用于制备聚酰胺颗粒的方法

用于制备聚酰胺颗粒的方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于制备聚酰胺颗粒的方法。该方法具体包括挤出该聚合物、冷却并切割挤出的材料的步骤，以及冷却这些颗粒的步骤。本发明的方法实施简单且快速。
【专利说明】用于制备聚酰胺颗粒的方法
[0001]本发明涉及一种用于制备聚酰胺颗粒的方法。该方法具体包括聚合物的挤出、用包含水的液体冷却、切割挤出的材料的步骤以及冷却这些颗粒的步骤。本发明的方法可以简单并快速地进行。
[0002]聚酰胺是工业和商业上有重大意义的聚合物。热塑性聚酰胺通过两种不同的单体之间的反应，亦或通过仅一种单体的缩聚作用而获得。本发明首先适用于自两种不同单体生成的聚酰胺，其中最重要的聚酰胺是聚(己二酰己二胺)。本发明其次适用于自仅一种单体生成的聚酰胺，其中最重要的聚酰胺是聚己内酰胺。
[0003]聚酰胺型聚合物的制造主要通过从单体开始的缩聚作用，总体上通过在高温和高压下加热单体的水溶液来进行。
[0004]由此制造的聚酰胺(主要是处于熔融状态)通常随后制成颗粒的形式。
[0005]这些颗粒随后被用于大量应用，特别是用于制造纱线、纤维或细丝，或者用于通过模制、注塑模制或挤出模制来形成多种物品。一般在配制步骤以后，它们可以具体地用于工业用塑料领域。
[0006]这些颗粒必须表现出相对低的含水量，该含水量根据应用和聚酰胺的特征(分子量等)变化。这是因为聚酰胺中存在过大量的水会引起例如在再熔过程中分子量的降低。这种分子量的下降会导致最终的基于聚酰胺的物品的机械特性的劣化，导致它们的使用特性(如表面外观)的劣化，或导致转化过程(如纺纱)的性能的劣化(断裂等)。
[0007]事实上，聚酰胺颗粒主要是通过处于熔融状态的聚酰胺的挤出，将挤出的材料冷却并切割成颗粒的形式，通常使用水作为冷却手段，来获得。因此，随后的干燥该颗粒的步骤经常是必要的，以便获得具有低含水量的颗粒。
[0008]此干燥步骤通常是在干燥机(如干燥塔、料斗或旋转干燥机)内经若干小时，在高温下(通常大于80° C)进行。这些条件经常要求在无氧环境下用惰性气体进行干燥并包装，以防止与聚酰胺被大气氧氧化有关的众所周知的颗粒变黄现象。该气体优选地是预干燥的。这些困难的和限制性的干燥条件代表了在聚酰胺的制造中的不小的成本。
[0009]此外，一项研究也正在进行中，以当获得了已经表现出相对低的含水量的、处于熔融状态的聚酰胺时，在从此聚酰胺制备颗粒的过程中将此含水量保持较低，以便获得具有低含水量的最终聚酰胺颗粒。
[0010]为此目的，以及为了克服上述缺点，本发明提供了一种用于制备聚酰胺颗粒的方法，该方法包括以下步骤:
a)挤出处于熔融状态的聚酰胺，
b)用包含水的冷却液冷却获得的材料，
c)将该材料切割成颗粒的形式，
d)分离该冷却液和该材料，
e)冷却从冷却液中分离出的颗粒直到颗粒的平均温度达到小于或等于55°C，
-切割步骤c)在步骤b)过程中、在步骤b)之后以及在分离步骤d)之前、或在分离步骤d)之后进行， -挤出的材料与冷却液之间接触的持续时间是小于或等于10秒，以及 -步骤e)的持续时间是小于或等于10分钟。
[0011]此方法简单且快速，并且既不要求加热该颗粒，也不要求在惰性环境中干燥。因此，这是经济的，使得低能量消耗成为可能并产生了具有与其应用相容的质量的聚酰胺。
[0012]因此，有利地，根据本发明的用于制备聚酰胺颗粒的方法不包括在惰性气体环境中干燥该聚酰胺颗粒的步骤。有利地，根据本发明的用于制备聚酰胺颗粒的方法不包括加热该聚酰胺颗粒的步骤。优选地，根据本发明的用于制备聚酰胺颗粒的方法既不包括在惰性环境中干燥该聚酰胺颗粒的步骤，也不包括加热该聚酰胺颗粒的步骤。
[0013]通过本发明的方法获得的颗粒可以有不同的形式。例如，它们可以是处于圆柱形、球形或椭圆形的形式，等等。
[0014]本发明的聚酰胺可以是聚酰胺的混合物或掺杂物，或共聚酰胺。
[0015]优选地，该聚酰胺选自聚酰胺6、聚酰胺11、聚酰胺12、聚酰胺4.6、聚酰胺5.6、聚酰胺6.6、聚酰胺6.10、聚酰胺6.12、聚酰胺9.T、聚酰胺10.T和它们的共聚物。它们也可以是包含以下单元的共聚物，该单元来源于间苯二甲酸或对苯二甲酸型的二元酸单体、或者间苯二甲胺或对苯二甲胺型的二胺单体的使用。例如，将提及的是4.T、6.Τ、6.1、MXD.6和PXD.6单元等。
[0016]根据本发明的一个特别有利的形式，聚酰胺6.6是优选的。
[0017]聚酰胺可以是处于组合物的形式，该组合物基于作为基质的该聚酰胺并包含添加齐U，如表面活性剂、成核剂如滑石、增塑剂等。这些添加剂是本领域技术人员已知的。
[0018]该组合物还可以包含其他化合物，如增强填充剂(例如玻璃纤维)、哑光剂(如二氧化钛或硫化锌)、颜料、染料、热或光稳定剂、生物活性剂、污垢解脱剂、抗静电剂、阻燃剂等。这一清单绝不是穷尽的。
步骤a)
[0019]步骤a)(其包括挤出处于熔融状态的聚酰胺)是常规进行的，特别是通过模具。这种方法是本领域技术人员已知的。
[0020]该模具通常被放置在一个聚合反应器的出口处，或在使用泵来进料熔融聚酰胺的输送管线的出口处，或在可以产生大于大气压的压力的捏合装置的出口处，通常是一台挤出机。
[0021]在模具出口处，材料通常是以杆或条的形式获得，或者在例如水下造粒的情况下直接以颗粒的形式获得，如在本说明书后面所说明。
[0022]聚酰胺的挤出流速总体上是在500与15000kg/h之间。
步骤b)
[0023]步骤b)包括在挤出后通过与包含水的液体接触来冷却所获得的材料。
[0024]特别地，该材料的冷却使之尤其有可能至少表面地固化该材料。
[0025]该包含水的冷却液不是(或仅很小程度上是)聚合物的溶剂。例如，它可以包括醇，如乙醇、异丙醇或丁醇。
[0026]该冷却液还可以包括添加剂，如杀菌剂、阻垢剂、和类似物。
[0027]在步骤b)过程中，该冷却液(优选水)有利地是在5°C与95°C之间，优选在10°C与80°C之间的温度下。[0028]适合于这样一个步骤的冷却装置是本领域技术人员已知的。
[0029]该冷却装置可以包括位于模具板的装置附近的喷水装置。它也可以是位于模具板的装置附近或与模具板的装置接触的水浴或水流，在该模具板的装置内引入了所挤出的材料。也可以采用一种滴水装置。
步骤c)和d)
[0030]根据本发明的方法的一个具体的实施例，随后将由此冷却的材料根据本发明的方法的步骤c)并在冷却液与材料的分离步骤d)之前切割成颗粒的形式。此切割步骤也可以发生在冷却步骤b)过程中或在冷却液与材料的分离步骤d)之后。
[0031]适合于此步骤c)的切割装置是本领域技术人员已知的。该切割装置可以是带齿的铣刀系统；它也可以是包括刀和刀架的系统。该装置通常包括一个用于驱动铣刀或刀架的电动机。该切割装置通常是旋转的。
[0032]因此，本发明的方法包括冷却液与聚合物材料的分离步骤d)。此步骤使之有可能除去大部分的冷却液。
模式b/c/d
[0033]根据本发明的方法的第一具体实施例，该切割步骤c)是在步骤b)之后并在冷却液与材料的分离步骤d)之前进行。“在步骤b)之后”将被理解为当步骤c)进行时，步骤b)已经开始的含义。在这种情况下，当聚酰胺材料是处于颗粒的形式时，也就是说在切割步骤
c)之后，将冷却液(通常是水)从聚酰胺材料分离。例如，该分离可以可以使用离心机(分离水和颗粒)，或使用旋风分离装置，或任何其他使用离心力的装置进行。该分离也可以通过使用一种空气供给装置进行，该空气供给装置提供了颗粒的输送和水通过筛的排出这两者，例如由澳迈塑料机械(Automatik PlasticsMachinery)出售的Aero?型装置。
[0034]应当指出的是，在此第一模式中，这些颗粒与冷却液接触直到冷却液与颗粒的分离步骤d)结束。这些颗粒的有效冷却从而从步骤b)通过步骤c)延伸到步骤d)。
模式b/d/c
[0035]根据本发明的方法的第二具体实施例，该切割步骤c)是在冷却液与材料的分离步骤d)之后进行。
[0036]在这种情况下，将冷却液(通常是水)从聚合物杆或条分离，并且然后将该杆或条“干”切。例如，分离可以通过经由一个夹带装置从浴中分离该杆或条而进行。冷却液可以通过使用重力或通过一个筛或者这些杆或条在其上移动的任何其他开放式装置抽吸该液体来除去。这些装置是本领域技术人员已知的。
[0037]应当指出的是，在此第二模式中，该聚酰胺材料与冷却液接触直到冷却液与材料的分离步骤d)结束。该材料的有效冷却从而发生在步骤b)和d)过程中。
模式b+c/d
[0038]根据本发明的方法的第三特定实施例，同时启动步骤b)和c)。
[0039]根据此实施例，步骤b)和c)有利地使用直接放置在模口的出口处的切割装置进行。这种粒化装置是本领域技术人员已知的。它包括至少一个朝向模具板的切割装置以及一个冷却装置，通过该模具板聚合物被挤出。该切割装置总体上包括刀、刀架和用于驱动刀架的电机。该刀架通常是旋转的。该冷却装置可以包括位于模具板的装置附近的、用于喷雾或循环冷却液的装置。这是使用本领域技术人员已知的“成丸式”造粒机的情况。切割装置和模具板也可以放置在填充有冷却液的腔室内；在这种情况下，它是一个“水下成丸式”造粒机。在填充有冷却液的此腔室中，该冷却液通常是在循环中并且它提供了在切割装置(其中进行了步骤d))中形成的聚酰胺颗粒的冷却和朝向分离器的输送。例如，该分离可以使用分离冷却液与颗粒的离心机或使用旋风分离装置进行。这种“水下成丸式”造粒装置例如在美国专利US5059103中描述。
[0040]根据本发明的方法的另一个具体的实施例，该方法的步骤b)至d)是在造粒平台上进行，它总体上包括一个用于引导和冷却所挤出的材料的装置、一个切割装置和一个用于朝向分离装置转移的装置。这些造粒平台是本领域技术人员已知的。引导装置可以是水平的、竖直的或以相对于水平方向以从O至90°范围内的角度倾斜。
[0041]根据本发明的方法，聚合物材料与冷却液之间接触的持续时间为小于10秒、优选小于8秒并且有利地小于或等于6秒。该聚合物材料与冷却液之间接触的此持续时间是足以至少在表面上固化该材料并且被优化以最小化在材料的表面上吸附的水的量，同时使之有可能在步骤e)之前实现一定温度，使得通过蒸发消除在颗粒的表面上存在的水变得容易。
[0042]“材料与冷却液之间接触的持续时间”将被理解为是指对应于材料与冷却液接触过程中的每个步骤的聚合物材料与冷却液之间的接触时间的总和的含义。换句话说，此持续时间包括步骤b)和步骤d)以及适当时的步骤C)，当后者是在步骤b)过程中或在步骤
b)与步骤d)之间进行。
[0043]这些接触时间相当于在每个步骤中聚合物材料的停留时间，并且可以通过本领域技术人员已知的技术来容易地测量或从材料和冷却液的体积流速以及从各种管道、通道等几何形状(其中进行了流动)计算出。
步骤e)
[0044]本发明的方法包括冷却从冷却液中分离出的颗粒直到实现该颗粒的平均温度小于或等于55°C，优选小于或等于45°C的步骤e)。
[0045]“颗粒的平均温度”应理解为是指通过将颗粒放置在隔热容器中持续一定均一化时间实现的温度。例如，在实践中，将颗粒的样品引入杜瓦型隔热容器中并在几分钟的均一化时间后测量颗粒床内的温度。关于此测量方法的进一步细节可以参照本发明的实例。
[0046]在步骤e)之前，颗粒的平均温度有利地在60°C与150°C之间，优选在70°C与130°C之间，并且还更优选在70°C与120°C之间。根据本发明的方法，该颗粒因此优选地在步骤e)之前在相对高的温度下，这促进了通过蒸发消除在颗粒的表面上存在的水。这是因为，低于60°C时，颗粒不具有足够的内部热能以便能够恰当地消除表面的水。在150°C以上，热氧化分解反应非常迅速，从而带来过度变黄的风险。
[0047]在本发明的背景下，可以使用任何用于冷却固体材料的装置，条件是它提供了颗粒的足够迅速的冷却(在10分钟或更少时间内)降低到该颗粒的平均温度为小于或等于550C，并且此冷却装置不使聚酰胺材料与包含水的液相接触。
[0048]对于步骤e)，使之有可能冷却至少降低到该颗粒的平均温度为小于55°C是重要的，因为如果在一个更高的温度下回收该颗粒，那么在储存和运输的后续操作过程中变黄的风险大大增加。
[0049]快速冷却(在10分钟或更少时间内)也是必要的，以便防止在随后的冷却和储存过程中过度变黄，并且还为了限制当使颗粒与非干燥的气体(如环境空气)接触时水分的重吸收。
用气体冷却
[0050]根据该方法的步骤e)的第一实施例，所述步骤e)是通过用气体在0°C与40°C之间的温度下处理该颗粒而进行的。
[0051]可以在进行步骤e)的处理时采用本领域技术人员已知的任何用于用气体处理固体材料的装置。它可以是一个用于将气体投射到固体上的装置。总体而言，颗粒的搅动是如下进行:它可以是由气体本身引起或使用搅动装置来产生。此搅动使得冷却的颗粒的良好效力和良好均匀性成为可能。
[0052]用于步骤e)的处理的气体有利地是空气，特别是环境空气。在本发明的含义内，“环境空气”应理解为是指空气没有经过任何加热或冷却处理，也没有经过使其去除其中存在的氧气的任何干燥或处理。这也代表了本发明的方法的一个优点。这是因为已知当聚酰胺经受高温一段长时间时会变黄，这是有问题的。因此，在采用高温和长持续时间的现有技术的干燥过程中，干燥通常在不含氧的气氛中、使用惰性气体进行，以便防止变黄这一问题。事实上，在本发明的方法中，步骤e)的冷却是快速的并在低温下进行；因此，没有必要在惰性气氛中进行冷却，这大大简化了该方法。此外，与现有技术的方法相反，气体并不需要被调节:例如，它不必被干燥、冷却、再加热或去除其中存在的氧。
[0053]因此，本发明的方法的优点之一是，与现有技术的方法相比，此步骤e)不要求或要求很少的加热。
[0054]根据通过用气体处理的步骤e)的第一实施例，此步骤是在流化床或沸腾床，优选流化床上进行。这些装置是本领域技术人员已知的。
[0055]根据通过用气体处理的步骤e)的另一个实施例，步骤e)是使用配备有通过喷射空气用于直接冷却的系统的一个输送机进行。它可以是一个振动螺旋输送机，也就是说包括形成螺旋形通道的至少一个转弯的振动输送机和用于通过将空气直接喷射到颗粒进行冷却的装置。这种类型的振动输送机是本领域技术人员已知的。
[0056]可以设想通过用气体处理的步骤e)的其他实施例。本领域技术人员将很容易地能够找到可以用于此步骤的实施方式的等效装置。
通过与冷却的表面接触进行冷却
[0057]根据该方法的步骤e)的第二实施例，所述步骤e)是通过使颗粒与一个表面接触来进行，该表面的温度是在5°C与35°C之间。
[0058]在此第二实施例中，有利地消除了从颗粒离开进入气相的水分，例如通过自然对流；换句话说，颗粒上方的气氛有利地是“开放式”气氛，而不是“封闭”的气氛，也就是说例如开放式空气冷却器。
[0059]根据此实施例，步骤e)是通过使用一个输送机，例如振动螺旋输送机来进行，该输送机配备有通过一个夹套用于间接冷却的系统，在该夹套中冷却流体在5°C与35°C之间的温度下循环。
[0060]在用于冷却该颗粒的装置是振动螺旋输送机的具体情况下，也就是说包括形成螺旋形通道的至少一个转弯的振动输送机，此通道的金属壁的与该颗粒接触的至少一个部分是配备有一个夹套的壁，在该夹套中冷却流体在5°C与35°C之间的温度下循环。这种类型的输送机是本领域技术人员已知的。
[0061]其他类型的输送机可用于使颗粒与一个表面接触，该表面的温度是在5°C与35V之间。例如，可提及的是螺杆输送机。输送机的几何形状可在大范围内变化，振动螺旋输送机是优选的。
[0062]冷却步骤e)的持续时间是小于10分钟，优选小于5分钟。这代表了本发明的方法的另一优点，与现有技术的方法(经常要求若干小时的干燥操作)相比，该方法采用数十秒的数量级的、非常短的冷却步骤。在冷却是使用流化床进行的上述模式中，步骤e)的持续时间甚至有利地是小于2分钟。
[0063]本发明的方法包括若干装置:挤出、冷却、切割、分离以及其他装置。在这些不同的装置之内以及之间，也可以采用用于引导和输送所挤出的材料和颗粒的装置。它们是本领域技术人员已知的装置。例如，可以采用输送带、杆/条的引导件，带有或不带槽。这些颗粒可以用液体(例如水和类似物)输送。
[0064]当然，可以在冷却器的颗粒下游进行额外的处理，例如筛分、混合、表面涂覆处理等操作。
[0065]本发明的方法可以是连续的或分批的。
[0066]在步骤e)之后，该颗粒有利地显示出按重量计在0.1%与0.4%之间的水(相对于该颗粒的重量)的水分含量。本发明的方法的各步骤的组合使之有可能获得上述水分特征，并因此特别提供适合于以一种简单且快速的方式，通过采用非常温和的条件制造旨在用于注塑/模制的配制品的聚酰胺颗粒，这些非常温和的条件限制了聚酰胺的分解的风险(不变黄且保留机械特性)。
[0067]这就是本发明的目的还在于本发明的方法用于制备具有按重量计在0.1%与0.4%之间的水(相对于颗粒的重量)的水分含量的颗粒的用途的原因。有利地，所述用途特别适合于制备具有在1.0与5.0g每100颗粒之间、优选在1.5与4.0g每100颗粒之间的颗粒平均重量的聚酰胺颗粒。
[0068]由此获得的颗粒可以随后被储存或运输，以便在许多应用中使用，特别是用于制造纱线、纤维或细丝，或用于通过模制、注塑模制或挤出模制来成形物品。它们特别可以在工业塑料领域中使用。在这些应用中，它们通常被熔融并且然后成形。
[0069]鉴于以下给出的实例，本发明的其他细节或优点将变得更显而易见。
[0070]表征方法的i兑明
颗粒的温度的测暈
在一个具有500ml体积的杜瓦型隔热容器中填充有颗粒，这些颗粒的平均温度是希望测量的。将一个热电偶类型的温度探头随后引入颗粒床的主体。经过3分钟的均一化时间后读取温度。清空该杜瓦容器并立即重复测量程序。所选择的结果是第二次测量的结果。7K分含暈
根据标准IS015512，第二版(2008-05-15)，通过卡尔.费歇尔(KarlFischer)滴定法，使用万通(Metrohm) KF756或等效类型的烘箱和万通KF768或等效类型的库伦计来测量颗粒的水分浓度。
粘度指数根据标准IS0307，聚酰胺6.6的粘度指数是在0.005g.ml-1的浓度下，在按重量计90%的甲酸溶液中测量的。结果以ml.g4表示。
颗粒的平均重暈
颗粒的平均重量是使用精密天平通过简单称量100个颗粒测定的。结果表示为克每100颗粒，四舍五入到最近的0.05的倍数。
黄度指数
聚合物颗粒的颜色是使用柯尼卡美能达(Konica Minolta) CR-310或等效色度仪测定的，通过使用光源C测量该颗粒床的三原色分量Yxy，可以从该测量计算黄度指数。可接受的最大极限值对应于+1的黄度指数值[0071] 试骀
实例1 (本发明)
聚酰胺6.6的制备
将按重量计52%的N盐(己二胺与己二酸的等摩尔混合物)的水溶液与按重量计
0.39%的按重量计32.4%的己二胺水溶液、按重量计0.10%的按重量计75%的乙酸水溶液、按重量计0.009%的按重量计15%的次磷酸钠一水合物水溶液和9ppm的消泡剂(硅酮组合物)一起加入到一个蒸发器中。将该混合物在蒸发器中浓缩至按重量计87%的浓度。然后将此浓缩的溶液转移到一个高压釜中。加热高压釜，以便获得1.85MPa的自生压力，并且然后处于保持在1.85MPa的压力下，处于蒸汽形式的水从反应介质中通过调节阀不断地排出。当反应介质的温度达到245°C时，压力逐渐减小至大气压。在此减压步骤过程中，继续加热并且本体温度继续上升。随后将该反应器保持在大气压力下18分钟(完成步骤)；在此步骤结束时反应物达到的温度是276°C。随后将该反应器放置在0.4与0.45MPa之间的氮气压力下以允许聚合物被挤出。
聚合物的挤出、造粒和冷却
存在于高压釜中的熔融的聚合物以杆的形式以1.3kg每分钟每杆(步骤a))的流速通过含有66个孔的模具挤出。从模具中离开的熔融的聚合物杆由造粒平台接收，其中进行以下连续操作:
-通过覆盖有一层水膜的引导区运输该杆(步骤b));此水是在15°C的温度下经由位于区域头部的唇缘并且还经由位于该区域上方的配备有喷雾喷嘴的若干分配管来供给。该杆通过该区移动的长度为1.40m。
-将部分冷却的杆供给至包括一个用于夹带杆的装置的切割模块(来自澳迈塑料机械的USG600型)，提供了对于杆180m.mirT1的递送速率，以及用于借助铣刀和对刃进行切割的装置。这些杆在切割装置中被切割(步骤c))并且所得到的颗粒被水带走。
-在具有等于5m的长度的管中输送这些颗粒(作为与水的混合物)(步骤b的继续))；颗粒在此管中的通过时间等于4s。
-在一个空气供给的冲击装置中从冷却水中分离这些颗粒(步骤d))，这使得有可能在穿过若干筛(来自奥托马蒂克塑料机械的GT800/2型的装置)消除水的同时沿着一个曲线通道输送颗粒。用于此分离的空气是在20°C的温度下并在7800m3.h—1的流速下在设备中抽取的环境空气。颗粒在该分离装置中的停留时间为Is的数量级。
在该平台上使用的冷却水的总流速是20m3.h'在该平台出口处的水的温度是45°C。 挤出的材料与冷却液(步骤b+c+d)之间接触的持续时间等于6秒。
将从分离器离开的颗粒直接进料至流化床型的冷却器(步骤e))(由Comessa销售)。此冷却器包括由孔穿过的具有0.Sm宽度和4m长度的底部，其中通过这些孔，将设备外部抽取的环境空气注入(流速18000m3.r1 ;温度20°C ;相对湿度60% )。颗粒在该冷却器中的停留时间为25s。
在冷却器出口，颗粒穿过筛子并且然后通过一个空气输送装置送入储存仓。
在造粒操作过程中，在分离器的出口(对应于冷却器的入口)或在冷却器的出口抽取的若干样品上测量颗粒的温度与水分含量。所获得的结果总结于表I中。
其他特征(粘度指数、颗粒的平均重量和黄度指数)是对在冷却器出口处抽取的平均样品测量的。还对分批制造的、在储存48h后在仓出口抽取的代表聚酰胺的样品测量了黄度指数。相应的结果列于表2中。
实例2 (本发明)
聚酰胺6.6的制备
根据与实例I相同的方法制备聚酰胺6.6，除了以下区别:
-仅将按重量计52%的N盐溶液和处于9ppm浓度的消泡剂加入到蒸发器中，
-在大气压力下完成步骤的持续时间是23min(而不是18分钟)，
-在完成步骤后，将反应器放置在0.65与0.70MPa(而不是0.40-0.45MPa)之间的氮气压力下。
聚合物的挤出、造粒和冷却
随后根据与实例I相同的方法将聚合物挤出、造粒和冷却，除了不同之处在于管(其中进行作为与水的混合物的颗粒的输送)的长度在切割模块的出口处是3m，而不是5m。因此，颗粒在该管的通过时间是3秒，而不是4秒。
挤出的材料与冷却液(步骤b+c+d)之间接触的持续时间等于5秒。
在造粒操作过程中测量的颗粒的温度和水分含量总结于表I中。对在冷却器出口处抽取的平均样品测量的粘度指数、颗粒的平均重量和黄度指数列于表2中。对分批制造的、在储存48h后在仓出口处抽取的代表聚酰胺的样品测量了黄度指数，也列于表2中。
实例3 (对比)
聚酰胺6.6的制备
将按重量计62%的N盐(己二胺与己二酸的等摩尔混合物)的水溶液与40ppm的水性消泡乳液(硅酮组合物，包括20%的活性产物)一起加入到一个蒸发器中。将该混合物在蒸发器中浓缩至按重量计85%的浓度。然后将此浓缩的溶液转移到一个高压釜中。加热高压釜，以便获得1.85MPa的自生压力，并且然后处于保持在1.85MPa的压力下，处于蒸汽形式的水从反应介质中使用调节阀不断地排出。当反应介质的温度达到245°C时，压力逐渐减小至大气压。在此减压步骤，继续加热并且本体温度继续上升。将该反应器保持在大气压力下19分钟(完成步骤)；在此步骤结束时反应物达到的温度是276°C。随后将该反应器在0.50与0.55MPa之间的氮气压力下放置以允许聚合物挤出。
聚合物的挤出、造粒和冷却
存在于高压釜中的熔融的聚合物以杆的形式以1.6kg每分钟每杆的流速通过含有60个孔的模具挤出。从模具中离开的熔融的聚合物杆由造粒平台接收，其中进行以下连续操作:
-通过覆盖有一层水膜的引导区运输杆；此水是在17°C的温度下经由位于区域头部的唇缘并且还经由位于该区域上方的配备有喷雾喷嘴的若干分配管来供给。杆通过该区行进的长度为3m。
-将部分冷却的杆供给至包括一个用于夹带杆的装置的切割模块(来自澳迈塑料机械的USG600型)，提供了对于杆180m.mirT1的递送速率，以及用于借助铣刀和对刃进行切割的装置。这些杆在该切割装置中被切割(步骤c))并且得到的颗粒被水带走。
-在具有等于14m的长度的管中输送该颗粒(作为与水的混合物)；颗粒在此管中的通过时间是约11s。
-在一个空气供给的冲击装置中从冷却水中分离这些颗粒，这使得有可能在穿过若干筛(来自澳迈塑料机械的GT800/2型的装置)消除水的同时沿着一个曲线通道输送颗粒。所使用的空气是在20°C的温度下并在8000m3.1T1的流速下在设备中抽取的环境空气。颗粒在该分离装置中的停留时间为Is的数量级。
在该平台上使用的冷却水的总流速是37m3.h'在该平台出口处的水的温度是35°C。
从分离器离开的颗粒不受任何附加的冷却处理。
挤出的材料与冷却液(步骤b+c+d)之间接触的持续时间等于14秒。
在冷却器出口处，颗粒穿过一个筛并然后通过一个空气输送装置送入储存仓。
在造粒操作过程中测量的颗粒的温度和水分含量总结于表I中。对于在冷却器出口处抽取的平均样品测量的粘度指数、颗粒的平均重量和黄度指数列于表2中。对分批制造的、在储存48h后在仓出口处抽取的代表聚酰胺的样品测量了黄度指数，也列于表2中。
实例4 (本发明)
聚酰胺6.6的制备
聚酰胺6.6是从N盐(己二胺与己二酸的等摩尔混合物)水溶液通过本领域技术人员已知的标准的连续方法制备的。此方法包括以下连续的步骤:通过蒸发将该N盐溶液浓缩至按重量计75%的浓度；在1.85MPa的压力下随着水蒸汽的连续消除酰胺化；降低压力至接近大气压的压力，伴随着加热直至275°C并消除水蒸汽；在恒定的温度下在接近大气压的压力下完成。在此完成步骤过程中，在调节至102kPa的自生压力下在275°C下，将熔融的聚合物保持在反应器(完工器)中。在完工器中的停留时间为30分钟。在装置的出口处，齿轮泵使之有可能抽取该熔融的聚合物并进料至一个输送管道，从而使之有可能将聚合物运输到造粒装置。该聚合物流速为1500kg.1T1。
聚合物的挤出、造粒和冷却
在运输管的出口处，熔融的聚合物以杆的形式通过含有28个孔的模具挤出(步骤a))。然后进行以下连续操作:
-通过覆盖有一层水膜的引导区运输该杆(步骤b));此水是在22_Q的温度下经由位于区域头部的唇缘并且还经由位于该区域上方的配备有喷雾喷嘴的若干分配管来供给。杆通过该区移动的长度为1.2m。
-将部分冷却的杆供给至包括一个用于夹带杆的装置的切割模块(来自澳迈塑料机械的USG300型)，提供了对于杆114m.mirT1的递送速率，以及用于借助铣刀和对刃进行切割的装置。该杆在切割装置中被切断(步骤c))并且所得到的颗粒被水带走。 -在具有等于2.1m的长度的管中输送该颗粒(作为与水的混合物)(步骤b)的继续)；颗粒在此管中的通过时间等于约3s。
-在一个空气供给的冲击装置中从冷却水中分离这些颗粒(步骤d))，这使得有可能在穿过若干筛(来自澳迈塑料机械的GT400/2型的装置)消除水的同时沿着一个曲线通道输送颗粒。用于此分离的空气是在20°C的温度并在2700m3.1T1的流速下在设备中抽取的环境空气。颗粒在该分离装置中的停留时间是在Is与2s之间。
在该平台上使用的冷却水的总流速是Ilm3.h'冷却水的最终温度为36°C。
挤出的材料与冷却液(步骤b+c+d)之间接触的持续时间等于5秒。
将从分离器离开的颗粒进料至一个振动螺旋输送机型的冷却器(步骤e))(由振动机械制造厂(Vibra Maschinenfabrik)销售)。这种冷却器包括具有39m的展开长度、沿矩形截面的开放轮廓的19匝的向上螺旋路径。此通道的金属壁是由半壳型的冷却回路冷却，相对于该通道的外表面；这些回路供给有在22°C的温度下在2m3.h_l的总流速下的水。冷却水的出口温度为36°C。颗粒在该冷却器中的停留时间为4分钟。
将从冷却器离开的颗粒直接包装在内衬有塑料袋的纸板容器(octabin)中。这些容器(各量为1000kg)被关闭后随后储存在设备中。
对在分离器的出口处(对应于冷却器的入口)或在冷却器出口处抽取的若干样品测量颗粒的温度和水分含量。所获得的结果总结于表I中。
其他特征(粘度指数、颗粒的平均重量和黄度指数)是对于在冷却器出口处抽取的样品测量的。还对分批制造的、在储存48h后从仓抽取的代表聚酰胺的样品测量了黄度指数。相应的结果列于表2中。
实例5(对比)
重复实例4的特征，除了上述振动螺旋输送机在此没有被水回路冷却。在振动螺旋输送机内4分钟的行程的过程中，所观察到的颗粒的唯一冷却与通过与设备的环境空气自然对流进行的热交换相关。
从振动螺旋输送机离开的颗粒直接装在内衬有塑料袋的纸板容器(octabin)中。这些各器(各量为1000kg)被关闭后随后储存在设备中。
如实例4中,挤出的材料与冷却液(步骤b+c+d)之间接触的持续时间等于5秒。步骤e)在此被取消。
对在分离器的出口(对应于冷却器的入口)或在冷却器出口抽取的若干样品测量颗粒的温度和水分含量。所获得的结果总结于表I中。
其他特征(粘度指数、颗粒的平均重量和黄度指数)是对于在冷却器出口处抽取的样品测量的。还对分批制造的、在储存48h后从仓抽取的代表聚酰胺的样品测量了黄度指数。相应的结果列于表2中。
表1:在该方法的不同点测量的颗粒的温度和水分含量
【权利要求】
1.一种用于制备聚酰胺颗粒的方法，该方法包括以下步骤: a)挤出处于熔融状态的聚酰胺， b)用包含水的冷却液来冷却所获得的材料， c)将该材料切割成颗粒的形式， d)分尚该冷却液与该材料， e)冷却从该冷却液中分离出的颗粒直到这些颗粒的平均温度达到小于或等于55°C， 一该切割步骤c)在步骤b)过程中、在步骤b)之后并且在该分离步骤d)之前、或在该分离步骤d)之后进行， -该挤出的材料与该冷却液之间接触的持续时间是小于或等于10秒，并且 一步骤e)的持续时间是小于或等于10分钟。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于该冷却液是水。
3.如权利要求1和2中任一项所述的方法，其特征在于在步骤e)之前这些颗粒的平均温度是在60°C与150°C之间。
4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于步骤e)是通过用气体在0°C与40 V之间的温度下处理这些颗粒进行的。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于步骤e)的气体是空气，优选环境空气。
6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于步骤e)是使用流化床进行的。
7.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于步骤e)是使用输送机进行的，该输送机配备有通过喷射空气用于直接冷却的系统。
8.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于步骤e)是通过使这些颗粒与表面接触来进行，该表面的温度是在5°C与35°C之间。
9.如权利要求8所述的方法，其中消除了从这些颗粒离开进入气相的水分，例如通过自然对流。
10.如权利要求8和9中任一项所述的方法，其特征在于步骤e)是使用输送机进行的，该输送机配备有通过夹套用于间接冷却的系统，在该夹套中冷却流体在5°C与35°C之间的温度下循环。
11.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于该方法不包括在惰性气体环境中干燥这些聚酰胺颗粒的步骤。
12.如权利要求1至11中任一项所定义的方法用于制备具有按重量计在0.1%与0.4%之间的水(相对于该颗粒的重量)的水分含量的聚酰胺颗粒的用途。
13.如权利要求12所述的用途，用于制备具有在1.0与5.0g每100个颗粒之间，优选在1.5与4.0g每100个颗粒之间的平均颗粒重量的聚酰胺颗粒。
【文档编号】C08J3/12GK103889672SQ201280052056
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年10月24日 优先权日:2011年10月25日
【发明者】J-F·蒂埃里, P·布朗热 申请人:罗地亚经营管理公司