CN101228213A - 热处理聚酯粒料以实现部分结晶的方法 - Google Patents

热处理聚酯粒料以实现部分结晶的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及热处理聚酯粒料以实现部分结晶的方法，其中，将聚酯熔体输入水下造粒体系中并造粒，将所得到的颗粒在短的输送路径上从水下造粒体系加入到水－固体分离装置中，将经干燥的颗粒随后在没有输入外部能量或热量情况下以高于100℃的颗粒温度加入到处理装置中，并且导致部分结晶的热处理通过在颗粒中存在的固有热量而进行，其中，所述处理装置被设计成至少略微倾斜定位的反应器，其中，颗粒以高于100℃的温度加入，从加料位置到排出位置由于自重而穿过该反应器，并且以高于130℃的温度离开该反应器。

Description

热处理聚酯粒料以实现部分结晶的方法
技术领域
本发明涉及根据主权利要求的前述部分的热处理聚酯粒料以实现部分结晶的方法以及根据权利要求3的前述部分的装置。
背景技术
作为用于尤其是薄膜和包装以及容器的原料，可将芳族聚酯或共聚酯，尤其是聚对苯二甲酸乙二酯及其共聚物，聚对苯二甲酸丁二酯及其共聚酯以及聚对苯二甲酸丙二酯和聚萘二甲酸乙二酯加工成颗粒。为了描述本发明，将所有这些聚酯和共聚酯通称为聚酯。
在后公开的WO 2005/044901 A1(BKG)公开了用于热处理聚酯粒料的一类方法，该方法中，例如在″水下热切粒(abschlag)造粒体系″中进行水下造粒后，直接使刚制得的粒料很快排除水，并利用固有热量进行干燥和结晶。为了避免粒料粘结，所述粒料在离心分离出水后，直接经振动或摆动输送机在足够的停留时间后输入下游的灌装设备或固相缩聚器中。在这样的方法中，在粒料中进行从内向外的结晶过程，由此实现在颗粒的整个直径上较均匀的结晶。在该方法中，这样结晶只在利用来自聚合物熔融状态的固有热量下引起，这意味着，在造粒和下游灌装设备或再加工设备之间没有从外部向所述粒料输入热量。WO 2005/044901 A1的方法与现有技术中其它已知方法的根本区别就在于此。
例如在GB 1 250 690 A中描述一种制备聚对苯二甲酸乙二酯颗粒的方法。为此，将原料以在常规的熔融缩合中制得的约280°的热聚酯熔体形式输入水下造粒器中，在此从喷嘴压出的热塑料线料被卷入来自环形喷嘴的水射流中，并被冷却。此外，该线料然后通过水下冷却段输入到切割装置中。在切割装置之后，颗粒经过筛子，该筛子将固体与水分开，在此情况下，水以循环方式流经冷却器。湿的颗粒在其干燥后可以用于热的后缩合。该颗粒尤其是当在热的后缩合中在高于200℃下被处理时，适合以固态用于注塑。
在该工艺中重要的是，在线料造粒法(水下冷切粒造粒体系)中制得的并因而很大程度上冷却的产品，为了进行任何的进一步热处理，也为了进行部分结晶，必须重新加热，亦即需要大量的能量消耗，该能量在之前进行的冷却工艺中丧失掉。
由US-PS 5 540 868已知，如用不同种造粒方法可以从无定形聚酯制得结晶粒料。为此必须将无定形聚酯前体加热到高于70°的温度，从而引发结晶过程。不过，无定形聚酯在高于70°的温度下有以下缺点：其具有粘性的表面。为了防止无定形聚酯在高于70℃的结晶温度下粘结或成块，所述前体必须以颗粒形式存在，并且可以在流化床反应器中通过合适的热气流而保持运动，直到至少表面结晶的程度使得前体的粘结被排除。
虽然无定形聚酯是透明的，但结晶相可从白色着色清楚看出。通常为了克服无定形聚酯的粘性，将前体的结晶过程与进一步的增强的缩聚(通常在200-230°之间在流化床反应器中进行)相结合。为此这样运行反应器：首先，为了克服粘性，在约150℃的最佳结晶温度下进行结晶数小时，然后，粒料或颗粒在200-230°的温度下再缩合数小时，成为较长的链长度。
在同样后公开的DE 10 2004 050 356 A1中没有描述本发明方法。而相反在权利要求11中又称，后造粒器设备包含绝热的容器。
在第3页0010段结尾处描述应进行带有该绝热容器的何种工艺步骤，在此写道：
热的颗粒也可以以保热的状态，例如在绝热的容器中存放，以便进行所希望的结晶过程。
这样，没有将颗粒输送通过绝热的容器，而是将该颗粒存放在容器中，并希望该存放应导致颗粒结晶，而没有发生颗粒彼此结块和粘结。此外，颗粒应保持在保热的状态，即，既不应使其冷却，也不应使其加热。
除了离开干燥器的热颗粒在没有移动装置或没有自身移动情况下的存放只会导致颗粒粘结在一起之外，该文献段落的教导并未包括本申请的方法教导。
发明内容
本发明的目的在于，改进其中部分结晶通过粒料的固有热量从内向外进行的一类方法，使得可再次实现该方法的进一步简化。
为此，根据本发明建议，在WO 2005/0044 901 A1中定义为移动装置的处理装置被设计成至少略微倾斜，直到垂直定位的结晶反应器，在其中加入温度高于100°的粒料，该粒料从加料位置到排出位置穿过该反应器，并以高于130℃的温度离开该结晶区域。
″略微倾斜″意思是，所述反应器不是水平放置或平放，而是相对水平线具有可以直至90°的倾角。
令人惊讶地发现，通过反应器内部的放热过程，防止了粒料发生粘结，虽然粒料在反应器内部较密实地存放并且只由于其自重而穿过反应器。颗粒在反应器中的停留时间介于大于1分钟和优选8分钟之间，然后将部分结晶的颗粒加入随后的处理装置，例如固相缩聚器，料仓等中。
本发明还涉及实施该方法的装置，其特征在于，设计结晶反应器管，其中，所述粒料由于自重而从加料端流到排出端。该反应器管可以没有嵌装件地工作或者具有嵌装件，所述嵌装件导致对颗粒的导引控制(Führung)，其导致结晶过程均匀化。根据另一实施方式，在此也可以在反应器内部设置带桨叶的旋转轴，其导致粒料充分混合。
优选所述反应器是绝热的，并且颗粒在反应器的排出端和接下来的后处理装置或料仓之间的进一步输送例如经过在输送管线中连接的鼓风机而实现。
颗粒以紧密堆积方式穿过反应器，即，在下部取出的颗粒量由上方不断地再装满。而且，取出的颗粒量是可调节的。
具体实施方式
以下借助附图解释本发明的实施例。
在附图中用1标记熔体泵和筛子转换器，在其中相应于箭头F1加入聚酯。筛子转换器的出口处设置水下热切粒造粒器2，由此制备球状或扁豆状颗粒。通过工艺水将该颗粒经输送管线导入水-固体分离装置3，例如离心机中。然后，所述颗粒经输送管线4以高于100℃的温度离开水-固体分离装置3，并加入结晶反应器5中，在所示实施例中，该反应器被设计成垂直放置的反应器。但也可以以相同方式设置至少略微倾斜布置的反应器。所述颗粒从加料位置或加料端到排出端穿过反应器5，在所示实施例中，该排出端后连接输送装置6，其将所述颗粒在例如鼓风机的帮助下输入固相缩聚器8中。
在图2中同样示出竖直放置的具有轴9的结晶反应器5a，该轴9配有桨叶10，并通过驱动马达11而处于转动的状态。该反应器5a也可以略微倾放置。
在两种情况下都设置带有绝热的反应器，但这不是强制需要的。
附图中给出了温度数据和停留时间，在此规定以下含义：
PW＝工艺水温度
GT＝颗粒温度
VZ＝停留时间
可以看出，输入水下热切粒造粒器的颗粒温度高于230°。造粒器2和水-固体分离装置3之间的输送管线中的工艺水温度高于80°，颗粒以高于100℃的颗粒温度离开输送装置4。
颗粒在反应器5中的停留时间大于一分钟，优选为八分钟。
颗粒进入反应器5的温度大于100°，而颗粒在反应器5的排出端处的温度大于130℃，没有加入能量，以为了随后调节例如颗粒的温度。
颗粒进入固相缩聚器8的温度优选也高于130°。
这些温度数据是指颗粒的表面温度。
在实施例中，结晶反应器的高度为1m，内径为270mm，排出处变窄到100mm。而且该排出口的尺寸是可调节的。所述反应器竖直放置，即是垂直定位的。

Claims (7)

1.热处理聚酯粒料以实现部分结晶的方法，其中，将聚酯熔体输入水下造粒体系中并造粒，将所得到的颗粒在短的输送路径上从水下造粒体系加入到水-固体分离装置中，将经干燥的颗粒随后在没有输入外部能量或热量情况下以高于100℃的颗粒温度加入到处理装置中，并且导致部分结晶的热处理通过在颗粒中存在的固有热量而进行，其特征在于，所述颗粒以高于100℃的温度加入到至少略微倾斜定位的结晶反应器中，从加料位置到排出位置穿过该结晶反应器，并以高于130℃的温度离开该结晶区域，而没有加入能量。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，颗粒从结晶反应器的排出端输入料仓、固相缩聚器或其它进一步处理设备中。
3.实施用于热处理聚酯粒料以实现所述粒料部分结晶的方法的装置，其带有水下造粒器(2)和水-固体分离装置(3)，其特征在于至少略微倾斜定位的反应器管(5，5a)，在其下端布置输送装置(6)，其将部分结晶的颗粒输入料仓、固相缩聚器(8)或其它进一步处理设备中。
4.根据权利要求3的装置，其特征在于，所述反应器设置有嵌装件，其通过颗粒的导引控制而使结晶均匀化。
5.根据权利要求3的装置，其特征在于，反应器(5a)配备有带桨叶的旋转轴(9)。
6.根据权利要求3、4或5的装置，其特征在于，反应器(5，5a)是绝热的。
7.根据权利要求3的装置，其特征在于在输送装置(6)和固相缩聚器(8)之间的输送管线中的鼓风机(7)。
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