyclingextruder viel stärker als üblich auf einen Wert von nur 0,58 dl/g abgebaut. Durch eine nachfolgende SSP (6h 220°C, um food contact compliance zu erreichen, hat das Granulat nur auf 0,72 dl/g aufgebaut). Die Mischung aus beiden Materialien führte zu einer Viskosität des Bechermaterials von 0,55 dl/g, wodurch dieser Becher erst spritzbar mit einem Fließweg von 120mm auf 1mm Wandstärke wurde.
Beispiel 2:
Zu 30% des Bechergewichts aus PET Neuware mit einer Viskosität von 0,40 dl/g werden 70 % Regranulat hinzugefügt. Das Regranulat stammt von Mahlgut von post consumer-Flaschen, das in einem SSP-Reaktor in einem üblichen Recycling-Prozess zu Granulat für den Streckblasprozess mit einer Viskosität von 0, 76dl/g aufgebaut ist. Das getrocknete Granulat und das Regranulat werden gemeinsam getrocknet (180°C, 6h, getrocknete Luft, 2m2Luft/kgPET Taupunkt -35°C) und einer Spritzgußmaschine zugeführt und mit 0,1% Diethylenglycol versetzt. In der Schmelze baute das Diethylenglycol das PET auf eine Viskosität von 0,61 dl/g ab, und überraschender weise konnte ein Preform mit nur 1mm Wandstärke und 120mm Fließweg gespritzt werden.
Die Erfindung stellt ein Verfahren zur Verfügung, durch welches zuvor verwendete Polyestermaterialien, einschließlich entweder Produktionsabfall-Polyestermaterialien und/oder gebrauchte Polyestermaterialien, bequem und effizient zurückgewonnen und gereinigt werden können. Dabei wird das eingesammelte PET-Material, das eine intrinsische Viskosität zwischen 0,72 und 0,86dl/g nach ASTM D4603 aufweist, zunächst farblich sortiert, vorzugsweise nachsortiert, in kleine Stücke geschnitten (gemahlen), gewaschen, getrocknet, extrudiert und vorzugsweise gleichzeitig dekontaminiert, granuliert, sowie gegebenenfalls aufgebaut und erneut dekontaminiert und dann unter Beimengung einer niederviskosen PET-Neuware mit einer intrinsischen Viskosität zwischen 0,2 und 0,45 dl/g zu einem dünnwandigen Artikel extrudiert. Dabei ist von Bedeutung, dass die intrinsische Viskosität des Spritzgussartikels beim Extrudieren auf 0,5 bis 0,7 dl/g und vorzugsweise auf 0,5 bis 0,65 dl/g abgesenkt wird.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, bei welchem aus einem rezyklierten Post-Consumer PET mit einer Viskosität zwischen 0,72 und 0,86dl/g nach ASTM D4603 und einen Copolymeranteil von maximal ca. 3 Gew.-%, ein Ausgangsmaterial für den Spritzguss mit einer Viskosität zwischen 0,50 und 0,7 dl/g hergestellt wird. Beim Verfahren wird das zerkleinerte und getrocknete PET-Material aufgeschmolzen und soweit dekontaminiert, dass es sich für Anwendungen im Lebensmittel- und Bedarfsgegenständebereich eignet. Dem rPET Material wird eine bestimmte Menge einer PET- Neuware in der Schmelze des Recycling-Extruders und/oder bevorzugt der Schmelze des Spritzaggregats hinzugefügt, um die Viskosität abzusenken und das PET optional mit Copolymeren anzureichern.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines rPET-Kunststoffmaterials zur Verwendung in einem Dünnwand- Spritzgussverfahren mit einem Verhältnis von Wandstärke (L) zum Fließweg (D) von 1 zu 50 bis 1 zu 400 resp. bis 1 zu 500 beim Dünnwandspritzguß, bei welchem Verfahren a) post-consumer PET-Artikel, grösstenteils im ISBM-Verfahren hergestellte PET-Flaschen, deren PET-Material eine intrinsische Viskosität zwischen 0,72 und 0,86dl/g nach ASTM D4603, sortiert, gewaschen und zerkleinert werden, b) Kontaminationen wie Metall oder Papier, vor, gleichzeitig mit oder nach dem Verfahrensschritt a) entfernt werden, c) das zerkleinerte PET-Material anschliessend getrocknet wird, d) das zerkleinerte und getrocknete PET-Material danach aufgeschmolzen und vorzugsweise in einem Entgasungs- resp. Recycling-Extruder dekontaminiert und anschliessend granuliert wird, und e) aus dem PET-Material in einem Spritzgussprozess ein dünnwandiger Spritzgussartikel hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass f) im Verfahrensschritt e) dem granulierten Material eine niederviskose PET-Neuware, nachfolgend als „vPET" bezeichnet, beigemengt und die resultierende Mischung aus Granulat und vPET extrudiert und direkt in eine Spritzgussform eingespritzt wird, wobei der Prozess so geführt wird, dass die intrinsische Viskosität des Spritzgussartikels beim Extrudieren auf 0,5 bis 0,7 dl/g und vorzugsweise auf 0,5 bis 0,65 dl/g abgesenkt wird und sich ein dünnwandiger Spritzgussartikel in einem Spritzgussprozess, bei dem das Verhältnis von Wandstärke (L) des Spritzgussartikels zum Fließweg (D) von 1 zu 50 bis 1 zu 400 beträgt, herstellen lässt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur beim Extrudieren, die Verweilzeit des Materials im Extruder so gewählt werden, dass das extrudierte Material eine intrinsische Viskosität (IV) grösser als 0,5 dl/g, insbesondere zwischen 0,52 und 0,68 dl/g und vorzugsweise zwischen 0,55 und 0,65 dl/g hat.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das eingesetzte vPET eine intrinsische Viskosität zwischen 0,2 und 0,45 dl/g, vorzugsweise zwischen 0,25 und 0,40 dl/g aufweist.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an rPET in der Mischung zwischen 20 und 80 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 30 und 70 Gew.-% und besonders bevorzugt zwischen 40 und 60 Gew.-% liegt. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung bei Temperaturen zwischen 250 und 350 °C extrudiert wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung vor dem Eintritt in den Extruder vorgewärmt wird. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung eine Temperatur zwischen 70 und 170°C, gemessen am Extrudereingang, vorgewärmt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung vor dem Extrudieren getrocknet wird, sodass der Wassergehalt kleiner als 100 ppm ist. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Extrusion bei einem Druck zwischen 500 und 5000 bar, vorzugsweise bei einem Druck zwischen 1500 und 2500 bar, und besonders vorzugsweise bei einem Druck zwischen 2000 und 2200, stattfindet. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Spritzgussmaschine verwendet wird, die pro Nest schneller als 10g/sec einspritzen kann. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass auf einen PET Flaschenstrom zurückgegriffen, bei dem der Anteil an PA-Blends, Radikalfängern und anderen Additiven wie z.B. Sauerstofffänger, Acetaldehydfänger, UV Absorber, Slip Additive, Infrarot Absorber etc. kleiner als 10 Gew.-%., vorzugsweise kleiner als 5 Gew.-%., und besonders bevorzugt kleiner als 3 Gew.-% ist. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass dem Verfahrensschritt d) vor- und/oder nachgeschaltet eine Festphasen-Kondensation (SSP Prozess) erfolgt. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrensschritt e) bei einem rPET-Anteil von vorzugsweise mehr 50% zusätzlich ein Chain- Breaker beigemengt wird. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Chain Breaker entweder eine bestimmte Menge Monoethylenglykol oder eine bestimmte Menge Wasser eingesetzt wird. Verfahren nach Anspruchl3, dadurch gekennzeichnet, dass als Chain Breaker Diole, Dicarbonsäuren, Diester, PET Copolymer-Ketten mit 2 bis 20 Monomeren mit einem Isophthalsäure- ( I PA)-, Furandicarbonsäure- (FDCA), Naphthalindicarbonsäure- oder Diethylenglykol-Anteil eingesetzt werden. Verfahren nach Anspruchl3, dadurch gekennzeichnet, dass als Chain Breaker Verbindungen eingesetzt werden, die eine Alkoholgruppe und eine Dicarbonsäure oder eine Ester-Gruppe, wie z.B. Hydroxyethansäure, Hydroxypropansäure, Hydroxybutansäure u.ä., aufweisen. 15). Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Beimengung des Chain Breaker in Verfahrensschritt f) vor oder während des Aufschmelzens erfolgt.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass als Chainbreaker Verbindungen eingesetzt werden, welche in die PET-Polymermoleküle eingebaut werden können und so zu einem höheren Copolymeranteil führen.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Copolymeranteil im Vergleich zum PET-Ausgangsmaterial um mindestens 1%, vorzugsweise um mindestens 2% und besonders bevorzugt um mindestens 3% angehoben wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das eingesetzte post-consumer PET-Ausgangsmaterial vor dem Trocknen und dem Recycling Verfahrensschritt d) einen Copolymeranteil von maximal ca. 3% und vorzugsweise einen Copolymeranteil von max. 2,5% aufweist.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritte f) so geführt wird, dass der Copolymeranteil im rPET in Summe auf 2,5 bis 8%, vorzugsweise auf 3,0 bis 8% und besonders bevorzugt auf 3,5% bis 8% angehoben wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dekontamination der Post Consumer Eingangsware durch Entgasung der volatilen Kontaminationen bei erhöhter Temperatur zwischen 70° und 330°C, bevorzugt zwischen 180 und 220°C vor dem Recycling Extruder, d.h. Verfahrensschritt d), und/oder im Recycling Extruder und/oder nach dem Recycling Extruder, durch ein Vakuum kleiner 0,2 bar absolut, bzw. Stickstoffspülung zwischen 0,lsec und 20 Stunden, vorzugsweise während 4 bis 10 Stunden erfolgt.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Material vor dem eigentlichen Spritzgussverfahrensschritt f) so weit dekontaminiert wird, dass es sich für Anwendungen im Lebensmittel- und/oder Bedarfsgegenständebereich eignet.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass mit Material aus Verfahrensschritt d) und einem Chain Breaker ein Masterbatch hergestellt und dieser Masterbatch direkt in den Einzug der Spritzgussmaschine zudosiert wird.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass in Verfahrensschritt c) das zerkleinerte PET-Material bei Temperaturen zwischen 60 und 180°C und vorzugsweise während 1 bis 8 Stunden getrocknet wird.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Kristallisationsanteil des behandelten rPET- Spritzteils im Vergleich zum unbehandelten Material ohne erhöhten Copolymeranteil um mindestens 10% verringert wird.
TI. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die extrudierte Schmelze vor dem Granulieren gefiltert wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis TI, dadurch gekennzeichnet, dass die extrudierte Schmelze durch einen Lochfilter mit einer Lochgrösse zwischen 30 pm und 300 pm und vorzugsweise zwischen ungefähr 50 pm und 100 pm gepresst wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Material während des Extrudierens in Verfahrensschritt d) entgast wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass im Extruder die Schmelze in dünne Schichten oder Stränge aufgeteilt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Extrusion in Verfahrensschritt f) im Vakuum oder in einer Schutzgasatmosphäre, insbesondere unter Stickstoff, erfolgt. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 31 dadurch gekennzeichnet, dass die Verweilzeit des Polyester-Materials im Spritzgußaggregat oder Recycling Extruder jeweils zwischen 20 und 400 see, vorzugsweise zwischen 30 und 300 see. und besonders bevorzugt zwischen 40 und 200 see beträgt. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim Verfahren um eine alternative Form des Spritzgußes bzw. einer Mischform des Spritzgußes im Sinne des Compression Moldings oder des Spritz-Foamings handelt. Im Spritzgussverfahren hergestellter Behälter, wie Becher, Schalen, Wannen oder Stegverpackungen, insbesondere für die Aufbewahrung von Lebensmitteln, mit einem Acetaldehyd- und Formaldehyd-Wert von unter 50 ppm und einer Wandstärke zwischen 0,1 und 0,5mm, vorzugsweise mit einer Wandstärke zwischen 0,2 und 0,4mm, und besonders bevorzugt mit einer Wandstärke zwischen 0,24 und 0,34mm und einer Ausgiessfläche, die grösser als die Standfläche ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter hergestellt ist aus einer Mischung aus PET-Neuware und mindestens 5 Gew.-% rPET erhältlich aus der Aufarbeitung von grösstenteils im ISBM-Verfahren hergestellten PET- Flaschen, deren PET-Material eine intrinsische Viskosität zwischen 0,72 und 0,86dl/g nach ASTM D4603 aufweist, wobei die aus der PET-Neuware und dem rPET erzeugte Mischung eine Viskosität zwischen 0,5 bis 0,7 dl/g hat. Behälter nach Anspruch 3343 , dadurch gekennzeichnet, dass die PET-Neuware eine intrinsischen Viskosität zwischen 0,2 und 0,45 dl/g, vorzugsweise zwischen 0,25 und 0,40 dl/g, aufweist. Behälter nach Anspruch 34 oder 35 , dadurch gekennzeichnet, dass das eingesetzte rPET eine intrinsische Viskosität zwischen 0,6 und 1,0 dl/g aufweist. Behälter nach Anspruch 34 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter als Becher, Schale, Wanne oder als Stegverpackung ausgeführt ist. Behälter nach einem der Ansprüche 34 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass an den Seitenflächen Stege oder Rippen vorgesehen sind, um ein Aneinanderkleben von übereinander gelegten oder gestapelten Behältern zu verhindern. . Behälter nach einem der Ansprüche 34 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter eine durchschnittliche Oberflächenrauigkeit zwischen 0,2 und 0,4 pm und vorzugsweise zwischen 0,25 und 0,35 pm, idealerweise von ungefähr 0,3 pm, gemessen nach der DIN EN ISO 4287-2010, aufweist. Behälter nach einem der Ansprüche 34 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischung Antiblockmittel beigemengt sind. Behälter nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass als Antiblockmittel natürliches oder synthetisches Silica, Talk, Kalziumkarbonat, Mikrokugeln oder Mikrosphären aus Glas, PMMA- Mikrokugeln oder solche aus vernetztem Silikon eingesetzt ist. Behälter nach einem der Ansprüche 34 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenfläche des Behälters kleiner ist als die Fläche, welche von den Rändern der Öffnung des Behälters umschlossen ist. Behälter nach einem der Ansprüche 34 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter einen Anspritzpunkt aufweist, der im Bereich der Bodenfläche des Behälters in einer Kuhle derart versenkt angeordnet ist, dass die übrige Bodenfläche eine plane Standfläche bildet. Behälter nach einem der Ansprüche 34 bis 43, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung mittels einer in den Öffnungsrand einschnappbaren Verschlusskappe verschließbar ist. Behälter nach einem der Ansprüche 34 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung mittels einer Siegelfolie verschließbar ist.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997020886A1 (en) 1995-12-07 1997-06-12 Eastman Chemical Company Process including glycolysis and subsequent purification for recycling polyester materials
EP1815960A1 (de) * 2006-02-02 2007-08-08 Ricoh Company, Ltd. Tonerbehälter und herstellungsverfahren
EP2593494A1 (de) * 2010-07-14 2013-05-22 Basf Se Polyesterharzzusammensetzung und herstellungsverfahren dafür
JP2014198422A (ja) * 2013-03-29 2014-10-23 株式会社 資生堂 射出延伸ブローボトル及び射出延伸ブローボトルの製造方法
WO2018127431A1 (de) * 2017-01-03 2018-07-12 Alpla Werke Alwin Lehner Gmbh & Co. Kg Pet-regranulat mit hoher intrinsischer viskosität und verfahren zu dessen herstellung
WO2022167679A1 (de) * 2021-02-08 2022-08-11 Alpla Werke Alwin Lehner Gmbh & Co. Kg Verfahren zur herstellung eines rpet-kunststoffmaterials zur verwendung in einem dünnwand-spritzgussverfahren und im dünnwand-spritzgussverfahren hergestellter hohlkörper

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997020886A1 (en) 1995-12-07 1997-06-12 Eastman Chemical Company Process including glycolysis and subsequent purification for recycling polyester materials
EP1815960A1 (de) * 2006-02-02 2007-08-08 Ricoh Company, Ltd. Tonerbehälter und herstellungsverfahren
EP2593494A1 (de) * 2010-07-14 2013-05-22 Basf Se Polyesterharzzusammensetzung und herstellungsverfahren dafür
JP2014198422A (ja) * 2013-03-29 2014-10-23 株式会社 資生堂 射出延伸ブローボトル及び射出延伸ブローボトルの製造方法
WO2018127431A1 (de) * 2017-01-03 2018-07-12 Alpla Werke Alwin Lehner Gmbh & Co. Kg Pet-regranulat mit hoher intrinsischer viskosität und verfahren zu dessen herstellung
WO2022167679A1 (de) * 2021-02-08 2022-08-11 Alpla Werke Alwin Lehner Gmbh & Co. Kg Verfahren zur herstellung eines rpet-kunststoffmaterials zur verwendung in einem dünnwand-spritzgussverfahren und im dünnwand-spritzgussverfahren hergestellter hohlkörper

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
AWAJA ET AL: "Injection stretch blow moulding process of reactive extruded recycled PET and virgin PET blends", EUROPEAN POLYMER JOURNAL, PERGAMON PRESS LTD OXFORD, GB, vol. 41, no. 11, 1 November 2005 (2005-11-01), pages 2614 - 2634, XP005059259, ISSN: 0014-3057 *
AWAJA F ET AL: "Recycling of PET", EUROPEAN POLYMER JOURNAL, PERGAMON PRESS LTD OXFORD, GB, vol. 41, no. 7, 1 July 2005 (2005-07-01), pages 1453 - 1477, XP004871122, ISSN: 0014-3057, DOI: 10.1016/J.EURPOLYMJ.2005.02.005 *

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