通过气冷热模面造粒来生产表面结晶球形颗粒的方法以及用于执行该方法的设备的制造方法_2

文档序号:9768633阅读:来源:国知局
,因为烙体在该溫度下从液体、烙融的状态转变到 固体、不定形的状态,该软化溫度也被称作玻璃化转变溫度。然而,如果该塑料被维持在其 玻璃化转变溫度之上一定时间,结晶晶核会从表面开始形成,并且可W发起晶体生长。借助 于晶体生长,可W导致在例如颗粒的表面上形成结晶层,并且由于接近表面的结晶外壳而 使得该热塑性颗粒可W即使在玻璃化转变溫度W上也丧失其粘性。为此,根据本发明,结晶 热塑性材料的烙体首先借助于切割刃被破碎或切割成粒料,然后短暂地被冷却到一个高于 玻璃化转变溫度的溫度和低于更高得多的最优晶体生长溫度的溫度,使得优选地开始快速 形成晶核。
[0018] 第一冷却阶段或晶核形成阶段因此要求在切割粒料之后立即快速冷却,尤其是如 果在该方法的一个优选实施例中将可缩聚的PET材料(聚对苯二甲酸乙二醇醋)用作该可结 晶塑料材料。
[0019] 在该方法的另一实施例中,借助于热流体回路,将穿孔板的溫度控制维持在250°C ^^30°C之间(容差为±0.5至±化)的溫度范围内。该狭窄的容差范围旨在阻止穿孔板 的喷嘴开口内的可结晶塑料烙体阻塞运些开口并过早地结束或中断该工艺。
[0020] 将热控制设备中的热传递油(将其维持在上述250°C含T含330°C之间且容差为±1 至±5Κ的溫度范围内)用作用于控制穿孔板溫度的热流体回路的热流体。
[0021] 在颗粒的气冷热模面造粒的情况下,还提出借助于向屯、处理气体流的冷却发生在 晶核形成溫度化下(对于切割后的PET颗粒处于100°C <化< 120°C之间的溫度范围内),W从 表面开始形成结晶核。该晶核形成溫度取决于热塑性材料的材料。
[0022] 在本发明的另一实施例中,在切割室中切割后的PET颗粒的溫度随后被向屯、处理 气体流维持在晶体生长溫度Tw(处于150°C含Tw含200°C之间的溫度范围内),W从切割后的 PET颗粒的表面开始形成结晶层。如已在权利要求1中声明地,最优晶体生长溫度Tw比结晶 溫度高得多,该结晶溫度高于玻璃化转变溫度但低于最优晶体生长的范围,使得一方面,所 要求的额外的热量通过存储在各个单独粒料中的内在热量而促进晶体生长,并且另一方 面,相对冷的处理气体在切割粒料期间由于吸收粒料的烙化热量而升溫,由此额外地支持 晶体生长。
[0023] 然而,由于通过处理气体的热量消散比例如通过冷却水的热吸收慢得多,气冷热 模面造粒工艺将塑料的聚合和缩聚阶段W及晶体生长阶段大大地延长,使得使用符合本发 明的方法能够实现高质量产品。对于PET塑料,存储在粒料中的内在热量能够促进在干燥的 处理气体流中由缩聚物形成长链分子。还提出由切割室中的处理气体流将具有结晶表面层 的粒料引导到滚动板上,该滚动板在切割室出口处构成颗粒结晶阶段的终端或<α< 15°之间的锐角α伸入处理气体流。
[0024] 本发明的另一方面设及一种通过在切割室中的气冷热模面造粒来生产表面结晶 球形颗粒的设备。该设备包括带有穿孔板的挤出系统,该穿孔板伸入切割室,W形成溫度受 控的塑料条。穿孔板的溫度控制设备连接到热流体回路,或包括被电气地操作的溫度控制 设备。将至少一个转动切割刃布置在切割室内,并且该切割刃的切割边缘扫过穿孔板的喷 嘴开口的出口,W使塑料条与穿孔板分离。设置处理气体喷嘴的朝向,W使得处理气体喷嘴 伸入切割室并对于切割后的颗粒形成向屯、的处理气体流。处理气体溫度控制和处理气体计 量供给设备调节流入切割室的处理气体的溫度和量W及(如有必要)速度,该处理气体的速 度则影响所导致的粒料与处理气体之间的热传递系数α。开口喷嘴的开口的开口宽度可W 例如借助于调节机构被相应地设置,处理气体通过开口喷嘴流入切割室。在切割室出口处 与处理气体流呈锐角地布置颗粒滚动板。通过颗粒供给线将分离和收集容器连接到切割室 的出口。
[0025] 该设备的优点在于,由于相应地设计的处理气体喷嘴,外周均匀、即具有一致或至 少大致一致的大小的处理气体产出率能够流入切割室,所述处理气体喷嘴伸入切割室,优 选地在具有可调节风扇叶片的外周喷嘴环组件中被定向。提供空气或氮气或惯性气体或反 应气体来作为处理气体,该处理气体选择为使其能够与待造粒的烙融材料发生所期望的化 学反应。处理气体可W相应地经由处理气体喷嘴被引入切割室的转动区域中,它在至少一 个转动切割刃的高度从各方向径向地从外部流动到内部。
[0026] 在该用于借助于气冷热模面造粒来制造表面结晶球形颗粒的设备的一个优选实 施例中,穿孔板的溫度控制设备包括热流体回路,该热流体回路将穿孔板溫度化维持在250 °C<Tl含330°C之间(容差为±1至±5Κ)的溫度范围内。正如在上文中关于所述方法所述 地,准确维持穿孔板溫度对于避免阻塞穿孔板的喷嘴开口是关键的,该阻塞会导致工艺的 中断。
[0027] 还设置处理气体溫度控制和处理气体计量供给设备来调节处理气体的量和溫度, W使得直接在粒料的气冷热模面造粒期间,首先在l〇〇°C含Τκ含120°C之间的溫度范围内维 持晶核形成溫度Tk,W从表面形成切割后的PET颗粒的结晶核,使得随后能够发生晶体生长 到粒料的近表面层。
[002引还设置滚动板在切割室的出口区域中< α < 15°之间的锐角α伸入处理气体排 放流。与此相关联的关于颗粒形状的均匀性和球形设计的优点已经在方法权利要求中指 出,在此无需重复。
[0029]由于处理气体喷嘴布置为沿外周运行,根据本发明,能够有利地从外部到内部(即 向屯、)地、或大致从外部到内部地向切割室的转动区域中(即交叉平面的区域中)供给处理 气体。由围绕壳罩布置的单独的处理气体室向该处理气体喷嘴组件进行供给。由于相应地 设置的处理气体供给线设计和/或处理气体喷嘴组件的尺寸的定义,处理气体在其进入切 割室时能够借到(额外的)外周速度,该外周速度大致对应于切割刃组件的该至少一个切割 刃的转动速度。
[0030] 所导致的处理气体加速到所期望的速度的加速度、即实现所期望的角动量所要求 的能量可W从处理气体的压强获得。该可W如上文中额外地提供的处理气体的额外外周速 度可W经由处理气体喷嘴组件的设计机械地设置和/或通过控制气态处理气体的产出率来 设置,并被调节为适于各种其他工艺参数(材料产量、待造粒的烙融材料、粒料尺寸,W及类 似参数)。切割刃的数量和转动速度也可W被相应地调节。
[0031] 由于根据本发明,处理气体流能够W与切割室转动区域中的至少一个切割刃的转 动速度大致相同的速度流入,该处理气体流将穿过该至少一个切割刃或可能地穿过切割刃 组件的多个切割刃之间的间隙,并将新切割的粒料带出转动区域,运样,即使在更高的产率 下也能够可靠地阻止粒料粘在一起。在所导致的流动中,处理气体相应的外周速度将在接 近切割刃组件的该至少一个切割刃的转动轴线时增大,使得从外部到内部的流动运动越来 越更困难并最终被阻止。因此处理气体将流入切割刃组件的该至少一个切割刃下游的空 间,并W螺旋形流动离开穿孔板区域和切割室中的转动区域。
[0032] 因此,在符合本发明的设备中,借助于径向地围绕切割室的外处理气体室的形状 和在转动区域中伸入切割室的处理气体喷嘴组件,处理气体的该向屯、或至少大致向屯、的流 动能够被赋予给向切割室流动的处理气体,并且还能赋予该处理气体额外的角动量,该额 外的角动量相应地朝向该至少一个切割刃的转动方向。
[0033] 该额外的角动量的大小可W优选地大到使得处理气体在切割刃组件的转动方向 上的相应速度与切割刃组件的转动速度一样高。如上文所解释地,在符合本发明的设备的 该实施例中,可W促进处理气体的另一优化流动引导。处理气体流优选的流动方式为使其 垂直于穿孔板地朝向并流动走。因此W垂直于螺旋线的方式将生成的粒料从穿孔板吹走。 符合本发明的处理和运输气体流动的体积流率适宜地选择为使得粒料在被切割后立即被 分离,即体积流率选择为
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