專利名稱：直接由熔體成型聚酯制件的裝置和方法
背景技術：
發(fā)明領域本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)成型聚酯制件的裝置和方法。更具體地，本發(fā)明涉及一種由連續(xù)反應聚酯前體制備的熔體而連續(xù)生產(chǎn)成型低乙醛含量的聚酯制件的裝置和方法。在一個單獨的、完整的、連續(xù)的熔體到型模的過程中制備聚酯并形成為有用形狀的制件，而沒有熔體中間體的固化。
現(xiàn)有技術的描述本領域已知聚酯廣泛用于成型物件的制造，例如食品和飲料容器。這些聚酯通常是通過本領域所熟知的間歇式或連續(xù)熔體相縮聚反應制備的。然后將聚酯造粒，并用于各種擠出或成型操作中。在熔體相中聚酯的制備和加工，會產(chǎn)生某些副產(chǎn)物。其中之一副產(chǎn)物是乙醛，而且它在成型的食品容器、飲料瓶、水瓶等中的存在是非常有害的。尤其是對味道敏感的飲料來說，例如可樂、啤酒和水，最好是生產(chǎn)其乙醛小于大約10ppm的預型件。達到這樣低的乙醛含量是困難的，因為乙醛在聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)和相似聚合物的聚合和后來的熔體加工中作為副產(chǎn)物不斷地產(chǎn)生。
現(xiàn)有技術已經(jīng)進行多種嘗試來降低成型聚酯制件的乙醛含量。三步法已經(jīng)普遍地應用于提供適用于在使乙醛的存在最小化用途中很重要的聚酯聚合物中。這種方法一般包括通過本領域所熟知的熔體相聚合技術，制備相對低分子量的前體聚合物。該前體的乙醛含量可以根據(jù)所選擇的反應條件，在從大約30ppm到超過120ppm的范圍變化。該前體然后被冷卻，形成顆粒，結晶，然后在低溫下再進行固相聚合。一般，使用惰性氣體從顆粒中除去乙二醇、乙醛和其它的反應副產(chǎn)物，使得在固相方法的終點處，乙醛含量已經(jīng)降低到低于大約1ppm或更少。為了形成為有用的形狀，例如飲料瓶預型件，這樣制備的產(chǎn)物必須在第三步被再加熱和熔融，該方法一般會導致乙醛含量的提高，從顆粒中的小于1ppm，到成型制件的高達大約5-10ppm或更多。盡管成型加工一般只需要小于1或2分鐘來完成，但發(fā)生了乙醛的顯著增加。
美國專利No.5,597,891描述了一種通過使用惰性氣體清除而與熔融聚酯接觸，降低熔融PET的乙醛含量到適于直接用于食品包裝制件的改進方法。美國專利No.4,734,243描述了一種用于塑料的配置有塑化裝置的注射成型機，該裝置連續(xù)塑化原料并按序給多個注射裝置喂料。德國專利DE19505680描述了一種從熔體生產(chǎn)瓶子預型件的方法，其中使惰性氣體進入聚酯熔體的連續(xù)流體，而使乙醛含量降低到小于10ppm。德國申請DE19503053描述了一種使用常用催化劑從熱塑性聚酯直接制備沒有產(chǎn)生味道的成型包裝。在離開反應器之后，立即將惰性氣體分散于聚酯熔體中，并且恰好在成型機前進行真空除氣。惰性氣體的分散是通過固定式管道混合器，脫氣是在真空下用任選的攪拌器在放大管線部或閃蒸容器中完成的。也可以在靠近惰性氣體喂料處加入尼龍型乙醛還原劑。日本申請Hei 5-315154描述了一種用于注水、分散、沸騰和除氣的方法和裝置，因此存在于該聚合物中的揮發(fā)物被蒸發(fā)除掉了。美國專利No.5,080,845描述了一種從聚合材料中除去低分子量物質的方法，通過在壓力下將超臨界分離氣體混入擠出機中的熔融聚合物中，然后輸送該混合物到在降低壓力下工作的第二擠出機，其中氣體與分離的雜質一起被排出，然后將基本上不含雜質的聚合材料排出。美國專利No.5,459,168描述了一種使用擠出裝置以除去低分子量化合物的處理含雜質熱塑性聚合物的方法。該擠出裝置有加熱的外殼，其中有第一低壓區(qū)，將分離劑加入熔融聚合物的高壓區(qū)，部分分離劑和低分子量化合物被除去的擠出區(qū)；第二低壓區(qū)，其中剩余的低分子量化合物和分離劑被除去；最終的高壓區(qū)；擠出機頭，由此回收提純的聚合物。美國專利No.5,597,525描述了一種通過使用排氣型注射裝置作為省略預先干燥樹脂步驟的裝置，注射成型聚對苯二甲酸乙二醇酯的方法。該裝置沒有改進不良的螺桿咬合，甚至當成型材料是未干燥的、未結晶的或結晶的PET時，它能夠將一定量的原料隨時喂入模塑形狀的注射模中，例如用于生產(chǎn)薄壁容器的預型件。該專利討論的是為了使產(chǎn)生的額外AA為最小，保持熔融聚合物溫度在最低值的必要性。迄今已經(jīng)知道可以使用一種裝置和方法，由此熔融聚酯例如PET或類似聚合物可以被連續(xù)地制備，并被輸送到提純過量乙醛和其它副產(chǎn)物的裝置中，然后由熔體直接成型為低乙醛含量的有用形狀的制件，例如飲料瓶預型件。本發(fā)明的裝置不但省去了傳統(tǒng)加工中的昂貴的輔助步驟，例如冷卻、切割、干燥、結晶、固相聚合和再熔融，而且生產(chǎn)的有形狀的制件還具有低的乙醛含量、好的色澤、由于聚合物分解而導致的分子量的較低損失并免受在傳統(tǒng)的成型方法中有時會產(chǎn)生的稱之為“氣泡”和“不熔物”等的損傷。
技術方案本發(fā)明提供一種用于生產(chǎn)成型制件的裝置，包括A)擠出機，該擠出機包括a)圓柱形料筒，沿著料筒的內(nèi)部具有多個逐次接合的區(qū)段；至少一根螺桿軸，沿著料筒的內(nèi)部穿過這些區(qū)段；使該軸轉動的裝置；b)在料筒第一混合區(qū)的熔融熱塑性聚合物進料口和氣體注入部；該第一混合區(qū)具有用于在1000-3000psig的壓力下混合熔融熱塑性聚合物和氣體從而形成混合物的裝置；c)使混合物流體經(jīng)過壓力降低區(qū)到除氣區(qū)的裝置；d)除氣區(qū)，適于保持負壓和具有適于從聚合物中除去氣體的真空氣體出氣口并輸送該除氣的聚合物到第二混合區(qū)；e)具有進料口部的第二混合區(qū)，適于混合和輸送聚合物到料筒的出料口；f)在料筒出料口處的泵送裝置，用于泵送聚合物到成型機構；和B)至少一個與泵裝置保持聚合物流動的成型機構，用于連續(xù)接受來自于泵送裝置的熔融聚合物并由聚合物形成為成型制件。
本發(fā)明還提供一種連續(xù)生產(chǎn)成型聚酯制件的方法，包括a)在足以生產(chǎn)熔融聚酯均聚物或共聚物料流的條件下，在反應器中反應聚酯均聚物或者共聚物前體；b)在壓力大約1000-3000psig下，將熔融聚酯流與對聚酯基本上呈惰性的氣流混合，從而形成混合物；c)降低混合物的壓力到負壓，從而使混合物發(fā)泡，然后通過真空從聚酯中分離混合物中的氣體；d)將除氣的聚酯與乙醛還原劑混合而形成混合物；e)由混合物形成固體成型制件，而沒有使聚酯在形成該固體成型制件前固化。
本發(fā)明還提供一種用于連續(xù)生產(chǎn)成型聚酯制件的方法，包括；
A)在足以生產(chǎn)熔融聚酯均聚物或共聚物料流的條件下，在反應器中反應聚酯均聚物或者共聚物前體；B)提供擠出機，該擠出機包括a)圓柱形料筒，沿著料筒的內(nèi)部具有多個逐次接合的區(qū)段；至少一根螺桿軸，沿著料筒的內(nèi)部穿過這些區(qū)段；使該軸轉動的裝置；b)在料筒第一混合區(qū)的熔融熱塑性聚合物進料口和氣體注入部；該第一混合區(qū)具有用于在1000-3000psig的壓力下混合熔融熱塑性聚合物和氣體從而形成混合物的裝置；c)使混合物流體經(jīng)過壓力降低區(qū)到除氣區(qū)的裝置；d)除氣區(qū)，適于保持負壓和具有適于從聚合物中除去氣體的真空氣體出氣口并輸送該除氣的聚合物到第二混合區(qū)；e)具有進料口部的第二混合區(qū)，適于混合和輸送聚合物到料筒的出料口；f)在料筒出料口處的泵送裝置，用于泵送聚合物到成型機構；C)連續(xù)使熔融聚酯流流入擠出機的第一混合區(qū)而沒有使聚酯在進入到擠出機前固化，在壓力大約1000-3000psig下，將熔融聚酯流與注入的對聚酯基本上呈惰性的氣流混合而形成混合物；D)使混合物流經(jīng)壓力降低區(qū)到除氣區(qū)；E)在保持負壓的除氣區(qū)給混合物除氣，并通過真空氣體放氣口從聚合物中除去氣體；F)在第二混合區(qū)將除氣的聚合物與乙醛還原劑混合；G)輸送該聚合物到料筒的出料口，并泵送該聚合物從料筒中出去到成型機構中，和H)由聚合物連續(xù)形成成型制件。
圖的簡短說明

圖1所示是根據(jù)本發(fā)明裝置的透視圖。
優(yōu)選實施例的詳細說明本發(fā)明涉及一種從熔融聚合物中除去乙醛的方法和裝置，例如聚酯，最具體地，聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)聚合物，該聚合物接著被直接注射成型而形成具有低乙醛含量(＜10ppm)的制件。
在本發(fā)明的實施中，制備聚酯組合物，它可以通過縮合二元酸例如二羧酸或其較低的烷基二酯和乙二醇而生產(chǎn)。在二羧酸及其較低的烷基二酯中，可以被用于形成聚酯的是對苯二酸、間苯二酸、鄰苯二酸、萘二甲酸、丁二酸、癸二酸、己二酸、壬二酸、聯(lián)苯甲酸、六氫化鄰苯二甲酸、和雙-p-羧基-苯氧基乙烷。特別有用的萘二甲酸包括2，6-，1，4-，1，5-，或2，7-異構體，也可以使用1，2-，1，3-，1，6-，1，7-，1，8-，2，3-，2，4-，2，5-和/或2，8-異構體。二元酸可以含有大約2-40碳原子，包括間苯二酸、己二酸、戊二酸、壬二酸、癸二酸、富馬酸、二聚物、順式-或反式-1，4-環(huán)己烷二羧酸，萘二甲酸的各種異構體等。優(yōu)選的二元酸包括對苯二酸、間苯二酸、萘二甲酸、環(huán)己烷二羧酸及其混合物。使用的二元酸可以以酸的形式、酸酐的形式或它們的酯例如二甲酯。這些酸和/或其較低烷基二酯中的一種或多種與多種乙二醇中的一種反應，該乙二醇包括具有大約3-10碳原子的乙二醇，包括1，2-亞乙基二醇、丙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇，1，6-己二醇，二甘醇，1，4-環(huán)己二醇，1，4-環(huán)己烷二甲醇，新戊二醇等。1，4-環(huán)己烷二甲醇可以以順式或反式的形式或其順式/反式的混合物。優(yōu)選的乙二醇包括1，2-亞乙基二醇、1，4-環(huán)己烷二甲醇、二甘醇及其混合物。因為一種或多種二酯可以與一種或多種二元醇反應，本發(fā)明的聚酯不但限定于均聚酯，還包括混合的聚酯例如共聚酯以及與其它單體的共聚物。
特別是用于該方法中的聚合物包括聚(對苯二酸乙二醇酯)、聚(萘二甲酸乙二醇酯)和含有可達大約50mole％改性二元酸和/或二元醇的共聚酯。在本發(fā)明計劃內(nèi)的聚酯中，優(yōu)選含有至少大量的聚對苯二甲酸乙二醇酯的那些，最優(yōu)選含有至少80mol％的對苯二酸和80mol％的1，2-亞乙基二醇的那些，以200mol％為基準。聚對苯二甲酸乙二醇酯是從通過聚合雙-(2-羥乙基)對苯二甲酸酯生產(chǎn)的聚合物而形成的，該雙-(2-羥乙基)對苯二甲酸酯是通過兩種不同方法中的一種本身作為中間體而形成的。生產(chǎn)雙-(2-羥乙基)對苯二甲酸酯的一種方法是通過將對苯二甲酸與1，2-亞乙基二醇直接酯化，如美國專利No.3,050,533所述。在該方法中，反應的副產(chǎn)物是水，它可以從反應產(chǎn)物中蒸餾掉。生產(chǎn)雙-(2-羥乙基)對苯二甲酸酯的第二種方法是通過將對苯二甲酸的二烷基酯優(yōu)選對苯二甲酸二甲酯與1，2-亞乙基二醇的酯基轉移作用。優(yōu)選，2摩爾比的1，2-亞乙基二醇與1摩爾比的對苯二甲酸二烷基酯發(fā)生反應。更優(yōu)選，每摩爾比的對苯二甲酸二烷基酯，使用大于2摩爾比的1，2-亞乙基二醇，因為在這些條件下，最初的酯基轉移反應發(fā)生地更快更完全。酯基轉移反應是在高溫的條件下進行的。例如，可以使用從反應混合物的大約沸騰溫度到高達250℃的溫度范圍。反應可以在大氣壓、負壓或超大氣壓下進行。酯基轉移反應的副產(chǎn)物是鏈烷醇。例如，如果使用對苯二甲酸二甲酯的話，就會產(chǎn)生甲醇。然后從反應產(chǎn)物中除去鏈烷醇。
為了提高反應速率，可以在酯基轉移反應中使用多種已知的催化劑。可以使用的一般酯基轉移催化劑，包括酚鈦、二月桂酸二丁基錫和氧化銻或三乙酸銻，單獨或者組合使用，任選地與鋅、錳、鎂的乙酸鹽或苯甲酸鹽和/或本領域所熟知的其它這樣的催化劑材料。磷和鈷化合物也可以任選地從反應的開始存在，或者也可以在加工中的合適時機添加。
中間體雙-(2-羥乙基)對苯二甲酸酯產(chǎn)生以后，在能夠除去乙二醇或水的條件下，可以在高于1，2-亞乙基二醇或反應混合物沸點的溫度通過加熱而轉化成聚對苯二甲酸乙二醇酯。如果需要的化，該加熱可以發(fā)生在325℃高的溫度。在加熱過程中，提供較低壓力來快速地蒸餾多余的乙二醇或水。最終的聚對苯二甲酸乙二醇酯聚合物其特性粘度可以超過0.3分升/克(在25℃原氯酚中測得)。更優(yōu)選，該聚合物的特性粘度在大約0.4-1.0分升/克的范圍內(nèi)，在25℃原氯酚中測得。還更優(yōu)選，用于本發(fā)明的聚對苯二甲酸乙二醇酯的特性粘度為大約0.5-0.7分升/克，在25℃原氯酚中測得。含有本發(fā)明聚合物的該熱塑性聚酯的優(yōu)選熔點在大約200℃-330℃的范圍內(nèi)，或更優(yōu)選在大約220-290℃，最優(yōu)選在大約250-275℃。
在聚酯共聚物中適用于共聚單體的是諸如丙烯酸及甲基丙烯酸和芳香族和脂族多元醇的醚、酯和偏酯的組分。這些共聚物的制備在本領域是公知的。
根據(jù)成品制件所需的性能的實況，可以使用多種不同的添加劑。這些添加劑可以包括，但不局限于，著色劑、抗氧劑、乙醛還原劑、穩(wěn)定劑例如uv和熱穩(wěn)定劑、沖擊改性劑、聚合催化減活化劑、熔體強度增強劑、鏈增長劑、抗靜電劑、潤滑劑、成核劑、溶劑、填料、增塑劑等。
圖1所示是根據(jù)本發(fā)明的常用裝置。它包括脫揮發(fā)份擠出機2和多個成型機構4和6。該裝置的脫揮發(fā)份擠出機段是本領域公知的單螺桿或雙螺桿型。聚酯前體，優(yōu)選PET前體是連續(xù)反應的逆流，并形成了聚合物熔體。來自逆流加工設備的熔融PET聚合物，通常是縮聚反應器，在吸入噴嘴8處進入裝置的脫揮發(fā)份擠出機部2的料筒10。在料筒10的內(nèi)部是一根或多根被傳動輪系或電動機14驅動的以固定速度旋轉的螺桿12。擠出機2有一系列部件或區(qū)段，下文將進行更充分的解釋。這些區(qū)段的特征在于例如通過變化螺桿12的螺桿根部直徑或料筒10的內(nèi)徑及螺桿的外徑，作用于聚合物上不同的壓力。
聚合物在設置在擠出機第一區(qū)段16的吸入噴嘴8進入擠出機。聚合物的溫度高于聚合物的熔點，優(yōu)選高于聚合物熔點最大不超過大約10-20℃。熔融的聚合物可以用擠出機、齒輪泵或其它合適的用于輸送粘性流體的泵送裝置被泵送到噴嘴8。該熔體可以任選地經(jīng)過分配體系并列喂料裝置(distribution system feeding paralelapparatuses)和任選的聚合物過濾器。聚合物的比濃對數(shù)粘度(IhV)通常在大約0.5-1.0的范圍內(nèi)。優(yōu)選的IhV范圍是大約0.7-0.9。此處所使用的術語“IhV”指的是聚合物的比濃對數(shù)粘度，是用0.5克的聚合物溶液溶解于100ml的酚(60％體積)和四氯乙烷(40％體積)的混合物中。噴嘴8的喂料管道應該是使停留時間最小(優(yōu)選＜5分鐘)，在沒有使壁溫過高的情況下保持所需的溫度，消除每一個聚合物能夠積聚和降解的死腔(dead pocket)，并在剪切最小的條件下輸送該聚合物。在區(qū)段16將聚合物與惰性(即與聚合物不起反應)氣體混合。通過噴嘴18，氣體被注入?yún)^(qū)段16，在壓力大約1000-3000psig下，氣體和聚合物在區(qū)段16混合。本發(fā)明范圍內(nèi)的有用氣體非唯一地包括氮、二氧化碳、C1-C4的烴、干燥的空氣、惰性氣體及其混合物。為了后來的除掉，含有的氣體量足以使存在于聚合物中的乙醛分離。惰性氣體的流動速率一般為大約1.0SCF/lb或聚合物或更少，優(yōu)選速率大約為0.25SCF/lb或更少。氣體注入噴嘴應該設計成使得許多小的、而不是幾個大的氣泡形成。為分散氣體目的的注入噴嘴的設計是本領域公知的。在該區(qū)段的螺桿應該設計成使這些氣泡進一步破裂，并分散于熔融聚合物中。
聚合物和氣體的混合物然后穿過壓力降低區(qū)20，其中熔融聚合物從高壓區(qū)經(jīng)過，即在區(qū)段16大約為1000-3000psig，到在除氣區(qū)22的＜10mmHg，優(yōu)選＜1mmHg的低壓區(qū)。在壓力降低區(qū)20，聚合物的流動用已知的裝置來節(jié)流，但不局限于此，包括變化流動面積型料筒閥設備，反向泵送螺桿螺紋，或者是固定式流動節(jié)流氣泡環(huán)設備。這些流體節(jié)流方法的應用和用途是擠出機設計領域中公知的。
在部分充料和放氣的除氣區(qū)22壓力降低的條件下，壓力的較低產(chǎn)生了熔體發(fā)泡。在區(qū)段22，被料筒壁和螺桿界定的敞開區(qū)域被認為是通過增加螺桿螺紋的深度或料筒/螺桿直徑而擴展的。該區(qū)段配置有與真空泵相連的排氣噴嘴24，從而使該區(qū)段的壓力可以保持在壓力＜10mmHg，優(yōu)選＜1mmHg。當熔融聚合物經(jīng)過節(jié)流區(qū)段20時，氣泡膨脹而產(chǎn)生較低密度的、發(fā)泡的聚合物/氣體相。在區(qū)段20的敞開區(qū)域應該是泡狀物沒有完全充滿由料筒壁和螺桿界定的自由空間。一般地，被泡狀物充滿的自由空間的成分不應超過50-70％。只要一形成，該泡狀物就被沿著料筒輸送，從而提供足夠的時間分離乙醛，使乙醛從熔融聚合物相中逸出而進入氣相中，該泡狀物在區(qū)段22的停留時間一般為1分鐘或更少。
壓縮區(qū)26基本上壓縮出任何殘留的氣泡，從而形成連續(xù)的沒有氣泡的熔融相。當發(fā)泡聚合物經(jīng)過減少了敞開區(qū)域的區(qū)段26時，發(fā)泡聚合物首先充滿由料筒壁和螺桿界定的自由空間，然后當自由空間逐漸地變小時，氣泡被迫從熔融聚合物中逸出。在該區(qū)段的尾部，熔融相聚合物基本上完全充滿由螺桿和料筒壁界定的自由空間，并且基本上上是無任何氣泡的。
含有揮發(fā)乙醛的惰性氣體通過噴嘴24中從料筒10中除去。在部分充滿料筒的條件下，用于有效地輸送發(fā)泡熔體和放氣的螺桿的設計是擠出機設計領域中公知的。區(qū)段26順流而下的是料筒敞開區(qū)域基本上恒定的區(qū)段28，熔融聚合物被輸送到泵32的吸管處。由于旋轉螺桿的泵送動作，區(qū)段28的壓力稍微提高到大約200-400psig。該區(qū)段還配置有加入乙醛還原劑的噴嘴30。向熔體中添加和混合乙醛還原劑作用是清除任何放氣螺桿段22順流而下形成的乙醛。乙醛還原劑一般是作為熔融樹脂用喂料齒輪泵來計量的。添加速率一般以＜0.5lb添加劑/100lb聚合物生產(chǎn)力的比例。乙醛還原劑的數(shù)量應該是最小化，從而只加入所需清除放氣脫揮發(fā)份部22順流而下形成的乙醛的數(shù)量。適合的乙醛還原劑包括，但不局限于，聚酰胺例如美國專利Nos.U.S.5,266,413；5,258,233和4,8837,115所公開的那些；聚酰胺酯；尼龍-6和其它脂族聚酰胺例如日本專利申請sho 62182055(1987)所公開的那些；如美國專利4,357,461所公開的乙二胺四乙酸，如美國專利3,250,333所公開的烷氧基化的多元醇，如美國專利4,330,661所公開的雙-(4-β-羥基乙氧基苯基)砜，如美國專利5,104,965所公開的沸石化合物；如美國專利4,093,593所公開的5-羥基間苯二酸；如美國專利4,403,090所公開的聚(間苯二甲酸乙二醇酯)，如美國專利4,049,647和4,764,323所公開的超臨界二氧化碳和美國專利4,447,595和4,424,337所公開的質子酸催化劑。優(yōu)選的乙醛還原劑包括聚酰胺酯和脂族聚酯酰胺。螺桿段28應該被設計成添加劑能夠與聚合物充分混合。在區(qū)段28的停留時間一般為大約20秒鐘或更少。用于混入熔融添加劑的螺桿設計是擠出機設計領域中公知的。該螺桿應該被設計成使過量剪切最小化，料筒加熱裝置和控制應該被設計成使過量的壁溫最小化并能夠提供均勻的加熱。在擠出機中的總停留時間應該不超過總數(shù)大約2分鐘。
泵32優(yōu)選是旋轉的齒輪泵，安裝在區(qū)段28的尾部。齒輪泵32的目的是提供足夠的壓力迫使聚合物通過流道34，該流道通向一個或多個成型機構例如通常用4和6所示的那些。在齒輪泵的出料處的通常壓力應該是在大約1000-3000psig的范圍內(nèi)。在脫揮發(fā)份擠出機尾部用齒輪泵代替螺桿泵送區(qū)段的作用是具有降低停留時間和較低的聚合物剪切熱的優(yōu)點。而且，泵送速率能夠保持均勻，而沒有改變螺桿速度，其通常應該以恒定的速度操作并被設置成保持良好的發(fā)泡和高的脫揮發(fā)乙醛的效率。
離開齒輪泵32的聚合物流經(jīng)流道34，通過關閉閥36和37并連續(xù)泵送熔體交替充滿成型機構4和6的兩個儲料器38，這樣填充和貯存一個用注射器注入與之相連的模具40的注射。從齒輪泵32的流道34放聚合物進入儲料器38，因此聚合物的停留時間最小，優(yōu)選大約30秒鐘或更少。流道34優(yōu)選均勻地加熱并保持溫度不超過聚合物熔融的溫度不大于大約20℃，并被設計成沒有聚合物存料和降解的死腔。在通道46排料的放泄閥44的包含體最好用在開始運行、關閉和加工過程的失常中。
在給成型機構6的儲料器38裝料的過程中，關閉閥36開啟而與成型機構4相連的關閉閥37則關閉。而且，到模具的關閉閥48也是關閉的。在裝料中，柱塞式活塞42由于齒輪泵產(chǎn)生的壓力而退回，因此擴大了儲料器38。在儲料器38中儲存完一個完整的注射的情況下，通向成型機構6的關閉閥36閉合，而與成型機構4相連的關閉閥開啟，因此引導聚合物流體開始給成型機構4的儲料器38充料。在關閉閥36閉合的情況下，通向成型機構6的關閉閥48開啟，在來自液壓注射單元50的液壓下注射柱塞前移，將熔融聚合物注入模具40中。柱塞在前面位置停留一小段時間時，一般小于大約10秒鐘，閥48保持開啟而能夠冷卻和固化模具中的聚合物。在這段時間過去以后，閥48關閉。在一般為大約5-15秒鐘的輔模冷卻時間過去之后，機構6的模具被定位裝置52打開，頂出成型元件，閉模，使用液壓使模具保持在關閉位置。在成型機構6的注射、模具冷卻和元件頂出的過程中，儲料器38的充料和柱塞式活塞的退回在成型機構4進行。在成型機構4儲存完一個完整注射的情況下，關閉閥37閉合而關閉閥36在重打開的位置。如對于成型機構6的描述，注射、模具冷卻和元件的頂出在成型機構4進行，而成型機構6的儲料器進行再充料。與成型機械相連的中心控制器使上述所有的步驟程序化。設計和操作模具、液壓定位和注射柱塞的詳情是成型機械設計中公知的。
該裝置提供了在一個緊湊單元中的容量來接收一般從最終的聚合反應器中排出的熔融聚酯的連續(xù)流體，使用惰性氣體發(fā)泡和除氣有效地排除乙醛到低含量，有效地清除殘余的乙醛，并且快速模塑成型制件。在最終成型制件中的乙醛濃度一般小于5ppm，優(yōu)選小于3ppm。
權利要求
1.一種用于生產(chǎn)成型制件的裝置，包括A)擠出機，該擠出機包括a)圓柱形料筒，沿著料筒的內(nèi)部具有多個逐次接合的區(qū)；至少一根螺桿軸，沿著料筒的內(nèi)部穿過這些區(qū)；以及使該軸轉動的裝置；b)在料筒第一混合區(qū)的熔融熱塑性聚合物進料口和氣體注入部；該第一混合區(qū)具有用于在1000-3000psig的壓力下混合熔融熱塑性聚合物和氣體從而形成混合物的裝置；c)使混合物流體經(jīng)過壓力降低區(qū)到除氣區(qū)的裝置；d)除氣區(qū)，適于保持負壓和具有適于從聚合物中除去氣體的真空氣體出氣口，并輸送該除氣的聚合物到第二混合區(qū)；e)具有進料口部的第二混合區(qū)，適于混合和輸送聚合物到料筒的出料口；f)在料筒出料口處的泵送裝置，用于泵送聚合物到成型機構；和B)至少一個與泵送裝置保持聚合物流動的成型機構，用于連續(xù)接受來自于泵送裝置的熔融聚合物并由聚合物形成為成型制件。
2.按權利要求1的裝置，其中泵送裝置包括安裝在料筒出料口的齒輪泵。
3.按權利要求1的裝置，還包括位于泵送裝置和每一成型機構之間的流體控制閥。
4.按權利要求1的裝置，包括多個與泵送裝置保持聚合物流動的成型機構，用于連續(xù)接受來自于泵送裝置的熔融聚合物并由聚合物形成為成型制件。
5.按權利要求1的裝置，其中每一成型機構包括一模具；用于接收來自泵送裝置的熔融聚合物的儲料器；用于將來自儲料器的熔融聚合物注射入模具的柱塞。
6.按權利要求5的裝置，還包括位于儲料器和模具之間的流體控制閥。
7.按如權利要求1的裝置，包括多個與泵送裝置保持聚合物流動的成型機構，用于連續(xù)接收來自泵送裝置的熔融聚合物并由聚合物形成為成型制件，其中泵送裝置包括安裝在料筒出料口的齒輪泵；多個流體控制閥，一個流體控制閥位于泵送裝置和一個成型機構之間；其中每一個成型機構包括模具、用于接收來自泵送裝置的熔融聚合物的儲料器、用于注射來自儲料器的熔融聚合物到模具的柱塞；和位于儲料器和模具之間的流體控制閥。
8.一種連續(xù)生產(chǎn)成型聚酯制件的方法，包括a)在足以生產(chǎn)熔融聚酯均聚物或共聚物料流的條件下，在反應器中反應聚酯均聚物或者共聚物前體；b)在壓力大約1000-3000psig下，將熔融聚酯流與對聚酯基本上呈惰性的氣流混合，從而形成混合物；c)降低混合物的壓力到負壓，因此使混合物發(fā)泡，然后通過真空從聚酯中分離混合物中的氣體；d)將除氣的聚酯與乙醛還原劑混合而形成混合物；e)由混合物形成固體成型制件，而沒有使聚酯在形成該固體成型制件前固化。
9.一種連續(xù)生產(chǎn)成型聚酯制件的方法，包括A)在足以生產(chǎn)熔融聚酯均聚物或共聚物料流的條件下，在反應器中反應聚酯均聚物或者共聚物前體；B)提供擠出機，該擠出機包括a)圓柱形料筒，沿著料筒的內(nèi)部具有多個逐次接合的區(qū)段；至少一根螺桿軸，沿著料筒的內(nèi)部穿過這些區(qū)段；使該軸轉動的裝置；b)在料筒第一混合區(qū)的熔融熱塑性聚合物進料口和氣體注入部；該第一混合區(qū)具有用于在1000-3000psig的壓力下混合熔融熱塑性聚合物和氣體從而形成混合物的裝置；c)使混合物流體經(jīng)過壓力降低區(qū)到除氣區(qū)的裝置；d)除氣區(qū)，適于保持負壓和具有適于從聚合物中除去氣體的真空氣體出氣口并輸送該除氣的聚合物到第二混合區(qū)；e)具有進料口部的第二混合區(qū)，適于混合和輸送聚合物到料筒的出料口；f)在料筒出料口處的泵送裝置，用于泵送聚合物到成型機構；C)連續(xù)使熔融聚酯流流入擠出機的第一混合區(qū)而沒有使聚酯在進入到擠出機前固化，在壓力大約1000-3000psig下，將熔融聚酯流與注入的對聚酯基本上呈惰性的氣流混合而形成混合物；D)使混合物流經(jīng)壓力降低區(qū)到除氣區(qū)；E)在保持負壓的除氣區(qū)給混合物除氣，并通過真空氣體放氣口從聚合物中除去氣體；F)在第二混合區(qū)將除氣的聚合物與乙醛還原劑混合；G)輸送該聚合物到料筒的出料口，并泵送該聚合物從料筒中出去到成型機構中，和H)由聚合物連續(xù)成型為成型制件。
10.按權利要求9的方法，其中泵送裝置包括安裝在料筒出料口的齒輪泵。
11.按權利要求9的方法，還包括位于泵送裝置和每一個成型機構之間的流體控制閥。
12.按權利要求9的方法，包括多個與泵送裝置保持聚合物流動的成型機構，用于連續(xù)接收來自泵送裝置的熔融聚合物，并由聚合物形成為成型制件。
13.按權利要求9的方法，其中每一個成型機構都包括模具；用于接收來自泵送裝置的熔融聚合物的儲料器；和用于注射來自儲料器的熔融聚合物到模具中的柱塞。
14.按權利要求13的方法，還包括位于儲料器和模具之間的流體控制閥。
15.按權利要求9的方法，包括多個與泵送裝置保持聚合物流動的成型機構，用于連續(xù)接收來自泵送裝置的熔融聚合物，并由聚合物形成為成型制件，其中泵送裝置包括安裝在料筒出料口的齒輪泵；多個流體控制閥，一個流體控制閥位于泵送裝置和一個成型機構之間；其中每一成型機構包括模具、用于接收來自泵送裝置的熔融聚合物的儲料器、用于注射來自儲料器的熔融聚合物到模具中的柱塞；和位于儲料器和模具之間的流體控制閥。
16.按權利要求9的方法，其中步驟(E)降低了的壓力小于大約100mmHg。
17.按權利要求9的方法，其中得自步驟(E)的除氣的聚合物基本上是無惰性氣體和乙醛的。
18.按權利要求9的方法，其中乙醛還原劑選自由聚酰胺；聚酰胺酯；乙二胺四乙酸，烷氧基化的多元醇，雙-(4-β羥基乙氧基苯基)砜，沸石化合物，5-羥基間苯二酸，聚(間苯二甲酸乙二醇酯)、超臨界的二氧化碳和質子酸催化劑組成的組。
19.按權利要求15的方法，其中成型的模制件是一次一個地通過按序輸送聚合物到每一個成型機構中而形成的，同時通向其它成型機構的聚合物被流體控制閥截流。
20.按權利要求9的方法，其中熔融聚合物的溫度保持在高于聚酯熔點的溫度不大于大約20℃。
21.按權利要求9的方法，其中形成的成型制件以制件的重量為基準，其乙醛濃度不超過大約5ppm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)成型聚酯制件的裝置和方法。更具體地說,本發(fā)明涉及一種由連續(xù)反應聚酯前體制備的熔體而連續(xù)生產(chǎn)成型低乙醛含量的聚酯制件的裝置和方法。在一個單獨的、完整的、連續(xù)的熔體到型模的過程中制備聚酯并形成為有用形狀的制件,而沒有熔體中間體的固化。
文檔編號B29C45/63GK1250407SQ98803421
公開日2000年4月12日 申請日期1998年3月19日 優(yōu)先權日1997年3月20日
發(fā)明者L·C·特雷斯, E·G·奧爾森, M·D·舍爾拜, 小M·L·卡洛爾, M·P·?？ㄌ?申請人:伊斯曼化學公司