DE2317651B2 - Verfahren zur waermebehandlung von kunststoff-granulaten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Wärmebehandlung von Granulaten aus anfänglich größtenteils amorphem Polyester oder anderen Kunststoffen, die während der Behandlung zeitweise klebrig werden, wobei das Granulat in einer ersten Stufe unter intensiver Bewegung erwärmt wird, bis die Teilchen zumindest an der Oberfläche kristallisiert sind, und anschließend im gepackten Zustand mit Heißluft auf die gewünschte Endfeuchte getrocknet wird.

Bekanntlich müssen Granulate aus Polyester und anderen Kunststoffen, bevor sie beispielsweise zu Fasern weiter verarbeitet werden, einer Wärmebehandlung unterzogen werden. Hierbei werden zunächst die mehr oder weniger amorphen Teilchen kristallisiert und anschließend bis auf eine sehr geringe Restfeuchte von z. B. wenigen tausendstel Prozent getrocknet. Da die Kristallisation exotherm verläuft, erwärmen sich die Teilchen und gehen dadurch zeitweise in einen plastischen oder klebrigen Zustand über. In diesem Zustand neigen sie zur Agglomeration.

Diese kann z. B. mit einem zweistufigen Wärmebehandlungsverfahren vermieden werden, wie es in der DT-AS 11 82 153 beschrieben ist. Danach soll die erste Behandlungsstufe in einem rostlosen Wirbelbett, die zweite in einem Schachttrockner durchgeführt werden. Dieses Verfahren konnte sich in der Praxis nicht durchsetzen. Das rosilose Wirbelbett arbeitet diskontinuierlich, ermöglicht nur geringe Durchsätze und ist sehr anfällig gegen Betriebsschwankungen.

Gemäß der DT-OS 17 79 521 erfolgt die gesamte Wärmebehandlung in einem Schacht, den das Granulat auf Grund seines Eigengewichtes in Form einer Säule kontinuierlich von oben nach unten durchwandert. Dabei soll in einer ersten Behandlungsstufe im oberen Bereich der Säule das Material durch einen langsam umlaufenden Rührer in Bewegung gehalten werden. Die zweite Behandlungsstufe im unteren Bereich wird von dem Material in üblicher Weise in dichter Packung durchlaufen. Die Erwärmung erfolgt in beiden Stufen durch Heißluft. Dieses Verfahren dürfte zunächst wegen der hohen mechanischen Beanspruchung des Rührers nur kleine Durchsätze ermöglichen. Es erscheint zwar durchaus glaubhaft, daß es hierbei gelingt, in der ersten Stufe das Material fließfähig zu halten und die Bildung von Brücken und größeren Klumpen zu unterbinden. Allerdings dürfte es sich nicht verhindern lassen, daß unier dem Druck der Materialsäule kleine, aus einigen Körnern bestehende Agglomerate entstehen. Im übrigen ergeben sich sehr lange Behandlungszeiten, weil die gesamte Wärme, die zur Aufheizung, Kristallisation und Trocknung erforderlich ist, nur durch einen kleinen Querschnitt eingebracht werden kann.

Ein weiteres kontinuierliches Verfahren ist in der DT-OS 20 53 876 beschrieben. Hiernach ist für die erste Stufe ein kontinuierlich arbeitendes Wirbelbett mit S'eoboden und für die zweite Stufe ein Schachttrockner vorgesehen. Dieses Verfahren hat sich in der Praxis im großtechnischen Maßstab bewährt, und zwar für Polyestergranulate, die schon teilweise kristallisiert sind. Neuerdings kommen aber immer mehr Polyestersorten auf den Markt, die völlig oder jedenfalls sehr weitgehend amorph sind. Bei diesen Sorten ist naturgemäß die durch die Kristallisation frei werdende Wärmemenge größer als bei den schon teilweise kristallisierten Sorten. Dementsprechend ist auch die Gefahr der Verklebung und Agglomeratbildung viel größer. Für diese Sorten ist das bekannte Verfahren daher nicht geeignet.

Auch die DT-AS 14 54 843 befaßt sich mit dem Problem, die Verklebung von Kunststoffteilchen beim Vorkristallisieren zu vermeiden. Hierzu soll die Vorkristallisierung im Wirbelbett innerhalb einer Körnerschicht erfolgen, die durch entsprechende Einstellung der Aufgabemenge an amorphen Körnern zu mindestens 50 Gewichtsprozent aus bereits vorkristallisierten Körnern besteht. Diese Arbeitsweise hat unter anderem den Nachteil, daß das Wirbelbett mindestens die doppelte Größe haben muß und daß der Luftbedarf, der bei einem Wirbelbett ohnehin recht groß ist, ebenfalls entsprechend vergrößert wird.

Ferner ist es durch die DT-AS 19 57 644 bekannt, ein Kunststoffgranulat zwecks Wärmebehandlung in dünner Schicht über eine beheizte Wand zu führen. Hierbei besieht das Problem aber nicht darin, ein zum Verkleben neigendes Granulat zu kristallisieren, sondern ein treibmittelhaltiges Granulat vorzuschäumen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem auch völlig amorphe Polyestersorten auf wirtschaftliche Weise und ohne die Gefahr von Agglomeratbildung kristallisiert und getrocknet werden können.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Wie umfangreiche Versuche gezeigt haben, unterbleibt bei diesem Verfahren auch beim Einsatz völlig amorpher Polyestersorten, jegliche Agglomeration von Körnern. Für den Fachmann ist das eine Überraschung, da bei

diesem Verfahren Berührungen der Teilchen untereinander sowie mit Wandflächen ungleich häufiger vorkommen als beim Wirbelschichtverfahren.

Entsprechend dem Merkmal des Anspruchs 2 erfolgt die Behandlung in der ersten Stufe ohne Heißgaszufuhr. Hierdurch wird eine erhebliche Vereinfachung der Anlage erreicht, Wärmeverluste durch Abluft entfallen, und es entstehen keine Entstaubungsproblrtmc.

Vorzugsweise behandelt man die Teilchen in der ersten Stufe bei einer Kontaktflächentemperatur, die der Trocknungstemperatur der zweuen Stufe entspricht. Dadurch wird eine besonders rasche Erwärmung erreicht. Bei den bekannten Verfahren war es zumeist erforderlich, in der ersten Behandlungsstufe die Wärme bei wesentlich niedrigerer Temperatur zuzuführpn. Dadurch wollte man vermeiden, daß sich die Teilchen bei der exothermen Reaktion bis zum Schmelzpunkt erwärmten. Anschließend mußte dann eine Nacherwärmung vorgenommen werden, um die Teilchen auf die Trocknungstemperatur der zweiten Stufe zu bringen, die z. B. bei einigen bekannten Polyestersorten optimal zwischen 170 und 19O⁷C liegt. Diese Nacherwärmung kann nun entfallen. Die gesamte Erwärmung, die den weitaus größten Teil des Wärmebedarfs in Anspruch nimmt, erfolgt in der ersten Stufe.

Eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 4 weist nach der Erfindung die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 4 beschriebene Ausbildung auf. Mit dem Ausdruck »schnell rotierend« ist eine Drehzahl gemeint, bei der die Teilchen sich infolge der Zentrifugalkraft auf einer Kreisbahn bewegen und auch im oberen Bereich des zylindrischen Gehäuses an die Wandfläche gedrückt werden, ohne herunterzufallen. Ein Wärmebehandlungsaggrcgat gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 4 ist als Trockner an sich bereits bekannt, jedoch nicht in der Kombination mit einem Schachttrockner zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung durch ein Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die Gesamtvorrichtung und

F i g. 11 einen Schnitt gemäß der Linie H-Il der F i g. I.

Das Behandlungsaggregat 1 zur Durchführung der ersten Behandlungsstufe hat eine zylindrische Wandfläche 2, die als Doppelmantel ausgebildet ist. In den Hohlraum des Mantels wird über eine Leitung 3 ein Heizmedium, z. B. Dampf, eingeführt. Das Heizmittel bzw. das Kondensat fließt bei 4 ab. Axial in dem im wesentlichen waagerecht liegenden Gehäuse ist eine Welle 5 drehbar gelagert. Diese ist mit zahlreichen Paddeln 6 versehen, welche über die Länge verteilt und, wie aus Fig. II erkennbar, in zwei zueinander senkrechten Ebenen angeordnet sind. Jedes Paddel besteht aus einem radialen Stiel 7, dessen freies Ende einen schaufelartigen Ansatz 8 aufweist, der bis nahe an den Zylindermantel reicht. Als Antrieb für die Welle 5 ist ein Motor 9 mit einem Getriebe 10 vorgesehen.

Als Behandlungsaggregat für die zweite Stufe ist ein Schachttrockner 11 vorgesehen. Dieser hat einen geneigten Siebboden 12. Unterhalb des Siebbodens wird mit einem Gebläse 13 Trocknungsluft zugeführt, die in einem Wärmeaustauscher 14 aufgeheizt wird. Zur Entstaubung der Abluft ist ein Zyklon 15 vorgesehen. Statt der in Fig. I dargestellten direkten Rohrverbindung zwischen Schachttrockner 11 und Zyklon 15 kann es auch zweckmäßig sein, die Abluft durch das Behandlungsaggregat 1 zum Zyklon 15 zu führen.

Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Gemäß dem Pfeil 16 wird durch einen nicht dargestellten Einfallschacht, der gleichzeitig auch als Brüdenabzug dient, das Material kontinuierlich zugeführt. Durch die umlaufenden Paddel wird das Material an die Gehäusewand geschleudert, so daß die Teilchen dauernd an den Mantelflächen entlang getrieben werden. Die Aufenthaltszeit und die Verteilung innerhalb des Zylinders läßt sich durch die Stellung der Paddel beeinflussen. )edes einzelne Paddel kann um die Achse des Stiels 7 gedreht werden. Wie in F i g. 1 angedeutet, sind an der Eingangsseite einige Paddel so gedreht, daß sie einen Transport des Granulates in Richtung auf den Ausgang bewirken. In der Mitte befinden sich die Paddel in einer neutralen Stellung. Im Auslaufbereich sind einige Paddel gegen die Transportrichtung eingestellt, so daß sie eine gewisse Stauung bewirken. Infolge des guten Wärmeüberganges, der sowohl durch die Kontaktübertragung als auch durch die hohe Temperatur der Waiidflächen bedingt ist, kann die Aufenthaltszcit in der ersten Behandlungsstufc relativ kurz gehalten werden, z. B. 5 Minuten. Nach dem Durchlaufen des Aggregates 1 ist das Material zumindest oberflächlich kristallisiert, so daß eine Agglomeration nicht mehr zu befürchten ist. Das Material wird entsprechend der Linie 17 kontinuierlich dem Schachttrockner 11 zugeführt, den es in dichter Packung von oben nach unten durchwandert. Hierbei wird es durch die aufsteigende Luft auf die gewünschte geringe Endfeuchte getrocknet. Die Behandlungsdauer in der zweiten Stufe beträgt beispielsweise 45 Minuten. Das fertiggetrocknete Material wird gemäß dem Pfeil 18 abgezogen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur kontinuierlichen Wärmebehandlung von Granulaten aus anfänglich größtenteils amorphem Polyester oder anderen Kunststoffen, die während der Behandlung zeitweise klebrig werden, wobei das Granulat in einer ersten Stufe unter intensiver Bewegung erwärmt wird, bis die Teilchen zumindest an der Oberfläche kristallisiert sind, und anschließend im gepackten Zustand mil Heißluft auf die gewünschte Endfeuchte getrocknet wird, d a durch gekennzeichnet, daß die Teilchen in der ersten Stufe in dünnem Schleier über erhitzte Kontaktflächen bewegt werden. '5

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung der Teilchen in der ersten Stufe ausschließlich durch Bewegen über erhitzte Kontaktflächen erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Teilchen in der ersten Stufe bei einer Kontaktflächentemperatur behandelt, die der Trocknungstemperatur der zweiten Stufe entspricht.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit zwei hintereinandergeschalteten Wärmebehandlungsaggregaten, von denen das zweite ein Schachttrockner ist, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Wärmebehandlungsaggregat (1) ein feststehendes, im wesentlichen waagerecht liegendes, zylindrisches Gehäuse mit beheizter Wandfläche (2) aufweist, in dem koaxial eine schnell rotierende Welle (5) gelagert ist, die mit nahezu bis an die Gehäusewand reichenden Paddeln (6) dicht besetzt ist.