用于提高縮聚物熔體的固有粘度的方法和裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于提高縮聚物熔體在負壓下的固有粘度的方法。
[0002]此外，本發(fā)明還涉及一種用于提高縮聚物熔體的固有粘度的裝置，所述裝置具有處于負壓下的腔室，所述腔室具有至少一個開口，通過所述開口，熔體進入腔室中并且熔體可以不接觸腔室地經過所述開口。
【背景技術】
[0003]縮聚物(PET、PBT、PEN、PC等)是通過縮聚制造的熱塑性塑料。在縮聚時，單體通過反應產物(例如水)的裂化通過分級反應聯結成縮聚物。縮聚因而與鏈生長關聯。該分子鏈長度決定性地確定產品還有縮聚物的機械特性。該過程不僅在例如PET新物品的制造中是重要的，而是非常特別地在這樣的產品的回收利用中有重要的作用。
[0004]已知的是，聚酯是吸濕的并且結合濕氣。在擠壓機上處理例如PET時，在存在水時發(fā)生所謂的水解，即聚合物鏈分裂，這導致固有粘度降低。為了保持這種材料損害盡可能小，通常在擠出機上處理之前對PET進行干燥。但不能完全防止這種材料損害。
[0005]同樣已知，聚酯在高溫下和真空或惰性氣體下的停留引起縮聚并且因此提高聚酯的粘性。已知的熔體縮聚或固相縮聚的方法或兩者組合通常用于由低分子的原材料制造高分子的聚醋。
[0006]在固相縮聚中，原材料必須以固態(tài)的形式作為顆?；蜃鳛榫哂凶銐虻纳⒀b質量的經清洗的碾磨料存在。以其他形式、例如纖維或膜片形式的PET必須通過損害材料的和耗費能量的擠壓過程轉化為顆粒形式，以便可以進行固相縮聚。為了進一步處理，必須加熱原材料，其中在結晶溫度(80°C-120°C)時會發(fā)生顆粒體的粘接。為了防止出現這種情況，將材料首先輸送給所謂的結晶器，在所述結晶器中，在持續(xù)攪拌的情況下將材料加熱超過所謂的結晶溫度。現在可流動的材料然后可以輸送給固相縮聚容器，在那里進一步將所述材料加熱至大約190°C至250°C并且在真空或惰性氣體下停留數小時，直到達到希望的固有粘度。這些過程不連續(xù)、半連續(xù)和連續(xù)實施。
[0007]在現有的熔體縮聚方法中，聚酯熔體通常在大約265°C至300°C的溫度中并在大約I毫巴的強烈真空下停留數小時，以便達到希望的固有粘度。這些方法主要用于制造新物品并且不適于回收利用聚酯。
[0008]在材料再利用形式的塑料回收利用的目的在最寬泛的意義上是由現有的廢料制造新產品。對于熱塑性塑料，這里通常大多進行到再生物的轉變并且接著進行進一步到最終產品的轉變。每次轉變通常都要進行加熱和冷卻過程。每次加熱在很多塑料中都會引起聚合物的不可逆的損害，同樣這些加熱和冷卻過程意味著高的能量使用量，這同時導致較低價值的聚合物。

【發(fā)明內容】

[0009]本發(fā)明的任務是，提供一種在縮聚物、如聚酯的再處理中的節(jié)能的過程，通過所述過程可以改善縮聚物的質量并且因此允許由低分子的廢料制造高質量的聚合物。
[0010]該任務按開頭所述類型的方法這樣來解決，使所述熔體通過具有多個直徑小于0.5mm的開口的孔板或篩網進入腔室中，在所述腔室中存在小于20毫巴的負壓，熔體以細絲的形式以自由落體經過所述腔室，熔體在腔室下方的收集容器中停留至少一分鐘，并且在收集容器中由優(yōu)選蝸桿形的混合及排出部件使熔體持續(xù)運動并將熔體從收集容器中排出。
[0011]在開頭所述類型的裝置中，所述任務如下解決，在腔室的上方設置具有多個直徑小于0.5mm的開口的孔板或篩網，在所述腔室中存在小于20毫巴的負壓，并且在腔室的下方設置具有優(yōu)選蝸桿形的混合及排出部件的收集容器。
[0012]因此在用于借助熔體縮聚提高縮聚物的固有粘度(內在的粘度(iV))的按照本發(fā)明的方法和按照本發(fā)明的裝置中，通過孔板或孔篩網將熔體引入處于負壓下或用惰性氣體填充的反應室中并且使其在那里停留確定的時間，直到熔體具有希望的固有粘度，并且隨后例如通過孔板或起成形作用的塑料模具將其排出。
[0013]分子量的提高通過參數如溫度、真空壓力，停留時間以及熔體表面和其持續(xù)的更新影響。為了盡可能經濟地設計所述反應，其中這些影響參數的正確地相互作用的優(yōu)化的方法技術上的解決方案是重要的。
[0014]然而利用按照本發(fā)明的方法和按照本發(fā)明的裝置可以不僅可以將雜質如水而且也可以將其他雜質、例如溶劑、清潔劑或特別一般性地可以將在塑料材料的制造或回收利用中出現的濕氣和蒸發(fā)的組成部分和/或空氣從塑料熔體分離。
[0015]下面參考PET的回收利用來舉例說明本發(fā)明的優(yōu)點，但這不應該理解為本發(fā)明僅限于為回收利用和/或PET或僅限于所述裝置的具體描述的結構。
[0016]在回收利用時首先如由現有技術已知的那樣粉碎PET材料，必要時僅限凈化、熔化、脫氣和過濾。在過濾之后，根據本發(fā)明通過溫度調節(jié)的熔體管道將熔體例如輸送給孔板。通過設置優(yōu)化的溫度并且通過所建立的壓力，熔體被擠壓通過孔板。根據處理能力，在孔板中有不同數量的小孔。這些孔對于PET具有例如0.3_的直徑。但孔板例如也可能構造成篩、柵格或類似物。分別按照期望的處理能力和結果，在開口直徑小于0.5_、優(yōu)選0.05和0.5mm之間、特別優(yōu)選0.1和0.3mm之間時實現了特別好的結果。對于非圓形的孔，其面積相當于具有以上所述直徑的孔的面積。
[0017]在孔板下游，由于重力還進一步變細的絲線到達處于負壓、優(yōu)選真空下的腔室中。所述腔室也可以用干燥的氣體填充或用干燥的氣體沖刷。分別根據希望的固有粘度，腔室中的真空可以選擇得較高或較低。優(yōu)選以0.5至20毫巴之間的壓力工作，因為在這樣的壓力下一方面能夠實現良好的結果，另一方面所述壓力可以利用市場上常見的真空泵產生。反應在所述腔室中僅限。水由于真空從熔體內部擴散到表面上。由于真空和溫度，水轉變成水蒸汽，或者溶劑或類似物可以蒸發(fā)和/或空氣可以從熔體中逸出并且然后從腔室中導出。如果按照本發(fā)明的裝置例如設置在擠出機下游，則縮短的分子鏈可以再次延長?？梢酝ㄟ^適當地設計所述裝置和方法影響所得到的塑料質量。
[0018]例如按照本發(fā)明的用于加工PET的裝置可以設計成，使用具有直徑分別為0.3mm的3000個孔的孔板和在3毫巴的負壓時在腔室中2米的自由下降高度。這通過重力和真空的作用得到大約0.2mm的熔體絲直徑，這樣的直徑實現了對熔體非常好的凈化或脫氣。
[0019]當然，分別根據期望的處理能力，對于每個孔板或篩網可以使用多于或少于3000個孔、優(yōu)選在1000至5000個孔之間、例如2000或4000個孔。也可以使用大于或小于2米的高度。優(yōu)選是1.5m至4m的高度、尤其是2m、2.5m、3m或3.5m的高度。
[0020]熔體以細的熔體絲的形式通過腔室向下掉落并且雜質、如水擴散到表面上并且由于溫度和負壓蒸發(fā)。通過細的熔體絲在腔室中向下的不受阻礙的豎直運動，實現了有效熔體表面的非常明顯的加大。
[0021]通過從PET熔體中去除水，短的分子鏈連接成較長的鏈，這實現了分子量的升高并因此使得固有粘度的提高。
[0022]在腔室的下端部上，熔體收集在收集容器中并且在優(yōu)選至少一分鐘、優(yōu)選至少三或四分鐘的停留持續(xù)時間之后例如通過排出擠出機輸送給用于成粒的裝置、其成形作用的模具或輸送到另一個構造相同或類似的腔室中，其中在第一腔室的末端或在下一個腔室的始端上或在該兩個腔室之間的行程上的任意位置可以設置加熱設備，利用所述加熱設備塑料可以保持在其熔點、即塑料塑性流動的溫度。
[0023]按照本發(fā)明的方法和按照本發(fā)明的裝置可以以簡單的方式單獨地按照顧客要求適配和制造或實施，其中也可以擴充或補充現有的用于制造或用于回收利用塑料的設備。
[0024]本發(fā)明的其他優(yōu)選的實施形式是其余的從屬權利要求的主題。
【附圖說明】
[0025]由下面參考附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例的說明得出本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點。其中:
[0026]圖1示出具有按照本發(fā)明的裝置的用于回收利用塑料的設備的正視圖；
[0027]圖2示出圖1的設備的俯視圖；
[0028]圖3示出按照本發(fā)明的容器的剖視圖；
[0029]圖4示出圖3的容器