使用废料连续生产透明聚酯制造技术

本发明专利技术涉及一种通过新平衡解聚方法制备包含高达５０重量％透明再循环废聚酯的聚酯的方法。本发明专利技术用于制备包含透明废聚酯的聚酯的平衡解聚方法包含以下步骤：１）连续提供包含ＤＰ为至少约１．５的低聚物的流体；２）连续将透明聚酯废料进料给挤出机；３）在所述挤出机中连续熔化所述废聚酯；４）连续将所述熔融聚酯挤出进入到所述包含低聚物的流体中；和５）连续完成酯化，产生预聚物混合物；和６）连续聚合所述预聚物混合物，由此生成适合于食品级应用的包含透明废聚酯的聚酯。本发明专利技术满足或超过食品与药物管理局（ＦＤＡ）关于食品与聚酯接触的要求，因此可用于食品接触应用，例如饮料容器和聚酯膜包装材料。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是由相同专利技术人和受让方在2001年12月17日提交的标题为使用废料生产透明聚酯的美国专利申请10/023,629的部分延续。
技术介绍
1)专利
本专利技术涉及一种通过新平衡解聚方法(“EDP”)制备适用于食品级应用的包含透明聚酯废料的聚酯的方法。特别是，本专利技术涉及其中透明废聚酯在酯化反应器中解聚和与新聚酯再聚合的EDP。在平衡解聚方法中，将透明废聚酯挤出进入到包含聚合度(DP)为至少约1.5的预聚酯低聚物混合物的反应器中。本专利技术满足或超过食品与药物管理局(FDA)关于食品与聚酯接触的要求，因此可用于食品接触应用，例如饮料容器和聚酯膜包装材料。2)现有技术典型地，废聚酯应用于其中不关心颜色的领域中，例如，作为纺织品保温材料，家具填料，纤维填充物，地毯纤维等，其使用户可以再循环任何颜色或混合颜色的废聚酯，和任选地添加颜料或染料以掩蔽任何不合需要的颜色。在该生产方法中，仅加热废聚酯并作为熔融酯任选地使用排气式挤出机再挤出以去除水分，并且过滤除去金属，纸等的碎片。然后，在再挤出为例如纤维之前，可以加入任选的颜料或染料。其中不关心颜色的应用通常使用100％废聚酯。还已知在包装应用如关于饮料中使用废弃的消费后产品的聚酯。这些方法使用甲醇分解，水解，或乙二醇醇解反应将废聚酯解聚为单体，然后任选地过滤和/或纯化单体。然后，例如可以将单体用作与新原材料聚合的进料。这些方法都要求额外的步骤或材料，导致成本增加。例如，如果未纯化废料那么它具有不能接受的颜色(除了在有限的应用中以外，因为工业要求无色的聚酯以便食物清晰可见)。通过加入颜色平衡添加剂可以克服不可接受的颜色。在甲醇分解聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的方法中，废PET与甲醇反应产生原料对苯二甲酸二甲酯(DMT)和乙二醇(EG)。这些反应产物可以容易地纯化，并此后用于生产新聚酯(由其原料形成的聚酯)。然而，大多数商业PET生产设备使用对苯二甲酸(TA)而不是DMT，因此需要另外的加工将DMT转化成TA。甲醇的成本，DMT和EG的纯化，和DMT至TA的转化增加了该方法的成本。PET的水解是废PET与水反应而解聚成TA和EG。然而，已知从TA中去除某些类型的、通常存在于废PET中的污染物是非常困难和昂贵的。这增加了该方法的成本。PET的乙二醇醇解是PET与二元醇(如EG)反应生成单体对苯二甲酸双羟乙酯(BHET)和其它低的低聚物。该方法显著优于甲醇分解或水解，主要是因为BHET可以用作DMT或TA聚酯生产方法中的原材料而对生产设备无重大的主要修改。然而，必须纯化BHET以生产无色的，透明的聚酯。二元醇的成本和BHET的纯化增加总成本。Fisher的美国专利2,933,476描述通过酯互换反应接着缩聚反应制备PET的连续方法。在酯互换反应器中，原料DMT和EG催化反应生成BHET和其它低分子量低聚物。在完成酯交换反应后，10-30％PET片状废料在混合器中与BHET和其它低寡聚物混合。然后过滤整个熔融体，之后泵至预聚合器中，接着至最后用于缩聚反应的聚合器。过滤产生的聚合物并泵至挤出机以生产薄膜或纤维。Fisher专利解决的问题是使用废PET作为连续聚合法的可变进料以在聚合器中保持独立于产量要求的恒储备。该方法不加入另外的甲醇，水或二元醇，但要求额外的反应时间(混合器的停留时间)，和要求使用不透明废料。Masao和Toshio的日本专利10-310,637公开了对苯二甲酸/乙二醇聚酯生产方法，该方法包括将熔融废料与原料-对苯二甲酸和乙二醇一起进料给酯化反应器。为了保持颜色，废料的含锑量必须小于10ppm，磷小于20ppm，其中优选锗为催化剂。花费1小时解聚熔融废料，将熔融废料与原料一起加入至酯化反应器。1987年2月11日的印度专利158,902公开在使用对苯二甲酸二甲酯和乙二醇制备聚酯中间歇聚合。该废料与DP为2-60的预聚物接触。固态加入该废料。在本领域中需要提供有效和经济的连续方法，其不需要另外的甲醇，水，或二元醇，不需要颜色平衡添加剂，不需要另外的加工步骤，并且不需要另外的制备包含废聚酯的聚酯所需反应时间。本领域中需要生产可以应用于食品级应用的其中含有废聚酯的透明聚酯。本领域中需要制备透明的含有高达50重量％再循环废聚酯的无色聚酯，其可用于食品级应用，并且特别是用于饮料工业的透明瓶，其中生产方法不产生颜色。专利技术概述本专利技术涉及制备含有高达50重量％透明再循环废聚酯的聚酯的方法。此外，本专利技术涉及具有酯化反应器和2个或更多聚合器的连续方法。本专利技术的平衡解聚方法不要求超过正常生产新聚酯所需的另外的反应时间。通过将废料以熔化态导入酯化反应器控制废料的解聚，在酯化反应器的内容物具有大于约1.5的DP后的任何时候。在最广泛的意义上，本专利技术涉及制备包含透明废聚酯的聚酯的连续方法，其包含步骤1)连续提供包含DP为至少约1.5的低聚物的流体；2)连续将透明聚酯废料进料给挤出机；3)在所述挤出机中连续熔化所述废聚酯；4)连续将所述熔融聚酯挤出进入至所述包含低聚物的流体中；5)连续完成酯化，产生预聚物混合物；和6)连续聚合所述预聚物混合物，由此生产适合于食品级应用的包含透明废聚酯的聚酯。包含废聚合物的聚酯是透明的，和如在本领域已知的，可以是固体形成(stated)进入为适合于注射成型为瓶预成型体的产品。如在本领域已知的，瓶预成型体可以是吹塑成用作软饮料或水的容器的塑料瓶的拉伸吹塑成型。附图简述从附图中可以获得本专利技术的更好理解，其中附图说明图1是以道尔顿表示的，关于1)在废料添加点的低聚物混合物，2)离开酯化反应器的预聚物，和3)进料给酯化反应器的废聚酯的分子量分布图。图2是以道尔顿表示的，对于其中不含废聚酯的对照(新聚酯)，和其中已经加入10％废聚酯的，离开酯化反应器的预聚物的分子量分布比较图。图3是以道尔顿表示的，对于其中不含废聚酯的对照(新聚酯)，和其中已经加入20％废聚酯的，离开酯化反应器的预聚物的分子量分布比较图。优选实施方案详述通过连续方法制备本专利技术的聚酯。连续方法包括酯化反应器和至少2个聚合器。在0-5巴的压力和约240-280℃的温度下，将原料和任何需要的催化剂进料给酯化反应器，其中根据原料连续去除甲醇或水。当获得至少约1.5的DP时，在酯化反应器中的反应时间近似为大约30分钟至大约75分钟。现在将熔融废聚合物加入到酯化反应器，反应可以继续约75分钟至约90分钟。该方法不增加在不加废料的常规方法之外的酯化反应时间。将来自酯化反应器的反应物连续转移至第一聚合器(低聚合器)。低聚合器具有低度真空，优选小于约200mm汞柱绝压，并且在约240-300℃下操作约30-75分钟。然后将反应物连续转移至一个或多个高聚合器，其中将真空度增加到小于约10毫米汞柱绝压，优选小于约5mm汞柱，并且温度是约260至300℃，操作约45分钟至90分钟。从单聚合，或从低和高聚合器中连续去除乙二醇。典型地与原料或在聚合开始阶段加入缩聚催化剂如锑或钛的化合物。在酯化反应器末端的输出(低聚物混合物)主要是BHET(和可能一些对苯二甲酸一羟基乙酯(MHET))和其它低聚物(如BHET的二聚体和三聚体)，并且聚合度(DP)为至少约1.5并优选为5-10。适当的聚酯是由二酸或二酯组分与二醇本文档来自技高网...

【技术保护点】
在用于制备包含透明废聚酯的食品级聚酯的方法中，该方法包含：连续提供包含ＤＰ为至少约１．５的低聚物的流体，连续将透明聚酯废料进料给挤出机；在所述挤出机中连续熔化所述透明聚酯废料；连续将所述熔融聚酯废料挤出进入到所述包含低聚物的流体中，产生预聚物，和连续聚合所述预聚物生成透明的食品级聚酯。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：杰弗里R斯坎特伯里，劳伦斯罗伯特菲克，托马斯李斯坦纳，
申请(专利权)人：阿尔特瓦技术有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]