专利名称：用于制造部分结晶的聚合物材料的方法和装置的制作方法
用于制造部分结晶的聚合物材料的方法和装置本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于制造部分结晶的聚合物材料的方法以及一种根据权利要求6的前序部分的用于实施该方法的装置。已知有各种各样的聚合物结晶方法，其主要用于方便聚合物的存放、运输、处理或进一步加工以及用于影响所述聚合物的特性。在热塑性聚合物结晶时，聚合物中的分子链会出现部分有序化。分子链基于晶核相互交叠，首先形成一种层状结构，接着形成高级结构例如球晶。结晶与各种不同的参数有关，例如结晶时的温度、聚合物的分子量、聚合物种类， 但也与湿度、溶剂、压力或聚合物中的可能的填充剂有关。结晶或结晶度对聚合物的光学特性、机械特性、热特性和化学特性有显著影响。一个十分关注的事尤其是，通过结晶度的提高来减小通常作为粒料存在的非晶形的聚合物的粘结趋势。以此方式尤其能明显简化粒料的加工、输送和存放。为了减小在结晶过程中热塑性聚合物例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的粘结性，由现有技术已知有很多种方法。因而据US 3，746，688所述，在结晶过程之前对非晶形的粒料进行数小时的干燥。 US 3，014，011公开到，利用膨润剂对粒料进行事先处理，由此减小粘结性。US 5，919，872 记载了涂层剂的使用，以便减小粘结趋势。在EP 1 203 040或US 3，544，525中，把粒料保
持和调温在低于熔点的一定温度。此外由现有技术已知，使得在结晶反应器中存在的、倾向于粘结在一起的非晶形的原初粒料与一定份额的已经部分结晶的粒料相混合，以便使得结晶反应器中的小粒具有流动性。其实现方式为，使得非粘结性的部分结晶的粒料在非晶形的粒料之间滑动，且即使在较高的温度下，粒料在整体上仍保持为粒状而不会粘结在一起。但所有上述方法都部分地具有缺点，特别是使用涂层剂、膨润剂等不再有利，或者对原初材料的事先处理例如会导致整个过程拖长和提高成本。特别地，部分结晶的材料返回与非晶形的原初粒料再混合也是一个非常关键的过程，因为若直接返回到结晶反应器中再混合一此点如在现有技术中在目前是常见的一就无法保证和实现充分拌勻，至少在反应器的部分区域中非晶形的粒料会出现粘结块。 因此，本发明的目的是，对开头部分所述类型的方法予以改进，使得由此能实现主要是非晶形的粒料与部分结晶的粒料充分拌勻，而不会使得粒料相互粘结。本发明的目的还在于提出一种用于实施该方法的装置。针对所述方法，该目的通过权利要求1的特征部分的特征得以实现。在此规定，分出的部分结晶的聚合物材料在其返回到结晶反应器中再混合之前与倾向于粘结的未经处理的主要为非晶形的原初聚合物材料一起输送并混合，然后才将这种混合物装入到结晶反应器中。这种做法的优点是，在结晶反应器之前就已经进行高程度的拌勻，且在结晶反应器之前的阶段中就已经防止可能的粘结。在这种情况下防止了在结晶反应器中形成粘结块，因为无粘结倾向的混合物已经进入到结晶反应器中。以此方式持久地确保保持流动性，且可以有效地均勻地进行结晶。此外，以此方式减小了对返回再混合的部分结晶的聚合物的需要量，因为聚合物更为有效地起作用。结果，由于返回再混合比例较小，在反应器中所需要的滞留时间得到缩短，由此也减小了所需结晶装置的大小和能耗。就开头部分所述类型的装置而言，该目的的实现方式为，使得传送段通入到供料
接管中。因而规定，混合恰恰并非直接在结晶反应器中进行，而是在供料接管中事先进行预混合，由此以简单的方式实现了上述优点。供料接管在材料水平的上方通入到结晶容器中。传送段在材料水平下方的区域中与结晶反应器连接。概念“非晶形的原初粒料”并非仅仅指或者100%地指无任何结晶组分的非晶形粒料，而是也指本领域技术人员将其归为主要为非晶形的粒料或过于非晶形而无法满足所力求的要求的粒料。接下来的从属权利要求说明了所述方法和装置的有利的改进和设计。根据所述方法的一种有利改进，规定在结晶反应器之外的区域中，特别是在供料接管中，对分出的部分结晶的聚合物材料和原初聚合物材料进行一起输送并混合。以此方式实现高效的拌勻，并有效地减小了粘结的风险。根据另一种方法设计，最好把由结晶反应器排出的部分结晶的聚合物材料特别是通过立式螺旋输送器引至结晶反应器上方的高度，接下来使得分出的部分结晶的聚合物材料在重力作用下特别是通过材料滑道滑落至供料区域，以便其返回再混合。以此方式能把粒料的势能通过重力的作用轻易地转变为动能，粒料以此方式获得一定的流速，该流速有利于在以后良好地混合在一起。相关地有利的是，无论分出的部分结晶的聚合物材料还是原初聚合物材料，都在现场在它们相遇时分别以一定的流速进行流动，其中两种材料流的流动方向特别是夹成一个优选介于20°和55°之间尤其为30°至40°的锐角ε。在两种材料流运动时，小粒粘结在一起的风险减小，此外，为了良好地拌勻，考虑利用小粒的动能。此外有利地注意到，无论分出的部分结晶的聚合物材料还是原初聚合物材料都持续地在该方法的任何阶段都保持为粒状和可流动。这便于粒料的处理与加工。根据一种有利的方法设计，无需输送外部热能或者无需额外的加热机构即可对结晶反应器中的聚合物进行加热。对于成功地快速地结晶所需要的热量有利地仅来自于粒料的内部能量，和/或在放热的结晶情况下产生。根据该装置的一种有利设计，传送段包括特别是与结晶反应器连接的输送机构优选立式螺旋输送器，利用该输送机构能将从结晶反应器中排出的部分结晶的聚合物材料输送到结晶反应器以上的高度。此外有利的是，传送段包括优选被设计成管的材料滑道，该材料滑道从输送机构的上部区域倾斜地通入到供料接管中，其中材料滑道相对于水平线的平均倾斜角度β优选介于15°和50°之间，尤其是介于20°和30°之间。由此可以使得返回再混合的材料在重力作用下从一定的高度水平向下滑落，而不会使得具有较高速度的附加的输送机构与原初聚合物混合。为了避免堵塞和保证一定的最低速度，对于材料滑道来说，所述倾斜角度β是有利的。
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把供料接管设置在结晶反应器的上边棱区域中，和/或特别是相对于水平线以介于25°和60°之间尤其是为30°至40°的角度δ向下倾斜，使得聚合物材料能滑落到结晶反应器中，主要为非晶形的原初粒料由此也获得一定的速度，并滑落到结晶反应器中。根据一种非常有利的设计，材料滑道具有靠近输送机构的上面的区段和靠近供料接管的最下面的端部区域或弯折区段，其中弯折区段朝向供料接管弯角或向下弯折，其中材料滑道的上面区段与弯折区段之间的角度α特别是介于60°和140°之间，优选介于 90°和100°之间。弯折区段的作用类似于挡板。部分结晶的聚合物以较高的速度撞到弯折区段的对面壁上，由此相互翻卷。以此方式改善了各个小粒的分布情况，并使得其运动方向和速度发生改变，且避免了两种材料流在供料接管中分层。为了避免可能的堵塞，有利地规定，供料接管的中轴线与弯折区段的中轴线夹成一个优选介于20°和55°之间尤其为30°至40°的锐角ε。材料流因而在方向向量的朝向基本类同的情况下彼此相遇，尽管如此却不会在接管中产生分层。根据一种有利的实施方式，弯折区段的中轴线几乎竖直地朝向，特别是相对于垂线夹成介于0°和45°之间尤其介于15°和25°之间的角度ζ。弹回的粒料以此方式几乎在自由的情况下向下落到供料接管中。弯折区段的中轴线和供料接管的中轴线限定成或者撑开一个平面，该平面把结晶反应器分成两个基本相同大小的部分腔，输送机构或立式螺旋输送器的中轴线就位于该平面中，这样就得到了一种有利的装置。替代地可以规定，材料滑道的上面的区段相对于该平面形成尤其介于10°和 30°之间的角度Y，和/或输送机构或立式螺旋输送器的中轴线位于该平面之外。由于立式螺旋输送器被节省空间地偏心地布置，且材料滑道从上方观察为弯折设计，故可以给予待返回再混合的小粒另一冲量。为了实现良好的拌勻，可以有利地使得材料滑道的宽度在弯折区段之前增加，必要时改变其横截面形状。供料接管在其靠近结晶反应器的端部区域中呈扇形地展宽，由此实现良好的拌勻和均勻地装入已混合的粒料。从而改善粒料在结晶反应器中的分布。相关地有利地规定，在供料接管的下滑面中构造有多个直线的凹陷的槽。经由供料口进入的原初聚合物材料以及来自上方的部分结晶的材料因而在这些槽中滑落，由此均勻地沿着供料接管的整个宽度分布，进而进行良好的拌勻，且使得较宽的相对薄的且相应地易于均勻混合和拌勻的材料流进入到结晶反应器中。若材料在槽中流动，则例如因安装不准确引起供料接管横向于纵向倾斜也是无关紧要的。在其它情况下，材料就可能朝向接管一侧聚集，不利于拌勻，且作为厚重的难以加工的材料流进入到结晶反应器中。优选槽的高度或深度和/或宽度在下游或者朝流动方向增加，由此实现材料附加地均勻化和勻整化。根据一种有利的设计，规定在立式螺旋输送器中设置用于出料的另一出料口，其中该出料口比与材料滑道连接的口低，或者最多处于与其相同的高度上。相关地有利的是，设置一种控制机构，利用该控制机构可调节部分结晶的聚合物材料的分到材料滑道中的份额，和/或可调节部分结晶的聚合物材料的经由出料口排出的份额。由此能轻易地有效地控制返回再混合比例。替代地，部分结晶的材料也可以通过单独的分流机构直接从结晶反应器中分出。此外可以在输送机构或出料口上连接用于收集和存放部分结晶的聚合物材料的容器和/或用于后续处理部分结晶的聚合物材料的容器，例如SSP容器。这种连接有利地通过螺旋输送器来进行，利用该螺旋输送器能控制待排出的部分结晶的粒料的量。根据一种有利的实施方式，规定在结晶反应器之前或者在供料接管之前设置用于将表面水分与可能的细小组分分离的离心器，利用该离心器使得原初聚合物材料以较高的速度优选切向地装入到供料接管中。进入到供料接管中的非晶形的原初粒料以此方式获得在离心器中分配给它的速度冲量。该速度冲量在以后用于混合和良好地拌勻。本发明的其它优点和设计可由说明书和附图中得到。本发明借助实施例在附图中示意性地示出，下面对照附图对其做示范性介绍。
图1为本发明的装置的侧视图； 图2从前面示出根据图1的装置； 图3从另一侧面示出该装置；
图4从上面示出该装置； 图5为从上面观察的斜视图； 图6a和6b为有利的供料接管的区域的详图； 图7a、b和c示出有利的供料接管的细节。在图1中以侧视图示出本发明的装置的示范性的特别有利的实施方式。在左下方有一个结晶反应器1，它采用通常的方式设计成带有水平底和竖直侧壁的柱形容器。在结晶反应器1的内部有一个混合与搅拌器2。在当前情况下，该混合与搅拌器布置在两个上下叠置的平面上。混合与搅拌器2包括旋转的翼或杆，这些翼或杆分别在水平的平行于底的平面中转动，且布置在共同的竖直的驱动杆上。它们用于使得处于结晶反应器1中的聚合物材料持续不断地运动、混合和保持能流动的粒状形态。结晶反应器1必要时具有用于加热和/或冷却聚合物材料的机构。加热在此可以从外面通过外壳加热来进行，或者从里面通过受热的混合与搅拌器2来进行。但粒料基本上仍具有足够的内部能量和热量，因而无需额外的加热。此外，结晶过程是放热的，因而甚至需要冷却，以避免粒料部分熔化。为了进行有效的结晶，粒料温度必须持续地保持在玻璃过渡温度以上和熔点以下。对于PET来说，在温度约为174°C时结晶速度最佳。在结晶反应器1的左上方的边缘区域中设置有供料接管4，经由该供料接管把材料装入到结晶反应器1中。供料接管4在工作中处于运动的小粒的材料水平的上方。供料接管4以大约30至40°的角度δ斜向下倾斜，由此可使得聚合物材料自动地滑入到结晶反应器1中。在供料接管4的前面有一个离心器12。在离心器12中处理新形成的原初粒料，用于使其表面水分与可能的细小组分分离。原初聚合物材料在下面被馈入到离心器12中，而小粒则向上翻卷，其中这些小粒得到一定的运动冲量和速度。供料口 14把离心器12的最上面的区域与供料接管的起始端连接起来，仍然为非晶形的原初聚合物小粒经由所述供料口被馈入到供料接管4中。
在结晶反应器1的最下面的区域中，在下面的混合与搅拌器2的高度上设置有出料口 15，经过处理的现在已部分结晶的聚合物材料可经由该出料口从结晶反应器1中排出。出料口 15在工作中位于运动的小粒的材料水平的下方。在该出料口 15上连接着传送段3、5的起始端，部分结晶的聚合物材料的一部分可通过所述传送段返回到结晶反应器1 中。传送段3、5包括直接与结晶反应器1连接的立式螺旋输送器3形式的输送机构3。 该立式螺旋输送器3以每分钟大约100至150转的旋转速度旋转，且即使在部分填塞的状态下也把从结晶反应器1排出的部分结晶的聚合物材料输送到在结晶反应器1上方的高度水平，在当前情况下大约输送到结晶反应器1高度的双倍高度上。在立式螺旋输送器3的最上面的区域中开设有口 11，材料经由该口 11装入到管状封闭的材料滑道5中。材料滑道5以相对于水平线测得的约为30°至40°的平均倾斜角度β倾斜。材料滑道5并非笔直地而是形成一定角度地通入到供料接管4中。以此方式形成返回再混合回路，通过该返回再混合回路使得部分结晶的、非粘性的粒料与粘性的非晶形的原初粒料混合。材料滑道5具有靠近输送机构3的上面的区段8和靠近供料接管4的下面的弯折区段7。弯折区段7朝向供料接管4弯角，并向下弯折，在当前情况下以大约95°的角度α 弯折。弯折区段7或弯折区段7的中轴线相对竖直地或垂直地朝向，在当前情况下相对于垂线的角度ζ约为15至20°。如由图1以及图3可清楚地看到，弯折区段7和供料接管4相互间形成一个锐角 ε，它们的中轴线夹成约为35°的角度。两种材料流因此均以较高的速度以该锐角彼此相遇和拌勻。在图4中从上面示出本发明的装置。可看到，弯折区段7的和供料接管4的中轴线限定成或者撑开一个平面9。该竖直朝向的平面9把结晶反应器1基本上分成两个相同大小的部分腔。立式螺旋输送器3并不位于该平面9中。材料滑道5的上面的区段8因而也相对于平面9形成约为20°的角度Y。根据一种有利的设计，立式螺旋输送器3也布置在平面9中，或者立式螺旋输送器3的竖直纵轴线位于该平面9中。在材料滑道5以角度Y弯折的区域中，还有一个相对于水平线的弯角。在该区域中，倾斜角度β大约减小了 5至10°。滑落的材料因而在两个方面发生方向改变。在图2和3中可看到，材料滑道5的宽度向下变宽。直接在弯折区段7前面的区域中，材料滑道5呈锥形地变宽，同时高度基本保持不变。此外，紧接在弯折区段7的起始端之前，材料滑道5的横截面形状由大致圆形改变为矩形。在图6a和6b中以详视图即总视图和侧视图示出了供料接管4的一种可能的实施方式的区域。可看到材料滑道5的端部区域，在该端部区域中，横截面改变为矩形形状。用作挡板18的弯折区段7以角度α与所述端部区域流体连接。接着，弯折区段7在下游从上面经由凹缺16以锐角通入到倾斜的供料接管4的中间区域中。仍为非晶形的原初聚合物和已经部分结晶的返回再混合的小粒也在此相遇。供料接管4向下变宽成锥形。在图7a、b和c中详细地示出了供料接管4的一种可能的设计。图7a示出前向视图，其中为了便于说明，已去掉了上面封盖的部分。图7b示出总视图。图7c示出侧向视图，在该图中可看到供料接管4以在当前情况下约为20°的角度δ倾斜。
供料接管4向下展宽成扇形，且在其下滑面上具有多个笔直的槽17。这些槽17沿流动方向从离心器12延伸至结晶容器1。中间的槽17平行于平面9朝向，连接在左侧和右侧的槽17呈扇形地向外倾斜，由此使得槽17之间的上边棱并非相互平行地朝向，而是略微分散。每个槽17都有三角形横截面，且具有两个侧面，这些侧面相互间形成夹角，并以此方式形成陡峭的槽17，材料可以在这种陡峭的槽中滑落。在当前实施例中，两个侧面相互间形成约90°的夹角。每个槽17的高度或深度都向下连续地几乎增大为每个槽17的顶端处的高度或深度的170至180%。每个槽17的宽度也以同等程度增大。每个槽17因而都笔直向下倾斜，其高度或深度以及其宽度向下增加。经由供料口 14进入的材料以及来自上方的部分结晶的材料因而在这些槽17中滑落，由此均勻地沿着供料接管4的整个宽度分布，进而进行良好的拌勻，使得较宽的材料流进入到结晶反应器1 中。在立式螺旋输送器3中设置有另一出料口 10，部分结晶的聚合物经由该出料口离开在混合回路。该出料口 10低于口 11，最多处于与其相同的高度，在当前情况下处于口 11 的相对侧。其上连接着未压缩的向上倾斜的螺旋输送器13。该螺旋输送器13可控制，因而可以精确地测定排出的聚合物份额，由此也能精确地调节返回再混合的程度或再混合比例。替代地，部分结晶的材料也可以直接从反应器1中分出，并从回路中排出。在该螺旋输送器上连接着用于存放和/或继续处理聚合物材料的容器6。这种容器由现有技术已知，仅仅作为范例，该容器6可以是八角形箱或SSP反应器。在该装置上可以如下实施本发明的方法
首先在该方法开始实施时，把一未示出的一由挤压机输送的聚合物熔体通过粒化装置以公知的方式首先形成为棒状，然后碎化成粒料。接下来将粒料在离心器12中干燥，并去除灰尘组分或细小组分，然后经由供料口 14进入到供料接管4的区域中。此时粒料仍是热的，或者其内部甚至可能仍在熔化。粒料仍具有足够的固有热量，以便高效地支持残余水分的干燥和接下来的结晶，并实现无需进行额外加热。另一方面，粒料足够地冷，以便不会发生变形或者保持其形状。在任何情况下，仍主要为非晶形的热的原初粒料对粘结很敏感，且特别是当它们不运动地彼此靠在一起时倾向于相互熔结成结块，这使得加工变得困难，应予以防止。在第一步骤中，把待处理的主要为非晶形的热的原初粒料现在以一定的速度从离心器12装入到供料接管4中，接着利用供料接管4的倾斜的斜度滑落到结晶反应器1中。 所述原初粒料在结晶速度最大的条件下在那里停留一定的可调的滞留时间，并在持续运动的情况下保持为粒状。所述原初粒料在这种情况下回火，且至少部分地形成部分结晶的区域，并提高了结晶度。在该第一步骤之后，把现在已部分结晶的聚合物材料经由口 15在结晶反应器1的下部区域中排出，并进入到立式螺旋输送器3中。所述聚合物材料被该立式螺旋输送器向上输送到大致高于结晶反应器1的两倍高度的高度。朝向容器6的出料口 10仍然封闭，使得在开始时整个部分结晶的粒料都返回再混合。部分结晶的粒料经由口 11进入到材料滑道5中，并在重力作用下沿着该材料滑道滑落。在这种情况下，所述粒料获得了一定的速度以及一定的运动冲量，于是在弯折区域7 中撞到挡板或止挡区域18上。粒料由此止动、彼此翻卷，且粒料小粒相互撞击并撞到壁上， 得到不同的方向和相对速度。通过粒料小粒的止动实现了良好的分布。然后在供料接管4中把两种材料流混合在一起。一方面，主要为非晶形的原初粒料在供料接管4中流动。另一方面，被弯折区域7弹回的部分结晶的粒料从上向下落下。以此方式使得两种材料流尚在结晶反应器1之前就在供料接管4的区域中混合。通过这种构造上的设计和供料接管4的几何形状，能实现良好的混合，且也不会使得材料流分层。非倾向于粘结的部分结晶的聚合物颗粒以此方式均勻地沉淀出来，且在统计上良好地分布在粘性的非晶形的小粒之间，总体上实现高度均勻的拌勻，这种混合物通过供料接管4的扇形展宽部分装入到结晶反应器1中，在这里，混合与搅拌部件2可以使得这种混合物运动，而不会粘结。当前的过程连续地进行，当在该方法中已产生了一定的均衡之后，就逐渐地打开出料口 10并减小返回再混合比例。于是有较少的部分结晶的材料被分出和返回再混合，且一部分材料通过未压缩的螺旋输送器13装入到容器6中，在当前情况下装入到八角形箱中。当然也可以代替八角形箱而设置任一容器例如料仓或SSP容器。具体的返回再混合比例或最终材料从返回再混合回路中排出的情况基本上通过相对于容器6的立式螺旋输送器3的转速和/或连接螺杆13的转速来控制。也可以考虑通过可调的滑阀根据需要来打开或关闭口 11和10。系统中的有利的均衡例如在如下参数情况下产生
来自干燥器或离心器12的非晶形的PET以大约130°C的温度、350kg/h的质量流被装入到供料接管4中。同时，部分结晶的PET以大约145°C的温度、850kg/h的质量流经由材料滑道5进入到供料接管4中。在供料接管4中进行充分拌勻，然后装入到结晶反应器1 中。为了补充说明本发明，需要注意如下情况
适合于这种处理的聚合物是可结晶的热塑性的聚合物。这种聚合物通过聚合反应例如游离基聚合、阴离子聚合或阳离子聚合、加聚或缩聚由其单体得到。特别合适的是可结晶的热塑性的缩聚物如聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚羟基脂肪酸酯、聚交酯或其共聚物。聚酯是一种聚合物，其通常通过缩聚作用由其单体、二元醇组分和二羧酸组分得到。聚酯的典型例子是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，其要么用作均聚物，要么用作共聚物。合适的聚对苯二甲酸乙二醇酯具有在0.3-1 dl/g范围内的固有粘度，这是以 IOOml苯酚/ 二氯苯中含0. 5g PET (1:1)测得的。聚乳酸(PLA)是一种聚合物，其可以直接在脱水情况下由乳酸得到，或者通过开环聚合由其环状二聚物(交酯)得到。对于PLA而言，本发明的方法或装置已表明也是有利的。聚合物可以是新型材料或者是再生材料。由制造和加工过程可再次制备的(工业化后的)聚合物或者在消费使用之后收集的可再次制备的(消费后的)聚合物称为再生材料。可以将添加剂添加给聚合物。适合作为添加剂的例如是催化剂、染料和色素、UV阻聚齐IJ、加工助剂、稳定剂、抗冲改性剂、物理形式的或化学形式的起泡剂、填充剂、成核剂、阻燃剂、软化剂、阻片(Barriere)或能改善机械特性的颗粒、增强体如小球或纤维以及反应性物质例如脱氧剂、乙醛吸收剂或者能增加分子量的物质等。在由现有技术已知的仪器或反应器中进行聚合物熔体的制造。原则上适宜采用在其中制造液态聚合物的聚合反应器，例如搅拌釜反应器、笼式反应器或圆盘式反应器，或者采用在其中使得事先制得的聚合物熔化的仪器，例如挤压机或捏合机。聚合物熔体制造可以连续地或者分批地进行。但对于后续处理来说，优选采用连续式处理。并非所愿的挥发性物质如来自再生材料的污物、来自聚合物制造的残留溶剂以及来自聚合物熔体制造的单体、二聚物、低聚物或裂解产物，可以通过除气装置如薄层蒸发器或挤压机特别是多螺杆挤压机如双螺杆挤压机或环形挤压机来去除。聚合物熔体的制备可以包括其它处理步骤例如压力产生、过滤、回火或混合。颗粒可以由聚合物熔体变形为各种不同的形式。可采用将由聚合物熔体形成的团块、条棒或条带碎化的方案，或者采用例如通过滴溅或喷洒直接形成颗粒的方案。通常采用粒化方法，其中在排出装置特别是喷嘴或喷嘴板中由聚合物熔体形成分立的聚合物条棒。为了由聚合物条棒制得粒料，可以采用由现有技术已知的粒化技术，如条棒式粒 i-t (Stranggranulation)>Wasserringgranulation)> /K T14ft.TjS ^Ι -t (Kopfgranulation)(也叫热面粒化)、滴溅或喷溅。在这里，从熔化管道排出的聚合物条棒被固化，且分割成多个分立的粒料，其中这种分割可以在固化之前或之后进行。尽管在粒化机构的名称中使用了“水”这个概念，但也可以使用其它液态介质。例如通过自发性的小滴形成、通过使用液态的剪切性介质或者通过机械分割特别是切割来实现分割成颗粒。在喷嘴出口处进行自发性的小滴形成或者由剪切性介质强制性地进行小滴形成期间，既可以直接在喷嘴出口处进行剪切，但也可以在经过处理段之后才进行剪切。聚合物熔体的固化通过冷却借助于一种或多种冷却流体来进行，其中所述冷却流体可以是气态的冷却介质(例如空气、氮气或CO2)或液态的冷却介质(例如水或乙二醇) 或者是它们的组合。如果使用液态的冷却介质，就必须将其事后与颗粒分离。这例如可以通过抽吸、通过气流、通过冲击式干燥器或离心式干燥器来进行。平均颗粒大小应介于 0. 5mm-10mm之间，优选介于1. 5mm-5mm之间，特别是介于2-3. 5mm之间。平均颗粒直径的统计平均值适合作为平均颗粒大小，其由颗粒高度、长度和宽度的均值得到。优选的颗粒重量在2-100mg之间，特别是大于5mg，尤其优选大于IOmg且特别是小于50mg，尤其优选小于 30mgo颗粒优选具有规定的粒料形状，例如柱形、球形、小滴形、类似球形或一种设计形状，其例如在EP 541 674 (Yau)中被提及。可以使用固体颗粒或多孔的颗粒，其例如通过烧结、起泡等得到。颗粒的冷却可以作为颗粒制造的组成部分来进行，或者在颗粒制造之后进行。可以使用与颗粒制造时相同的冷却流体。但也可以使用其它冷却流体。替代地，也可以使用在现有技术中已知的其它冷却装置。在聚合物颗粒形成之后，为了在结晶反应器中至少部分地结晶，执行在本发明中至关重要的步骤。所述结晶可以连续地进行，或者分批地进行。通常以热的方式进行结晶。 为此所需要的热量输送例如可以通过结晶反应器的受热的壁、通过结晶反应器中的受热的安装件、通过对热的处理气体的喷射或吹入来进行，优选通过颗粒或薄片的内部热量来进行。结晶应在适当的温度下经过适当的滞留之间来进行。通过结晶将有利地实现至少一种结晶度，其允许后续热处理，例如干燥或固态缩聚，而不会在那里产生粘结或形成结块。如果把在DSC中测得的一半结晶时间表示成温度的函数，则适当的温度范围将是显然的。为了防止结晶的聚合物颗粒粘结，应使其保持相对运动。这例如可以通过使用搅拌器、运动的容器来进行，或者在流化气体的作用下进行。合适的结晶反应器是振动式反应器、旋转式反应器、带有搅拌器的反应器以及被处理气体流过的反应器，其中处理气体的流速必须足以使得聚合物颗粒运动。特别合适的结晶反应器是流化床或湍动流化床结晶反应器。用于制造颗粒的多个装置可以与一个结晶装置连接。由此得到的优点是，在用于制造颗粒的多个装置交替地工作的情况下，把恒定量的颗粒输送给该结晶装置。在用于提高结晶度的步骤之后，任选地进行用于热处理的另一步骤。该另一步骤例如可以是用于进一步形成晶体结构的步骤、用于干燥或润湿的步骤和/或用于固态缩聚(SSP)的步骤。在结晶之后直接地或者在用于热处理的另一步骤之后紧接着可以将聚合物颗粒冷却到适合于存放的温度。这种冷却在此采用在现有技术中已知的方法来进行，例如在板式热交换器中、在流化床冷却器中、在输送设备中，利用充足的冷却介质，通过直接引入到冷却液体中，或者通过与冷表面的接触来进行。利用空气的冷却尤其对于PET或PA来说是有利的，因为这些材料是吸湿性的。然后可以把聚合物颗粒加工成产品，例如丝、带、管、膜、挤压吹制件、注塑件或烧结件。聚对苯二甲酸乙二醇酯例如大部分被加工成空心体特别是瓶子。聚合物颗粒也可以在结晶之后直接地或者在用于热处理的另一步骤之后紧接着被加工成产品。
权利要求
1.一种用于制造部分结晶的聚合物材料的方法，其中把待处理的主要为非晶形的原初聚合物材料特别是粒料装入到结晶反应器(1)中，并在那里在加热而不熔化的情况下至少部分地结晶，然后把如此得到的部分结晶的聚合物材料又从结晶反应器(1)中排出，且分出至少一部分所述部分结晶的聚合物材料，并为了减小聚合物材料的粘结趋势而返回到结晶反应器(1)中再混合，其特征在于，使得分出的部分结晶的聚合物材料在返回到结晶反应器(1)中再混合之前与原初聚合物材料一起输送并混合，然后才将这种混合物装入到结晶反应器(1)中。
2.如权利要求2所述的方法，其特征在于，使得分出的部分结晶的聚合物材料与原初聚合物材料的混合在结晶反应器(1)之外的区域中特别是在供料接管(4)中进行。
3.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，把从结晶反应器(1)排出的部分结晶的聚合物材料特别是通过立式螺旋输送器(3)引至结晶反应器(1)上方的高度，接下来使得分出的部分结晶的聚合物材料在重力作用下特别是通过材料滑道(5)滑落至供料区域， 以便其返回再混合。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，使得无论分出的部分结晶的聚合物材料还是原初聚合物材料，都在现场在它们相遇时分别以一定的流速进行流动，其中使得两种材料流的流动方向特别是夹成一个优选介于20°和55°之间尤其为30°至 40°的锐角ε。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，使得无论分出的部分结晶的聚合物材料还是原初聚合物材料都持续地在该方法的任何阶段都保持为粒状和可流动；和 /或使得无需输送外部热能即可对结晶反应器(1)中的聚合物进行加热，特别是仅利用粒料的内部能量和/或利用在结晶时产生的热量进行加热。
6.一种用于实施根据权利要求1至5中任一项的方法的装置，包括结晶反应器(1)， 该结晶反应器带有用于使得位于结晶反应器(1)中的聚合物材料运动并保持为粒状的机构 (2)特别是机械的混合与搅拌器，且带有设置在结晶反应器(1)的上部区域中的供料接管 (4)，经由该供料接管可装入待处理的主要为非晶形的原初聚合物材料，其中在结晶反应器 (1)上连接着传送段(3、5)，利用所述传送段可使得部分结晶的聚合物材料的至少一部分又返回到结晶反应器(1)中再混合，其特征在于，传送段(3、5)通入到供料接管(4)中。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，传送段(3、5)包括特别是在下部区域中和 /或直接地与结晶反应器(1)连接的输送机构(3)优选立式螺旋输送器(3)，利用该输送机构能将从结晶反应器(1)中排出的部分结晶的聚合物材料输送到结晶反应器(1)以上的高度。
8.如权利要求6或7所述的装置，其特征在于，传送段(3、5)包括优选被设计成管的材料滑道(5)，该材料滑道从输送机构(3)的上部区域倾斜地通入到供料接管(4)中，其中材料滑道(5)相对于水平线的平均倾斜角度β优选介于15°和50°之间，尤其是介于20° 和30°之间。
9.如权利要求6至8中任一项所述的装置，其特征在于，供料接管(4)设置在结晶反应器(1)的上边棱区域中，和/或特别是相对于水平线以介于25°和60°之间尤其是为 30°至40°的角度δ向下倾斜，由此使得聚合物材料能在重力作用下滑落到结晶反应器 (1)中。
10.如权利要求6至9中任一项所述的装置，其特征在于，材料滑道(5)具有靠近输送机构(3)的上面的区段(8)和靠近供料接管(4)的最下面的端部区域或弯折区段(7)，其中弯折区段(7)朝向供料接管(4)弯角或向下弯折，其中材料滑道(5)的上面区段(8)与弯折区段(7)之间的角度α特别是介于60°和140°之间，优选介于90°和100°之间。
11.如权利要求6至10中任一项所述的装置，其特征在于，供料接管(4)的中轴线与弯折区段(7)的中轴线夹成一个优选介于20°和55°之间尤其为30°至40°的锐角ε。
12.如权利要求6至11中任一项所述的装置，其特征在于，弯折区段(7)的中轴线相对于垂线夹成介于0°和45°之间尤其介于15°和25°之间的角度ζ。
13.如权利要求6至12中任一项所述的装置，其特征在于，弯折区段(7)的中轴线和供料接管(4)的中轴线限定成或者撑开一个通常竖直朝向的平面(9)，该平面把结晶反应器 (1)分成两个基本相同大小的部分腔，其中优选规定，输送机构(3)或立式螺旋输送器(3) 的中轴线也位于该平面(9)中。
14.如权利要求6至13中任一项所述的装置，其特征在于，供料接管(4)在其靠近结晶反应器(1)的端部区域中呈扇形地展宽。
15.如权利要求6至14中任一项所述的装置，其特征在于，在供料接管(4)的下滑面中构造有多个沿纵向伸展的直线的凹陷的槽(17)，优选槽(17)的高度或深度和/或宽度在下游或者朝流动方向增加。
16.如权利要求6至15中任一项所述的装置，其特征在于，在立式螺旋输送器(3)中设置用于出料的另一出料口(10)，其中该出料口(10)比与材料滑道(5)连接的口(11)低， 或者最多处于与该口相同的高度。
17.如权利要求6至16中任一项所述的装置，其特征在于，设置有一种控制机构，利用该控制机构可调节部分结晶的聚合物材料的分到材料滑道(5)中的份额，和/或可调节部分结晶的聚合物材料的经由出料口(10)排出的份额。
18.如权利要求6至17中任一项所述的装置，其特征在于，在输送机构(3)或出料口 (10)上例如通过螺旋输送器连接着用于收集和/或后续处理部分结晶的聚合物材料的容器(6)。
19.如权利要求6至18中任一项所述的装置，其特征在于，在结晶反应器(1)之前或者在供料接管(4)之前设置用于将表面水分与可能的细小组分分离的离心器(12)，利用该离心器使得原初聚合物材料以较高的速度优选切向地装入到供料接管(4)中。
全文摘要
本发明涉及一种用于制造部分结晶的聚合物材料的方法，其中把待处理的主要为非晶形的原初聚合物材料特别是粒料装入到结晶反应器(1)中，并在那里在加热而不熔化的情况下至少部分地结晶，然后把如此得到的部分结晶的聚合物材料又从结晶反应器(1)中排出，且分出至少一部分所述部分结晶的聚合物材料，并为了减小聚合物材料的粘结趋势而返回到结晶反应器(1)中再混合。根据本发明规定，使得分出的部分结晶的聚合物材料在返回到结晶反应器(1)中再混合之前与原初聚合物材料一起输送并混合，然后才将这种混合物装入到结晶反应器(1)中。
文档编号B01J19/20GK102439060SQ201080021079
公开日2012年5月2日 申请日期2010年12月27日 优先权日2009年12月28日
发明者勒斯勒-切马克 A., 魏斯 G., 费希廷格 K., 哈克尔 M. 申请人:奥地利埃瑞玛再生工程机械设备有限公司