DE2347013A1

DE2347013A1 - Verfahren zum herstellen von trockenem polyester- oder copolyester-granulat

Info

Publication number: DE2347013A1
Application number: DE19732347013
Authority: DE
Inventors: Horst Rothert
Original assignee: FISCHER APPARATE ROHR
Current assignee: FISCHER APPARATE ROHR
Priority date: 1973-09-14
Filing date: 1973-09-14
Publication date: 1975-03-27

Description

KARL FISCHER 1 Berlin 27

Apparate- u. Rohrleitungsbau Holzhauser Str. 159-165

PA 7302/10 DT

H. Sep. 1973

Verfahren zum Herstellen von trockenem Polyester- oder Copolyester-Granulat

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von trockenem Polyester- oder Copolyester-Granulat, bei dem das geschnitzelte, noch amorphe Polykondensat zunächst vorkristallisiert und anschließend getrocknet wird.

Zum Verspinnen von Polyester oder Copolyester wird das PoIyester-Polykondensat in Form von trockenem Granulat (Schnitzel oder Körner) in der Spinnerei aufgeschmolzen, wobei für die Qualität des SpinnerZeugnisses sowohl die Restfeuchte im Granulat als auch die Schwankungen der Restfeuchte möglichst gering sein sollen. Die Trocknung des Granulats erfolgt des- . halb unmittelbar vor dem Aufschmelzen und dem anschließenden Verspinnen.

Nach der Herstellung des Polykondensats liegt dieses grundsätzlich als amorphes Material vor, das in diesem Zustand unerwünschte Agglomerationen, Anbackungen und Brücken in einem Trockner bilden würde. Die Haftung zwischen den Granulat-Teilchen macht nicht nur den Trocknungs-Arbeitsgang schwierig oder in extremen Fällen sogar unmöglich, sondern ergibt auch zahlreiche andere betriebliche und mechanische Nachteile. Abgesehen davon, daß solche Anbackungen aufgelöst werden müßten, wird ein kontinuierlicher Ablauf gestört.

Aus der DT-AS 1 454 843 ist ein Verfahren zum kontinuierlichen Trocknen von Körnern aus Polyathylenterephthalat bekannt, bei dem die amorphen, Wasser enthaltenden Körner zunächst unter heftiger Bewegung durch Behandeln mit einem heißen inerten

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Gas vorkristallisiert und anschließend getrocknet werden. Bei diesem bekannten Verfahren erfolgt die Vorkristallisation innerhalb einer Körnerschicht, die durch entsprechende Einstellung der Aufgabemenge an amorphen Körnern zu mindestens 50 Gewichtsprozent aus bereits vorkristallisierten Körnern besteht und mittels des inerten Gases mit einer Temperatur über 110°C im gegenüber dem ruhenden Zustand mindestens die doppelte Schichthöhe aufweisenden fluidisierten Zustand gehalten wird. Bei einer besonders vorteilhaften Ausfuhrungsform dieses bekannten Verfahrens soll die Fluidisierung mit Luft vorgenommen werden.

Wie bei diesem bekannten Stand der Technik soll auch bei der Erfindung durch kontinuierliches Trocknen von Polyester- oder Copolyester-Granulat, bei dem die amorphen, wasserhaltigen Schnitzel oder Körner zunächst vorkristallisiert werden, unter geringem Energieverbrauch und unter Anwendung einfacher Vorrichtungen ein ungeschädigtes, gleichmäßig und gut getrocknetes Granulat hergestellt werden. Gemäß der Erfindung erfolgt die Vorkristallisation innerhalb eines flüssigen Wärmeträgers bei Temperaturen zwischen 8o°C und 110°C, vorzugsweise zwischen 85⁰C und 95°C in einem Flottenverhältnis des Granulates zur Flüssigkeit von bis zu etwa 1:1, und vom vorkristallisierten Granulat wird die anhaftende Flüssigkeit sodann abgetrennt und die Trocknung mit einem gasförmigen Trocknungsmittel durchgeführt.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung liegt darin, daß das Abtrennen von Haftwasser bei in Wasser granuliertem Polyester-Polykondensat nicht schon bei amorphem Granulat sondern bereits bei vorkristallisiertem Granulat erfolgt. Bei einer Vorkristallisation in gasförmigem Medium müssen die Schnitzel oder Körner heftig bewegt werden, um Verklebungen und Agglomerationen zu verhindern. Ein solches In-Bewegung-Halten ist bei der Vorkristallisation gemäß dem Vorschlag der Erfindung in flüssigem

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Medium nicht bzw. nur bei extrem klebrigem Gut erforderlich und auch dann in einer Flüssigkeit mit wesentlich geringerem Aufwand zu erreichen als in einem Gas.

Wenn zum Beispiel bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung die Vorkristallisation ebenfalls in Wasser erfolgt, kann durch entsprechend verlängerte Verweilzeit des Granulats in der Schnitzelvorrichtung und bei geeignet eingestellter Temperatur die Vorkristallisation schon an dieser Stelle durch geführt werden. Dabei wirkt sich die latente Wärme im Granulat vorteilhaft insofern aus, als der Flüssigkeit, in der die Vorkristallisation erfolgt, keine erheblichen zusätzlichen Wärmemengen zuzuführen sind. Der Aufenthalt des Granulats während der Vorkristallisation in der Flüssigkeit bringt keinerlei mechanische Abriebe oder andere Schädigungen des Granulats mit sich. Insbesondere bei Copolyester hat sich herausgestellt, daß die Kristallisationsgeschwindigkeit in flüssigem Medium höher ist als in gasförmigem Medium, da offensichtlich schon geringe Mengen an sorbiertem Wasser als intermolekulares Schmiermittel die Umlagerungsvorgänge erleichtern. Nach dem Abschleudern des Wassers vom vorkristallisierten Granulat besitzt dieses eine diskrete Ausgangsfeuchte von ca. 0,4 %. Nach einer solchen Vorbehandlung sind beim nachfolgenden Trocknen nicht nur extrem geringe Schwankungen der Restfeuchte innerhalb einzelner Chargen, sondern auch von Charge zu Charge mitt lere Restfeuchten mit guter Konstanz zu erreichen.

Bei vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung besteht die Möglichkeit, das von anhaftender Flüssigkeit befreite, vorkristallisierte Granulat vor der Trocknung in gasförmigem Medium in einem Bunker lagern. Insbesondere ist es möglich, das feuchte Granulat hydraulisch in den Bunker zu fördern und dort Flüssigkeit und Granulat mechanisch zu trennen. Andererseits kann es für bestimmte Anlagen vorteilhaft sein, das von anhaftender Flüssigkeit befreite, vorkristallisierte Granulat mit

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dem aus der Trocknungseinrichtung abgezogenen, gasförmigen Trocknungsmittel pneumatisch zu der Trocknungseinrichtung zu fördern und dabei vorzutrocknen. Hierzu kann z.B. die Abluft aus dem Trockner verwendet werden, was sich auf die Energiebilanz vorteilhaft auswirkt.

Die Kristallinität läßt sich z.B. durch Dichtebestimmung angeben, wobei die Werte der Dichte von vollständig amorphem, vollständig kristallisiertem und von vorkristallisiertem Polyester (Homo- oder Copolyester) miteinander in Beziehung gebracht werden. Die Klebeneigung endet nicht erst bei vollständiger Kristallisation, sondern schon in vorkristallisiertem Zustand, dessen Werte allerdings für unterschiedliches Polyestermaterial ebenfalls unterschiedlich sind.

Beispiel 1

Amorphe Polyesterschnitzel wurden bei 9O°C bis 95°C in Wasser ohne besondere mechanische Bewegung behandelt und anschließend bei 100⁰C im Trockenschrank getrocknet.

Probe 1:

In 100 ml Wasser wurden 50 g Granulat gegeben und dort 1 Stunde bei 92⁰C bis 93°C gehalten. Vor dem Trocknen des Granulats hafteten ca. 30 % der Schnitzel leicht aneinander, zeigten jedoch nach der Trocknung bei 100⁰C keine Klebeneigung mehr.

Probe 2:

In 100 ml Wasser wurden 50 g Granulat gegeben und dort 2 Stunden bei 92⁰C bis 9;5^OC gehalten. Schon vor dem Trocknen hafteten praktisch keine Schnitzel mehr aneinander, nach der Trocknung war ebenfalls keine Klebeneigung festzustellen.

Probe. 3:

In 100 ml Wasser wurden 50 g Granulat gegeben und dort 4 Stunden bei 92⁰C bis 93°C gehalten. Das Ergebnis entspricht dem bei Probe 2, woraus zu ersehen ist, daß eine ausreichende Kri-

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stallisation der Polyesterschnitzel bereits schon nach etwa 2 Stunden erreicht ist.

Beispiel 2

Polyesterschnitzel mit einer Dichte von 1,347 g/cirr zeigten nach einer Behandlung wie in Beispiel 1 eine Kristallinität von 0,105· Proben, die nach einer Stunde, nach 2 und nach 4,5 Stunden aus Wasser mit 93°C entnommen wurden, zeigten weder nach der Trocknung bei 100⁰C während 1 Stunde noch davor eine unerwünschte Klebeneigung.

Beispiel 3

Amorphe Polyesterschnitzel wurden zum Teil wie in Beispiel 1 bei 100⁰C in Wasser vorkristallisiert und zum anderen Teil ohne diese Vorkristallisation für die Dauer einer Stunde bei 100⁰C im Trockenschrank getrocknet. Die nicht vorkristallisierten Schnitzel hafteten aneinander, wären also in diesem Zustand in großtechnischen Anlagen nicht zu verwenden. Die vorkristallisierten Schnitzel zeigten keinerlei Klebeneigung.

Beispiel 4

Zur Feststellung und zum Vergleich von Kristallisationsgeschwindigkeiten wurden mehrere Homo- und ein Copolyester in Wasser und in Luft kristallisiert. Als Kristallisationsgeschwindigkeit wurde die Dichteänderung zwischen Beginn der Behandlung und dem Zeitpunkt bestimmt, bis zu dem die nahezu lineare Zunahme der Dichte erfolgte. Diese Zeiten lagen hier für die Proben 1, 2, und 3 unter einer Stunde, für die Proben 4 und 5 zwischen 2 und 4 Stunden, bei der Probe 6 bei etwa 2 Stunden und bei den Proben 7 und 8 bei 10 bzw. 20 Stunden. Die Kristallisation der Homopolyester in Wasser wurde durchgeführt, ohne das Granulat in Bewegung zu halten, in Luft hingegen bei intensiver Bewegung. Der Copolyester wurde auch bei der Kristallisation in Wasser leicht bewegt.

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Die nachstehende Tabelle enthält die zusammengefaßten Angaben zu diesen Versuchen. Die absoluten Zahlen, die für die Kristallisationsgeschwindigkeit angegeben sind, lassen sich zwar ohne weiteres nicht miteinander vergleichen, haben jedoch für einen qualitativen Überblick ausreichenden Aussagegehalt. In jedem Falle ist zu erkennen, daß Wasser mit nur 85⁰C für Homopolyester noch geringe, mit 9O°C schon gute und mit 95°C hervorragende Werte liefert. Bei einer Kristallisation in Luft müssen noch höhere Temperaturen (110°C) und insbesondere eine intensive Bewegung des Granulats vorhanden sein, um wenigstens in vergleichbare Größenordnungen zu gelangen. Die Werte für Copolyester können nicht unmittelbar mit denen für Homopolyester verglichen werden, da deren Werte für die Dichte von vollständig amorphem und vollständig kristallisiertem Material nicht übereinstimmen. Die Klebeneigung des hier untersuchten Copolyesters (Probe 7) war schon nach ca. 1 Stunde nicht mehr vorhanden, es ließ sich jedoch in Wasser mit 100 C noch weiter kristallisieren. Derselbe Copolyester (Probe 8) ließ sich in Luft mit 100⁰C überhaupt nicht so weit kristallisieren, daß auch nur eine Verringerung der Klebeneigung festzustellen war.

Tabelle

Probe	Nr.	Material	Kristalli sationsme dien	Temperatur	Kristalli sationsge schwind ig- keit [g . h/cm-⁵]
1		Homopolyester	Wasser	90°C	0,031
2		Homopolyes ter	Wasser	90°C	0,044
3		Homopolyes ter	Wasser	95°C	0,055
4		Homopolyes ter	Wasser	85°C	0,0128
5		Homopolyester	Wasser	85°C	0,0099
6·		Homopolyester	Luft	110⁰C	0,025
7		Copolyester	Wasser	100°C	0,0033
8		Copolyester	Luft	100⁰C	0,00175

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Beispiel 5

Das Copolyester-Granulat (Probe J aus Beispiel 4) wurde in Wasser bei 100⁰C nur eine Stunde lang vorkristallisiert und anschließend in einem Trockner, ausgehend von 3 % Haftwassergehalt, getrocknet. Die Temperatur im Lufterhitzer betrug C. Nach einer Aufheizzeit von ca. 0,5 Stunden wurde im

Granulat eine Temperatur von nahezu 127°C gemessen. Eine erste Probe wurde 1 Stunde nach Beginn der Aufheizung entnommen. Die Restfeuchte betrug 0,088 %. Eine zweite Probe wurde 2 Stunden nach Beginn der Aufheizung entnommen und besaß 0,013 % Restfeuchte. Dieser Wert liegt bereits nahe bei der gewünschten Restfeuchte von 0,01 % für Copolyester. Eine dritte Probe mit insgesamt J> Stunden Trocknungszeit einschließlich Aufheizung war auf 0,005 % und eine vierte Probe mit insgesamt 4 Stunden Trocknungsdauer auf 0,004j % Restfeuchte getrocknet worden.

5 Ansprüche
1 Diagramm

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Claims

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Patentansprüche

IJ Verfahren zum Herstellen von trockenem Polyester- oder Copolyester-Granulat, bei dem das geschnitzelte, noch amorphe Polykondensat zunächst vorkristallisiert und anschließend getrocknet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorkristallisation innerhalb eines flüssigen Wärmeträgers bei Temperaturen zwischen 8o°C und 110⁰C, vorzugsweise zwischen 85⁰C und 95°C, in einem Flottenverhältnis des Granulats zur Flüssigkeit von bis zu etwa 1:1 erfolgt, daß vom vorkristallisierten Granulat die anhaftende Flüssigkeit abgetrennt und die Trocknung mit einem gasförmigen Trocknungsmittel durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorkristallisation in V/asser erfolgt.
j5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat unmittelbar aus einer unter Wasser arbeitenden Granuliervorrichtung abgezogen und der Vorkristallisation zugeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß das von anhaftender Flüssigkeit befreite, vorkristallisierte Granulat vor der Trocknung im gasförmigen Medium in einem Bunker gelagert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß das von anhaftender Flüssigkeit befreite, vorkristallisierte Granulat mit dem aus der Trocknungseinrichtung abgezogenen gasförmigen Trocknungsmittel pneumatisch zu der Trocknungseinrichtung gefördert und dabei vorgetrocknet wird.

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