专利名称：椭球形聚酯聚合物颗粒的制作方法
技术领域：
本发明的领域涉及具有粒状形态和几何形状的聚酯聚合物颗粒。
2.背景技术传统聚酯聚合物颗粒和切片通常为圆柱体形状，经过固相聚合，并具有高结晶度。结果，传统切片通常在给注塑机或挤塑机供料的干燥器内不结团。虽然在干燥温度(150℃～185℃)下出现一定程度粘连，但一般不会造成结团到足以完全阻挡切片从干燥器中流出。
我们发现有利的是，提供一种具有独特形态并且不需要固相聚合的聚酯聚合物颗粒。此形态包括以下特征之一或多项低熔点、低结晶度和高It.V.却不需要固相聚合。我们发现，这些颗粒若制成传统形状，在某些情况下将在干燥器内粘连到需要机械搅拌才能将它们逐出的地步。我们还发现，圆柱体固相聚合的切片在干燥器的料斗内自由流动，而在某些情况下具有独特形态的圆柱体非固相聚合的切片在切片干燥器内结团。
这一观察结果将令人得出以下结论切片的自由流动特性归功于它们的形态，而不是它们的几何形状。为确定这些切片粘连的原因我们继续进行研究。若能提供一种大大减少在干燥器内结团并且具有所述特性之一或多项的聚酯聚合物颗粒，那将是可心的。
3.发明概述我们惊奇地发现，当使用具有独特形态的聚酯颗粒时，颗粒的几何形状，不像传统固相聚合高度结晶切片那样，对减少颗粒在干燥器内结团起到重要作用。本发明颗粒的几何形状是椭球形。于是，本发明提供一种椭球形聚酯聚合物切片散料，它具有A)至少0.72dL/g的平均It.V，以及或者
B)用以下两项表征的熔点(i)至少2个熔融峰，其中所述至少两个熔融峰之一，当根据DSC第一扫描谱线测定时，是峰值温度在140℃～220℃范围内并且熔融吸热面积绝对值至少是1Jg的低峰熔点，或(ii)具有1或多个熔点，这些熔点，当根据DSC第一加热扫描测定时，在小于或等于200℃的温度处具有向吸热方向偏离基线的加热曲线，或者C)低结晶度，在至少20％～由下式规定的最大结晶度Tcmax范围内Tcmax＝50％-CA-OH其中CA是除对苯二甲酸残基以外的羧酸残基的总mol％，以聚酯聚合物中的羧酸残基为100mol％计，并且OH是除乙二醇残基以外的羟基官能化合物残基的总mol％，以羟基官能化合物残基为100mol％计；或者既有B)也有C)；以及任选但优选地D)等于或小于10ppm的残留乙醛。
还提供一种制造该椭球体的方法。
还提供一种干燥和熔融加工该椭球体的方法，包括A)在干燥区干燥该聚酯聚合物椭球体从而得到干燥椭球体；B)将干燥椭球体引入到熔融区中；C)在熔融加工区熔融该聚酯聚合物椭球体，以及D)由熔融聚合物成形制品；其中被引入到干燥区中的聚酯聚合物椭球体不是固相聚合的并且任选地具有上面描述的特征之一或多项。
本实施方案中的椭球体还优选地介于上面提到的结晶度范围内。
还提供由上面提到的椭球体制造的或者由上面提到的加工实施方案中任何一种制造的瓶子型坯(以下称瓶坯)和拉坯吹塑的瓶子。
4.附图简述
图1画出在实施例中使用的干燥器料斗的几何形状和以英寸表示的尺寸。
图2表示用于测定粒料休止角的闸门测试仪。
图3显示用于测定粒料休止角的堆积试验仪。
图4显示采用门试验方法研究的5种材料的休止角比较。
图5显示采用堆积试验方法研究的5种材料的休止角比较。
5.发明详述本发明在研读了下面有关本发明的详述以后将更容易理解。要知道，本发明不限于所描述的具体方法和条件，因为，当然，用于加工塑料制品的具体方法和/或加工条件本身可以变化。
还需要指出，在本说明和所附权利要求中使用的单数形式“一”、“一种”和“该”涵盖多数所指物。例如，当提到加工一种热塑性“型坯”、“制品”或“瓶子”时，其实是意在涵盖加工大量热塑性型坯、制品、容器或瓶子。当提到在规定温度下或利用加热元件加工聚合物时，其意思涵盖除了在整个加工历史期间不同时间所提到的温度之外还涵盖其它温度和附加加热元件，如果要求的话。当提到包含“一种”成分或“一种”聚合物的组合物时，其意思涵盖除了所提到的之外还分别包括其它成分或其它聚合物。
范围在本文中用“在...之内”或“在...之间”或从一个值到另一个值表示。在每种情况下，端点一律被包括在该范围内。当表示为大于或小于某数值时，则该范围不包括端点。
所谓“包含”或“含有”或“具有”指的是，至少所指出的化合物、要素、制品或方法步骤等必须存在于组合物或制品或方法中，但不排除其它化合物、材料、椭球体、方法步骤等的存在，即使该其它此类化合物、材料、椭球体、方法步骤等具有与指出的相同功能。
无论上下文如何，温度的表述都指施加到聚合物上的温度，除非另行指出是“实际”聚合物或熔体的温度。
还应当理解，当提到1或多个方法步骤时，并不排除附加方法步骤或者介于明确指出的那些步骤之间的居间步骤的存在。
本文全文到处所述特性粘度值都是以dL/g为单位，根据在25℃在60/40重量比苯酚/四氯乙烷中测定的比浓对数粘度(比浓对数粘度)算出的。比浓对数粘度根据溶液粘度算出。下式描述此种溶液粘度的测定以及随后计算出Ih.V.和从Ih.V.算出It.V.的程序ηinh＝[ln(ts/t0)]/C
其中ηinh＝比浓对数粘度，25℃，聚合物浓度0.50g/100mL，在60％苯酚和40％1，1，2，2-四氯乙烷中ln＝自然对数ts＝样品流过毛细管的时间t0＝溶剂-空白样流过毛细管的时间C＝聚合物浓度，g/100mL溶剂(0.50％)特性粘度是聚合物比粘度在无限稀释时的极限值。它由下式定义ηint=limC→0(ηsp/C)=limC→0ln(ηr/C)]]>ηint＝特性粘度ηr＝相对粘度=ts/t0ηsp＝比粘度＝ηr-1仪器标定涉及一式两份测定标准参照材料，随后应用适当数学公式以得出“接受的”Ih.V.值。
标定因数＝参照材料的接受的Ih.V./一式两份测定的平均值校正的Ih.V.＝计算的Ih.V.x标定因数特性粘度(It.V.或ηint)可利用下面的Billmeyer方程加以估计ηint＝0.5[e0.5×校正的Ih.V.-1]+(0.75×校正的Ih.V.)在一种实施方案中，提供一种椭球形聚酯聚合物切片的散料，它具有A)至少0.72 dL/g的平均It.V.，以及，或者B)用以下两项表征的熔点(i)至少2个熔融峰，其中所述至少两个熔融峰之一，当根据DSC第一扫描(谱线)测定时，是峰值温度在140℃～220℃范围内并且熔融吸热面积绝对值至少是1Jg的低峰熔点，或
(ii)具有1或多个熔点，这些熔点，当根据DSC第一加热扫描测定时，在小于或等于200℃的温度处具有向吸热方向偏离基线的加热曲线，或者C)低结晶度，在至少20％～由下式规定的最大结晶度Tcmax范围内Tcmax＝50％-CA-OH其中CA是除对苯二甲酸残基以外的羧酸残基的总mol％，以聚酯聚合物中的羧酸残基为100mol％计，并且OH是除乙二醇残基以外的羟基官能化合物残基的总mol％，以羟基官能化合物残基为100mol％计；或者既有B)也有C。
由于被赋予了一定结晶度，该聚酯聚合物组合物处于离析的形式，这不同于处于熔体相加工中或作为挤塑机中的熔体，因为作为熔体，其结晶性消失了。
该聚酯聚合物颗粒处于椭球体的形状。椭球体是一种球形或近似球形或地球形状的颗粒。它基本是但却不完美的球体，并可与块状、圆柱体、锭剂、圆柱体、棒状或不规则形状的具有棱角的颗粒明显区别开来。椭球体具有若干特征的组合。例如，椭球体将不能以其穿过其中心的长轴任何一端站立，并且它们优选但不一定要求具有小于2的y/x比值，其中y是长轴，而x是短轴。还有，当10.0g切片被置于靠近光滑水平钢板一边并排成一个切片厚度的一组一组，然后逐渐平稳地抬高板的那一边以便使板倾斜时，椭球体将从板上滚落，结果当板刚到达与水平方向夹13°角时留在板上的切片将不超过0.5g。该椭球体可以是球形、椭球形、橄榄形并且可具有伸出的尾巴。
在一种实施方案中，该椭球体具有小于1.4，或小于1.3或小于1.2的圆度分布峰值模数。椭球体的圆度被定义为周长2/(4π×面积)。“周长”和“面积”根据椭球体断面视图来确定。
椭球体颗粒可通过熔融聚合物的水下切粒制造，其中熔融聚合物被压过模板进入到水槽中并以熔融流股形式被刀片切断。由于采用水下切粒，典型的椭球体不是完美的球体，并且一般在它们处于水或其它适当液体流中被切断并从模板上刮下的地方形成小尾巴。
椭球体可心地具有至少0.10g/100粒椭球体的数均重量，更优选大于1.0g/100粒椭球体，最高约100g/100粒椭球体。椭球体的体积没有特别限制，但在一种实施方案中，提供(一堆)占据至少1m3，或至少3m3，或者至少5m3体积的椭球体散料。
一堆聚酯聚合物椭球体的“散料”至少是10个孤立椭球体，优选在上面表述的重量和体积范围内。聚酯椭球体的散料表现出的特征，在这里用从椭球体散料中随机采集的等于或大于10个椭球体的总平均值表示。正如在任何制造过程中一样，可能得到落在这里所述范围内或外的特征的异常椭球体。然而，本发明的椭球体表现出沿整个一堆散料的特征，并且这些特征可通过随机采集至少10个椭球体，然后测定所述特性和取整个10个椭球体的平均值来测定。10个椭球可在一次分析中一起测定，或者各个椭球体可单独分析。
聚酯聚合物椭球体散料可心地(被)包装在容器中。适合装椭球体的容器的例子是储料仓，用以在等待从一地运到另一地期间盛装椭球体。容器的另一个例子是安装在挤塑机或注塑机上的干燥器料斗。装椭球体的容器的另一个例子是运输容器，例如，Gaylord箱、篓子、车皮、可挂到卡车上的拖车、罐、轮船上的货舱，或者任何其它适合运输椭球体的包装。于是，提供一种装有椭球体的容器，该椭球体为成品，等待发运或正在给客户的运输途中准备将切片转化为制品。该椭球体已由该颗粒的制造商遵照为使生产的颗粒具有将切片转化为制品的客户所接受的所有特征要求的加工条件制成。在切片要占据干燥器料斗的实施方案中，切片的转化者将切片散料装入到干燥器料斗中并从切片中赶出残余水分以防止熔融加工期间IV的过分降解。
在所有这些实施方案中，容器中的椭球体至少具有以下特征A)至少0.72dl/g的平均It.V.，以及或者B)用以下两项表征的熔点(i)至少2个熔融峰，其中所述至少两个熔融峰之一，当根据DSC第一扫描(谱线)测定时，是峰值温度在140℃～220℃范围内并且熔融吸热面积绝对值至少是1Jg的低峰熔点，或(ii)具有1或多个熔点，这些熔点，当根据DSC第一加热扫描测定时，在小于或等于200℃的温度处具有向吸热方向偏离基线的加热曲线，或者
C)低结晶度，在至少20％～由下式规定的最大结晶度Tcmax范围内Tcmax＝50％-CA-OH其中CA是除对苯二甲酸残基以外的羧酸残基的总mol％，以聚酯聚合物中的羧酸残基为100mol％计，并且OH是除乙二醇残基以外的羟基官能化合物残基的总mol％，以羟基官能化合物残基为100mol％计；或者既有B)也有C)；以及优选地D)等于或小于10ppm的残留乙醛含量。
在优选的实施方案中，椭球体的散料不是固相聚合的，在更优选的实施方案中，提供一种在容器，最优选地，一种运输容器中，的椭球体散料，它未曾经过固相聚合。
该聚酯聚合物椭球体在25℃和1大气压下是固体。该聚酯椭球体具有足够熔体强度以致使它们适合容器的用途，例如，制造瓶子和托盘。聚酯椭球体的It.V.至少是0.72dL/g。例如，聚酯椭球体的It.V.可至少是0.75dL/g，或者至少0.78dL/g，或者至少0.81dL/g，并且最高约1.2dL/g，或1.1dL/g。在相关的实施方案中，上面描述的聚酯聚合物椭球体的It.V.至少是0.75dL/g。
本发明聚酯聚合物可心地在其聚合链中包含聚对苯二甲酸链烷二醇酯或萘二甲酸链烷二醇酯重复单元。更优选这样的聚酯聚合物，它包含(a)羧酸组分，该组分包含至少80mol％下列羧酸的残基对苯二甲酸、对苯二甲酸衍生物、萘-2，6-二甲酸、萘-2，6-二甲酸衍生物或其混合物，以及(b)羟基组分，该组分包含至少80mol％乙二醇或丙二醇的残基，以聚酯聚合物中的100mol％羧酸组分残基和100mol％羟基组分残基为基准计。
就典型而言，聚酯如聚对苯二甲酸乙二醇酯，通过二醇如乙二醇，与二羧酸如游离酸或其C1～C4-烷基酯起反应生成酯单体和/或低聚物，随后缩聚生成该聚酯而制成。在此方法期间，多于1种含羧酸基团或其衍生物的化合物可起反应。所有进入该方法、含有成为所述聚酯产物一部分的羧酸基团或其衍生物的化合物都包含该“羧酸组分”。所有包含进入产物中的羧酸基团或其衍生物的化合物的摩尔百分数加起来凑成100。包含进入所述聚酯产物中的羧酸基团或其衍生物的化合物的“残基”指的是所述化合物与含羟基基团化合物缩合并进一步缩聚生成各种不同长度聚酯聚合物链以后留在所述聚酯产物中的所述化合物的那部分。
多于1种含羟基基团或其衍生物的化合物成为聚酯聚合物产物的一部分。所有进入该方法、包含成为所述聚酯产物一部分的羟基基团或其衍生物的含羟基基团化合物的摩尔百分数加起来凑成100。包含进入所述聚酯产物中的羟基基团或其衍生物的化合物的“残基”指的是所述化合物与含羧酸基团化合物或其衍生物缩合并进一步缩聚生成各种不同长度聚酯聚合物链以后留在所述聚酯产物中的所述化合物的那部分。
羟基残基和羧酸残基在产物中的摩尔百分数可采用质子NMR确定。
在优选的实施方案中，聚酯聚合物包含(a)羧酸组分，该组分包含至少90mol％或至少92mol％或至少96mol％下列羧酸的残基对苯二甲酸、对苯二甲酸衍生物、萘-2，6-二甲酸、萘-2，6-二甲酸衍生物或其混合物，以及(b)羟基组分，该组分包含至少90mol％或至少92mol％或至少96mol％乙二醇的残基，以聚酯聚合物中的100mol％羧酸组分残基和100mol％羟基组分残基为基准计。
羧酸组分与羟基组分在聚酯聚合物的制备期间的反应不局限于所述摩尔百分数，因为可以使用过量羟基组分，只要要求，例如，在最高200mol％的数量级，相对于100mol％羧酸组分用量而言。但是，通过该反应制成的聚酯聚合物将包含所述数量的芳族二羧酸残基和乙二醇残基。
对苯二甲酸和萘二甲酸的衍生物包括对苯二甲酸二C1～C4烷基酯和萘二甲酸二C1～C4烷基酯，例如，对苯二甲酸二甲酯和2，6-萘二甲酸二甲酯。
除了对苯二甲酸、对苯二甲酸衍生物、萘-2，6-二甲酸、萘-2，6-二甲酸衍生物或其混合物的二酸组分之外，本发明聚酯的羧酸组分还可包括1或多种附加改性剂羧酸化合物。此类附加改性基羧酸化合物包括单羧酸化合物、二羧酸化合物和具有较高羧酸基团数目的化合物。例子包括芳族二羧酸，优选具有8～14个碳原子，脂族二羧酸，优选具有4～12个碳原子，或环脂族二羧酸，优选具有8～12个碳原子。更具体的可作为酸组分使用的改性剂二羧酸的例子是邻苯二甲酸、间苯二甲酸、萘-2，6-二甲酸、环己烷-1，4-二甲酸、环己烷二乙酸、二苯基-4，4′-二羧酸、琥珀色、戊二酸、己二酸、壬二酸、癸二酸等，其中以间苯二甲酸、萘-2，6-二甲酸和环己烷二甲酸为最优选。应当指出，这些酸对应的酸酐、酯和酰氯的应用也涵盖在术语“羧酸”之内。也可采用三羧基化合物和具有更高羧酸基团数目的化合物来改性该聚酯。
除了含乙二醇的羟基组分之外，本发明聚酯的羟基组分可包括附加改性剂一元醇、二醇或具有更高羟基基团数目的化合物。改性基羟基组分的例子包括环脂族二醇，优选具有6～20个碳原子和/或脂族二醇，优选具有3～20个碳原子。此类二醇的更具体的例子包括二甘醇；三甘醇；1，4-环己烷二甲醇；丙-1，3-二醇、丁-1，4-二醇；戊-1，5-二醇；己-1，6-二醇；3-甲基戊二醇-(2，4)；2-甲基戊二醇-(1，4)；2，2，4-三甲基戊-二醇(1，3)；2，5-二乙基己二醇-(1，3)；2，2-二乙基丙-二醇-(1，3)；己二醇-(1，3)；1，4-二-(羟基乙氧基)-苯；2，2-双-(4-羟基环己基)-丙烷；2，4-二羟基-1，1，3，3-四甲基-环丁烷；2，2-双-(3-羟基乙氧基苯基)-丙烷；和2，2-双-(4-羟基丙氧基苯基)-丙烷。
作为改性剂，该聚酯聚合物可优选地包含诸如间苯二甲酸、萘二甲酸、环己烷二甲醇和二甘醇之类的共聚单体。
聚酯粒料(＝切片)组合物可包括聚对苯二甲酸链烷二醇酯和/或萘二甲酸链烷二醇酯连同其它热塑性聚合物如酸碳酸酯(PC)和聚酰胺，的共混物。优选的是，聚酯组合物应包含占大多数的聚酯聚合物，更优选至少80wt％，或至少95wt％，最优选100wt％数量的该聚酯聚合物，以全部热塑性聚合物重量(除去填料、无机化合物或椭球体、纤维、冲击改性剂或其它可形成不连续相的聚合物之外)为基准计。还优选的是，聚酯聚合物不含任何填料、纤维或冲击改性剂或其它形成不连续相的聚合物。
该聚酯聚合物可按照技术上公知的足以达到酯化和缩聚的聚合程序来制备。聚酯熔体相制造方法包括二羧酸与二醇直接缩合，任选在酯化催化剂存在下，在酯化区进行，随后在预聚物和最终反应区在缩聚催化剂存在下进行；或者酯交换，一般在酯交换催化剂存在下在酯交换区，随后预聚合和最终聚合，在缩聚催化剂存在下进行。
一旦在熔体相聚合中制成聚酯聚合物以后，就令其固化成为椭球体。来自熔体相过程的聚酯聚合物的固化方法不受限制。例如，来自熔体相的熔融聚酯聚合物可被引导通过模板，或者仅仅是切割，或者既引导通过模板，随后又切断熔融聚合物。齿轮泵可用作推动力将熔融聚酯聚合物压过模板。替代使用齿轮泵，也可将熔融聚酯聚合物喂入到单或双螺杆挤出机并挤过模板，任选地在190℃或更高的挤出机铸带咀温度下。挤过模板以后，聚酯聚合物在水下的模头处被切断。聚酯聚合物熔体任选地先经过过滤以除掉超过规定粒度的粒状物，然后再切断。任何其它公知能制造椭球体的传统技术都可以使用。
本发明聚酯聚合物是部分结晶的，结果生产出半结晶椭球体。使聚酯聚合物结晶所采用的方法和设备不受限制，包括在气体或液体中的热结晶。结晶可在机械搅拌容器；流化床；由流体运动搅拌的床；不带搅拌的容器或管道中；在高于聚酯聚合物的Tg，优选在140℃～190℃的液态介质中；或者在任何其它技术上公知的装置内进行。聚合物也可以低于其Tg的聚合物温度(未达到玻璃化)喂入到结晶机中，或者它可以高于其Tg的聚合物温度喂入到结晶机中。例如，来自熔体相聚合反应器的熔融聚合物穿过模板喂入并在水下进行切粒，随后直接喂入到水下热结晶反应器中，在此，聚合物进行水下结晶。替代地，熔融聚合物可先行切断，令其冷却至低于其Tg，随后喂入到水下热结晶设备或者任何其它合适的结晶设备中。或者，可按照任何传统方式切断熔融聚合物，令其冷却至低于其Tg，任选地贮存，随后进行结晶。任选地，结晶的聚酯椭球体可按照公知的方法进行固相聚合。
结晶和退火能有效地赋予聚酯聚合物要求的结晶性和熔点特性。在一种实施方案中，聚酯聚合物颗粒在DSC第一加热扫描(谱线)上具有至少2个熔融峰，其中所述至少2个熔融峰之一是低峰值熔点，其峰值温度落在140℃～220℃范围内并具有至少是1J/g的熔融吸热面积绝对值。所谓熔点是指根据以20℃/min升温速率加热重约10mg样品的差示扫描量热计(DSC)的吸热谱线峰值温度。不必对颗粒实施DSC分析，只需要颗粒具有所述形态。所述试验揭示聚合物的性质并且只需要确定聚合物究竟有还是没有所述特性。
在聚酯聚合物颗粒表现出至少2个熔融峰的实施方案中，低峰值熔点被视为Tm1a，如下面将进一步解释的，如果在DSC第一加热扫描的加热曲线下面面积的绝对值至少为1J/g，它将被视为熔融峰。如果曲线下的面积小于1J/g，则关于该曲线究竟是不是峰值的不确定性就变得过高。况且，当DSC扫描得到的吸热谱线表现出至少4个斜坡，第一个斜坡从基线出发，第二个斜坡与第一个斜坡的符号相反，第三个斜坡与第二个斜坡符号相反，以及第四个斜坡与第三个斜坡符号相反时，就可以确定存在着至少2个峰值。每条曲线的峰值的温度位置决定在那条加热曲线上的熔点。为了计算熔融吸热面积的目的，2个峰值之间分割点位于在2个峰值之间的曲线距基线最近的那一点。
在此种实施方案中，如果2或更多个峰出现在DSC第一加热扫描的加热曲线上，则第一峰值就是低峰熔点Tm1a，而第二峰值则是高峰熔点Tm1b，因此Tm1a＜Tm1b。聚合物颗粒的低峰熔点介于130℃～220℃范围内。优选的是，聚酯聚合物的低峰熔点具有至少140℃，或至少150℃，或至少160℃，或至少170℃并且不超过210℃，或200℃，或195℃的峰值温度。
在某些情况下，特别是由于温度较低和/或时间较短而处于低结晶度的情况，在以20℃/min扫描速率的第一加热扫描期间DSC仪器中晶体的重排进行得如此之快，以致检测不到低熔点。于是便可通过增加仪器的升温速度和采用较小样品以便看出该低熔点。如果样品具有低熔融峰，则在较高扫描速率之下将可以看出它。可采用最高500℃/min的扫描速率。对于在较高温度经历过较长时间并在20℃/min扫描速率之下仅表现出单熔融峰的固相聚合样品而言，预期不会有低熔融峰，即便用较高扫描速率。
在某些情况下，视聚酯树脂粒料的晶体热历史而定，在DSC第一加热扫描后得到的DSC加热曲线可表现出位于主吸热熔融峰低温侧的吸热肩，而不是单独而且清晰的熔融峰。此类型低温吸热肩可利用求取原来DSC曲线相对于温度的一阶导数所获得的曲线来界定。该肩在导数曲线上将表现为一个峰。随着温度的增加，导数曲线从基线(在温度A)朝吸热方向偏离，开始偏离的温度优选地小于或等于200℃，或小于或等于190℃，或小于或等于180℃，随后达到距基线的最大位移，然后调转方向并接近或返回到基线，但不跨过基线。在更高的温度，导数曲线调转方向(在温度B)并再次朝吸热方向弯曲，标志着原来DSC曲线中主熔融峰的开始。由肩代表的熔化热对应于原DSC曲线下面介于温度A和B之间的面积，且绝对值必须大于或等于1J/g才能视为真正的肩。本领域技术人员懂得，原DSC曲线中的微小仪器噪音会在导数曲线中表现为高振幅短时间尖脉冲。此种噪音可通过要求将导数曲线中所有扫描小于5℃的特征一律忽略不计从而予以滤除。
要在140～190℃的温度范围有效地干燥聚酯聚合物颗粒，不需要，像原来想的那样，有极高熔点，例如，230℃左右的熔点。现在提供一种聚合物颗粒，它既是结晶的，又具有较低熔点从而提供一种灵活性，如果这样选择的话，即，降低熔融加工温度1℃或更多，或约3℃或更多，并借此减少产生的乙醛含量水平却不需要降低给熔融加工区进料的干燥器料斗中的干燥温度。尽管对于熔点大于或等于230℃的颗粒来说，存在着在200℃或更高温度等级的较高温度进行干燥的潜在可能，但是实际的干燥温度极限在任何情况下都大约在190℃，因为在高于190℃的情况下，颗粒在空气中开始变色。还有，可心的是采用这样的切片，它能给加热元件提供降低峰值设定点(peak set-point)温度的灵活性。或者作用过程(course of action)或者二者的组合，将降低熔融加工区中乙醛的生成量并且也将缩短模塑制品所要求的冷却时间。
在另一种实施方案中，聚合物颗粒可介于1或多个熔点，这些点，当在DSC第一加热扫描(谱线)上测量时，具有从基线朝吸热方向偏离的加热曲线，偏离点所对应的温度小于或等于200℃，或小于或等于190℃，或小于或等于180℃。在该实施方案中，DSC加热曲线可表现出仅1个熔点，或者它可表现出2个熔点。在任何情况下，颗粒的加热历史应为，使它们表现出至少一个熔点，该熔点，当在DSC的第一加热扫描谱线上测量时，显示在小于或等于200℃的温度从基线开始偏离的加热曲线。在这一实施方案中，从低于或等于200℃的基线偏离的熔融峰所代表的吸热曲线面积绝对值至少是1J/g。
在所有实施方案中，吸热曲线面积可具有至少1.5J/g的绝对值，或至少2J/g的绝对值。
在优选的实施方案中，调节结晶器的条件使生产出的聚合物颗粒具有从至少20％到由下式定义的结晶度Tcmax的最大结晶度范围内的结晶度Tcmax＝50％-CA-OH其中CA是除了对苯二甲酸残基以外的所有其它羧酸残基的总摩尔数，以100mol％羧酸残基为基准计，而OH是除了乙二醇残基以外的所有其它羟基官能化合物残基的总摩尔数，以100mol％羟基官能化合物残基为基准计。该聚酯组合物的结晶度小于传统市售切片的，后者一般超过55％，甚至超过60％。在结晶度低于20％的情况下，颗粒彼此间和对干燥设备的粘连倾向太大。通过将结晶度保持在所述极限范围内并配合其它本发明特征，熔融加工区的能量成本降低了，例如，螺杆电机的电流或加热元件消耗的功率都有所降低。
在聚酯聚合物结晶达到公式范围内的优选实施方案中，唯一地包含对苯二甲酸和乙二醇残基的聚合物，在工业上亦称作均聚物，可达到50％的最高结晶度。以除对苯二甲酸或乙二醇以外的其它原料改性过的聚酯聚合物将具有小于50％的结晶度。例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物以2mol％间苯二甲酸残基和2.7mol％二甘醇残基改性者，将具有45.3％(50-2-2.7)的最大结晶度。
更优选的是，切片结晶到至少25％，或至少30％，或至少32％的结晶度。虽然在按照公式规定的计算最大结晶度以下，没有优选的上限，但在许多情况下，结晶度不超过45％，或不超过40％。
切片熔融温度和结晶度采用差示扫描量热法(DSC)测定。该测定所采用的样品重量是10±1mg，并且样品或者由(1)单一一个切片的一部分，或者更优选地由(2)取自几克低温研磨的切片的样品组成。实施第一加热扫描。样品从大约25℃开始加热并以20℃/min的速率升温至290℃。确定熔融吸热谱线的面积(1或多个)的绝对值减去任何结晶放热的面积。该面积对应于净熔化热的面积并以J/g为单位表示。100％结晶PET的熔化热取作119J/g，因此，切片的重量分数结晶度可从净熔化热除以119算出。要得到(对应于)结晶度的重量百分数，可将重量分数结晶度乘以100。除非另行指出，利用同样的DSC扫描，也可测定每种情况的熔点。
该结晶度百分数从以下2个参数算出
低峰熔点Tm1a高峰熔点Tm1b注意，在某些情况下，特别是由于温度较低和/或时间较短而处于低结晶度的情况，在以20℃/min扫描速率的第一加热扫描期间DSC仪器中晶体的重排进行得如此之快，以致检测不到低熔点。于是便可通过增加仪器的升温速度和采用较小样品以便看出该低熔点。Perkin-Elmer Pyris-1量热计被用于高速量热。样品质量按照与扫描速率成反比的原则调节。约1mg样品用于500℃/min的情况，而5mg用于100℃/min的速率。采用典型DSC样品盘。扣除基线以便最大限度减少基线的弯曲(的影响)。
聚酯聚合物的低峰熔点和结晶度由多种结晶条件和其它因素得来并受它们的影响。这些条件和因素包括控制结晶期间施加在聚合物上的温度条件、在结晶区的停留时间、聚合物本性、使聚合物结晶所采用的介质的效率，以及聚合物受到的应变。聚酯聚合物结晶领域的技术人员熟悉适合在传统结晶器中调节熔点和结晶度，因此能获得熔点和结晶度落在针对给定聚合物组合物的给出范围内聚合物的条件。例如，100℃～200℃的温和热结晶温度可以在停留时间介于1min～3h的情况中使用，确切的条件取决于聚合物的本性。虽然这些变量既影响聚合物的熔点也影响结晶度，但不是所有结晶到同一结晶度的聚酯聚合物都具有同样的熔点，且不是具有同一熔点的所有聚酯聚合物都一定具有同样的结晶度。各种不同组成的聚酯聚合物将获得不同于其它聚酯聚合物的熔点，即便具有同样结晶度。以各种不同停留时间在同样温度条件下加工在组成上相同的聚酯聚合物的单独样品也将产生具有各种不同结晶度的聚酯聚合物。因此，结晶度在同一组成的两种聚合物之间可能有变化。熔点也可能在不同组成的两种聚合物之间变化，即便它们的结晶度相同。
该聚酯聚合物组合物优选地由至少75％新鲜聚酯聚合物，更优选至少78wt％，可达89wt％或更高，或者95wt％或更高的新鲜材料构成，或者完全由新鲜材料构成。新鲜材料可包括边角料或再磨碎的聚合物，但明显不同于经过消费循环的聚合物。然而，虽然新鲜材料可包含边角料或再研磨的材料，但在一种实施方案中，边角料或再研磨材料不存在于新鲜聚合物中。
除了上面描述的制造新鲜聚酯聚合物以达到适用于容器应用的分子量，即，It.V.＝/＞0.72dL/g，随后在相对温和的温度，例如100℃～200℃，热结晶的熔体相聚合方法之外，其它方法也可用于制造本发明的聚合物组合物。例如，结晶度和熔点落在该范围以外的新鲜聚合物可实施再熔融，例如，在挤出机中，随后在相对温和的温度(100～200℃)热结晶。替代地，在熔体相聚合以获得中间分子量(It.V.介于0.20dL/g～0.70dL/g)以后，聚酯可在温和温度结晶达到所述范围内的结晶度，随后固相聚合，也是在170℃～200℃之间的温和温度，以便将It.V.提高到适合容器应用的水平，不过在后一种情况下，或者延长固相聚合区的停留时间或者进一步降低压力，提高惰性气体的流率，或者它们的任意组合。
优选的是，聚酯聚合物在熔体相缩聚反应中被制成达到至少0.72dL/g的It.V。在另一种优选的实施方案中，提供一种含聚酯椭球体的运输容器，该椭球体未曾经过固相聚合并且具有本文中所描述的It.V./熔点和AA特性。在另一种实施方案中，椭球体被喂入到干燥区中，随后熔融加工该椭球体以成形为制品，其中椭球体未经过固相聚合并且具有上面描述的特性。
这些实施方案之所以优选是因为，接受固相聚合加工的切片通常要先进行结晶以便赋予高到足以避免在固相聚合区中施加的高温度条件下发生粘结的结晶度和熔点。在固相聚合加工之前进行的结晶处理通常赋予切片高结晶度以减轻在运转于高温之下的固相反应器内的结团。由固相增粘工艺得到的切片通常具有约220℃或以上的高熔点。高熔点的缺点在于，使聚合物熔体在挤塑机中的温度提高几度，从而延长了模塑产品所要求的冷却时间，从而可能增加机器的周期时间和增加产生更多乙醛的可能。另外，由固相聚合方法获得的切片还趋于具有高结晶度，超过约50％，这将增加熔化潜热，从而增加椭球体熔融所要求的能量。最后，在固相聚合方法中，长时间施加在聚合物上的高温有时实际上造成聚合物过分-退火，致使某些椭球体在熔融加工区熔融不完全，从而在模塑或挤出产品中造成残缺。综上所述，优选不对椭球体实施固相聚合，而是提供具有适宜It.V.的椭球体，该It.V.是在椭球体生产采取的熔体相加工中形成的。
本发明聚合椭球体优选包含10ppm或更低乙醛(按照ASTMF2013-00“采用自动静态上部空间采样装置和带有火焰电离检测器的毛细管GC的聚对苯二甲酸乙二醇酯瓶子级聚合物中残余乙醛的测定”测定)，更优选地约7ppm或更低或3ppm或更低的残余乙醛(″AA″)。这可通过从椭球体中气提AA来完成。替代地或在气提的基础上附加地，可在聚合物中加入乙醛清除剂，这样做的一个附带优点还在于能降低乙醛产生速率。如果在AA被基本上完全气提以后加入清除剂，则通过与熔融时生成的AA起反应，清除剂能降低AA在模塑制品如瓶坯中的含量。如果在AA气提之前或者替代AA气提加入过量清除剂，可能有一部分(清除剂)未被消耗，因此能降低模塑制品中的AA含量。替代地，可以有2或更多个AA清除剂加入点。
在气提操作中，气体如空气或惰性气体如氮气，与聚酯聚合物椭球体接触，或者并流或者逆流，优选与容器中的椭球体成逆流，按照连续或间歇的方法，优选连续方法，进行接触。引入到AA气提容器中的气体的温度不受特别限制，但优选地从环境温度到40℃，更优选接近环境温度。出气提容器的气体的温度将近似于引入到容器中的切片的温度。于是，如果椭球体以100℃引入，则气体的出口温度将近似于100℃±20℃。出容器的气体的温度应不超过椭球体在固相聚合中分子量增加所对应的温度。椭球体的停留时间取决于气体温度和椭球体/气体质量比值，但一般地，停留时间介于1h～24h。气体组成不受特定限制，包括氮气、二氧化碳或环境空气。气体不需要干燥，因为气体的功能不是干燥切片，而是从切片中带走残余AA。但是要求的话，可以对气体进行干燥。
虽然乙醛的气提也可在干燥区进料到挤出机以制造制品的过程中进行，但优选的是向干燥器中喂入一种残余乙醛已降低到等于或小于10ppm的聚合物椭球体，以减少干燥器使用的气体流量和/或改进由挤出机制造的制品的品质。另外，在AA气提过程中，从椭球体中气提AA不要求干气体，而在干燥过程中，则以干燥过的空气流穿过椭球体进行循环，主要为降低椭球体表面或内部的水分，同时第二个优点是也除掉AA。于是，在AA气提过程中，可以并且优选地使用环境空气作为气提介质。
于是，在一种实施方案中，It.V.至少是0.72dL/g并且或者结晶度落在20％～Tcmax范围内，或者低峰熔点介于130℃～220℃范围内，或者二者的椭球体，被喂入到容器中，优选地通过容器的顶端，以热椭球体(例如，100℃～180℃)的形式，以便提高AA气提效率，并在诸如环境空气的气体穿过床层逆流循环的同时，形成靠重力朝容器底部流动的切片床层，其中所述气体以从环境条件到180℃，或环境条件到40℃范围内的温度引入到容器中，从而降低引入到容器中的椭球体上残余AA水平。该椭球体在引入到逆向气体流后在约5-30小时内从容器中抽出。虽然该容器可以加压，但优选的是，除了气体流动造成的压力之外，它不带压。该容器可心地操作在约0～5psig，或环境压力之下。
气体可利用任何传统装置引入到容器中，例如，用鼓风机、风扇、泵等。气体可相对于穿容器而过的颗粒流并流或逆流，或者错流地流过。气体穿过床层的优选流动是与颗粒穿过床层的流动成逆流。气体可在容器上的任何要求的点引入，只要能有效地降低喂入到容器中的颗粒的乙醛含量。优选的是，气体引入点在容器内床层高度的下半部，更优选地在床层高度的下1/4处。气体穿过至少一部分颗粒床层流动，优选穿过床层的至少50％体积，更优选穿过颗粒床层体积的至少75％。任何气体都适合用于本发明，例如，空气、二氧化碳和氮气。某些气体比其它气体更优选，因为易得和成本低。例如，使用空气，而不是氮气，将导致操作成本的显著改善。据信，氮气的使用是在热气流穿过高于180℃的颗粒床层操作时要求的，例如，在结晶器中，因为氮气对氧化反应呈惰性，而氧化反应，若采用环境氧气，将在多种聚酯聚合物与环境氧气之间发生，从而导致切片的变色。然而，通过将工艺温度维持在低水平，以致出容器的气体不超过190℃，能极大地减少颗粒变色。在一种实施方案中，气体包含低于90％(体积)氮气，或低于85％(体积)氮气，或低于80％(体积)氮气。在另一种实施方案中，气体的含氧量为17.5％(体积)或更高。环境组成(在容器所位于的装置现场的空气组成)的空气，或者未经空分处理或提纯处理的空气是优选使用的。可心的是，环境空气经气体进口喂入。虽然空气，若要求的话，可以干燥，但没有必要干燥空气，因为目的是从颗粒中赶出乙醛。
任何用于装颗粒并允许将气体和颗粒喂入并排出该容器的容器都合适。例如，提供一种容器，它具有至少一个气体进口，以及聚酯聚合物颗粒进口，气体出口以及最终颗粒的出口。容器优选地备有热绝缘以便隔热。气体进口和最终颗粒出口可心地位于气体出口和颗粒进口以下，优选让气体出口和颗粒进口靠近容器顶部，同时气体进口和最终颗粒出口靠近容器的底部。气体可心地引入到容器内床层的大约床层高度的约1/2或1/4处。颗粒优选地引入到容器顶部，并依靠重力向容器底部移动，而气体则优选地与颗粒流动成逆流地流动。颗粒积累在容器内形成颗粒床层，同时颗粒依靠重力沿容器的长度慢慢下降直至到达容器底部的最终颗粒出口。床层高度不受限制，但优选地在连续方法中处于基本恒定的高度，并且是在其气提区内包含颗粒的容器的高度的至少75％。容器优选地具有至少2或至少4或至少6的长径比L/D。虽然该方法可按照间歇或半连续模式进行，即，颗粒不流动而是可令气流沿任何一个方向穿颗粒床层通过，但该方法优选是连续的，其中颗粒流从颗粒进口连续地流到最终颗粒出口，其间颗粒不断被喂入到该容器中。
气流引入到容器中并穿过颗粒床层至少一部分的适宜速率应足以减少引入到容器中的颗粒上的残余乙醛数量。例如，就每小时每1磅加入到容器中的颗粒而言，引入到容器中的适宜气体速率至少是0.0001标准立方英尺每分钟(SCFM)或至少是0.001SCFM，或至少0.005SCFM。高流动速率也适合，但不必要，而且气体流动速率应维持得足够低以避免气体泵、风扇或鼓风机不必要的能量消耗。再者，不希望不恰当地冷却颗粒或吹干颗粒，因为这两个目标中任何一个或二者的实现通常都要求使用高气流速率。该气流速率优选地绝不高于0.15SCFM，或不高于0.10SCFM，或不高于0.05SCFM，甚至不高于0.01SCFM，对每小时每1磅加入的颗粒而言。
替代或附加地，可在接近熔体相聚合物生产的终点或通过高IV椭球体与清除剂熔融掺混，向聚酯聚合物中加入乙醛清除剂。清除剂在聚合物的熔体相生产中的加入应尽可能晚地实施，优选在接近最终反应器阶段的终点，即，接近真空下的最后阶段的终点，或者更优选地在最终反应器阶段以后。以较高乙醛清除剂加入量的混炼来形成聚合物母料的技术，在技术上是公知的。该聚酯母料含有至少约0.5wt％清除剂组分(分散)在聚酯中。这些母料可通过挤塑机加入，或者可通过泵加入所述清除剂组分的液态分散体，其中加入是在聚合物仍处于熔融状态的情况下在接近聚合物熔体相生产的终点实施的。替代地，这些聚合物母料颗粒(母粒)可与聚合物椭球体在保证这两种类型颗粒都处于固相的温度下进行掺混。母粒与聚合物椭球体的共混物随后可喂入到挤出机中，优选用于模塑塑料制品，例如，瓶子型坯的挤出机中。生产聚合物颗粒的熔体相方法可采用乙醛的气提与乙醛清除剂在接近熔体相方法的终点或出口处的加入的组合。出气提区的颗粒可与母粒在维持这两种类型颗粒处于固体形式的的温度下掺混。
有效乙醛清除剂的例子是技术上公知的那些当中任何一种，特别是，氨端基聚酰胺，分子量小于25,000g/mol，或小于20,000g/mol，或小于12,000g/mol，优选是己二酸与间亚二甲苯基二胺的反应产物。这些聚酰胺的端基与AA形成“亚胺”并实际上将它结合到聚酰胺链端内。美国专利6,444,283 B1、6,239,233、5,340、884、5,266,413和5,258,233中公开了氨基链端的聚酰胺乙醛清除剂，在此将它们全文收作参考。替代地，可以使用邻氨基苯甲酰胺衍生物，例如，美国专利6,762,275和6,274,212 B1公开的那些，在此全文收作参考。
具有所述性能的聚酯聚合物椭球体一旦制成，在经干燥以从椭球体中赶出水分以后，可将它们喂入到适合制造容器或片材的挤出机中。据此，还提供一种熔融加工聚酯聚合物椭球体的方法，包括A)在干燥区内干燥聚酯聚合物椭球体从而生产出干燥的椭球体；B)将干燥的椭球体引入到熔融区中；C)在熔融加工区中熔融聚酯聚合物椭球体，以及D)由熔融聚合物成形制品；其中引入到干燥区内的聚酯聚合物椭球体具有上面描述的特征。
干燥区包含一种干燥器。给熔融加工区进料的干燥器降低椭球体的含湿量(水分)。在喂入到熔融挤出室中的椭球体内部或表面的水分会通过水解聚酯键导致熔体在熔融温度下丧失其多余It.V.，结果对聚合物的熔流特性和当吹塑成瓶子时型坯的拉伸比产生负面影响。因此，在挤出之前，椭球体借助等于或大于140℃的热干燥气体进行干燥，以赶出颗粒表面和内部的大多数水分。可心的是，在140℃或更高的温度干燥椭球体，以缩短椭球体在干燥器内的停留时间和提高产量。一般而言，椭球体在干燥器内在传统温度(140℃～190℃)的典型停留时间将平均介于0.75h～12h。
任何传统干燥器皆可使用。椭球体可与加热的空气或惰性气体如氮气流接触以提高椭球体的温度和从椭球体内部赶出挥发分，还可以用转动混合叶或桨搅拌。加热气体，若使用的话，的流率应在能耗、椭球体的停留时间之间的权衡，且优选能避免椭球体的流态化。合适的气体流率介于0.05～100SCFM，对每小时每磅从干燥器排出的椭球体而言，优选0.2～5SCFM每磅/小时椭球体。
本发明椭球体在干燥器内、干燥温度下表现出低于尚未固相聚合或具有类似特征的传统几何形状颗粒的结团倾向。
一旦椭球体完成干燥，就将它们引入到熔融加工区以形成熔融聚酯聚合物，随后成形为制品，例如，片材或模塑零件。任何用于熔融椭球体和由此成形制品所采用的传统技术皆可使用。合适的熔融加工区包括挤出机，它配备有机筒、1或多个在机筒内的螺杆、带动螺杆的电机、透过机筒直接加热椭球体的加热元件和将熔融聚合物挤过它的模板。模板可以是片状模板，任选地连接到热成形模具上。另一种熔融加工区是注塑机，配备有同样特征，所不同的是，采用注塑咀，而不是模板，聚合物挤过它进入到引导聚合物进入1或多个模具腔的流道系统。模塑零件的例子包括瓶坯(型坯)。
在熔融加工区生产制品，或者在熔体相加工制造聚酯聚合物的过程中，其它组分可加入到本发明组合物中以提高聚酯聚合物的使用性能。这些组分可以纯净形式加入到散料聚酯中，可以在液态载体中的分散体形式加入，或者可作为包含至少约0.5wt％该组分在聚酯稀释剂中的聚酯母粒加入到散料聚酯中。合适的组分的类型包括结晶助剂、冲击改性剂、表面润滑剂、稳定剂、防套叠剂、抗氧化剂、紫外光吸收剂、金属钝化剂、着色剂、成核剂、乙醛降低化合物、再热加速助剂、防瓶子发粘剂如滑石粉，以及填料等可以包括之内。树脂还可包含少量支化剂如三官能或四官能共聚单体如偏苯三酸酐、三羟甲基丙烷、苯四酸二酐、季戊四醇和技术上公知的其它成聚酯多元酸或多元醇。所有这些添加剂和许多其它添加剂及其应用乃是技术上熟知的，无须赘述。任何这些化合物皆可用于本发明组合物中。
在每一种这些实施方案中，制造的制品不受限制，包括片材和瓶坯。瓶坯可通过传统方法拉坯吹塑成为瓶子。因此，在一种实施方案中，还提供一种由本发明椭球体或按照本发明方法中任何一种或者按任何传统熔融加工技术使用本发明椭球体制造的瓶子。
以按照本发明方法制造的椭球体为原料不仅可制造瓶子，而且可采用本发明聚酯椭球体制造其它制品，例如，片材、薄膜、瓶子、托盘、其它包装物、棒、管子、盖子、长丝和纤维，以及其它模塑制品。由聚对苯二甲酸乙二醇酯制造的适用于装水或碳酸化饮料的饮料瓶，以及适用于装以热态灌注到瓶子内的饮料的热定型饮料瓶是由本发明结晶椭球体制造的一种范例瓶子类型。
现在将结合下面的非选择性说明例子进一步解释本发明。
实施例这里所描述的材料将在下面的实施例中使用。
Voridian PET CB12聚酯聚合物由伊士曼化学公司市售供应。CB12切片为近似圆柱体形状并且由聚合物线料经切断制成。CB12切片是半结晶和固相聚合的。
UWC和UW AC切片是在水下切粒机上以Voridian PET CB12聚酯聚合物作为原料生产的。虽然此种切片的It.V.未测定过，但以此方式加工的CB12聚酯一般具有0.78～0.82dL/g的It.V。这些切片根据前面给出的定义为椭球体。
UWC切片通过树脂在水温约160℃条件下水下切粒制成，从而获得半结晶切片。切片在加压热水结晶器内的停留时间为约5min。
UW AC切片通过树脂在水温约90℃条件下水下切粒制成，因此获得的切片为无定形的。随后，将它们放在小批量搅拌结晶器内进行结晶。将室温切片加入到预热到210℃规定温度的结晶器中。平均切片温度(采用红外高温计“枪”测定)，经30min后为约157℃，经35min后为约162℃。随后，将切片排出到桶内并任其自然冷却。
16-3001聚合物是以3.0mol％间苯二甲酸和约3.6mol％二甘醇进行改性的。它经聚合成为It.V.为约0.82的熔体相，然后进行水下标准线料切粒生产出典型近似圆柱体的切片。切片按照连续方法通过将它送过2个卧式带夹套的狭长容器进行结晶，其中容器内由带有易于安装的搅拌浆的纵轴不断搅拌。穿过夹套循环的加热介质设定在180℃，这将产生约165℃离开容器的切片温度。聚合物在容器内的停留时间为约30min。
12-3001聚合物是以3.0mol％间苯二甲酸和约3.6mol％二甘醇改性的。它在熔体相聚合到约0.82的最终It.V.，然后经标准线料切粒生产出典型近似圆柱体的切片。该切片在间歇旋转、双锥体干燥器中通过将聚合物加热到最高180℃，随后冷却至室温完成结晶。
表1总括了有关本工作使用的球形和圆柱体切片的关键信息。
RPU切片是在Roll Processing Unit上以Voridian PET CB12聚酯聚合物为原料制造的。RPU切片为条状，用于本工作的所有此种切片都具有3×3mm的名义横向尺寸和2.25～2.5mm(0.090～0.100英寸)的厚度。RPU切片是在压延辊设定温度等于约150℃，速度为约325磅/小时条件下制造的。
表2总括了有关本工作使用的RPU切片的关键信息。片材温度利用红外高温计“枪”测定，因此是片材表面的温度。RPU 150和RPU 179切片的It.V.没有测定，但(根据采用类似干燥和挤出条件制造的其它切片的许多测定值)预计在0.79～0.81的范围内。结晶度，一式两份，根据在20℃/min进行的第一-加热扫描，通过对全部熔融峰的熔化热求和(J/g)，减去任何结晶峰并除以119(100％结晶PET的熔化热，以J/g为单位)确定的。
表1圆柱体和球体切片的特征
表2.RPU切片的特征
实施例1切片在干燥器料斗内加热。干燥器由5个料斗排成一排组成，料斗由单一一个Conair干燥装置通过保温集管供料。就典型而言，待测试切片被放入到料斗1(在供料集管上的第一料斗)、空白切片放在料斗3，并关闭通往料斗2、4和5的空气供应阀。遵照这一程序旨在防止过高空气流率流过料斗1。
图1表示实施例中使用的干燥器料斗的几何形状和尺寸，以英寸为单位。
料斗底部由简单滑板闸阀密封。滑板可完全取下以完全敞开料斗的出口。干燥器彻底预热到其操作温度，然后再向料斗中加入切片。向料斗3中加入约20磅(料斗容积的约80％)空白切片(典型的CB12)，同时在料斗1中加入大致相同数量的试验切片。将带鞘的热电偶插入到试验切片的床层中，至床层表面以下几英寸处并定期记录温度。
切片在料斗1中的停留时间为一律3.0h。从闸阀上拆下滑板并，如果切片不能从料斗出口自由流出，用滑板的边缘尖锐地敲击闸阀处的料斗底。“敲击”以审慎的节奏反复进行直至切片开始流出，最多敲20下。如果切片床层在这以后依旧卡死，则将一个棒从敞口的闸阀朝上穿透床层。用棒捅一次总是足以使切片快速流出并完全撤空料斗；绝不需要多次敲击或“铲凿”。当通过敲击诱导切片流动时情况也是如此；一旦切片开始流动，整个床层的切片将自由和迅速地从料斗中流出。在所有情况下，不论在料斗内粘连情况如何，一旦切片从料斗中流出，在切片之间便不再有任何残余粘附——没有切片团块、没有“双联”或“三联”，全是整桶一粒粒的切片。
实施并分析切片的代表性第一加热DSC。就大部分情况而言，在发生DSC转变的温度与切片粘连行为之间没有明显关系。
喂入到干燥器内的所有RPU切片的DSC结果非常相似，唯一的特征是在195～200℃偏离基线并在250～252℃达到高峰的单一熔融峰。16-3001切片和UWC AC以及UWC切片的DSC结构显示出在160℃偏离基线和中心位于181℃的低熔融温度吸热谱线。该低熔融温度吸热谱线在174℃达到峰值，显示155～160℃的切片结晶温度。该峰值在135～140℃偏离基线，但假定的基线斜率的波动使该温度增加了20～25℃。
切片在料斗内达到的最终温度是190℃。在30min时，温度是180℃；在45min时，187℃；在60min，188℃；而在90min以及以上，190℃。切片温度在约45min后接近达到平衡，并在大约90min后完全达到其最终值。
切片粘连试验结果载于表3。如同上面详细描述的，切片在料斗1内加热3 h达到给出的温度，取下闸阀滑板，并以审慎的频率锐利地敲击料斗底部的闸阀直至切片开始流动。如果用滑板如此敲击20min后切片仍未开始流动，则结束实验并给试验条件记上″＞20次敲击″的评语。
作为参照例，用正常固相聚合的CB12进行粘连程序的试验，结果发现，在约185℃这一干燥器设备内可达到的最高温度下能自由流动(不需要敲击就开始)。
表3.在几种温度下使切片开始流动所需要的敲击次数
注1未测定，但结论是＞20，根据粘连不随温度提高而减轻的假定显然，椭球形切片-不论UW AC，还是UWC切片-在高温下都比条状RPU切片或者圆柱体16-3001切片粘连程度轻得多。在大约175℃，在空气和在水中结晶的椭球形切片都自由流动，而所有其它类型切片则要求至少5次敲击才能诱导流动(没有足够数据肯定地说RPU150切片也是如此，但根据已有的数据，这似乎也是一个近似肯定的假定)。粘连方面的差异在181～182℃进一步扩大，其中两种球形切片仅需要一次敲击就开始流动(测定出UWC的，并通过两点间内插求出UWAC的)，RPU 166切片要求7次敲击，而所有其它类型切片则需要＞20次敲击。在186℃，UWC切片仍在一次敲击后自由流动，而UW AC切片在3次敲击后自由流动，但是圆柱体和条状切片则在20次敲击后全都依旧粘牢。
16-3001切片在非常接近UW AC切片的温度和方式结晶，这两种切片具有非常接近的组成和IV。
实施例2在这一实验系列中，分析了各种不同形状和形态的PET切片的休止角。休止角是粒料摩擦性质的一种度量尺度，可能与切粒在干燥器内粘结的倾向有关。休止角较高表明切片更容易在干燥器内粘连，而休止角较低则表明材料较容易自由流动。
图2和3显示用于测试粒料休止角的夹具。该试验夹具被设计成工作在高温下的大干燥器内。干燥器备有挡板以引导空气流过试验夹具和高效地加热切片。
闸门试验(图2)是一个盒子，包含金属丝网底1、两个固定侧壁3、一个固定后壁5和垂直可拆卸的侧壁或闸门7。闸门试验盒的内部尺寸是5.75×5.75×8.00英寸。在试验开始时，闸门7被插销维持不动以便让盒子可以用切片9填满。在时间0，开启干燥器。经过一段适当的时间以后，打开干燥器并用Raytek Raynger MX红外高温计(型号RAYMXPCFU)测定切片的温度。随后，慢慢垂直地降低闸门7，直至闸门7的顶边低于底1，随后可取下闸门7。随着闸门7的降低，一些切片9流出盒子。在切片9停止流动之后，测定后壁5上的切片床层高度H。计算休止角φ∶tanφ＝H/D；其中D是床层深度，等于盒子内壁1的水平尺寸。
堆积试验(图3)是在一个可移动盒内的静置平台。盒子具有4个焊接侧壁21和一个金属丝网底。堆积试验盒的内部尺寸是5.75×5.75×3.00英寸。随后，将盒子安装在升降台23上，台上钻有孔，以便让空气穿过切片25流过。升降台包括腿31、升降螺旋33和高度调节钮35。将半径R＝1.5英寸的水平盘22放在静置杆37上。杆37穿过盒子和升降台23的底部孔。在试验开始时，升起盒子以便使圆盘22接触盒子底。随后在盒子中充填切片25。在时间0点启动干燥器。经过适当时间以后，打开干燥器并用Raytek Raynger MX红外高温计(型号RAYMXPCFU)测定切片的温度。随后，通过旋转钮35垂直地慢慢降低盒子直至盒壁21低于圆盘22。测定留在圆盘22上面的切片25的堆高度H并根据tanφ＝H/R计算休止角。
鉴于休止角是温度依赖性的，所以这些测定是在干燥器内维持加热的情况下实施的。
干燥时间介于3～8h，干燥温度设定点介于165℃～185℃。选择这些条件的目的旨在接近工业上普遍实行的干燥器操作条件。
从这两个试验得到的结果表示在表4和5中。在给定干燥器设定点温度的条件下，实际切片温度存在相当大的变化。波动范围大到20℃之多，因此，所有结果都必须就实际温度而论来分析。在大多数情况下，在给定设定点温度的情况下，随着在干燥器内经过的时间的延长，存在着实际切片温度向较高水平的漂移。在闸门试验方法中的切片温度比堆积试验方法中达到的一致地高出10℃。总地看，这些数据指出，实际切片温度对休止角的影响比在干燥器内经过的时间更强。
闸门试验一致地得出较高休止角测定值。虽然温度偏离能解释一部分差异，但在每一种根据实验设计的试验方法之内所经历的20℃的温度范围所产生的变化却小于在具有10℃温度偏离的试验方法之间观察到的变化。于是，可合理地得出结论，试验方法的几何方面对结果具有显著影响。
虽然温度和时间对休止角具有一定影响，但是切片几何形状和形态的影响更为显著。图4显示采用闸门试验方法研究的5种材料得出的休止角比较。每种材料的5个数据点代表所研究的所有时间/温度组合。在一定干燥时间和温度的范围内，椭球体UWC材料表现出比其它圆柱体或条状材料低得多的休止角。根据这些数据可见，与材料的形态相比，切片几何形状似乎对提供低休止角更为重要。
图5显示就堆积试验所做类似分析。每种材料的5个数据点代表所研究的所有时间/温度组合。在这一例子中，椭球体UWC切片的休止角明显低于其它圆柱体或条状材料中任何一种。根据这些数据可见，与材料的形态相比，切片几何形状似乎对提供低休止角更为重要。
从2种休止角试验考虑，椭球体UWC切片一致地提供最低的休止角。鉴于闸门和堆积试验的结果之间存在差异，要在同样切片几何形状和非常近似组成(16-3001、12-3001和CB12)的数据中检测出它们随退火时间的变化是困难的。在实验开始时，一种假设是，结晶和/或固相聚合期间的退火作用减少可在干燥温度下参与切粒之间相互作用的无定形材料的数量，因此退火将导致休止角的减小。虽然闸门试验数据组给出一些与此一致的提示，但是几何形状的影响则强得多。
除了材料之间的区别之外，根据来自高温实验的休止角数据所做模拟未能得出(其它)显著的效应。当把室温休止角数据包括在模拟之内时，在95％信度条件下检测出显著的温度和材料的效应，而干燥时间则不是显著参数。
从这一实施例可得出以下结论a)UWC球形切片具有明显低于所研究的其它切片的休止角。切片几何形状被认为是造成这一结果的主要因素。
b)干燥时间似乎对休止角不具有显著影响，可能在所研究的最高温度和最长时间下除外。
c)在干燥器操作常用的温度范围内，休止角对温度表现出非常弱的依赖性，和对切片形状显著得多的依赖性。
于是，在一种实施方案中，提供一种椭球体切片，其休止角小于34.0°，或小于32.0°，或小于31.0°或更低，或30.0°或更低，在闸门试验中在165℃的实际切片温度下经5h后。
表4闸门试验结果
*代表3个测定值的平均值表5.堆积试验结果
*代表3个测定值的平均值
权利要求
1.一种包含聚酯聚合物椭球体的散料，它具有A)至少0.72dL/g的平均It.V.，以及，或者B)用以下两项表征的熔点a.至少2个熔融峰，其中所述至少两个熔融峰之一，当根据DSC第一扫描谱线测定时，是峰值温度在140℃～220℃范围内并且熔融吸热面积绝对值至少是1Jg的低峰熔点，或b.具有1或多个熔点，这些熔点，当根据DSC第一加热扫描测定时，在小于或等于200℃的温度处具有向吸热方向偏离基线的加热曲线，或者C)低结晶度，在至少20％～由下式规定的最大结晶度Tcmax范围内Tcmax＝50％-CA-OH其中CA是除对苯二甲酸残基以外的羧酸残基的总mol％，以聚酯聚合物中的羧酸残基为100mol％计，并且OH是除乙二醇残基以外的羟基官能化合物残基的总mol％，以羟基官能化合物残基为100mol％计；或者既有B)也有C)。
2.权利要求1的散料，其中散料包含至少75％新鲜聚酯聚合物。
3.权利要求2的散料，其中散料的残余乙醛含量等于或小于10ppm。
4.权利要求1的散料，其中椭球体的休止角小于34.0°，按照闸门试验在165℃实际切片温度、5h后测定。
5.权利要求4的散料，其中休止角小于32°。
6.权利要求5的散料，其中休止角小于31°或更小。
7.权利要求1的散料，其中椭球体具有一定圆度分布，并且分布的模数小于1.4。
8.权利要求5的散料，其中圆度分布的模数等于或小于1.2。
9.权利要求1的散料，其中椭球体用B)和C)表征。
10.权利要求1的散料，其中聚酯聚合物椭球体包含(a)羧酸组分，该组分包含至少80mol％对苯二甲酸或对苯二甲酸衍生物的残基或其混合物，以及(b)羟基组分，该组分包含至少80mol％乙二醇的残基，以聚酯聚合物中的100mol％羧酸组分残基和100mol％羟基组分残基为基准计。
11.权利要求10的散料，其中聚酯聚合物椭球体包含(a)羧酸组分，该组分包含至少90mol％对苯二甲酸和/或对苯二甲酸衍生物的残基或其混合物，以及(b)羟基组分，该组分包含至少90mol％乙二醇的残基，以聚酯聚合物中的100mol％羧酸组分残基和100mol％羟基组分残基为基准计。
12.权利要求1的散料，其中椭球体具有在160℃～210℃范围内的低峰熔点、25％～45％的结晶度，椭球体的数均重量至少是1.0g每100个颗粒并且不超过100g每100个颗粒，其残余乙醛含量等于或小于7ppm。
13.权利要求12的散料，其中椭球体的It.V.介于0.75dL/g到最高约1.1dL/g，并且包含2ppm或更低残余乙醛。
14.权利要求1的散料，其中椭球体具有低峰熔点肩。
15.权利要求1的散料，其中椭球体的It.V.介于0.78dL/g～1.1dL/g。
16.权利要求1的散料，其中椭球体的It.V.介于0.81dL/g～1.2dL/g。
17.权利要求1的散料，其中椭球体被装在运输容器中，且椭球体不是固相聚合的。
18.权利要求1的散料，其中椭球体是通过聚酯聚合物的水下切粒得到的。
19.权利要求1的散料，其中椭球体具有通过椭球体在温度高于聚酯聚合物Tg的含水液态介质中热结晶获得的结晶度。
20.一种干燥并熔融加工聚酯聚合物椭球体的方法，包括A)在干燥区干燥该聚酯聚合物椭球体从而得到干燥椭球体；B)将干燥椭球体引入到熔融加工区中；C)在熔融加工区熔融该聚酯聚合物椭球体，以及D)由熔融聚合物成形制品；其中被引入到干燥区中的聚酯聚合物椭球体不是固相聚合的。
21.权利要求20的方法，其中引入到干燥区内的椭球体的残余乙醛含量等于或小于10ppm。
22.权利要求20的方法，其中椭球体的结晶度介于25％～45％。
23.权利要求20的方法，其中椭球体具有1或多个熔点，用以下两项表征a.至少2个熔融峰，其中所述至少两个熔融峰之一，当根据DSC第一扫描谱线测定时，是峰值温度在140℃～220℃范围内并且熔融吸热面积绝对值至少是1Jg的低峰熔点，或b.具有1或多个熔点，这些熔点，当根据DSC第一加热扫描测定时，在小于或等于200℃的温度处具有向吸热方向偏离基线的加热曲线。
24.权利要求20的方法，其中引入到干燥区中的椭球体具有A)至少0.72dL/g的平均It.V。以及，或者B)用以下两项表征的熔点(i)至少2个熔融峰，其中所述至少两个熔融峰之一，当根据DSC第一扫描谱线测定时，是峰值温度在140℃～220℃范围内并且熔融吸热面积绝对值至少是1Jg的低峰熔点，或(ii)具有1或多个熔点，这些熔点，当根据DSC第一加热扫描测定时，在小于或等于200℃的温度处具有向吸热方向偏离基线的加热曲线，或者C)低结晶度，在至少20％～由下式规定的最大结晶度Tcmax范围内Tcmax＝50％-CA-OH其中CA是除对苯二甲酸残基以外的羧酸残基的总mol％，以聚酯聚合物中的羧酸残基为100mol％计，并且OH是除乙二醇残基以外的羟基官能化合物残基的总mol％，以羟基官能化合物残基为100mol％计；以及D)等于或小于10ppm的残留乙醛含量。
25.权利要求20的方法，其中引入到干燥区中的椭球体包含至少75％新鲜聚酯聚合物。
26.权利要求20的方法，其中引入到干燥区中的椭球体具有小于34.0°的休止角，按照闸门试验在165℃实际切片温度、5h后测定。
27.权利要求26的方法，其中休止角小于32°。
28.权利要求20的方法，其中引入到干燥区中的椭球体具有一定圆度分布，并且分布的模数小于1.4。
29.权利要求20的方法，其中模数等于或小于1.2。
30.权利要求20的方法，其中引入到干燥区中的椭球体包含(a)羧酸组分，该组分包含至少80mol％对苯二甲酸或对苯二甲酸衍生物的残基或其混合物，以及(b)羟基组分，该组分包含至少80mol％乙二醇的残基，以聚酯聚合物中的100mol％羧酸组分残基和100mol％羟基组分残基为基准计。
31.权利要求20的方法，其中引入到干燥区中的椭球体包含(a)羧酸组分，该组分包含至少90mol％对苯二甲酸和/或对苯二甲酸衍生物的残基或其混合物，以及(b)羟基组分，该组分包含至少90mol％乙二醇的残基，以聚酯聚合物中的100mol％羧酸组分残基和100mol％羟基组分残基为基准计。
32.权利要求20的方法，其中引入到干燥区中的椭球体具有在160℃～210℃范围内的低峰熔点、25％～45％的结晶度，椭球体的数均重量至少是1.0g每100个颗粒并且不超过100g每100个颗粒，其残余乙醛含量等于或小于7ppm。
33.权利要求20的方法，其中引入到干燥区中的椭球体的It.V.介于0.78dL/g～1.1dL/g。
34.权利要求20的方法，其中引入到干燥区中的椭球体是通过聚酯聚合物的水下切粒得到的。
35.权利要求20的方法，其中椭球体具有通过椭球体在温度高于聚酯聚合物Tg的含水液态介质中热结晶获得的结晶度。
36.按权利要求20的方法获得的型坯。
37.按权利要求20的方法获得的拉坯吹塑的瓶子。
38.按权利要求24的方法获得的型坯。
39.按权利要求24的方法获得的拉坯吹塑的瓶子。
40.由权利要求1的散料获得的型坯。
41.由权利要求1的散料获得的拉坯吹塑的瓶子。
42.权利要求20的方法，其中制品是片材。
43.权利要求24的方法，其中制品是片材。
44.由权利要求1的散料获得的片材。
全文摘要
提供椭球形聚酯聚合物颗粒以及由该椭球形颗粒制造的型坯和拉坯吹塑瓶子，它具有A)至少0.72dL/g的平均It.V，以及或者B)至少2个熔融峰(根据DSC第一扫描(谱线))，其中所述至少两个熔融峰之一是峰值温度在140～220℃范围内并且熔融吸热面积绝对值至少是1Jg的低峰熔点，或者C)低结晶度，在至少20％～由公式Tcmax＝50％－CA－OH规定的最大结晶度T
文档编号C08G63/16GK101023114SQ200580029421
公开日2007年8月22日 申请日期2005年8月29日 优先权日2004年9月2日
发明者S·魏恩霍尔德, F·L·科尔霍恩, M·P·埃卡特, B·B·加姆布尔 申请人:伊斯曼化学公司