DE2317651C3

DE2317651C3 - Process for the heat treatment of plastic granulates

Info

Publication number: DE2317651C3
Application number: DE19732317651
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Büttner-Schjlde-Haas AG, 4150 Krefeld
Filing date: 1973-04-07
Publication date: 1977-01-20

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Wärmebehandlung von Granulaten aus anfänglich größtenteils amorohem Polyester oder anderer! Kunststoffen, die während der Behandlung zeitweise klebrig werden, wobei das Granulat in einer ersten Stufe unter intensiver Bewegung erwärmt wird, bis die Teilchen <15 zumindest an der Oberfläche kristallisiert sind, und anschließend im gepackten Zustand mit Heißluft auf die gewünschte Endfeuchte getrocknet wird.The invention relates to a method for continuous Heat treatment of granules made from initially largely amorphous polyester or other! Plastics, which at times become sticky during the treatment, with the granules taking in a first stage intense movement is heated until the particles <15 are crystallized at least on the surface, and is then dried in the packed state with hot air to the desired final moisture content.

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 eint: sehr geringe Restfeuchle von z. B. wenigen tausendstel Prozent getrocknet. Da die Kristallisation exotherm verläuft, erwärmen sich die Teilchen und gehen dadurch zeitweise in einen plastischen oder klebngi 11 ZirM'd über In diesem Zustand neigen sie zur Aggloniei .im.in.It is well known that granules made of polyester and other plastics must be used, for example Fibers are further processed, subjected to a heat treatment. First of all, the more or less amorphous particles crystallized and then up to one thing: very low residual moisture of z. B. a few thousandths of a percent dried. Since the crystallization is exothermic, the heat up Particles and thereby temporarily change into a plastic or adhesive 11 ZirM'd In this Condition they tend to aggloniei .im.in.

Diese kann z.B. mn. einem /^ eiMufigen Warmebe &o hjndlungsvetfahren vermiedet
Di ^SΠ».¹ 15 J besch-ii-bcn ■
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/weile in einem Schachuiockn
Dieses Verfahren konnte si.This can, for example, mn. A / ^ a musty heat treatment avoidance
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This procedure could si.

durchsetzen. Das rostlusc Wirbelbett arbeitet diskontinuierlich, ermöglicht nur genii/e Durchsätze und ist sehr anfällig gegen I5etner>sseh\*,inkungen.push through. The rostlusc fluidized bed works discontinuously, allows only good throughputs and is very susceptible to I5etner> see \ *, inks.

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·■ durchgeführt werden.· ■ be carried out.

- iti der Praxis nicht Gemäß der DT-OS 17 74 521 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 unter dem Druck der Materialsäule kleine, aus einigen Körnern bestehende Agglomerate entstehen, im übrigen ergeben sich seh; lange Behandlungszeiten, weil die gesam'e Wärme, die /ur Aufheizung. Kristallisation und Trocknung erforderlich ist, nur durch einen kleinen Querschnitt eingebracht werden kann.- iti not in practice According to DT-OS 17 74 521, the entire heat treatment takes place in a shaft, which the granulate due to its own weight in the form of a column continuously migrates from top to bottom. In a first treatment stage in the upper area of the column, the material should slowly pass through rotating stirrer are kept in motion. The second treatment stage in the lower area is from pass through the material in the usual way in close packing. The heating takes place in both stages by hot air. This process is likely to begin with because of the high mechanical stress on the stirrer allow only small throughputs. It seems entirely plausible that it will succeed in the first one Level to keep the material flowable and prevent the formation of bridges and larger lumps. However, it should not be possible to prevent small, out of some under the pressure of the material column Agglomerates existing grains arise, moreover surrender see; long treatment times, because all the heat, the / ur heating. Crystallization and Drying is required, can only be introduced through a small cross section.

Ein weiteres kontinuierliches Verfahren ist in der DT-OS 20 53 876 beschrieben. Hiernach ist für die erste Stufe ein kontinuierlich arbeitendes Wirbelbett mit Siebboden und für de zweite Stufe ein Schachttrockner vorgesehen. Dieses Verfahren hat sich in der Praxis irn großtechnischen Maßstab bewährt, und zwar für Polyesiergranu'.aie.siie 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 Agglumeratbildung viel größer. Für d-ese Sorten ist das bekannte Verfahren dahe^r nicht geeignet.Another continuous process is described in DT-OS 20 53 876. According to this, a continuously operating fluidized bed with a sieve bottom is provided for the first stage and a shaft dryer for the second stage. This process has proven itself in practice on an industrial scale, namely for polymer granules, even if they are already partially crystallized. Recently, however, more and more types of polyester have come onto the market that are completely or at least very largely amorphous. With these varieties, the amount of heat released by the crystallization is naturally greater than with the already partially crystallized varieties. Accordingly, the risk of sticking and agglomerate formation is also much greater. For d-ese varieties, the known method is not suitable Dahe ^r.

Auch die DT-AS 14 54 843 befaßt sich mit dem Problem, die Verklebung von Kunststoffieilchen 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.The DT-AS 14 54 843 also deals with the problem of the gluing of plastic parts when Avoid precrystallizing. For this purpose, the precrystallization in the fluidized bed within a Granular layer made by adjusting the amount of amorphous granules at least 50 percent by weight consists of pre-crystallized grains. This way of working has inter alia the disadvantage that the fluidized bed must have at least twice the size and that the Air requirement, which is quite large in a fluidized bed anyway. is also enlarged accordingly.

Ferner ist es durch die DT-AS IS 57 644 bekannt, ein Kunststoffgranulat zwecks Wärmebehandlung in dünner Schicht über eine beheizte Wand zu führen. Hierbei besteht das Problem aber nicht darin, ein zum Verkleben neigendes Granulat zu kristallisieren, sondern ein treibmittelhaltiges Granulat vorzuschäumen.It is also known from the DT-AS IS 57 644, a To guide plastic granulate in a thin layer over a heated wall for the purpose of heat treatment. Here However, the problem is not in crystallizing granules that tend to stick together, but rather to pre-foam a propellant-containing granulate.

Der Erfindung lieg» die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, nut dem auch völlig amorphe l'oKestersortc:· auf wirtschaftliche Weise und ohne die Gefahr von V'glonierathildung kristallisiert und getrocknet vverOch könnenThe invention is based on the object To specify procedure, use the also completely amorphous l'oKestersortc: · in an economical way and without the Risk of gelatinization crystallized and dried vverOch can

Diese Λιι1μ.ώ( wird mit den Metkmalen des kennzeichnend!.η Teils des Anspruchs 1 gelöst. Wie umfangreiche Versuche gezeigt haben, unterbleibt bei diesem Verfallen auch beim Einsatz voll g amorpher PoKestcrsorten. jegliche Agglomeration von Körnern It" den Fachnurn ist das eine Überraschung, da beiThis Λιι1μ.ώ (is with the Metkmalen des characterizing! .η part of claim 1 solved. As extensive tests have shown, does not apply this also lapses when fully amorphous PoKestcrs are used. any agglomeration of grains It's a surprise since the specialist

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diesem Verfahren Berührungen der Teilchen untereinander sowie mit Wandflächen ungleich häufiger vorkommen als beim Wirbelschichtverfahren.With this method, the particles come into contact with one another and with wall surfaces much more frequently occur than in the fluidized bed process.

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 Entstaubungsprobleme.According to the feature of claim 2, the treatment in the first stage takes place without the supply of hot gas. This significantly simplifies the system, eliminating heat losses through exhaust air, and there are no dust removal problems.

Vorzugsweise behandelt man die Teilchen in der ersten Stufe bei einer Kontaktflächentemperatur, die der Trocknungstemperatur der zweiten 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 zuzuführen. 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 190°C liegt. Diese Nacherwärmung kann nun entfallen. Die gesamte Erwärmung, die den weitaus größten Teil des Wärmebedarfs in Anspruch nimmt, erfolgt in der ersten Stufe.The particles are preferably treated in the first stage at a contact surface temperature which corresponds to the drying temperature of the second stage. This results in particularly rapid heating achieved. In the known methods it was mostly necessary in the first treatment stage Apply heat at a much lower temperature. This was done to avoid the Particles heated to melting point in the exothermic reaction. Then then had to reheating can be carried out to bring the particles to the drying temperature of the second Bring stage, the z. B. with some known types of polyester is optimally between 170 and 190 ° C. This reheating can now be omitted. All of the warming, which is by far the largest part of the Heat demand takes place in the first stage.

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 gedruckt werden, ohne herunterzufallen. Ein Wärmebehandlungsaggregat 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.A device which is suitable for carrying out the method according to the invention and has the features of the preamble of claim 4 has according to the invention that in the characterizing part of claim 4 described training. The expression "rotating quickly" means a speed at which the particles move on a circular path as a result of centrifugal force and also in the upper area of the cylindrical housing can be printed on the wall surface without falling off. A heat treatment unit according to the characterizing part of claim 4 is already known as a dryer per se, but not in combination with a shaft dryer for carrying out the invention Procedure.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung durch ein Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail with reference to the drawing by means of an exemplary embodiment. It shows

F i g. 1 die f iesamtvorrichtung undF i g. 1 the overall device and

F i g. 11 einen Schnitt gemäß der Linie 11-11 der F i g. 1.F i g. 11 shows a section along line 11-11 of FIG. 1.

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, \sie aus Fig. 11 erkennbar, in zwei zueinander senkrechten Ebenen Eingeordnet sind. Jedes Paddel besteht aus einem radialen Stiel 7. dessen freies Ende einen schaufclartigen 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.The treatment unit 1 for carrying out the first treatment stage has a cylindrical wall surface 2, which is designed as a double jacket. In the cavity of the jacket 3 is a line Heating medium, e.g. B. Steam introduced. The heating medium or the condensate flows off at 4. Axial in the im A shaft 5 is rotatably mounted in a substantially horizontally lying housing. This is with numerous Paddles 6 are provided, which are distributed over the length and, as can be seen from FIG. 11, in two to one another vertical planes are arranged. Each paddle consists of a radial handle 7. its free end has a scoop-like approach 8, which is close to the cylinder jacket is sufficient. A motor 9 with a gear 10 is provided as the drive for the shaft 5.

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 F i g. I dargestellten direkten Rohrverbindung zwischen Schachttrockner 11 und Zyklon 15 kann es auch zweckmäßig sein, die Abluft durch das Behandlungsaggregat Ii zum Zyklon 15 zu führen.A shaft dryer 11 is provided as the treatment unit for the second stage. This one has one Inclined sieve bottom 12. Below the sieve bottom, a fan 13 is used to supply drying air, which in a heat exchanger 14 is heated. A cyclone 15 is provided to remove dust from the exhaust air. Instead of the in FIG. I shown direct pipe connection between the shaft dryer 11 and cyclone 15 can it may also be expedient to lead the exhaust air through the treatment unit Ii to the cyclone 15.

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. Jedes einzelne Paddel kann um die Achse des Stiels 7 gedreht werden. Wie ir F i g. I 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 Wandflächen bedingt ist, kann die Aufenthaltszeit in der ersten Behandlungsstufe 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.The device works as follows: According to the arrow 16 is indicated by a not shown Inlet chute, which also serves as a vapor outlet, feeds the material continuously. Through the rotating paddle, the material is thrown against the housing wall, so that the particles are constantly on the Are driven along lateral surfaces. The residence time and the distribution inside the cylinder lets influence each other through the position of the paddles. Each individual paddle can be rotated around the axis of the handle 7 will. As ir F i g. I indicated, some paddles are turned on the entrance side so that they one Effect the transport of the granulate in the direction of the exit. In the middle the paddles are in one neutral position. In the run-out area, some paddles are set against the direction of transport so that they have a cause some congestion. As a result of the good heat transfer, both through the contact transfer as well as due to the high temperature of the wall surfaces, the residence time in the first Treatment stage can be kept relatively short, e.g. B. 5 Minutes. After passing through the unit 1, the material is at least superficially crystallized, see above that agglomeration is no longer to be feared. The material becomes continuous according to line 17 fed to the shaft dryer 11, which it travels through in a tight packing from top to bottom. Here it is dried to the desired low final moisture content by the rising air. The duration of treatment in the second stage is for example 45 minutes. The finished dried material will deducted according to arrow 18.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Process for the continuous heat treatment of granules from initially mostly amorphous polyester or other plastics that temporarily become sticky during treatment, wherein the granulate is heated in a first stage with intensive agitation until the particles are crystallized at least on the surface, and then in the packed state with hot air the desired final moisture is dried, characterized in that the particles in the first stage in a thin veil can be moved over heated contact surfaces.

2. The method according to claim 1, characterized in that the heating of the particles in the first stage is carried out exclusively by moving over heated contact surfaces.

J. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the particles in the first Stage treated at a contact surface temperature that the drying temperature of the / widen Level corresponds.

4. Device for performing the method according to one of claims 1 to 3, with two consecutive heat treatment units, of which the second is a shaft dryer, characterized in that the first heat treatment unit (t) has a fixed, substantially horizontally lying, cylindrical housing with heated Has wall surface (2) in which a coaxially rotating shaft (5) is mounted, which is occupied by paddles (&) ^{1 that} extend almost to the housing wall.

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