BRPI0720037A2

BRPI0720037A2 - Processo para produção de granulados de policondensado cristalizado homogeneamente

Info

Publication number: BRPI0720037A2
Application number: BRPI0720037-4A
Authority: BR
Inventors: Fernando Eusebio; Brent Allan Culbert; Andreas Christel; Peter Locker
Original assignee: Buehler Ag
Priority date: 2006-12-11
Filing date: 2007-12-05
Publication date: 2013-12-17
Also published as: US20100038806A1; PL2101972T3; BRPI0720037A8; ES2391587T3; EA200900810A1; US8562882B2; DE102006058642A1; WO2008071023A1; EP2101972A1; EA016775B1; MX2009006134A; CN101605643A; EP2101972B1; CN101605643B

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE GRANULADOS DE POLICONDENSADO CRISTA- LIZADO HOMOGENEAMENTE".

A presente invenção refere-se a um processo para a produção 5 contínua de um granulado de policondensado semicristalino de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1.

No estado da técnica são conhecidos processos, que permitem que de policondensados cristalizáveis, fundidos, sejam produzidos granula- dos semicristalinos por resfriamento, corte e tratamento térmico. Normal- 10 mente, o policondensado é resfriado para uma temperatura abaixo de sua temperatura de transição de vidro e novamente aquecido para a cristaliza- ção. Alternativamente, o resfriamento também pode dar-se para uma tempe- ratura de cristalização apropriada, com o que, subsequentemente, pode ser obtida uma cristalização sem alimentação de calor externa.

(DE 103 49 016, Bruckmann; DE 10 2004 015 515, Otto et al.).

Esses processos tem, no entanto, a desvantagem de que não conseguem satisfazer as exigência por uma qualidade de saída regulável flexivelmente e homogênea, no que se refere à temperatura e ao grau de cristalização. Além disso, é desvantajoso que na região inicial da zona de cristalização frequen- 20 temente formam-se aglomerados, que não se desintegram facilmente, em cada caso.

É obtido um controle de temperatura melhor, quando a cristali- zação dos granulados, ainda quentes, se dá na camada turbulenta, sob ali- mentação adicional de um gás de tratamento quente, tal como está descrito nos documentos US 3’544’525 (Balint et al.) ou WO 01/12698 (Borer et al.). O controle e a homogeneidade da cristalização ainda são insuficientes.

O documento WO 01/12698 (Borer et al.) propõe, ainda, o uso de uma combinação de camada borbulhante e camada fluida, com o que pode ser obtido um melhor controle e homogeneidade da cristalização. Mas, 30 nesse caso, existe aqui a desvantagem de que precisam ser usadas grandes quantidades de gás de tratamento, para poder turbilhonar os granulados de policondensado sobre um trajeto de tratamento longo. Por conseguinte, é tarefa da presente invenção por à disposição um processo, com o qual podem ser produzidos granulados de policonden- sado cristalizados homogeneamente, com temperatura controlada e sem formação de aglomerados, de maneira simples e energeticamente favorável.

A tarefa é solucionada de acordo com a reivindicação 1 ,sendo

que uma fusão de policondensado é produzida, moldada para granulados em um meio de refrigeração líquido e resfriada, após o que os granulados no meio de refrigeração líquido são transportados para um dispositivo de sepa- ração e são separados do meio de refrigeração líquido. Subsequentemente, 10 os granulados são tratados em um dispositivo de cristalização, com espectro de tempo de permanência estreito, na contracorrente com um gás de trata- mento, que passa pelos granulados com uma velocidade acima do ponto de fluidização dos mesmos.

De acordo com uma modalidade preferida, o gás de tratamento apresenta uma temperatura que se situa acima da temperatura de granulado média, do que resulta a vantagem de que os granulados de policondensado podem ser ajustados para uma temperatura de saída constante e definida.

Policondensados apropriados compreendem policondensados termoplásticos, cristalizáveis, tais como, por exemplo, poliamida, poliéster, 20 policarbonato, poli-hidroxialcanoato, polilactídio ou seus copolímeros, que são obtidos por uma reação de policondensação sob dissociação de um produto de reação de baixa molecularidade. Nesse caso, a policondensação pode dar-se diretamente entre os monômeros ou através de um estágio in- termediário, que é subsequentemente reagido por transesterificação, sendo 25 que a transesterificação, por sua vez, pode dar-se sob dissociação de um produto de reação de baixa molecularidade ou por polimerização de abertura de anel. Substancialmente, o policondensado obtido desse modo é linear, sendo que pode formar-se um número pequeno de ramificações.

No caso de poliamida, trata-se, nesse caso, de um polímero, que é obtido por policondensação de seus monômeros, um componente de dia- mina e um componente de ácido dicarboxílico, ou um monômero bifuncional, com um grupo terminal amino e um grupo terminal ácido carboxílico. No caso de poliéster, trata-se, nesse caso, de um polímero, que é obtido por policondensação de seus monômeros, um componente de diol e um componente de ácido dicarboxílico. Componentes de diol diferentes são usados, na maioria das vezes, lineares ou cíclicos. Também podem ser usa- 5 dos diferentes componentes de ácido dicarboxílico, na maioria das vezes, aromáticos. Em vez do ácido dicarboxílico, também pode ser usado seu és- ter dimetílico correspondente.

Exemplos típicos dos poliésteres são tereftalato de polietileno (PET), tereftalato de polibutileno (PBT), naftalato de polietileno (PEN), que podem ser uisados como homopolímeros ou como copolímeros.

O polietilentereftalato é obtido de sues monômeros, um compo- nente de diol e um componente de ácido dicarboxílico, sendo que os com- ponentes de diol consistem como monômero principal, em etilenglicol(1,2- etandiol) e os componentes de ácido dicarboxílico, consistem, como monô- 15 mero prinicpal, em ácido tereftálico. Como comonômeros são de interesse outros compostos de diol e ácido dicarboxílico lineares, cíclicos ou aromáti- cos. Comonômeros típicos são dietilenglicol (DEG), ácido isoftálico (IPA) ou 1,4-bis-hidroximetil-ciclohexano (CHDM).

No caso de poli-hidroxialcanoatos, trata-se de polímeros, que são obtidos por policondensação de seus monômeros, com a fórmula geral HO-CH®-(CH2)n-COOH, sendo que R, geralmente, representa um hidrocar- boneto alifático com 1 a 15 átomos de carbono, e n = 1 a 10, geralmente, 1 a

3. Um exemplo típico é poli-hidrobutirato, com R= ch3 e N = 1.

No caso dos polilactídios (conhecidos como ácido poliláctico, PLA) trata-se de polímeros, que podem ser obtidos diretamente sob separa- ção de água de ácido láctico ou por polimerização de abertura de anel, de seus dímeros cíclicos (lactídios).

No caso do policondensado, pode tratar-se de um material novo ou de um material reciclado. Como materiais reciclados são designados po- límeros recuperados dos processos de produção e processamento (post in- dustrial) ou de polímeros coletados e recuperados depois do uso pelo con- sumidor (post consumer). Aos polímeros podem ser adicionados aditivos. Como aditivos são apropriados, por exemplo, catalisadores, corantes e pigmentos, bloque- adores de UV, adjuvantes de processamento, estabilizadores, modificadores de resistência a impacto, agentes de porosidade do tipo químico e físico, 5 materiais de enchimento, agentes de nucleação, agentes inibidores de cha- mas, plastificantes, partículas que aperfeiçoam propriedades de barreira ou mecânicas, corpos de reforço, tais como esferas ou fibras, bem como subs- tâncias reativas, tais como, por exemplo, absorvedores de oxigênio, absor- vedores de acetaldeído ou substâncias que aumentam o peso molecular etc. 10 A produção de uma fusão de polímero dá-se por meio de apare-

lhos ou reatores conhecidos no estado da técnica. Em princípio, são de inte- resse reatores de polimerização, nos quais são produzidos polímeros em fase líquida, tais como, por exemplo, caldeiras de agitação, reatores de gaio- la ou reatores de discos, ou então aparelhos, nos quais são fundidos políme- 15 ros produzidos previamente, tais como, por exemplo, extrusores ou amassa- doras. A produção da fusão de polímero pode dar-se continuamente ou em lotes. Mas, para o processamento adicionalmente são preferidos processos contínuos.

Em um dispositivo de saída, particularmente, um bocal ou placa 20 de bocais, são moldados cordões individuais da fusão de policondensado. Para produção de granulados de cordões de policondensado, podem ser usadas técnicas de granulação conhecidas, tal como granulação de extru- são, granulação de anel de água, granulação subaquática ou granulação de cabeça (também granulação de hot face). Nesse caso, os cordões de poli- 25 condensação, que saem dos canais de fusão, são solidificados e separados em uma pluralidade de granulados individuais, sendo que a separação pode dar-se antes ou depois da solidificação.

Apesar do uso do termo “água” na designação dos dispositivos de granulação, também podem ser usados outros meios líquidos.

A separação dá-se, por exemplo, por uma formação de gotas

espontânea, pelo uso de um meio de cisalhamento líquido ou por uma sepa- ração mecânica, particularmente, corte. Durante uma formação de gotas espontânea ou forçada por um meio de cisalhamento na saída de bocal, pode dar-se um corte, tanto dire- tamente na saída de bocal ou então só depois da passagem por um trajeto de tratamento. A solidificação da fusão de policondensado dá-se por refrige- 5 ração, com ajuda de um ou mais fluidos de refrigeração, sendo que pode tratar-se de meios de refrigeração gasosos (por exemplo, ar, nitrogênio ou C02) ou líquidos (por exemplo, água ou etilenglicol) ou uma combinação dos mesmos. De acordo com a invenção, é usado pelo menos um meio de refri- geração líquido. O policondensado, particularmente, como cordões de poli- 10 condensado ou como gotas, antes da entrada no meio de refrigeração líqui- do, pode passar por um trajeto que contém gás de processo, particularmen- te, ar ou neblina de água.

O tamanho de granulado médio deve situar-se entre 0,1 mm e mm, de preferência, entre 0,5 mm e 3 mm, e, particularmente, entre 0,85 mm e 2,5 mm.

Os granulados devem apresentar, de preferência, uma forma de granulado definida, tal como, por exemplo, cilíndrica, esférica, em forma de gota, semelhante a esfera ou uma forma de design, tal como é proposta, por exemplo, em EP 0 541 674 (Yau).

A refrigeração dos granulados de policondensado pode dar-se

para uma temperatura média, que se situa abaixo do âmbito de temperatura de cristalização do policondensado. Mas, de preferência, a refrigeração dá- se para uma temperatura média, que se situa dentro do âmbito de tempera- tura de cristalização do policondensado. Para isso, é possível aumentar a 25 temperatura do meio de refrigeração e/ou escolher um tempo de permanên- cia no meio de refrigeração correspondentemente curto. Simultaneamente à refrigeração, os granulados de policondensado podem ser transportados para uma outra etapa de processo.

O âmbito de temperatura de cristalização apropriado é visível quando se inscreve o tempo da metade do valor de cristalização (t1/2) como função da temperatura. Ele está limitado para cima e para baixo pela tempe- ratura, à qual o tempo de metade do valor de cristalização atinge aproxima- damente 10 vezes o tempo da metade do valor de cristalização mínimo. Como tempos da metade do valor de cristalização (t1/2) muito curtos só po- dem ser determinados com dificuldade, é usado como valor mínimo (t1/2)= 1 minuto. No caso de polietilentereftalato o âmbito de temperatura está situado 5 entre 110 e 220°C.

Para isso, o tempo da metade do valor de cristalização é deter- minado por meio de cristalização isotérmica na DSC, sendo que (t1/2) cor- responde ao tempo que, à temperatura dada, é necessário depois do tempo de indução, para atingir 50% da cristalinidade obtenível.

Depois da refrigeração, o meio de refrigeração é separado dos

granulados. Opcionalmente, dá-se um outro tratamento (condicionamento) dos granulados em um meio líquido, para o que pode ser usado, diretamen- te, o meio de refrigeração ou um ouro líquido.

A separação dos granulados de um meio de refrigeração líquido dá-se por meio de dispositivos de separação conhecidos no estado da técni- ca. Nesse caso, pode tratar-se, apenas, de dispositivos de separação passi- vos, tais como, por exemplo, grades ou grelhas, pelas quais pode passar o meio de refrigeração, mas não o granulado. Normalmente, porém, são usa- dos dispositivos de separação ativos, pelo menos para uma parte da sepa- ração, sendo que a separação dá-se, por exemplo, por meio de uma passa- gem de gás, uma força centrífuga ou um impacto. Esses dispositivos são conhecidos, por exemplo, como dispositivos de aspiração, secadores de im- pacto ou secadores centrífugos. Uma parte da separação também pode dar- se por meio de uma corrente de gás insaturada, opcionalmente aquecida, por evaporação do meio de refrigeração.

Depois da separação dos granulados de policondensado do meio de refrigeração líquido, pode dar-se uma transferência direta para a câmara de tratamento subsequente, para cristalização. Opcionalmente, po- rém, os granulados de policondensado também podem ser guiados por um 30 trajeto de transporte, sendo que precisa estar garantido um movimento rela- tivo permanente entre os granulados individuais. O movimento relativo pode ser obtido, por exemplo, por uma alta velocidade de corrente em uma tubu- lação (maior que 0,3 m/min, particularmente, maior que 1 m/min), por um envolvimento em uma corrente de gás de transporte, por movimento mecâ- nico, por exemplo, por meio de agitador ou rosca transportadora, ou por ge- ração de uma oscilação ou vibração.

De acordo com a invenção, os granulados de policondensado

atravessam a câmara de tratamento para cristalização, substancialmente, de cima para baixo, enquanto a câmara de tratamento é atravessada de baixo para cima por um gás de tratamento. O gás de tratamento apresenta para isso uma velocidade de tubo vazio, que se situa acima do ponto de fluidiza- ção dos granulados de policondensado na cama de tratamento.

Os granulados de policondensado atravessam a câmara de tra- tamento com um espectro de tempo de permanência estreito.

Para garantir um espectro de tempo de permanência estreito nas condições dadas, pelo menos em partes da câmara de tratamento precisa 15 ser evitado um forte turbilhonamento. Isso pode ser obtido impedindo-se uma formação de bolhas na câmara de tratamento pelo uso de camadas de elementos de retenção, tal como é proposto no pedido de patente da Buhler AG “Vorrichtung und Verfahren zur thermischen Begandlung von Schuttgut- materialien” (depositado em 8/12/2006), ou ajustando-se a velocidade do 20 gás de tratamento apenas ligeiramente acima do ponto de fluidização dos granulados de policondensado, a uma simultânea velocidade de precipitação alta dos granulados de policondensado.

A câmara de tratamento para cristalização é circundada por uma carcaça. A secção transversal horizontal da câmara de tratamento pode a- 25 presentar qualquer forma, mas, de preferência, é redonda ou retangular. A câmara de tratamento está disposta, substancialmente, verticalmente, de modo que o granulado pode atravessar o dispositivo de cima para baixo. É importante, nesse caso, que possa ser obtida uma corrente de produto uni- forme. A câmara de tratamento é limitada lateralmente por um envoltório. A 30 parede do envoltório pode consistir, nesse caso, em segmentos cilíndricos, cônicos ou em uma combinação de segmentos cônicos e cilíndricos, com o que a distribuição da velocidade do gás pode ser influenciada através da altura do dispositivo. Um alargamento na região do teto permite, nesse caso, uma redução da velocidade do gás, o que impede a descarga de granulado. Um estreitamento na região do teto permite um aumento da velocidade do gás, o que leva a um turbilhonamento mais forte, com o que eventuais ade- 5 rências podem ser impedidas.

Uma modalidade especial prevê um envoltório de carcaça pelo menos aproximadamente simétrico em rotação, o que produz vantagens de tecnologia de produção, bem como vantagens para uma corrente de produto uniforme.

No interior da câmara de tratamento pode estar disposto um

corpo de deslocamento, que não é atravessado pelo granulado e, desse modo, reduz o tamanho da câmara de tratamento. Esses corpos de deslo- camento podem ser usados, por exemplo, para a passagem de gás de tra- tamento, para adaptação da área de secção transversal livre ou para aper- feiçoamento da corrente de granulado.

Pelo menos uma abertura de enchimento termina na região do teto da câmara de tratamento e possibilita a introdução do granulado a ser tratado na câmara de tratamento. No caso da abertura de enchimento, pode tratar-se, por exemplo, de uma abertura na carcaça ou da saída de um tubo, 20 que é guiado para dentro da carcaça. A abertura de enchimento pode estar dividida em diversos segmentos, o que permite uma distribuição dos granu- lados na câmara de tratamento.

Pelo menos uma abertura de descarga termina na parte inferior da câmara de tratamento, pela qual o granulado tratado pode ser descarre- 25 gado da câmara de tratamento. No caso da abertura de descarga pode tra- tar-se, por exemplo, de uma abertura na carcaça ou da entrada em um tubo, que é guiado para fora da carcaça. Normalmente, o granulado é alimentado à abertura de descarga por uma região cônica. O ângulo do cone de escoa- mento perfaz em relação à horizontal, de preferência, 50 - 80°, quando o 30 granulado não é fluidificado ou virado no cone de descarga, e 15 - 60°, parti- cularmente, 30 - 50°, quando o granulado é fluidificado ou vibrado no cone de descarga. Alternativamente, o granulado também pode ser conduzido à abertura de descarga por meio de um dispositivo de descarga mecânico, tal como, por exemplo, uma rosca. Abaixo da abertura de descarga pode en- contrar-se um elemento de bloqueio, tal como, por exemplo, uma comporta 5 de roda celular, um cilindro de descarga disposto horizontalmente ou um distribuidor automático, com cuja ajuda o escoamento de granulado da câ- mara de tratamento é regulado. Como valor de regulagem pode servir, nesse caso, por exemplo, a altura de enchimento do granulado na câmara de tra- tamento ou o peso dos granulados no dispositivo.

Na região do fundo da câmara de tratamento encontra-se pelo

menos um dispositivo de alimentação para o gás de tratamento. O dispositi- vo de alimentação apresenta pelo menos uma abertura de entrada, pela qual o gás de tratamento corre para dentro da câmara de tratamento.

O dispositivo de alimentação para um gás de tratamento pode compreender dispositivos, tais como, por exemplo, cones abertos para baixo ou fileiras de teto, bem como tubos ou chapas com furos de saída, desde que se dê uma distribuição suficientemente uniforme do gás de tratamento. Uma modalidade especial prevê que a câmara de tratamento seja limitada para baixo por um dispositivo de bloqueio, pelo menos parcialmente perme- ável a gás, particularmente, uma chapa perfurada com uma pluralidade de aberturas de entrada, que pode ser atravessada, pelo menos em pontos, pelo gás de tratamento, mas não pelos granulados. Para isso, as aberturas são menores do que o diâmetro dos granulados. A área de passagem apre- senta, de preferência, entre 1 % e 30%. São preferidas aberturas entre 20 e 90%, particularmente, entre 30 e 80% do diâmetro dos granulados. O núme- ro, tamanho e disposição das aberturas podem, nesse caso, ser uniformes ou não uniformes. O dispositivo de bloqueio está disposto conicamente ou horizontalmente.

Abaixo do dispositivo de bloqueio pode encontrar-se uma câma- ra de distribuição, pela qual o gás de tratamento pode ser conduzido para o dispositivo de bloqueio. Nessa câmara de distribuição termina pelo menos uma abertura de alimentação para gás de tratamento. Além disso, podem estar dispostos dispositivos para distribuição do gás de tratamento, tais co- mo chapas de retenção, válvulas ou chapeletas, assim como, também, ca- nais separados para a alimentação de gás de tratamento individual.

Alternativamente, a câmara de tratamento pode estar limitada 5 por um dispositivo de bloqueio não permeável a gás. Nesse caso, pode tra- tar-se, no caso do pelo menos um dispositivo de alimentação para um gás de tratamento, de uma abertura na carcaça, da saída de um tubo ou de vá- rios tubos, que são guiados para dentro da carcaça, ou de um teto individual ou de uma fileira de tetos, que estão dotados de furos ou estão abertos para 10 baixo. Nesse caso, pode ser usado um eventual corpo de deslocamento par- ra alimentação de gás.

Uma modalidade especial da presente invenção prevê que, adi- cionalmente ao pelo menos um dispositivo de alimentação para gás de tra- tamento, pelo menos um outro dispositivo de alimentação na região de fundo 15 da câmara de tratamento termina na câmara de tratamento, com o que pode ser obtida uma alimentação de calor de estágios múltiplos, bem como um perfil de velocidade de velocidade de gás de estágios múltiplos.

Na região do teto da câmara de tratamento encontra-se pelo menos um dispositivo de remoção para o gás de tratamento. No caso do 20 dispositivo de remoção pode tratar-se, por exemplo, de uma abertura na car- caça ou de uma entrada em um tubo, que está guiado para fora da carcaça. O dispositivo de remoção pode encontrar-se, nesse caso, no envoltório ou teto da câmara de tratamento.

Dentro ou abaixo do dispositivo de remoção podem encontrar-se 25 dispositivos que permitem a passagem de gás de tratamento, mas impedem a passagem de granulados. Isso pode dar-se, por exemplo, por um canal de passagem curvado ou desviado, ou com ajuda de peças de montagem inter- na de desvio, tal como, por exemplo, um separador em zigue-zague. Entre o dispositivo de remoção e o dispositivo de alimentação para o gás de trata- 30 mento pode existir uma circulação fechada ou parcialmente fechada.

De preferência, o gás de tratamento é guiado para a câmara de tratamento com uma temperatura que se situa acima da temperatura média do granulado dos granulados de policondensado na entrada na câmara de tratamento. Para isso, o gás de tratamento é guiado, pelo menos parcial- mente, em circulação, sendo que, em cada caso, uma pequena quantidade de gás de troca é alimentado ou removido. Na circulação podem encontrar- 5 se outros dispositivos, tais como, por exemplo, dispositivos de condensação (por exemplo, ventiladores, sopradores ou compressores), trocadores de calor ou dispositivos de purificação (por exemplo, filtros, ciclones, lavadores ou dispositivos de combustão catalíticos). Como uma grande parte da ener- gia de condensação passa como calor para a corrente de gás, a temperatura 10 do gás de tratamento mais alta também pode ser mantida com pequena po- tência de aquecimento adicional. Mas, se a temperatura de entrada dos gra- nulados de policondensado for modificada, isso pode ser compensado pela potência de aquecimento adicional.

Uma alta velocidade de precipitação dos granulados de policon- 15 densado na câmara de tratamento impede a formação de canais, pelos quais grandes quantidades de gás de tratamento podem passar pela carga de granulado, com apenas uma pequena troca de calor entre gás e granula- do. Velocidades de precipitação suficientes são maiores do que 0,05 m/min, particularmente, maiores do que 0,15 m/min. Normalmente, a velocidade de 20 precipitação deve ficar abaixo de 5 m/min, particularmente, abaixo de 2 m/min, uma vez que, senão, resultam tempos de tratamento muito pequenos ou câmaras de tratamento muito altos.

Um espectro de tempo de permanência suficientemente estreito existe quando um espectro de tempo de permanência apresenta uma carac- 25 terística inicial, que é melhor do que a de uma cascada de caldeiras de agi- tação de três ou mais, particularmente, quatro ou mais, caldeiras de agita- ção. A característica inicial descreve, nesse caso, o espectro do momento zero até o tempo de permanência médio. Com isso, está garantido que pelo menos 95%, particularmente, pelo menos 97%, do granulado de policonden- 30 sado apresentem um tempo de permanência mínimo, de mais do que 20% do tempo de permanência médio na câmara de tratamento.

O tempo de permanência médio resulta em razão da carga de granulado e do volume da câmara de tratamento. A mínima do tempo de permanência médio é atingida quando ocorre a formação de aglomerados no processo. A máxima do tempo de permanência médio resulta de uma altura admissível máxima da câmara de tratamento, sendo que a mesma é dada 5 pela alimentação do gás de tratamento. São convenientes tempos de per- manência médios de 0,2 a 60 minutos, sendo que, por exemplo, para o tra- tamento de polietilentereftalato, com um teor de comonômero de menos de 6% em mol, são suficientes tempos de permanência médios de 1 - 15 minu- tos, particularmente, 2 a 8 minutos.

Como ponto de fluidização é designada a velocidade de corren-

te, na qual a carga se encontra no estado mais fluido. A determinação do ponto de fluidização de uma medição de um processo de perda de pressão está representada no VDI Wârmeatlas, 5a. edição 1988, no capítulo Lf1 figu- ra 4. Um cálculo aproximativo pode ser encontrado em “Wãrme und Stoffu- 15 bertragung in der Wirbelschicht: H. Martin; Chem. Ing. Tech 52 (1980) No. 3, p199-209”. Para a porosidade (P) é usado um cálculo da geometria de partí- cula, sendo que

P vale = (1/14/Os)A(1/3) e para

Os = superfície da esfera de volume igual/superfície da partícula.

Para partículas de material de carga não esféricas, pode ser u-

sado o diâmetro da esfera de volume igual.

Alternativamente, a porosidade também pode ser calculada do peso de carga no ponto de fluidização e a densidade de produto P = 1- densidade de carga/densidade de produto.

Se ocorrerem fortes desvios dos valores de porosidade de acor-

do com os dois tipos de cálculo, então, em todo caso, tem de ser realizada uma medição.

Em granulados com um diâmetro médio de 1,4 a 5 mm e uma temperatura entre 0°C e 300°C, é obtido o ponto de fluidização, a uma velo- cidade de tubo vazio de cerca de 0,6 a 2 m/s.

O diâmetro médio de granulado corresponde, nesse caso, ao diâmetro médio das esferas de volume igual dos granulados. A velocidade de tubo vazio corresponde, nesse caso, à veloci- dade de gás na câmara de tratamento não enchida e é calculada da quanti- dade de gás por tempo, dividida pela secção transversal da câmara de tra- tamento.

5 Outras vantagens, características e possibilidades de aplicação

da invenção evidenciam-se da descrição abaixo de duas modalidades da invenção, com ase no desenho, sendo que:

Figura 1 mostra uma primeira modalidade da presente invenção;

e

Figura 2 mostra uma segunda modalidade da presente invenção.

A figura 1 mostra uma modalidade da presente invenção, sendo que material de policondensado é descarregado por meio de uma bomba de fusão (2) e, opcionalmente, um filtro de fusão (não mostrado) de um reator de fusão (1) e comprimido por um bocal (3) em forma de cordão. Os cordões 15 de policondensado são refrigerados em um dispositivo de refrigeração (8) e cortados em granulados por meio de um granulador (4). Depois do granula- dor (4), os granulados correm por um trajeto de transporte (5) para um seca- dor de granulado (6). Na tubulação de transporte (5b) podem estar dispos- tos, opcionalmente, uma bomba (5a) peças de ramificação, tais como desvi- 20 os de tubos, cortadores de aglomerado ou dispositivos de alimentação para meios de refrigeração e/ou transporte alternativos. Meio de refrigeração se- parado é transformado em um sistema de circulação (9), que, nesse caso, consiste em tubulações (9a), pelo menos um tanque (9b), pelo menos um trocador de calor (9c) e pelo menos uma bomba (9d), com o que está garan- 25 tida uma incidência dirigida de meio de refrigeração temperado sobre os cordões de policondensado.

Depois da separação do meio de refrigeração, os granulados chegam, através de um outro trajeto de transporte (7) e da abertura de en- chimento para granulados (13) na região de teto (18), à câmara de tratamen- 30 to (12). Ali o granulado é tratado na contracorrente com um gás de tratamen- to, sendo que o gás de tratamento chega por uma abertura de alimentação (19) a uma câmara de distribuição (20) e é guiado por um dispositivo de ali- mentação para gás de tratamento (15), aqui, uma chapa perfurada, à região de fundo (16) da câmara de tratamento (12) e na região de teto (18) é guiado novamente para fora da câmara de tratamento (12) por um dispositivo de remoção para gás de tratamento (17).

5 Pelo ajuste da quantidade de gás sobre o ponto de fluidização

da carga de granulado, o granulado atravessa a câmara de tratamento (12), substancialmente, em uma corrente de êmbolo como camada sólida fluidifi- cada e deixa a câmara de tratamento (12) pela abertura de descarga (14), sendo que a quantidade de descarga é regulada por um dispositivo de blo- 10 queio (não mostrado), tal como comporta de roda celular ou um dispositivo de distribuição pneumático.

A Figura 2 mostra uma outra modalidade da presente invenção, mas com a diferença de que é usada uma granulação subaquática e não uma granulação por extrusão, sendo que os cordões de policondensado são cortados diretamente na saída do bocal por meio de um dispositivo de corte subaquático (4). Como outras diferenças, estão representadas duas abertu- ras de enchimento para granulados (13) na câmara de tratamento (12). A alimentação de gás de tratamento dá-se, por um lado, por uma abertura de alimentação (19) a um dispositivo de alimentação para gás de tratamento (15), nesse caso, uma pluralidade de canais de entrada para a região de fundo da câmara de tratamento (16). Por outro lado, a alimentação de gás de tratamento dá-se por uma outra abertura de alimentação (21) a um outro dispositivo de alimentação para gás de tratamento (22), aqui, um cone inver- tido, aberto para baixo, em uma região acima da região de fundo (16) da câmara de tratamento (12).

Desse modo, a câmara de tratamento (12) é dividida em duas zonas, sendo que a quantidade de gás nas duas regiões situa-se acima do ponto de fluidização da carga de granulado. Na região superior, porém, for- ma-se um forte turbilhonamento e remistura, o que leva a uma rápida equi- 30 paração de temperatura entre granulado e gás de tratamento. Na região infe- rior apresenta-se, então, novamente, uma zona de tratamento com espectro de tempo de permanência estreito. As vantagens do processo de acordo com a invenção são ilus- trados em um caso de aplicação exemplificado, sendo que o tempo de per- manência para a produção de granulados homogêneos, livres de aglomera- do, situa-se abaixo do de processos convencionais.

5 Exemplo 1

Um copolímero de polietilentereftalato, com 2% em mol de modi- ficação de IPA e um valor de IV de 0,6 dl/g foi processado em uma constru- ção de teste de acordo com a Figura 2, sendo que a produção de fusão deu- se em um extrusor de dois eixos e não foi usada nenhuma bomba (5a). A 10 carga perfez 200 kg/h, a temperatura de fusão na saída do bocal situou-se em 290°C. Por granulação subaquática deu-se uma granulação para um pe- so de granulado de 18 mg. Como meio de refrigeração líquido foi usada á- gua, a 90°C. Na entrada na câmara de tratamento, a temperatura de granu- lado média perfez cerca de 140°C. A câmara de tratamento estava dividida 15 em duas zonas pelos dois dispositivos de entrada de gás, sendo que à zona inferior foi alimentado ar com 170°C, de modo que resultou uma velocidade de gás (velocidade de tubo vazio) de cerca de 1 m/s, e à zona superior foi alimentado ar adicional com 180°C, de modo que resultou uma velocidade de gás de características 2 m/s. Na zona superior formou-se um forte turbi- 20 Ihonamento sobre uma altura de camada de 30 cm, com um tempo de per- manência de cerca de 2 minutos. Na zona inferior formou-se uma camada sólida movida, com 90 mm/min de velocidade de precipitação sobre uma altura de camada de 100 cm, com um tempo de permanência de cerca de 9 minutos., Por adição de granulados de PET coloridos resultou um espectro 25 de tempo de permanência de 4 a 25 minutos, sendo que não saíram quais- quer granulados com menos de 4 minutos de permanência. A temperatura de saída dos granulados perfez 175°C. Os granulados estavam completa- mente brancos, sem apresentar nenhuma parte de granulados amorfos (transparentes). O valor da fusão por DSC perfez 41,8 J/g, o que correspon- 30 de a 36% de cristalinidade. Não se formaram quaisquer grumos ou aglome- rados.

LISTAGEM DE REFERÊNCIA 1 reator

2 dispositivo de transporte para fusão de policondensado

3 bocal

4 dispositivo de corte (granulador)

5 dispositivo de transporte, para transporte dos granulados de po-

licondensado em um meio de refrigeração líquido

6 dispositivo de separação para separação dos granulados de po- licondensado do meio de refrigeração líquido

7 dispositivo de transporte para granulado de policondensado

8 dispositivo de refrigeração para refrigeração dos cordões de po-

licondensado

9 sistema de recondução para meio de refrigeração líquido 11 envoltório de carcaça 12 câmara de tratamento 13 abertura de enchimento para granulado 14 abertura de descarga para granulado dispositivo de alimentação para gás de tratamento 16 região de fundo da câmara de tratamento 17 dispositivo de remoção para gás de tratamento 18 região de teto da câmara de tratamento 19 abertura de alimentação para gás de tratamento câmara de distribuição para entrada de gás 21 outra abertura de alimentação 22 outro dispositivo de alimentação para gás de tratamento

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Processo para a produção contínua de um granulado de poli- condensado semicristalino, que apresenta as seguintes etapas: • produção de uma fusão de policondensado; · formação de granulados de policondensado e solidificação da fusão de policondensado em um meio de refrigeração líquido, sendo que a formação dos granulados pode dar-se antes ou depois da solidificação; • separação dos granulados do meio de refrigeração líquido, as- sim que tiver se dado o resfriamento dos granulados de policondensado para uma temperatura média, que está dentro do âmbito de temperatura de crista- lização do policondensado; • cristalização dos granulados em uma câmara de tratamento, em que o tratamento do gás na câmara de tratamento e conduzida em outra corrente em relação aos granulados policondensados. caracterizado pelo fato de que a velocidade da corrente do gás de tratamen- to situa-se ligeiramente acima do ponto de fluidização do granulado de poli- condensado e que pelo menos 95% dos granulados de policondensado na câmara de tratamento (12) tem um tempo de permanência mínimo de mais de 20% do tempo de permanência médio.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o gás de tratamento é alimentado a uma temperatura que se si- tua acima da temperatura de entrada média dos granulados de policonden- sado na câmara de tratamento (12).

3. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o meio de refrigeração líquido pode, até um certo ponto, ser circulado e aquecido.

4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que no caso do policondensado tra- ta-se de poliamida, policarbonato, poli-hidroxialcanoato, polilactídio ou poli- éster, ou um copolímero dos mesmos e/ou uma mistura dos mesmos.

5. Processo de acordo com a reiivndicação 4, caracterizado pelo fato de que o poliéster é tereftalato de polietileno (PET), tereftalato de polibu- tileno (PBT) ou naftalato de polietileno (PEN).

6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a velocidade de precipitação dos granulados de policondensado na câmara de tratamento (12) é maior do que 0,05 m/min.

7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a velocidade de precipitação dos granulados de policondensado na câmara de tratamento (12) é maior do que 0,15 m/min.