EP1545850A1 - Verfahren zur granulierung von kunststoffen - Google Patents

Verfahren zur granulierung von kunststoffen

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EP1545850A1
EP1545850A1 EP03807734A EP03807734A EP1545850A1 EP 1545850 A1 EP1545850 A1 EP 1545850A1 EP 03807734 A EP03807734 A EP 03807734A EP 03807734 A EP03807734 A EP 03807734A EP 1545850 A1 EP1545850 A1 EP 1545850A1
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EP
European Patent Office
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plastic
water
granulation
liquid bath
bath
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Application number
EP03807734A
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Jan-Udo Kreyenborg
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Eastman Chemical Co
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Kreyenborg Verwaltung und Beteiligungen GmbH and Co KG
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
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    • B29B7/30—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices
    • B29B7/58—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/80—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
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    • B29K2995/00—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds
    • B29K2995/0037—Other properties
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    • B29K2995/0037—Other properties
    • B29K2995/0041—Crystalline

Definitions

  • the invention relates to a method for granulating plastics.
  • the plastic strands are either passed through air into a water bath or directly from a nozzle through a water bath into the subsequent pelletizing.
  • the material In the case of water ring granulation, the material is cut in a relatively dry state and at the end and, if necessary, conveyed into a water bath.
  • the so-called belt granulation is known, in which material is dripped onto a belt, which is then cooled on the belt and obtained in the form of granules.
  • the plastic material is cut by rotating knives immediately after emerging from a perforated plate or nozzle plate and then conveyed further in a water stream.
  • Viscosity is a crucial criterion when granulating polymeric plastics. More and more engineering plastics tend to freeze the perforated plate holes very quickly, provided the cooling effect of the water flowing past is stronger than the heating capacity in connection with the inherent heat of the polymer. There is a certain temperature difference during the granulation, which is dependent on the polymer and its viscosity. Even small temperature losses in the plastic cause the plastic to lose viscosity.
  • the invention is therefore based on the object of proposing a method in which the temperature difference between the pending or granulated plastic and the at Granulation used liquid is reduced.
  • the invention is also based on the object of fresh granules for a defined period of time in appropriately high-temperature water, that is to say a temperature above 100 ° C. has to be treated, thereby converting the amorphous material into crystalline material.
  • either the plastic granulate produced in a granulator is treated in a liquid bath, preferably a water bath, at a temperature of above 100 ° C. for a period of time required for crystallization immediately after the granulation has been carried out.
  • the procedure is such that the granulation of the plastic is carried out in a water bath at above 100 ° C. and the plastic granules produced are further treated in a liquid bath, preferably a water bath at a temperature of above 100 ° C., for a period of time required for crystallization becomes.
  • the water bath with a temperature of over 100 ° C takes place in that the temperature range of the water bath is provided in a pressure vessel-like pressure system, that is to say the high temperature can be reached, whereby, according to a further feature of the invention, the plastic granulate in the pressure vessel-like pressure system Funding is funded.
  • the subsequent also achieve condensation in water.
  • the granulate is either fed into the high-temperature water bath via a corresponding lock or the granulator itself is already in a high-temperature water bath.
  • the granules are discharged via appropriate locks, sieving and filtering devices.
  • the granules can be rapidly cooled to the range of 60 ° or the like, so that a finished crystalline product is now present in a closed circuit.
  • a granulator unit 1 is shown, into which the plastic melt is entered with a corresponding temperature and a corresponding pressure.
  • the pelletizer unit 1 is installed in a pressurized water circuit 2, which is fed with pressurized water refillers via a pressurized water generator 3.
  • the granules produced in the granulator 1 pass at 4 into a separation device in which undesired lumps of granules are separated and the desired granulate fraction is conveyed together with the pressurized water under appropriate pressure into a second separation container 5.
  • Appropriate pressure maintenance is achieved both in the separation container 4 and in the separation container 5 via a pressure line 6.
  • the granulate from the separation container 5 enters a retention tank 7, while the water from the separation container 5 is passed back to the pressurized water generator 3, so that a closed circuit is created here.
  • the dwelling older 7 forms a crystallization zone 16, a cooling zone, as indicated at 8, being able to be present in the lower region of this crystallization zone 16.
  • the granulate with the water passes from the pressure reduction device 11 into a separating centrifuge 17, the granulate discharge being provided at 12, while the separated water reaches a water conditioner 15 via a line 14.
  • the water is heated and the water used in the process is replenished.
  • the heaters required for the pressurized water generator 3 and the water conditioner 15 can be seen at 18 and the water supply lines can be seen at 19.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung schlagt ein Verfahren zur Granulierung von Kunststoffen vor, wobei die Granulation des Kunststoffes in einem Flüssigkeitsbad von über 100° C erfolgt. Weiterhin schlägt die Erfindung zwei Verfahren zur Nachkondensation von im amorphen Zustand vorliegenden Kunststoffgranulaten vor, um den Kunststoff in den kristallinen-Zustand zu überführen, wobei einmal das in einem Granulator erzeugte Kunststoffgranulat unmittelbar nach Durchführen der Granulation für eine für die Kristallisation erforderliche Zeitspanne in einem Flüssigkeitsbad, vorzugsweise Wasserbad, mit einer Temperatur von über 100° C behandelt wird oder dass die Granulation des Kunststoffes in einem Flossigkeitsbad von über 100° C erfolgt und das so erzeugte Kunststoffgranulat für eine für die Kristallisation erforderliche Zeitspanne in einem Flüssigkeitsbad, vorzugsweise Wasserbad, mit einer Temperatur von über 100° C behandelt wird.

Description

"Verfahren zur Granulierung von Kunststoffen"
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Granulierung von Kunststoffen.
Alle bisher bekannten Kunststoffgranuliersysteme arbeiten mit Wassertemperaturen von unter 100° C, wodurch sie in ihrem Einsatzzweck und der Wirkungsweise für gewisse Aufgaben beschränkt sind.
Bei der Stranggranulierung werden die Kunststoffstränge entweder erst durch Luft in ein Wasserbad oder direkt aus einer Düse durch ein Wasserbad in die nachfolgende Granulierung geführt.
Bei einer Wasserringgranulierung wird das Material in relativ trockenem Zustand und endständig geschnitten und ggf. in ein Wasserbad gefördert.
Für niedrigviskose Kunststoffmaterialien ist die sogenannte Bandgranulierung bekannt, bei der tröpfchenweise Material auf ein Band gelangt, welches dann auf dem Band abgekühlt und in Granulatform gewonnen wird. Bei der Untererwasserkopfgranulierung wird das Kunststoffmaterial unmittelbar nach Austreten aus einer Lochplatte oder Düsenplatte durch umlaufende Messer geschnitten und dann in einem Wasserstrom weitergefördert.
Bei der Granulierung von polymeren Kunststoffen ist die Viskosität ein entscheidendes Kriterium. Mehr und mehr technische Kunststoffe neigen zu einem sehr schnellen Einfrieren der Lochplattenlöcher, sofern die Kühlwirkung des vorbeifließenden Wassers stärkpr ist als die Beheizungskapazität in Verbindung mit der Eigenwärme des Polymers. Bei der Granulierung herrscht eine gewisse Temperaturdifferenz, die abhängig ist von dem Polymer und dessen Viskosität. Schon geringe Temperaturverluste im Kunststoff bewirken, daß der Kunststoff an Viskosität verliert.
Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen, bei welchem die Temperaturdifferenz zwischen dem zur Granulierung anstehenden bzw. granulierten Kunststoff und der bei Granulation eingesetzten Flüssigkeit verringert wird.
Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Lehre des Hauptanspruches und des Anspruches 2 gelöst.
Im Stand der Technik sind sogenannte Nachkondensationsanlagen bekannt, mit deren Hilfe frisch granuliertes Granulat aus dem amorphen Zustand in den kristallinen Zustand überführt wird. Diese Anlagen sind ausgesprochen aufwendig, benötigen eine lange Verweilzeit und haben einen hohen Energieaufwand und somit auch hohe Investitionskosten.
Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, frisches Granulat für einen definierten Zeitraum in entsprechend hoch temperiertem Wasser, das also eine Temperatur über 100° C aufweist, zu behandeln, um dadurch das amorphe Material in kristallines Material umzuwandeln.
Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Lehre des unabhängigen Anspruches 3 gelöst.
Eine weitere Lösung dieser der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe wird itτι Anspruch 4 definiert.
Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Lösungen sind in den Weiteren Unteransprüchen erläutert.
Mit anderen Worten ausgedrückt wird vorgeschlagen, daß entweder das in einem Granulator erzeugte Kunststoffgranulat unmittelbar nach Durchführen der Granulation für eine für die Kristallisation erforderliche Zeitspanne in einem Fiüssigkeitsbad, vorzugsweise Wasserbad mit einer Temperatur von über 100° C behandelt wird.
Bei einem anderen erfindungsgemäßen Verfahren wird so vorgegangen, daß die Granulation des Kunststoffes in einem Wasserbad von über 100° C erfolgt und das erzeugte Kunststoffgranulat weiterhin für eine für die Kristallisation erforderliche Zeitspanne in einem Flüssigkeitsbad, vorzugsweise Wasserbad mit einer Temperatur von über 100° C behandelt wird.
Die Bereitstellung des Wasserbades mit einer Temperatur von über 100° C erfolgt dadurch, daß der Temperaturbereich des Wasserbades in einem druckgefäßartigen Drucksystem bereitgestellt wird, indem also die hohe Temperatur erreichbar ist, wobei gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung das Kunststoffgranulat in dem druckgefäßartigen Drucksystem über ein Fördermittel gefördert wird.
Leitet man das frisch erzeugte Granulat in ein Wasserbad, dessen Temperatur oberhalb von 100° C liegt, kann man die Nach- kondensation auch in Wasser erreichen. Das Granulat wird dabei entweder über eine entsprechende Schleuse in das hoch- temperierte Wasserbad geführt oder der Granulator selbst befindet sich bereits in einem hochtemperierten Wasserbad. Nach Durchführen der Nachkondensation wird das Granulat über entsprechende Schleusen, Sieb- und Filtereinrichtungen ausgetragen. Am Ende des Nachkondensationsreaktors kann das Granulat schnell in den Bereich von 60° oder ähnliches abgekühlt werden, so daß nunmehr in einem geschlossenen Kreislauf ein fertiges kristalline^ Produkt vorliegt.
Der Vorteil, das Granulat aus dem Reaktor nachfolgend in ein Wasserbad mijt geringer Temperatur zu fördern, liegt auch darin, daß nachfolgend in die Atmosphäre kein Wasserdampf austritt, da dieser Wasεerdampf vorher in einem sogenannten Kühlbehälter kondensiert werden kann.
Ein Verfahrensschema zur möglichen Durchführung des Verfahrens wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert.
In der Zeichnung ist eine Granulatoreinheit 1 dargestellt, in die die Kunststoffschmelze mit einer entsprechenden Temperatur und einem entsprechenden Druck eingegeben wird. Die Granulatoreinheit 1 ist in einen Druckwasserkreislauf 2 eingebaut, der über einen Druckwassererzeuger 3 mit Druckwassernach- füllungen gespeist wird.
Die im Granulator 1 erzeugten Granulate gelangen bei 4 in eine Trennvorrichtung, in der unerwünschte Granulatklumpen ausgeschieden werden und die gewünschte Granulatfraktion zusammen mit dem Druckwasser unter entsprechendem Druck in einen zweiten Trennbehälter 5 gefördert wird. Sowohl im Trennbehälter 4 wie auch im Trennbehälter 5 wird über eine Druckleitung 6 eine entsprechende Druckhaltung erreicht. Das Granulat aus dem Trennbehälter 5 gelangt in einen Verweilbehälter 7, während das Wasser aus dem Trennbehälter 5 zurück zum Druckwassererzeuger 3 geleitet wird, so daß hier ein in sich geschlossener Kreislauf geschaffen wird.
Der Verweilbe älter 7 bildet eine Kristallisationszone 16, wobei im unteren Bereich dieser Kristallisationszone 16 eine Kühlzone, wie bei 8 angedeutet, vorhanden sein kann.
Das Granulat, vermischt mit dem Wasser gelangt in einen zweiten Kreislauf 9, und zwar über eine Venturidüse 10 wird das Granulat zusammen mit dem Wasser in diesen Kreislauf 9 ein- gespeistt und wird dann in einer Druckabbauvorrichtung 11 so behandelt, daß der Druck auf etwa + 1 bar heruntergesteuert wird.
Aus der Druckabbauvorrichtung 11 gelangt das Granulat mit dem Wasser in eine Trennzentrifuge 17, wobei bei 12 der Gra- nulataustrag vorgesehen ist, während das abgetrennte Wasser über eine Leitung 14 zu einem Wasseraufbereiter 15 gelangt. Hier wird das Wasser erhitzt und das im Prozeßverlauf veriorene Wasser ergänzt.
Die für den Druckwassererzeuger 3 und den Wasseraufbereiter 15 erforderlichen Heizungen sind bei 18 und die Wasserzuführungsleitungen sind bei 19 erkennbar.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Granulierung von Kunststoffen, dadurch gekennzeichnet, daß die Granulation des Kunststoffes in einem Flüssigkeitsbad von über 100° C erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß als Flüssigkeitsbad ein Wasserbad eingesetzt wird.
3. Verfahren zur Nachkondensation von im amorphen Zustand vorliegenden Kunststoffgranulaten, um den Kunststoff in den kristallinen Zustand zu überführen, dadurch gekennzeichnet, daß das in einem Granulator erzeugte Kunststoffgranulat unmittelbar nach Durchführen der Granulation für e ine für die Kristallisation erforderliche Zeitspanne in einem Flüssigkeitsbad, vorzugsweise Wasserbad mit einer Temperatur von über 100° C behandelt wird.
4. Verfahren zur Nachkondensation von im amorphen Zustand vorliegenden Kunststoffgranulaten, um den Kunststoff in den kristallinen Zustand zu überführen, dadurch gekennzeichnet, daß die Granulation des Kunststoffes" in einem Flüssigkeitsbad, vorzugsweise Wasserbad von über 100° C erfolgt und das erzeugte Kunststoffgranulat für eine für die Kristallisation erforderliche Zeitspanne in einem Wasserbad mit einer Temperatur von über 100° C behandelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 , 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturbereich des Flüssigkeitsbades von über 100° C in einem druckgefäßartigen Drucksystem bereitgestellt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffgranulat unmittelbar nach Durchfüh- ren der Granulation über eine Schleuse in das druckgefäß- artige Drucksystem gefördert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat vor Einführen in das druckgefäß- artige Drucksystem einer Wasserabscheidung unterworfen wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem druckgefäßartigen Drucksystem das Kunststoffgranulat mit seiner Restfeuchtigkeit in einen Wasserbehälter mit einer Wassertemperatur von unter 100° C zwecks Abkühlung gefördert wird.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kun§tstoff- granulat in dem druckgefäßartigen Drucksystem über ein Fördermittel gefördert wird.
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