DD146610A1 - Verfahren zur herstellung nachkondensierter polyalkylenterephthalate - Google Patents

Abstract

Die Erfindung befaszt sich mit der Herstellung von Polyalkylenterephthalaten ueberdurchschnittlich hoher Molekulargewichte. Ihr Ziel besteht darin, ein Verfahren zur Festphasennachkondensation von Polyalkylenterephthalaten zu entwickeln,welches kurze Reaktionszeiten mit hohen Durchsatzleistungen vereint.Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachkondensation an poroesen Granulaten groszer innerer Oberflaeche vorzunehmen. Ihre Aufgabe besteht insbesondere darin, den Vorgang der Oberflaechenvergroeszerung zwischen der Granulierung und der Nachkondensation durchzufuehren. Diese Aufgabe wird erfindungsgemaesz geloest, in dem man die mit Treibmitteln beladene Schmelze des Polyalkylenterephthalats nach Verlassen der Homogenisiereinrichtung unter sofortiger Abkuehlung granuliert und die Granulate anschlieszend bei vermindertem Druck sowie erhoehter Temperatur in einem Arbeitsgang trocknet, entgast und nachkondensiert. Polyalkylenterephthalate ueberdurchschnittlich hoher Molekulargewichte koennen als Reifencord sowie in der Luft- und Raumfahrttechnik eingesetzt werden.

Description

Titel der Erfindung

Verfahren zur Herstellung nachkondensierter .Polyalkylenterephthalat^

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von PoIyalkylenterephthalaten überdurchschnittlich hoher Molekulargewichte nach Patentanmeldung V/P002C/212054. Sie befaßt sich insbesondere mit Verfahren hoher Durchsatzleistungen und geringer thermischer Belastung. Die hergestellten Produkte v/erden hauptsächlich als Reifencord sowie in der Luft- und Raumfahrtindustrie eingesetzt.'

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Polyalkylenterephthalate überdurchschnittlich hoher Molekulargewichte erzeugt man heute vorzugsweise durch Nachkondensation in fester Phase. Als Ausgangsprodukte dienen Polykondensate mittleren Molekulargewichtes, die granuliert und anschließend einer thermischen Nachbehandlung unterworfen v/erden. Verfahren'dieser Art werden in der DD-PS 9346, der DD-PS 75639 und der DS-PS 930231 beschrieben.

Ihr Nachteil besteht darin, daß die weiterführende Kondensationsreaktion nur an der Oberfläche des Granulatkorns befriedigend ,.· schnell abläuft. In seinem Inneren dagegen ist die Diffusion der abgespaltenen Diolkomponente der geschwindigkeitsbestimmende Schritt. Wegen der großen Diffusionswege führt dies zu längen Nachkondensationsseiten. Dadurch werden die Apparategröße, der Produktionsablauf "und die Produktqualität ungünstig beeinflußt..

Unter Überwindung dieser Nachteile wurde im Hauptpatent WPC02C 212054 ein Verfahren vorgeschlagen, welches der Nachkondensation eine Oberflächenvergrößerung voranstellt. Hierzu wird das Polykondensat unter Verwendung von Treibmitteln verschäumt, abgekühlt, granuliert und anschließend bei vermindertem Druck sowie erhöhter Temperatur nachkondensiert. Das Verschäumen der treibmittelbeladenen Schmelze erfolgt unmittelbar nach Verlassen der Homogenisiereinrichtung, vorzugsweise einem Extruder. Der Vorgang erfordert eine gewisse Zeit und geht bei allmählicher Erstarrung der'Schmelze vonstatten. Er läßt sich am besten realisieren bei allen Trockengießverfahren, bei der Strang- bzw. Bandgranulierung oder bei Abkühlung der Schmelze auf einem Stahlband. Das Verfahren bietet sich daher für die kleintechnische Herstellung hochkondensierter Polyalkylenterephthalate an. Weniger geeignet ist es für den großtechnischen Einsatz. Hier haben sich, wie aus der DD-PS 66275 hervorgeht, Unterwassergranulatoren mit höherer Leistung und sofortiger Schmelzekühlung durchgesetzt. Probleme ergeben sich auch dann, wenn die aufgeschäumte Schmelze in einem Wasserbad gekühlt werden soll, Das Wasser dringt dann in die Poren ein und läßt sich hieraus nur schwer entfernen» Unangemessen lange Trockenzeiten sind die PoIge. Sie können im Extremfall den in der llachkondensation erzielten Zeitgewinn zunichte machen, so daß letzten Endes nur noch ein Qualitätsgowinn übrigbleibt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Pestphasennachköndensation von Polyalkylenterephthalaten zu entwickeln, welches kurze Reaktionszeiten mit hohen Durchsatzleistungen vereint. Das Verfahren soll außerdem für die Verarbeitung wasserfeuchter Granulate geeignet sein.

Darlegung des Wesens' der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachkondensation an porösen-Granulaten großer innerer Oberfläche vorzunehmen. Ihre Aufgabe be-

I! 4215

steht insbesondere darin, den Vorgang der Oberflächenvergrößerung zwischen der Granulierung und der Nachkondensation durchzuführen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem man die gemäß Patentanmeldung WPCO8C/212O54 mit Treibmitteln beladend Schmelze nach Verlassen der Homogenisiereinrichtung unter sofortiger Abkühlung granuliert und die Granulate anschließend bei vermindertem Druck sowie erhöhter Temperatur in einem Arbeitsgang trocknet, entgast und nachkondensiert. Die Abkühlung erfolgt dabei so rasch, daß die Granulate augenblicklich erstarren. Wie sich herausstellte, bildet sich an ihrer Oberfläche eine weitgehend gasundurchlässige Kruste aus amorphem Polyalkylenterephthalat. Sie verhindert das Eindringen von Wasser und das Entweichen des Treibmittels. Letzteres bleibt daher im Granulatkorn eingeschlossen. Seine Freisetzung erfolgt erst bei erneuter Erwärmung auf Temperaturen um den Erweichungspunkt. Dabei entstehen leicht angeschäumte, offenporige· Granulate. Sie setzen der entweichenden Diolkomponente einen viel geringeren Widerstand als, das massive Granulatkorn entgegen. Die Nachkondensation erfordert daher nur kurze Reaktionszeiten. Parallel zur Treibmittelentgasung verläuft auch die Trocknung des gegebenenfalls feuchten Granulats. Sie gelingt, da es nur um die Beseitigung von Oberflächenfeuchte geht, überraschend schnell und gründlich.

Die Ausführung de3 Verfahrens erfolgt in der Weise, daß das geschmolzene Polyalkylenterephthalat zunächst mit Treibmittel beladen und homogenisiert-,wird. Dies geschieht vorzugsweise in einem Extruder bei.erhöhtem Druck. Nach Verlassen desselben wird unter Wasser oder im Inertgasstrom granuliert. Die gegebenenfalls wasserfeuchten Granulate werden- entweder sofort oder nach entsprechender Zwischenlagerung einer Trockentrommel zugeführt.' Bei Drücken unter 10 Torr und Temperaturen um den Erweichungspunkt erfolgt hierin die Trocknung, die Treibmittel-entgasung und die iiachkondensation. Anstelle der Trockentrommel können auch Apparate eingesetzt werden, bei denen die Granulat-

. 9 i A 9 1

_ A — '»» I ϋ# -κ« β

Qchüttung von heißem Inertgas durchströmt wird».

Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt den Vorteil, daß es für eine großtechnische Anwendung in Verbindung mit Unterwassergranulatoren geeignet ist. Der durch den Einsatz dieser hochproduktiven Maschinen erzielte'Zeitgewinn· "bleibt zum größten Teil erhalten, da die schnell erstarrte Granulatoberfläche porenfrei ist und somit kein Wasser eindringen kann. Die Restwärme im Innern des Granulatkorns bewirkt außerdem eine Vortrocknung der Granulatoberfläche, so daß der nachfolgenden Pestphasenkondensation keine lange Trockenperiode vorausgehen muß. Ein wesentlicher Vorteil des Verfahrens ist schließlich die geringe thermische Belastung des Produkts, was sich vorteilhaft auf dessen Qualität auswirkt.

Ausführungsbeispiel

Aus einem Schmelzepolykondensator werden 1000 kg/h Polybutylenterephthalatschmelze mit einem mittleren Polykondensationsgrad von 120 durch einen Extruder ausgetragen. In der mittleren Zone dieses Extruders, in der bereits ein Druck von etwa 20 at herrscht, v/erden in diesen Schmelzestrom 10 kg/h Stickstoff eingepreßt, mit diesem vermischt und durch den längs des Extruders weiter ansteigenden Druck in der Schmelze gelöst. Im nachfolgenden Unterwassergranulator erfolgen Entspannung, Abkühlung und Granulierung nahezu gleichseitig. Dabei wird das gelöste Gas in den Granulatkörnern eingeschlossen und diese behalten eine geschlossene Oberfläche. Kühlwasser kann in das Korninnere nicht eindringen.

Das Granulat v/ird anschließend in einem Valcuumdrehtrommeltrockner in einem Arbeitsgang getrocknet und bei Temperaturen von 200 ⁰C sowie Drücken .unter 1 Torr nachpolykondensiert. Beim Aufheizvorgang quellen die Granulat körner auf·, die sich bildenden Gasbläschen entweichen und hinterlassen Poren, die auch dem sich bildenden Reaktionsglykol den Weg nach außen ermöglichen, lach einer Verweilzeit von ,2 Stunden erhält man Polybutylenterephthalat mit Polykondenaationsgraden über 200.

Claims (2)

21£215 Erfindungsanspruch

1* Verfahren zur Herstellung nachkondensierter Polyalkylenterephthalate durch Granulierung aus der Schmelze und thormische Behandlung der Granulate gemäß Patent WP C 08 G/212 054, gekennzeichnet dadurch, da0 die Polykondensatschmelze unter Druckanwendung mit einem Treibmittel beladen, dann entspannt· und bei sofortiger Abkühlung in feste, das Treibmittel enthaltende Granulate zerlegt wird,, die anschließend einer Valcüum- oder Inert gas behandlung bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes unterzogen werden, wodurch das Treibmittel unter Bildung feinporiger Granulate bei gleichzeitiger Fortführung der Polykondensation entweicht,

2« Verfahren gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Entspannung, Abkühlung und Granulierung der treibmittelbeladsnen Polykondensatschmelze in einem Unterlass er granulat or oder einem kalten Inertgasstrom erfolgt,