结晶聚合物粒料成形的方法和设备技术

用于由聚合物熔体生产聚合物粒子的一种设备；包括 （ａ）包含具有多个出口的可旋转容器的造粒机，规定每个开口的最大横截面尺寸范围为约０．５ｍｍ～约５ｍｍ，用于计量到传送器表面上的聚合物熔体； （ｂ）用于从造粒机中接受以众多液滴或结晶粒子的形式存在的聚合物熔体的传送带。传送带包括一个表面，此表面相对于造粒机移动，用于输送粒子使其通过结晶区； （ｃ）结晶区从粒子转移到传送器表面的位置开始，沿着至少传送器的一部分，延伸到下游的一个位置。 结晶区进一步包括控制传送器表面温度的设备，当表面通过结晶区时，此设备将温度控制在大于５０℃的预定温度范围内。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
结晶聚合物粒料成形的方法和设备专利
本专利技术涉及聚合物造粒的方法和设备。更具体而言，本专利技术涉及将无定形聚酯熔体成形为结晶的，均匀的粒子的方法和设备。背景由粘稠物料造粒是众所周知的，传统的方法和设备经常包括液体部分和液滴的形成，随后收集和固化。例如，Froeschke的美国专利No.4,279,579公开了将可流动物质挤出到传送器上的设备。此设备具有内、外同轴的两个圆筒形容器。位于外部容器内的内部容器具有分配可流动物质的通道。外部容器具有许多孔并且绕内部容器旋转。当外部容器旋转时，外部容器上的孔周期地与内部容器上的通道对准。每次对准，可流动物质便从内部容器流出，通过对准的孔，被均分并且沉积在传送器上，例如沉积在传送带上，形成经常称之为锭的产品。Chang等的美国专利5,340,509公开了超高熔体流动性结晶聚合物造粒的制锭法。超高熔体流动性结晶聚合物就是一种聚烯烃均聚物，聚烯烃共聚物或者是其混合物的结晶聚合物。起初，将熔融聚合物送到形成液滴的设备中，形成液滴的设备通常是有孔的一个外部容器，它绕一个内部容器旋转，使均匀量的聚合物熔体形成液滴，将液滴收集在传送器上，在传送器上冷却一段时间，这段时间足以使其固化。形成坚固的，均匀的聚酯材料粒子一直是困难的或成问题的。例如，称为低聚物或预聚物的低分子量聚酯，其粘度可能较低，以致其原始造粒可能有困难。低聚物的流动性可能太大而不能成形为形状和大小均匀的粒子。这是因为低聚物链长相对短，链缠结相对少，分子间的结合或作用力有限。已知的聚酯造粒法形成的粒子缺乏结构上的整体性，粒子的这个缺点使它们难以加工，在运输过程中或其它机械加工过程中易磨损，磨损产生一定量不希望有的细粉。聚酯颗粒作为原料可以用于高分子量聚合物的生产，包括固相(“固态”)聚合法。对于这种方法，希望粒子具有某些特征，例如，理想的情况是粒子具有相对均匀的大小和形状以便每个颗粒内部聚合程度一-->致。对于固相聚合来说，希望粒子足够坚固，使其能经受固相反应的高温而不发生结团。传统上，可以通过费时并且昂贵的热处理或退火步骤得到坚固的聚酯粒料。退火可以增加粒子的结晶度和强度，然而，对于生产高分子量产品的总过程来说，此退火过程典型地增加时间和花费。如能减少或消除此退火过程则将是理想的。鉴于上述情况，需要改进聚酯造粒的方法和设备，需要更经济和更有效率的优质聚酯粒料，例如，此优质聚酯粒料可用于严格的环境下并且在作为进一步聚合反应的原料使用之前只需有限的预处理。此外，需要改进将低分子量聚酯低聚物成形为结晶粒子的方法。另外，如果与传统方法相比，得到的粒子具有改进的结晶形态或相关性质则更有利。专利技术概述本专利技术提供了由聚合物熔体进行造粒的设备，包括：(a)一个造粒机，包括一个具有多个出口的旋转容器，规定相应开口直径为0.5～5mm，用于将聚合物熔体计量挤出到传送器表面上。(b)一个传送器，包括一个表面，它配合造粒机出口并不断运动，接收来自造粒机的聚合物熔体，聚合物熔体是多个液滴或结晶粒子形式的，该传送器用于输送粒子，使其通过结晶区；和(c)一个结晶区，它从粒子被接收到传送器表面的位置开始，沿着至少传送器的一部分延伸到下游的一个位置；结晶区进一步包括控制传送器表面温度的设备，当表面通过结晶区时，此设备将温度控制在大于50℃的预定温度范围内。在工业生产中，结晶区可进一步包括一个温度控制器，用于控制结晶区内的表面温度，使粒子在预定时间内处于温度在预定范围的表面上。上述的设备具有各种用途，包括玻璃化转变温度(Tg)大于约25℃的聚酯粒料的生产，一种这样的方法包括：(a)将聚酯聚合物熔体计量通过可旋转容器上的多个出口，每个出口构成直径为0.5～5mm的开口，因此形成许多熔融液滴。(b)熔融液滴形成后，立即将其收集在一个固体移动表面上，在加热区域内，固体移动表面维持在预定的温度范围内，由此，在加热区域内，粒子保持与固体移动表面接触预定的时间。-->附图简述图1是生产聚合物粒子的优选方法和设备的简图。图2是图1设备的结晶区的剖面图。专利技术详述本专利技术提供了生产低分子量聚合物颗粒的设备和方法。聚合物粒子通常在称之为制锭机的造粒机中生产出来并且收集在一个热表面上。该热表面控制粒子(由熔体)相对冷却的速率和被相对冷却到的温度。因此形成的粒子具有相对均匀的大小和形状，所谓相对均匀是指至少重量百分数为90％的粒子在平均直径的±30的范围内，优选至少粒子重量的95％在平均直径的±10％的范围内。与各种其它传统的方法和设备相比，本方法能生产出强度较高，耐磨损性较好的粒子。此粒子在有或没有另外的退火处理的条件下，都适合于运输或以后的固相聚合处理。本专利技术的一种实施方案，包括生产粒子的设备，由示意图1或2表示。对于本专利技术的目的来说，粒子指的是给定材料的任意离散的单元或部分，具有任意的形状或构造，规则或不规则的。因而，术语“粒子”可以包括给定材料的颗粒，液滴，碎片，部分或料锭。术语“聚合物”是指基本上由称之为单体的重复结构单元组成的化合物或化合物的混合物，也包括预聚物或低聚物，即低分子量的聚合物或者预期用作高分子量聚合物原料的聚合物。术语“熔融聚合物”是指温度处在或高于其熔融温度的聚合物，同样，术语“熔融液滴”或“液滴”是指聚合物的一部分，其至少部分聚合物的温度处在或高于其熔点。因而，在液滴中可能存在温度梯度，可能在成形后立即开始结晶。聚合物的熔点优选定为第一次加热的主要熔融吸热峰的最大值，由差示扫描量热法测定(DSC)。粒子的尺寸是指给定粒子的最大横截面的尺寸。作为完整过程的一部分，液滴成形器可以通过管道或其它物质输送设备，与生产熔融态聚合物的设备连接起来。生产聚合物熔化物的设备包括许多种。例如，此设备可以是一台挤出机，用作原料的聚合物可以是薄片状的，粒状或小片状的。挤出机可以将原料加热到熔融温度或熔-->融温度以上，将熔融聚合物以各种形状挤出，以便随后输送到液滴形成器中。生产聚合物的设备也包括聚合反应器，这种反应器在本领域中是众所周知的，通常在熔融状态下进行聚合反应，因而，熔融聚合器也适合作为生产本专利技术的熔融聚合物的设备，生产熔融聚合物的优选反应器的例子公开在未审查的共同转让的申请S.N.＿＿＿＿(案号CR-9524)中，这里，收入其全文作为参考。当然也可以购买市售的聚合物或者贮存预先制备的聚合物，作为本设备和方法的原料，加入生产聚合物熔体的设备中。本设备的一个优选实施方案由示意图1表示，造粒机10接受来自反应器或熔融聚合器(未表示出来)的熔融聚合物，如果使用传统的熔融聚合器，聚合器通常具有接受反应物的进口以及与将熔融聚合物输送到造粒机10的导管相连接的出口。从出口出料的聚合物典型地处于熔融温度下或者大于熔融温度。可以通过任意压力的排代装置将聚合输送到造粒机中，例如，排代装置可以是变速排代泵或熔体齿轮泵。从广义上说，造粒机10通常是指制锭装置或制锭机，在本领域中已知有用于不同用途的各种类型的制锭机。在一种实施方案中，制粒机典型地包含内、外同轴的二圆筒形容器，因此，内部容器或内圆筒将接收来自反应器的聚合物熔体，在外容器的圆周上有多个沿周向间隔排列的孔，将多个孔按下述方法布置，当外容器旋转时，这些孔与内容器的计量孔或通道对准。外容器的孔径的典型范围为约0.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于由聚合物熔体生产聚合物粒子的一种设备；包括(a)包含具有多个出口的可旋转容器的造粒机，规定每个开口的最大横截面尺寸范围为约0.5mm～约5mm，用于计量到传送器表面上的聚合物熔体；(b)用于从造粒机中接受以众多液滴或结晶粒子的形式存在的聚合物熔体的传送带。传送带包括一个表面，此表面相对于造粒机移动，用于输送粒子使其通过结晶区；(c)结晶区从粒子转移到传送器表面的位置开始，沿着至少传送器的一部分，延伸到下游的一个位置。结晶区进一步包括控制传送器表面温度的设备，当表面通过结晶区时，此设备将温度控制在大于50℃的预定温度范围内。2.权利要求1的设备，其中，结晶区进一步包含一种自动温度控制器，用于控制结晶区内的表面温度，该温度控制器包括用于测量温度的装置、用于将测量温度与所需温度或设定温度相比较的比较器以及根据所述比较的结果调节表面温度的装置，使得粒子在预定的时间内处于温度在预定范围的表面的作用之下。3.权利要求1的设备，其中，用于控制表面温度的装置将表面温度控制在50℃～240℃的范围内。4.权利要求1或2的设备，其中造粒机进一步包括一种静止的容器，其具有和可旋转容器的内表面相邻的细长的通道，细长的通道与可旋转容器的纵轴平行，通道周期性地与每个出口对准，这样，当细长的通道与所说的多个出口对准时，部分液滴状聚合物熔体便周期性地从多个出口中挤出。5.权利要求1或2的设备，其中，传送器包括至少一种含上下表面的传送带，上表面构成用于接收来自造粒机的粒子的移动表面。6.权利要求5的设备，其中，用于控制表面温度的装置包括：用于调节热交换流体温度和/或流量的装置以及用于供应热交换流体的装置以便，该热交换流体与传送带下表面的至少一部分发生传热接触。7.权利要求5的设备，其中，控制表面温度的装置包括送气室，该送气室沿着至少传送带下表面的一部分延伸，送气室包括热交换流体的进口和出口，其中，该送气室至少部分配置在所述下表面的下面，使得送气室的敞口至少部分面对下表面，进而使热交换流体沿整个下表面连续流动。8.权利要求5的设备，其中，用于控制表面温度的装置包括用于控制气体形式的热交换流体的温度和/或流量的设备，将热量直接或间接地传到传送带的上表面，下表面或两个表面上。9.权利要求5的设备，其中，传送带进一步包含至少两个旋转辊，用于驱动传送带，这两个旋转辊位于传送带的末端：第一个辊至少部分在造粒机的上游，第二个辊在造粒机的下游。10.权利要求9的设备，其中，第一个辊包含位于第一个辊内的内室，该内室通过进口和出口与使热交换流体通过内室循环的设备相连，使得热量从热交换流体传到辊的外圆筒表面上，从外圆筒表面传到传送器的下表面，从传送器的下表面传到接受来自造粒机的粒子的传送带上表面，从而控制结晶区内的传送带上粒子的温度。11.权利要求1或2的装置，进一步包含一种送气室，沿着至少传送器的一部分延伸，送气室的敞口至少部分面对传送器，该送气室进一步包含一个进口和一个出口，分别用于接受和排出加热气体。12.权利要求1或2的设备，其中，用于控制表面温度的设备包含用于加热该表面的多个不同的加热器。13.权利要求1或2的设备，其中，可旋转容器是园柱形的筒，绕其基本水平的纵轴旋转。14.权利要求5的设备，其中用于控制表面温度的该设备包含位于粒子进到传送器表面上的位置的上游或下游的加热器。15.权利要求1的设备，其中，出口在可旋转容器的纵轴方向上成排排列。16.权利要求1的设备，其中，有100～50,000个出口。17.用于从聚合物熔体制备聚合物粒子的设备，包含：(a)用于生产熔融态聚合物的设备，至少包含与管道连接的出口，用于将聚合物熔体送往造粒机。(b)造粒机，包含具有用...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·M·斯托弗，E·N·布伦查德，K·W·拉弗，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：