專利名稱：對聚酯顆粒進行熱處理的方法
技術領域：
本發明涉及一種對聚酯顆粒進行熱處理以達到結晶的方法。
聚對苯二甲酸乙二醇酯，以下簡稱為PET，是一種帶有重復酯基的聚酯。
PET能夠以不同的結構存在，即非結晶(無定形)形式、結晶形式或部分結晶形式。非結晶的(無定形的)PET大多是透明的，而結晶的PET是不透明或白色的。就如所有的熱塑性塑料的非結晶或結晶形式那樣，PET也不可能達到100％的結晶度。PET結構中只有一部分能定位在同一方向，也就是說結晶。結晶區和非結晶區交替存在。因此，一般說的都是指部分結晶。
PET能夠達到約50％的結晶度，以避免顆粒物或細粒物彼此粘在一起。這就是說，在這種情況下，半數的分子鏈能夠相互定位在同一方向，因而平行并排排列，或繞成環狀。因此在部分結晶區內，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，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，塑料也就以希望的形狀凝固下來---這是一種簡單的可重復多次的原理。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。當溫度達到100℃時瓶子再次變軟并且利用壓縮空氣進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晶的PET的方法包括許多以及復雜的旋渦層或流化床方法，這些都需要很大的投資，運轉開支也很高(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行結晶，以避免顆粒一起流動而結成固態的、難以再加工的物質。雖然結晶后聚酯的熔化溫度在240℃到250℃之間，但它在結晶之前在超過70℃的溫度下就會變得粘稠。
就現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設備，因為需要很長的結晶時間。
例如在US5 532 335 A中提出了一種對聚酯顆粒進行熱處理的方法。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介質到這個容器中，顆粒和液態介質相互混合在一起。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介質。通過改變反應容器中的壓力，可輕松地控制其沸騰溫度。在一種實施例中，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，只要反應區內的壓力保持在7kg/cm2或更高，熱水就能保持它的液體狀態，并與顆粒混合在一起。顯然這種方法的成本消耗很高，實施起來很不經濟。
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。對于實際大批量生產來說，能量成本和生產成本太高了。
為了在現有的技術水平中對材料進行充分的結晶，在結晶過程中總是需要供給充足的外界能量或熱量。這一點使PET的再利用更加困難。
本發明的目的在于，提出一種使PET顆粒結晶的方法，其不需要供給外界的能量或熱量，也不需要持續很長時間。
本發明的上述目的通過獨立權利要求的方案來實現的。
本發明的優選設計在從屬權利要求中記述。
換句話說，就是提出以下方法在適當的溫度下，將擠壓機中的PET初始材料擠出。緊接著借助如濾網更換器技術(Siebwechslertechnik)，把雜質過濾出來。聚酯熔融物就被輸送到一個“水下熱切造粒系統”(Unterwasser-Heissabschlag-Granuliersystem)，以下稱為“水下造粒”，并加工成顆粒，通過水下造粒，這些顆粒呈現出球狀或扁豆狀，并具有很高的核心溫度。
這些PET顆粒通過一個運輸管道以很快的速度被輸送到一個水-固體分離裝置中，其中優選使用不超過98℃的熱水作為運輸介質。根據本發明的這種方法，對其效能很重要的一點是，造粒室與一水-固體分離裝置之間的運輸距離相對較短。
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歷一種運動，其中結晶過程開始了。根據本發明方法，該結晶過程是通過固有熱量引發的，并且可以使得產品，即顆粒不再結塊，也不再相互粘在一起。由于待結晶的產品為球狀或扁豆狀，也說是說相互間的接觸面盡可能小，因而也提高了這種效果。
球狀顆粒在這個運動階段的逗留時間例如是3到8分鐘，經過這個階段后，PET顆粒就能達到40％或更高的結晶度，且其溫度還保持在100℃以上。可以將熱的PET顆粒運輸到一貯倉或后處理站內，因為這些顆粒不會再粘在一起了。
本發明的目的還在于，提供一種裝置，用它使得顆粒的運動能以更有效的方式進行。
優選的是，配置一個所謂的結晶槽作為用于顆粒的運動裝置。這個結晶槽與顆粒運輸溜槽類似地構造，但在傳輸方向上看被分割成連續相繼的小室，這些小室通過隔板彼此分隔開來。結晶槽還裝有振動馬達，所以位于結晶槽上的顆粒能夠不停地運動，并可以把其自身能量傳給其它的顆粒。在各個小室內進行PET顆粒循環，PET顆粒也不會再粘在一起。
用按照本發明的方法和裝置，可以實現一種溫和的、經濟的以及快速的PET顆粒結晶。
下面借助附圖
來闡述本發明的實施例。
在附圖中，用1表示一個熔融泵和一個濾網更換器，聚酯按照箭頭F1所指的方向被輸送到其中。在濾網更換器的出口處設置有一個水下造粒機2，通過這個裝置造出球狀或扁豆狀的顆粒。這些顆粒通過一運輸裝置被導向一水-固體分離裝置3，例如一離心機，在此優選使用溫度超過80℃的生產過程用水來實現顆粒的輸送。顆粒帶著超過110℃的溫度離開水-固體分離裝置3，并被輸送給一運輸溜槽4，運輸溜槽在位置5被輸入空氣，空氣在位置6處離開運輸裝置4并帶走濕氣。這個運輸裝置4設計成具有橫向于運輸方向設置的隔板7的運輸溜槽的形式，顆粒以超過100℃的顆粒溫度離開運輸裝置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。這些顆粒實現了40％或更高的結晶度并且具有良好的操作性。
權利要求
1.對聚酯顆粒進行熱處理以達到部分結晶的方法，其特征在于，將聚酯熔融物輸送給一水下造粒機并進行造粒，將所獲得的顆粒輸送到一水-固體分離裝置，經干燥的顆粒以高于100℃的顆粒溫度被輸送到一運動裝置，顆粒以超過80℃的顆粒溫度離開此運動裝置。
2.按權利要求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動裝置。
3.按權利要求1或2所述的方法，其特征在于，顆粒在運動裝置上運動時被一種流體環流。
4.按權利要求1或2所述的方法，其特征在于，顆粒層在運動裝置上運動時被一種流體通流。
5.按權利要求1所述的方法，其特征在于，借助于熱的生產過程用水將顆粒從水下造粒機送往水-固體分離裝置。
6.按權利要求5所述的方法，其特征在于，所述生產過程用水的溫度為98℃。
7.按權利要求1所述的方法，其特征在于，致使部分結晶的熱處理借助于顆粒中存在的固有熱量得以實現。
8.用于實施對聚酯顆粒進行熱處理以達到部分結晶的方法的裝置，具有一熔融泵、一濾網更換器以及一水下造粒機，其特征在于，具有一設置在水下造粒機(2)以及一水-固體分離裝置(3)后面的、用于運輸顆粒的運輸裝置(4)，其中，顆粒在該運輸裝置(4)上運動并且在運輸過程中通過顆粒固有的熱量進行結晶。
9.按權利要求8所述的裝置，其特征在于，運輸裝置(4)設計成振動運輸裝置。
10.按權利要求8或9所述的裝置，其特征在于，運輸裝置(4)設計成運輸溜槽。
11.按上述權利要求中的一項或多項所述的裝置，其特征在于，在運輸溜槽(4)的整個長度上分布設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.按上述權利要求中的一項或多項所述的裝置，其特征在于，運輸裝置(4)被一殼體至少部分地包圍。
13.按權利要求8所述的裝置，其特征在于，設置一離心器作為水-固體分離裝置(3)。
全文摘要
本發明涉及一種對聚酯顆粒進行熱處理以達到部分結晶的方法，其中，將聚酯熔融物輸送給一水下造粒機并進行造粒，將所獲得的顆粒輸送到一水－固體分離裝置，經干燥的顆粒以高于100℃的顆粒溫度被輸送到一運動裝置，顆粒以超過100℃的溫度離開此運動裝置。此外，本發明還涉及一種用于實施這個方法的裝置。
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 優先權日2003年10月17日
發明者T·布魯克曼 申請人:Bkg布魯克曼&克賴恩博格成粒技術有限公司