專利名稱：產(chǎn)生聚對苯二甲酸乙二酯顆粒的方法
產(chǎn)生聚對苯二甲酸乙二酯顆粒的方法本發(fā)明涉及產(chǎn)生根據(jù)權(quán)利要求I的前序部分的聚對苯二甲酸乙二酯(PET)顆粒的方法。聚對苯二甲酸乙二酯(PET)當(dāng)今用于眾多領(lǐng)域中，包括生產(chǎn)塑料片或中空制品諸如瓶，用于包裝應(yīng)用。在這一點上，多種積極特征特別重要，諸如高韌性和高溫穩(wěn)定性連同聞彈性。在用于產(chǎn)生聚對苯二甲酸乙二酯(PET)的當(dāng)前實踐的方法和裝置中，通常對熔融物進行縮聚作用。如此產(chǎn)生的熔融物然后首先進行粒化，例如通過線型制粒(strandpelletization)或者水下制粒手段。然而，在高于70°C的溫度下，此種制粒的PET材料具有粘著的趨勢。為了在此種制粒的PET材料的進一步加工過程中避免因為粘著而出現(xiàn)的問題，必須將顆粒進行例如結(jié)晶。結(jié)晶程度由例如產(chǎn)生后的完成粒的相對復(fù)雜的密度測量來確定。 美國專利US 7，192，545 B2涉及顆粒形式的聚酯聚合材料在液體介質(zhì)中的熱結(jié)晶方法，其中在材料溫度下降至低于其玻璃化溫度的溫度之前，材料進入時液體介質(zhì)溫度高于有關(guān)材料的玻璃化溫度。在這一點上可利用水下制粒裝置。以復(fù)雜且耗時的方式通過熔點測量或通過粘度測量隨后確定如此獲得的顆粒所達到的結(jié)晶程度。德國專利申請DE 198 48 245 Al涉及用于熱塑性聚酯或共聚酯(例如包括聚對苯二甲酸乙二酯(PET))例如通過面熱制粒進行的制粒和結(jié)晶方法，其中，當(dāng)相關(guān)初級產(chǎn)品進入到液體中時，初級產(chǎn)品材料的結(jié)晶加速，液體維持在高于100°C的溫度。根據(jù)所述專利申請中提供的細(xì)節(jié)，以復(fù)雜且耗時的方式通過差動量熱法隨后確定所達到的結(jié)晶程度。本發(fā)明的一個目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，并且具體而言是提供用于產(chǎn)生聚對苯二甲酸乙二酯(PET)顆粒的方法，其中所述的方法以簡單且具成本效益而且可重現(xiàn)和可控制的方式，可靠地產(chǎn)生容易進一步加工的聚對苯二甲酸乙二酯(PET)顆粒。本發(fā)明的目的通過具有權(quán)利要求I的特征的方法實現(xiàn)。本發(fā)明的有利的實施方案在各自的從屬權(quán)利要求中定義。根據(jù)本發(fā)明的用于產(chǎn)生聚對苯二甲酸乙二酯(PET)顆粒的方法包括下列步驟-通過縮聚作用或者從循環(huán)的材料產(chǎn)生聚對苯二甲酸乙二酯(PET)熔融物；-通過水下制粒，例如通過AutomatikPlastics Machinery GmbH制造并投放市場的產(chǎn)品名稱為SPHERO 的型式的水下制粒機，從熔融物產(chǎn)生顆粒，其中顆粒經(jīng)制粒進入過程流體中；-從過程流體中的水下制粒部位移出顆粒；-將顆粒在過程流體中結(jié)晶；-在過程流體中提取顆粒，其中，優(yōu)選地，可提供葉輪提取機，并且其中，優(yōu)選地，消除高于其中包含顆粒的過程流體的環(huán)境壓力的任何額外壓力；和-從過程流體中分離顆粒，其中在結(jié)晶步驟中，僅顆粒表面如此結(jié)晶，使得顆粒內(nèi)部保持無定形，其中過程流體的溫度調(diào)整至這樣的數(shù)值，即取決于聚對苯二甲酸乙二酯材料的成分，在該數(shù)值的溫度，達到顆粒的聚對苯二甲酸乙二酯材料的先前實驗測定的最大結(jié)晶速率；并且其中，在結(jié)晶步驟之后，顆粒表面的不透明度被測定，作為所達到結(jié)晶程度的量度和在顆粒表面所達到的上結(jié)晶深度的量度。優(yōu)選地，根據(jù)需要，可提供額外的后冷卻步驟用于對顆粒在例如40°C的溫度下在后冷卻流體諸如水中進行后冷卻，特別優(yōu)選是在利用過程流體的顆粒提取之后，其中特別優(yōu)選過程流體自身可以充當(dāng)后冷卻流體。因此，根據(jù)本發(fā)明，最初至少僅所產(chǎn)生顆粒的表面以最大結(jié)晶速率結(jié)晶，使得顆粒的內(nèi)部保持無定形，此外，如此產(chǎn)生的顆粒表面的不透明度隨后在根據(jù)本發(fā)明的方法的材料流中被在線測定，作為所達到的結(jié)晶程度的量度即結(jié)晶區(qū)域內(nèi)的結(jié)晶強度以及作為所達到結(jié)晶深度的量度即在顆粒表面上結(jié)晶的三維程度，所述在線測定即直接作為根據(jù)本發(fā)明方法的一部分，優(yōu)選地例如直接在結(jié)晶之后。根據(jù)本發(fā)明，顆粒表面的不透明度可優(yōu)選當(dāng)顆粒仍然在過程流體中時測定。根據(jù)本發(fā)明，顆粒不透明度還可優(yōu)選在顆粒已經(jīng)從過程流體分離之后測定。顆粒表面的不透明度可以優(yōu)選地直接在顆粒結(jié)晶位置測定。與現(xiàn)有技術(shù)不同，沒有必要將顆粒首先干燥(然而，根據(jù)本發(fā)明干燥也是可能的)，并且，根據(jù)本發(fā)明，沒有必要在顆粒已經(jīng)經(jīng)過生產(chǎn)過程之后以額外的、復(fù)雜的、基于實驗室的測量方法針對其結(jié) 晶對顆粒進行線下測試。根據(jù)本發(fā)明的方法允許聚對苯二甲酸乙二酯(PET)顆粒的特別簡單且具成本效益的產(chǎn)生，其中根據(jù)本發(fā)明的方法還以可重現(xiàn)和可控制的方式，從聚對苯二甲酸乙二酯(PET)材料可靠地產(chǎn)生容易進一步加工的顆粒，其中所述顆粒在直到使用它們的時間時不粘合。根據(jù)本發(fā)明，如果顆粒表面的不透明度通過折射來光學(xué)測定，所述顆粒表面的不透明度可以以特別快速且簡單的方式確定。這涉及對準(zhǔn)顆粒的光諸如激光，其中，根據(jù)本發(fā)明，測量的光偏轉(zhuǎn)或者光強度降低可以優(yōu)選地用于推導(dǎo)出不透明度以及因而推導(dǎo)出在顆粒表面所達到的結(jié)晶。特別有效的是根據(jù)本發(fā)明的方法的實施方案，其中，在顆粒表面的不透明度程度改變的情況下，所述改變優(yōu)選在顆粒表面不透明度的測定步驟中測定，特別優(yōu)選利用光折射，過程流體溫度和/或結(jié)晶步驟持續(xù)時間相應(yīng)改變，優(yōu)選在(先前)結(jié)晶步驟中直接改變。通過影響過程流體的溫度參數(shù)以及因此影響在結(jié)晶步驟中作用在顆粒上的溫度和/或通過改變顆粒在結(jié)晶步驟中暴露于確定溫度的過程流體的持續(xù)時間，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選能夠有效且快速地以特別簡單且快速方式達到僅顆粒表面的最佳結(jié)晶度。有利地，在以前的實驗中，結(jié)晶步驟中過程流體的溫度證明是適宜的，如果所述溫度在180°C ±10°C范圍內(nèi)的話。對于聚對苯二甲酸乙二酯材料的迄今為止研究過的成分，以前實驗確定的聚對苯二甲酸乙二酯材料的最大結(jié)晶速率在所述溫度范圍內(nèi)。優(yōu)選地，已發(fā)現(xiàn)，利用根據(jù)本發(fā)明的方法，在結(jié)晶步驟中，在過程流體中顆粒的停留時間優(yōu)選在O. 5分鐘至10分鐘范圍內(nèi)，特別優(yōu)選從I分鐘至5分鐘范圍內(nèi)。為了實現(xiàn)所產(chǎn)生顆粒的充分表面結(jié)晶和同時為了保證顆粒內(nèi)部保持無定形一如根據(jù)本發(fā)明所提供的，結(jié)晶步驟應(yīng)該如此執(zhí)行，使得顆粒表面的結(jié)晶深度優(yōu)選僅達到顆粒半徑的10%。優(yōu)選地，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，對于水下制粒、顆粒移出和結(jié)晶步驟，過程流體可以處于高于環(huán)境壓力的提高的壓力下，壓力優(yōu)選等于或大于I巴，更優(yōu)選等于或大于3巴，更優(yōu)選等于或大于4巴，并且特別優(yōu)選等于或大于10巴。如果例如使用水作為過程流體，則壓力應(yīng)等于或大于10巴，因為在所述壓力范圍內(nèi)，作為過程流體的水可具有180°C 土 10°C的優(yōu)選溫度，而沒有交換進入汽化相中。為了能夠進一步改善根據(jù)本發(fā)明產(chǎn)生的顆粒的其他加工性，在結(jié)晶步驟之后，一直到使用顆粒時，顆粒必須保持在低于最大結(jié)晶率溫度的溫度。這特別涉及其中顆?？深~外經(jīng)受例如后濃縮(SSP)的額外下游加工步驟。僅在進一步加工根據(jù)本發(fā)明產(chǎn)生的顆粒的情況下，例如在塑料瓶生產(chǎn)中(根據(jù)本發(fā)明產(chǎn)生的顆粒可用于此)，其中采用的過程溫度則可被調(diào)節(jié)至高于在此所調(diào)節(jié)的根據(jù)本發(fā)明結(jié)晶步驟中最大結(jié)晶速率的溫度，因為在隨后使用中再次希望將顆粒熔融。優(yōu)選地，過程流體將是選自水、環(huán)境空氣或氮的不完全組中的流體?，F(xiàn)在將參照實施例更加詳細(xì)地說明本發(fā)明，其中申請人實施了下述測試。將具有O. 75dl/g特性粘度的聚對苯二甲酸乙二酯(PET)材料以每噴孔每小時 35kg 的通過速率通過由 Automatik Plastics Machinery GmbH生產(chǎn)的下制粒機的壓模板(die plate)擠出到作為過程流體的水中，并且當(dāng)從噴孔出來后立即用切刀裝置切割成粒。在如此制粒進入到水中后，將顆粒在水中從水下制粒的位置移出。水溫度在接著的結(jié)晶步驟中以三個階段實驗性地改變，根據(jù)各自的水溫度調(diào)節(jié)水壓使得水不蒸發(fā)。在相同的根據(jù)本發(fā)明結(jié)晶步驟的保留時間之后，隨后將顆粒通過葉輪提取機從水下制粒區(qū)域提取出并從水中分離，然后在40°C的另外的水浴中進一步冷卻，之后進行干燥步驟。于是，取顆粒樣品以根據(jù)本發(fā)明測定不透明度程度?；趯θ绱双@得的顆粒的薄切片的額外顯微鏡檢查，確立了所測定的不透明度程度與各自顆粒的結(jié)晶表層厚度之間的相關(guān)性。如此開展的樣品檢查得到下列結(jié)果對于所有樣品-所產(chǎn)生顆粒的平均直徑'2.7mm-在結(jié)晶步驟中在過程流體(水)中，顆粒的各自保留時間75秒表I :
權(quán)利要求
1.用于產(chǎn)生聚對苯ニ甲酸こニ酯顆粒的方法，通過以下步驟 -產(chǎn)生聚對苯ニ甲酸こニ酯材料的熔融物； -通過水下制粒從熔融物產(chǎn)生顆粒至過程流體中； -將顆粒在過程流體中從水下制粒位置移出； -將顆粒在過程流體中結(jié)晶； -將顆粒在過程流體中提??； -將顆粒從過程流體中分離； 其特征在干， 在結(jié)晶步驟中，僅顆粒表面如此結(jié)晶，使得顆粒內(nèi)部保持無定形，其中過程流體的溫度調(diào)整至這樣的數(shù)值，即取決于聚對苯ニ甲酸こニ酯材料的成分，在該數(shù)值的溫度，達到顆粒的聚對苯ニ甲酸こニ酯材料的先前實驗測定的最大結(jié)晶速率；并且其中，在結(jié)晶步驟之后，顆粒表面的不透明度被測定，作為所達到的結(jié)晶程度的量度和在顆粒表面所達到的結(jié)晶深度的量度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，特征在于，顆粒表面的不透明度通過折射進行光學(xué)測定。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2的方法，特征在于，在顆粒表面的不透明度程度改變的情況下，在結(jié)晶步驟中，過程流體的溫度和/或結(jié)晶步驟的持續(xù)時間相應(yīng)改變。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3任ー項的方法，特征在于，在結(jié)晶步驟中，過程流體的溫度在1800C ±10°C范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4任ー項的方法，特征在于，在結(jié)晶步驟中，顆粒在過程流體中的保留時間在O. 5分鐘至10分鐘范圍內(nèi)，優(yōu)選在I分鐘至5分鐘范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5任ー項的方法，特征在干，執(zhí)行結(jié)晶步驟，使得顆粒表面的結(jié)晶深度達到顆粒半徑的10%。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6任ー項的方法，特征在于，對于水下制粒、顆粒移出和結(jié)晶步驟，過程流體處于高于環(huán)境壓カ的提高的壓カ下，所述提高的壓カ優(yōu)選等于或大于I巴，更優(yōu)選等于或大于3巴，更優(yōu)選等于或大于4巴，并且特別優(yōu)選等于或大于10巴。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7任ー項的方法，特征在于，在結(jié)晶步驟之后，所述顆粒一直到它們被使用時，保持在低于最大結(jié)晶速率溫度的溫度下。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至8任ー項的方法，特征在于，過程流體是選自水、環(huán)境空氣或氮的不完全組中的流體。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于產(chǎn)生聚對苯二甲酸乙二酯顆粒的方法，所述方法通過產(chǎn)生聚對苯二甲酸乙二酯材料的熔融物；通過水下制粒從熔融物產(chǎn)生顆粒至過程流體中；將顆粒在過程流體中從水下制粒位置移出；將顆粒在過程流體中結(jié)晶；將顆粒在過程流體中提取；將顆粒從過程流體中分離；其中，在結(jié)晶步驟中，僅顆粒表面如此結(jié)晶，使得顆粒內(nèi)部保持無定形，其中過程流體的溫度調(diào)整至這樣的數(shù)值，即取決于聚對苯二甲酸乙二酯材料的成分，在該數(shù)值的溫度下，達到顆粒的聚對苯二甲酸乙二酯材料的先前實驗測定的最大結(jié)晶速率；并且其中，在結(jié)晶步驟之后，顆粒表面的不透明度被測定，作為所達到的結(jié)晶程度的量度和在顆粒表面所達到的結(jié)晶深度的量度。
文檔編號B29B9/16GK102753320SQ201180008678
公開日2012年10月24日 申請日期2011年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月8日
發(fā)明者斯蒂芬·戴斯, 法蘭克·格勒克納, 霍斯特·穆勒 申請人:自動化塑料機械有限責(zé)任公司