加工聚对苯二甲酸乙二酯的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于加工聚对苯二甲酸乙二酯(PET)的方法，所述方法包括：供应PET原料(S1)，将所述PET原料干燥(S4)至目标水分水平，将所述PET增塑(S5)，将经增塑的PET注射(S6)到模具中。在此方法中，所述目标水分水平在60ppm至250ppm之间，以在增塑(S5)期间造成PET水解，从而导致PET的特性粘度的受控下降。根据本发明专利技术的其他方面，提供一种用于形成瓶子的方法和一种用于在该瓶子中包装不充气饮料的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及PET(聚对苯二甲酸乙二酯)的加工。本专利技术涉及PET在其原始形式供料(例如PET块)与其模制形成预成形件或容器(如瓶子)之间的加工。本专利技术聚焦于PET模制之前的加工步骤，更具体地讲聚焦于干燥PET的方法。
技术介绍
PET是聚酯家族的热塑性聚合物树脂，通常用于饮料、食品和其他液体的容器。为形成容器如瓶子，可使用一步骤或两步骤的模制方法。例如，在两步骤方法中，注射模制出预成形件。接着，在第二个机器上，采用拉伸吹塑模制使该预成形件膨大成为其最终形状。PET通常以PET块或片的形式供应。使PET块材料达到进行模制的高温。挤出机将熔融的PET材料提供到预成形模具。但是，在固体形式如PET块时，PET具有高度吸湿行为。PET块从大气吸收水分，直到达到平衡。供应加工的PET块是水饱和的，可含有最高0.6重量％的水。在挤出机中增塑期间，水分的存在会使聚合物链断裂。在这个阶段中存在的任何水都会使聚合物快速水解，从而降低其分子量并且损害其物理性质。更具体地讲，使PET的聚合物链断裂会导致PET的特性粘度(IV)下降。特性粘度通常用来表征PET材料。它是聚合物分子量的度量。聚合物链越长，并且链之间的缠结越多，粘度就越高。特性粘度的下降可导致模制的预成形件或容器中出现缺陷，如长出气泡、条纹，或者出现浑浊外观。此外，PET水解降解会导致产生乙醛、苯和/或甲醛。通常，乙醛可造成瓶装水中出现异味，这就是为什么必须避免产生乙醛的原因所在。根据PET模制中的公认良好规范，PET在模制之前必须干燥至极低的水分含量。实际上，水分含量被降低到0.005重量％(50ppm)的最大值，优选约0.003重量％(30ppm)。干燥是在PET干燥机中进行。典型的PET干燥机使用其中循环着热且干燥的空气的闭环。将PET块或片放在料斗中，使热且干燥的空气流到该材料上，空气从该材料吸收水分。接着将空气引导到干燥单元中进行冷却和脱湿。脱湿是使用干燥剂床(通常在干燥塔中)进行的，该干燥剂床必须定期进行再生。接着将脱湿的空气再次加热，然后使其再次穿过料斗。干燥用空气的三个重要参数是空气温度、空气流速和空气露点。PET在料斗中的停留时间(干燥时间)是PET干燥中的第四个重要参数。实际上，由于PET的吸湿行为，在PET块内部存在水分。通常，需要在180℃约6小时的停留时间和-60℃的露点才能使该材料达到按重量计水量少于50ppm。除了上述的水解降解外，PET还可能通过氧化降解和热降解而发生降解。通常使用的干燥温度为170℃左右，并且不应超过190℃，这也取决于是否使用循环利用的PET(rPET)块或片。干燥温度是用来干燥PET的空气的温度，并且也对应于料斗出口处的PET温度。为获得所需的PET干燥度，空气露点(代表空气干燥度)应在-60℃左右。PET块的干燥参数必须根据严格且确立的规则进行小心控制。PET制造商以块或片的形式销售PET。在过去多年里，用户(例如容器制造商)对具有高的特性粘度(IV)的PET的需求已增长。具有高的特性粘度的PET(下文称为“高特性粘度PET”)具有更佳的机械性能，并且用来装发泡饮料的瓶子只能用高特性粘度PET制造。市场上的典型的高特性粘度PET具有0.80dL/g或更高的特性粘度。具有通常在0.72dL/g和0.76dL/g之间的较低特性粘度的PET，对于装不充气饮料的瓶子(例如装不充气的水的瓶子)是足够的。但是，这种以前在市场上广为流行的PET如今罕见且价格昂贵。这是因为对高特性粘度PET的需求比对低特性粘度PET的需求要大得多，还因为大量的具有高特性粘度的循环利用PET通常被掺入到PET片的材料中。但是，低特性粘度PET与高特性粘度PET相比具有一些优点。它更容易注射模制。它使得可以更好、更均匀地分布在它被注射到的模具中。它使得可以制造具有小于2mm的壁厚的预成形件，这对于高特性粘度PET而言如果不是不可能的话，也是困难的。需要壁厚小的预成形件来获得重量轻的薄壁瓶子。此外，一些用来注射预成形件(或者，更一般地，将PET注射到模具中)的工业设备与高特性粘度PET不兼容。实际上，比起注射具有较低的特性粘度的PET，注射高特性粘度PET要求更高的注射压力和/或更高的注射温度。在这些工业机器中不得不使用昂贵的低特性粘度PET，否则必须对这些机器进行改造以便有可能使用高特性粘度PET。
技术实现思路
本申请人已发现，可以在一定程度上主动地产生并且有利地利用特性粘度的损失，而这按惯例是不惜一切代价要避免的。根据本专利技术的第一方面，提供一种用于加工聚对苯二甲酸乙二酯(PET)的方法，所述方法包括：-供应PET原料；-将该PET原料干燥至目标水分水平；-将该PET增塑；-将该经增塑的PET注射到模具中；其中该目标水分水平在60ppm和250ppm之间，以在增塑期间造成PET水解，导致该PET的特性粘度的受控下降。通过在增塑期间PET水解获得的特性粘度下降，可使得更容易地注射更具流动性的增塑材料。在目标水分水平，PET的水解降解的缺点(乙醛的形成、物理性质的损失等)得到避免或者被维持在可接受的水平。与常规的PET加工方法相比，可在较低的温度下进行注射模制，并且/或者模制出的部件可较薄或者具有更恒定的厚度。需要较少的能量。可使用老旧的或者功率较低的注射设备。这个方法的一个具体实施方案可包括：在干燥PET原料之前，基于供应的PET原料的特性粘度以及增塑后的PET目标特性粘度，确定目标水分水平。典型的目标特性粘度可设定在0.70dL/g和0.76dL/g之间。供应的原料可例如具有在0.80dL/g和0.85dL/g之间的特性粘度。在这种方法中，干燥可在150℃或更低的温度下进行。可使用具有-40℃或更高的露点、优选约-30℃的露点的干燥用空气进行干燥。可采用PET原料在干燥机中1至4小时之间、优选1至3小时之间的停留时间进行干燥。具体地讲，可将PET注射模制以形成容器预成形件。在这种情况中，容器是瓶子。根据本专利技术的第二方面，提供一种用于形成瓶子的方法，该方法包括使用前述的方法以提供瓶子的预成形件，和使用吹塑模制来获得该瓶子。所获得的瓶子可在其至少50％的表面上具有小于100微米的壁厚。本专利技术还涉及一种包装不充气饮料的方法，所述方法包括使用根据上述的本专利技术第二方面的方法来提供瓶子，然后用饮料填充所述瓶子。定义本文所用的术语“特性粘度”(IV)是聚合物的平均分子量的度量，以dL/g表示。实际上，在聚合物化学中，通过Mark–Houwink方程，特性粘度与摩尔质量相关联。它表示分子链的平均长度。特性粘度是当溶解的聚合物的浓度接近零时比粘度的极限，比粘度为：其中η为溶解的聚合物不存在时的溶剂粘度，η0为溶液的粘度。本文所用的“露点”指来自空气的水蒸气开始形成液滴并在比空气露点更冷的表面上凝结时的温度。它以℉或者℃表示。空气的干燥度可以以露点表示。露点越低，空气的干燥度越高。本文所用的PET的“相对湿度”、“水分含量”或者“水分水平”是PET材料中所含的水的重量与所述PET材料的重量的比率。它以百分比或者以份每一百万份(ppm)表示。本文所用的术语“停留时间”指热空气被送到料斗中以从被干燥的材料去除水分的时间。本文所用的术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于加工聚对苯二甲酸乙二酯(PET)的方法，包括：‑供应PET原料(S1)；‑将所述PET原料干燥(S4)至目标水分水平；‑将所述PET增塑(S5)；‑将所述经增塑的PET注射(S6)到模具(6)中；其中所述目标水分水平在60ppm和250ppm之间，以在增塑(S5)期间造成PET水解，从而导致PET的特性粘度的受控下降。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.10 EP 14176604.81.一种用于加工聚对苯二甲酸乙二酯(PET)的方法，包括：-供应PET原料(S1)；-将所述PET原料干燥(S4)至目标水分水平；-将所述PET增塑(S5)；-将所述经增塑的PET注射(S6)到模具(6)中；其中所述目标水分水平在60ppm和250ppm之间，以在增塑(S5)期间造成PET水解，从而导致PET的特性粘度的受控下降。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：在干燥PET原料(S4)之前，基于所供应的PET原料的特性粘度以及在增塑后的PET的目标特性粘度，确定目标水分水平(S3)。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述目标特性粘度被设定在0.70dL/g至0.76dL/g之间。4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述供应的原料具有0.80dL/g至0.85dL/g之间的特性粘度。5.根据前述权...

【专利技术属性】
技术研发人员：JM·肖皮内，JF·布里瓦，
申请(专利权)人：雀巢产品技术援助有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH