DE10204954A1

DE10204954A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen kugelförmiger Partikel aus einer Schmelze aus Kunststoff

Info

Publication number: DE10204954A1
Application number: DE10204954A
Authority: DE
Inventors: Theodor Juergens; Rudolf Geier
Original assignee: Buehler AG
Current assignee: Buehler AG
Priority date: 2001-12-11
Filing date: 2002-02-06
Publication date: 2003-06-18
Also published as: EP1453890A1; EP1453890B1; JP2005537339A; MXPA04005746A; EA200401460A1; DE50214978D1; AU2002349246A1; BR0214871A; EA200400788A1; EA005897B1; EA005896B1; KR20040064737A; WO2003054063A1; ZA200403219B; CN1602328A; PL369681A1; CN1919898A; US20080272508A1; ATE502976T1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung kugelförmiger Partikel aus einer Schmelze aus Kunststoff wie insbesondere Prepolymer- bzw. Polymerschmelze, insbesondere aus polyfunktionellen Carbonsäuren und Alkoholen, wie PET- oder PBT-Partikeln, wobei die Schmelze mittels einer Vertropfungsdüse zu Tropfen vertropft wird und die Tropfen nach Durchfallen einer Fallstrecke zunächst zumindest ankristallisiert und vorzugsweise sodann einer Kristallisationsstufe zwecks Durchkristallisation und nachfolgend einer Nachkondensationsstufe zwecks Festphasenpolykondensation zugeführt werden, wobei vorzugsweise die Tropfen in der Fallstrecke gegebenenfalls in Gegenstrom mit einem Fluid beaufschlagt werden. Ferner nimmt die Erfindung Bezug auf eine Anordnung zur Herstellung von kugelförmigen Partikeln aus Kunststoff, insbesondere aus Prepolymer bzw. Polymer, insbesondere aus polyfunktionellen Carbonsäuren und Alkoholen, wie PET- oder PBT- Partikeln, umfassend eine die Schmelze wie schmelzflüssiges Prepolymer bzw. Polymer vertropfende Düseneinrichtung, eine dieser nachgeordnete Fallstrecke, eine Kristallisationseinrichtung sowie eine eine Transporteinrichtung umfassende Nachkondensationsstufe, wobei die Fallstrecke vorzugsweise innerhalb eines Fallturmes verläuft.
Zur Herstellung von PET-Granulat ist es bekannt, ein Prekondensat nach der Veresterung bzw. Umesterung und Prepolykondensation von Äthylenglykol bzw. Butandiol im PBT- Prozess und Terephthalsäure einem mit Unterdruck beaufschlagtem Reaktor zuzuführen. Hierdurch soll einerseits die Viskosität des weitgehend flüssigen und kurzkettigen Polymers erhöht und andererseits freiwerdendes Äthylenglykol bzw. Butandiol der Veresterung bzw. Umesterung wieder zugeführt werden. Nach der Reaktorbehandlung wird das Polykondensat in Wasser abgekühlt und zu Granulat geschnitten, um zylindrische Pellets zu erhalten, die weitgehend amorph sind. Allerdings ist der Nachteil gegeben, dass die Enden Ansätze aufweisen, die abbrechen und somit zu einer Staubentwicklung führen können. Nachteil des bekannten Verfahrens ist es des Weiteren, dass die Pellets nach ihrer Granulierung in einem weitgehend amorphen Zustand vorliegen, der in einer nachgeschalteten getrennten Behandlungsstufe eine Teilkristallisierung erforderlich macht. Ferner stört der anlagentechnische und energetische Aufwand, da besondere Behandlungsstufen wie unterdruckbeaufschlagte Reaktorstufe und Teilkristallisation erforderlich sind.
Um diese Nachteile zu vermeiden, wird nach der DE 198 49 485 A1 vorgeschlagen, dass schmelzflüssiges Prekondensat einem Fallturm mit einer im Kopibereich vorhandenen Verteilertropfdüse zugeführt wird, wobei das aus der Verteilertropfdüse austretende Prekondensat in dem Fallturm im Gegenstrom einem Inertgas wie Stickstoff ausgesetzt wird. Hierdurch wird die Fallgeschwindigkeit bei gleichzeitiger Beschleunigung einer Kristallisation der Tropfen reduziert. Die am Boden des Fallturms austretenden Partikel können als getrocknete und teilkristallisierte Pellets sodann einer Nachkondensation bzw. SSP zugeführt werden.
Ein entsprechendes Verfahren ist auch der DE 10 01 9508 A1 zu entnehmen. Dabei werden die Tropfen im Gegenstrom Luft oder Inertgas wie Stickstoff beaufschlagt.
Um flüssiges PET-Prepolymer von etwa 280°C auf 160°C abzukühlen und somit die günstige Kristallisationsgeschwindigkeit, die im Bereich zwischen 150°C und 170°C liegt, zu erreichen, müssen einem Kilogramm PET-Kügelchen mehr als 220 KJ/kg Wärme entzogen werden. Da die üblicherweise zum Einsatz gelangenden Gase wie Luft oder Stickstoff nur eine geringe Wärmekapazität (in etwa 1.05 KJ/kg) aufweisen, sind trotz Anwendung großer Temperaturdifferenzen, um die Wärme aufzunehmen, relativ große Massen- und Volumenströme des Gases erforderlich, um die flüssigen heißen Polymertröpfchen abzukühlen. Nachteilig ist des Weiteren, dass der Wärmeübergang von einem Gas auf einen Feststoff relativ schlecht ist, so dass sich relativ hohe Fallstrecken ergeben und eine definierte Abkühlung bzw. Tropfentemperatur nach einer bestimmten Fallhöhe nur schwer einstellbar ist.
Ein Gas, welches zum Beispiel von 50°C auf 200°C erwärmt wird, kann insgesamt etwa 160 KJ/kg Gas aufnehmen. Somit wird ein Gasstrom von in etwa 1,4 kg Gas/kg PET bzw. 1400 m³ Gas/1000 kg PET benötigt. Dies bedeutet zum Beispiel bei einem Vertropfen von 1 t PET pro Stunde in einen Fallturm mit einem Durchmesser von 1,2 m, dass ein Gasstrom von mindestens 1400 m³/h benötigt wird.
Nachteilig der großen Gasmengen ist es des Weiteren, dass Turbulenzen und zumindest störende Querströmungen auftreten, so dass die Gefahr besteht, dass die überaus klebrigen Kügelchen, die Durchmesser in der Größenordnung von 0,8 mm aufweisen können, die Wände des Fallrohres berühren und festkleben oder auch untereinander festkleben bzw. so deformiert werden, dass die Endgeometrie nicht die gewünschte Kugelform aufweist.
Um aus Kunststoff bestehende Kugeln gleichmäßiger Geometrie herzustellen, wird nach der DE 43 38 212 C2 vorgeschlagen, dass Kunststoff in schmelzflüssiger Konsistenz durch Schwingungsanregung einer Düseneinrichtung vertropft wird, wobei die so hergestellten Tropfen in einer Flüssigkeit abgekühlt werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass Kunststoffschmelze, insbesondere schmelzflüssiges Prepolymer bzw. Polymer mit einem gewünschten hohen Durchsatz vertropft werden kann, ohne dass die Gefahr der Deformation bzw. des Verklebens der vertropften Partikel bzw. des Verklebens der verstopften Partikel untereinander und/oder Ankleben der Partikel an Begrenzungen der Fallstrecke selbst besteht. Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung soll außerdem die Gesamtzeit, innerhalb der die vertropften Partikel im hinreichenden Umfang nachkondensiert sind, im Vergleich zu bekannten Verfahren erheblich verkürzt werden.
Verfahrensmäßig wird das Problem unter anderem dadurch gelöst, dass die Tropfen zum zumindest Ankristallisieren am Ende der Fallstrecke einer Vorkristallisationsstufe zugeführt und in dieser mittels eines von Gas durchsetzten und in Schwingungen versetzten tuchartigen Elements verwirbelt und/oder einem trichterförmigen Bereich am Ende der Fallstrecke zugeführt werden, der von Gas derart beaufschlagt wird, dass Turbulenzen zum Bewegen der Tropfen in Richtung Bereichsmitte und/oder Bereichsaustrittsöffnung entstehen.
Das tuchartige Element bildet einen Trichter, über den die Tropfen der Kristallisationseinrichtung und sodann der Nachkondensationsstufe zugeführt werden. Dass die Verwirbelung verursachende tuchartige Element übt die Funktion einer Vorkristallisationsstufe aus.
Insbesondere ist vorgesehen, dass das tuchartige Element mit Gas wie Luft impulsartig beaufschlagt wird, wobei bevorzugterweise das Gas einem sinusförmigen Druckverlauf folgt. Insbesondere sollte das Gas impulsartig das tuchartige Element mit einer Frequenz v mit vorzugsweise 1 ≤ ν ≤ 30 Hz, insbesondere 1 ≤ ν ≤ 10 Hz beaufschlagen.
Auch kann die Aufgabe durch ein trichterförmig geformtes eigensteifes Element wie Blech ("Conidurblech"®) mit besonders angeordneten Öffnungen gelöst werden. Dieses Blech besitzt besonders angeordneten Öffnungen mit spezieller Geometrie, welche mittels des durchströmenden Gases direkt hinter dem Durchtritt Turbulenzen erzeugen, die die Tropfen in Richtung Trichtermitte treiben. Ebenso wie bei dem tuchartigen Element verhindert der pulsierende Gasstrom das Kleben der Tropfen bzw. Partikel untereinander und das Kleben der Partikel an Einrichtungen bzw. Begrenzungen der Fallstrecke. Somit übt das trichterförmige eigensteife Element ebenfalls die Funktion der Vorkristallisationsstufe aus.
Dabei kann das trichterförmige Blech entsprechend dem tuchartigen Element mit Gas beaufschlagt werden.
Durch die erfindungsgemäße Lehre ist es dem Grunde nach nicht mehr erforderlich, zum Ankristallisieren der Tropfen diese mit hohen Gasströmen zu beaufschlagen, sondern es reicht aus, dass die Tropfen - z. B. über das tuchartige Element - verwirbelt werden, um umfangsseitig eine Aushärtung zu erreichen, die es ermöglicht, dass die anschließende Kristallisation bzw. Nachkondensation erfolgt, ohne dass die Tropfen aneinander kleben oder in einem Umfang verformt werden, dass die Endtropfen die gewünschte Kugelform nicht aufweisen.
Insbesondere sieht die Erfindung vor, dass die Tropfen mittels des pulsierenden Tuchs bzw. des trichterförmig ausgebildeten eigensteifen Elements wie Blechelements mit speziell angeordneten Öffnungen, an dessen dem Produkt zugewandter Seite das pulsierende Gas Turbulenzen und Strömungen erzeugt, derart verwirbelt werden, dass ein Verkleben der Tropfen untereinander und auf dem Tuch bzw. Element selbst verhindert wird.
Dadurch, dass die Tropfen von dem pulsierenden tuchartigen Element, bei dem es sich insbesondere um ein solches aus Durchbrechungen aufweisendem Polytetrafluoräthylen (Teflon) handelt, beim Auftreffen weggeschleudert werden, erfolgt einerseits ein Anhaften an dem tuchartigen Element nicht und andererseits ist ein Aneinanderhaften von Partikeln aufgrund der übertragenen Impulse überaus kurzzeitig, so dass ein Zusammenkleben unterbleibt.
Bei der Verwendung des trichterförmig geformten Blechs stellen die unmittelbar hinter den Öffnungen sich ausbildenden Turbulenzen sicher, dass weder ein Anhaften an dem Blech noch ein Zusammenkleben der Tropfen erfolgt.
Insbesondere ist vorgesehen, dass das tuchartige Element Durchbrechungen mit einer Maschenweite d mit d ≤ 0,2 mm, insbesondere d ≤ 0,1 mm aufweist.
Des Weiteren sollte das Gas das tuchartige Element mit einer Maximalgeschwindigkeit v mit v ≤ 2 m/sek, insbesondere v ≤ 0,3 m/sek, vorzugsweise v ≤ 0,1 m/sek durchsetzen.
Um das tuchartige Element in erforderliche Schwingungen zu versetzen, sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass das Gas das tuchartige Element mit einem Druck p mit 0 mbar ≤ p ≤ 200 mbar, insbesondere 0 mbar ≤ p ≤ 100 mbar über Atmosphärendruck beaufschlagt.
Des Weiteren sollte das das tuchartige Element durchsetzende Gas in dessen Bereich eine Temperatur zwischen 80°C und 170°C aufweisen.
Entsprechende Dimensionierungen bzw. Parameter gelten auch für das trichterförmige Blech ("Conidurblech"®) bzw. das dieses durchströmende Gas.
Das Gas kann durch einen Kreislauf geführt werden, in dem ein Wärmetauscher angeordnet ist. Über diesen ist nur zu Beginn des Vertropfens eine Erwärmung des Gases wie Luft erforderlich. Die nachfolgende Temperatureinstellung erfolgt einerseits durch den Wärmeübergang von den Tropfen und andererseits dadurch, dass ein Teil des in einem Kreislauf geführten Gases abgeführt und einer Reinigungsstation, die einen Glykolkreislauf umfasst, zugeführt wird. Dabei erfolgt gleichzeitig eine Abkühlung des Gases, das sodann dem Kreislauf wieder zugeführt wird. Durch die Reinigung des Gases werden gleichzeitig Oligomere entfernt.
Das in dem Reinigungskreislauf geführte und erwärmte Glykol selbst kann zur Veresterung benutzt werden.
In weiterer hervorzuhebender Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die dem tuchartigen Element bzw. trichterförmigen Blechelement oder gleichwirkenden Element nachgeordnete Kristallisationseinrichtung derart ausgebildet wird, dass ein Teil der zu Kugeln kristallisierten bzw. ankristallisierten Tropfen entnommen und oberhalb des tuchartigen Elementes in die Fallstrecke zurückgeführt wird. Dabei sollte in etwa 10-50% der der Kristallisationseinrichtung entnommenen Kugeln zurückgeführt werden.
Von der Kristallisationseinrichtung werden die Kugeln über eine Schleuse der Nachpolykondensationsstufe zugeführt, wobei die Kugeln in der Schleuse auf einen Umgebungsdruck p mit p ≤ 2 mbar, insbesondere p ≤ 0,5 mbar eingestellt werden. Die Schleuse selbst ist ein- und auslassseitig von einem Absperrelement verschließbar, das beispielsweise als Irisblende oder anderes geeignetes Absperrelement ausgebildet wird, um ein Zerstören der Kugeln zu unterbinden. Eine entsprechende Schleuse sollte grundsätzlich der Nachpolykondensationsstufe nachgeordnet werden, um die Kugeln auf Atmosphärendruck einzustellen, ohne dass ebenfalls die Gefahr besteht, dass in die Nachpolykondensationsstufe Sauerstoff eindringt.
In der Nachpolykondensationsstufe selbst werden die Kugeln einer unter Vakuum betriebenen Nachkondensationsstufe vorzugsweise in Form einer langsam drehenden Welle zugeführt, wobei aufgrund einer eigenerfinderischen Weiterbildung die Verweilzeit weniger als 15 Stunden, insbesondere im Bereich zwischen 8 und 12 Stunden dadurch erzielt werden können, dass der Schmelze kurz vor deren Vertropfung ein Kettenverlängerer oder Chain-Extender beigegeben wird, der von der Kunststoffextrusion bekannt ist. Allerdings wird der Kettenverlängerer, über den Hydroxylgruppen im Polymer verbunden werden und das Molekulargewicht sehr schnell ansteigt, erst kurz vor Vertropfen der Schmelze zugegeben, so dass die Viskosität der Schmelze die Tropfenbildung nicht negativ beeinflusst. Gleichzeitig sind die Fallstrecke und die Verweilzeit in der Kristallisationsstufe derart aufeinander abgestimmt, dass sich die Wirkung des Kettenverlängerers im Wesentlichen in der Nachpolykondensationsstufe entfalten kann. Daher sollte der Kettenverlängerer derart gewählt und in einem Umfang der Schmelze zugefügt werden, dass der Kettenverlängerer in der Zeitspanne von 1-10 Minuten nach der Zugabe wirksam wird. Chemische Familien für entsprechende Kettenverlängerer sind Pentaerythrit oder Polyole. Als bevorzugte Kettenverlängerer sind Oxazoline wie Sojaoxyzoline, Rizinusoxazoline oder Bisoxazoline zu nennen. Insoweit wird auch auf die Veröffentlichung Kunststoffe 83 (1993, 8, S. 885-888) sowie Firmendruckschrift "Henkel, Plastics and Coatings Technology, PM Europe/Overseas, Mai 1994, Oxazolines for the reactive extrusion", verwiesen.
Insbesondere sollte der Anteil des Kettenverlängerers in der Schmelze weniger als 0,5 Gew.-%. Vorzugsweise weniger als 0,2 Gew.-% betragen. Des Weiteren sollte die Schmelze derart eingestellt werden, dass beim Vertropfen deren intrinsische Viskosität (i. V.) i. V. ≤ 0,4 dl/g, insbesondere 0,1 dl/g ≤ i. V. ≤ 0,35 dl/g, beträgt.
Ein ebenfalls eigenerfinderischer Gedanke sieht vor, dass die Tropfen in der Fallstrecke mit einem Sprühnebel wie Wassersprühnebel beaufschlagt werden, wobei Tropfengröße des Sprühnebels derart eingestellt wird, dass diese in etwa 1/3-1/20 von Tropfengröße der vertropften Schmelze entspricht.
Durch das Versprühen von Flüssigkeit wie insbesondere Wasser ergibt sich der Vorteil, dass ein gewünschtes Abkühlen der vertropften Schmelze möglich ist, ohne dass ein zu großer Volumenstrom erforderlich ist, der andernfalls zu einem Verwirbeln der Tropfen und damit einem Verkleben dieser untereinander oder ein Anhaften an den Wänden bewirken könnte.
Dabei sollte der Sprühnebel wie Wassersprühnebel so dosiert werden, dass die Gas- bzw. Tröpfchentemperatur, die im Abstand wie einigen Metern unterhalb des Sprühnebels gemessen wird. in etwa die optimale Kristallisationstemperatur einstellt.
Flüssiges Medium wie zum Beispiel Wasser hat eine Verdampfungsenthalpie von in etwa 2400 KJ/kg und eine Erhöhung der Temperatur des Dampfes von etwa 100°C auf 200°C benötigt zusätzlich 200 KJ/kg. Um somit 1 l PET von 280°C auf 160°C abzukühlen, wird eine Wassermenge von nur 80 kg Wassert PET benötigt. Entsprechende Flüssigkeit wird erfindungsgemäß als sehr kleine Sprühwassertröpfchen, die ringförmig um den in der Fallstrecke herabfallenden Tropfen eingesprüht werden, in unmittelbarer Nähe dieser gebracht. Es erfolgt somit ein unmittelbares Verdampfen der Wassertröpfchen, so dass infolge dessen größere Wärmemengen aus den Tropfen abgeführt werden kann.
Insbesondere besteht die Möglichkeit, die Tropfen mit relativ geringer Geschwindigkeit anzuströmen, so dass einerseits eine laminare Strömung ausgebildet werden kann und andererseits die Sinkbewegung der Tröpfchen nicht behindert wird. Zusätzlich zeigt der beim Verdampfen entstehende Wasserdampf den Vorteil einer Inertisierung der Tropfen, so dass insbesondere unerwünschte Ablagerungen im Bereich der Vertropfungsdüse ausgeschlossen ist.
Eine Anordnung zur Herstellung von kugelförmigen Partikeln aus Kunststoff der eingangs genannten Art zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die Fallstrecke in eine trichterförmige Aufnahme übergeht, die umfangsseitig von einem pulsierenden tuchartigen Element und/oder trichterförmig ausgebildetem von pulsierender Luft durchströmten eigensteifen Element wie Metallblech begrenzt ist und bodenseitig zu der Kristallisationseinrichtung führt. Dabei ist die trichterförmige Aufnahme wie das tuchartige Element bzw. eigensteife Element von pulsierend zugeführtem Gas wie Luft beaufschlagt, um die gewünschte Bewegung zu erzielen. Die trichterförmige Aufnahme bildet dabei eine Vorkristallisationsstufe.
Das tuchartige Element oder das eigensteife Element wie das Metallblech selbst kann an einem Trichter wie Metall- bzw. Edelstahltrichter befestigt sein und sich entlang dessen Innenfläche erstrecken, wobei zwischen dem tuchartigen Element oder dem eigensteifen Element wie Metallblech und dem Trichter eine Leitung mündet, über die das Gas wie Luft zuführbar ist. In der Leitung selbst ist ein die Leitung freigebendes bzw. sperrendes Sperrelement wie rotierende Klappe vorgesehen, über das Gas pulsierend mit einer gewünschten Frequenz ν dem Zwischenraum zuführbar ist, wobei die Frequenz ν insbesondere 1 ≤ ν ≤ 30 Hz, vorzugsweise 1 ≤ ν ≤ 10 Hz beträgt. Unabhängig hiervon sollte der Druckverlauf im Gas sinusförmig sein.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass das Gas das tuchartige Element oder das Metallblech mit einer Geschwindigkeit von vorzugsweise 0,1 bis 3 m/sec durchsetzt. Die Temperatur des Gases selbst sollte im Bereich des Trichters zwischen 80°C und 170°C betragen.
Bei dem tuchartigen Element handelt es sich insbesondere um ein solches aus Polytetrafluoräthylen (Teflon), das Durchbrechungen mit einer Maschenweite d mit vorzugsweise d ≤ 0,2 mm, insbesondere d ≤ 0,1 mm aufweist.
Bei dem trichterförmigen eigensteifen Element wie dem Metallblech handelt es sich um ein Element, welches ähnliche Maschenweiten wie das tuchartige Element besitzt. Jedoch sind die Durchbrechungen bzw. Löcher derartig angeordnet, dass das pulsierende Gas turbulent ist und sich vorzugsweise tangential entlang der Innenfläche und in Richtung der Trichtermündung bewegt.
Das das tuchartige Element bzw. eigensteife Element durchsetzende Gas strömt in einem ersten Kreislauf, von der ein entlang der Fallstrecke verlaufender Zweig in einem Abstand A aus der Fallstrecke weggeführt wird.
Oberhalb des Abstandes A ist ein Sprühnebel abgebendes die Fallstrecke umgebendes Düsen aufweisendes Ringelement angeordnet ist. Hierdurch ist eine Feinverteilung von Flüssigkeitströpfchen in Richtung der herabfallenden Tropfen gewährleistet, um im erforderlichen Umfang Wärme zu entziehen. Der Sprühnebel selbst wird im Abschnitt eines zweiten Kreislaufes geführt, der seinerseits unterhalb der die Schmelze vertropfenden Vertropfungsdüse aus der Fallstrecke weggeführt wird.
Ein Teil des in dem ersten Kreislauf geführten Gases wird einer Reinigungsstation mit Glykolkreislauf zugeführt, um einerseits das Gas zu reinigen und andererseits abzukühlen. Hierdurch wird die Temperatur in dem Kreislauf derart eingestellt, dass im Bereich des Trichters das Gas eine Temperatur zwischen 80°C und 170°C aufweist.
Die Kristallisationseinrichtung weist eine Eintrittsöffnung auf, die der Querschnittsöffnung des Trichters entspricht. Ferner ist die Kristallisationseinrichtung in einem dritten Kreislauf angeordnet, durch den ein Teil der in der Kristallisationseinrichtung kristallisierten Kugeln oberhalb des Trichters in die Fallstrecke zurückführbar ist. Durch diese Maßnahmen ist sichergestellt, dass die der Nachpolykondensation zugeführten Tropfen in einem Umfang kristallisiert sind, dass ein Verkleben ausgeschlossen ist.
Die Nachpoly- oder Nachkondensationseinrichtung weist eine vor- und/oder nachgeordnete Schleuse auf, die eingangs- und/oder ausgangsseitig von einem vorzugsweise als Irisblende oder Zellrandschleuse ausgebildetem oder anderem gleichwirkenden bzw. adäquatem Sperrelement verschließbar ist.
Durch diese Anordnung der Schleusen ist zum einen gewährleistet, dass in die Nachkondensationseinrichtung Sauerstoff nicht eindringen kann. Durch die Verwendung der als Irisblende ausgebildeten Absperrelemente bzw. gleichwirkende Elemente ist ein Zerstören der zuzuführenden bzw. abzuführenden Kugeln ausgeschlossen.
Ein selbständiger Lösungsvorschlag der Erfindung sieht vor, dass die insbesondere als ein in Schwingung versetzbare Düsenplatte ausgebildete Düseneinrichtung mit einer die Schmelze zuführenden Leitung verbunden ist, in der unmittelbar vor der Düse oder in der Düse selbst eine weitere Leitung mündet, die mit einem Behältnis für einen Kunststoffkettenverlängerer verbunden ist.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung von der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Ausschnitts einer Anordnung zum Herstellen von kugelförmigen Partikeln aus einem Polymer bzw. Prepolymer,
Fig. 2 eine Prinzipdarstellung eines weiteren Ausschnitts einer Anordnung zum Kristallisieren und Nachpolykondensieren kugelförmiger Partikel,
Fig. 3 eine erste Ausführungsform eines Fallturms der Anordnung gemäß Fig. 1 in Prinzipdarstellung,
Fig. 4 eine zweite Ausführungsform eines Fallturms der Anordnung nach Fig. 1 in Prinzipdarstellung,
Fig. 5 eine Prinzipdarstellung eines Trichters und
Fig. 6 eine Prinzipdarstellung eines Abschnitts der Anordnung im Bereich einer Sprühnebelerzeugung.
Um kugelförmige Partikel aus einem Polymer bzw. Prepolymer, insbesondere aus polyfunktionellen Carbonsäuren und Alkoholen, insbesondere zur Herstellung zur kugelförmigen PET (Polyethylentereftalat)-Pellets herzustellen, wird von einer nicht dargestellten Pastenaufbereitungsstufe, einer Veresterungsstufe für Terephtahlsäure und Ethylenglykol und einer sich anschließenden unterdruckbeaufschlagten Prepoly-kondensationsstufe ein Polyester-Vorkondensat mit einer Produkttemperatur von in etwa 260°C bis 280°C und einer intrinsische Viskosität IV von 0,10 bis 0,35 dl/g über einen Wärmetauscher und einen Filter einer Düsenplatte 10 zugeführt, über die das gut filtrierte Vorkondensat vertropft wird. Sollen PBT-Pellets hergestellt werden, weist das Polyester-Kondensat eine Produkttemperatur zwischen 220°C und 260°C und eine intrinsische Viskosität zwischen 0,1 und 0,5 dl/g auf.
Die Düsenplatte 10 ist in Vibrationsschwingung versetzbar und weist insbesondere auf konzentrischen Kreisen angeordnete Austrittsöffnungen auf. Insoweit wird jedoch auf bekannte Einrichtungen verwiesen. Der Schwingungserreger, bei dem es sich um einen elektromagnetischen Schwingungserreger handeln kann, geht von einer Tragkonstruktion aus, um die Düsenplatte in Schwingungen zu versetzen. Frequenzen, mit denen die Düsenplatte 10 in Schwingungen versetzt wird, können im Bereich zwischen 200 Hz und 2000 Hz liegen. Die Durchmesser der Öffnungen der Düsenplatte 10 sollten im Bereich zwischen 0,2 mm und 0,8 mm liegen. Ferner sollte das Polyester-Vorkondensat mit einem Überdruck von z. B. 0,2 bar bis 1 bar der Düsenplatte 10 zugeführt werden. Auch ist die Düsenplatte 10 gleichmäßig beheizt, wobei insbesondere eine Temperatur im Bereich zwischen 250°C und 290°C bei der Herstellung von PET-Pellets und zwischen 220°C und 270°C bei der Herstellung von PBT- Pellets zu wählen ist.
Im Ausführungsbeispiel ist die Düsenplatte 10 im Kopfbereich eines Fallturms 12 angeordnet, innerhalb der die mittels der Düsenplatte 10 vertropften aufgeschmolzenen Prepolymeren regelmäßig in gleich große und gleichförmige Partikel vertropft werden. Dabei kann die Länge des Fallturms im Bereich von z. B. 10 bis 15 m oder gegebenenfalls auch darunter liegen. Der Fallturm 12 ist vergrößert den Fig. 3 und 4 zu entnehmen. Dabei ist der Aufbau des Fallturms gleich. Die Ausführungsformen der Fig. 3 und 4 unterscheiden sich dahingehend, als dass in der das Prekondensat der Düsenplatte 10 zuführenden Leitung 14 in Fig. 4 eine weitere Leitung 16 mündet, über die ein Kettenverlängerer (Chain-Extender) dem aufgeschmolzenen Prepolymer in einer Menge zugeführt wird, die in etwa 0,5 Gew.-% oder weniger beträgt. Mittels des Kettenverlängerers werden Hydroxylgruppen des Prepolymers verbunden bei gleichzeitigem sprunghaftem Anstieg des Molekulargewichtes. Entsprechende Kettenverlängerer gehören z. B. zu den chemischen Familien wie Polyol oder Pentaerythrit. Insbesondere sind Oxazoline zu nennen.
Die entsprechenden über die Leitung 16 zugeführten Kettenverlängerer werden in einem Ort der aufgeschmolzenen Prepolymer zugeführt, dass sich die intrinsische Viskosität beim Vertropfen nicht verändert, wodurch anderenfalls Nachteile bei dem Vertropfen selbst entstehen könnten. Gleichzeitig ist der Kettenverlängerung so gewählt bzw. in einer solchen Menge zugegeben, dass seine Wirkung dem Grunde nach erst in einer nachstehend zu erläuternden Nachkondensationsstufe oder Nachpolykondensationsstufe 18 entfaltet wird.
Der Fallturm 12 weist im Abstand zu der Düsenplatte 10 oder ein gleichwirkendes Element eine ringförmige Düsenanordnung 20 auf, die eine Vielzahl von Düsen umfasst, um in dem Fallturm 12 Flüssigkeitspartikel zu versprühen, wobei es sich insbesondere um Wasser handelt. Dabei soll die Flüssigkeit in einem Umfang versprüht werden, dass die Sprühpartikel Durchmesser aufweisen, die 1/3 bis 1/20 der Polymertropfen 22 entspricht.
Letztere belaufen sich vorzugsweise auf 0.8 mm, wohingegen die Flüssigkeitstropfen maximal 0,2 mm betragen sollten.
Der Sprühnebel selbst wird im Gegenstrom (Pfeil 24) zur Fallrichtung der Tropfen 22 eingesprüht, wobei im Kopfbereich des Fallturms 12 unmittelbar unterhalb der Düsenplatte 10 über eine ringförmig angeordnete Gasabsaugungsvorrichtung 26 der durch das Wechselwirken mit den Partikeln 22 entstehende Wasserdampf vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit ≤ 0,2 m/sec, insbesondere in etwa 0,1 m/sec abgezogen wird. Durch die geringe Geschwindigkeit des den Tropfen 22 entgegenströmenden Sprühnebels bzw. Wasserdampfs werden Turbulenzen ausgeschlossen, so dass ein Verwirbeln der Tropfen 22 ausgeschlossen und somit ein Zusammenbacken dieser oder Anhaften an der Innenwandung 28 des Fallturms 12 ausgeschlossen ist.
Zum Erzeugen des Sprühnebels ist ein Kreislauf 30 vorgesehen, der ein Gebläse 32 sowie einen Dampfkondensator 34 umfasst. Aus diesem werden nicht kondensierbare Gase über einen Anschluss 36 abgeführt.
Der Dampfkondensator 36 hat die Aufgabe, den in dem Kreislauf 30 geführten Dampf zu verflüssigen. Anschließend wird die Flüssigkeit mittels einer Pumpe 38 der Ringanordnung 20 zugeführt. Da sich die Temperatur auf hohem Niveau befindet, kann die Wärme aus dem Dampfkondensator 34 für Erwärmung anderer Anlagenteile benutzt werden. Um auszuschließen, dass ein unerwünschtes Anreichern mit Oligomeren erfolgt, wird ein Teil des Wasser kontinuierlich ausgetauscht, d. h. ein Anteil wird über eine Leitung 40 abgeführt und dieser durch einen neuen Anteil über eine Leitung 42 ersetzt. Dieses heiße mit etwas Oligomeren und Glykol angereicherte Austauschwasser kann zur Wärmerückgewinnung dienen oder Wärmeträgerofen zugeführt werden. Auch eine osmotische Trennung von Wasser, Oligomeren und Glykol ist möglich. Insoweit wird jedoch auf hinlänglich bekannte Techniken verwiesen.
Ein unterer Abschnitt 44 des Fallturms 12 vorzugsweise größeren Querschnitts mündet in einer einen Trichter 46 umfassenden Vorkristallisationsstufe 45, die rein prinzipiell in vergrößerter Darstellung der Fig. 5 zu entnehmen ist.
Der Trichter 46 der Vorkristallisationsstufe 45 umfasst einen trichterförmigen Basiskörper 47 der aus Metall wie Edelstahl bestehen kann.
Entlang Innenwandung 48 des trichterförmigen Basiskörpers 47 erstreckt sich ein insbesondere aus Polytetrafluoräthylen bestehendes tuchartiges Element 50 mit Durchbrechungen, die eine Maschenweite d mit d ≤ 0,2 mm, insbesondere d ≤ 0,1 mm aufweisen. Der zwischen dem Basiskörper 47 und dem tuchartigen Element 50 vorhandene Zwischenraum 52 wird über Anschlüsse 54, 56 mit einem Gas, insbesondere Luft, beaufschlagt, um das tuchartige Element 50, das nachstehend einfach als Tuch bezeichnet wird, pulsartig zu dehnen, so dass dieses sich ins Innere des Basiskörpers 47 bewegt (kleinpunktierte Linie) oder quasi äquidistant zur Innenfläche 48 des Basiskörpers 46 verläuft. Die erste "gedehnte" Position des Tuches 50 ist mit dem Bezugszeichen 58 und die Grundposition mit dem Bezugszeichen 60 versehen.
Durch das Pulsieren des Tuches 50 werden auftreffende Tropfen zurückgeschleudert mit der Folge, dass einerseits ein Anhaften unterbleibt und andererseits aufgrund des übertragenen Impulses bei einem Zusammentreffen mit einem anderen Tropfen ein Zusammenkleben vermieden wird. Gleichzeitig kann nur eine Deformation auftreten, die vernachlässigbar ist. Durch dieses Verwirbeln in der Vorkristallisationsstufe 45 erfolgt ein Ankristallisieren der Tropfen in einem Umfang, dass eine Abgabe an eine Kristallisationsstufe 62 erfolgen kann, ohne dass die Tropfen zusammenkleben.
Das der Vorkristallisationsstufe 45 zugeführte Gas vorzugsweise in Form von Luft wird in einem Kreislauf 64 geführt, in dem eine drehbare Klappe 66 angeordnet ist, über die der Kreislauf geöffnet bzw. geschlossen wird, um so das Gas impulsartig dem Zwischenraum 52 zwischen dem Basiskörper 47 und dem Tuch 50 zuzuführen. Dabei sollte das Absperrelement 66 derart eingestellt werden, dass sich eine Pulsfrequenz zwischen I und 20 Hz ergibt. Der maximale Druck des Gases sollte 200 mbar, vorzugsweise maximal 50 mbar über Atmosphärendruck liegen. Das Gas selbst sollte mit einer Geschwindigkeit von maximal 1-2 m/sec das Tuch 50 durchsetzen, vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit zwischen 0,1 und 0,3 m/sec. Des Weiteren sollte das Gas beim Durchsetzen des Tuches 50 eine Temperatur zwischen 80° und 170°C aufweisen.
Um zu Beginn des Vorkristallisierens das Gas auf die gewünschte Temperatur einzustellen, befindet sich in dem Kreislauf 64 ein Wärmetauscher 68, dem ein Gebläse 70 vorgeschaltet ist, mittels welchem Gasmengen zwischen 1000 m³/h und 5000 m³/h gefördert werden. Diese Gasmengen hängen jedoch von den Produkt-Durchsatzleistungen des jeweiligen Systems ab. Durch das Durchsetzen der Vorkristallisationsstufe 45 und des unteren Abschnitts 44 des Fallturms 12 erfolgt ein Erwärmen des Gases. Ein Abkühlen auf die gewünschte Temperatur erfolgt auch dadurch, dass über eine Leitung 72 ein Teil des Gases abgeführt und einer Reinigungsstufe 74 zugeführt wird, die einen Glykolkreislauf 76 umfasst. Hierdurch werden in dem Gas vorhandene Oligomere entfernt. Gleichzeitig erfolgt eine Abkühlung des Gases mit der Folge, dass über die Leitung 78 in den Kreislauf 64 zurückgeführtes Gas die gewünschte Temperatur des das Tuch 50 durchsetzenden Gasstroms eingestellt werden kann. Von dem Kreislauf 64 wird des Weiteren eine Leitung 80 abgezweigt, die mit einer Gasverteilungsvorrichtung 82 verbunden ist, die am unteren Rand des unteren Abschnitts 44 des Fallturms 12 angeordnet ist. Der Abstand ist mit A bezeichnet. Oberhalb des Abstands A befindet sich die Ringdüse 20 für den Sprühnebel.
Aus der Prinzipdarstellung gemäß Fig. 1 und einem Vergleich mit den Fig. 3 und 4 ergibt sich besonders deutlich, dass der die Vorkristallisationsstufe 45 einschließende Luftkreislauf 64 unterhalb des Sprühnebelkreislaufs 30 verläuft.
In der Fig. 6 ist der Fallturm 12 dargestellt, soweit der Bereich oberhalb der Ringdüse 20 betroffen ist, über die der Fallrichtung der Tropfen 22 entgegengerichtet ein Sprühnebel abgegeben wird, dessen Tropfen sehr viel kleiner als 0,1 mm im Durchmesser sind. Dieser Sprühnebel wird zwischen die von der Düse 10 vertropften Partikel gesprüht, wobei im Kontakt mit den Tropfen 22 ein Verdampfen der Sprühnebeltropfen erfolgt. Gleichzeitig erfolgt ein Abkühlen der Polymertropfen 22.
Dabei wird der über die Ringdüse 20 versprühte Nebel bezüglich Temperatur und Massenstrom derart eingestellt, dass die Tropfen bei einer Umgebungstemperatur von in etwa 170°C in Richtung der Vorkristallisationsstufe 45 fallen, wodurch eine optimale Kristallisationstemperatur eingestellt wird. Diese Temperatur wird unterhalb der Ringdüse z. B. im Abstand von 100 cm bis 1000 cm gemessen, um eine Regelung durchzuführen.
Des Weiteren ist auf Folgendes hinzuweisen. Zwar wurde zuvor die erfindungsgemäße Lehre an Hand eines in Schwingung versetzten Tuches zur Ausbildung der Vorkristallisationsstufe 45 erläutert. Hierdurch erfolgt jedoch eine Beschränkung der Erfindung nicht. So kann die Vorkristallisationsstufe auch ein trichterförmig ausgebildetes eigensteifes Element wie insbesondere Blechelement umfassen, das Durchtrittsöffnungen aufweist, um innerhalb des so gebildeten Trichters bzw. unmittelbar über diesem eine Verwirbelung der Tropfen 22 in einem Umfang zu erzielen, dass ein Verkleben dieser untereinander oder an Wandungen unterbleibt. Dabei sind die Öffnungen in dem eigensteifen Element derart ausgebildet, das sich eine tangentiale Gasstromkomponente ausbildet, also Gas entlang Innenfläche des trichterförmigen Abschnittes strömt, wobei gleichzeitig eine hinreichende Turbulenz erfolgt, um die Tropfen in Richtung Mitte des Trichters bzw. in Richtung dessen Austrittsöffnung zwangszuführen. Bei dem trichterförmigen eigensteifen Element handelt es sich insbesondere um ein solches, wie es als Conidurblech® bekannt ist bzw. eine entsprechende gleichwirkende Konstruktion aufweist.
Der Vorkristallisationsstufe 45 ist die Kristallisationsstufe 62 nachgeordnet, deren Eintrittsöffnung der Austrittsöffnung des Trichters 46 bzw. dessen Basiskörpers 47 entspricht. Die Kristallisationsstufe 62 ist in einem weiteren Kreislauf 84 angeordnet, durch den ein Teil der der Kristallisationsstufe 62 entnommenen kristallisierten Kugeln in den Bereich des Trichters 46 zurückgeführt wird. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die der Kristallisationsstufe 62 entnommenen und der Nachkondensationsstufe 18 zuzuführenden Kugel in einem Umfang kristallisiert sind, dass ein Zusammenkleben besonders im Trichter 46 unterbleibt. Insbesondere werden in etwa 10-50% der über eine Leitung 86 der Kristallisationseinrichtung 62 entnommenen Kugeln über den Kreislauf 84 in den Trichter 46 zurückgeführt.
Die Leitung 86 führt zu einer Schleuse 88, die ein- und auslassseitig von einem Absperrelement 90, 92 verschließbar ist, die vorzugsweise als Irisblende oder Zellrandschleuse ausgebildet ist. Hierdurch ist sichergestellt, dass ein Zerstören der Kugeln unterbleibt. Ist die Schleuse 88 im erforderlichen Umfang mit kristallisierten Kugeln gefüllt, so werden die Absperreinrichtungen 90, 92 geschlossen und in der Schleuse 88 wird ein Druck aufgebaut, der dem der nachfolgenden Kondensationsstufe 18 entspricht. In dieser herrscht üblicherweise ein Druck von 0,5 mbar (abs.). Nach Erreichen des erforderlichen Unterdrucks wird das Absperrorgan 92 geöffnet, so dass die Kugeln an die Nachkondensationsstufe in Form einer sich langsam drehenden Schnecke 94 übergeben werden können, ohne dass die Gefahr eines Sauerstoffeinbruchs erfolgt. In der Nachpolykondensationsstufe 18 erfolgt unter Vakuum und Sauerstoffausschluss die gewünschte Nachkondensation, wobei dann, wenn ein Kettenverlängerer dem schmelzflüssigen Prepolymer zugegeben wurde (Leitung 16) eine Verkürzung auf 8-12 Stunden im Vergleich von 15-25 Stunden ohne Kettenverlängerer erfolgt. Die Nachpolykondensationsstufe 18 umfasst erwähntermaßen die sich sehr langsam drehende Schnecke 94 und ist umfangsseitig von einem Heizmantel 96 umgeben. Nach Abschluss der Polykondensation werden die Kugeln einer weiteren Schleuse 98 zugeführt, die vom Aufbau der Schleuse 88 entspricht und infolgedessen auch vor- oder nachgeschaltet ein Absperrelement 100, 102 in Form einer Irisblende aufweisen kann.
Die in den aus der Schleuse 88 über eine Leitung 104 und die aus der unmittelbar mit der Nachpolykondensationsstufe 18 verbundenen Leitung 106 abgeführten Gasen enthaltenen Reaktionsprodukte wie Äthylenglykol bzw. Butandiol, Wasser, Oligomere oder Acethaldehyd bzw. Tetrahydrofuran, werden in gewohnter Weise in einem Glykolkreislauf 108 bzw. in einer Unterdruckeinheit 110 abgeschieden und sodann zur Wiederverwendung aufbereitet werden. Insoweit wird jedoch auch auf hinlänglich bekannte Techniken verwiesen.
Die erfindungsgemäße Lehre unterscheidet sich von den bekannten Verfahren und Anordnungen zum Herstellen von insbesondere PET- bzw. PTB-Kugeln kummulativ oder alternativ dahingehend, dass

- dann, wenn eine Vor- bzw. Ankristallisation von Tropfen innerhalb eines Fallturms erfolgen soll, anstelle von Luft oder Gas ein Sprühnebel benutzt wird, der mit einer Anströmgeschwindigkeit durch den Fallturm in Gegenstrom geführt wird, dass eine Verwirbelung unterbleibt,
- nach relativ kurzer Fallstrecke eine Verfestigung der Kügelchen und genaue Einstellung der Produkttemperatur erfolgt,
- eine Vorkristallisation in einem als Trichter ausgebildeten der Fallstrecke nachgeordneten Abschnitt der Anordnung erfolgt, in dem die Tropfen derart verwirbelt werden, dass weder ein Anhaften an einer Wandung erfolgt, noch Tropfen selbst zusammenbacken,
- unmittelbar vor dem Vertropfen des schmelzflüssigen Prepolymers bzw. Polymers ein Kettenverlängerer zugegeben wird, der seine Wirkung dem Grunde nach erst in einer Nachpolykondensationsstufe entfaltet.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung kugelförmiger Partikel aus einer Schmelze aus Kunststoff wie in insbesondere Prepolymer- bzw. Polymerschmelze, vorzugsweise aus polyfunktionellen Carbonsäuren und Alkoholen, wie PET- oder PBT-Pellets, wobei die Schmelze mittels einer Vertropfungsdüse zu Tropfen vertropft wird und die Tropfen nach Durchfallen einer Fallstrecke zunächst zumindest ankristallisiert werden und einer Nachkondensationsstufe zur Festphasenpolykondensation zugeführt werden, wobei vorzugsweise die Tropfen in der Fallstrecke gegebenenfalls im Gegenstrom mit einem Fluid beaufschlagt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Tropfen zum zumindest Ankristallisieren am Ende der Fallstrecke einer Vorkristallisationsstufe zugeführt und in dieser mittels eines von Gas durchsetzten und in Schwingungen versetzten tuchartigen Elements verwirbelt und/oder einem trichterförmigen Bereich am Ende der Fallstrecke zugeführt werden, der von Gas derart beaufschlagt wird, dass Turbulenzen zum Bewegen der Tropfen in Richtung Bereichsmitte und/oder Bereichsaustrittsöffnung entstehen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkristallisationsstufe einen Trichter bildet, über den die Tropfen einer Kristallisationseinrichtung und sodann der Nachkondensationsstufe zugeführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das tuchartige Element bzw. der durch ein eigensteifes Element wie Blechelement begrenzte trichterförmige Bereich mit Gas wie Luft impulsartig beaufschlagt wird.

4. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der trichterförmige Bereich tropfenseitig derart verlaufende und von dem Gas durchsetzte Öffnungen aufweist, dass die Tropfen tangential entlang Innenfläche des trichterförmigen Bereichs bewegt bzw. verwirbelt werden.

5. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas mit einem sinusförmigen Druckverlauf das tuchartige Element bzw. das eigensteife Element beaufschlagt.

6. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas impulsartig das tuchartige Element oder das eigensteife Element mit einer Frequenz v mit vorzugsweise 1 Hz ≤ ν ≤ 30 Hz, insbesondere 1 Hz ≤ ν ≤ 10 Hz beaufschlagt.

7. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas das tuchartige Element bzw. das eigensteife Element bzw. dessen Öffnung mit einer Maximalgeschwindigkeit ν mit ν ≤ 2 m/sec, insbesondere ν ≤ 0,3 m/sec, vorzugsweise ν ≤ 0,1 m/sec durchsetzt.

8. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas das tuchartige Element bzw. das eigensteife Element mit einem Druck p mit 0 mbar ≤ p ≤ 200 mbar, insbesondere 0 mbar ≤ P ≤ 150 mbar über Atmosphärendruck beaufschlagt.

9. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als tuchartiges Element bzw. eigensteifes Element ein solches mit Durchbrechungen mit einer Maschenweite d mit d ≤ 0,2 mm, insbesondere d ≤ 0,1 mm verwendet wird.

10. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kristallisationseinrichtung ein Teil der zu Kugeln kristallisierten oder zumindest ankristallisierten Tropfen entnommen und oberhalb des tuchartigen Elementes bzw. trichterförmigen Bereichs den die Fallstrecke durchfallenden Tropfen wieder zugeführt wird.

11. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in etwa 10% bis 50% der die Kristallisationseinrichtung entnommenen Kugeln im Bereich des tuchartigen Elementes bzw. trichterförmigen Bereichs zurückgeführt werden.

12. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kristallisationseinrichtung entnommene Kugeln über eine Schleuse der Nachkondensationsstufe zugeführt werden, in der die Kugeln auf einen Umgebungsdruck P₁ mit P₁ ≤ 2 mbar, insbesondere P₁ ≤ 0,5 mbar eingestellt werden.

13. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugeln in der Nachkondensationsstufe über einen Zeitraum t mit t ≤ 13 h, insbesondere 7 h ≤ t ≤ 13 h gehalten werden.

14. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachkondensationsstufe eine Schleuse nachgeordnet ist, in der die Kugeln auf Atmosphärendruck eingestellt werden.

15. Verfahren vorzugsweise nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mittels der Vertropfungsdüse vertropften Tropfen in der Fallstrecke mit einem Sprühnebel beaufschlagt werden.

16. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sprühnebel wie Wassersprühnebel derart eingestellt wird, dass dessen Tropfengröße in etwa 1/3 bis 1/20 von Tropfengröße der vertropften Schmelze entspricht.

17. Verfahren vorzugsweise nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelze unmittelbar vor dem Vertropfen ein die Nachkondensation beschleunigender Kettenverlängerer beigegeben wird.

18. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Kettenverlängerers in der zu vertropfenden Schmelze < 0,5 Gew.-% beträgt.

19. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kettenverlängerer in einer Menge der Schmelze zugegeben wird, dass seine Wirkung nach einer Zeit t₁ mit t₁ ≤ 10 min, insbesondere 1 ≤ min t₁ ≤ 10 min einsetzt.

20. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Kettenverlängerer ein solcher auf der Basis von Polyol oder Pentaerythrit z. B. Oxazaline verwendet wird.

21. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tropfen in der Fallstrecke einem im Wesentlichen laminaren Gegenstrom ausgesetzt werden.

22. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstrom mit einer Geschwindigkeit von weniger als 0,2 m/sec, vorzugsweise weniger als 0,1 m/sec abgezogen wird.

23. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das das tuchartige Element bzw. eigensteife Element durchsetzende Gas einen ersten Kreislauf durchströmt, wobei ein Anteil des Gases einer Reinigungsstation zugeführt wird, in der das Gas gereinigt und gekühlt wird, um anschließend dem Kreislauf wieder zugeführt zu werden.

24. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas in der Reinigungsstation im Gegenstrom zu einem Glykolkreislauf geführt wird.

25. Anordnung zum Herstellen von kugelförmigen Partikeln aus Kunststoff, insbesondere aus polyfunktionellen Carbonsäuren und Alkoholen, insbesondere zur Herstellung von PET- oder PBT-Pellets, umfassend eine die Schmelze wie schmelzflüssiges Prepolymer bzw. Polymer vertropfende Düseneinrichtung, eine dieser nachgeordnete Fallstrecke, eine Kristallisationseinrichtung sowie eine als Schneckenförderer ausgeführte Nachkondensationsstufe, wobei die Fallstrecke vorzugsweise innerhalb eines Fallturms verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass die Fallstrecke in eine trichterförmige Aufnahme (45) übergeht, die umfangsseitig von einem pulsierenden tuchartigen Element (50) und/oder Öffnungen aufweisendem eigensteifen trichterförmigen Element begrenzt ist und bodenseitig in die Kristallisationseinrichtung (62) führt.

26. Anordnung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das tuchartige Element (50) bzw. das eigensteife Element von pulsierendem Gas wie Luft beaufschlagt ist.

27. Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das tuchartige Element (50) an einem Trichter (46) wie Metall- bzw. Edelstahltrichter befestigt und zu dessen Innenfläche (48) beabstandbar ist, dass in zwischen dem tuchartigen Element und dem Trichter vorhandenem Zwischenraum (52) eine Leitung (54, 56) mündet, in der ein die Leitung freigebendes bzw. sperrendes Sperrelement (66) angeordnet ist, und dass das Gas pulsierend mit einer Frequenz ν dem Zwischenraum zuführbar ist, wobei die Frequenz ν insbesondere 1 Hz ≤ ν ≤ 30 Hz, vorzugsweise 1 Hz ≤ ν ≤ 10 Hz beträgt.

28. Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das eigensteife Element beabstandet von einem Trichterelement umgeben ist, dass in zwischen dem eigensteifen Element und dem Trichterelement vorhandenen Zwischenraum (52) eine Leitung (54, 56) mündet, in der ein die Leitung freigebendes bzw. sperrendes Sperrelement (66) angeordnet ist, und dass das Gas pulsierend mit einer Frequenz v dem Zwischenraum zuführbar ist, wobei die Frequenz ν insbesondere 1 Hz ≤ ν ≤ 30 Hz, vorzugsweise 1 Hz ≤ ν ≤ 10 Hz beträgt.

29. Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen des eigensteifen Elements derart ausgebildet sind, dass das diese durchsetzende Gas entlang Innenfläche des eigensteifen Elements insbesondere turbulent strömt.

30. Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen derart ausgebildet sind, dass dass diese durchsetzende Gas tangential zur Innenfläche des eigensteifen Elements strömt.

31. Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas mit einem sinusförmigen Druckverlauf dem Zwischenraum (52) zuführbar ist.

32. Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das tuchartige Element (50) bzw. das eigensteife Element antihaftend ist und insbesonder aus Polytetrafluoräthylen besteht.

33. Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das tuchartige Element Durchbrechungen bzw. das eigensteife Element Öffnungen mit einer Maschenweite d mit vorzugsweise d ≤ 0,2 mm, insbesondere d ≤ 0,1 aufweist.

34. Anordnung vorzugsweise nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die Vorkristallisationsstufe (45) durchsetzende Gas in einem ersten Kreislauf (64) strömt, von dem ein entlang der Fallstrecke verlaufender Zweig in einem Abstand A aus der Fallstrecke weggeführt ist, und dass oberhalb des Abstands A ein Sprühnebel abgebendes, die Fallstrecke umgebendes Düsen aufweisendes Ringelement (20) angeordnet ist.

35. Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die Düsen aufweisende Ringelement (20) in einem zweiten Kreislauf (30) angeordnet ist, der seinerseits unterhalb der die Schmelze vertropfenden Düseneinrichtung (10) aus der Fallstrecke weggeführt ist.

36. Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anteil des in dem ersten Kreislauf (64) geführten Gases eine Reinigungsstation (74) mit einem Glycolkreislauf zuführbar ist.

37. Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kristallisationseinrichtung (62) eine Eintrittsöffnung aufweist, die Ausstrittsöffnung des Trichters (46) ist.

38. Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kristallisationseinrichtung (62) in einem weiteren Kreislauf (84) angeordnet ist, durch den ein Teil der in der Kristallisationseinrichtung kristallisierten Kugeln oberhalb des Trichters (46) bzw. des eigensteifen Elements der Fallstrecke zurückführbar ist.

39. Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachkondensationsstufe (18) eine Schleuse (88, 98) vor- und/oder nachgeordnet ist, die eingangs- und/oder ausgangsseitig von einem vorzugsweise als Irisblende ausgebildeten Absperrelement (90, 92, 100, 102) verschließbar ist.

40. Anordnung nach vorzugsweise einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die insbesondere als eine in Schwingung versetzbare Düsenplatte ausgebildete Düseneinrichtung (10) mit einer die Schmelze zuführenden Leitung (14) verbunden ist, in der unmittelbar vor dem Düsenelement oder in dem Düsenelement selbst eine weitere Leitung (16) mündet, die mit einem Behältnis für einen Kunststoffkettenverlängerer verbunden ist.