CN1050795C - 使可结晶的热塑性塑料同时干燥和结晶的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种将可结晶化的热塑性合成材料同时干燥和结晶的方法，其中，将熔融塑料挤压成绳状通过骤冷而表面固化，用气体处理而使之结晶和干燥。所用设备有一个排料槽，它分成骤冷段、脱水段和干燥段，接着有造粒机。上述三段的长度必须考虑绳沿排料槽流动速率，要使绳通过骤冷段的时间最多为1.5秒，而绳的表面温度至少达100℃，通过脱水段时间最多为0.1秒，而干燥段最多为20秒，并使绳表面温度保持在骤冷结束时的温度。

Description

使可结晶的热塑性塑料同时干燥和结晶的方法
本发明涉及一种使绳状可结晶的热塑性塑料例如聚对苯二甲酸乙酯同时干燥和结晶的方法，其中将来自熔融的塑料挤压成绳状，通过在水中骤冷使其表面固化，并通过用气体处理使其结晶和干燥，用于冷却和干燥由喷嘴出来的绳的设备有一个其接受端位于喷嘴下方的排料槽和一个排料槽上在骤冷段内产生冷却液流的装置，有一个随后的脱水段，在该段中排料槽带有使冷却液自由通过的缝隙，有一个紧接着的干燥段，在该段中排料槽带有密集邻接的喷嘴使气体通过，并有一个接在干燥段后面的造粒机。
DE-OS 1905677已经公开了一种这样类型的方法，其中熔化的聚酯绳首先在水中骤冷，然后造粒，最后作为颗粒在一个容器中加热到130℃以上的温度2至30分钟使其结晶。DE-OS 2104265还公开了这种方法的一种改进，其中使在水浴中骤冷后的塑料带通过一个内部由吹入的热空气加热的箱罩。用热气体处理2至3分钟，且在110至250℃气体温度下进行。
本发明的任务在于，在一个已知且被实践证明适用的用于冷却和干燥由喷嘴出来的可结晶热塑性塑料绳的设备范围内进行干燥和结晶的工艺步骤，使其处理时间变短。所用的是由DE 3900250 C2所公开的设备，如该专利说明书尤其是图2所示。
按照本发明，该问题的解决方案是，按绳沿排料槽的流动速度选定骤冷段、脱水段和干燥段的长度，使绳在骤冷段的通过时间最多约为1.5秒就达到绳的表面温度至少100℃，在脱水段的通过时间最多为约0.1秒且在用于结晶的干燥段的通过时间最多为约20秒，并基本上保持骤冷段结束时的表面温度。
借助于已知设备所实施的方法通过为该目的而适当改变其长度带来了出人意料的结果，与已知方法相比明显缩短了结晶时间，在该期间绳在骤冷后保持至少100℃的温度，也即通过干燥段的时间最多约为20秒。这种意外结果表明，由于在干燥段用空气流流过绳，而该气流通过适当调节其温度，实际上可使绳的表面温度在干燥段的整个长度上都保持至少100℃，这样，不存在剩余表面水，因此不会影响结晶过程。在已知设备中，由于在进行结晶的范围之前缺少对绳或颗粒的强烈脱水，因而存在大量的表面水，这样必须在有关区域首先蒸发该表面水，这会使物质丧失许多热量，由此明显延长了结晶过程。然后，必须在有关区域导入热量以补偿该热损失。在本发明方法中省去了这个步骤，因为在该方法中，通过脱水段已使绳实际上在无水状态下进入干燥段，如果绳上尚存在表面水的话，在开始时就已将其完全脱去，以至于在干燥段实际上完全没有残余水可对结晶过程产生不利的影响。此外，另一个优点是，本发明的方法可在一个被实践证明适用的、结构比较简单的设备中进行，这可以相应地降低设备投资。
当绳在冷却液排出后置于一种干燥空气流中，即可在脱水段实现特别强烈的脱水。
有利的是将绳在连接在干燥段后的造粒机中切碎成颗粒状。干燥的颗粒此后可以继续基本上保持绳在干燥段范围的表面温度，而不会产生蒸发残余水的问题，由此可以使结晶过程更加经济地进行。
本发明的一个实施例如附图所示。
图中示出一种适用于实施本发明方法的设备。该设备具有支架1，其上固定有水箱2，水箱中装有以公知方式供给的水，它在此作为冷却液体。该冷却液由缝隙式喷嘴3流到排放台4上并在台上向右形成一层水膜，水膜带走出现在排放台4上的一种可结晶热塑性塑料绳26。排放台4上方装有一组喷嘴5，其中示出一个喷嘴6。以已知方式向喷嘴组5输入熔化的热塑性塑料并由喷嘴6压出。这类喷嘴组的结构是已知的。与此相应，图中所示设备中多个喷嘴6相互排成一行。
由喷嘴6出来的绳26首先落到排放台4上并被由排放台4上流过的水膜带走，直到越过排放台4端部7到达排料槽8，在槽上几乎呈平行地排列滑走。排料槽8设在箱罩9中，箱罩左侧由托臂10支撑在支架1上。箱罩9中装有6个冷却水喷嘴11，如果需要，它们可将附加冷却液(特别是水)喷到排料槽8上并由此提高对塑料绳的冷却效果。排料槽8下端12将由其上面滑过的塑料绳26送往造粒机13，造粒机有两个拉料辊14和15以及刀辊16。刀辊16与同时作为导入台的反向刀17配合操作。造粒机的这种结构本身是已知的。造粒机13安装在机架18上。
流过冷却液的排料槽8的上述范围构成了骤冷段A，其后接有脱水段E。脱水段E有排水装置21，流过骤冷段A的水经排料槽8中的缝隙20直接排入其中。脱水段E还有位于缝隙20之后的吸风筒24，按箭头所示方向空气流穿过滑下排料槽8的绳而由该吸风筒抽出，为此将该区域的排料槽8设计成筛子23。因此，绳26实际上在完全无水的状态下离开脱水段E。
脱水段E之后接有干燥段T。排料槽8在直到下端12的这一区域配有密集的邻接的气流进口喷嘴30，尤其是空气流，这里用箭头31表示。气流由竖筒32进入箱室33，该室位于有进气喷嘴30的排料槽的干燥段区域下方一侧。气流环绕导入干燥段区域的塑料绳26，并由排料槽底部将其托起，使得塑料绳26毫无阻力地前进。这里的进气喷嘴30具有相应的密度。
进气喷嘴30由向前倾斜的缝隙式或多孔式喷嘴构成，在图中由锯齿表示。这类缝隙式喷嘴是已知的。但应当指出，也可以使用垂直穿过排料槽底部的进气喷嘴，不过不能使其内部通过的气流有一种趋势以促进塑料绳26的前进。通过在进气喷嘴30上方安排推进喷嘴22，可以取得附加的促进移动的作用，该喷嘴22使一种气流(尤其是空气流)向下倾斜指向向下输送的塑料绳26。
由于前面安排了脱水段E，干燥段T得到表面冷却的塑料绳26，它们实际上完全脱去了冷却水。由进口喷嘴30送入的气流可使塑料绳26上可能带有的微量残余水在干燥段T一开始即立刻干燥，所以实际上在干燥段的整个长度上输送干燥的塑料绳。这样通过相应地调节由竖筒32送入的空气流的温度可使绳的表面温度在干燥段的整个长度上保持不变，该温度的高低是在该区域的结晶所必需的。为此，按照相关塑料材料所必需的温度，需要时可在竖筒32中设置加热器或冷却器。塑料绳26的结晶也可在一个选定的区域和时间内进行，这里的塑料绳26不含表面水，因而结晶过程不会由于任何塑料绳表面剩余水的蒸发过程而受到影响特别是延缓。
还应指出，如果可以排出足够量的水，使得绳26上附着的残余水在干燥段T开始处可以完全脱除，则也可以单独由一个排水口21构成脱水段E，这样就可为干燥段T留下足够的长度供干绳26输送，并以足够的方式进行结晶。
造粒机13制成的颗粒由排料筒27送入容器25，需要时颗粒在容器中通过吹入的加热空气，而使其温度保持相当于干燥段T区域绳的表面温度，以使结晶过程在颗粒中继续进行。以这种方式可以产生塑料绳或颗粒，其中塑料材料充分结晶化，这对于颗粒的进一步加工是很重要的，原因是晶体状态的颗粒的松散性明显优于非晶形状态的颗粒。在非晶形状态下颗粒容易结块。如其所示，为了避免这种结果，应这样处理塑料材料，使其至少有部分结晶，在聚对苯二甲酸乙二醇酯的情况下(PETP)为20％。为此，在下表中列出了一个相应实施例的数据。
                         表：PET的处理室温(℃)                       21       21      23      23喷嘴组5物料流量(kg/h每根绳)           30       50      80      100熔化物温度(℃)                 286      287     285     285骤冷段A(m)                     0.7      0.7     1.3     1.3水流量(M3/h)                  1.6      1.6     1.6     2.0水温(℃)                       26       26      25      24
             表：PET的处理(续)室温(℃)                21         21       23       23脱水段E(m)              0.3        0.3      0.3      0.3吸气(mbar)              0          0       -2       -6干燥段T(m)              6          6        6        6空气流温度(℃)          31         32       26       32造粒机13绳速(m/分)              40         50       100      120造粒：颗粒重量(mg)            42.0       50.0     40.5     39.9绳温(℃)                118        144      143      154结晶度(％)              20.2       19.4     20.2     19.4

Claims (7)

1.使可结晶的热塑性塑料同时干燥和结晶的方法，其中将来自熔融物的塑料挤压成绳状，通过在水中骤冷使其表面固化，并通过用气体处理而使其结晶和干燥，使用一种用于冷却和干燥由喷嘴出来的绳(26)的设备，它有一个其接受端位于喷嘴下方的排料槽(8)和一个在排料槽(8)内的骤冷段(A)中产生冷却液流的装置，有一个随后的脱水段(E)，在该段中排料槽(8)带有使冷却液自由通过的缝隙(20)，有一个紧接着的干燥段(T)，在该段中排料槽(8)带有密集邻接的喷嘴(30)使气体通过，并有一个接在干燥段(T)之后的造粒机(13)，其特征在于，按绳(26)沿排料槽(8)的流动速度而选定骤冷段(A)、脱水段(E)和干燥段(T)的长度，使绳(26)在骤冷段(A)的通过时间最多约为1.5秒就达到绳(26)的表面温度至少100℃，在脱水段(E)的通过时间最多为约0.1秒，在用于结晶的干燥段(T)的通过时间最多为约20秒，并基本上保持骤冷段(A)结束时的表面温度。
2.按照权利要求1的方法，其特征是，在脱水段(E)中绳(26)排出冷却液后使其置于干空气流中。
3.按照权利要求1或2的方法，其特征是，在位于干燥段(T)之后的造粒机(13)中将绳(26)切碎成颗粒。
4.按照权利要求3的方法，其特征是，颗粒的表面温度基本上保持绳(26)在干燥段(T)区域的表面温度。
5.权利要求1或2所述的方法，其特征是该热塑性塑料为聚对苯二甲酸乙二醇酯。
6.权利要求3所述的方法，其特征是该热塑性塑料为聚对苯二甲酸乙二醇酯。
7.权利要求4所述的方法，其特征是该热塑性塑料为聚对苯二甲酸乙二醇酯。
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