DE19848245A1

DE19848245A1 - Verfahren zur Granulierung und Kristallisation von thermoplastischen Polyestern oder Copolyestern

Info

Publication number: DE19848245A1
Application number: DE19848245A
Authority: DE
Inventors: Andre Matthaei
Original assignee: Rieter Automatik GmbH
Current assignee: Rieter Automatik GmbH
Priority date: 1998-10-20
Filing date: 1998-10-20
Publication date: 2000-05-04
Also published as: WO2000023497A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Granulierung und Kristallisation von thermoplastischen Polyestern und Copolyestern und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Die Polyester oder Copolyester werden nach einer teilweisen Polykondensation zu einem Vorprodukt in eine Flüssigkeit eingebracht, wobei die Flüssigkeit nach dem Eintritt des Vorprodukts in die Flüssigkeit den Kristallisationsvorgang des Polyesters beschleunigt und den Kristallisationszustand beschleunigt herbeiführt, wobei die Flüssigkeit auf über 100 DEG C gehalten wird, oder die Flüssigkeit Kristallisationskeime an der Oberfläche des Vorprodukts erzeugt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Granulierung und Kristallisation von thermoplastischen Polyestern oder Copolyestern entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens entspre chend den Merkmalen der Ansprüche 12, 13 und 14.

Aus der Druckschrift US 4,436,782 ist ein Verfahren zur Granulierung und Wei terbehandlung eines Polyethylenterephthalats zu Pellets bekannt, wobei ein bei Temperaturen zwischen 260 und 280°C gebildetes flüssiges Oligomer mit einer Viskositätszahl (bzw. Intrinsic-Viskosität) zwischen 0,08 und 0,15 durch Düsen derart gepreßt wird, daß Tropfen entstehen, die durch einen Kühlraum mit Inert gasatmosphäre in ein Wasserbad fallen, um die Tropfen zu amorphen Pellets er starren zu lassen. Aus dieser Druckschrift ist auch bekannt, daß anstelle eines Wasserbades eine Trommel oder ein Transportband die Tropfen auffangen kann, um sie zu amorphen Pellets zu kühlen und erstarren zu lassen.

Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß in der vorgesehenen Flüssigkeit, nämlich Wasser, zum Erstarren von einem schwach polykondensierten Polyester, wie das Polyethylenterephthalat, amorphe Pellets als Vorprodukte entstehen, die erst durch einen weiteren energetisch und wirtschaftlich aufwendigen Schrift in kristalline Vorprodukte umgesetzt werden müssen.

Aus US-PS 5,540,868 ist bekannt, wie mit unterschiedlichen Granulierungsver fahren aus amorphem Polyester kristalline Pellets hergestellt werden können. Da zu muß das amorphe Polyestervorprodukt auf Temperaturen über 70°C erhitzt werden, um den Kristallisationsprozeß auszulösen. Jedoch hat amorphes Polyester bei Temperaturen über 70°C den Nachteil, daß es eine klebrige Oberfläche auf weist. Um ein Verkleben oder Verklumpen des amorphen Polyesters bei Kristalli sationstemperaturen über 70°C zu verhindern, muß das Vorprodukt als Granulat vorliegen und kann in einem Wirbelbettreaktor durch entsprechende Heißgasströ me in Bewegung gehalten werden, bis zumindest die Oberfläche soweit auskri stallisiert ist, daß ein Verkleben der Vorprodukte ausgeschlossen ist.

Während amorphes Polyester transparent ist, ist die kristalline Phase an der wei ßen Einfarbung deutlich zu erkennen. Üblicherweise wird zur Überwindung der Klebrigkeit von amorphem Polymer der Kristallisationsvorgang der Vorprodukte mit der weiteren verstärkten Polykondensation, die üblicherweise zwischen 200 und 230°C in einem Wirbelbettreaktor durchgeführt wird, verbunden. Dazu wird der Reaktor derart gefahren, daß zunächst zur Überwindung der Klebrigkeit eine Kristallisation bei einer optimalen Kristallisationstemperatur von ungefähr 150°C für mehrere Stunden gefahren wird und danach die Pellets oder Granulate für weitere Stunden zu höheren Kettenlängen bei Temperaturen zwischen 200 und 230°C kondensiert werden.

Aus der gleichen obigen Druckschrift (US 5,540,868) ist bekannt, daß die Kristallisation von Pellets auch durch einen Thermoschock ausgelöst werden kann, in dem heiße Pellets auf eine kalte Oberfläche prasseln, oder umgekehrt kalte amor phe Pellets auf eine heiße Oberfläche prasseln. Anstelle von Aufpralloberflächen für eine derartige Schockkristallisation werden auch Heißgasströme für kalte amorphe Pellets und Kühlgasströme für heiße amorphe Pellets vorgeschlagen. Während das Heißgas- bzw. Kühlgasverfahren für eine Schockkristallisation den Nachteil aufweist, daß derartige Gase eine geringe Wärmekapazität besitzen und der Wärmeübergang zwischen einer festen Substanz und den Gasen eine Schock kristallisation nicht gerade fördert, hat das Verfahren der Schockkristallisation durch Aufprallen auf kalte bzw. heiße Oberflächen den Nachteil, daß ein derarti ges Verfahren äußerst schwierig und damit unwirtschaftlich zu fahren ist. So va riieren die Temperaturen einer heißen Platte zwischen 300 und 800°C in Abhän gigkeit von der Verweildauer der Pellets auf der Platte. Bei Verwendung von Ro tationsplatten wird in einem Temperaturbereich zwischen 130 und 200°C gear beitet, wiederum in Abhängigkeit von der Verweildauer der Pellets auf der heißen Rotationsplatte. Neben den rein thermischen Problemen, die sich bei derartigen Verfahren zur Kristallisation der Pellets einstellen, sind auch erhebliche mechani sche Probleme zu überwinden. Bei der gasgeführten Schockkristallisation sind neben den thermischen Problemen der Gasbeheizung bzw. Gaskühlung zusätzlich Probleme der Granulatführung im Gasstrom zu lösen. Andererseits bewirkt das Eindringen von heißen, teilweise polykondensierten Pellets in Wasser, wie es aus der eingangs genannten Druckschrift US 4,436,782 bekannt ist, lediglich die Er starrung des Polyestermaterials zu amorphen Pellets. Eine Schockkristallisation der Pellets, wie sie aus US 5,540,868 bekannt ist, wird damit nicht erreicht.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Granulierung und Kristallisation von thermoplastischen Polyestern und Copolyestern entsprechend dem Oberbe griff des Anspruchs 1 anzugeben und Vorrichtungen gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 12, 13 und 14 zu schaffen, welche die Nachteile im Stand der Technik überwinden, eine Verfahrensverkürzung herkömmlicher Granulierungsverfahren bewirken und auf bisher bekannte Verfahrensschritte und Vorrichtungen aufbau en, um zumindest oberflächenkristallisierte Granulate von teilweise polykonden sierten Polyestern oder Copolyestern herzustellen.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Gegenstands der Ansprüche 1, 12, 13 und 14 gelöst.

Dazu wird das Zwischenprodukt in eine Flüssigkeit eingebracht, die den Kristalli sationsvorgang des Polyesters beschleunigt und den Kristallisationszustand be schleunigt herbeiführt, indem die Flüssigkeit auf über 100°C gehalten wird oder indem die Flüssigkeit Kristallisationskeime an der Oberfläche des Vorprodukts erzeugt.

Diese Lösung hat den Vorteil, daß durch Einsetzen einer geeigneten Flüssigkeit, wobei reines Wasser sich im Stand der Technik als ungeeignet erwiesen hat, die Nachteile der Gasaufheizung oder Gaskühlung überwunden werden, da die Wär mekapazität von Flüssigkeiten und der Wärmeübergangswiderstand zwischen teilweise polykondensierten Vorprodukten und einer Flüssigkeit wesentlich wir kungsvoller sind als eine Gasumgebung aus dem Stand der Technik. Auch die Unwägbarkeiten, die eine Prallplattenlösung mit sich bringt, bei der es auf die Prallplattentemperatur und die Verweilzeit der Vorprodukte auf der Prallplatte wesentlich ankommt, um den Kristallisationsvorgang auszulösen und zu be schleunigen, werden mit einer Flüssigkeit, die entweder über 100°C gehalten wird, oder die selbst Kristallisationskeime an der Oberfläche des Vorprodukts erzeugt, überwunden.

Derartige Kristallisationskeime können bereits durch Anlösen der Oberfläche mittels geeigneter Lösungsmittel für das teilweise polykondensierte Vorprodukt erreicht werden. In einem derartigen Fall ergibt sich der Vorteil, daß die Flüssig keit nicht auf die optimale Kristallisationstemperatur von ungefähr 150°C aufge heizt werden muß oder in dem optimalen Temperaturintervall, wie es aus den Temperaturgleichungen der US 5,540,868 hervorgeht, liegen muß, denn derartige, durch die Flüssigkeit hervorgerufene Kristallisationskeime verursachen überra schenderweise ebenfalls eine spontane Kristallisation, auch außerhalb des für eine spontane Kristallisation im Stand der Technik vorgegebenen Temperaturintervalls. Ein Verdünnen, Lösen oder Emulgieren der erfindungsgemäßen Kristallisations keime bildenden Flüssigkeit durch Wasserzugabe vermindert nicht den überra schenderweise einsetzenden Kristallisationsprozeß des teilweise polykondensier ten Vorprodukts.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Flüssigkeit eine der flüchtigen Ausgangskomponenten und/oder eine der flüchtigen Abscheidungskomponenten einer Polykondensation. Im Falle eines Polyethylenterephthalats sind die Aus gangskomponenten ein Ethylenglycol und eine Terephthalsäure oder ein Dime thylterephthalat und als flüchtige Abscheidungskomponente der Polykondensation von Polyethylenterephthalat wird im wesentlichen Wasser und teilweise auch Ethylenglycol abgeschieden. Diese Abscheidungskomponenten können als Flüs sigkeit zur Kristallisationskeimbildung an der Oberfläche des Vorproduktes vor teilhaft im Verfahren rückgeführt und eingesetzt werden.

Vorzugsweise wird für einen Polyester des Typs Polyethylenterephthalat die Flüs sigkeit auf einer Temperatur im Bereich zwischen 110 bis 180°C gehalten. Amorphe Pellets, die als Vorprodukt aus einem vorhergehenden Verfahrensschritt stammen, können in ein derart heißes temperaturgeregeltes Flüssigkeitsbad ein treten und in kürzester Zeit innerhalb dieses Flüssigkeitsbades und innerhalb die ses für eine Kristallisation vorteilhaften Temperaturintervalls vom amorphen Zu stand in den kristallinen Zustand überführt werden.

In einem derartigen Temperaturbereich erweist sich Wasser als ungeeignet, da es verdampfen würde, während Triethylenglycol durchaus bis zu den hohen Tempe raturen von 230°C einsetzbar bleibt.

Für höhere Temperaturbereiche, in denen teilweise nicht nur allein eine Kristalli sation vorteilhaft durchführbar wird, sondern auch eine weitergehende Polykon densation der Pellets ausgelöst werden kann, wird vorzugsweise Triethylenglycol eingesetzt. Dieses Triethylenglycol ist in der Flüssigkeit bis zu 100% enthalten, wenn Temperaturen zwischen 100°C und 230°C vorzugsweise einzuhalten sind.

Für Flüssigkeitstemperaturen unter 100°C sind Flüssigkeiten einsetzbar, die Kri stallisationskeime an der Oberfläche des Vorproduktes erzeugen. Deshalb wird vorzugsweise als Flüssigkeit ein Ethylenglycol, ein Triethylenglycol oder Mi schungen derselben bis zu einem Anteil von 100% eingesetzt. Derartige Mi schungen können mit Wasser verdünnt oder in Wasser emulgiert werden, ohne daß darunter die Kristallisationskeimbildung an der Oberfläche des Vorproduktes wesentlich vermindert wird.

Da eine Kristallisation insbesondere beim teilweise polykondensierten Polyethy lenterephthalat bereits bei einer Flüssigkeitstemperatur von 70°C einsetzt und mit zunehmender Temperatur beschleunigt wird, ist in dem Temperaturbereich zwi schen 70 und 100°C auch reines Wasser einsetzbar, so daß sich keine amorphen Pellets wie in Wasser bei Raumtemperatur bilden, sondern oberflächenkristalli sierte Pellets herstellbar werden. Jedoch kann für Wasserbäder bei diesen Tempe raturen eine spontane Kristallisation des teilweise polykondensierten Polyethy lenterephthalats nicht erwartet werden.

Das Verfahren kann vorzugsweise nicht nur für ein Polyethylenterephthalat (PET) eingesetzt werden, sondern auch für ein Polyester vom Typ des Polytrimethyl terephthalats (PTT). Für das Polytrimethylterephthalat sind die Flüssigkeitskom ponenten und die Temperaturbereiche einer optimalen Kristallisation entsprechend anzupassen.

Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren bei der Stranggranulierung eingesetzt. Dabei erfolgt eine Pelletierung der Stränge vor und/oder nach Be handlung mit der Flüssigkeit, indem zunächst das Vorprodukt in Form von Poly estersträngen aus einer Düse austritt, in ein erstes Flüssigkeitsbad eintaucht, zu Pellets granuliert wird und die Pellets dann in ein zweites Flüssigkeitsbad eintau chen, wobei das Polyester in den Flüssigkeitsbädern kristallisiert. Werden mit dem ersten Flüssigkeitsbad die Stränge lediglich abgekühlt, so können sie als amorphe nichtklebrige Stränge einer Pelletierungsvorrichtung zugeführt werden, so daß anschließend amorphe Pellets in ein zweites Flüssigkeitsbad aus einer erfindungs gemäßen Flüssigkeit eintauchen.

In dem zweiten Flüssigkeitsbad werden die Pellets nicht weiter zu amorphen Pel lets abgeschreckt, wie es bisher im Stand der Technik üblich ist, sondern in vor teilhafter Weise einer Kristallisationstemperatur ausgesetzt. Andererseits können sowohl das erste als auch das zweite Flüssigkeitsbad auf Temperaturen unter 100° C zum Kristallisieren gehalten werden, jedoch nur mit einer Flüssigkeit, die Kristallisationskeime an der Oberfläche des Vorproduktes erzeugt. Bei Verwen dung einer derartigen Flüssigkeit bereits im ersten Flüssigkeitsbad werden der Pelletiervorrichtung Stränge zugeführt, die aufgrund der Kristallkeimbildung an der Oberfläche bereits oberflächenkristallisiert sind, weshalb sie nicht verkleben und deshalb auch nicht auf Temperaturen unter 70°C abgekühlt sein müssen, zu mal oberflächenkristallisierte Polyesterstränge auch bei höheren Temperaturen als 70°C nicht mehr verkleben. Nach Granulierung der Stränge zu Pellets kann deren Kristallisationsprozeß in einem zweiten Flüssigkeitsbad mit einer erfindungsgemäßen Flüssigkeit fortgesetzt werden. In jedem Fall ergibt sich der Vorteil, daß der hohe Wärmeinhalt der Polyesterstränge, die aus der Düse austreten, zur kri stallinen Umsetzung der Vorprodukte dieses Stranggranulierungsverfahrens durch Förderung und Beschleunigung der Kristallisation eingesetzt werden kann. Somit ist durch die erfindungsgemäße Flüssigkeit eine erhebliche Verminderung des Energiebedarfs des Gesamtverfahrens erreichbar und die Pellets sind für die Wei terverarbeitung, die im wesentlichen in der Erhöhung des Polykondensationsgra des der Pellets besteht, besser geeignet, da kristallisierte Oberflächen einen ver minderten Klebeeffekt aufweisen.

Vorzugsweise wird das Verfahren auch bei einem Vertropfungsprozeß eingesetzt, wobei das Vorprodukt durch geeignete Vorrichtungen in Tropfenform überführt wird, die Tropfen der Flüssigkeit zugeführt werden und das Polyester der Tropfen in der erfindungsgemäßen Flüssigkeit kristallisiert. Durch Überführung der teil weise polykondensierten Polyesterschmelze in eine Tropfenform und den sich daran unmittelbar anschließenden Kristallisationsprozeß in der erfindungsgemä ßen Flüssigkeit kann sowohl der Durchsatz herkömmlicher Verfahren erhöht wer den und gleichzeitig die Verfahrensdauer gegenüber herkömmlichen Verfahren wesentlich verkürzt werden. Schließlich kann mit diesem Verfahren ein kristalli siertes Granulat unterschiedlichster Polykondensationsgrade ausgeliefert werden, wobei der Polykondensationsgrad durch die Viskositätszahl (bzw. Intrinsic Visko sität) bestimmt wird. Die Angebotspalette verfügbarer kristallisierter Polykonden sationsgrade kann mit dieser Erfindung insbesondere zu niedrigen Polykondensa tionsgraden erheblich erweitert werden. Polykondensationsgrade mit einer Visko sitätszahl (bzw. Intrinsic Viskosität) unter 0,3 werden mit Hilfe des erfindungs gemäßen Verfahrens darstellbar.

Des weiteren kann vorzugsweise das erfindungsgemäße Verfahren bei der Heiß abschlagsgranulierung eingesetzt werden, wobei ein aus einem Gießkopf austre tendes Vorprodukt unmittelbar beim Austritt pelletiert wird, die Pellets der Flüs sigkeit zugeführt werden und in dieser Flüssigkeit kristallisieren. Damit stehen vorteilhaft für die Weiterverarbeitung bereits vorkristallisierte oder durchkristalli sierte Pellets zur Verfügung und der Energiehaushalt wird gegenüber herkömmli chen Verfahren wesentlich verbessert, so daß eine erhöhte Wirtschaftlichkeit er reicht wird.

Zur Durchführung des Verfahrens wird vorzugsweise eine Vorrichtung eingesetzt, die einen Gießkopf zum Überführen der Schmelze in Stränge aufweist. Weiterhin hat die Vorrichtung eine Kühleinrichtung zur Einführung der Stränge in eine Kühlflüssigkeit und eine Granuliereinheit zum Trennen der Stränge zu Pellets, wobei eine Auffangeinrichtung, in der die Pellets mit der Flüssigkeit beaufschlagt werden, vorhanden ist. Weiterhin sorgt eine Einrichtung zur Abtrennung der Flüs sigkeit von den Pellets und Einrichtungen zur Aufbereitung und Rückführung der Flüssigkeit dafür, daß die Flüssigkeit optimal eingesetzt wird. Dazu ist eine Ein richtung zum Aufrechterhalten einer Temperatur der Flüssigkeit über 100°C und/oder Zuführungeinrichtungen zum Einbringen der Flüssigkeit vorhanden, die an den Oberflächen der Pellets Kristallisationskeime erzeugt, wobei die flüssig keitsberührenden Teile der Vorrichtung Werkstoffe aufweisen, die chemische und thermische Beständigkeit gegenüber der Flüssigkeit besitzen.

Diese Vorrichtung hat den Vorteil, daß ein hoher Durchsatz von mehreren Tonnen pro Stunde des Polyesters zu auskristallisierten Pellets unter Einsatz des erfin dungsgemäßen Verfahrens erreicht werden kann. Bisher waren derartige Vorrich tungen nur in der Lage, amorphe Pellets zu liefern, die bei Temperaturen über 70°C dazu neigen zu verkleben, außerdem müssen die teilweise polykondensierten Pellets in einem weiteren zeitaufwendigen Verfahren, das 8 bis 12 Stunden in An spruch nimmt, zu hochmolekularen Polykondensaten bei Temperaturen zwischen 200 und 230°C weiterbehandelt werden, wobei etwa ein Drittel dieser Zeit durch ein Halteintervall bei einer optimalen Kristallisationstemperatur von ungefahr 150°C gebraucht wird, um ein Nichtverkleben bei weiteren Verarbeitungsschrit ten des Polykondensats sicherzustellen. Bei einer vorgezogenen Kristallisation im Rahmen der Abkühlung des niedrigkondensierten Polykondensats in Form von Strängen oder Pellets wird die Prozeßdauer der Nachkondensation erheblich ver kürzt und somit ein wirtschaftlicherer Weg zu hochkondensierten Polyestergra nulaten und Copolyestergranulaten aufgezeigt.

Eine weitere bevorzugte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist ei nen Gießkopf auf, an den sich unmittelbar eine Heißabschlagsvorrichtung zum Pelletieren des aus dem Gießkopf austretenden Materials zu Pellets anschließt. Eine Auffangvorrichtung beaufschlagt die Pellets mit der erfindungsgemäßen Flüssigkeit, und eine Einrichtung zur Abtrennung der Flüssigkeit von den Pellets und eine Einrichtung zum Aufbereiten und Rückführen der Flüssigkeit sorgen dafür, daß die Flüssigkeit wirtschaftlich eingesetzt werden kann. Darüber hinaus weist die Vorrichtung eine Einrichtung zum Aufrechterhalten einer Temperatur der Flüssigkeit über 100°C und/oder Zuführungseinrichtungen zum Einbringen von Flüssigkeiten, die an den Oberflächen der Pellets Kristallisationskeime erzeu gen, aufweist. Ferner weisen die flüssigkeitsberührenden Teile der Vorrichtung Werkstoffe auf, die chemische und thermische Beständigkeit gegenüber der Flüs sigkeit besitzen.

Mit einer derartigen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens können noch effektiver die Vorteile der gegenwärtigen Erfindung genutzt werden. Jedoch kann, im Gegensatz zu der Vorrichtung zum Stranggranulieren, ein nur begrenzter Durchsatz mit dieser Vorrichtung erreicht werden, da durch die Heißabschlagsvor richtung das kontinuierliche und Hochgeschwindigkeitsausbringen von Strängen aus dem Gießkopf nur begrenzt realisiert werden kann. Jedoch wirkt sich auch hier die Vorkristallisation durch die erfindungsgemäße Flüssigkeit auf den Ge samtdurchsatz einer derartigen Anlage aus, da auf eine stundenlange Nachkristal lisation in den darauffolgenden Bearbeitungsschritten verzichtet werden kann.

Eine weitere bevorzugte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist ei nen Gießkopf auf, der durch geeignete Maßnahmen wie Vibration, Versprühen oder Schleudern tropfenförmige Pellets bildet. In einer Auffangvorrichtung wer den die Pellets mit der erfindungsgemäßen Flüssigkeit beaufschlagt und eine Ein richtung zur Abtrennung der Flüssigkeit von den Pellets und eine weitere Ein richtung zur Aufbereitung und Rückführung der Flüssigkeit sorgen für eine opti male Nutzung der erfindungsgemäßen Flüssigkeit. Ferner weist auch diese Vor richtung eine Einrichtung zum Aufrechterhalten einer Temperatur der Flüssigkeit über 100°C und/oder Zuführeinrichtungen zum Einbringen von Flüssigkeiten auf, die an den Oberflächen der Pellets Kristallisationskeime erzeugen, und flüssig keitsberührende Teile der Vorrichtung sind aus Werkstoffen gebildet, die chemi sche und thermische Beständigkeit gegenüber der Flüssigkeit aufweisen.

Auch diese Vorrichtung zeigt vorteilhaft, daß mit der Einführung der erfindungs gemäßen Flüssigkeit die Vorrichtung wesentlich effektiver wird, zumal die Schmelzwärme, die in den Tropfen steckt, unmittelbar in Kristallisationswärme in der Flüssigkeit umgesetzt wird, so daß eine langandauernde Nachkristallisation im Rahmen der nachfolgenden Vorrichtungskomponenten vermieden werden kann.

Es wird zwar keine der bisher bekannten Vorrichtungskomponenten eingespart, sondern durch die Einrichtung zum Aufrechterhalten einer Temperatur der Flüs sigkeit und durch die Zuführungseinrichtung zum Einbringen von Flüssigkeiten, die an der Oberfläche der Pellets Kristallisationskeime erzeugen und schließlich durch den Einsatz von geeigneten Werkstoffen, die chemisch und thermisch be ständig gegenüber der Flüssigkeit sind, der Investitionspreis für eine derartige Vorrichtung gegenüber herkömmlichen Vorrichtungen erhöht, aber dafür kann die gesamte Prozeßführung schneller durchgeführt werden und Vorprodukte bereitge stellt werden, die bisher auf dem Markt in der Form nicht erhältlich sind.

Weitere Merkmale, Vorteile und bevorzugte Anwendungen der Erfindung werden in den folgenden Beispielen beschrieben.

Beispiel 1

Ein Polyethylenterephthalat (PET) mit einer Viskositätszahl (bzw. Intrinsic Vis kosität) von 0,6 wird mit einer Temperatur von 285°C durch einen Gießer ausge tragen und zu einer Vielzahl von einzelnen Strängen geformt. Diese Stränge wer den einem Kühlbad aus Wasser bei 20°C zugeführt. In diesem Wasserbad werden die Stränge während einer Verweilzeit von ca. 0,4 s auf einen schneidfähigen Zu stand abgekühlt.

Nach Verlassen des Wasserbades werden die Stränge in einem Stranggranulator pelletiert. Die Pellets gelangen als Vorprodukt in ein zweites Flüssigkeitsbad, das mit Triethylglycol (TEG) gefüllt ist und auf einer Temperatur von 150°C gehalten wird. Die Verweilzeit in diesem zweiten Bad beträgt 10 Minuten für die Pellets. Anschließend werden die kristallisierten Pellets dem Flüssigkeitsabscheider zuge führt und wird der Kristallisationsgrad der Pellets von 80% gemessen. Dazu wird die dynamische Differenz-Kalorimetrie (bzw. Dynamic Scanning Calorimetry- DSC) eingesetzt.

Beispiel 2

Ein Polyethylenterephthalat mit einer geringen Viskositätszahl von 0,15 wird bei einer Schmelzentemperatur von 250°C aus einer Gießdüse ausgetragen. Der Dü sendurchmesser beträgt jeweils 0,5 mm. Beim Austragen werden die austretenden Schmelzenstränge durch Vibration vertropft. Dabei entstehen Tropfen mit einem Durchmesser von etwa 1,2 mm. Diese fallen nach einer Fallstrecke von ca. 10 cm in ein mit Ethylenglycol (EG) von 20°C gefülltes Flüssigkeitsbad, in dem sie be reits nach einer Verweilzeit von Bruchteilen von Sekunden durch Farbänderung von Transparent auf Weiß eine Kristallisation anzeigen. Durch DSC-Messungen ergeben sich Kristallisationsgrade von 100%.

Beispiel 3

In einer Heißabschlagsvorrichtung wird eine Schmelze eines thermoplastischen Polyesters nach einer teilweisen Polykondensation bei einer Viskositätszahl von 0,3 als Pellets ausgetragen und in einer Auffangvorrichtung mit der erfindungs gemäßen Flüssigkeit beaufschlagt. Die Flüssigkeit wird dazu auf einer Temperatur von ca. 140 bis 160°C gehalten und besteht im wesentlichen aus Triethylglycol (TEG). Nach einer Verweilzeit von ca. 10 Minuten in der temperierten Flüssigkeit wird in einer Einrichtung zur Abtrennung der Flüssigkeit von den Pellets die Flüs sigkeit abgetrennt und mittels geeigneten Einrichtungen aufbereitet und rückge führt. Die getrockneten Pellets zeigen einen hohen Kristallisationsgrad und kön nen unmittelbar weiter verarbeitet werden.

Beispiel 4

In einer Vertropfungsanlage werden Polyethylenterephthalat-(PET)- Schmelzentropfen in einen Flüssigkeitskanal, der Triethylenglycol enthält, einge tragen und auf Temperaturen zwischen 140° C und 150° C gehalten wird. Nach einer Verweilzeit von etwa 15 Minuten in der Flüssigkeit (aus TEG) wird diese von den erstarrten durchkristallisierten tropfenförmigen Pellets getrennt und nach Aufbereitung der Flüssigkeit wird diese dem Prozess wieder zugeführt.

Beispiel 5

In einer Stranggranulieranlage wird mittels eines Gießkopfes eine Schmelze aus Polyethylenterephthalat in Stränge überführt. Die Stränge durchlaufen für 0,4 s eine Vorkühleinrichtung, die mit einer Ethylenglycol enthaltenden Flüssigkeit gefüllt ist. Die Ethylenglycolflüssigkeit wird auf ca. 50°C gehalten, so daß sich die Stränge abkühlen und sich gleichzeitig an deren Oberflächen Kristallisations keime bilden. Die derart vorbehandelten Stränge werden einer Granuliereinheit zum Trennen der Stränge in Pellets zugeführt. Die dabei entstehenden Pellets werden einer Auffangvorrichtung anschließend zugeführt, die mit Triethylengly col gefüllt ist, das auf einer Temperatur zwischen 130 und 160°C gehalten wird. In der Auffangvorrichtung verbleiben die Pellets für weitere 5 Minuten und wer den dann der Einrichtung zur Abtrennung der Flüssigkeit von den Pellets zuge führt, in der die Flüssigkeit zur weiteren Aufbereitung und Rückführung zurück gewonnen wird.

In diesem Ausführungsbeispiel wird vorteilhaft eine Kombination zwischen keim bildender Flüssigkeit aus Ethylenglycol, das in den Oberflächen der Stränge Keimbildungszentren bei bereits niedriger Temperatur bildet, und einer dadurch erheblich beschleunigten Durchkristallisation durchgeführt, die nach der Pelletie rung in einem Triethylenglycolbad erfolgt, das auf einer Temperatur gehalten wird, bei der optimale Kristallisationsbedingungen herrschen.

Claims

1. Verfahren zur Granulierung und Kristallisation von thermoplastischen Polyestern oder Copolyestern nach einer teilweisen Polykondensation zu einem Vorprodukt, wobei das Vorprodukt in eine Flüssigkeit eingebracht wird,
dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit nach dem Eintritt des Vorprodukts in die Flüssigkeit den Kristallisationsvorgang des Polyesters beschleunigt und den Kristalli sationszustand beschleunigt herbeiführt,
daß die Flüssigkeit auf über 100°C gehalten wird oder,
daß die Flüssigkeit Kristallisationskeime an der Oberfläche des Vorprodukts erzeugt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit eine der flüssigen Ausgangskomponenten und/oder eine der flüchtigen Abscheidungskompo nenten einer Polykondensation ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit auf einer Temperatur im Bereich zwischen 110°C bis 180°C vorzugsweise für ein Poly ester des Typs Polyethylenterephthalat gehalten wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüs sigkeit für Temperaturbereiche zwischen 100°C und 150°C Ethylenglycol bis zu Anteilen von 100% enthält.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüs sigkeit zwischen 100°C und 230°C Triethylenglycol bis zu Anteilen von 100% ent hält.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit für Tempe raturen unter 100°C ein Ethylenglycol, ein Triethylenglycol oder Mischungen dersel ben bis zu einem Anteil von 100% enthält.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit für Temperaturen unter 100°C eine Mischung aus Ethylenglycol oder Triethylenglycol und Wasser bis zu Anteilen von 100% enthält.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Poly ester ein Polytrimethylterephthalat (PTT) oder ein Polyethylenterephthalat (PET) ein gesetzt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ver fahren bei der Stranggranulierung eingesetzt wird, wobei eine Pelletierung der Stränge vor und/oder nach Behandlung mit der Flüssigkeit erfolgt, indem zunächst das Vor produkt in Form von Polyestersträngen aus einer Düse austritt, in ein erstes Flüssig keitsbad eintaucht, zu Pellets granuliert wird und die Pellets dann in ein zweites Flüs sigkeitsbad eintauchen, wobei das Polyester in den Flüssigkeitsbädern kristallisiert.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Ver fahren bei der Heißabschlagsgranulierung eingesetzt wird, wobei ein aus einem Gieß kopf austretendes Vorprodukt unmittelbar beim Austritt pelletiert wird, die Pellets der Flüssigkeit zugeführt werden und in dieser Flüssigkeit kristallisieren.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ver fahren bei einem Vertropfungsprozeß eingesetzt wird, wobei das Vorprodukt durch geeignete Vorrichtungen in Tropfenform überführt wird, die Tropfen der Flüssigkeit zugeführt werden und das Polyester der Tropfen kristallisiert.

12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 9, aufweisend:
einen Gießkopf zum Überführen der Schmelze in Stränge,
eine Vorkühleinrichtung zur Einführung der Stränge in eine Kühlflüssigkeit,
eine Granuliereinheit zum Trennen der Stränge zu Pellets,
eine Auffangvorrichtung, in der die Pellets mit der Flüssigkeit beaufschlagt werden,
eine Einrichtung zur Abtrennung der Flüssigkeit von den Pellets und
Einrichtungen zur Aufbereitung und Rückführung der Flüssigkeit,
dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Einrichtung zum Aufrechterhalten einer Temperatur der Flüssigkeit über 100°C und/oder Zuführeinrichtungen zum Ein bringen von Flüssigkeiten aufweist, die an den Oberflächen der Pellets Kristallisati onskeime erzeugen, und daß die flüssigkeitsberührenden Teile der Vorrichtung Werk stoffe aufweisen, die chemische und thermische Beständigkeit gegenüber der Flüssig keit besitzen.

13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 8 oder Anspruch 10, aufweisend
einen Gießkopf,
eine Heißabschlagsvorrichtung zum Pelletieren des aus dem Gießkopf austretenden Materials zu Pellets,
eine Auffangvorrichtung, in der die Pellets mit der Flüssigkeit beaufschlagt werden,
eine Einrichtung zur Abtrennung der Flüssigkeit von den Pellets,
und eine Einrichtung zur Aufbereitung und Rückführung der Flüssigkeit,
dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Einrichtung zum Aufrechterhalten einer Temperatur der Flüssigkeit über 100°C und/oder Zuführeinrichtungen zum Ein bringen von Flüssigkeiten aufweist, die an den Oberflächen der Pellets Kristallisati onskeime erzeugen, und daß die flüssigkeitsberührenden Teile der Vorrichtung Werk stoffe aufweisen, die chemische und thermische Beständigkeit gegenüber der Flüssig keit besitzen.

14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 8 oder Anspruch 11, aufweisend
einen Gießkopf, der durch geeignete Maßnahmen, wie Vibration, Versprühen oder Schleudern tropfenförmige Pellets bildet,
eine Auffangvorrichtung, in der die Pellets mit der Flüssigkeit beaufschlagt werden,
eine Einrichtung zur Abtrennung der Flüssigkeit von den Pellets,
und eine Einrichtung zur Aufbereitung und Rückführung der Flüssigkeit,
dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Einrichtung zum Aufrechterhalten einer Temperatur der Flüssigkeit über 100°C und/oder Zuführungeinrichtungen zum Einbringen von Flüssigkeiten aufweist, die an den Oberflächen der Pellets Kristallisa tionskeime erzeugen, und daß die flüssigkeitsberührenden Teile der Vorrichtung Werkstoffe aufweisen, die chemische und thermische Beständigkeit gegenüber der Flüssigkeit besitzen.