KR20220134524A - 다중모드 폴리알킬렌 테레프탈레이트 - Google Patents

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Abstract

다중모드 폴리알킬렌 테레프탈레이트(PAT)를 형성하는 방법은, 저 평균 분자량을 갖는 저분자량(LMW) PAT의 공급물을 제공하는 단계; 고 평균 분자량을 갖는 고분자량(HMW) PAT의 공급물을 제공하는 단계(상기 저 평균 분자량은 상기 고 분자량보다 낮음); 혼합기에서 상기 LMW PAT의 공급물과 상기 HMW PAT의 공급물을 혼합하여 다중모드 PAT를 형성하는 단계; 및 다중모드 PAT를 산출물로서 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 다중모드 PAT는 저 평균 분자량의 저분자량(LMW) PAT; 및 상기 LMW PAT와 혼합되어 다중모드 PAT를 형성하는 고 평균 분자량의 고분자량(HMW) PAT를 포함할 수 있으며, 상기 다중모드 PAT는 활석이 없다.

Description

다중모드 폴리알킬렌 테레프탈레이트
발명자
모하메드 라짐
크리스 디어미트
관련 출원의 교차 참조
본 특허출원은 2019년 12월 2일에 출원된 미국 가출원 제62/942,659호에 대한 우선권을 주장하며, 상기 가출원은 그 전체가 특정 참조에 의해 본원에 포함된다.
기술분야
본 개시내용은 개선된 유동, 양호한 기계적 특성 및 바람직한 광학적 특성을 갖는 다중모드(multimodal) 폴리알킬렌 테레프탈레이트를 형성하기 위한 조성물 및 방법에 관한 것이다.
관련 기술의 설명
폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)는 결정화 가능한 중합체이며, 상기 결정화는 PET 제품의 투명도, 강성(stiffness) 및 강도와 같은 많은 특성에 영향을 미친다. 상업적 PET의 높은 분자량은 불량한 유동 특성으로 이어지고, 이는 PET를 사용하는 얇은 벽 사출 성형 부품의 제조를 방해한다. PET 유동을 개선하려는 시도는 불투명하거나 투명하지 않은 물질을 초래하는 입자를 포함하였다.
PET의 양호한 강도 특성 및 투명한 광학 특성을 유지하면서 더 양호한 유동을 갖는 PET 중합체가 바람직하다. PET는 폴리알킬렌 테레프탈레이트(PAT)이다.
Figure pct00001
일부 실시형태에서, 저분자량 폴리알킬렌 테레프탈레이트(PAT)를 형성하는 방법은, 고 평균 분자량을 갖는 고분자량(HMW) PAT의 공급물을 제공하는 단계; 분해 분자의 공급물을 제공하는 단계; 반응기에서 상기 HMW PAT를 분해 분자와 반응시키는 단계; 분해 분자에 의해 HMW PAT를 고 평균 분자량보다 낮은 저 평균 분자량을 갖는 저분자량(LMW) PAT로 분해하는 단계; 및 산출물(output)로서 LMW PAT를 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, LMW PAT를 형성하기 위한 시스템은, 고 평균 분자량을 갖는 고분자량(HMW) PAT를 갖는 공급 라인; 분해 분자의 공급 라인; 상기 HMW PAT를 상기 분해 분자와 함께 갖는 반응기; 및 고 평균 분자량보다 낮은 저 평균 분자량을 갖는 저분자량(LMW) PAT를 갖는 산출물을 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 다중모드 폴리알킬렌 테레프탈레이트(PAT)를 형성하는 방법은, 저 평균 분자량을 갖는 저분자량(LMW) PAT의 공급물을 제공하는 단계; 고 평균 분자량을 갖는 고분자량(HMW) PAT의 공급물을 제공하는 단계(저 평균 분자량은 고 평균 분자량보다 낮음); 혼합기에서 LMW PAT의 공급물과 HMW PAT의 공급물을 혼합하여 다중모드 PAT를 형성하는 단계; 및 다중모드 PAT를 산출물로서 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 "다중모드" 또는 "블렌딩된"은 PAT의 분자량이 상이한 둘 이상의 조성물이 함께 블렌딩되어 HMW PAT를 갖는 부분(fraction)뿐만 아니라 상이한 분자량의 다른 부분들과 블렌딩된 LMW PAT를 갖는 부분을 갖는 조성물을 형성하여, 블렌딩된 PAT가 다중모드(예를 들어, 함께 블렌딩된 적어도 2개의 상이한 중합체 조성물 분자량을 가짐)로 형성되게 한다. 블렌딩된 PAT는 이중모드, 삼중모드 또는 기타 다중모드일 수 있지만, HMW PAT의 부분과 블렌딩된 LMW PAT의 부분 그리고 상이한 분자량을 갖는 임의의 다른 부분들(예를 들어, 추가 LMW PAT, 추가 HMW PAT 또는 중간 범위 분자량 PAT)에 의해 채워진 단일 분포(예를 들어, 단일 크로마토그래피 피크)만을 포함할 수도 있다. 블렌드는 균질하거나 불균질할 수 있다. 결과는 적어도 2개의 상이한 분자량을 갖는 적어도 2개의 상이한 조성물이 블렌딩되어 다중모드 PAT를 형성하는 것이다.
일부 실시형태에서, 다중모드 PAT를 형성하기 위한 시스템은 저 평균 분자량을 갖는 저분자량(LMW) PAT의 공급물; 고 평균 분자량을 갖는 고분자량(HMW) PAT의 공급물(저 평균 분자량은 고 평균 분자량보다 더 낮은 분포임); LMW PAT 및 HMW PAT를 갖는 혼합기; 및 다중모드 PAT를 갖는 산출물을 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 다중모드 PAT는 저 평균 분자량의 저분자량(LMW) PAT; 및 LMW PAT와 혼합되어 다중모드 PAT를 형성하는 고 평균 분자량의 고분자량(HMW) PAT를 포함할 수 있으며, 다중모드 PAT는 활석이 없다.
전술한 요약은 단지 예시적이며 어떤 식으로든 제한하려는 의도는 아니다. 전술한 예시적인 양태, 실시형태 및 특징에 더하여, 추가 양태, 실시형태 및 특징은 도면 및 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 명백해질 것이다.
본 개시내용의 상기 및 하기 정보 그리고 다른 특징은 첨부 도면과 함께 취해진 하기 설명 및 첨부된 청구범위로부터 더욱 충분히 명백해질 것이다. 이들 도면은 단지 본 개시내용에 따른 여러 실시형태를 도시하며, 따라서 그의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다는 것을 이해하면서, 본 개시내용이 첨부 도면의 사용을 통해 추가적으로 구체적이고 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 HMW PET를 LMW PET로 분해하기 위한 시스템의 개략도이다.
도 2는 LMW PET 및 HMW PET 혼합물로부터 다중모드 PET를 제조하기 위한 시스템의 개략도이다.
도 3은 다중모드 PET를 상이한 물품으로 제조하기 위한 것으로, 선택적으로 추가적인 선택적 구성요소를 갖는 시스템의 개략도이다.
도 4는 PET 합금을 사출 성형 물품으로 제조하기 위한 사출 성형 시스템의 개략도이다.
도 5a 내지 5c는 다중모드 PET에 대한 유동 및 강도 대 PET 중합체 사슬 길이의 관계를 보여준다.
도 6은 상이한 다중모드 PET 조성물을 사용하는 사출 성형 특성을 보여준다.
도면에서의 요소 및 성분은 본원에 기재된 실시형태들 중 적어도 하나에 따라 배열될 수 있으며, 이 배열은 당업자에 의해 본원에 제공되는 개시내용에 따라 수정될 수 있다.
다음의 상세한 설명에서, 그 일부를 형성하는 첨부 도면을 참조한다. 도면에서 유사한 기호는 문맥에서 달리 지시하지 않는 한 전형적으로 유사한 구성요소를 식별한다. 상세한 설명, 도면 및 청구범위에 기술된 예시적인 실시형태는 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 본원에 제시된 주제의 정신 또는 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시형태가 이용될 수 있고, 다른 변경이 이루어질 수 있다. 본원에 일반적으로 기술되고 도면에 예시된 바와 같이 본 개시내용의 양태는 매우 다양한 상이한 구성으로 배열, 대체, 조합, 분리 및 설계될 수 있으며, 이들 모두는 본원에서 명시적으로 고려된다는 것이 쉽게 이해될 것이다.
일반적으로, 본 기술은 다중모드 PET를 제조하기 위한 시스템 및 방법을 포함하며, 여기서 다중모드 PET는 제1 평균 분자량 및 제2 평균 분자량을 포함한다. 제1 평균 분자량(예를 들어, 제1 고유 점도를 갖는 표준 분포를 갖는 제1 평균 분자량)은 더 높은 제2 평균 분자량(예를 들어, 제2 고유 점도를 갖는 표준 분포를 갖는 제2 평균 분자량)과 비교하여 더 저 평균 분자량을 포함한다. 이와 같이, 제1 모드는 저 평균 분자량(예를 들어, 제1 낮은 고유 점도를 갖는 표준 분포를 갖는 제1 저 평균 분자량)이고 제2 모드는 고 평균 분자량(예를 들어, 제2 높은 고유 점도를 갖는 표준 분포를 갖는 제2 고 평균 분자량)이다. 저 평균 분자량을 갖는 제1 모드는 더 고 평균 분자량의 PET 조성물을 취하고 이를 분해 분자, 예컨대, 물, 알코올, 디올 및 폴리올(예를 들어, 3개 이상의 하이드록실기를 포함) 로 분해함으로써 얻어진다. 소분자 폴리올(중합체가 아님)은 고 평균 분자량 PET 조성물을 제1 저 평균 분자량을 갖는 PET 마스터 배치로 분해하는 데 사용될 수 있는 분해 분자의 예이다. 그 다음 저 평균 분자량 PET 마스터 배치는 제2 평균 분자량을 갖는 고 평균 분자량 PET 조성물과 조합된다. 분해 분자는 분자로서 특징지어질 수 있으며 광물이 아니다.
일부 실시형태에서, 다중모드 PET는 임의의 다중모드 폴리알킬렌 테레프탈레이트(PAT)로 치환될 수 있다. 이와 같이, PET에 대한 언급은 PET를 특별히 포함하지 않는 한 일반적으로 PAT를 지칭할 수 있고, PAT에 대한 언급은 PET 및 기타 PAT를 포함할 수 있다.
Figure pct00002
일부 실시형태에서, 본 기술은 2개 이상의 개별 평균 분자량을 갖는 다중모드 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 제조하기 위한 시스템 및 방법을 포함한다. 다중모드 PET는 더 저 평균 분자량을 갖는 제1 PET 조성물을 제조한 다음, 이중모드 PET 조성물을 제조하기 위해 제1 PET 조성물과 더 고 평균 분자량을 갖는 제2 PET 조성물을 조합하는 시스템으로 형성된다. 상이한 분자량을 갖는 추가 PET 조성물이 또한 첨가되고 블렌딩될 수 있다. 따라서, 본 시스템 및 방법은 정확한 방식으로 제조되는 제1 PET 조성물(예를 들어, 저분자량 PET, 또는 LMW PET)을 제조하는 데 사용될 수 있으며, 상기 LMW PET는 이어서 제2 PET(예를 들어, 새로운 PET, 버진(virgin) PET, 재활용 PET, 규격외(off-spec) PET 또는 고분자량 PET, 또는 HMW PET)와 블렌딩되어 PET보다 더 양호한 유동 특성을 가지면서 PET의 다른 바람직한 특성, 예컨대, 인장 강도 및 굴곡 항복 강도 그리고 유리한 광학 특성, 예컨대, 투명하거나 실질적으로 투명함(예를 들어, 광학적으로 투과적이고 반투명한 탁한 투명함)을 유지하는 다중모드 PET 조성물을 형성한다.
일부 실시형태에서, LMW PET가 상업적으로 이용 가능하다면, 이를 구입한 다음 HMW PET와 조합하여 본원에 기재된 다중모드 PET를 제조할 수 있다. 그러나, LMW PET는 기계적 특성이 유리하지 않아 그 자체로는 중요한 용도가 없다. 결과적으로 LMW PET는 상업적으로 이용 가능하지 않다. 이와 같이, 방법은 높은 유동 특성을 갖는 LMW PET를 얻기 위해 본원에 기재된 바와 같이 다른 PET(예를 들어, 버진, 재활용, 규격외 등)로부터 LMW PET를 제조하는 것을 포함할 수 있다. 적합한 유동 특성과 적합한 기계적 특성을 갖는 다중모드 PET를 제조하기 위해 높은 유동 특성을 갖는 LMW PET는 낮은 유동 특성을 갖는 HMW PET와 조합될 수 있다. 따라서, 방법은 본원에 기재된 바와 같이 LMW PET를 제조하는 대신에 이를 수득하는 것을 포함하도록 조절될 수 있다.
다중모드 PET는 산소 및 수분 차단 특성으로 인해 제품에 유리할 수 있으며, 이에 의해 PET 제품은 음료(예를 들어, 청량 음료, 물, 맥주 등)와 같은 액체 저장용 용기가 될 수 있다. 다중모드 PET의 높은 기계적 강도는 자기 테이프용 캐리어 또는 감압성 접착 테이프용 지지재 등과 같은 테이프에 사용되도록 할 수 있다. 광학적으로 투명한 특성은 일부 실시형태에서는 흐릿하지만 고객이 투명한 플라스틱에 갖는 것에 익숙한 제품에 PET가 사용될 수 있게 한다. 따라서 투명한 PET는 순수 PET 또는 기타 PET 합금(예를 들어, 투명하지 않음)보다 광범위한 제품에 적합하다.
일부 실시형태에서, 다중모드 PET는 LMW PET에서의 분해 분자의 가공 및 양 그리고 다중모드 PET로 조합되는 LMW PET 및 HMW PET의 상대적인 양으로 조절될 수 있다. 다중모드 PET는 LMW PET의 양 및 다중모드 PET를 형성하는 HMW PET의 양에서 변화를 가질 수 있으며, 여기서 상대적인 양(예를 들어, LMW/HWM 비)은 상이한 물리적 특성을 위해 제어될 수 있다. 다중모드 PET는 더 빠르거나 달리 개선된 유동을 얻기 위해 고분자량 PET(HMW PET)와 혼합된 저분자량 PET(LMW PET)를 포함할 수 있으며, 따라서 이제 다중모드 PET는 예를 들어 얇은 벽 사출 성형 부품의 제조를 위한 사출 성형, 그리고 초퍼(chopper)로 펠릿화하기 위한 섬유 및 실린더와 같은 다양한 압출물을 형성하기 위한 압출에 사용될 수 있다.
일부 실시형태에서, 개선된 시스템 및 방법은 이제 정밀한 방식으로 제조되는 다중모드 PET를 제조하는 데 사용될 수 있으며, 여기서 LMW PET는 이어서 버진 PET(예를 들어, HMW PET)와 블렌딩되어 더 양호한 기계적 특성을 갖는 다중모드 PET 물질을 형성한다.
다중모드 PET는 비결정질 (투명) 물품 또는 반결정질 물품으로 형성될 수 있다. 반결정질 물질은 투명하게 보일 수 있다. 임의의 입자의 결여(예를 들어, 활석의 결여)는 맑고 투명한 광학 특성을 가능하게 한다. 이와 같이, 본 발명의 다중모드 조성물은 제조, 사출 성형 또는 기타 공정 동안 중합체 조성물에서 활석 또는 기타 미립자가 없을 수 있다.
일 예에서, LMW PET 또는 HMW PET를 위한 PET 공급 물질은 임의의 적합한 공정에 의해 제조될 수 있다. 예를 들어, HMW PET는 LMW PET를 형성하기 위해 분해 분자와 반응될 수 있다. 일반적으로 알려진 바와 같이, 단량체 비스(2-하이드록시에틸) 테레프탈레이트는 부산물로서 물과 함께 테레프탈산과 에틸렌 글리콜 사이의 에스테르화 반응에 의해, 또는 부산물로서 메탄올과 함께 에틸렌 글리콜과 디메틸 테레프탈레이트(DMT) 사이의 에스테르 교환 반응에 의해 합성될 수 있다. 중합은 부산물로서 물과 함께 단량체의 중축합 반응을 통해 된다(예를 들어, 에스테르화/에스테르교환 직후 행해진다). PET 공급 물질은 U,S. 2009/0212457에 기재된 바와 같이 제조될 수 있으며, 이는 그 전체가 특정 참조에 의해 본원에 포함된다. PET 공급 물질은 시트, 펠릿 또는 기타 형태 그리고 액체 PET일 수 있다. PET 공급 물질은 본원에 기재된 방법론에 대해 액체 및 유동성 상태가 되도록 처리될 수 있다.
일부 실시형태에서, 다중모드 PET를 제조하는데 사용하기 위한 LMW PET를 형성하는 방법이 제공된다. 이러한 방법은 도 1에 도시된 바와 같은 PET 시스템(100)으로 수행될 수 있다. LMW PET를 형성하기 위한 PET 시스템(100)은 PET의 공급물(120)(PET 공급물); 분해 분자의 공급물(122)(예를 들어, 소분자 폴리올 공급물); 및 PET 공급물(120)의 출구에 결합되고 분해 분자 공급물(122)의 출구에 결합된 반응기(110)(예를 들어, 반응기 혼합기)를 포함한다. 반응기(110)는 PET를 분해 분자와 반응시켜 LMW PET를 형성할 수 있다. 시스템(100)은 또한 반응기(110)의 출구 및 다른 공정 구성요소(136)에 작동 가능하게 결합된 LMW PET(102)의 산출물을 포함할 수 있다. 공정 구성요소(136)는 용기, 펌프, 유동 라인, 가열기, 냉각기, 압출기, 다이, 펠릿화기, 혼합기, 및 이들의 조합 그리고 PET 시스템용으로 당업계에 공지된 다른 구성요소로부터 선택될 수 있다. 도시된 바와 같이, 시스템(100)은 PET 공급부(124)에 결합된 입구를 갖는 PET 공급물(120)을 포함할 수 있다.
PET는 방법 및 시스템(100) 및 본원 및 모든 도면에서 기술된 모든 방법 및 시스템에서 PAT 또는 임의의 다른 유형의 PAT로 대체될 수 있음을 인식해야 한다. 즉, 시스템은 임의의 PAT와 함께 사용하도록 구성될 수 있으며, 따라서 PET의 언급은 또한 본원에서 그리고 본원에 제공된 다른 방법 및 다른 시스템의 경우 PAT를 지칭할 수도 있다. 예를 들어, PET 시스템(100)은 PAT 시스템(100) 등일 수 있다.
시스템(100)은 또한 분해 분자 공급부(126)에 결합된 입구를 갖는 분해 분자 공급물(122)을 포함할 수 있다. 시스템(100)은 PET 반응기 시스템(128); PET 재활용 시스템(130); PET 컨디셔닝 시스템(132); 또는 PET 저장소(134)를 포함할 수 있다. PET 반응기 시스템(128)은 PET 전구체 시약으로부터 PET를 중합하도록 구성된다. PET 재활용 시스템(130)은 PET 물품으로부터 PET를 재활용하도록 구성된다. PET 컨디셔닝 시스템(132)은 분해 분자와 반응하기 위해 PET를 컨디셔닝하도록 구성되며, 컨디셔닝은 가열, PET 펠릿 또는 시트 또는 다른 PET 부재의 절단(chopping), 교반, 압출, 건조; 가스 배출 등 중 하나 이상으로부터 선택된다. PET 저장소(134)는 액체 PET를 포함하며, 여기서 액체 PET는 용융된 PET이다.
시스템(100)은 반응기(110)를 포함하며, 이는 액체 PET와 분해 분자를 배치(batch) 또는 연속 형태로 반응시킬 수 있는 임의의 반응기일 수 있다. 임의의 유형의 산업적 원자로 용기가 사용될 수 있다. 일부 양태에서, 반응기(110)는 또한 탈기, 균질화, 분산 또는 가열 중 하나 이상을 수행한다.
일부 양태에서, 반응기(110)는 단일 스크류 혼합기, 이중 스크류 혼합기, 연속 혼련기(예를 들어, B&P Littleford 연속 혼련기; Buss Kneeder), 왕복 스크류 혼합기(예를 들어, B&P Littleford TriVolution), 이축 압출기(B&P Littleford), 연속 쟁기(plow) 혼합기(예를 들어, B&P Littleford)와 같은 혼합기로서 구성된다.
시스템(100)은 PET 저장부(138)를 포함할 수 있다. PET 저장부(138)는 임의의 형태일 수 있고 LMW PET는 임의의 형태(예를 들어, 고체, 액체, 펠릿 등)로 그 안에 포함될 수 있다. 그러나 LMW PET는 저장부에 들어가기 전에 펠릿화되거나 임의의 다른 저장 가능한 형태(예를 들어, 용융 액체)로 형성될 수 있다.
시스템(100)은 분석 시스템(140)을 포함할 수 있다. 분석 시스템(140)은 다양한 분석 공정이 가능한 하나 이상의 분석 장비를 포함한다. 예를 들어, 분석 시스템(140)은 용융된 LMW PET 산출물(102)의 고유 점도를 결정하도록 구성될 수 있다. 다른 예에서, 분석 시스템(140)은 용융된 LMW PET 산출물(102)의 유량을 결정하도록 구성될 수 있다. 다른 예에서, 분석 시스템(140)은 LMW PET 산출물(102)의 융점을 결정하도록 구성될 수 있다. 다른 예에서, 분석 시스템(140)은 LMW PET 산출물(102)의 결정화 온도를 결정하도록 구성될 수 있다. 다른 예에서, 분석 시스템(140)은 LMW PET 산출물(102)의 시차 스캐닝 열량측정 프로파일을 결정하도록 구성될 수 있다. 다른 예에서, 분석 시스템(140)은 LMW PET 산출물(102)의 열 변형 온도를 결정하도록 구성될 수 있다.
LMW PET를 형성하기 위한 시스템(100)에 따르면, LMW PET를 형성하기 위한 방법이 수행될 수 있다. 그러한 방법은 PET의 공급물(120)(PET 공급물, HMW PET)을 제공하는 단계; 분해 분자(122)의 공급물(분해 분자 공급물)을 제공하는 단계; 반응기(110)에서 PET의 공급물을 분해 분자의 공급물과 반응시켜 PET를 고분자량으로부터 분해하여 저분자량 PET(LMW PET)를 얻는 단계; 및 산출물(102)로서 LMW PET를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 양태에서, PET 공급물(120)은 PET 공급부(124)로부터의 것이다. 일부 양태에서, 분해 분자 공급물(122)은 분해 분자 공급부(126)로부터의 것이다.
일부 실시형태에서, PET 공급부(124)는 PET 반응기 시스템(128); PET 재활용 시스템(130); PET 컨디셔닝 시스템(132); 또는 PET 저장소(134) 중 하나 이상으로부터 PET 공급물을 수용한다. PET 반응기 시스템(128)은 PET 전구체 시약으로부터 PET를 중합한다. PET 재활용 시스템(130)은 PET 물품으로부터 PET를 재활용한다. PET 컨디셔닝 시스템(132)은 활석과 혼합하기 위해 PET를 컨디셔닝하며, 컨디셔닝은 가열, PET 펠릿 또는 시트 또는 다른 PET 부재의 절단, 교반, 압출, 건조; 가스 배출 중 하나 이상으로부터 선택된다. PET 저장소(134)는 액체 PET를 포함하며, 여기서 액체 PET는 용융된 PET이다. PET 공급부(124)는 HMW PET를 포함한다.
방법은 또한 LMW PET 산출물(102)을 산출물 시스템(136)에 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 산출물 시스템(136)은 LMW PET를 저장부(138)(예를 들어, 펠릿으로) 또는 다중모드 PET 시스템(200) 또는 분석 시스템(140)에 제공한다. 방법은 LMW PET 산출물(102)을 펠릿화기로 펠릿화하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 LMW PET 산출물(102)을 분석 시스템(140)으로 분석하는 단계를 포함할 수 있으며, 이는 용융된 LMW PET 산출물(102)의 고유 점도를 결정하는 단계; 용융된 LMW PET 산출물(102)의 유량을 결정하는 단계; LMW PET 산출물(102)의 융점을 결정하는 단계; LMW PET 산출물(102)의 결정화 온도를 결정하는 단계; LMW PET 산출물(102)의 시차 주사 열량측정 프로파일을 결정하는 단계; 또는 LMW PET 산출물(102)의 열 변형 온도를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
다중모드 PET 시스템(200)은 아래에서 상세히 설명된다. 그러나, 일부 양태에서, 다중모드 PET 시스템(200)은 LMW PET 산출물(102)을 PET(220)의 제2 공급물(제2 PET 공급물, HMW PET)과 조합하여 단일 다중모드 조성으로 LMW PET와 HMW PET의 조합을 갖는 다중모드 PET(202)를 생성하도록 구성된다. 이것은 PET의 두 가지 상이한 평균 분자량의 다중모드 분포를 갖는 조성물을 생성한다.
일부 양태에서, PET 공급물(120)은 다른 중합체가 없다. 다른 양태에서, 분해 분자 공급물(122)은 다른 중합체가 없다. 그러나, PET 공급물(120) 및/또는 분해 분자 공급물(122)은 본원에 정의된 바와 같은 PAT 또는 폴리카보네이트와 같은 다른 중합체를 포함할 수 있다. 일부 양태에서, PET 공급물(120)은 PET로 본질적으로 구성된다(또는 이로 구성된다). 일부 양태에서, 분해 분자 공급물(122)은 분해 분자(선택적으로 용매와 같은 캐리어와 함께)로 본질적으로 구성된다(또는 구성된다). 일부 양태에서, PET 공급물(120)은 용융된 PET를 포함한다.
일부 실시형태에서, PET 공급물(120)은 5% 미만, 또는 1% 미만, 또는 0.1% 미만의 양의 물, 또는 미량의 물을 포함하거나 물이 없다. 따라서, 방법은 분해 분자 공급물(122)과 반응하기 전에 PET 공급물(120)을 건조시키는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 방법은 PET 공급물(120)과 반응하기 전에 분해 분자 공급물(122)을 건조(예를 들어, 물을 제거)하는 단계를 포함할 수 있다. 그러나, 분해 분자는 물일 수 있고, 이에 의해 분해 분자는 분해 분자 공급물(122)에 물을 포함할 수 있다. 일부 양태에서, 분해 분자는 소분자 폴리올 또는 알코올이며, 허용 가능할 수 있는 물이 존재할 수 있다.
일부 실시형태에서, 방법은 PET를 제조하는 단계를 포함할 수 있다. 이와 같이, 방법은 중합 가능한 시약으로부터 PET를 중합하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 제공된 LMW PET 산출물(102)은 고유 점도가 약 0.4 내지 약 0.6, 또는 약 0.42 내지 약 0.55, 또는 약 0.45 내지 약 0.52, 또는 약 0.46 내지 약 0.5이다. 일 예에서, LMW PET의 고유 점도는 약 0.477일 수 있다. 여기서 고유 점도는 분자량의 지표로서 제공될 수 있다. LMW PET는 공급 또는 버진 PET 또는 HMW PET보다 고유 점도가 낮다.
다중모드 PET를 형성하는 방법은 도 2의 시스템(200)으로 수행될 수 있다. 다중모드 PET를 형성하기 위한 시스템(200)은 HMW PET(220)의 공급물(HMW PET 공급물)을 포함할 수 있으며, 이는 시스템(100)에서 형성된 LMW PET에 비해 더 높은 분자량을 갖는 한, 임의의 유형의 PET, 예컨대, 버진 PET, 재활용 PET 또는 기타 PET 공급원(예를 들어, 다른 중합체, 첨가제 등을 갖거나 갖지 않음)을 포함할 수 있다. 시스템(200)은 또한 LMW PET의 공급물(LMW PET 공급물)을 포함할 수 있으며, 이는 도 1의 시스템(100)과 함께 사용되는 방법으로부터 얻어진 LMW PET 산출물(102)일 수 있다. 시스템(200)은 HMW PET 공급물(220)의 출구에 결합되고 LMW PET 공급물(222)의 출구에 결합된 혼합기(210)를 포함할 수 있으며, 여기서 혼합기(210)는 혼합하여 LMW 분포(예를 들어, 더 저 평균 분자량 및 더 저 평균 분자량 주변의 더 낮은 분자량의 분포) 및 HMW 분포(예를 들어, 더 고 평균 분자량 및 더 고 평균 분자량 주변의 더 높은 분자량의 분포)를 갖는 다중모드 PET를 형성할 수 있다. 시스템(200)은 혼합기(210)의 출구에 작동 가능하게 결합된 공정 구성요소(236)를 포함할 수 있으며, 여기서 공정 구성요소(236)는 용기, 펌프, 유동 라인, 가열기, 냉각기, 압출기, 다이, 펠릿화기, 및 이들의 조합으로부터 선택된다.
일부 실시형태에서, 시스템(200)은 HMW PET 공급부(224)에 결합된 입구를 갖는 HMW PET 공급물(220)을 포함할 수 있다. PET 공급부(224)는 도 1의 시스템(100)의 PET 공급부(124)와 동일한 유형일 수 있다. 시스템(200)은 PET 전구체 시약으로부터 HMW PET를 중합하도록 구성된 PET 반응기 시스템(128)을 포함할 수 있다. 시스템(200)은 HMW PET를 초래하는 PET 물품으로부터 PET를 재활용하도록 구성된 PET 재활용 시스템(130)을 포함할 수 있다. 시스템(200)은 LMW PET와 혼합하기 위해 HMW PET를 컨디셔닝하도록 구성된 PET 컨디셔닝 시스템(132)을 포함할 수 있으며, 컨디셔닝은 가열, PET 펠릿 또는 시트 또는 다른 PET 부재의 절단, 교반, 압출, 건조, 가스 배출 또는 기타 컨디셔닝 중 하나 이상으로부터 선택된다. 시스템(200)은 고체 HMW PET 펠릿 또는 액체 HMW PET의 HMW PET 저장소(134)를 포함할 수 있으며, 여기서 액체 HMW PET는 용융 PET이다. HMW PET를 적절한 온도로 가열하고 고체 HMW PET 펠릿을 액화시키기 위해 가열 시스템이 또한 포함될 수 있으며, 여기서 이러한 가열 시스템은 임의의 시스템 구성요소 또는 유동 라인에 포함될 수 있다.
일부 실시형태에서, 시스템(200)은 LMW PET 공급부(226)에 결합된 입구를 갖는 LMW PET 공급물(222)을 포함할 수 있다. LMW PET 공급부(226)는 LMW PET 산출물(102)을 포함할 수 있고, 고체 펠릿 형태 또는 용융 액체 형태일 수 있다. 일부 양태에서, LMW PET 공급부(226)는 유동 가능한 형태로 LMW PET를 포함하고/하거나 LMW PET를 가열하여 유동 가능한 형태(예를 들어, 용융된 PET 액체)로 하기 위한 가열기를 포함한다. 일부 양태에서, LMW PET는 예를 들어 임의의 활석 입자를 생략함으로써 임의의 입자(예를 들어, 비-PET 입자)를 생략한다.
일부 실시형태에서, 혼합기(210)는 액체 HMW PET 및 LMW PET를 배치 또는 연속 형태로 혼합할 수 있는 임의의 혼합기, 예컨대, 단일 스크류 혼합기, 이중 스크류 혼합기, 연속 혼련기(예를 들어, B&P Littleford 연속 혼련기; Buss Kneeder), 왕복 스크류 혼합기(예를 들어, B&P Littleford TriVolution), 이축 압출기(B&P Littleford), 연속 쟁기(plow) 혼합기(예를 들어, B&P Littleford), 또는 기타이다. 혼합기(210)는 탈기, 균질화, 분산 또는 가열 중 하나 이상을 수행하도록 구성된다.
일부 실시형태에서, 시스템(200)은 저장부(238)를 포함할 수 있다. 저장부(238)는 가열된 액체 또는 고체(예를 들어, 펠릿화된 고체)와 같은 임의의 형태로 다중모드 PET를 포함할 수 있다.
시스템(200)은 분석 시스템(240)를 포함할 수 있다. 분석 시스템(240)은 다양한 분석 공정이 가능한 하나 이상의 분석 장비를 포함한다. 예를 들어, 분석 시스템(240)은 용융된 다중모드 PET 산출물(202)의 고유 점도를 결정하도록 구성될 수 있다. 다른 예에서, 분석 시스템(240)은 용융된 다중모드 PET 산출물(202)의 유량을 결정하도록 구성될 수 있다. 다른 예에서, 분석 시스템(240)은 다중모드 PET 산출물(202)의 융점을 결정하도록 구성될 수 있다. 다른 예에서, 분석 시스템(240)은 다중모드 PET 산출물(202)의 결정화 온도를 결정하도록 구성될 수 있다. 다른 예에서, 분석 시스템(240)은 다중모드 PET 산출물(202)의 시차 스캐닝 열량측정 프로파일을 결정하도록 구성될 수 있다. 다른 예에서, 분석 시스템(240)은 다중모드 PET 산출물(202)의 열 변형 온도를 결정하도록 구성될 수 있다.
일부 실시형태에서, 시스템(200)은 다중모드 PET 산출물(202)을 제조 물품(302)으로 전환하도록 구성된 제조 시스템(300)을 포함할 수 있다. 제조 시스템(300)은 선택적인 성분 투입 피드(320)를 포함할 수 있다. 선택적 성분 투입 피드(320)는 다중모드 PET에 선택적 성분을 제공하도록 구성될 수 있다. 선택적 성분은 충전제, TiO2, 제2 중합체, 유리 펠릿, 유리 섬유, 유리 입자, 나트륨 이오노머, 스테아르산나트륨, 핵제, 폴리카보네이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) 또는 기타 폴리알킬렌 테레프탈레이트(PAT), 또는 PET 제조 물품(302)의 기타 성분으로부터 선택될 수 있다. 선택적 성분은 활석이 없을 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제조 시스템(300)은 다중모드 PET 공급물(301); 유동 가능한 다중모드 PET를 함유하는 하나 이상의 유동 채널(308); 혼합기(310); 가열 시스템(312); 다중모드 PET 압출물(317)을 제조하는 압출기 시스템(316); 펌핑 시스템(318), 사출 성형 시스템(322); 및/또는 냉각 시스템(314) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 선택적 성분(예를 들어, 활석이 아님)은 반응기(110)에 제공되어 LMW PET 산출물(102)에 혼합되거나, 혼합기(210)에 제공되어 다중모드 PET 산출물(202)에 혼합될 수 있다. 대안적으로, 제공된 HMW PET(220)는 선택적 성분을 포함할 수 있거나, 제공된 LMW PET(222)는 선택적 성분을 포함하도록 제조될 수 있다. 따라서, 선택적 성분은 본원에 기술된 공정에서 임의의 단계에서 PET에 도입될 수 있다.
시스템(200)은 본원에 기재된 것과 같은 다양한 수정을 가질 수 있다. 일부 양태에서, HMW PET 공급물(220)은 다른 중합체가 없다. 일부 양태에서, LMW PET 공급물(222)은 다른 중합체가 없다. 일부 양태에서, HMW PET 공급물(220)은 HMW PET로 본질적으로 구성된다(또는 구성된다). 일부 양태에서, LMW PET 공급물(222)은 LMW PET(선택적으로 미량의 물 및 일부의 분해 분자를 가짐)로 본질적으로 구성된다(또는 이로 구성된다). 일부 양태에서, HMW PET 공급물(220)은 용융된 HMW PET를 포함한다. 일부 양태에서, HMW PET 공급물(220)은 5% 미만, 또는 1% 미만, 또는 0.1% 미만의 양의 물, 또는 미량의 물을 포함하거나 물이 없다. 분해 분자의 일부는 LMW PET에 유지될 수 있으며, 이에 따라 생성된 다중모드 PET에 존재할 수 있음을 인식해야 한다.
일부 실시형태에서, 시스템(200)은 LMW PET 공급물(222)과 혼합하기 전에 HMW PET 공급물(220)을 건조하기 위한 건조기를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 시스템(200)은 HMW PET 공급물(220)과 혼합하기 전에 LMW PET 공급물(222)을 건조하기 위한 건조기를 포함할 수 있다. 이러한 건조기는 시스템(200)의 임의의 위치에 포함될 수 있거나, 임의의 적절한 구성요소에 건조기가 장착될 수 있다. 건조기는 다중모드 PET의 가공 및 제조를 향상시키기 위해 물 제거를 용이하게 할 수 있다.
일부 실시형태에서, 시스템(200)의 제공된 HMW PET 공급물(220)은 고유 점도가 0.55 이상, 예컨대, 약 0.6 내지 약 0.9, 또는 약 0.625 내지 약 0.85, 또는 약 0.65 내지 약 0.8, 또는 약 0.7 내지 약 0.75, 또는 약 0.76이다. 일 예에서, HMW PET 공급물은 약 0.786 또는 0.79의 고유 점도를 포함한다. 더 높은 고유 점도는 LMW PET에 비해 더 높은 분자량을 나타낸다.
일부 실시형태에서, 제공된 다중모드 PET 산출물(102)은 고유 점도가 약 0.45 내지 약 0.7, 또는 약 0.475 내지 약 0.6, 또는 약 0.5 내지 약 0.58, 또는 약 0.51 내지 약 0.56, 또는 약 0.55이다. 예시 범위는 0.5 내지 0.6 고유 점도일 수 있다. 일 예에서, 다중모드 PET 산출물(102)은 약 0.518 또는 약 0.52, 또는 약 0.55의 고유 점도를 갖는다. 여기서, 다중모드 PET의 고유 점도는 LMW PET와 HMW PET의 고유 점도 사이에 있으며, 이에 따라 각각의 분포를 갖는다.
일부 실시형태에서, 다중모드 PET를 형성하는 방법은 본원에 기재된 바와 같은 시스템(200)으로 수행될 수 있다. 다중모드 PET를 형성하는 방법은 HMW PET의 공급물(220)(PET 공급물)을 제공하는 단계; LMW PET의 공급물(222)(LMW PET 공급물)을 제공하는 단계; 혼합기(210)에서 HMW PET의 공급물(220)을 LMW PET의 공급물(222)과 혼합하여 LMW PET의 제1 분포 및 HMW PET의 제2 분포를 갖는 다중모드 PET를 형성하는 단계; 및 산출물(202)으로서 다중모드 PET를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 양태에서, HMW PET 공급물(220)은 본원에 기재된 바와 같은 HMW PET 공급부(224)로부터의 것이다. 일부 양태에서, LMW PET 공급물(122)은 본원에 기재된 바와 같은 LMW PET 공급부(226)로부터의 것이다.
일부 실시형태에서, 방법은 PET 반응기 시스템(128); PET 재활용 시스템(130); PET 컨디셔닝 시스템(132); 또는 PET 저장소(134) 중 하나 이상으로부터 LMW PET 공급물을 수용하는 LMW PET 공급부(224)를 포함할 수 있다. PET 반응기 시스템(128)은 PET 전구체 시약으로부터 PET를 중합할 수 있으며, 이는 HMW PET를 생성한다. PET 재활용 시스템(130)은 PET 물품으로부터 PET를 재활용할 수 있다. PET 컨디셔닝 시스템(132)은 LMW PET와 혼합하기 위해 PET를 컨디셔닝할 수 있으며, 컨디셔닝은 가열, PET 펠릿 또는 시트 또는 다른 PET 부재의 절단, 교반, 압출, 건조; 가스 배출 중 하나 이상으로부터 선택된다. PET 저장소(134)는 PET를 고체 상태(예를 들어, 펠릿)로 또는 액체 PET로서 보유할 수 있으며, 여기서 액체 PET는 용융된 PET이다. LMW PET는 본원, 예컨대, 도 1에 기술된 바와 같이 얻어질 수 있다.
일부 실시형태에서, 다중모드 PET 산출물(202)은 공정 구성요소(236)에 제공된다. 공정 구성요소(236)는 다중모드 PET를 저장부(238) 또는 분석 시스템(240) 또는 제조 시스템(300)에 제공한다. 저장부(238)는 예를 들어 가열기를 포함함으로써 액체로서 또는 펠릿으로서 다중모드 PET를 보유하도록 될 수 있으며, 이에 의해 산출물 시스템(236)은 다중모드 PET를 펠릿화하기 위한 펠릿화기를 포함할 수 있다. 일부 양태에서, 분석 시스템(240)은 다중모드 PET에 대해 다음 분석 방법 중 하나 이상을 수행할 수 있는 하나 이상의 분석 시스템을 포함한다: 용융된 다중모드 PET 산출물(202)의 고유 점도를 결정하는 분석 방법; 용융된 다중모드 PET 산출물(202)의 유량을 결정하는 분석 방법; 다중모드 PET 산출물(202)의 융점을 결정하는 분석 방법; 다중모드 PET 산출물(202)의 결정화 온도를 결정하는 분석 방법; 다중모드 PET 산출물(202)의 시차 주사 열량측정 프로파일을 결정하는 분석 방법; 또는 다중모드 PET 산출물(202)의 열 변형 온도를 결정하는 분석 방법. 일부 양태에서, 제조 시스템(300)은 다중모드 PET 산출물(202)을 제조 물품으로 전환하도록 작동된다. 일부 양태에서, 제조 물품은 다중모드 PET 펠릿일 수 있다. 일부 양태에서, 제조 물품은 다른 성분을 포함할 수 있으며, 이는 본원에 기재된 바와 같은 시스템(300) 또는 다른 시스템에서 PET 합금 내로 도입될 수 있다. 제조 시스템(300)은 본원에서 더욱 상세히 설명된다.
일부 실시형태에서, 방법은 다른 중합체가 없는 HMW PET 공급물(220)을 제공하는 단계를 포함한다. 일부 양태에서, 방법은 다른 중합체가 없는 LMW PET 공급물(222)을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 양태에서, 방법은 PET로 본질적으로 구성되는(또는 구성되는) HMW PET 공급물(220)을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 다른 양태에서, 방법은 PET로 본질적으로 구성되지만(또는 이로 구성되지만) 분해 분자의 일부를 포함할 수 있는 LMW PET 공급물(222)을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 양태에서, 방법은 HMW PET 공급물(220) 및/또는 LMW PET 공급물(222)을 용융된 PET로서 제공하는 단계를 포함한다. 일부 양태에서, 방법은 5% 미만, 또는 1% 미만, 또는 0.1% 미만의 양의 물, 또는 미량의 물을 포함하거나 물이 없는 HMW PET 공급물(220) 및/또는 LMW PET 공급물(222)을 제공하는 단계를 포함한다.
일부 실시형태에서, 방법은 LMW PET 공급물(222)과 혼합하기 전에 PET 공급물(220)을 건조시키는 단계를 포함할 수 있다. 일부 양태에서, 방법은 HMW PET 공급물(220)과 혼합하기 전에 LMW PET 공급물(222)을 건조시키는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 방법은 고유 점도가 약 0.45 내지 약 0.7, 또는 약 0.475 내지 약 0.6, 또는 약 0.5 내지 약 0.55, 또는 약 0.51 내지 약 0.53이 되도록 다중모드 PET 산출물(102)을 생성하는 단계를 포함한다. 일 예에서, 다중모드 PET 산출물(102)은 약 0.518 또는 약 0.52의 고유 점도를 갖는다.
일부 실시형태에서, 시스템(200)은 다중모드 PET 산출물(202)을 제조 물품(302)으로 전환하도록 구성된 제조 시스템(300)을 포함할 수 있다. 제조 시스템(300)은 선택적인 성분 투입 피드(320)를 포함할 수 있다. 선택적 성분 투입 피드(320)는 다중모드 PET에 선택적 성분을 제공하도록 구성될 수 있다. 선택적 성분은 충전제, TiO2, 제2 중합체, 유리 펠릿, 유리 섬유, 유리 입자, 나트륨 이오노머, 스테아르산나트륨, 핵제, 폴리카보네이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) 또는 기타 폴리알킬렌 테레프탈레이트(PAT), 또는 PET 제조 물품(302)의 기타 성분으로부터 선택될 수 있다. 그러나, 시스템은 다중모드 PET로부터 임의의 선택적 성분을 특별히 제외할 수 있으며, 다중모드 PET를 제조하기 위해 임의의 활석을 사용하는 것을 특별히 제외할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제조 시스템(300)은 다중모드 PET 공급물(301); 유동 가능한 다중모드 PET를 함유하는 하나 이상의 유동 채널(308); 혼합기(310); 시스템(300)의 임의의 구성요소를 가열할 수 있는 가열 시스템(312); 다중모드 PET 압출물(317)을 제조하는 압출기 시스템(316)(예를 들어, 이는 또한 다중모드 PET 압출물(317)을 펠릿화하기 위한 펠릿화기를 포함할 수 있음); 다중모드 PET를 시스템(300)의 임의의 구성요소로 펌핑할 수 있는 펌핑 시스템(318); 사출 성형 시스템(322) 및/또는 시스템의 임의의 구성요소를 냉각할 수 있는 냉각 시스템(314) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
고분자량 PET 사슬(HMW PET)은 제조 물품에 양호한 강도를 제공하지만 공정 동안에 불량한 유동을 가지며, 이는 사출 성형에의 사용을 억제한다. 일반적으로 상충이 있으며, 이에 의해 유동을 개선하기 위해 행해지는 것은 강도를 희생한다. 이 다중모드 PET는 양호한 유동 및 양호한 강도를 제공한다. 이중모드 PET(예를 들어, 다중모드)는 도 5c에 도시되는 이중모드 PET 또는 다중모드 PET로 간주될 수 있지만, 2개 이상의 별도의 피크가 있거나 없이 존재할 수 있다. 블렌딩된 PET는 2개 이상의 상이한 분자량 PET 조성물로부터 형성되어 블렌딩된 PET가 함께 블렌딩된 적어도 2개의 상이한 분자량을 갖기 때문에 이중모드 또는 다중모드로 간주될 수 있다. 그러나, 다중모드 PET는 단지 단일 크로마토그래피 피크만을 나타낼 수 있지만, 분자량이 상이한 적어도 2개의 상이한 PET 조성물을 블렌딩함으로써 형성됨에 의해, 블렌딩되는 다수의 상이한 분자량 PET 조성물을 정의하는 다중모드로 간주된다. 도 5a는 일반 PET(예를 들어, HMW PET)의 평균 분자량 분포를 보여주며, 여기서 낮은 중량은 양호한 유동을 갖지만 불량한 강도를 갖고, 높은 중량은 양호한 강도를 갖지만 불량한 유동을 갖는다. 도 5b는 양호한 유동 및 불량한 강도를 갖는 더 작은 PET 중합체를 갖는 더 저 평균 분자량 분포(예를 들어, LMW PET)를 나타낸다. 도 5b에서 PET 중합체 사슬은 예를 들어 분해 분자로부터의 가수분해에 의해 단축되어 양호한 유동을 제공하지만, PET는 더 짧은 사슬이 효과적으로 얽힐 만큼 충분히 길지 않기 때문에 불량한 강도를 갖는다. 도 5c는 양호한 유동 LMW PET를 갖는 부분 및 일반 HMW PET인 부분을 갖는 이중모드 PET(예를 들어, 2개의 별개의 피크가 있는 블렌딩된 PET)를 나타내며, 여기서 더 낮은 분자량 부분은 강도를 크게 감소시키지 않으면서 이중모드 PET의 양호한 유동에 기여한다. 또한, 다중모드 PET는 2개 이상의 피크를 가질 수 있지만 분포 및 양에 따라 크로마토그래프에서 1개 또는 2개의 피크만을 가질 수 있다. 크로마토그래프 피크의 수는 모드의 수를 정의하지 않지만, 대신에 상이한 분자량 PET 조성의 수가 모드의 수를 정의한다(예를 들어, 둘 이상의 상이한 분자량 조성은 다중모드임). 저분자량 고유동 LMW PET를 제조한 다음 LMW PET의 작은 부분을 버진 고분자량 PET 그리고 다른 분자량 PET와 조합함으로써, 생성된 다중모드 PET 물질이 우수한 강도를 유지하면서 매우 양호한 유동을 갖는다는 것이 놀랍게도 발견되었다. 도 5a 내지 5c의 다이어그램은 단지 예시적인 목적을 위한 것이다. 다중모드 PET는 단일 크로마토그래피 피크만을 보여줄 수 있지만, 함께 블렌딩된 2개, 3개, 4개 또는 그 초과의 상이한 분자량 PET 조성을 포함한다.
일부 실시형태에서, HMW PET는 약 1.55 내지 약 1.65, 또는 약 1.575 내지 약 1.625, 또는 약 1.585 내지 약 1.6, 또는 약 1.595의 다분산도(예를 들어, Mw/Mn - 다분산 지수)를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, LMW PET는 약 1.4 내지 약 1.5, 또는 약 1.425 내지 약 1.475, 또는 약 1.435 내지 약 1.455, 또는 약 1.45의 다분산도(예를 들어, Mw/Mn - 다분산 지수)를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 다중모드 PET(예를 들어, 30/70)는 약 1.5 내지 약 1.575, 또는 약 1.52 내지 약 1.55, 또는 약 1.525 내지 약 1.54, 또는 약 1.53의 다분산도(예를 들어, Mw/Mn - 다분산 지수)를 포함할 수 있다.
다분산도는 예를 들어 도 5a 내지 5c를 참조하여 각각의 각 조성물에 대한 분포 곡선의 폭을 정량화하는 데 사용될 수 있다. 분포 곡선의 폭에 대한 정보는 조성물에서 중합체에 대한 정보를 제공한다. 1의 다분산도는 중합체가 모두 동일한 길이임을 나타내며, 이는 본 출원에 바람직하지 않다. 다중모드 PET에 대한 1.5 이상의 다분산도는 HMW PET로부터의 더 긴 사슬과 LMW PET로부터의 더 짧은 사슬 둘 모두가 있음을 나타낸다. 부분적으로 다중모드 PET에서 HMW PET 및 LMW PET 둘 모두의 비율에 기초한 데이터는 긴 사슬의 더 큰 부분 및 작은 사슬의 더 작은 부분이 있음을 나타낸다. 다중모드 PET의 다분산도 결과는 분자량의 넓어진 분포 및 이에 의해 상이한 짧은 중합체 사슬과 긴 중합체 사슬의 넓어진 분포를 보여준다. 상이한 다분산도 값 사이의 비교는 다중모드 PET가 PET의 단순 절단/가수분해로부터의 분포만을 갖는 조성물에 비해 작고 긴 사슬의 더 넓은 분포를 갖는다는 것을 나타낸다. 따라서, 다분산도는 LMW PET의 분포와 HMW PET의 분포를 가져 다중모드 PET의 각 성분의 장점을 제공하는 개선을 보여준다.
요점은 PET를 취하여 일 단계에서 절단하면 더 긴 사슬의 허용할 수 없는 손실이 발생하여 강도가 불량해진다는 것이다. 그것이 사람들이 수십 년 동안 시도한 것이다. 본 발명은 대부분의 더 긴 사슬을 보유할 수 있게 하여 강도를 보존한다.
일부 실시형태에서, 다중모드 PET는 HMW PET 전체에 걸쳐 LMW PET의 불균질한 분포를 포함한다. 일부 예에서, 다중모드 PET는 HMW PET의 개별 영역 및 LMW PET의 개별 영역이 존재하도록 HMW PET 및 LMW PET를 함께 완전히 혼합하지 않고 제조될 수 있다. 이것은 LMW PET가 HMW PET의 이동을 윤활하는 사출 성형과 같은 다중모드 PET의 가공을 용이하게 하는 데 도움이 될 수 있다.
대안적으로, 다중모드 PET는 HMW PET 전체에 균질하게 분포된 LMW PET를 포함한다. 컨시스턴시(consistency) 및 조성이 중요한 일부 제품의 경우 HMW PET 전체에 걸쳐 LMW PET를 균질하게 혼합하는 것이 좋을 수 있다.
일부 실시형태에서, 다중모드 PET는 5% 미만, 또는 1% 미만, 또는 0.1% 미만의 양의 물, 또는 미량의 물을 포함하거나 물이 없다.
일부 실시형태에서, 다중모드 PET는 약 85% 내지 약 55%, 약 80% 내지 약 60%, 약 75% 내지 약 63%, 또는 약 70% 내지 약 65%의 HMW PET 농도를 갖는다.
일부 실시형태에서, 다중모드 PET는 약 15% 내지 약 45%, 약 20% 내지 약 40%, 약 25% 내지 약 37%, 또는 약 30% 내지 약 35%의 LMW PET 농도를 갖는다.
일부 실시형태에서, 다중모드 PET는 약 240℃ 내지 약 255℃, 또는 약 245℃ 내지 약 250℃, 또는 247℃ 내지 249℃, 또는 약 247.5℃의 용융 온도를 갖는다.
일부 실시형태에서, 다중모드 PET는 약 3 내지 6 CC/(m2-day), +/- 25%, 20%, 15%, 10%, 5%, 2%, 또는 1%의 산소 투과율을 갖는다.
일부 실시형태에서, 다중모드 PET는 약 200℃ 내지 약 230℃, 또는 약 210℃ 내지 약 220℃, 또는 약 212℃의 결정화 온도를 갖는다.
일부 실시형태에서, 다중모드 PET는 약 70℃ 내지 약 90℃, 또는 약 75℃ 내지 약 85℃, 또는 약 77℃ 내지 약 83℃, 또는 약 79℃ 내지 약 80℃의 유리 전이 온도를 갖는다.
일부 실시형태에서, 다중모드 PET는 약 21% 내지 약 25%, 또는 약 22% 내지 약 24%, 또는 약 23% 내지 약 23.5%, 또는 약 23.3%의 결정 백분율을 갖는다.
일부 실시형태에서, 다중모드 PET는 사출 성형에 사용되어 제조 물품을 형성할 수 있다. 이와 같이, 사출 성형 시스템(400)은 다중모드 PET를 포함하는 사출 성형 제조 물품(402)을 형성하기 위해 도 4에 도시된 바와 같은 다중모드 PET(420)의 공급물을 포함할 수 있다. 다중모드 PET 공급물(420)은 액체 다중모드 PET(예를 들어, 용융된 다중모드 PET)일 수 있다. 그러나, 사출 성형 시스템(400)은 액체 다중모드 PET로서의 유동성을 위해 다중모드 PET 공급물(420)을 가열하는 다중모드 PET 가열기(424)를 포함할 수 있다. 가열기(424)는 펠릿(428), 가열된 액체 다중모드 PET(430), 또는 임의의 형태의 PET(432)로서 다중모드 PET를 수용할 수 있다. 가열기(424)는 압출기(410)에 다중모드 PET 공급물(420)을 제공할 수 있다. 선택적으로, 건조 및/또는 여과된 다중모드 PET 펠릿 공급물(422)은 다중모드 PET 건조 및/또는 여과 장치(426)로부터 압출기(410)로 제공될 수 있다.
다중모드 PET는 사출 성형 시스템(400)에서 그리고 사출 성형 시스템의 인라인 여과 시스템을 통해 가공될 수 있다. 다중모드 PET 펠릿은 건조 호퍼를 통해 시스템(400) 내로 공급될 수 있으며, 이는 차례로 압출기(410)의 가소화 스크류의 입구 단부에 공급된다. 가소화 압출 스크류는 배럴 가열기(즉, 압출기(410))에 의해 가열되는 배럴에서 캡슐화된다. 스크류의 나선형(또는 다른) 플라이트는 스크류의 작동 축을 따라 다중모드 PET를 운반한다. 전형적으로 스크류의 루트 직경은 입구 단부에서 멀어지는 방향으로 스크류의 작동 축을 따라 점진적으로 증가한다. 일단 원하는 양의 다중모드 PET 용융물이 압출기(410)에 축적되면, 용융물 축적기(440)로 이송되며, 여기서 용융물 축적기(440)는 용융된 다중모드 PET를 몰드 캐비티(438)로 주입하는 기능을 수행하는 주입 플런저가 장착될 수 있다.
압출기(410)와 용융물 축적기(440) 사이에 이들과 유체 연통되게 위치하는 용융물 필터(436)는 인라인 여과 단계를 수행한다. 용융물 필터(436)의 목적은 압출기(410)로부터 용융물 축적기(440)로 이송되는 다중모드 PET 물질로부터 불순물 및 기타 이물질을 여과하는 것이다. 용융물 필터에 대한 특정 구현은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 미국 노스캐롤라이나주 매튜스의 Gneuss Inc.(www.gneuss.com)의 기성 필터가 용융물 필터(436)를 구현하는 데 사용될 수 있다.
인라인 여과 단계는 다중 모드 PET의 유입을 여과되도록 하기 위한 입구 및 여과된 다중모드 PET의 유출을 허용하는 필터 출구를 갖는 용융물 필터(436)에서 수행될 수 있다. 용융물 필터(436)는 필터 입구와 필터 출구 사이에 배치된 여과 부재를 포함한다.
일부 실시형태에서, 몰드 시스템은 몰드 캐비티(438)를 갖는 몰드(439)를 포함할 수 있다. 몰드(439)는 몰드 캐비티(438)를 충전하기 위해 다중모드 PET를 수용한다. 이는 이러한 사출 성형 시스템에 의해 충분히 사출되지 않는 종래의 PET에 비해 발전된 것이다. 이제, 금형 캐비티(438)는 사출 성형 제품을 망치는 에어 갭 없이 다중모드 PET로 완전히 충전될 수 있다. 이것은 다중모드 PET가 성형된 PET 제조 물품(402)으로 사출 성형되도록 한다.
다중모드 PET는 제1 평균 분자량을 갖는 PET 중합체의 제1 부분 및 제2 평균 분자량을 갖는 PET 중합체의 제2 부분을 포함하는 PET를 가질 수 있으며, 여기서 제1 평균 분자량은 제2 평균 분자량보다 작다. 다중모드 PET는 PET에 활석이 없을 수 있다. 다중모드 PET는 몰드(439)의 몰드 캐비티(438)를 완전히 충전한다.
본원에 기재된 시스템 및 방법은 다수의 PET 제품을 제조하는 데 사용될 수 있고 사출 성형과 같은 다양한 가공 기술에 사용될 수 있는 신규한 다중모드 PET를 제공한다. 이것은 다중모드 PET가 얇은 벽을 갖는 물품을 형성하기 위해 몰드에 주입되도록 한다. 또한, 다중모드 PET는 액체 다중모드 PET로부터 고체 다중모드 PET로의 사이클 시간이 PET 사이클 시간에 비해 현저히 감소하기 때문에 사출 성형이 가능하다.
위의 폴리알킬렌 테레프탈레이트(PAT) 구조에서, "n"은 임의의 합리적인 정수, 예컨대, 1(폴리메틸렌 테레프탈레이트(PMT)), 2(폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)), 3(폴리프로필렌 테레프탈레이트(PPT), 4(폴리부틸렌) 테레프탈레이트(PBT)), 또는 5(폴리펜틸렌 테레프탈레이트(PPentT) 등(예를 들어, n은 6, 7, 8, 9, 10 등)일 수 있다. 이와 같이, 본원에 기재된 방법 및 시스템은 임의의 적합한 폴리알킬렌과 함께 사용하도록 될 수 있다. 즉, PET는 임의의 PAT로 대체될 수 있다. 다중모드 PET에서 PET는 임의의 PAT로 대체되어 다중모드 PAT를 형성할 수 있다. 따라서, 본원에 기재된 시스템 및 방법은 PET에 관한 것이지만, 이러한 시스템 및 방법은 PBT와 같은 합리적인 PAT를 포함할 수 있다.
또한 다양한 분해 분자가 또한 사용될 수 있다. 물이 분해 분자로서 사용될 수 있지만, 알코올이 더 나을 수 있고 디올(예를 들어, 2개의 하이드록실)이 사용될 수 있으며 폴리올(예를 들어, 3개 이상의 하이드록실)이 바람직할 수 있음이 밝혀졌다. 트리메틸올프로판은 소분자 폴리올의 예이지만 다른 유사한 폴리올이 사용될 수 있다. 다양한 소분자 당 폴리올, 예를 들어 자일리톨, 펜타에리트리톨, 말티톨, 소르비톨, 이소말트 및 글리세롤이 사용될 수 있다. 일부 양태에서, 티올, 예컨대, 메탄티올, 에탄티올, 1-프로판티올, 2-프로판티올, 부탄티올 등이 분해 분자로서 사용될 수 있다. 디티올, 예컨대, 제미날 디티올, 1,2-디티올, 1,3-디티올 및 1,4-디티올은 분해 분자의 예이다. 아민, 예컨대, 메틸아민, 디에틸아민, 트리메틸아민, 에틸아민, 아닐린 또는 기타 아민이 분해 분자로서 사용될 수 있다.
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설명된 바와 같이, LMW PET를 형성하는 방법은 고분자량 병-등급 PET(HMW PET)에서 에스테르 결합을 절단하여 저분자량의 매우 높은 유동 PET(LMW PET)를 생성하는 단계를 포함한다. 일 예에서, 방법은 결합을 절단하기 위해 용융 PET에 트리메틸올프로판 또는 기타 소분자 폴리올(예를 들어, 당 폴리올) 또는 기타 분해 분자를 첨가하는 단계를 포함한다. 분해 분자는 다른 알코올, 물, 스팀, 폴리올, 티올 및 아민, 예를 들어 본원에 열거된 것들 또는 다른 것들을 포함할 수 있다. 분해 분자는 분자이며 광물, 예컨대, 활석이 아니다. 분해 분자는 분해 분자의 일부로서 반응하여 반응 생성물을 형성할 수 있으며 PET 중합체에 부착될 수 있다. 이와 같이, LMW PET는 분해 분자의 반응 생성물인 말단기를 포함할 수 있다.
분해 분자는 LMW의 양 및 얻어지는 저 평균 분자량을 결정하기 위해 다양한 농도로 사용될 수 있다. HMW PET의 양에 대한 분해 분자의 양은 원하는 저 평균 분자량을 갖는 원하는 양의 LMW를 얻기 위해 사용될 수 있다. 분해 분자 수준이 너무 낮으면 사슬이 충분히 분해되지 않는다. 분해 분자가 너무 많으면 저분자량 물질이 초래되며, 이는 압출기에서의 분해로 인한 연기 발생 문제를 일으킬 수 있다. 분해되는 총 PET 조성물의 0.25% 내지 약 5 중량%는 원하는 저 평균 분자량을 제공할 수 있음이 밝혀졌고, 여기서 양은 모두 전체 PET 조성물의 중량을 기준으로 예를 들어 0.4% 내지 약 4%, 약 0.5% 내지 약 3%, 약 0.6% 내지 약 2%, 약 0.7% 내지 약 1%, 또는 약 0.75% 내지 약 0.8%로 다양할 수 있다. PET는 임의의 HMW PET 조성물, 예컨대, 고유 점도가 약 0.6 내지 약 0.95, 또는 약 0.65 내지 약 0.9, 또는 약 0.7 내지 약 0.85, 또는 약 0.75 내지 약 0.78 내지 약 0.82, 또는 약 0.79 내지 0.81, 또는 약 0.8인 HMW PET 조성물일 수 있다. 표준 HMW PET는 0.8 IV PET로서 기술될 수 있으며, 이는 약 0.81의 고유 점도를 가질 수 있으며, 이는 오차 내에서 0.78 내지 0.82 IV의 범위일 수 있다. 일 예에서, 분해 분자(예를 들어, 트리메틸올프로판)는 0.8 IV 표준 병 등급 PET(HMW PET)에서 0.75 중량% 분해 분자로서 제공될 수 있다.
LMW PET의 기계적 특성, 특히 강도는 낮은 분자량으로 인해 불량하며, 이는 얽힘(entanglement) 밀도를 낮추며, 여기서 얽힘은 양호한 강도를 위해 필요하다. 약 0.48의 고유 점도를 갖는 LMW PET가 사출 성형될 수 있는 유동 가능한 PET를 얻기 위해 고유 점도가 약 0.5인 다중모드 PET를 얻기 위해 본원에 기재된 바와 같이 사용될 수 있다는 것은 놀랍고 예상치 못한 것이다.
일부 실시형태에서, 방법은 매우 높은 유동 소분자 폴리올 처리된(즉, 트리메틸올프로판 처리된) PET(예를 들어, LMW PET)를 약 90 내지 60% 표준 병 등급 PET(예를 들어, HMW PET)에서 약 10 내지 40%로 희석하는 단계를 포함할 수 있다. 최적 비율은 약 30 내지 35%의 매우 높은 유동 PET(LMW) + 70 내지 65% 표준 PET(HMW)이다. 이는 유동과 기계적 특성의 최적 균형을 제공한다. 이러한 범위의 다중모드 PET는 본원에 제공된 데이터에서 나타낸 바와 같이 우수한 강도, 강성, Tg, Tm 등을 보유한다. 다중모드 PET는 사출 성형된 다른 부품에 사용될 수 있는 것으로 나타났으며 생성된 부품은 매우 투명하여 많은 소비자 포장 제품에 사용하는 데 유용하다.
일부 실시형태에서, 다중모드 PET 믹스에서 분해되거나 사용되는 HMW는 병 등급 PET 또는 재활용 PET, 그리고 규격외 PET일 수 있다. 예를 들어 재활용 PET는 버진 HMW PET보다 다소 낮은 IV 및 낮은 분자량을 갖는다. 본 발명은 다소 분해된 재활용 PET로 시작하여 분해 분자(예를 들어, 트리메틸올프로판)에 의한 가공으로 분자량을 훨씬 더 낮출 수 있다. HMW PET의 시작 고유값은 LMW PET를 얻기 위해 사용되는 분해 분자의 양 및 분해의 양을 결정하거나, 다중모드 PET를 얻기 위해 HMW PET와 혼합되는 LMW PET의 양을 결정할 수 있다.
일부 실시형태에서, 소분자 폴리올은 많은 잠재적 후보로부터 신중하게 선택된 바람직한 분해 분자이다. 당 폴리올과 같은 소분자 폴리올은 저렴하고, 안전하고, 식품 승인되고, 코셔(Kosher)이며, 온도 안정하고, 무색이며 인화점이 높아 압출에 안전해야 한다. 물은 분해 분자로서 사용될 수 있지만, 극도로 적은 양의 물이 필요하고 정확한 투여 제어가 어려울 것이다. 또한 물은 빠르게 증발하므로 PET와 반응하기 어려울 것이다. 아민은 쉽게 산화되어 황색이 되므로 바람직하지 않다. 메르캅탄은 냄새가 나쁘다. 한 가지 매력적인 옵션은 원하는 절단 및 결과적인 LMW PET를 얻기 위해 PET 용융물에 투여되는 스팀을 포함한다.
일부 실시형태에서, 저분자량 폴리알킬렌 테레프탈레이트(PAT)를 형성하는 방법은 고 평균 분자량을 갖는 고분자량(HMW) PAT의 공급물을 제공하는 단계; 분해 분자의 공급물을 제공하는 단계; 반응기에서 상기 HMW PAT를 상기 분해 분자와 반응시키는 단계; 상기 분해 분자에 의해 상기 HMW PAT를 상기 고 평균 분자량보다 낮은 저 평균 분자량을 갖는 저분자량(LMW) PAT로 분해하는 단계; 및 LMW PAT를 산출물로서 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 양태에서, 분해 분자는 HMW PAT의 중합체 사슬을 HMW PAT 및 분해 분자의 반응 생성물을 함유하는 더 작은 중합체 사슬로 절단한다. 일부 양태에서, 분해 분자의 적어도 일부는 반응되지 않고 LMW PAT에 존재한다. 일부 양태에서, 분해 분자는 물, 알코올, 디올, 폴리올, 티올, 디티올, 폴리티올, 아민, 및 이들의 조합으로부터 선택된다. 일부 양태에서, 분해 분자는 다음 중에서 선택된다: 스팀 형태의 물; 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올, n-부탄올, 이소부탄올, tert부탄올, 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 알코올; 에틸렌 글리콜, 1,4-부탄디올, 프로필렌-1,3-디올, 베타 프로필렌 글리콜, 메탄디올, 프로판-1,2-디올, 알파 프로필렌 글리콜, 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 디올; 자일리톨, 펜타에리트리톨, 말티톨, 소르비톨, 이소말트, 락티톨, 만니톨, 글리세롤, 트리메틸올프로판, 폴리에틸렌 글리콜, 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 폴리올; 메탄티올, 에탄티올, 프로판티올, 이소프로판티올, 부탄티올, n-부탄티올, 이소부탄티올, tert부탄티올, 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 티올; 메탄디티올, 1,1-에탄디티올, 및 1,1-사이클로헥산디티올, 1,3-프로판디티올, 디티오트레이톨 및 이들의 조합으로부터 선택되는 디티올; 티올을 갖는 복수의 단량체를 갖는 중합체로부터 선택되는 폴리티올; 또는 메틸아민, 디메틸아민, 트리메틸아민, 에틸아민, 아닐린, 4-메톡시아닐린, N,N-디메틸아닐린, 3-니트로아닐린, 4-니트로아닐린, 4-트리플루오로메틸아닐린, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 아민. 일부 양태에서, 분해 분자는 활석 또는 기타 입자가 아니다. 일부 양태에서, LMW PAT는 입자가 없다.
일부 실시형태에서, 방법은 다음 중 적어도 하나를 갖도록 LMW PAT를 특성화하는 단계를 포함할 수 있다: 약 0.4 내지 약 0.6의 고유 점도; 약 240℃ 내지 약 247℃의 융점; 약 70℃ 내지 약 80℃의 유리 전이 온도; 또는 LMW PAT 조성물의 약 0.3 중량% 내지 0.5 중량%의 분해 분자. 일부 양태에서, 분해 분자는 분해되는 총 PAT 조성물의 약 0.25 중량% 내지 약 5 중량%로 제공된다. 일부 양태에서, HMW PAT는 약 0.7 내지 약 0.85의 고유 점도; 약 245℃ 내지 약 255℃의 융점; 또는 약 75℃ 내지 약 85℃의 유리 전이 온도 중 적어도 하나의 특징을 갖는다.
일부 실시형태에서, PAT 공급부는 PAT 반응기 시스템(PAT 반응기 시스템은 PAT 전구체 시약으로부터 PAT를 중합함); PAT 재활용 시스템(PAT 재활용 시스템은 PAT 물품으로부터 PAT를 재활용함); PAT 컨디셔닝 시스템(PAT 컨디셔닝 시스템은 활석과 혼합하기 위해 PAT를 컨디셔닝하고, 컨디셔닝은 가열, PAT 펠릿 또는 시트 또는 다른 PAT 부재의 절단, 교반, 압출, 건조; 가스 배출 중 하나 이상으로부터 선택됨); 또는 PAT 저장소(PAT 저장소는 액체 PAT를 가지며, 액체 PAT는 용융된 PAT임) 중 하나 이상으로부터 PAT공급물을 수용한다.
일부 실시형태에서, LMW PAT 산출물은 LMW PAT를 저장부 또는 다중모드 PAT 시스템 또는 분석 시스템에 제공하는 산출물 시스템에 제공된다. 분석 시스템은 LMW PAT 산출물의 고유 점도 결정; LMW PAT 산출물의 유량 결정; LMW PAT 산출물의 융점 결정; LMW PAT 산출물의 결정화 온도 결정; LMW PAT 산출물의 시차 주사 열량측정 프로파일 결정; 또는 LMW PAT 산출물의 열 변형 온도 결정 중 적어도 하나를 수행하는 하나 이상의 분석 시스템을 포함한다.
일부 실시형태에서, PAT 공급물은 다른 중합체가 없다. 일부 양태에서, 분해 분자는 입자가 없고/있거나 다른 중합체가 없다.
일부 실시형태에서, 방법은 분해 분자와 혼합하기 전에 PAT 공급물을 건조시키는 단계; 및/또는 PET 공급물과 혼합하기 전에 분해 분자를 건조시키는 단계를 포함한다. 일부 양태에서, 방법은 중합 가능한 시약으로부터 PAT를 중합하는 단계를 포함한다. 일부 양태에서, 방법은 혼합기에서 PAT 및 분해 분자를 혼합하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 방법은 정전기 방지제, 항균제, 발포제, 안정제, UV 차단제, 아세트알데히드 제거제, 안료, 윤활제 및 기타 플라스틱용 전형적인 첨가제를 혼합하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, LMW PAT를 형성하는 방법을 수행하기 위한 시스템이 제공될 수 있다. 이러한 시스템은 고분자량(HMW) PAT를 갖는 공급 라인(HMW PAT는 고 평균 분자량을 가짐); 분해 분자의 공급 라인; HMW PAT를 분해 분자와 함께 갖는 반응기; 및 고 평균 분자량보다 낮은 저 평균 분자량을 갖는 저분자량(LMW) PAT를 갖는 산출물을 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 다중모드 폴리알킬렌 테레프탈레이트(PAT)를 형성하는 방법은, 저 평균 분자량을 갖는 저분자량(LMW) PAT의 공급물을 제공하는 단계; 고 평균 분자량을 갖는 고분자량(HMW) PAT의 공급물을 제공하는 단계(상기 저 평균 분자량은 상기 높은 분자량보다 낮은 분포임); 혼합기에서 상기 LMW PAT의 공급물과 상기 HMW PAT의 공급물을 혼합하여 다중모드 PAT를 형성하는 단계; 및 다중모드 PAT를 산출물로서 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 양태에서, LMW PAT 및/또는 HMW PAT는 활석 또는 다른 입자가 없다. 일부 양태에서, HMW PAT는 재활용 HMW PAT이다. 일부 양태에서, LMW PAT는 약 0.4 내지 약 0.6의 고유 점도; 약 240℃ 내지 약 247℃의 융점; 또는 약 70℃ 내지 약 80℃의 유리 전이 온도 중 적어도 하나의 특징을 갖는다. 일부 양태에서, HMW PAT는 약 0.7 내지 약 0.85의 고유 점도; 약 245℃ 내지 약 255℃의 융점; 또는 약 75℃ 내지 약 85℃의 유리 전이 온도 중 적어도 하나의 특징을 갖는다. 일부 양태에서, 다중모드 PAT는 LMW PAT를 다중모드 PAT 조성물의 약 10 중량% 내지 약 50 중량%로 포함한다. 일부 양태에서, 다중모드 PAT는 LMW PAT를 다중모드 PAT 조성물의 약 30 중량% 내지 약 35 중량%로 포함한다. 일부 양태에서, 다중모드 PAT는 약 0.5 내지 약 0.75의 고유 점도; 약 245℃ 내지 약 248℃의 융점; 또는 약 77℃ 내지 약 81℃의 유리 전이 온도 중 적어도 하나의 특징을 갖는다. 일부 양태에서, 다중모드 PAT는 약 0.1 중량% 내지 약 0.3 중량%의 분해 분자를 가지며, 여기서 분해 분자는 물, 알코올, 디올, 폴리올, 티올, 디티올, 폴리티올, 아민, 및 이들의 조합으로부터 선택된다.
일부 실시형태에서, 혼합은 배치 또는 연속 형태로 PAT를 혼합할 수 있는 혼합기, 예컨대, 단일 스크류 혼합기, 이중 스크류 혼합기, 연속 혼련기, 왕복 스크류 혼합기, 이축 압출기, 연속 쟁기 혼합기, 또는 이들의 조합으로 수행된다. 일부 양태에서, 혼합기는 또한 탈기, 균질화, 분산 또는 가열 중 하나 이상을 수행한다. 일부 양태에서, 혼합기에서의 혼합은 정전기 방지제, 항균제, 발포제, 안정제, UV 차단제, 아세트알데히드 제거제, 안료, 윤활제 및 기타 플라스틱용 전형적인 첨가제에서의 혼합을 포함한다.
일부 실시형태에서, 방법은 다중모드 PAT 산출물을 산출물 시스템에 제공하는 단계를 포함하며, 여기서 산출물 시스템은 다중모드 PAT를 저장부 또는 분석 시스템 또는 제조 시스템에 제공한다. 일부 양태에서, 분석 시스템은 용융된 다중모드 PAT 산출물의 고유 점도 결정; 용융된 다중모드 PAT 산출물의 유량 결정; 다중모드 PAT 산출물의 융점 결정; 다중모드 PAT 산출물의 결정화 온도 결정; 다중모드 PAT 산출물의 시차 주사 열량측정 프로파일 결정; 또는 다중모드 PAT 산출물의 열 변형 온도 결정을 할 수 있는 하나 이상의 분석 시스템을 포함한다. 일부 양태에서, 방법은 다중모드 PAT 산출물을 제조 물품으로 전환하는 단계를 포함하며, 방법은 다중모드 PAT 산출물을 제조 물품으로 전환하는 단계를 포함한다.
일부 실시형태에서, 방법은 혼합 전에 HMW PAT 공급물 및/또는 LMW PAT를 건조시키는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 다중모드 PAT를 형성하기 위한 시스템은 저 평균 분자량을 갖는 저분자량(LMW) PAT의 공급물; 고 평균 분자량을 갖는 고분자량(HMW) PAT의 공급물(상기 저 평균 분자량은 상기 고 평균 분자량보다 더 낮은 분포임); 상기 LMW PAT 및 상기 HMW PAT를 갖는 혼합기; 및 다중모드 PAT를 갖는 산출물을 포함할 수 있다. 일부 양태에서, 시스템은 혼합기의 출구에 작동 가능하게 연결된 산출물을 포함할 수 있으며, 여기서 산출물은 용기, 펌프, 유동 라인, 가열기, 냉각기, 압출기, 다이, 펠릿화기, 혼합기 및 이들의 조합으로부터 선택된다. 일부 양태에서, LMW PAT 및/또는 HMW PAT는 활석 또는 다른 입자가 없다.
일부 실시형태에서, 시스템은 PAT 전구체 시약으로부터 HMW PT를 중합하는 PAT 반응기 시스템; PAT 물품으로부터 PAT를 재활용하는 PAT 재활용 시스템; LMW PAT와 혼합하기 위해 HMW PAT를 컨디셔닝하는 PAT 컨디셔닝 시스템(컨디셔닝은 가열, PAT 펠릿 또는 시트 또는 다른 PAT 부재의 절단, 교반, 압출, 건조; 가스 배출 중 하나 이상으로부터 선택됨); 또는 액체 PAT의 PAT 저장소(액체 PAT는 용융된 PAT임)를 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 혼합기는 배치 또는 연속 형태로 액체 PAT를 혼합할 수 있는 임의의 혼합기, 예컨대, 단일 스크류 혼합기, 이중 스크류 혼합기, 연속 혼련기, 왕복 스크류 혼합기, 이축 압출기, 연속 쟁기 혼합기, 또는 이들의 조합이다. 일부 양태에서, 혼합기는 또한 탈기, 균질화, 분산 또는 가열 중 하나 이상을 수행하도록 구성된다.
일부 실시형태에서, 시스템은 저장부, 및/또는 분석 시스템; 및/또는 제조 시스템을 포함할 수 있다. 일부 양태에서, 분석 시스템은 용융된 다중모드 PAT 산출물의 고유 점도 결정; 용융된 다중모드 PAT 산출물의 유량 결정; 다중모드 PAT 산출물의 융점 결정; 다중모드 PAT 산출물의 결정화 온도 결정; 다중모드 PAT 산출물의 시차 주사 열량측정 프로파일 결정; 또는 다중모드 PAT 산출물의 열 변형 온도 결정을 할 수 있는 하나 이상의 분석 시스템을 포함한다.
일부 실시형태에서, 제조 시스템은 다중모드 PET 산출물을 사출 성형과 같은 제조 물품으로 전환하도록 구성된다. 일부 양태에서, 제조 시스템은 선택적인 성분 투입 피드를 포함할 수 있으며, 상기 선택적인 성분 투입 피드는 선택적인 성분을 제공하도록 구성되고, 상기 선택적인 성분은 충전제, TiO2, 제2 중합체, 유리 펠릿, 유리 섬유, 유리 입자, 나트륨 이오노머, 스테아르산나트륨, 핵제, 정전기 방지제, 항균제, 발포제, 안정제, UV 차단제, 아세트알데히드 제거제, 안료, 윤활제 및 기타 플라스틱용 일반 첨가제, 폴리카보네이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) 또는 기타 PAT(예를 들어, PET) 또는 PAT 제조 물품의 기타 성분으로부터 선택된다. 여기서 첨가제는 LMW PAT 또는 HMW PAT가 아닌 다중모드 PAT에 첨가된다는 것이 분명하다. 일부 양태에서, 제조 시스템은 다중모드 PAT 공급물; 유동 가능한 다중모드 PAT를 함유하는 하나 이상의 유동 채널; 혼합기; 가열 시스템; 다중모드 PAT 압출물을 제조하는 압출기 시스템; 펌핑 시스템, 사출 성형 시스템; 및/또는 냉각 시스템 중 하나 이상을 포함한다.
일부 실시형태에서, 다중모드 PAT 조성물은 저분자량(LMW) PAT의 저 평균 분자량; 상기 LMW PAT와 혼합되어 다중모드 PAT를 형성하는 고분자량(HMW) PAT의 고 평균 분자량을 포함할 수 있으며, 상기 다중모드 PAT는 활석이 없다. 일부 양태에서, LMW PAT는 다중모드 PAT 조성물의 약 10 중량% 내지 약 50 중량%로 존재한다. 일부 양태에서, 다중모드 PAT는 약 0.5 내지 약 0.75의 고유 점도; 약 245℃ 내지 약 248℃의 융점; 또는 약 77℃ 내지 약 81℃의 유리 전이 온도 중 적어도 하나의 특징을 갖는다.
일부 실시형태에서, 다중모드 PET는 IV 비가 0.8 : 0.4(HMW : LMW)인 예와 같은 HMW PET 대 LMW PET의 고유 점도의 비를 가질 수 있다. 그러나, 다른 HMW : LMW IV 비는 0.7 : 0.3 내지 약 0.9 내지 약 0.5, 약 0.75 : 0.35 내지 약 0.85 : 0.45; 또는 약 0.78 내지 약 0.43, 또는 약 0.79 내지 약 0.41일 수 있다. 다른 예에서, IV 비는 약 0.8 ± 0.025 : 0.4 ± 0.025; 0.8 ± 0.05 : 0.4 ± 0.05, 또는 0.8 ± 0.075 : 0.4 ± 0.075일 수 있다.
일부 실시형태에서, LMW PAT는 약 0.3 내지 약 0.6, 약 0.35 내지 약 0.55, 약 0.36 내지 약 0.5, 약 0.37 내지 약 0.45, 또는 약 0.37 내지 약 0.45, 또는 0.38 내지 약 0.42의 고유 점도 중 적어도 하나의 특성을 갖는다.
일부 실시형태에서, 다중모드 PET는 사출 성형을 위해 구성될 수 있다. 사출 성형용 중합체 조성물은 약 30% LMW PET 및 약 70% HMW PET(예를 들어, 약 0.8의 고유 점도를 갖는 수지)를 포함할 수 있으며, 이는 중합체 조성물에서 약 0.225% 당 폴리올을 생성한다. 그러나, +/- 10%, 5%, 2% 또는 1%와 같이 성분의 양에 대한 수정이 또한 적절할 수 있음을 인식해야 한다.
실험
LMW PET는 LMW PET의 마스터배치를 만들기 위해 먼저 HMW PET로부터 제조되었다. 그 다음, LMW PET는 HMW PET와 혼합되어 LMW 분포 및 HMW 분포를 갖는 다중모드 PET를 형성한다.
본원에 제공된 데이터는 HMW PET(예를 들어, 0.81 IV PET), LMW PET 및 다중모드 PET(30% LMW PET + 70% HMW PET) 그리고 기타 다중모드 PET의 특징을 보여준다. 값은 1%, 2.5%, 5%, 10%, 15% 또는 최대 25%와 같이 변할 수 있음을 인식해야 한다. 또한 LMW 및 HMW PET의 상대적인 양이 변할 때 다중모드 PET에 대한 값이 변할 수 있다.
이들 예에서 PET 수지는 0.8 IV를 공급했다. 약 0.75%의 글리세롤이 PET 내로 떨어져 들어가게 하여 투명한 유동 LMW PET 마스터배치를 제조했다. 그 다음, 약 30%의 LMW PET 마스터배치를 70% PET 수지(예를 들어, 0.8 I.V.)와 건식 블렌딩하였다. 그 결과 최종 레시피로 0.225%의 글리세롤을 생성하였다. 다양한 범위의 글리세롤을 시험하여 총 조성물의 약 0.15%, 0.188%, 0.263%, 또는 0.225 중량%의 글리세롤을 갖는 최종 다중모드 PET를 생성하였다. 0.225 중량%의 글리세롤(예를 들어, 30% LMW 및 70% HMW)은 유동과 기계적 특성이 최상 조합을 가졌다. PET 조성물을 비교하여 기계적 시험을 수행하였다. 모든 시험은 다중모드 PET 제제가 사출 성형에 유용할 수 있는 개선된 유동과 함께 유익한 강도 특성을 유지할 수 있음을 나타낸다. 그러나 다중모드 PET에 보유될 수 있는 상이한 분해 분자가 사용될 수 있음을 인식해야 한다.
3-점 굴곡 시험
시험은, 샘플 크기: 0.125" 두께 x 0.5" 너비 x 5.0" 길이; 지지 스팬: 2 인치; 및 샘플 유형당 시험된 시편의 수: 각 변형률에서 5와 함께, ASTM D 790, 절차 A - 비강화 및 강화 플라스틱 및 전기 절연 물질의 굽힘 특성, 절차 A의 원칙을 적용하는 Bluehill Universal 소프트웨어를 갖는 Instron 3366 장치에서 수행되었다. 실험은 시험 조건을 포함했다: 속도 - 0.05 인치/분, 스팬 - 2.0 인치. 다음의 결과를 얻었다.
순수한(neat) PET:
Figure pct00004
다중모드 30/70 PET(예를 들어, 30% LMW 및 70% HMW PET를 가짐)
Figure pct00005
다중모드 35/65 PET (예를 들어, 35% LMW 및 65% HMW PET를 가짐)
Figure pct00006
인장 시험
ASTM D638 플라스틱의 인장 특성의 원리를 적용하는 Bluehill Universal 소프트웨어를 갖는 Instron 3366 유닛에서 시험을 수행하였다. 10 kN 하중 셀을 사용하였다. 변형률 값을 결정하기 위해 장거리 신장계(extensometer)가 사용되었다. 낮은 변형률 값에서 정확도를 높이기 위해 충전된 PET 샘플에 클립형 2" 게이지/0.2" 이동 신장계가 사용되었다. 크로스헤드 속도: 2.0 인치/분. 샘플 크기: ASTM 유형 I 개 뼈 샘플 게이지 길이: 2.0 인치. 샘플 유형당 시험된 표본의 수: 5(최소). 결과를 얻어 아래 표에 제시했으며, 끝에서 두번째 행은 열의 평균이고 최종 행은 표준 편차이다.
순수한 PET
Figure pct00007
다중모드 30/70 PET (예를 들어, 30% LMW 및 70% HMW PET를 가짐)
Figure pct00008
다중모드 35/65 PET (예를 들어, 35% LMW 및 65% HMW PET를 가짐)
Figure pct00009
노치 아이조드 충격 시험
시험은 ASTM D 256: 플라스틱의 아이조드 진자 충격 저항 측정을 위한 표준 시험 방법, 방법 A에 따라 Ceast Resil 25 디지털 진자 유닛, 모델 6545에서 수행되었다. 진자 용량: 2.00 줄 샘플 크기: 치수 노치 깊이: 0.1 인치. 샘플 유형당 시험된 표본의 수: 5(최소). 시험 온도: 샘플은 시험 동안 실온 22℃에 있었다. 노치 충격 시험에 대한 결과를 얻어 아래 표에 제시했으며, 끝에서 두번째 행은 열의 평균이고 최종 행은 표준 편차이다.
순수한 PET
Figure pct00010
다중모드 30/70 PET (예를 들어, 30% LMW 및 70% HMW PET를 가짐)
Figure pct00011
다중모드 35/65 PET (예를 들어, 35% LMW 및 65% HMW PET를 가짐)
Figure pct00012
파손 분류의 정의: C = 완전한 파단(표본이 2개 이상의 조각으로 분리되는 파단); H = 힌지 파단(표본의 다른 부분이 수직으로 유지될 때 표본의 한 부분이 수평 위에서 스스로를 지지할 수 없는 불완전한 파단); P = 부분 파단(힌지 파단에 대한 정의를 충족하지 않지만 노치의 정점과 반대쪽 면 사이 거리의 적어도 90%가 파손된 불완전한 파단); 및 NB = 비파단(파손이 노치 정점과 반대쪽 면 사이 거리의 90% 미만으로 연장되는 불완전한 파단). 이러한 정의는 비노치(unnotched) 충격 시험에 대해 동일하다.
비노치 충격 시험에 대한 결과를 얻어 아래 표에 제시했으며, 끝에서 두번째 행은 열의 평균이고 최종 행은 표준 편차이다.
순수한 PET
Figure pct00013
다중모드 30/70 PET (예를 들어, 30% LMW 및 70% HMW PET를 가짐)
Figure pct00014
다중모드 35/65 PET (예를 들어, 35% LMW 및 65% HMW PET를 가짐)
Figure pct00015
가드너 충격 시험
가드너 충격 시험은 BYK 가드너 충격 시험기(카탈로그 번호 lG1120)에서 수행되었으며 ASTM D 5420에 따라 수행되었다. 시험기는 콘크리트 바닥에 볼트로 고정되었다. 기하학적 형상: GC; 높이 증분: 1 인치 시험 온도: 23℃. 파손 모드는 연성 파손이었으며, 다트(dart)가 시트를 관통한다. 다트가 먼저 시트에 충돌한다.
Figure pct00016
순수한 PET 및 30% LMW PET 70% HMW PET는 4 lb 하중과 40 인치의 최대 시험 높이로 가드너 충격 시험기를 최대화했다. 파손 유형: a = 한 표면에만 균열 또는 균열들(플라크는 여전히 물을 보유할 수 있음); b = 전체 두께를 관통하는 균열(물은 아마도 플라크를 관통할 것임); 또는 c = 부서지기 쉬운 파편(충격 후 플라크는 여러 조각으로 존재함) d = 연성 파손(플라크는 둔기 파열(blunt tear)에 의해 관통됨).
고유 점도 시험 및 결과
고유 점도: ASTM 4603-96. 용매: 페놀/테트라클로로에탄(60/40 w/w). 온도: 30℃ 농도: 0.5 g/dL
Figure pct00017
LMW/HMW 다중모드 PET의 비
LMW PET의 양은 성능 특성을 연구하기 위해 변화시켰다. % 샘플은 20% LMW PET 및 80% HMW PET; 25% LMW PET 및 75% HMW PET; 30% LMW PET 및 70% HMW PET; 및 35% LMW PET 및 65% HMW PET를 포함한다. 도 6의 데이터는 20/80과 35/65 사이의 LMW/HMW의 다양한 비가 사출 성형에 사용될 수 있는 다중모드 PET를 여전히 제공하는 것을 보여준다. 30/70 비가 최적의 결과를 제공한 것으로 밝혀졌다.
수지 특성화 및 비교
고유 점도가 0.81인 HMW PET 수지(예를 들어, 0.81 IV 수지)를 LMW PET 마스터 배치 및 다중모드 PET(예를 들어, 30% LMW PET + 70% HMW PET 수지)와 비교했다. 결과는 다음 표에 나타낸다.
Figure pct00018
HMW PET, LMW PET 및 다중모드 PET의 차이점을 보여주기 위해 고유 점도, 융점 및 유리 전이가 제공된다. 그러나, LMW PET 대 HMW PET 비의 변동으로 인해 이들 값이 변동될 수 있음을 인식해야 한다.
데이터는 또한 LMW PET 및 다중모드 PET가 HMW PET에 비해 더 많은 COOH 말단기를 갖는다는 것을 보여준다. 다중모드 PET는 또한 HMW PET 및 LMW PET에 비해 더 높은 결정화도 백분율을 갖는다.
도시된 바와 같이, Mn, Mw 및 Mz에 의해 입증되는 바와 같이 HMW PET가 LMW PET에 비해 더 높은 분자량을 갖는다는 것이 명백하다. 다중모드 PET의 분자량은 HMW PET 및 LMW PET의 분자량에서 비롯된다. 또한, 1.529에서 다중모드 PET의 다분산도(예를 들어, Mw/Mn 다분산 지수)는 1.596에서 HMW PET 및 1.443에서 LMW PET의 다분산도와 비교하여 적절한 범위 내에 있다. 다중모드 PET의 다분산도 값은 본원에 기술된 바와 같이 다중모드 PET를 사용하는 것에 이점을 제공한다.
일반 PET는 강도가 양호하지만 유동이 불량하여, 사출 성형품, 특히 얇은 벽 물품에 사용하는 것을 방해한다. 의도적인 무작위 사슬 절단은 분자량을 낮추어, 유동을 개선하지만 허용할 수 없는 강도 손실을 초래한다. 본 발명은 유동을 개선하기 위해 일부의 매우 작은 사슬을 도입하면서 대부분의 더 긴 사슬이 유지되는 분자량 분포를 생성한다. 결과적인 유동과 강도의 균형은 매우 바람직하며 수십 년 동안 PET 제조업체를 피해갔다. 따라서, 다분산도는 강도를 유지하고 유동성을 증가시키기 위해 짧은 사슬에 더 많은 수의 긴 사슬과 더 작은 사슬의 유리한 조합을 제공한다.
따라서, 비율이 변경되면 +/- 25%, 20%, 15%, 10%, 5%, 2% 또는 1%의 표에서의 값이 변경될 수 있다.
사출 성형
0.71의 고유 점도를 갖는 표준 HMW PET인 대조군 및 0.56의 고유 점도를 갖는 시험 다중모드 PET로 사출 성형 실험을 수행하였다. 이들 PET 조성물은 도 7a(대조군) 및 7b(ClearFlow; 다중모드 PET)에 나타낸 바와 같이 유사한 조건 하에서 사출 성형에 의해 가공되었다. 보시다시피, 다중모드 PET는 270 Bar에서 훨씬 더 낮은 전환 프레스를 사용하며 이는 대조군의 550 Bar의 약 절반이다. 또한, 다중모드 PET에 대한 최대 27 Bar의 유압 프레스는 대조군의 최대 55 Bar보다 훨씬 작다. 따라서, 다중모드 PET는 더 적은 사출 압력이 사용될 수 있도록 더 양호한 유동성으로 인해 더 양호한 사출 성형을 제공한다. 예를 들어, 다중모드 PET를 갖는 유압 프레스는 약 45 Bar 이하, 약 40 Bar 이하, 약 35 Bar 이하, 약 30 Bar 이하, 약 25 Bar 이하, 약 20 bar 이하일 수 있거나, 또는 최적화된 유동성으로 심지어 더 적을 수 있는 것으로 생각된다. 이것은 대조군 PET보다 다중모드 PET를 사용한 사출 성형의 상당한 진보를 보여준다. 이러한 낮은 사출 압력은 사이클 시간 단축, 사출 성형 물질의 벽 두께 감소, 더 빠른 사출 및 기타 진보와 같은 다양한 이점을 위해 사용될 수 있다. 그 결과 기계적으로 대조군 PET만큼 양호하지만 가공 및 사출 성형이 개선된 다중모드 PET 제품이 된다.
다중모드 PET로부터 생성된 사출 성형 병은 투명하고 대조군 PET와 구별할 수 없다. 따라서, 시각적으로 다중모드 PET는 대조군 PET를 대체할 수 있다. 병 치수 및 병 용량은 실질적으로 유사한 것으로 밝혀졌다. 또한, 측벽 밀도 및 결정도는 대조군 PET와 다중모드 PET에서 거의 동일한 것으로 측정되었다. 병 물질 분포는 또한 대조군 PET와 다중모드 PET 사이에서 실질적으로 유사한 것으로 밝혀졌다.
병에 대한 측벽 인장 데이터는 유사한 결과를 보여준다. 대조군 PET는 8.33x105 psi psi의 측벽 인장 데이터 모듈러스를 갖는 다중모드 PET와 비교하여 8.32x105 psi의 측벽 인장 데이터 모듈러스를 가졌다. 대조군 PET는 19.80에서 피크 하중을 갖는 다중모드 PET에 비해 21.85 lbf의 피크 하중을 가졌으며, 이는 대조군과 크게 다르지 않다. 대조군 PET와 다중모드 PET는 1.7x104 psi의 유사한 항복 응력을 가졌다.
빈 배기 상부 하중 실험(empty vented top load experiment)은 병으로서 사용하기에 충분한 품질을 갖는 다중모드 PET를 보여준다. 분당 20 인치의 빈 배기 상부 하중은 15.09 lbf에서 제1 피크, 15.09 lbf에서 최대 하중 및 9.05 lbf의 편향 하중(load at deflection)을 갖는 대조군 PET를 초래했으며, 여기서 다중모드 PET는 11.42 lbf에서의 제1 피크, 12.44 lbf에서의 최대 하중, 및 11.47 lbf의 편향 하중을 가졌다.
충전된 캡 상부 하중 실험은 병으로서 사용하기에 충분한 품질을 갖는 다중모드 PET를 보여준다. 분당 0.5 인치의 충전된 캡 상부 하중은 123 lbf에서 제1 피크, 123 lbf에서 최대 하중 및 50.51 lbf의 편향 하중을 갖는 대조군 PET를 초래했으며, 여기서 다중모드 PET는 110 lbf에서의 제1 피크, 110 lbf에서의 최대 하중, 및 51.10 lbf의 편향 하중을 가졌다. 여기에서 데이터는 다중모드 PET가 개선되었음을 보여준다.
충전된 병 측벽 강성 중간 라벨 분쇄 강도 실험(filled bottle sidewall rigidity mid label crush strength experiment)은 병으로서 사용하기에 충분한 품질을 갖는 다중모드 PET를 보여준다. 충전된 병 측벽 강성 중간 라벨 분쇄 강도 실험은 3.22 lbf에서 제1 피크, 14.7 lbf에서 최대 하중 및 14.62 lbf의 편향 하중을 갖는 대조군 PET를 초래했으며, 여기서 다중모드 PET는 3.67 lbf에서의 제1 피크, 14.6 lbf에서의 최대 하중, 및 14.53 lbf의 편향 하중을 가졌다.
사출된 성형품의 색상을 서로 비교하였다. 둘 다 투명해 보였다. 데이터는 헤이즈 흡수가 대조군 PET에 대해 약 5.4이고 다중모드 PET에 대해 약 4.37임을 나타내었다. 값이 낮을수록 헤이즈가 적거나 투명도가 더 높다. 따라서, 다중모드 PET는 대조군 PET에 비해 더 양호한 투명도 또는 더 적은 헤이즈를 제공할 수 있다.
모든 화학 용어는 당업계에 알려진 바와 같이 정의된다.
당업자는 본원에 개시된 본 및 기타 공정 및 방법에 대해 공정 및 방법에서 수행되는 기능이 상이한 순서로 구현될 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 개략적인 단계 및 작동은 단지 예시로서 제공되며, 단계 및 작동의 일부는 선택적일 수 있고, 더 적은 단계 및 작동으로 조합되거나, 개시된 실시형태의 본질을 손상시키지 않으면서 추가 단계 및 작동으로 확장될 수 있다.
본 개시내용은 본 출원에 기재된 특정 실시형태의 관점에서 제한되지 않아야 하며, 상기 특정 실시형태는 다양한 양태의 예시로서 의도된다. 당업자에게 명백한 바와 같이, 그 사상 및 범위를 벗어나지 않고 많은 수정 및 변형이 이루어질 수 있다. 본원에 열거된 것에 부가하여, 본 개시내용의 범위 내의 기능적으로 동등한 방법 및 장치는 상기 설명으로부터 당업자에게 명백할 것이다. 이러한 수정 및 변형은 첨부된 청구범위의 범주 내에 속하는 것으로 의도된다. 본 개시내용은 첨부된 청구범위가 부여하는 등가물의 전체 범위와 함께 이러한 청구범위의 용어에 의해서만 제한되어야 한다. 본 개시내용은 물론 다양할 수 있는 특정 방법, 시약, 화합물 조성 또는 생물학적 시스템으로 제한되지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본원에서 사용된 용어는 단지 특정 실시형태들을 설명하기 위한 것이며 제한하려는 것이 아님을 이해해야 한다.
본원에서 실질적으로 임의의 복수 및/또는 단수 용어의 사용과 관련하여, 당업자는 문맥 및/또는 적용에 적절한 바와 같이 복수를 단수로 해석하고/하거나 단수를 복수로 해석할 수 있다. 다양한 단수/복수 치환이 명확성을 위해 본원에서 명시적으로 기재될 수 있다.
일반적으로, 본원에, 특히 첨부된 청구항(예를 들어, 첨부된 청구항의 본문)에서 사용되는 용어는 일반적으로 "개방적" 용어로서 의도된다(예를 들어, "포함하는"이라는 용어는 "포함하지만 그에 제한되지 않는"으로 해석되어야 하고, "갖는"이라는 용어는 "적어도 갖는"으로 해석되어야 하며, 용어 "포함한다"는 "포함하지만 그에 제한되지 않는다"로 해석되어야 한다)는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다. 도입된 청구항 기재의 특정 수가 의도되는 경우, 그러한 의도는 청구항에 명시적으로 기재될 것이고 그러한 기재가 없는 경우 그러한 의도는 존재하지 않는다는 것이 당업자에 의해 추가로 이해될 것이다. 예를 들어, 이해에 대한 도움으로서, 다음의 첨부된 청구항은 청구항 기재를 도입하기 위해 "적어도 하나" 및 "하나 이상"이라는 도입 문구의 사용을 포함할 수 있다. 그러나, 그러한 문구의 사용은 단수 표현(영문의 부정관사 "a" 또는 "an"에 대응)에 의한 청구항 기재의 도입이 그러한 도입된 청구항 기재를 포함하는 임의의 특정 청구항을 단지 하나의 그러한 기재를 포함하는 실시형태로 제한한다는 것을 암시하는 것으로 해석되어서는 안 되며, 심지어 동일한 청구항이 "하나 이상" 또는 "적어도 하나"라는 도입 문구와 단수 표현(영문의 "a" 또는 "an"과 같은 부정관사에 대응)을 포함하는 경우에도 그러하며(예를 들어, 단수 표현("a" 및/또는 "an"에 대응)은 "적어도 하나" 또는 "하나 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 함); 청구항 기재를 도입하는 데 사용되는 '상기~'의 단수 표현(영문의 정관사에 대응)을 사용하는 경우에도 마찬가지이다. 또한, 도입된 청구항 기재의 특정 수가 명시적으로 기재된 경우에도, 당업자는 그러한 기재가 적어도 기재된 수를 의미하는 것으로 해석되어야 함(예를 들어, 다른 수식어 없이 "2개의 기재"의 단순한 기재는 적어도 2개의 기재 또는 2개 이상의 기재를 의미함)을 인식할 것이다. 또한, "A, B 및 C 등 중 적어도 하나"와 유사한 규약이 사용되는 경우, 일반적으로 그러한 구성은 당업자가 규약을 이해할 의미에서 의도된다(예를 들어, "A, B 및 C 중 적어도 하나를 갖는 시스템"은 A 단독, B 단독, C 단독, A와 B 모두, A와 C 모두, B와 모두, 및/또는 A, B 및 C 모두 등을 갖는 시스템을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다). "A, B 또는 C 등 중 적어도 하나"와 유사한 규약이 사용되는 경우, 일반적으로 그러한 구성은 당업자가 규약을 이해할 의미에서 의도된다(예를 들어, "A, B 또는 C 중 적어도 하나를 갖는 시스템"은 A 단독, B 단독, C 단독, A와 B 모두, A와 C 모두, B와 모두, 및/또는 A, B 및 C 모두 등을 갖는 시스템을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다). 설명, 청구범위 또는 도면에 있든 간에 둘 이상의 대안적 용어를 나타내는 사실상 임의의 이접적(disjunctive) 단어 및/또는 구는 용어들 중 하나, 용어들 중 어느 쪽 또는 용어들 둘 다를 포함하는 가능성을 고려하는 것으로 이해되어야 한다는 것이 당업자에 의해 추가로 이해될 것이다. 예를 들어, "A 또는 B"라는 문구는 "A" 또는 "B" 또는 "A와 B"의 가능성을 포함하는 것으로 이해될 것이다.
또한, 본 개시내용의 특징 또는 양태가 마쿠쉬 그룹의 관점에서 기재된 경우, 당업자는 본 개시내용이 또한 그것에 의해 마쿠쉬 그룹의 임의의 개별 구성원 또는 그 구성원의 하위그룹의 관점에서 기재된다는 것을 인식할 것이다.
당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 임의의 및 모든 목적, 예컨대, 문어적 설명을 제공하는 관점에서, 본원에 개시된 모든 범위는 또한 임의의 및 모든 가능한 하위범위 및 이들의 하위범위의 조합을 포괄한다. 임의의 열거된 범위는 동일한 범위가 적어도 동등한 1/2, 1/3, 1/4, 1/5, 1/10 등으로 세분화되는 것을 충분히 설명하고 가능하게 하는 것으로서 쉽게 인식될 수 있다. 비제한적인 예로서, 본원에서 논의된 각 범위는 하위 1/3, 중간 1/3 및 상위 1/3 등으로 쉽게 나누어질 수 있다. 당업자에 의해 또한 이해되는 바와 같이, "최대", "적어도" 등과 같은 모든 언어는 기재된 수를 포함하고, 상기에 논의된 바와 같이 하위 범위로 연속적으로 나누어질 수 있는 범위를 지칭한다. 마지막으로, 당업자에 의해 또한 이해되는 바와 같이, 범위는 각각의 개별 구성원을 포함한다. 따라서, 예를 들어, 1 내지 3개의 셀을 갖는 그룹은 1, 2 또는 3개의 셀을 갖는 그룹을 지칭한다. 유사하게, 1 내지 5개의 셀을 갖는 그룹은 1, 2, 3, 4 또는 5개의 셀 등을 갖는 그룹 지칭한다.
전술한 내용으로부터, 본 개시내용의 다양한 실시형태가 예시의 목적으로 본원에 설명되었으며, 본 개시내용의 범위 및 사상을 벗어나지 않고 다양한 수정이 이루어질 수 있다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 본원에 개시된 다양한 실시형태는 제한하는 것으로 의도되지 않으며, 진정한 범위 및 사상은 다음 청구범위에 의해 표시된다.
본원에 기재된 모든 참고문헌은 그 전체가 특정 참조에 의해 본원에 포함된다.

Claims (22)

  1. 저분자량 폴리알킬렌 테레프탈레이트(PAT)를 형성하는 방법으로서,
    고 평균 분자량을 갖는 고분자량(HMW) PAT의 공급물을 제공하는 단계;
    분해 분자의 공급물을 제공하는 단계;
    반응기에서 상기 HMW PAT를 상기 분해 분자와 반응시키는 단계;
    상기 분해 분자에 의해 상기 HMW PAT를 상기 고 평균 분자량보다 낮은 저 평균 분자량을 갖는 저분자량(LMW) PAT로 분해하는 단계; 및
    상기 LMW PAT를 산출물로서 제공하는 단계
    를 포함하는, 저분자량 PAT를 형성하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 분해 분자는 HMW PAT의 중합체 사슬을 HMW PAT 및 분해 분자의 반응 생성물을 함유하는 더 작은 중합체 사슬로 절단하는 것인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 분해 분자의 적어도 일부는 반응되지 않고 LMW PAT에 존재하는 것인 방법.
  4. 제2항에 있어서, 분해 분자는 물, 알코올, 디올, 폴리올, 티올, 디티올, 폴리티올, 아민 및 이들의 조합으로부터 선택되는 것인 방법.
  5. 제4항에 있어서, 분해 분자는,
    스팀 형태의 물;
    메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올, n-부탄올, 이소부탄올, tert부탄올 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 알코올;
    에틸렌 글리콜, 1,4-부탄디올, 프로필렌-1,3-디올, 베타 프로필렌 글리콜, 메탄디올, 프로판-1,2-디올, 알파 프로필렌 글리콜, 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 디올;
    자일리톨, 펜타에리트리톨, 말티톨, 소르비톨, 이소말트, 락티톨, 만니톨, 글리세롤, 트리메틸올프로판, 폴리에틸렌 글리콜, 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 폴리올;
    메탄티올, 에탄티올, 프로판티올, 이소프로판티올, 부탄티올, n-부탄티올, 이소부탄티올, tert부탄티올, 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 티올;
    메탄디티올, 1,1-에탄디티올, 및 1,1-사이클로헥산디티올, 1,3-프로판디티올, 디티오트레이톨 및 이들의 조합으로부터 선택되는 디티올;
    티올을 갖는 복수의 단량체를 갖는 중합체로부터 선택되는 폴리티올; 또는
    메틸아민, 디메틸아민, 트리메틸아민, 에틸아민, 아닐린, 4-메톡시아닐린, N,N-디메틸아닐린, 3-니트로아닐린, 4-니트로아닐린, 4-트리플루오로메틸아닐린, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 아민
    중에서 선택되는 것인 방법.
  6. 제1항에 있어서, 분해 분자는 활석 또는 기타 입자가 아니며, 이에 의해 LMW PAT는 입자가 없는 것인 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    약 0.4 내지 약 0.6의 고유 점도;
    약 240℃ 내지 약 247℃의 융점;
    약 70℃ 내지 약 80℃의 유리 전이 온도
    중 적어도 하나를 갖도록 LMW PAT를 특성화하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 분해 분자는 분해되는 총 PAT 조성물의 약 0.25 중량% 내지 약 5 중량%로 제공되는 것인 방법.
  9. 제1항에 있어서, HMW PAT는
    약 0.7 내지 약 0.85의 고유 점도;
    약 245℃ 내지 약 255℃의 융점; 또는
    약 75℃ 내지 약 85℃의 유리 전이 온도
    중 적어도 하나의 특징을 갖는 것인 방법.
  10. 고 평균 분자량을 갖는 고분자량(HMW) PAT를 갖는 공급 라인;
    분해 분자의 공급 라인;
    상기 HMW PAT를 상기 분해 분자와 함께 갖는 반응기; 및
    상기 고 평균 분자량보다 낮은 저 평균 분자량을 갖는 저분자량(LMW) PAT를 갖는 산출물
    을 포함하는, 제1항의 방법을 수행하기 위한 시스템.
  11. 다중모드 폴리알킬렌 테레프탈레이트(PAT)를 형성하는 방법으로서,
    저 평균 분자량을 갖는 저분자량(LMW) PAT의 공급물을 제공하는 단계;
    고 평균 분자량을 갖는 고분자량(HMW) PAT의 공급물을 제공하는 단계로서, 상기 저 평균 분자량이 상기 고 평균 분자량보다 낮은 것인 단계;
    혼합기에서 상기 LMW PAT의 공급물과 상기 HMW PAT의 공급물을 혼합하여 다중모드 PAT를 형성하는 단계; 및
    상기 다중모드 PAT를 산출물로서 제공하는 단계
    를 포함하는, 다중모드 PAT를 형성하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, LMW PAT 및/또는 HMW PAT는 활석 또는 다른 입자가 없는 것인 방법.
  13. 제11항에 있어서, HMW PAT는 재활용 HMW PAT인 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    약 0.4 내지 약 0.6의 고유 점도; 약 240℃ 내지 약 247℃의 융점; 또는 약 70℃ 내지 약 80℃의 유리 전이 온도 중 적어도 하나의 특징을 갖는 LMW PAT를 제공하는 단계; 및/또는
    약 0.7 내지 약 0.85의 고유 점도; 약 245℃ 내지 약 255℃의 융점; 또는 약 75℃ 내지 약 85℃의 유리 전이 온도 중 적어도 하나의 특징을 갖는 HMW PAT를 제공하는 단계
    를 추가로 포함하는 방법.
  15. 제11항에 있어서, 다중모드 PAT는 LMW PAT를 다중모드 PAT 조성물의 약 10 중량% 내지 약 50 중량%로 포함하는 것인 방법.
  16. 제15항에 있어서, 다중모드 PAT는 LMW PAT를 다중모드 PAT 조성물의 약 30 중량% 내지 약 35 중량%로 포함하는 것인 방법.
  17. 제11항에 있어서, 약 0.45 내지 약 0.65의 고유 점도; 약 245℃ 내지 약 248℃의 융점; 또는 약 77℃ 내지 약 81℃의 유리 전이 온도 중 적어도 하나의 특징을 갖는 다중모드 PAT를 얻는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  18. 제11항에 있어서, 다중모드 PAT는 약 0.1 중량% 내지 약 0.3 중량%의 분해 분자를 가지며, 분해 분자는 물, 알코올, 디올, 폴리올, 티올, 디티올, 폴리티올, 아민, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 것인 방법.
  19. 저 평균 분자량을 갖는 저분자량(LMW) PAT의 공급물;
    고 평균 분자량을 갖는 고분자량(HMW) PAT의 공급물로서, 상기 저 평균 분자량이 상기 고 평균 분자량보다 낮은 것인 HMW PAT의 공급물;
    상기 LMW PAT 및 HMW PAT를 갖는 혼합기; 및
    다중모드 PAT를 갖는 산출물
    을 포함하는, 제11항의 방법을 수행하기 위한 시스템.
  20. 다중모드 폴리알킬렌 테레프탈레이트(PAT)로서,
    저 평균 분자량의 저분자량(LMW) PAT;
    상기 LMW PAT와 혼합되어 다중모드 PAT를 형성하는 고 평균 분자량의 고분자량(HMW) PAT
    를 포함하고, 활석이 없는 다중모드 PAT.
  21. 제20항에 있어서, 추가로, LMW PAT를 다중모드 PAT 조성물의 약 10 중량% 내지 약 50 중량%로 포함하는 다중모드 PAT.
  22. 제21항에 있어서, 추가로
    약 0.45 내지 약 0.75의 고유 점도;
    약 245℃ 내지 약 248℃의 융점; 또는
    약 77℃ 내지 약 81℃의 유리 전이 온도
    중 적어도 하나의 특징을 갖는 다중모드 PAT를 포함하는 다중모드 PAT.
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