專利名稱：熱塑性聚合物的造粒方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱塑性聚合物、尤其是熱塑性聚烯烴的造粒方法，其中，將在聚合反應(yīng)器中制造的聚合物粉熔化，在擠出機(jī)中均化，然后迫使其經(jīng)過擠出模頭，然后冷卻和粉碎。
熱塑性聚合物的造粒是眾所周知的，并用于聚合物的均化。如果需要，可以在聚合物中加入添加劑，如穩(wěn)定劑、著色劑、改進(jìn)機(jī)械性質(zhì)的添加劑、填料等。此外，與處理粉末相比，通過造粒可以明顯改進(jìn)在運(yùn)輸和進(jìn)一步加工中的熱塑性聚合物的處理。
除了聚合和造粒的直接配合外，這種方法的聚合物粉通常仍有來自聚合過程的殘余的熱，因此，是在高溫下將聚合物粉送入擠出機(jī)中。但是，聚合物粉加入到擠出機(jī)中的溫度一般是室溫，尤其是在所謂的配合過程中，這主要是由于在料斗中聚合物的臨時(shí)儲(chǔ)存以及通過氣動(dòng)輸送機(jī)運(yùn)送中，聚合物粉一般完全冷卻到室溫。
這樣，一般來說，在配合時(shí)，聚合物粉在室溫下以疏松材料送入擠出機(jī)中。這些粉在擠出機(jī)供料區(qū)中受到機(jī)械摩擦力的作用而越來越熱。并一步一步地最后熔化。然而，這種已知的造粒方法在生產(chǎn)率、對(duì)機(jī)器的應(yīng)力以及顆粒產(chǎn)品的質(zhì)量等方面仍是不滿意的。
本發(fā)明的目的是提出一種熱塑性聚合物的造粒方法，其中在造粒中對(duì)于相同的生產(chǎn)率，均化效率得到增加，或者降低了對(duì)機(jī)器的應(yīng)力，從而減少了機(jī)器修理次數(shù)，并減少了停機(jī)時(shí)間，或在相同均化性能下可以提高現(xiàn)有造粒機(jī)的產(chǎn)品生產(chǎn)率。
通過在開始討論的一般方法可以達(dá)到此目的，方法的特征為將聚合物粉在進(jìn)入擠出機(jī)前進(jìn)行熱處理，以及聚合物粉是在高溫下進(jìn)入擠出機(jī)。
本發(fā)明的熱處理優(yōu)選以聚合物粉溫度升高到低于聚合物熔點(diǎn)5-30K、為10-20K下進(jìn)行。
本發(fā)明的熱處理可以多種方式實(shí)現(xiàn)。例如，聚合物粉可以用蒸汽加熱和隨后用熱空氣干燥，或?qū)⒕酆衔锓劢?jīng)過極熱的管道。在本發(fā)明的一個(gè)方法的一個(gè)特別卓越的實(shí)施方案中，聚合物粉用在JournalChemie Technik(1999)No.4，84頁中討論的疏松材料的熱交換器中加熱。這里的質(zhì)量流速由振動(dòng)運(yùn)輸機(jī)控制，聚合物的粉流經(jīng)熱的金屬板。
本發(fā)明的熱處理所需的熱能由在生產(chǎn)場(chǎng)所可得到的廉價(jià)的廢熱提供為最佳。這種廢熱的一個(gè)實(shí)例是放熱聚合反應(yīng)釋放的大量廢熱?；蛘?，本發(fā)明方法所需的熱能也可以由來自其它生產(chǎn)工廠的冷卻產(chǎn)生的以低成本提供的熱量。
能用本發(fā)明方法很好造粒的聚合物已經(jīng)證實(shí)是存在的，尤其是普通的聚合物，如聚烯烴、聚酯或聚酰胺，但是，優(yōu)選是聚乙烯或聚丙烯。在聚乙烯情況下，在將聚乙烯粉加入到擠出機(jī)的溫度優(yōu)選為80-100℃，而在聚丙烯情況下特別適宜的溫度是100-120℃。
下面的實(shí)施例旨在說明本發(fā)明，并向熟悉本領(lǐng)域的人更清楚地說明其優(yōu)點(diǎn)。
實(shí)施例1(本發(fā)明)將HDPE粉從20℃加熱到100℃所需的熱能是42.4千卡/公斤聚合物粉(源于“低壓聚乙烯的比熱”，H.Wilski，Kunststoffe 50(5)1960)。
經(jīng)轉(zhuǎn)化后，得到的值是0.049千瓦小時(shí)/公斤。
如果聚合物的最初溫度為20℃，則產(chǎn)量為6噸/小時(shí)的造粒擠出機(jī)要求的比總能量輸入為0.2千瓦小時(shí)/公斤HDPE。將聚合物粉從20℃加熱到100℃，則需要0.05千瓦小時(shí)/公斤，即約為總能量的25％。這反映了理論上可以達(dá)到的最大節(jié)約潛力，但是實(shí)際上不能完全達(dá)到。
假定每年每千瓦小時(shí)的電能費(fèi)用為約9.0芬尼，則上述的造粒擠出機(jī)的操作費(fèi)用為950,000馬克。如果提供的聚合物粉是溫度為100℃，則這種操作費(fèi)用可以降低20％。但是0.05千瓦小時(shí)/公斤的能量必須另外加入，例如由很廉價(jià)的蒸汽(過程熱)。
對(duì)于一個(gè)只有6噸/小時(shí)的造粒廠，每年的節(jié)約能量約200,000馬克。此外，能量輸入降低20％意味著降低對(duì)機(jī)器的應(yīng)力和降低機(jī)器修理費(fèi)用并延長(zhǎng)了機(jī)器壽命。
另外，如果擠出機(jī)的最大的可能生產(chǎn)率受到安裝的功率限制，在這種情況下，這種機(jī)器可以通過聚合物粉的預(yù)熱而增加產(chǎn)量。
權(quán)利要求
1.熱塑性聚合物、尤其是熱塑性聚烯烴的造粒方法，其中將在聚合反應(yīng)器中制造的聚合物粉熔化和在擠出機(jī)中均化，然后迫使其經(jīng)過擠出機(jī)模頭并造粒，其特征在于，在進(jìn)入擠出機(jī)前將聚合物粉進(jìn)行熱處理，聚合物粉進(jìn)入擠出機(jī)是在高的聚合物粉溫度進(jìn)行的。
2.權(quán)利要求1的方法，特征在于，進(jìn)行熱處理的方法是將聚合物粉的溫度升高到低于聚合物熔點(diǎn)5-30K。
3.權(quán)利要求1或2的方法，特征在于，進(jìn)行熱處理的方法是將聚合物粉的溫度升高到低于聚合物熔點(diǎn)10-20K。
4.權(quán)利要求1-3中之一的方法，特征在于，在進(jìn)入擠出機(jī)之前，聚合物粉用蒸汽加熱，隨后用熱空氣和熱氮?dú)飧稍铩?br> 5.權(quán)利要求1-3中之一的方法，特征在于，在進(jìn)入擠出機(jī)之前，聚合物粉流經(jīng)外部加熱的管道。
6.權(quán)利要求1-3中之一的方法，特征在于，在進(jìn)入擠出機(jī)之前，將聚合物粉在疏松材料熱交換器中加熱，質(zhì)量流動(dòng)速度由振動(dòng)運(yùn)輸機(jī)控制，聚合物粉流經(jīng)加熱的金屬板。
7.權(quán)利要求1-6中之一的方法，特征在于，聚合物粉熱處理所需的熱能由生產(chǎn)場(chǎng)所可容易得到的廉價(jià)廢熱提供。
8.權(quán)利要求1-7中之一的方法，特征在于，這種方法用于普通聚合物的造粒，例如聚烯烴、聚酯或聚酰胺，優(yōu)選用于聚乙烯或聚丙烯的造粒。
全文摘要
本發(fā)明涉及熱塑性聚合物，特別是熱塑性聚烯烴的造粒方法，此法是將在聚合反應(yīng)器中生產(chǎn)的聚合物粉熔化和均化，并迫使其經(jīng)過擠出噴嘴并造粒。根據(jù)本發(fā)明，在裝入擠出機(jī)之前，將聚合物粉進(jìn)行熱處理，從而聚合物粉能以高的聚合物粉的溫度送入擠出機(jī)。本發(fā)明的方法特別適用于聚乙烯和聚丙烯的造粒。
文檔編號(hào)B29K23/00GK1418145SQ01806851
公開日2003年5月14日 申請(qǐng)日期2001年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月21日
發(fā)明者M·維特, R·安德林克, J·霍夫曼, T·凱斯勒, F·里茲克, W·比克爾 申請(qǐng)人:巴塞爾聚烯烴有限公司