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CN1753938A - 对聚酯颗粒进行热处理的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种对聚酯颗粒进行热处理以达到部分结晶的方法，其中，将聚酯熔融物输送给一水下造粒机并进行造粒，将所获得的颗粒输送到一水－固体分离装置，经干燥的颗粒以高于100℃的颗粒温度被输送到一运动装置，颗粒以超过100℃的温度离开此运动装置。此外，本发明还涉及一种用于实施这个方法的装置。

Description

对聚酯颗粒进行热处理的方法
本发明涉及一种对聚酯颗粒进行热处理以达到结晶的方法。
聚对苯二甲酸乙二醇酯，以下简称为PET，是一种带有重复酯基的聚酯。
PET能够以不同的结构存在，即非结晶(无定形)形式、结晶形式或部分结晶形式。非结晶的(无定形的)PET大多是透明的，而结晶的PET是不透明或白色的。就如所有的热塑性塑料的非结晶或结晶形式那样，PET也不可能达到100％的结晶度。PET结构中只有一部分能定位在同一方向，也就是说结晶。结晶区和非结晶区交替存在。因此，一般说的都是指部分结晶。
PET能够达到约50％的结晶度，以避免颗粒物或细粒物彼此粘在一起。这就是说，在这种情况下，半数的分子链能够相互定位在同一方向，因而平行并排排列，或绕成环状。因此在部分结晶区内，分子链之间的相互作用力(范德华力)也必然会变大。分子链也会互相吸引，因而分子之间的空隙也会变小。
作为热塑性材料，PET在温度达到250℃时是可塑形的。分子链就会活动起来，使得塑料熔化并形成一种粘稠的物质，它几乎可以被做成任何想要的形状。在冷却时这些分子链再次被冻结，塑料也就以希望的形状凝固下来---这是一种简单的可重复多次的原理。这种方法例如也可用于制造PET瓶子。第一步要制造所谓的型坯。作为PET瓶子的前身，型坯已拥有制备好的螺纹。当温度达到100℃时瓶子再次变软并且利用压缩空气进行拉伸和吹塑成瓶子(拉伸吹塑成型法)，因此就可以获得合适的瓶子。
目前制造颗粒状的结晶的PET的方法包括许多以及复杂的旋涡层或流化床方法，这些都需要很大的投资，运转开支也很高(DE 19848 245 A)。
PET颗粒必须在低于材料变粘稠的温度以下才能进行结晶，以避免颗粒一起流动而结成固态的、难以再加工的物质。虽然结晶后聚酯的熔化温度在240℃到250℃之间，但它在结晶之前在超过70℃的温度下就会变得粘稠。
就现在已知的用来制造干燥的PET颗粒的整套工艺来说，它们一般都需要很大的生产设备，因为需要很长的结晶时间。
例如在US5 532 335 A中提出了一种对聚酯颗粒进行热处理的方法。在这个方法中，颗粒被引入到一个处理容器中，同时也引入一种液态介质到这个容器中，颗粒和液态介质相互混合在一起。在这个方法中，使用置于压力下的水或所谓的过热水作为液态介质。通过改变反应容器中的压力，可轻松地控制其沸腾温度。在一种实施例中，是在120℃-182℃的温度之间来处理聚酯颗粒的。热水在160℃时被引入处理容器中，只要反应区内的压力保持在7kg/cm2或更高，热水就能保持它的液体状态，并与颗粒混合在一起。显然这种方法的成本消耗很高，实施起来很不经济。
另外一种已知的用气动处理来工作的方法，也有其重大的缺陷，那就是，需要用大量的惰性气体。对于实际大批量生产来说，能量成本和生产成本太高了。
为了在现有的技术水平中对材料进行充分的结晶，在结晶过程中总是需要供给充足的外界能量或热量。这一点使PET的再利用更加困难。
本发明的目的在于，提出一种使PET颗粒结晶的方法，其不需要供给外界的能量或热量，也不需要持续很长时间。
本发明的上述目的通过独立权利要求的方案来实现的。
本发明的优选设计在从属权利要求中记述。
换句话说，就是提出以下方法：在适当的温度下，将挤压机中的PET初始材料挤出。紧接着借助如滤网更换器技术(Siebwechslertechnik)，把杂质过滤出来。聚酯熔融物就被输送到一个“水下热切造粒系统”(Unterwasser-Heissabschlag-Granuliersystem)，以下称为“水下造粒”，并加工成颗粒，通过水下造粒，这些颗粒呈现出球状或扁豆状，并具有很高的核心温度。
这些PET颗粒通过一个运输管道以很快的速度被输送到一个水-固体分离装置中，其中优选使用不超过98℃的热水作为运输介质。根据本发明的这种方法，对其效能很重要的一点是，造粒室与一水-固体分离装置之间的运输距离相对较短。
PET颗粒以130℃-180℃的核心温度离开水-固体分离装置，因为其目的是，尽可能长时地保持PET的挤出温度。
然后，处于这个温度下的颗粒就会经历一种运动，其中结晶过程开始了。根据本发明方法，该结晶过程是通过固有热量引发的，并且可以使得产品，即颗粒不再结块，也不再相互粘在一起。由于待结晶的产品为球状或扁豆状，也说是说相互间的接触面尽可能小，因而也提高了这种效果。
球状颗粒在这个运动阶段的逗留时间例如是3到8分钟，经过这个阶段后，PET颗粒就能达到40％或更高的结晶度，且其温度还保持在100℃以上。可以将热的PET颗粒运输到一贮仓或后处理站内，因为这些颗粒不会再粘在一起了。
本发明的目的还在于，提供一种装置，用它使得颗粒的运动能以更有效的方式进行。
优选的是，配置一个所谓的结晶槽作为用于颗粒的运动装置。这个结晶槽与颗粒运输溜槽类似地构造，但在传输方向上看被分割成连续相继的小室，这些小室通过隔板彼此分隔开来。结晶槽还装有振动马达，所以位于结晶槽上的颗粒能够不停地运动，并可以把其自身能量传给其它的颗粒。在各个小室内进行PET颗粒循环，PET颗粒也不会再粘在一起。
用按照本发明的方法和装置，可以实现一种温和的、经济的以及快速的PET颗粒结晶。
下面借助附图来阐述本发明的实施例。
在附图中，用1表示一个熔融泵和一个滤网更换器，聚酯按照箭头F1所指的方向被输送到其中。在滤网更换器的出口处设置有一个水下造粒机2，通过这个装置造出球状或扁豆状的颗粒。这些颗粒通过一运输装置被导向一水-固体分离装置3，例如一离心机，在此优选使用温度超过80℃的生产过程用水来实现颗粒的输送。颗粒带着超过110℃的温度离开水-固体分离装置3，并被输送给一运输溜槽4，运输溜槽在位置5被输入空气，空气在位置6处离开运输装置4并带走湿气。这个运输装置4设计成具有横向于运输方向设置的隔板7的运输溜槽的形式，颗粒以超过100℃的颗粒温度离开运输装置4，并且可以通过一所谓的颗粒岔道8输送给一后处理装置9或贮仓10。这些颗粒实现了40％或更高的结晶度并且具有良好的操作性。

Claims (13)

1.对聚酯颗粒进行热处理以达到部分结晶的方法，其特征在于，将聚酯熔融物输送给一水下造粒机并进行造粒，将所获得的颗粒输送到一水-固体分离装置，经干燥的颗粒以高于100℃的颗粒温度被输送到一运动装置，颗粒以超过80℃的颗粒温度离开此运动装置。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，颗粒以超过110℃的颗粒表面温度被输送到运动装置。
3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，颗粒在运动装置上运动时被一种流体环流。
4.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，颗粒层在运动装置上运动时被一种流体通流。
5.按权利要求1所述的方法，其特征在于，借助于热的生产过程用水将颗粒从水下造粒机送往水-固体分离装置。
6.按权利要求5所述的方法，其特征在于，所述生产过程用水的温度为98℃。
7.按权利要求1所述的方法，其特征在于，致使部分结晶的热处理借助于颗粒中存在的固有热量得以实现。
8.用于实施对聚酯颗粒进行热处理以达到部分结晶的方法的装置，具有一熔融泵、一滤网更换器以及一水下造粒机，其特征在于，具有一设置在水下造粒机(2)以及一水-固体分离装置(3)后面的、用于运输颗粒的运输装置(4)，其中，颗粒在该运输装置(4)上运动并且在运输过程中通过颗粒固有的热量进行结晶。
9.按权利要求8所述的装置，其特征在于，运输装置(4)设计成振动运输装置。
10.按权利要求8或9所述的装置，其特征在于，运输装置(4)设计成运输溜槽。
11.按上述权利要求中的一项或多项所述的装置，其特征在于，在运输溜槽(4)的整个长度上分布设置有多个彼此隔开的且分别起到一材料阻隔作用的隔板(7)。
12.按上述权利要求中的一项或多项所述的装置，其特征在于，运输装置(4)被一壳体至少部分地包围。
13.按权利要求8所述的装置，其特征在于，设置一离心器作为水-固体分离装置(3)。
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