專利名稱：：由聚酯材料生產(chǎn)不粘顆粒的方法和由此生產(chǎn)的顆粒的深加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種由聚酯材料生產(chǎn)不粘顆粒的方法，其中將聚酯材料作為熔體引入到冷卻水流中，并且在通過冷卻段后將其與冷卻水分離。本發(fā)明還涉及由此生產(chǎn)的顆粒的用途。這種聚酯材料可以尤其是IW苯二曱酸乙二醇酯或其改性共聚物，其中改性部分在酸側(cè)如在間苯二甲酸側(cè)，或在二醇側(cè)如環(huán)己烷二曱醇側(cè)。技術(shù)內(nèi)容DE10349016B4例如也采用上述類型的方法，才艮據(jù)該文獻(xiàn)的教導(dǎo)，顆粒形成后的所謂的結(jié)晶階段或再結(jié)晶是必要的。如可從DE19848245Al所推知的，聚酯顆粒最初基本上是無定型和透明的。在這種狀態(tài)下，在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度或高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度下，其在深加工成固相過程中粘附。通過提高顆粒的結(jié)晶度可以避免粘附，結(jié)晶度可通過白色著色(Ein傷rbung)識別。根據(jù)DE102004015515Al，為此目的結(jié)晶度至少需要達(dá)到38%。在DE10349016B4中，顆?；螅⒓蠢妙w粒粒子中尚存的熱能進(jìn)行再結(jié)晶。為了避免在達(dá)到需要的結(jié)晶度之前顆粒粒子粘附，建議搖動或者振動顆粒粒子，例如，通過振動式或者搖動式輸送器傳送。然而，在顆粒的深加工過程中并不總是需要高結(jié)晶度，因?yàn)楦呓Y(jié)晶度最^增加顆粒熔化所需的能量。
發(fā)明內(nèi)容就已知方法而言，用于獲得充分結(jié)晶的不粘顆粒的再結(jié)晶，以及用于防止已經(jīng)在再結(jié)晶過程中的顆粒粒子粘附的措施，在工藝和設(shè)備方面不能不說是復(fù)雜的。此外，必須根據(jù)顆粒尺寸設(shè)定顆粒的特定溫度。因此本發(fā)明的目的是改進(jìn)開頭提到的方法，使得所述方法能以更經(jīng)濟(jì)的方式和使用復(fù)雜性更低的設(shè)備來實(shí)施。另外，希望能夠避免>45%的高結(jié)晶度。根據(jù)本發(fā)明，上述目的通過權(quán)利要求l的方法實(shí)現(xiàn)，其中聚酯材料在冷卻段中的停留時間為0.2~5秒，并且冷卻水沿冷卻段的壓力至少為2巴。取決于工藝控制，聚酯材料在冷卻水中可以作為帶或顆粒存在。對于如此獲得的顆粒，不需要再結(jié)晶，至少不是每種情況下都需要再結(jié)晶。已經(jīng)表明，如果沒有額外的外部能量輸入，即使沒有再結(jié)晶和^運(yùn)動，顆粒也不粘附。甚至在壓力下加熱，也沒有檢測到粘附。該顆粒適于沒有額外結(jié)晶而直接深加工，如果需要的話，在氣體處理中利用顆粒尚存的高溫，例如在固相后縮合>^應(yīng)器中，在用于干燥、脫氣和/或脫醛的調(diào)節(jié)反應(yīng)器中，或在結(jié)晶裝置中(如果實(shí)際需要較高結(jié)晶度)。氣動傳輸和在料倉或耐熱包裝中的臨時儲藏也可以視為深加工的實(shí)例?，F(xiàn)已知，在溫度梯度非常高的情況下，待冷卻的物體不能被水潤濕(萊頓弗羅斯特現(xiàn)象(Leidenfrost))。在大氣條件或Mt加壓的情況下，如果聚酯熔體被引入到冷卻水中，聚酯熔體也會出現(xiàn)這種現(xiàn)象。在聚酯材料表面形成蒸汽層，其具有隔熱作用并阻止聚酯材料冷卻。此處，蒸發(fā)和凝結(jié)還導(dǎo)致在界面層中使聚酯材料表面大大變扭隨的不穩(wěn)定狀態(tài)(凹陷的形成)。粗糙的表面促進(jìn)了最終形成的顆粒粒子的粘附。這也導(dǎo)致結(jié)晶不受控制和后續(xù)機(jī)械處理中磨損增大，因此需要破碎和清洗循環(huán)，并且還出現(xiàn)材料損失。此外，由于重復(fù)經(jīng)過玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，從而產(chǎn)生顆粒粒子聚集，聚集引起進(jìn)一步的破碎和質(zhì)量損失。令人驚訝地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，根據(jù)權(quán)利要求1的條件，可以將蒸發(fā)和顆粒粒子表面上的坑洼控制到一定的程度，現(xiàn)在假設(shè)顆粒表面為桔皮結(jié)構(gòu)，桔皮結(jié)構(gòu)將本來極小的球形粒子的接觸面進(jìn)一步減少，使得即使進(jìn)一步加熱處理也不發(fā)生凝聚。與冷卻水直接突然地接觸使得表面結(jié)構(gòu)的形成可以控制，由此第一次可以使得熔體冷卻和結(jié)晶度可控制，其中熔體的冷卻與深加工過翻目協(xié)調(diào)，結(jié)晶度可以為8~45%。由于核心處以凝固熔體的高溫為主，所以結(jié)晶化從顆粒粒子的核心處開始向外進(jìn)行，導(dǎo)致顆粒粒子內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力和收縮，4吏得其相對于鄰近粒子以排斥作用的形式存在并由此另外起到對抗聚集的作用。為了避免最終形成的顆粒粒子的粘附，聚酯材料在所述壓力條件下、在冷卻段中僅僅0.2~5.0秒的非常短的停留時間已足夠。另一方面，通過將所述的壓力條件下在冷卻段中的停留時間限制到5秒，優(yōu)選2秒使得最終形成的顆粒達(dá)到小于10%的低結(jié)晶度。最終形成的顆粒基本上是無定型的，這可以由它的透明度檢測出。優(yōu)選地，由此最終形成的顆粒的無定型比例至多為92%,但至少為55%。當(dāng)聚酯材料與冷卻水分離以后，仍然具有對直接進(jìn)一步加工，例如固相后濃縮或干燥處理，有利的高溫。本發(fā)明方法的優(yōu)選實(shí)施方案以從屬權(quán)利要求2~13為特征。由此，優(yōu)選選擇停留時間在更窄的0.2~2秒范圍內(nèi)，尤其優(yōu)選在0.4秒~0.8秒范圍內(nèi)。這同樣適用于壓力，優(yōu)選將壓力設(shè)定在3巴~6巴。超過6巴的壓力對于達(dá)到本發(fā)明的效果來說通常不是必要的，并必須解決設(shè)^^i殳計(jì)的問題。經(jīng)過冷卻段后，將冷卻水的壓力^il降低，然后將冷卻水與聚酯材料分離。這種降低可以以橫斷面減小的管道段形式的限流段(Drosselstrecke)實(shí)現(xiàn)或者通過流體通道實(shí)現(xiàn)。或者可以使用專門制作的閥門，例如使用擠壓閥(Quetschventile)。在限流段后，聚酯材料表面的蒸發(fā)是所希望的，因?yàn)檫@有助于冷卻水的分離，并且通過形成蒸汽隔熱膜，防止聚酯材料不再需要或可能不再希望有的進(jìn)一步冷卻。另外通過選擇冷卻水的溫度為接近大氣沸點(diǎn)的80~110X:，優(yōu)選85~95匸，也有助于上述效果。另一方面，使得蒸發(fā)引起的7jC^員失保持在最小限度。在各種深加工方法中，對于在噴嘴板(Dllsenplatte)上刀具的切削運(yùn)動與凝固熔體的表面張力的協(xié)同作用來說，最終形成的顆粒的平均溫度為卯~220匸，優(yōu)選為150220"C是有利的。該溫度還取決于聚酯材料在冷卻段的停留時間，所以可以適當(dāng)?shù)剡x擇停留時間來調(diào)整溫度。就顆?；裕梢詫⒅辽僖粭l熔融液態(tài)聚酯材料帶在其流出l冷卻水流之后但仍然在通過冷卻段之前立刻切割，這例如可以借助安裝了旋轉(zhuǎn)刀具組的穿孔板或以類似方式實(shí)現(xiàn)。其中，孔的直徑在毫米范圍。也可以在冷卻水中拉伸和冷卻之后才將熔體顆?；?，所述熔體優(yōu)選成型為至少一條熔體帶。同樣也可以在與冷卻水分離之后才切割所述帶。其中，所得顆粒的重量典型地為10~20亳克?？梢允褂?jC-蒸汽分離器將冷卻水與聚酯材料分離，水蒸汽分離器前設(shè)置已在前面描述過的限流段以降低冷卻水壓力。在水下顆粒化的情況下，可以使用市售的離心分離器。因?yàn)闇p壓后形成蒸汽，所以使用帶有抽氣裝置的簡易弧形篩(Bogensieb)就足夠了，蒸汽和水通過這種裝置與顆粒分離并被空氣或惰性氣體所代替。該實(shí)施方案對于隨后才切割的帶也是可行的。就直接水下顆?；?，優(yōu)選地，可以通過改變冷卻段中的冷卻水流，例如通過控制水泵的轉(zhuǎn)速，來調(diào)節(jié)聚酯材料在冷卻段中的停留時間，這是因?yàn)轭w粒粒子通過冷卻水流輸送?？梢砸院唵蔚姆绞秸{(diào)節(jié)冷卻段中的冷卻水流，即，將冷卻水在冷卻段與冷卻段的旁路線管道之間分配，并在限流段之前再合并。因?yàn)橥ㄟ^限流段的水量恒定，因而冷卻段的壓力在分配變化過程中是恒定的。作為替代，也可以將聚酯材料在冷卻水中冷卻之后顆?；?。另外，可以實(shí)現(xiàn)聚酯材料的拉伸，該聚酯材料隨后至少部分作為帶存在于冷卻段中。另一替代性實(shí)施方案提供聚酯材料在與冷卻水分離后才被顆?；?，形成近似圓柱形的顆粒粒子。為此，聚酯材料作為帶通過整個冷卻段，由此，在冷卻段后才實(shí)現(xiàn)顆粒化。根據(jù)本發(fā)明，即權(quán)利要求14的一個目的是給出了權(quán)利要求1到13中任一項(xiàng)所述方法的方法產(chǎn)物的用途，所述方法產(chǎn)物直接地供給固相后濃縮反應(yīng)器或干燥器，優(yōu)選例如帶有靜態(tài)流化床的塔式和/或立式干燥器。以下意在參考實(shí)施方案并結(jié)合附圖更詳細(xì)地解釋本發(fā)明。在附圖中圖l使用水下切割的本發(fā)明第一實(shí)施方案的流程圖；和圖2使用干式切割的本發(fā)明第二實(shí)施方案的相應(yīng)流程圖。具體實(shí)施方式在兩個圖中，l代表熔體力"，2代表顆粒排出，3代表切割室。冷卻水循環(huán)包括串連的長度典型地為0.53m的冷卻段4、限流段5、7K蒸汽分離器6，并通過水循環(huán)泵7保持運(yùn)作。7jC蒸汽分離器6可以是簡易弧形篩或市售離心分離器。在冷卻水循環(huán)中另外包含熱交換器8，該熱交換器8可以通過溫度控制器15調(diào)節(jié)冷卻水的溫度和保持溫度恒定。顆粒溫度控制器標(biāo)記為9并與水量控制器10相聯(lián)，水量控制器通過旁路控制閥11發(fā)揮作用，控制閥11可以調(diào)節(jié)到冷卻段4和旁路12的冷卻水分配。7je蒸汽分離器6配有抽風(fēng)機(jī)(Absauggeb但se)14，抽風(fēng)機(jī)14前裝有蒸汽冷凝器13。水循環(huán)泵7在所述冷卻水循環(huán)中產(chǎn)生壓力，調(diào)節(jié)壓力使得沿著冷卻段4的壓力大于2巴。作為調(diào)節(jié)和保持壓力恒定的選擇方案，圖l中還提供了壓力控制器16，其通過限流段5的控制閥5a發(fā)揮作用。圖l和圖2兩個實(shí)施方案的區(qū)別是切割室3的位置不同。在圖l的實(shí)施方案中，切割室3位于冷卻水循環(huán)中、緊接著冷卻段4之前的熔體$"l的區(qū)域內(nèi)，并有冷卻水流過。與沿著冷卻段4一樣，切割室3內(nèi)的冷卻水的壓力大于2巴。在圖2的實(shí)施方案中，切割室3位于冷卻7jC循環(huán)外，在^-蒸汽分離器6與顆粒排出2之間，因此是干燥的。在圖l的實(shí)施方案中，熔融液態(tài)聚酯材料從優(yōu)選多個噴嘴孔流入，在切割室形成相應(yīng)的多個熔體帶，熔體帶在水下立刻被旋轉(zhuǎn)切刀(Schneidrotor)，例如旋轉(zhuǎn)穿^Ul，切割成所要求的顆粒尺寸。此處的術(shù)語也指模具面(Heii3abschlag)。由于噴嘴板上的刀具組的切削運(yùn)動與凝固的熔體的表面張力協(xié)同作用，因而形成了近似球狀的顆粒粒子。顆粒被循環(huán)水直接運(yùn)i!H冷卻段4。如前面已經(jīng)闡述過的，在切割室3中以及沿著冷卻段4，冷卻水的壓力大于2巴。在隨后的限流段5中，該水壓降低至環(huán)境壓力。限流可以通過適應(yīng)地設(shè)計(jì)管道橫斷面并配合循環(huán)水量來實(shí)現(xiàn)，或者通過適用于兩相混合的控制閥5a來實(shí)現(xiàn)，例如使用擠壓閥，由此也可以進(jìn)行冷卻區(qū)段的壓力控制。減壓后，水直接從尚熱的顆粒表面蒸發(fā)，因而很容易通過^蒸汽分離器6分離。產(chǎn)生的水蒸汽和環(huán)境空氣一起^L抽風(fēng)機(jī)14抽出并在蒸汽冷凝器13中被冷凝。根據(jù)本發(fā)明的壓力超過至少2巴時的驟冷發(fā)生在切割室3、冷卻段4中，甚至也任選地部分發(fā)生在限流段5中，然而由于幾何比例的關(guān)系，相對于在冷卻段4中的停留時間，在切割室3和限流段5中的停留時間短。根據(jù)驟冷持續(xù)時間的長短，顆粒粒子被或多或少地冷卻。通過水量控制器10調(diào)節(jié)在冷卻段4中的停留時間，因此可以以可控方式調(diào)節(jié)最終形成的顆粒的溫度，這對顆粒直徑小的情況也適用。因此顆粒溫度調(diào)解器9作為操作控制器，以串聯(lián)控制方式設(shè)定水量控制器的額定值。在附圖2的實(shí)施方案中，同樣地，優(yōu)選抽出多個熔體帶，但是這些熔體帶直接進(jìn)入到冷卻段4中，在冷卻段4中受到類似對前面所述顆粒的驟冷。形成圓柱狀顆粒的切割在水分離后才在切割室3中進(jìn)行，切割室3布置在7JC蒸汽分離器6之后。限流段5可以具有窄通道形式，所述帶被引導(dǎo)穿過該窄通道。此外，方法控制根據(jù)附圖2的實(shí)施方案的操作進(jìn)行。實(shí)施例下表中所示實(shí)施例A-D涉及應(yīng)用先前根據(jù)圖1所述實(shí)施方案生產(chǎn)聚酯顆粒。實(shí)施例E是一個對比例，其中使用水下帶顆粒機(jī)進(jìn)行顆?；?，并且沿冷卻段的冷卻水的壓力與環(huán)境壓力相符。在所有實(shí)施例中通過在290"C下熔融PET顆粒產(chǎn)生熔體。<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>在實(shí)施例A-D中，來自顆粒排出的顆粒粒子甚至在絕熱直接裝填時也不粘附。在實(shí)施例D中，對顆粒另外施加3巴的壓力，也沒有粘附。相反，對比例E制得的顆粒粒子在顆粒排出后立即粘附形成拳頭大小的塊。附圖標(biāo)記列表1.熔體iiiL^2.顆粒排出3.切割室4.冷卻段5.限流段；5a.流量控制閥6.水-蒸汽分離器7.水循環(huán)泵8.循環(huán)水的熱交換器9.顆粒溫度控制器10.水量控制器11.旁路控制閥12.連接到冷卻段的旁路13.蒸汽冷凝器14.抽風(fēng)機(jī)水分離器15.溫度控制器16.壓力控制器權(quán)利要求1.一種由聚酯材料生產(chǎn)在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上不粘的顆粒的方法，其中將所述聚酯材料作為熔體引入到冷卻水流中，并且在通過冷卻段后將其與冷卻水分離，所述方法的特征在于所述聚酯材料在冷卻段中的停留時間為0.2～5.0秒，并且所述冷卻水沿所述冷卻段的壓力至少為2巴。2.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述聚酯材料在所述冷卻段中的停留時間為0.2~2.0秒-，優(yōu)選為0.4~0.8秒、。3.權(quán)利要求1或2任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述冷卻水沿所述冷卻段的壓力為3~6巴。4.權(quán)利要求1~3任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述冷卻水的溫度為80-110。C，優(yōu)選為8595。C。5.權(quán)利要求1~4任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于選擇所述聚酯材料的停留時間，使得聚酯材料在與冷卻水分離后的溫度為90x:~220n。6.權(quán)利要求1~5任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于用^固體分離裝置將冷卻水與所述聚酯材料分離，所述分離裝置前設(shè)置限流段以用來降低冷卻水的壓力。7.權(quán)利要求1~6任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于通過可調(diào)的連接到冷卻段的旁路可以調(diào)節(jié)所述冷卻段中的冷卻水流.8.權(quán)利要求1~7任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述聚酯材料在進(jìn)入冷卻水流后立刻被顆?；纬山魄驙畹念w粒粒子。9.權(quán)利要求1~7任一項(xiàng)所述的方法,其特征在于所述聚酯材料在冷卻水中冷卻后顆粒化.10.權(quán)利要求1~7任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述聚酯材料在與冷卻70。C分離后才被顆粒化，形成近似圓柱形的顆粒粒子。11.權(quán)利要求8~10任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于對所述顆粒實(shí)施高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的表面淬火。12.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所生產(chǎn)的顆粒的無定型比例至少為55%,至多為92%。13.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述顆?；峭ㄟ^安裝了旋轉(zhuǎn)刀具組的穿孔板實(shí)現(xiàn)的。14.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于熔體形成為至少一條熔體帶。15.權(quán)利要求1~14任一項(xiàng)所述的方法生產(chǎn)的產(chǎn)品的用途，其中所述產(chǎn)品直接供給固相后濃縮反應(yīng)器或干燥器，優(yōu)選塔式和/或立式干燥器。全文摘要由聚酯材料生產(chǎn)在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上不粘的顆粒的方法，其中將聚酯材料作為熔體引入到冷卻水流中，并且使其在通過冷卻段(4)以后與冷卻水分離，根據(jù)本發(fā)明，聚酯材料在冷卻段(4)中的停留時間為0.2～5秒。沿冷卻區(qū)(4)，冷卻水的壓力至少為2巴。以這種方式獲得的顆粒不需要再結(jié)晶，至少不是每種情況下都需要再結(jié)晶。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果沒有額外的外部能量輸入，即使沒有再結(jié)晶和機(jī)械運(yùn)動，顆粒也不粘。甚至在壓力下加熱，也沒有觀察到粘附情況。這種顆粒適合直接深加工，如果需要的話，利用它尚存的高溫。文檔編號B29B9/16GK101405113SQ200780009258公開日2009年4月8日申請日期2007年3月13日優(yōu)先權(quán)日2006年3月13日發(fā)明者屈特·阿尼曼,維爾納·施蒂巴爾申請人:伍德依萬特-費(fèi)休股份公司