利用聚酯粒料的残余热提高其分子量的方法技术

本发明专利技术涉及在聚酯热处理过程中与潜热造粒结合提高分子量。这种新开发的方法使得固态后缩合(SSP)直接与水下造粒结合。所述方法与常规固态后缩合的不同之处在于：没有额外的热量输入而只利用工艺中所得的残余热和结晶热就可以提高分子量。特征的要素是造粒过程中改善的水分离和除湿。这是在平均颗粒重量不大于20mg的小粒料存在的情况下确保粘度可以增加的唯一方式。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及在聚酯热处理过程中与潜热造粒结合提高分子量。采用这种新开发的方法，SSP (Solid State Postcondensation,固态后缩合)可以直接与水下造粒结合。所述方法与常规固态后缩合的不同之处在于:不需要额外的热量输入而只利用存在的残余热和结晶热就可以提高分子量。特征要素是在造粒过程中改善的水分离和除湿。只有这样即使在使用平均颗粒重量小于20mg的小粒料的情况下也可以提高粘度。至今，在造粒水分离之后，利用热量供应再次进行干燥和结晶以达到所需的反应温度并阻止水解造成的降解，这是聚酯固态后缩合设备的典型特征。聚酯一般在真空中275 300°C的最终温度下以熔体相生产。产物直接以熔体状态使用或处理以形成粒料从而可通过熔融挤出机进行进一步加工。根据本申请，首先关于特性粘数提出不同的品质需求。为了进一步加工成瓶、膜或工业纱线，需要比合成纤维工业中高的强度。相对于在纤维原料的情况下、在熔体相本身中或在固态后缩合中粘度是正常的，额外期望的粘度增加可以在延长的缩聚中实现。在固态后缩合的情况下，粒料被再次干燥并加热而后在真空中或在气体流中于200 225°C的温度下缩聚。为了排出生成的副产物(乙二醇、水和其它高挥发性有机物质)，对于反应的进行真空或者气体流是必须的。在US 4，064, 112中，描述了在特性粘数大于0.7时熔体缩合过程中早期出现的热损害。描述了时下常用的在轴反应器中的惰性气体流中约220°C下的固态后缩合方法。同样公开了来自造粒的残余水或吸湿导致聚酯吸收的水如何必须被除去。为此，在固态后缩合之前安装干燥设备。此外，描述了如何必须通过结晶过程中的移动避免加热过程中出现聚集。US 4，064，112也涉及除去固态后缩合中的高挥发性副产物(脱醛化)。在EP I 608 696中描述了潜热结晶。在此方法中，粒料仅被冷却至如此程度，当用搅拌离心机除去冷却水后，颗粒中残留的内在热可直接用于结晶。目的是借助所述搅拌离心机下游的振动槽来避免聚集。所述方法用于获得进一步加工所需的结晶度。随后说明了即使在没有搅拌床的条件下也没有发生聚集(参见DE 103 49 016与随后的DE 10 2006013 062)ο在处理强化的进一步的步骤中，在WO 2006/06030中描述了一种方法，其中在熔融缩聚中获得高的特性粘数，通过熟练的加工管理获得低的乙醛含量。因此，在未采用固态后缩合的情况下第一次能够以工业规模生产出瓶粒料。对于这种新的所谓的熔体到树脂(melt-to-resin, MTR')工艺，使用了潜热造粒。此外，通过用175°C的空气进行热处理，将粒料中残留的内在热和所产生的结晶热直接用于降低乙醛含量。没有探求提高粘度。在US 7, 674, 878中，描述了一种潜热造粒方法，其中在受控的温度水平下通过骤冷使非粘附性粒料可进行进一步加工。在上述MTR 方法中，必须避免搅拌离心机后由湿分导致的粘度降低。在WO2009/027 064中强调了进一步发展的结果。在其中提供了特征在于粒料-水混合物以切向进入搅拌离心机的改善的搅拌离心机。所述搅拌离心机的直径在顶部加宽。在下部主要脱水之后，残余水以增大的直径离心分离。蒸气由中心供入的空气辅助排出。干燥空气也在粒料出口和随后的筒仓处逆流行进，以避免在进一步热加工中(脱醛化)夹带湿分。因此可以很大地避免水解导致的粘度降低。在US 5，292，865中，描述了一种采用熔融缩聚和脱醛化的方法的基本要素。强调了在170 185°C下用干燥空气进行处理、处理时间为10 12小时并且由此出现粘度增力口。此外，描述了一种潜热结晶方法，其中没有发生其它结晶方法中的成问题的聚集。然而，温度控制潜热结晶的表现，其允许用于即使对于小颗粒的脱醛化的最优运行窗口并且对于工业用途很关键，并没有在此专利中描述。根据此方法粒料必须仅以一种复杂的方式干燥以增加粘度，这在重要性上超过水解导致的粘度降低。 然而，各种经济上和品质上的缺点必须归因于所建立的方法。1.熔融后缩合中的热应力在较高的特性粘数下，缩聚反应器中的熔体粘度也增加。熔体流动和首先的表面形成以及此后的副产物的排出变得困难。结果，必须提供较高的温度或者长的停留时间。因此，促进了与粘度增加相反并导致材料损失的降解反应。2.SSP中的能量与投资支出必须干燥和加热粒料形式的前产物。产物由此结晶，因此必须提供复杂的、机械移动的中间步骤，以阻止结晶过程中引起的粒料颗粒的聚集。流化床中的处理导致粉末形成并且为了稳定运行需要相应的过滤装置。3.在SSP过程中对粒料的热氧化损害根据常规经验，气体流中的固态后缩合仅从约180°C才开始可检测到，其中:当使用空气时，氧化损害的开始无论如何就已经必须被考虑在内。在较低温度(约160°C )下，使用空气以相应长的反应时间也可以实施固体缩合。然而，为了通过反应加快避免大型设备，在实践中必须在明显较高的温度下运行，于是在任何情况下:从约190°C都需要使用惰性气体，空气中的氧组分导致明显可见的品质损失；另一方面，惰性气体是昂贵的，必须再循环。为此，氧和出现的任何副产物必须通过复杂的净化装置除去。4.水解导致分子量降低聚酯是吸湿的，因此在造粒过程中或在空气气氛存储过程中吸收湿分。所以在进一步加工前，材料一般必须在固体床或流化床中用空气或惰性气体干燥。粒料中的残余湿分，以及干燥空气中或惰性气体循环中的湿分导致水解，从而导致粘度降低。5.回收的PET瓶在新饮料瓶中再利用过程中水解在使用后，PET瓶被收集、分类、清洗并研磨成碎片。为了再利用，必须除去残余污染物。为此，将材料在真空或惰性气体中热处理。残余湿分导致水解，从而导致粘度降低。为了在新瓶中再利用此材料，必须再次增加该粘度。在上述聚酯小球的生产方法中，特别地在已知的潜热结晶方法中，尤其成问题的是:在实施由现有技术已知的方法的情况下，在小球结晶过程中，在某种程度上可以一直观察到所用聚酯的特性粘数降低和从而导致的分子量降低。在应该阻止这样的聚酯粒料分子量降低的情况下，因此另外的后续固态后缩合总是必不可少的。因此，本专利技术的一个目的是拓展由现有技术所知的结晶方法，使得避免所用聚酯粒料的特性粘数降低。通过专利权利要求1的特征实现所述目的，从属专利权利要求展现根据本专利技术方法的有利实施方案。根据本专利技术，示出一种生产非粘附性聚酯粒料的方法，其中a)将聚酯原料以熔体状态挤压通过喷嘴、在冷却水流中造粒以及在穿过冷却水段后与所述冷却水流分离，和b)在步骤a)之后紧接着，通过向在步骤a)中所获得的粒料供应气体或气体混合物的气体流来对所述粒料进行热干燥和后处理，在后处理过程中引导所述粒料通过调节装置，在步骤b)过程中，所用粒料和所供应的气体流的气体或气体混合物都没有用外部能量输入加热。所述方法将水下造粒方法与气体流热处理相结合，其特征在于:造粒和热处理之间的水分离和除湿得到改善。在水分离之后，残余湿分相对于粒料重量优选低于200ppm。所述方法的特征还在于:事实上没有热量供应到粒料或用于水分离和热处理的气体流，并且优选在高于165 °C下实施热处理。非常出人意料地，确定的是，在实施根据专利权利要求1所提出的方法时，在结晶工艺过程中可观察到这样在步骤b)中所用的聚酯粒料的分子量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：屈特·哈尼曼，赖纳·舍勒，艾克·舒尔茨范恩德特，
申请(专利权)人：伍德依万特费休股份有限公司，
类型：
国别省市：