DE102006013062B4

DE102006013062B4 - Verfahren zur thermischen Behandlung von Polyester

Info

Publication number: DE102006013062B4
Application number: DE102006013062A
Authority: DE
Inventors: Ralf Simon
Original assignee: BKG Bruckmann and Kreyenborg Granuliertechnik GmbH
Current assignee: BKG Bruckmann and Kreyenborg Granuliertechnik GmbH
Priority date: 2006-03-22
Filing date: 2006-03-22
Publication date: 2010-09-09
Anticipated expiration: 2026-03-23
Also published as: DE102006013062A1

Abstract

Latentwärmekristallisationsverfahren zur Behandlung von Polyester um eine Teilkristallisation zu erreichen, wobei die in einer Schmelzkondensation anfallenden und durch eine Lochplatte erzeugten Stränge der Polyesterschmelze mittels einer Kaltabschlaggranulation in Stranggranulate überführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyesterstränge nach Verlassen der Lochplatte und vor Eintritt in die Granuliervorrichtung durch eine oder mehrere, eine Oberflächenrauigkeit erzeugende Einrichtung geführt werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Latentwärmekristallisation von Polyester gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
Als Ausgangsmaterial für u. a. Folien und Verpackungen sowie Gefäße kommen aromatische Polyester- oder Copolyester, insbesondere Polyethylenterephthalat und dessen Copolymere, Polybutylenterephtalat und dessen Copolyester sowie Polytrimethylenterephthalat und Polyethylennaphthalat als Granulate zur Verarbeitung. Zur Beschreibung der vorliegenden Erfindung werden alle diese Polyester und Copolyester allgemein als Polyester bezeichnet.
Thermoplastische Formmassen werden in der Regel in Granulatform geliefert. Für die Granulierung sind im wesentlichen zwei große Verfahrensgruppen im Einsatz:
Beim Heißabschlag wird die Schmelze in Lochplatten zu Strängen geformt, die unmittelbar bei Austritt aus der Lochplatte auf Granulatlänge geschnitten und abgekühlt werden. Vorzugsweise erfolgt dabei die Granulierung unter Wasser. Nach der Granulierung schließt sich eine Trocknung an.
Beim Kaltabschlag werden Stränge oder Bänder extrudiert, in einem Wasserbad gekühlt und in Strang- oder Bandgranulatoren zu Granulaten geschnitten. Auch hier schließt sich eine Trocknung an.
Aus der DE 1 804 553 A ist ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff bekanntgeworden, bei welchem die Polyesterschmelze mittels Kaltabschlaggranulierung zu Stranggranulaten verarbeitet wird, d, h. die Polyesterpellets liegen als Stranggranulate vor.
Aus der WO 2005/044 901 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Polyesterpellets bekanntgeworden, bei welchem das Polyesterausgangsmaterial in einem Extruder bei geeigneter Temperatur extrudiert wird. Anschließend werden Verunreinigungen mittels z. B. Siebwechslertechnik herausgefiltert. Die Polyesterschmelze wird einem Unterwasser-Heißabschlag-Granuliersystem zugeführt und zu Granulaten verarbeitet, die aufgrund der Unterwassergranulation Kugelform oder Linsenform aufweisen und eine hohe Kerntemperatur besitzen. Mit dieser Technologie erfolgt der Kristallisationsvorgang von innen nach außen im Pellet, womit eine gleichmäßigere Kristallisation über den Durchmesser des Granulates erreicht wird. Ein solches Verfahren wird als Latentwärmekristallisationsverfahren bezeichnet.
In der Praxis wurde festgestellt, daß die im Kaltabschlaggranuliersystem hergestellten Stranggranulate im Gegensatz zu den im Heißabschlaggranuliersystem hergestellten Kugelgranulate wesentlich leichter zusammenkleben. Das Verkleben ist offensichtlich ein Problem des Wärmeüberganges zwischen den einzelnen Granulatkörnern in einem Zustand relativ geringer Kristallinität. Bei gutem Kontakt und Temperaturen oberhalb der Glasübergangstemperatur ist ein Verkleben der vorhandenen amorphen Bereiche möglich, während dafür bei schlechtem Kontakt zwischen den Granulaten die Kristallisation schnell genug abläuft, um das Kleben zu verhindern. Offensichtlich tritt der zuletzt geschilderte Fall bei den sogenannten Kugelgranulaten ein.
Durch die zylindrische Form der Stranggranulate sind bei einer Schüttung der Granulate die Kontaktflächen sehr viel größer und damit der Wärmeübergang sehr viel besser als bei den Kugelgranulaten. Dies reicht aus, um bei den Stranggranulaten durch intensiven Wärmeaustausch der Granulate untereinander zum Verkleben zu führen, während bei den Kugelgranulaten, die nach dem Unterwasser-Heißabschlag-System hergestellt wurden, durch die kleineren Kontaktflächen der Wärmeübergang in der zur Verfügung stehenden Kontaktzeit sehr viel geringer ist und somit die Temperatur, die zum Verkleben notwendig ist, unterschritten wird bevor die Körner verkleben können.
Zudem weisen die Stranggranulate eine sehr glatte, hochglänzende Oberfläche auf.
Da Kaltgranulateinrichtungen preiswert und flexibel arbeiten, ist man bestrebt, auch die Herstellung von Polyesterpellets und die dabei durchzuführende Teilkristallisation möglichst durch Stranggranulieren zu erreichen. Hierbei stand bisher im Stand der Technik die Tatsache entgegen, dass die in der Kaltgranulierung erzielten Granulate aufgrund der zylindrischen Form und der damit bedingten größeren Kontaktfläche ein Verkleben der Granulate nicht zu vermeiden war, so dass entweder dieses Ver fahren für die Herstellung von teilkristallinen Polyesterpellets ausschied oder nachträgliche Zerkleinerungsvorrichtungen eingesetzt werden mussten, die wiederum kostenaufwendig sind.
Aus der JP 03 061 506 A ist es bekannt, Kunststoffpellets im Kaltabschlagsystem zu granulieren, wobei bei Eintritt des Kunststoffstranges in die Kühlwanne dieser Strang über eine Walze geführt wird, die mit Vorsprüngen ausgerüstet ist, so dass etwa zwei bis fünf Eindrücke in den geschnittenen Pellets erzielt werden. Durch diese Eindrücke sollen in den Pellets vorhandene Fasern festgelegt werden, so dass sie sich beim Schneiden des Kunststoffstranges nicht lösen können. Hier wird eine Oberflächenrauhigkeit erzielt, die aber nicht dazu ausgenutzt wird, um ein Aneinanderhaften der Pellets zu vermeiden, da im vorliegenden Fall die Kunststoffpellets vor ihrer Granulation bereits so weit an ihrer Oberfläche erstarrt sind, dass ein Aneinanderhaften nicht mehr eintritt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, dass die mit Kaltabschlag in der Stranggranulierung erzielten Pellets auch vorzugsweise durch Latentwärmekristallisation kristallisiert werden können, ohne dass ein Verkleben der Pellets untereinander befürchtet werden muss.
Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Lehre des Patentanspruches gelöst.
Mit anderen Worten ausgedrückt wird vorgeschlagen, dass, bevor die Polyesterstränge, die im Kaltabschlagsystem in einer Stranggranulierung erzeugt wurden, dem Granulator zugeführt werden, nunmehr die Oberfläche der zylindrisch ausgebildeten Körper mit einer Oberflächenrauigkeit versehen werden.
Unter Oberflächenrauigkeit wird im Sinne der vorliegenden Erfindung eine regelmäßige oder unregelmäßige, geringfügige geometrische Abweichung von einer glatten Oberflächenform fester Körper verstanden. Die Rauigkeit kann durch eine rillige, muldige, porige, kuppige oder schuppige Struktur der Oberfläche erfolgen. Eine wichtige Kenngröße ist die sogenannte Rautiefe. Sie ist definiert als der größte Abstand des Istprofils vom geometrischen Idealprofil als Bezugsprofil, d. h. also der größte Abstand zwischen den Spitzen und den Tiefen der Oberfläche innerhalb einer Bezugsstrecke.
Die Erzielung einer derartigen Oberflächenrauigkeit kann in vielfältiger Form erfolgen, beispielsweise dadurch, dass die Stränge des Polyestermaterials durch zwei einander gegenüberliegende Raurollen geführt werden, die nunmehr die Oberfläche bearbeiten. Hierdurch werden höchstwahrscheinlich die Stränge etwas platt gedrückt und es ist durchaus möglich, dass zwei weitere Raurollen an den Seiten dieses Profils vorgesehen werden, so daß das Profil allseitig mit einer Oberflächenrauigkeit versehen wird.
Ein anderes Verfahren zur Erzielung der Oberflächenrauigkeit kann darin bestehen, daß die Stränge durch eine Art Lochplatte gezogen werden, deren Löcher mit einer Verzahnung zur Innenseite hin ausgerüstet sind, wobei zusätzlich diese Lochplatte kurzfristig hin und her gedreht werden kann, so daß wendelförmig oder teilwendelförmig ausgebildete Rillen und Kuppen auf der Oberfläche erzeugt werden.
Auf jeden Fall wird durch die den Granulaten erteilte Ober-flächenrauigkeit bewirkt, dass die Stranggranulate nur noch eine ganz geringe Berührungsfläche zwischen den einzelnen Granulaten aufweisen, so dass hier eine gute Auskristallisierung erfolgen kann. Durch den schlechten Kontakt und damit dem schlechten Wärmeübergang zwischen den rauen Stranggranulaten kann die Kristallisation schnell genug ablaufen, um ein Verkleben zu verhindern.

Claims

Latentwärmekristallisationsverfahren zur Behandlung von Polyester um eine Teilkristallisation zu erreichen, wobei die in einer Schmelzkondensation anfallenden und durch eine Lochplatte erzeugten Stränge der Polyesterschmelze mittels einer Kaltabschlaggranulation in Stranggranulate überführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyesterstränge nach Verlassen der Lochplatte und vor Eintritt in die Granuliervorrichtung durch eine oder mehrere, eine Oberflächenrauigkeit erzeugende Einrichtung geführt werden.