專利名稱：對聚酯顆粒進(jìn)行熱處理的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對聚酯顆粒進(jìn)行熱處理以達(dá)到結(jié)晶的方法。
聚對苯二甲酸乙二醇酯，以下簡稱為PET，是一種帶有重復(fù)酯基的聚酯。
PET能夠以不同的結(jié)構(gòu)存在，即非結(jié)晶(無定形)形式、結(jié)晶形式或部分結(jié)晶形式。非結(jié)晶的(無定形的)PET大多是透明的，而結(jié)晶的PET是不透明或白色的。就如所有的熱塑性塑料的非結(jié)晶或結(jié)晶形式那樣，PET也不可能達(dá)到100％的結(jié)晶度。PET結(jié)構(gòu)中只有一部分能定位在同一方向，也就是說結(jié)晶。結(jié)晶區(qū)和非結(jié)晶區(qū)交替存在。因此，一般說的都是指部分結(jié)晶。
PET能夠達(dá)到約50％的結(jié)晶度，以避免顆粒物或細(xì)粒物彼此粘在一起。這就是說，在這種情況下，半數(shù)的分子鏈能夠相互定位在同一方向，因而平行并排排列，或繞成環(huán)狀。因此在部分結(jié)晶區(qū)內(nèi)，分子鏈之間的相互作用力(范德華力)也必然會變大。分子鏈也會互相吸引，因而分子之間的空隙也會變小。
作為熱塑性材料，PET在溫度達(dá)到250℃時是可塑形的。分子鏈就會活動起來，使得塑料熔化并形成一種粘稠的物質(zhì)，它幾乎可以被做成任何想要的形狀。在冷卻時這些分子鏈再次被凍結(jié)，塑料也就以希望的形狀凝固下來---這是一種簡單的可重復(fù)多次的原理。這種方法例如也可用于制造PET瓶子。第一步要制造所謂的型坯。作為PET瓶子的前身，型坯已擁有制備好的螺紋。當(dāng)溫度達(dá)到100℃時瓶子再次變軟并且利用壓縮空氣進(jìn)行拉伸和吹塑成瓶子(拉伸吹塑成型法)，因此就可以獲得合適的瓶子。
目前制造顆粒狀的結(jié)晶的PET的方法包括許多以及復(fù)雜的旋渦層或流化床方法，這些都需要很大的投資，運(yùn)轉(zhuǎn)開支也很高(DE 19848 245 A)。
PET顆粒必須在低于材料變粘稠的溫度以下才能進(jìn)行結(jié)晶，以避免顆粒一起流動而結(jié)成固態(tài)的、難以再加工的物質(zhì)。雖然結(jié)晶后聚酯的熔化溫度在240℃到250℃之間，但它在結(jié)晶之前在超過70℃的溫度下就會變得粘稠。
就現(xiàn)在已知的用來制造干燥的PET顆粒的整套工藝來說，它們一般都需要很大的生產(chǎn)設(shè)備，因為需要很長的結(jié)晶時間。
例如在US5 532 335 A中提出了一種對聚酯顆粒進(jìn)行熱處理的方法。在這個方法中，顆粒被引入到一個處理容器中，同時也引入一種液態(tài)介質(zhì)到這個容器中，顆粒和液態(tài)介質(zhì)相互混合在一起。在這個方法中，使用置于壓力下的水或所謂的過熱水作為液態(tài)介質(zhì)。通過改變反應(yīng)容器中的壓力，可輕松地控制其沸騰溫度。在一種實(shí)施例中，是在120℃-182℃的溫度之間來處理聚酯顆粒的。熱水在160℃時被引入處理容器中，只要反應(yīng)區(qū)內(nèi)的壓力保持在7kg/cm2或更高，熱水就能保持它的液體狀態(tài)，并與顆?；旌显谝黄稹ｏ@然這種方法的成本消耗很高，實(shí)施起來很不經(jīng)濟(jì)。
另外一種已知的用氣動處理來工作的方法，也有其重大的缺陷，那就是，需要用大量的惰性氣體。對于實(shí)際大批量生產(chǎn)來說，能量成本和生產(chǎn)成本太高了。
為了在現(xiàn)有的技術(shù)水平中對材料進(jìn)行充分的結(jié)晶，在結(jié)晶過程中總是需要供給充足的外界能量或熱量。這一點(diǎn)使PET的再利用更加困難。
本發(fā)明的目的在于，提出一種使PET顆粒結(jié)晶的方法，其不需要供給外界的能量或熱量，也不需要持續(xù)很長時間。
本發(fā)明的上述目的通過獨(dú)立權(quán)利要求的方案來實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明的優(yōu)選設(shè)計在從屬權(quán)利要求中記述。
換句話說，就是提出以下方法在適當(dāng)?shù)臏囟认?，將擠壓機(jī)中的PET初始材料擠出。緊接著借助如濾網(wǎng)更換器技術(shù)(Siebwechslertechnik)，把雜質(zhì)過濾出來。聚酯熔融物就被輸送到一個“水下熱切造粒系統(tǒng)”(Unterwasser-Heissabschlag-Granuliersystem)，以下稱為“水下造?！?，并加工成顆粒，通過水下造粒，這些顆粒呈現(xiàn)出球狀或扁豆?fàn)睿⒕哂泻芨叩暮诵臏囟取?br> 這些PET顆粒通過一個運(yùn)輸管道以很快的速度被輸送到一個水-固體分離裝置中，其中優(yōu)選使用不超過98℃的熱水作為運(yùn)輸介質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的這種方法，對其效能很重要的一點(diǎn)是，造粒室與一水-固體分離裝置之間的運(yùn)輸距離相對較短。
PET顆粒以130℃-180℃的核心溫度離開水-固體分離裝置，因為其目的是，盡可能長時地保持PET的擠出溫度。
然后，處于這個溫度下的顆粒就會經(jīng)歷一種運(yùn)動，其中結(jié)晶過程開始了。根據(jù)本發(fā)明方法，該結(jié)晶過程是通過固有熱量引發(fā)的，并且可以使得產(chǎn)品，即顆粒不再結(jié)塊，也不再相互粘在一起。由于待結(jié)晶的產(chǎn)品為球狀或扁豆?fàn)睿舱f是說相互間的接觸面盡可能小，因而也提高了這種效果。
球狀顆粒在這個運(yùn)動階段的逗留時間例如是3到8分鐘，經(jīng)過這個階段后，PET顆粒就能達(dá)到40％或更高的結(jié)晶度，且其溫度還保持在100℃以上。可以將熱的PET顆粒運(yùn)輸?shù)揭毁A倉或后處理站內(nèi)，因為這些顆粒不會再粘在一起了。
本發(fā)明的目的還在于，提供一種裝置，用它使得顆粒的運(yùn)動能以更有效的方式進(jìn)行。
優(yōu)選的是，配置一個所謂的結(jié)晶槽作為用于顆粒的運(yùn)動裝置。這個結(jié)晶槽與顆粒運(yùn)輸溜槽類似地構(gòu)造，但在傳輸方向上看被分割成連續(xù)相繼的小室，這些小室通過隔板彼此分隔開來。結(jié)晶槽還裝有振動馬達(dá)，所以位于結(jié)晶槽上的顆粒能夠不停地運(yùn)動，并可以把其自身能量傳給其它的顆粒。在各個小室內(nèi)進(jìn)行PET顆粒循環(huán)，PET顆粒也不會再粘在一起。
用按照本發(fā)明的方法和裝置，可以實(shí)現(xiàn)一種溫和的、經(jīng)濟(jì)的以及快速的PET顆粒結(jié)晶。
下面借助附圖
來闡述本發(fā)明的實(shí)施例。
在附圖中，用1表示一個熔融泵和一個濾網(wǎng)更換器，聚酯按照箭頭F1所指的方向被輸送到其中。在濾網(wǎng)更換器的出口處設(shè)置有一個水下造粒機(jī)2，通過這個裝置造出球狀或扁豆?fàn)畹念w粒。這些顆粒通過一運(yùn)輸裝置被導(dǎo)向一水-固體分離裝置3，例如一離心機(jī)，在此優(yōu)選使用溫度超過80℃的生產(chǎn)過程用水來實(shí)現(xiàn)顆粒的輸送。顆粒帶著超過110℃的溫度離開水-固體分離裝置3，并被輸送給一運(yùn)輸溜槽4，運(yùn)輸溜槽在位置5被輸入空氣，空氣在位置6處離開運(yùn)輸裝置4并帶走濕氣。這個運(yùn)輸裝置4設(shè)計成具有橫向于運(yùn)輸方向設(shè)置的隔板7的運(yùn)輸溜槽的形式，顆粒以超過100℃的顆粒溫度離開運(yùn)輸裝置4，并且可以通過一所謂的顆粒岔道8輸送給一后處理裝置9或貯倉10。這些顆粒實(shí)現(xiàn)了40％或更高的結(jié)晶度并且具有良好的操作性。
權(quán)利要求
1.對聚酯顆粒進(jìn)行熱處理以達(dá)到部分結(jié)晶的方法，其特征在于，將聚酯熔融物輸送給一水下造粒機(jī)并進(jìn)行造粒，將所獲得的顆粒輸送到一水-固體分離裝置，經(jīng)干燥的顆粒以高于100℃的顆粒溫度被輸送到一運(yùn)動裝置，顆粒以超過80℃的顆粒溫度離開此運(yùn)動裝置。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，顆粒以超過110℃的顆粒表面溫度被輸送到運(yùn)動裝置。
3.按權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，顆粒在運(yùn)動裝置上運(yùn)動時被一種流體環(huán)流。
4.按權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，顆粒層在運(yùn)動裝置上運(yùn)動時被一種流體通流。
5.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，借助于熱的生產(chǎn)過程用水將顆粒從水下造粒機(jī)送往水-固體分離裝置。
6.按權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述生產(chǎn)過程用水的溫度為98℃。
7.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，致使部分結(jié)晶的熱處理借助于顆粒中存在的固有熱量得以實(shí)現(xiàn)。
8.用于實(shí)施對聚酯顆粒進(jìn)行熱處理以達(dá)到部分結(jié)晶的方法的裝置，具有一熔融泵、一濾網(wǎng)更換器以及一水下造粒機(jī)，其特征在于，具有一設(shè)置在水下造粒機(jī)(2)以及一水-固體分離裝置(3)后面的、用于運(yùn)輸顆粒的運(yùn)輸裝置(4)，其中，顆粒在該運(yùn)輸裝置(4)上運(yùn)動并且在運(yùn)輸過程中通過顆粒固有的熱量進(jìn)行結(jié)晶。
9.按權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，運(yùn)輸裝置(4)設(shè)計成振動運(yùn)輸裝置。
10.按權(quán)利要求8或9所述的裝置，其特征在于，運(yùn)輸裝置(4)設(shè)計成運(yùn)輸溜槽。
11.按上述權(quán)利要求中的一項或多項所述的裝置，其特征在于，在運(yùn)輸溜槽(4)的整個長度上分布設(shè)置有多個彼此隔開的且分別起到一材料阻隔作用的隔板(7)。
12.按上述權(quán)利要求中的一項或多項所述的裝置，其特征在于，運(yùn)輸裝置(4)被一殼體至少部分地包圍。
13.按權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，設(shè)置一離心器作為水-固體分離裝置(3)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種對聚酯顆粒進(jìn)行熱處理以達(dá)到部分結(jié)晶的方法，其中，將聚酯熔融物輸送給一水下造粒機(jī)并進(jìn)行造粒，將所獲得的顆粒輸送到一水－固體分離裝置，經(jīng)干燥的顆粒以高于100℃的顆粒溫度被輸送到一運(yùn)動裝置，顆粒以超過100℃的溫度離開此運(yùn)動裝置。此外，本發(fā)明還涉及一種用于實(shí)施這個方法的裝置。
文檔編號C08G63/88GK1753938SQ200480005368
公開日2006年3月29日 申請日期2004年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月17日
發(fā)明者T·布魯克曼 申請人:Bkg布魯克曼&克賴恩博格成粒技術(shù)有限公司