CH713556A1

CH713556A1 - Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Granulats und dessen Verwendung.

Info

Publication number: CH713556A1
Application number: CH00289/17A
Authority: CH
Inventors: Siegl Robert; Weber Andreas
Original assignee: Alpla Werke Alwin Lehner Gmbh & Co Kg
Priority date: 2017-03-10
Filing date: 2017-03-10
Publication date: 2018-09-14
Also published as: BR112019017543A2; CN110382604A; EP3592806A1; WO2018162339A1; US11708473B2; US20210269613A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, bei dem eine Polyesterschmelze enthaltend einen oder mehrere Polyester hergestellt wird, die Polyesterschmelze durch ein Treibmittel geschäumt wird und aus der geschäumten Polyesterschmelze ein geschäumtes Granulat hergestellt wird. Die intrinsische Viskosität (IV) der Polyesterschmelze wird dabei durch das Treibmittel um mindestens 0.05 dl/g, gemessen nach ASTM D4603, reduziert und die IV des geschäumten Granulats wird danach mittels einer Festphasenpolykondensation (SSP) erhöht.

Description

Beschreibung

Technisches Gebiet [0001] Die Erfindung betrifft die Erzeugung eines geschäumten Granulats und dessen Verwendung zur Herstellung von Zwischenprodukten wie Preforms und Endprodukten wie Behältern.

Stand der Technik [0002] Bei der Herstellung von Flaschen hat sich die Verwendung von Polyestern weitgehend durchgesetzt. Dies einerseits weil die mechanischen und physikalischen Eigenschaften (Festigkeit und Barriere) des Materials sich durch Verstrecken wesentlich verbessern lassen und anderseits weil es sich mit einem geringem technischen Aufwand recyceln lässt.

[0003] Schwierig für das Recycling sind jedoch die Vielzahl an Farben, in denen gebrauchte Polyester-Flaschen vorliegen. Ist eine Flasche erst einmal mit Pigmenten (unlöslich) oder Farbstoffen (löslich) eingefärbt, ist die weitere Verarbeitung meist sehr stark eingeschränkt, da die Farbe beim typischen Recycling Prozess nicht entfernbar ist. Auch oxidative Verfärbungen sind in der Regel irreversibel.

[0004] Ein weiteres Problemfeld ist der bei der Verarbeitung oder im Gebrauch stattfindende Abbau von Polyestern, der eine verringerte intrinsische Viskosität (IV) zur Folge hat, die auf eine verringerte Molekülkettenlänge zurückzuführen ist, bedingt durch Kettenabbruch und chemische Reaktionen. Beispielsweise existieren Treibmittel, die zur Freisetzung von Wasser führen, wobei das Wasser in der Polyesterschmelze einen Kettenbruch und einen Abbau der Moleküle bewirkt. Die wissenschaftliche Literatur verweist daher darauf, für das Schäumen von Polykondertsaten nur solche chemischen Treibmittel zu verwenden, die möglichst wenig Wasser bilden. Stattdessen bedient man sich physikalischer Treibmittel (z.B. Stickstoff oder CO₂), des Einbringens hohler Partikel (z.B. Glaskugeln) oder des sogenannten «Voiding», bei dem durch eingebrachte Störpartikel in der Polymermatrix Schwachstellen entstehen, die bei der Verstreckung des Materials zu Hohlräumen führen.

Aufgabe der Erfindung [0005] Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Granulats bereitzustellen, das zur Herstellung von Preforms und Behältern geeignet ist.

Darstellung der Erfindung [0006] Die oben genannte Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1.

[0007] Offenbart ist unter anderem ein Verfahren, wobei eine Polyesterschmelze enthaltend einen oder mehrere Polyester hergestellt wird, die Polyesterschmelze durch ein Treibmittel geschäumt wird und aus der geschäumten Polyesterschmelze ein geschäumtes Granulat hergestellt wird, wobei die intrinsische Viskosität (IV) der Polyesterschmelze durch das Treibmittel und/oder durch das Schäumen um mindestens 0.05 dl/g reduziert wird und die IV des geschäumten Granulats mittels einer Festphasenpolykondensation («solid state polycondensation» oder «SSP») erhöht wird.

[0008] Darüber hinaus ist ein geschäumtes Polyestergranulat für die Verwendung in Spritzgiessmaschinen und/oder Blasformmaschinen offenbart, das aus einer durch ein Treibmittel geschäumten Polyesterschmelze hergestellt ist, wobei die IV des geschäumten Granulats mittels einer Festphasenpolykondensation (SSP) um mindestens 0.05 dl/g gemessen nach ASTM D4603 erhöht wurde.

[0009] Ausserdem sind Preforms und Behälter, hergestellt aus einem geschäumten Polyestergranulat, wie es in diesem Dokument beschrieben ist, offenbart. Hierbei ist eine den Preform und/oder Behälter begrenzende Wand für eine auf den Preform und/oder Behälter auftreffende Strahlung mit einer Wellenlänge von 400 bis 720 nm für maximal 30% oder 40% oder 50% der auftreffenden Strahlung durchlässig. Der Behälter kann hierbei aus diesem Preform durch Blasen oder Streckblasen hergestellt sein.

[0010] Ausgestaltungsvarianten der Erfindung können es erlauben, die Farbe und/oder die Strahlungsdurchlässigkeit von aus dem geschäumten Granulat hergestellten Behältern zu beeinflussen.

[0011] Nachfolgend werden Merkmale beschrieben, wobei diese (individuell) als bevorzugte Merkmale zu betrachten sind, auch wenn sie nicht explizit als solche bezeichnet werden. Die Merkmale seien separat (als Teil eines beliebigen Granulats, Preforms, Behälters oder eines beliebigen Verfahrens) und - soweit sie sich nicht ausschliessen - in beliebiger Kombination offenbart. Dies schliesst die Möglichkeit der gleichzeitigen Verwirklichung aller beschriebenen Merkmale ein. [0012] Im Verfahren wird eine Polyesterschmelze enthaltend einen oder mehrere Polyester hergestellt.

[0013] Die Polyesterschmelze besteht zu mindestens 85 Gewichtsprozent aus dem einen Polyester oder den mehreren Polyestern aus der Gruppe bestehend aus Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylennaphthalat (PEN), Polyethylertfuranoat (PEF), Polymilchsäure (PLA), glykolmodifiziertes Polyethylenterephthalat (PET-G), Polypropylenfuranoat (PPF) und Copolymere der genannten Kunststoffe.

CH 713 556 A1 [0014] Es kann vorgesehen sein, dass der Gesamtgehalt an Polyestern in der Polyesterschmelze und/oder in der geschäumten Polyesterschmelze mindestens 80, 90 oder 95 Gewichtsprozent beträgt.

[0015] Der Gesamtgehalt an Polyestern in der Polyesterschmelze und/oder der einen oder der mehreren Polyester in der Polyesterschmelze kann gemäss einer bevorzugten Variante zu mindestens 50, 60, 70, 80 oder 90 Gewichtsprozent sein, wobei bevorzugt im Wesentlichen 100 Gewichtsprozent des einen und/oder der mehreren Polyester aus rezykliertem Polyester bestehen. Besonders bevorzugt findet die Zugabe des Treibmittels zur Polyesterschmelze und/oder das Schäumen im Extruder eines Recycling-Werkes statt und/oder das geschäumte Granulat wird in einem Recycling-Werk hergestellt.

[0016] Es sei darauf verwiesen, dass unter dem Begriff «Polyesterschmelze» vorzugsweise eine Polyesterschmelze mit Zusätzen, jedoch ohne Treibmittel zu verstehen ist. Das Treibmittel wird bevorzugt als Masterbatch zwischen 1 Gewichtsprozent und 5 Gewichtsprozent zugesetzt.

[0017] Bei dem einen oder den mehreren Polyestern in der Polyesterschmelze kann es sich um Copolyester oder Elends, die zu mindestens 80 Gewichtsprozent aus den oben genannten Polyestern hergestellt sind, handeln.

[0018] Die Polyesterschmelze kann (oder kann nicht) eingefärbt werden und/oder sein. Das Einfärben kann durch Zugabe eines Farbmittels (Pigmente, Farbstoffe und deren Mischungen sowie Mischungen vorgenannter Stoffe mit festen oder flüssigen Trägersubstanzen, typischerweise als «Farbkonzentrat» oder «Masterbatch» bezeichnet) erreicht werden.

[0019] Die Polyesterschmelze wird durch ein Treibmittel geschäumt, wodurch die geschäumte Polyesterschmelze gebildet wird. Das Schäumen der Polyesterschmelze kann in einem Extruder, insbesondere im Extruder eines Recycling-Werkes, erfolgen.

[0020] Die Schäumung der Polyesterschmelze erfolgt idealerweise durch eine chemische Reaktion und/oder durch eine mechanische Scherwirkung in einem Extruder, wobei das eine kristallisierbare Polyester und/oder die mehreren kristallisierbaren Polyester auf etwa 5 °C bis 70 °C über dem Erweichungspunkt bzw. Schmelzpunkt erwärmt werden.

[0021] Der Extruder kann die Gasbildung in der Polyesterschmelze durch Kompressions- und Dekompressionszonen erleichtern. In den Dekompressionszonen wird mehr Polyesterschmelze gefördert als zugeführt und dadurch ein Unterdrück generiert. Die in der Kompressionszone komprimierte Polyesterschmelze kann in diesen Dekompressionszonen entspannen. In den Dekompressionszonen sinkt der Druck auf die Polyesterschmelze und die Sättigungslöslichkeit des Treibgases in der Polyesterschmelze wird unterschritten. Das überschüssige Treibgas wird solange unter Bläschenbildung aus der Polyesterschmelze ausgasen, bis sich unter dem in der Dekompressionszone herrschenden Druck ein Gleichgewicht eingestellt hat.

[0022] Es ist bevorzugt, wenn es sich beim Treibmittel um ein Treibmittel handelt, welches in der Polyesterschmelze und/oder bei Entfaltung seiner Wirkung als Treibmittel (d.h. beim Schäumen) Bläschen erzeugt und/oder mit dem einen oder den mehreren Polyestern chemisch reagiert und/oder Wasser oder ein anderes Molekül (insbesondere in Form eines Gases) mit einer Masse von bevorzugt kleiner als 200 Dalton abspaltet.

[0023] Treibmittel, bei denen mehr als 50 ppm Wasser entsteht, sind für den Einsatz in einer Polyesterschmelze eher ungeeignet, da das Wasser in der Polyesterschmelze zum Kettenbruch und Abbau der Polymer-Moleküle führt. Dieser Abbau beim Schäumen wird jedoch vorliegend in Kauf genommen. Durch den Abbau der Polyesterschmelze verringert sich die IV. Dies erfolgt jedoch vorzugsweise nicht im Extruder oder der Schnecke der Polyester-Herstellungsanlage, sondern in einem separaten Extruder beispielsweise eines Recycling-Werkes. Nach dem Abbau wird das geschäumte Material in einem SSP Reaktor aufgebaut, d.h. die IV wird erhöht (z.B. in einem SSP-Reaktor unter Vakuum mit oder ohne Inertgas wie Stickstoff).

[0024] Gemäss einer Variante handelt es sich beim Treibmittel um ein chemisches Treibmittel. Das Treibmittel kann eine reaktive, den einen oder die mehreren Polyester abbauende molekulare Struktur, insbesondere Moleküle, Radikale und/oder Gase, mit einem Molekulargewicht von weniger als 200 Dalton freisetzen. Beispielsweise kann das Molekül mit seinen freien Hydroxylgruppen oder seinen freien Carboxylgruppen des einen oder der mehreren Polyester reagieren.

[0025] Vorzugsweise handelt es sich beim Treibmittel nicht um ein inertes Treibmittel und/oder ein physikalisches Treibmittel.

[0026] Das Treibmittel kann ein Nukleierungsmittel zur Zellbildung enthalten, insbesondere eine anorganische Substanz wie zum Beispiel Talkum und/oder Kreide und/oder Titandioxid und/oder Kalziumcarbonat und/oder ein (anderes) Mineral. Vorzugsweise wird der Polyesterschmelze das Nukleierungsmittel in einem Anteil von weniger als 10.000 ppm zugegeben.

[0027] Das Treibmittel kann Natriumhydrogencarbonat und/oder Kaliumhydrogencarbonat und/oder Dinatriumdihydrogendiphosphat und/oder Monocalciumorthophosphat und/oder Zitronensäure und/oder Zitronensäurederivate enthalten.

[0028] Als Pulver kann das Treibmittel aus 100% der einzelnen Komponenten bestehen. Als Masterbatch verringert sich aufgrund des Trägers der Anteil des Treibmittels, da der Träger und das Treibmittel typischerweise als Mischung vorliegen.

[0029] Der Polyesterschmelze können weniger als 50 Gewichtsprozent, vorzugsweise weniger als 25 Gewichtsprozent und besonders bevorzugt weniger als 10 Gewichtsprozent Treibmittel bezogen auf das Gewicht der Polyesterschmelze zugemischt sein.

CH 713 556 A1 [0030] Es ist vorgesehen, dass die intrinsische Viskosität (IV) der Polyesterschmelze durch das Treibmittel und/oder durch das Schäumen um mindestens 0.05, 0.07, 0.1 oder 0.2 dl/ g, jedoch höchstens um 0.5 dl/g gemessen nach ASTM D4603 reduziert wird und/oder das Volumen der Polyesterschmelze um mindestens 2 oder 5 oder 10 Prozent und/ oder höchstens 50,30 oder 20 Prozent erhöht wird. Alternativ oder zusätzlich unterscheidet sich die IV und/oder das Volumen der Polyesterschmelze von derjenigen der geschäumten Polyesterschmelze um den angegebenen Wert.

[0031] Die Polyesterschmelze kann vor dem Schäumen eine IV von mindestens 0.5,0.6 oder 0.7 und/oder höchstens 1,0.9 oder 0.8 dl/g gemessen nach ASTM D4603 aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die geschäumte Polyesterschmelze (d.h. nach dem Schäumen) eine IV von mindestens 0.5 dl/g und/oder höchstens 1,6 dl/g gemessen nach ASTM D4603 aufweisen.

[0032] Die geschäumte Polyesterschmelze und/oder das geschäumte Granulat können durch das Treibmittel und/oder durch das Schäumen erzeugte Bläschen einer durchschnittlichen Grösse (gemessen als Abstand der beiden am weitesten voneinander entfernten Punkte eines Bläschens) von mindestens 0.050 Mikrometer und/oder höchstens 500 Mikrometer aufweisen.

[0033] Aus der geschäumten Polyesterschmelze kann ein geschäumtes Granulat hergestellt werden. Das Volumen des geschäumten Granulats kann um mindestens 2 oder 5 oder 10 Prozent und/oder höchstens 50, 30 oder 20 Prozent höher sein als ungeschäumtes Granulat, wobei die Basis zur Herstellung des ungeschäumten Granulats und des geschäumte Granulats dieselbe Polyesterschmelze ist.

[0034] Die IV und/oder die Materialdichte des geschäumten Granulats wird mittels einer Festphasenpolykondensation («solid State polycondensation», d.h. SSP) erhöht und zwar vorzugsweise um mindestens 0.05,0.06 oder 0.07 und/oder höchstens 0.5 dl/g gemessen nach ASTM D4603. Alternativ oder zusätzlich ist die IV und/oder die Materialdichte des geschäumten Granulats nach der Durchführung der SSP um den angegebenen Wert höher als vor der Durchführung der SSP.

[0035] Das geschäumte Granulat kann vor der Durchführung der SSP eine IV und/oder eine Materialdichte von mindestens 0.5 dl/g und/oder höchstens 1.6 dl/ g gemessen nach ASTM D4603 aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann das geschäumte Granulat nach der Durchführung der SSP eine IV und/oder eine Materialdichte von mindestens 0.8 oder 0.9 und/oder höchstens 1.4 oder 1.2 g/cm³ aufweisen.

[0036] Gemäss einer Ausgestaltungsvariante kann der eine oder die mehreren Polyester in der Polyesterschmelze im Wesentlichen aus PET bestehen, wobei die Materialdichte des geschäumten Granulats nach der SSP zweckmässigerweise geringer als 1.33 g/cm³ ist.

[0037] Das geschäumte Polyester-Granulat sei für die Verwendung in Spritzgiessmaschinen und/oder Blasformmaschinen offenbart.

[0038] Es seien ein Schlauch, ein Preform und ein Behälter hergestellt aus einer geschäumten Polyesterschmelze und/ oder einem geschäumten Polyester-Granulat, wie sie in diesem Dokument beschrieben sind, offenbart. Bevorzugte Behälter sind Flaschen. Auch kann Folie aus dem geschäumten Polyestergranulat hergestellt werden. Aus dieser Folie können Behälter mittels Tiefziehen geformt werden.

[0039] Durch Spritzgiessen und/oder Blasformen kann beispielsweise ein Preform und/oder ein Behälter hergestellt werden. Insbesondere kann der Preform mittels Infrarotstrahlung erwärmt und durch Einbringen eines Fluids unter Überdruck in einer entsprechenden Maschine durch Blasformen zu einem Behälter geformt werden. Verfahren zum Blasformen sind Extrusionsblasformen, Streckblasformen oder Spritzblasformen. Es ist bevorzugt, wenn zu diesem Zweck der Spritzgiessmaschine und/oder der entsprechenden Blasformmaschine das geschäumte Granulat oder die geschäumte Polyesterschmelze zugeführt wird. Gemäss eines Aspekts ist vorgesehen, dass in der Spritzgiessmaschine kein weiteres Schäumen und/oder kein weiterer Zusatz eines Treibmittels stattfindet. Entsprechend sind die Bläschen bereits im geschäumten Granulat und/oder der geschäumten Polyesterschmelze vorhanden ist, wenn sie der Spritzgiessmaschine und/oder der entsprechenden Blasformmaschine zugeführt wird.

[0040] Aus dem aus dem geschäumten Granulat oder der geschäumten Polyesterschmelze hergestellten Schlauch oder aus der aus dem geschäumten Granulat oder der geschäumten Polyesterschmelze hergestellten Folie können auch verstreckte Endprodukte hergestellt werden (beispielsweise tiefgezogene Schalen, verstreckte Behälter, extrusionsgeblasene Behälter oder verstreckte Folien), wobei auch die Herstellung von Fensterprofilen, Preforms, Rohren oder Tief ziehplatten möglich ist.

[0041] Das Polymer-Material (insbesondere in der Form eines Schüttguts), welches der Spritzgiessmaschine und/oder der Blasformmaschine zugeführt wird, kann zu mindestens 1,5,10,50, 80 oder 90 Gewichtsprozent und/ oder höchstens 95,80 oder 60 Gewichtsprozent aus dem geschäumten Granulat bestehen. Alternativ oder zusätzlich kann aus dem geschäumten Granulat insbesondere durch Spritzguss und/ oder Blasformen ein Preform oder ein Behälter hergestellt werden, wobei der Anteil des geschäumten Granulats am Preform oder Behälter den oben angegebenen Gewichtsprozenten entsprechen kann. Alternativ oder zusätzlich kann das genannte Polymer-Material und/oder der Preform und/oder der Behälter zum Beispiel nicht-recyceltes (und/oder erstmals aus Monomeren aufgebautes) Polyester-Material (zum Beispiel Virgin PET) in einem Anteil von mindestens 0 und/oder höchstens 100 Gewichtsprozent enthalten.

CH 713 556 A1 [0042] Wenn ein relativ hoher Anteil von über 60 oder 80 Gewichtsprozent der Polymer-Masse aus dem geschäumten Granulat gebildet ist, kann so zum Beispiel das Gewicht des Behälters beeinflusst werden.

[0043] Wenn ein relativ geringer Anteil von beispielsweise 1 bis 10 Gewichtsprozent der Polymer-Masse aus dem geschäumten Granulat gebildet ist, kann so zum Beispiel eine Färbung (insbesondere eine weisse Färbung) des herzustellenden Preforms und/oder Behälters erreicht werden. Dadurch kann die Menge an Farbe, die der Polymer-Masse zur Weissfärbung zugesetzt werden muss, reduziert werden oder es kann ganz auf den Zusatz von Farbe verzichtet werden. Nach einer Variante werden aus PET-Recyclingmaterial weisse Flaschen erzeugt, vorzugsweise ohne dass hierzu Titanoxid als Pigment verwendet wird.

[0044] Ist eine Polyester-Flasche mit Pigmenten (unlöslich) oder Farbstoffen (löslich) eingefärbt, so sind die Möglichkeiten der weiteren Verarbeitung meist stark eingeschränkt, weil die Farbe durch typische, einfache Recycling-Prozesse nicht entfernbar ist. Durch Erzielung von Farbeffekten durch Hohlräume, respektive der oben erwähnten Bläschen, innerhalb des Gegenstands wird das Recycling stark vereinfacht. Grenzflächen der Bläschen streuen die einfallende Strahlung (zum Beispiel Sonnenstrahlung oder künstliches Licht), wobei der Farbeindruck im Auge des Betrachters durch die durch den Gegenstand reflektierten Wellenlängen entsteht. Die Streuung hängt wiederum von der Grösse der Bläschen ab. Sind die Bläschen sehr klein, werden insbesondere sehr kurze Wellenlängen der einfallenden Strahlung gestreut. Es wird also zum Beispiel UV-Strahlung gestreut, während sichtbares Licht ungehindert passieren kann.

[0045] Die Beeinflussung der Streuung hat zusätzlich zur Färbung den Effekt, das Produkt (Füllgut) im Behälter vor Strahlung zu schützen. Bestimmte Inhaltsstoffe eines Produkts wie Vitamin B2 (Riboflavin), das z.B. in der Milch oder im Bier enthalten ist, können bei Lichtexposition den Geschmack des Produkts negativ beeinflussen. Ein Schutz vor Strahlung im Wellenlängenbereich von 250 bis 500 oder 550 nm ist in diesem Zusammenhang besonders sinnvoll.

[0046] Die Streuung kann jedoch noch auf andere Weise ausgenutzt werden. Von Interesse im Zusammenhang mit der Erfindung ist unter anderem ein zweistufiger Prozess zur Herstellung eines Behälters, bei dem in einer ersten Maschine der Preform hergestellt wird und in einer zweiten Maschine mittels Infrarotstrahlung (IR) oder Naher Infrarotstrahlung (NIR) der Preform erwärmt wird, bevor er zum Behälter geformt wird (insbesondere durch Blasen und/oder Verstrecken). Wenn der Preform Strahlung unterhalb des NIR oder IR Bereichs streut (insbesondere kleiner 800 nm), dann wird dadurch die Erwärmung des Preforms nicht negativ beeinflusst.

[0047] Es kann vorgesehen sein, dass eine den Preform und/oder den Behälter begrenzende Wand für eine auf den Preform und/oder Behälter auftreffende Strahlung mit einer Wellenlänge von 400 bis 720 nm für maximal 30% oder 40% oder 50% der auftreffenden Strahlung durchlässig ist. Der Preform und/oder der Behälter können durch ein Spritzgiessverfahren oder durch ein Fliesspressverfahren hergestellt sein. Auch kann der Behälter aus dem Preform mittels Blasen oder Streckblasen hergestellt sein. Ferner kann der Behälter auch im Extrusionsblasen aus dem geschäumten Granulat oder der geschäumten Polyesterschmelze hergestellt sein, wobei eine den Behälter begrenzende Wand für eine auf den Behälter auftreffende Strahlung mit einer Wellenlänge von 400 bis 720 nm für maximal 30% oder 40% oder 50% der auftreffenden Strahlung durchlässig ist. Die im Preform und/oder im Behälter durch das Schäumen erzeugten (und/oder aus dem geschäumten Granulat stammenden) Bläschen können eine Grösse auf weisen, durch die dieser Effekt erzielt wird.

[0048] Es ist von Vorteil, wenn der Preform und/ oder der Behälter (insbesondere deren Wand) Strahlung einer Wellenlänge von 800 bis 2000 Nanometern zu mindestens 50, 70 oder 80 Prozent durchlässt. Insbesondere können die im Preform und/ oder im Behälter durch das Schäumen erzeugten (und/oder aus dem geschäumten Granulat stammenden) Bläschen eine Grösse auf weisen, durch die dieser Effekt erzielt wird.

[0049] Der Behälter kann aus dem Preform durch Blasen, insbesondere Streckblasen, hergestellt sein. Die Form und die Grösse der Bläschen kann durch das gewählte Reckverhältnis zum Beispiel beim Blasen und/oder Verstrecken des Preforms oder beim Verstrecken einer Folie beeinflusst werden. Weiter kann die Grösse und Form der Bläschen durch den Druckverlauf, z.B den Spritzdruck oder den Nachdruck beim Spritzgiessen, beeinflusst werden.

[0050] Die Grösse der Bläschen (Zellen) und damit die Streuung der Strahlung, kann darüber hinaus dadurch beeinflusst werden, dass die geschäumte Polyesterschmelze und/oder das geschmolzene geschäumte Granulat durch Lochbleche geführt wird.

[0051] Die Grösse der Bläschen kann zudem durch die der Polyesterschmelze zugesetzte Menge des Treibmittels und/ oder die Körnung des Treibmittels beeinflusst werden.

[0052] Weiter kann die Grösse der Bläschen durch Einstellungen am Extruder (insbesondere dem Extruder eines Recycling-Werkes) wie den Staudruck, die Temperatur oder die Durchführung einer Entgasung beeinflusst werden.

[0053] In einem Recycling-Verfahren können zum Beispiel mittels Schmelzeentgasung entweder die Bläschen entfernt werden und/oder durch den Zusatz von zusätzlichem Treibmitteln können zusätzliche Bläschen (Zellen) der Polyesterschmelze hinzugefügt werden und/ oder die Grösse der Bläschen kann verändert werden, beispielsweise mittels einer Lochblende.

[0054] Bevorzugt weist der Behälter eine Dichte grösser als 1 g/cm³ auf. Gemäss einer Variante kann der Behälter Füllstoffe, insbesondere mineralische Füllstoffe wie Kreide, Talkum o.a. mit einer Dichte grösser als 1 g/cm³ enthalten.

CH 713 556 A1 [0055] Durch die Festlegung der Bläschengrösse kann also die Streuung von natürlichem oder künstlichem Licht an den Grenzflächen der Bläschen beeinflusst werden, insbesondere um UV-Licht zu streuen, sichtbares Licht zu streuen, NIR Strahlung zu streuen oder nicht zu streuen, oder um Farbeffekte zu generieren. Auf diese Weise können zum Beispiel Zusätze wie UV-Blocker, weisse Pigmente oder Farbstoffe ersetzt werden. Das Recycling von Polyestern ohne derartige Zusätze ist stark vereinfacht.

[0056] Begriffe in diesem Dokument sollen bevorzugt so verstanden werden, wie sie ein Fachmann auf dem Gebiet verstehen würde. Sind im jeweiligen Kontext mehrere Interpretationen möglich, so sei vorzugsweise jede Interpretation individuell offenbart. Insbesondere für den Fall, dass Unklarheiten bestehen sollten, können alternativ oder ergänzend die in diesem Dokument aufgeführten bevorzugten Definitionen herangezogen werden.

[0057] Angaben in diesem Dokument zur intrinsischen Viskosität (IV) sind vorzugsweise gemessen nach ASTM D4603.

[0058] Angaben zur Materialdichte des Granulats sind vorzugsweise gemessen nach ASTM D1505-10.

[0059] Sollte eine Angabe zu einer Norm nicht eindeutig sein, so ist vorzugsweise die zum Zeitpunkt der Anmeldung (Anmeldetag) aktuellste Version der Norm und/oder die gültige Version der Norm mit der der angegebenen Bezeichnung ähnlichsten Bezeichnung gemeint.

[0060] Zudem seien die nachfolgenden Patentansprüche zusätzlich jeweils mit einem Rückbezug auf jeden beliebigen der vorhergehenden Patentansprüche («nach einem der vorhergehenden Ansprüche») offenbart, auch wenn sie nicht in dieser Form beansprucht sind.

Kurze Beschreibung der Figur [0061]

Fig. 1 zeigt ein Ablaufdiagramm

Detaillierte Beschreibung einer beispielhaften Ausführungsform [0062] Fig. 1 zeigt ein Ablaufdiagramm. In einem ersten Schritt wird ausschliesslich PET Industrieabfall aus der Flaschenherstellung und PET Flakes aus post-consumer Produkten wie beispielsweise gebrauchte PET Flaschen einem Extruder 1 zugeführt. Gleichzeitig wird diesem Polyestermaterial ein Masterbatch zugeführt, dem Treibmittel wie Natriumhydrogencarbonat und/oder Kaliumhydrogencarbonat und/oder Dinatriumdihydrogendiphosphat und/oder Monocalciumorthophosphat und/oder Zitronensäure und/oder Zitronensäurederivate zugesetzt ist. Der Gewichtsanteil des chemischen Treibmittels am Masterbatch beträgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel 40%.

[0063] Der Gewichtsanteil des Masterbatch zu der Polyesterschmelze beträgt in dem vorliegenden Beispiel etwa 3%. Durch den Extrusionsvorgang im Extruder 1 wird das zugeführte Material zu einer Polyesterschmelze aufgeschmolzen, wobei der Gewichtsanteil an einem oder mehreren Polyestern mindesten 85% ist. Das oder die Polyester bestehen aus der Gruppe bestehend aus Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylennaphthalat (PEN), Polyethylenfuranoat (PEF), Polymilchsäure (PLA), glykolmodifiziertem Polyethylenterephthalat (PET-G), Polypropylenfuranoat (PPF) und Copolymere der genannten Polyester. Das chemische Treibmittel fungiert als Nukleierungsmittel zum Bilden von Zellen. Wenn also das Polyester aufgeschmolzen ist, reagiert das chemische Treibmittel mit der Polyesterschmelze und schäumt diese. Die Polyesterschmelze besitzt vor dem Schäumen eine intrinsische Viskosität von mindestens 0.6 dl/g, gemessen nach ASTM D4603. Die intrinsische Viskosität der Polyesterschmelze wird durch das Treibmittel um mindestens 0.05 dl/g, gemessen nach ASTM D4603, reduziert. Die geschäumte Polyesterschmelze wird über Düsen zu Strängen geformt und in Luft oder Wasser abgekühlt. Anschliessend schneidet ein rotierendes Messer 2 die Stränge in wenige Millimeter lange Abschnitte, dem sogenannten Granulat, welches in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel geschäumt ist und als Kugelgranulat vorliegt. Das geschäumte Kugelgranulat wird einem Festphasenkondensator 3, welcher auch Solid State Reactor (SSP) genannt wird und in einem Recycling-Werk steht, zur Aufkondensation zugeführt. Hierdurch wird die Intrinsische Viskosität erhöht. Die Intrinsische Viskosität kann je nach dem gewünschten Einsatzfeld bis auf etwa 1.6 dl/g, gemessen nach ASTM D4603, erhöht werden. Für die Fertigung von Preforms, aus denen in einem zweiten Schritt Behälter geblasen oder streckgeblasen werden, wird die Intrinsische Viskosität auf etwa 0.9 dl/g, gemessen nach ASTM D4603, erhöht. Die Materialdichte des geschäumten Kugelgranulats ist niedriger als 1.33 g/cm³ und höher als 0.8 g/cm³, gemessen nach ASTM D1505-19. Es versteht sich, dass das geschäumte Granulat lebensmittelecht sein kann. Das geschäumte Granulat wird zu Polyestergranulat verarbeitenden Werken 6A, 6B, 6C transportiert. Dies ist durch den stilisierten LKW 4 dargestellt, von dem drei Pfeile 5A, 5B, 5C auf diese Werke 6A, 6B, 6C zeigen. Bedarfsweise kann in den Werken oder auch beim Produzenten des geschäumten Granulats dem geschäumten Granulat ungeschäumtes Granulat zugesetzt werden. In den Werken kann Folie hergestellt werden, aus der auch verstreckte Endprodukte hergestellt werden können wie beispielsweise tiefgezogene Schalen. Auch die Herstellung von Fensterprofilen, Rohren oder Tiefziehplatten ist möglich. Beispielhaft werden in dem Werk 6B Behälter produziert. Mittels eines Extruders 7A und nicht dargestelltem Werkzeug werden Preforms produziert, die in Werkzeugen 8A, 8B, SC dreier Streckblasmaschinen zu Behältern, respektive Flaschen 9 streckgeblasen werden, die im Anschluss an eine nicht dargestellte Füllanlage zum Befüllen geliefert werden. Mittels des Extruders 7B wird aus Granulat, welches mindestens 1 Gewichtsprozent geschäumtes Granulat beinhaltet, ein Schlauch geblasen, aus dem ein Behälter, vorzugsweise eine Flasche extrusionsgeblasen wird. Mittels des Extruders 7C sollen

CH 713 556 A1 zwei unterschiedliche Fertigungsverfahren für Behälter symbolisiert werden. Zu einen werden die Behälter in eine Spritzgiessen hergestellt. Zu anderen werden durch Spritzgiessen Spritzteile hergestellt, von denen ein vorbestimmter Bereich aufgeblasen wird. Die mit den unterschiedlichen Verfahren gefertigten Behältern besitzen eine opak weisse Farbe und ein den Behälter begrenzende Wand ist für eine auf den Behälter auftreffende Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen 400 nm und 720 nm maximal 30%, 40% oder 50% durchlässig. Somit kann durch die Behälter, die aus geschäumten Polyestergranulat gefertigt sind, das Füllgut vor Strahlung geschützt werden. Bestimmte Inhaltsstoffe eines Produkts wie Vitamin B2 (Riboflavin), das z.B. in der Milch oder im Bier enthalten ist, können bei Lichtexposition den Geschmack des Produkts negativ beeinflussen. Ein Schutz vor Strahlung im Wellenlängenbereich von 250 bis 500 oder 550 nm ist in diesem Zusammenhang besonders sinnvoll. Somit können aus geschäumtem Granulat, welches vorzugsweise aus PET-Recyclingmaterial gewonnen wir, opak weisse Behälter hergestellt werden, die die Haltbarkeit von lichtempfindlichen Getränken verlängern, ohne solchen Flaschen das bisher hierfür genutzte Titanoxid als Pigment zuzuführen. Durch das Fehlen dieses Pigments können die Flaschen nach ihrem Gebrauch auf einfache Weise wieder recycliert und damit erneut dem beschriebenen Prozess zugeführt werden.

Claims

Patentansprüche

1-13,

16-20

16-29

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1. Verfahren, wobei

- eine Polyesterschmelze enthaltend einen oder mehrere Polyester hergestellt wird;

- die Polyesterschmelze durch ein Treibmittel geschäumt wird; und

- aus der geschäumten Polyesterschmelze ein geschäumtes Granulat hergestellt wird; dadurch gekennzeichnet, dass

- die intrinsische Viskosität (IV) der Polyesterschmelze durch das Treibmittel um mindestens 0.05 dl/g, gemessen nach ASTM D4603, reduziert wird; und

- die IV des geschäumten Granulats mittels einer Festphasenpolykondensation (SSP) erhöht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim Treibmittel um ein Treibmittel handelt, welches in der Polyesterschmelze und/oder bei Entfaltung seiner Wirkung als Treibmittel Wasser oder ein anderes Molekül mit einer Masse kleiner als 200 Dalton abspaltet.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyesterschmelze vor dem Schäumen eine IV von mindestens 0.6 dl/g, gemessen nach ASTM D4603, aufweist.

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4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die IV des geschäumten Granulats mittels der SSP um mehr als 0.05 dl/g, gemessen nach ASTM D4603, erhöht wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der eine oder die mehreren Polyester in der Polyesterschmelze zu mindestens 80 oder 90 Gewichtsprozent und bevorzugt im Wesentlichen zu 100 Gewichtsprozenten aus rezykliertem Polyester bestehen.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Schäumen der Polyesterschmelze im Extruder eines Recycling-Werkes erfolgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyesterschmelze zu mindestens 85 Gewichtsprozent aus dem einen Polyester oder den mehreren Polyestern aus der Gruppe bestehend aus Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylennaphthalat (PEN), Polyethylenfuranoat (PEF), Polymilchsäure (PLA), glykolmodifiziertem Polyethylenterephthalat (PET-G), Polypropylenfuranoat (PPF) und Copolymere der genannten Polyester besteht.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der eine oder die mehreren Polyester in der Polyesterschmelze im Wesentlichen aus PET bestehen, wobei die Materialdichte des Granulats, gemessen nach ASTM DI505-10, nach der SSP geringer als 1.33 g/cm³ ist.

9. Verfahren einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialdichte des Granulats, gemessen nach ASTM DI505-10, nach der SSP höher als 0.8 g/cm³ ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim Treibmittel um ein chemisches Treibmittel handelt, das eine reaktive, den einen oder die mehreren Polyester abbauende molekulare Struktur, insbesondere Moleküle, Radikale und/oder Gase, mit einem Molekulargewicht von weniger als 200 Dalton abspaltet.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das chemische Treibmittel Nukleierungsmittel zur Zellbildung aufweist, insbesondere eine anorganische Substanz wie zum Beispiel Talkum, Kreide oder Titandioxid.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Treibmittel Natriumhydrogencarbonat und/oder Kaliumhydrogencarbonat und/oder Dinatriumdihydrogendiphosphat und/oder Monocalciumorthophosphat und/oder Zitronensäure und/oder Zitronensäurederivate enthält.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Spritzgiessmaschine eine Polyester-Masse verarbeitet wird, welche zu mindestens 1 Gewichtsprozent aus dem geschäumten Granulat gebildet ist, wobei mittels der Spritzgiessmaschine aus der Polyester-Masse vorzugsweise ein Preform oder ein Behälter hergestellt werden.

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14. Geschäumtes Polyestergranulat für die Verwendung in Spritzgiessmaschinen und/oder Blasmaschinen, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einer durch ein Treibmittel geschäumten Polyesterschmelze hergestellt ist, wobei die intrinsische Viskosität (IV) des geschäumten Granulats mittels einer Festphasenpolykondensation (SSP) um mindestens 0.05 dl/g, gemessen nach ASTM D4603, erhöht wurde.

15. Geschäumtes Polyestergranulat nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass es durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 hergestellt wurde.

16. Preform, gefertigt aus einem geschäumten Polyestergranulat nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine den Preform begrenzende Wand für eine auf den Preform auftreffende Strahlung mit einer Wellenlänge von 400 bis 720 nm für maximal 30% oder 40% oder 50% der auftreffenden Strahlung durchlässig ist.

17. Preform nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Preform durch ein Spritzgiessverfahren oderein Fliesspressverfahren hergestellt ist.

18. Behälter, gefertigt aus einem Preform nach Anspruch 16 oder 17 durch Blasen oder Streckblasen, dadurch gekennzeichnet, dass eine den Behälter begrenzende Wand für eine auf den Behälter auftreffende Strahlung mit einer Wellenlänge von 400 bis 720 nm für maximal 30% oder 40% oder 50% der auftreffenden Strahlung durchlässig ist.

19. Behälter gefertigt aus einem geschäumten Polyestergranulat nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter durch ein Spritzgiessverfahren oder ein Fliesspressverfahren hergestellt ist und eine den Behälter begrenzende Wand für eine auf den Behälter auftreffende Strahlung mit einer Wellenlänge von 400 bis 720 nm für maximal 30% oder 40% oder 50% der auftreffenden Strahlung durchlässig ist.

20. Behälter gefertigt aus einem geschäumten Polyestergranulat nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter durch ein Extrusionsblasverfahren gefertigt ist und eine den Behälter begrenzende Wand für eine auf den Behälter auftreffende Strahlung mit einer Wellenlänge von 400 bis 720 nm für maximal 30% oder 40% oder 50% der auf treffenden Strahlung durchlässig ist.

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