間歇加熱設備的製作方法

2023-12-09 23:00:11 2

專利名稱：間歇加熱設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種通過在惰性氣氛中或在減壓下通過間歇加熱聚醯胺、聚酯等的小球、粉末、薄片、塊、顆粒或其混合物(以下稱為「聚合物顆粒」)來乾燥它們或使它們固相聚合的設備。更具體地，涉及一種間歇加熱設備，其通過防止目標產物被隨密封填料的磨損產生的雜質汙染使生產能夠有效進行。
背景技術：
關於通過間歇系統實現聚合物顆粒的乾燥或固相聚合，廣泛採用滾筒式設備，其中液相聚合的聚合物作為原料進料至一個氣密容器中，在惰性氣氛中或減壓下與容器一起旋轉時被加熱。上述設備通常具有這樣的結構，為了各管線和配線的方便，設置有為惰性氣體引入或真空的進氣/排氣口和為測量顆粒溫度的溫度計，由此僅有容器旋轉，以及為了防止水分或氧氣洩漏，在容器內部將旋轉的密封部分以填料密封。
然而，密封填料由於反覆的乾燥或固相聚合，因周圍結構和聚合物顆粒之間的接觸而遭磨損，其碎片作為雜質汙染目標產物，由此引起質量下降的問題。作為防止汙染的一種方法，考慮定期檢查和更換填料，但是填料固定部分是在容器內部。因此隨之而來的是設備停機一定時間以確定填料的磨損度或者進行更換工作，由此其頻繁更換造成生產成本問題。
作為從產品中除去汙染填料的一種方法，考慮通過辨色分選機等分選和去除，但是引起增加成本的問題，諸如隨著使用分選機帶來的固定成本和維護費用。
日本專利申請公開No.136965/1997(平成9年)公開了一種間歇固相聚合設備，其通過使用來自裝配在容器內部的壓力接收器的通信信號檢測氣密反應容器中的真空度來控制反應條件。儘管如此，上述文獻中沒有提及關於容器中的溫度測量和雜質產生的煩惱。
如上所述，沒有文獻考慮到解決關於間歇乾燥和固相聚合設備密封填料的磨損是主要原因的雜質汙染問題的方法。在這種情況下，迫切希望研究出解決上述煩惱的方法。
在這種情況下，本發明涉及一種通過在惰性氣氛中或在減壓下間歇加熱聚合物顆粒，使其乾燥或固相聚合的設備，以及其一個目的在於提供一種間歇加熱設備，其通過防止目標產物被隨密封填料的磨損產生的雜質汙染而使生產能夠有效進行。

發明內容
為了達到上述目的，作為本發明人經過深入細緻的廣泛研究和調查的結果，發現上述目的可通過以下步驟實現使在容器內部的進氣/排氣口和溫度檢測部分與容器一起旋轉，從其內部除去必要的密封填料，並在其外部安裝密封填料。本發明是在上述發現和信息的基礎上完成的。
特別地，本發明提供一種間歇加熱設備，其在旋轉的氣密容器中、在惰性氣氛中或在減壓下加熱聚合物顆粒，其包括一個容器，該容器裝配有即使在旋轉過程中也能夠測量溫度的溫度測量部分和即使在旋轉過程中也能夠降低壓力和/或進行惰性氣體置換的在容器內的進氣/排氣口；和插入該容器以連接該進氣/排氣口的進氣/排氣管，其中該進氣/排氣管的旋轉的密封填料安裝於該容器的外部。
另外，本發明提供一種乾燥聚醯胺的方法和固相聚合聚醯胺的方法，其特徵在於使用上述間歇加熱設備。
附圖簡要說明

圖1是本發明的間歇加熱設備的一個實例的說明性示意圖；和圖2是圖1中軸承(在驅動對面的軸承)6結構的一個實例的說明性示意圖。
實施發明的最優選實施方案本發明的間歇加熱設備在一個旋轉的氣密容器中加熱聚合物顆粒，容器內部包括即使在旋轉過程中也能夠測量溫度的溫度檢測部分和即使在旋轉過程中也能夠降低壓力和/或進行惰性氣體置換的在容器內的進氣/排氣口。該進氣/排氣口不是固定的，而是隨著容器主體整體地旋轉。
進氣/排氣管插入至容器中以連接容器內部的進氣/排氣口，該進氣/排氣管的旋轉的密封部分被安裝於容器的外部。例如，可使連接到進氣/排氣口的進氣/排氣管從容器的外壁向外伸出，旋轉的密封部分被安裝在伸出部分上，密封是由在進氣/排氣管和軸承之間插入環形填料等以包圍著進氣/排氣管外圍表面完成的。通過這樣的結構，能夠防止與進氣/排氣管和/或軸承滑動接觸的磨損的密封材料如填料直接混合入容器中。
另外，優選在容器內安裝多個進氣/排氣口，特別是排列每個進氣/排氣口以使其不會總是被埋在聚合物顆粒層之下，以及進一步地在每個進氣/排氣口安置一個過濾器。過濾器能夠防止容器中的聚合物顆粒洩漏到外面，和同時防止其被外部的雜質汙染。
對上述的溫度檢測部分沒有特別限定，只要其位於上述容器中和即使在容器旋轉過程中也能測量溫度和能使外部系統獲取測量結果。例如，無線通信信號從置於容器中的溫度檢測部分發出和可在外部接收。作為無線通信信號，可用超聲波、電磁波、可見光等。對容器中的溫度連續監控使得能對加熱狀態進行適當和正確的控制。
對加熱容器的方法沒有特別限定，只要它能提供必需量的熱，但通常是通過使用加熱介質或蒸汽的加熱套加熱，從成本和操作控制的方面也是理想的。
下面，將參考附圖具體描述本發明的間歇加熱設備，然而該設備並不限於下文例舉的結構，只要該設備滿足本發明的要旨和概要即可。圖1是本發明的間歇加熱設備的一個實例的說明性示意圖。
圖中的標記對應於下面的名稱。
1乾燥和/或固相聚合容器2加熱套3惰性氣體引入裝置和/或真空發生器4氣體引入或真空截止閥5進氣/排氣管(在驅動對面的空心固定軸)6在驅動對面的軸承7原料引入和產物排出口8插入至容器中的進氣/排氣管(空心固定軸)9容器內的進氣/排氣口10防止聚合物顆粒(小球)散落和防止雜質汙染的過濾器11溫度檢測部分(溫度計)12在驅動側的軸承
13空心固定軸14加熱介質輸入管線15加熱介質輸出管線16旋轉軸17驅動電動機將旋轉軸16連接至容器1，通過驅動電動機17的旋轉使其轉動。將空心固定軸13安裝在旋轉軸16上。加熱介質通過連接至軸13的加熱介質輸入管線14被送入加熱套2中，加熱經由原料引入和產物排出口7進料至容器中的聚合物顆粒，再一次通過空心固定軸13，經由加熱介質輸出管線15排出。
旋轉軸16和空心固定軸13被密封於驅動側的軸承12中，該結構使得在旋轉容器1時加熱介質能被送入加熱套2中。插入至容器中的進氣/排氣管(空心固定軸)8被安裝在容器1的內部，在該進氣/排氣管8的一端，安裝有溫度檢測部分和在容器內的進氣/排氣口9。在容器內的進氣/排氣口9的一端，安裝有防止聚合物顆粒散落和被雜質汙染的過濾器10。固定在容器1上的插入至容器中的進氣/排氣管(空心固定軸)8隨著容器1一起旋轉。在驅動對面的軸承6連接至進氣/排氣管(驅動對面的空心固定軸)5、氣體引入或真空截止閥4和惰性氣體引入裝置和/或真空發生器3。
圖2是軸承(在驅動對面的軸承)6結構的一個實例的說明性示意圖。
圖中的標記對應於下面的名稱。
1乾燥和/或固相聚合容器2加熱套6在驅動對面的軸承8插入至容器中的進氣/排氣管(空心固定軸)18密封填料產生自受熱的聚合物顆粒的水蒸汽、附加的水分、縮合反應水和隨著縮聚反應的低沸點物質從容器內的進氣/排氣口9經由插入至容器中的進氣/排氣管(空心固定軸)8、驅動對面的軸承6和進氣/排氣管(在驅動對面的空心固定軸)5排出。通過這樣的結構，能夠從容器內部除去密封部分，即使磨損的密封材料從密封部分脫落，防止雜質汙染的過濾器10能阻止磨損的密封材料混入容器中，也就是防止混入目標產物中。
密封填料18的形狀優選是環狀。用於密封填料18的材料僅需是具有極好的耐熱性和低摩擦係數和不發生不可逆的變化諸如因摩擦、磨損、變形等而成分分解的物質。用於密封填料的材料的可用實例包括合成樹脂、碳材料、石棉(包括其中織入了不鏽鋼絲的帶狀產品)、玻璃紗、陶瓷纖維及其複合材料。其中，優選合成樹脂，尤其優選氟樹脂及其複合材料。
此外，可用表面進行了賦予滑動性處理的填料材料。為了給填料材料主體賦予滑動性，可採用成膜潤滑劑例如二硫化鉬、矽、氟樹脂和石墨的粘附方法。
容器內部可以僅包括一個插入其中的進氣/排氣管9，然而其中可能難於進氣/排氣而導致產率下降，因為在只有一個進氣/排氣管的情況下，由於隨容器1一起旋轉的結構、取決於顆粒的填充量其總是沒入聚合物顆粒中。因此，進氣/排氣管9優選是多個並以相等角度安裝於插入至容器中的進氣/排氣管(空心固定軸)8上，尤其優選是3至6個。進一步通過將溫度檢測部分11安裝在插入至容器中的進氣/排氣管(空心固定軸)8的一端，和在其周圍安裝多個容器內的進氣/排氣口9，溫度計周圍的顆粒被進氣/排氣口攪動，因此能提高溫度檢測的精確度。
由於該結構使溫度檢測部分11隨容器1一起旋轉，容器1中的溫度優選通過包括檢測從溫度檢測部分11發射的無線通信信號的方法測量。通信信號不限於特定的系統，只要它們是無線系統，可以選用超聲波、電磁波、可見光等。
本發明的間歇加熱設備有利地適用於聚醯胺的乾燥或固相聚合。本發明中的聚醯胺的示例有例如通過二胺和二羧酸的縮聚、內醯胺的開環聚合和氨基羧酸的縮聚得到的聚醯胺。
二胺的具體例子包括丁二胺；戊二胺；己二胺；庚二胺；辛二胺；壬二胺；鄰苯二胺；間苯二胺；對苯二胺；鄰苯二甲基二胺；間苯二甲基二胺；對苯二甲基二胺；1，2-雙氨基甲基環己烷；1，3-雙氨基甲基環己烷和1，4-雙氨基甲基環己烷。
二羧酸的具體例子包括丁二酸；戊二酸；己二酸；辛二酸；癸二酸；十二烷二酸；間苯二甲酸；對苯二甲酸；鄰苯二甲酸和2，6-萘二甲酸。
內醯胺的具體例子包括己內醯胺；戊內醯胺；月桂內醯胺和十一烷酸內醯胺。氨基羧酸的具體例子包括1，1-氨基十一酸和1，2-氨基十一酸。
實施例下面，將參考操作實施例描述本發明。為了評價，用下列方法進行測定。
水分含量(％重量)在熔點、在汽化條件下30分鐘，通過使用Karl Fischer滴定溼度計(由Mitsbishi Chemical Industries Co.，Ltd.製造，商品名「CA-06」)和水分汽化器(由同一公司製造，商品名「VA-06」)，測定2g顆粒中的水分含量。
相對粘度精確地稱量一克顆粒，將其在20-30℃、在攪拌下溶解於100毫升(mL)96％硫酸中。完全溶解後，將5mL得到的溶液迅速轉入Canon Fenske粘度計中，置於25±0.03℃的恆溫器中10分鐘，然後測量下落時間(t)，而用同樣的方法測量96％硫酸自身的下落時間(t0)。相對粘度從下列公式(A)確定。
相對粘度＝t/t0(A)[3]結晶度通過使用DSC(由Shimadzu Science Co.，Ltd.製造，商品名「DSC-600」)，在升溫速率為10分鐘下在氮氣流中進行DSC(差示掃描量熱法)。結晶度基於測量過程中的結晶放熱峰值和熔融吸熱峰值的結晶熔融熱量來確定。
使用下列聚合物顆粒。
(1)尼龍MXD6顆粒由間苯二甲基二胺和己二酸液相聚合合成的聚醯胺顆粒，其結晶度為5％，水分含量0.30％，相對粘度2.09。
(2)尼龍1，3-BAC6顆粒由1，3-雙氨基甲基環己烷和己二酸液相聚合合成的聚醯胺顆粒，其結晶度為5％，水分含量0.35％，相對粘度2.10。
實施例1將尼龍MXD6顆粒置於間歇乾燥設備中，該設備裝配有三個在容器內的進氣/排氣口、一個溫度計、一個電磁通信信號系統和由氟樹脂複合材料製成的密封填料18，設備中的空氣被氮氣置換，設備內溫度從室溫開始升高以開始乾燥。當顆粒溫度達到135℃時，開始減壓操作以將壓力降低到1.33kPa。設備溫度繼續升高直至達到140℃，停止升溫。經過5小時，設備內部回到大氣壓，開始冷卻。顆粒溫度降低至80℃後，顆粒被從設備中取出。目標顆粒(乾燥產物)的物理性能列於表1中。然後重複間歇乾燥60次，結果未發現源自密封填料的雜質的汙染。
實施例2將尼龍MXD6顆粒置於間歇固相聚合設備中，該設備裝配有三個容器內的進氣/排氣口、一個溫度計、一個電磁通信信號系統和由氟樹脂複合材料製成的密封填料18，設備中的空氣被氮氣置換，設備內溫度從室溫開始升高以開始乾燥。當顆粒溫度達到135℃時，開始減壓操作以將壓力降低到1.33kPa。設備溫度繼續升高直至達到200℃，停止升溫。設備內部回到大氣壓，開始冷卻。顆粒溫度降低至80℃後，顆粒被從設備中取出。目標顆粒(固相聚合產物)的物理性能列於表1中。然後重複間歇固相聚合60次，結果未發現源自密封填料的雜質的汙染。
對比實施例1重複實施例1中的步驟以完成尼龍MXD6顆粒的乾燥，不同的是使用其中僅容器旋轉和其中容器內只安裝了一個進氣/排氣口的常規乾燥設備。目標顆粒(乾燥產物)的物理性能列於表1中。當間歇乾燥重複了22次時，發現了源自密封填料的雜質的汙染。
對比實施例2重複實施例1中的步驟以完成尼龍MXD6顆粒的固相聚合，不同的是使用其中僅容器旋轉和其中容器內只安裝了一個進氣/排氣口的常規乾燥設備。目標顆粒(固相聚合產物)的物理性能列於表1中。當間歇固相聚合重複了14次時，發現了源自密封填料的雜質的汙染。
表1

實施例3重複實施例1中的步驟以完成尼龍顆粒的乾燥，不同的是使用尼龍1，3-BAC6顆粒代替尼龍MXD6顆粒。目標顆粒(乾燥產物)的物理性能列於表2中。然後重複間歇乾燥60次，結果未發現源自密封填料的雜質的汙染。
實施例4重複實施例1中的步驟以完成尼龍顆粒的固相聚合，不同的是使用尼龍1，3-BAC6顆粒代替尼龍MXD6顆粒。目標顆粒(固相聚合產物)的物理性能列於表2中。然後重複間歇固相聚合60次，結果未發現源自密封填料的雜質的汙染。
對比實施例3重複對比實施例1中的步驟以完成尼龍顆粒的乾燥，不同的是使用尼龍1，3-BAC6顆粒代替尼龍MXD6顆粒。目標顆粒(乾燥產物)的物理性能列於表2中。當間歇乾燥重複了30次時，發現了源自密封填料的雜質的汙染。
對比實施例4重複對比實施例2中的步驟以完成尼龍顆粒的固相聚合，不同的是使用尼龍1，3-BAC6顆粒代替尼龍MXD6顆粒。目標顆粒(固相聚合產物)的物理性能列於表2中。當間歇乾燥重複了22次時，發現了源自密封填料的雜質的汙染。
表2

表1和2的結果清楚表明，在實施例1至4中所用的間歇加熱設備的情況下，即使反覆乾燥和固相聚合也未發現源自密封填料的雜質的汙染，然而在對比實施例1至4中所用的間歇加熱設備的情況下，通過反覆乾燥或固相聚合一定次數，發現了源自密封填料的雜質的汙染，由此沒有得到正常的產物。
工業實用性使用本發明的間歇加熱設備能防止產物被隨著密封填料的磨損而產生的雜質汙染，使生產能夠有效進行。
權利要求
1.一種間歇加熱設備，其在惰性氣氛中或在減壓下在一個旋轉的氣密容器中加熱聚合物顆粒；該設備包括一個容器，該容器裝配有即使在旋轉過程中也能測量溫度的溫度檢測部分和即使在旋轉過程中也能降低壓力和/或進行惰性氣體置換的在容器內的進氣/排氣口，和插入容器中以連接所述進氣/排氣口的進氣/排氣管，其中所述進氣/排氣管的旋轉密封部分安裝在所述容器的外部。
2.根據權利要求1的間歇加熱設備，其中容器內的進氣/排氣口包含過濾器。
3.根據權利要求1或2的間歇加熱設備，其中在軸承和插入容器中的進氣/排氣管之間插入環形填料。
4.根據權利要求1的間歇加熱設備，其中環形填料的材料是氟樹脂或其複合材料。
5.根據權利要求1的間歇加熱設備，其中容器包含多個在容器內的進氣/排氣口。
6.根據權利要求1的間歇加熱設備，其進一步包含溫度測量系統，其中溫度是通過使用從溫度檢測部分發射的無線通信信號檢測的。
7.根據權利要求6的間歇加熱設備，其中來自溫度檢測部分的無線通信信號是超聲波、電磁波或可見光。
8.根據權利要求1的間歇加熱設備，其中加熱方法包括用夾套通過使用加熱介質或蒸汽加熱。
9.根據權利要求1的間歇加熱設備，其中聚合物顆粒是聚醯胺顆粒。
10.一種乾燥聚醯胺的方法，包括使用權利要求1至9中任一項所述的間歇加熱設備。
11.一種聚醯胺固相聚合的方法，包括使用權利要求1至9中任一項所述的間歇加熱設備。
全文摘要
本發明提供一種通過在惰性氣氛中或在減壓下間歇加熱聚合物顆粒而對其進行乾燥或固相聚合的設備。更具體地，它屬於一種間歇加熱設備，其通過防止目標產物被隨著密封填料的磨損而產生的雜質汙染使生產能夠有效進行。本發明涉及一種間歇加熱設備，其在惰性氣氛中或在減壓下在一個旋轉的氣密容器中加熱聚合物顆粒，它包含一個容器，該容器裝配有即使在旋轉過程中也能測量溫度的溫度檢測部分和即使在旋轉過程中也能降低壓力和/或進行惰性氣體置換的在容器內的進氣/排氣口；和插入容器中以連接所述進氣/排氣口的進氣/排氣管，其中所述進氣/排氣管的旋轉密封部分安裝在所述容器的外部。
文檔編號F26B11/00GK1597731SQ20041006845
公開日2005年3月23日 申請日期2004年6月18日 優先權日2003年6月18日
發明者志田隆敏, 五井裕之, 黑瀨英之, 田中一實 申請人:三菱瓦斯化學株式會社