有粘連傾向塑料顆粒，特別是pet和pu顆粒的結晶方法及裝置的製作方法

2023-10-06 13:38:04 4

專利名稱：有粘連傾向塑料顆粒，特別是pet和pu顆粒的結晶方法及裝置的製作方法
技術領域：
該發明涉及用於有粘連傾向塑料顆粒的結晶方法及相應裝置。
背景技術：
經過現有的製造顆粒的工藝過程後，某些顆粒因受到熱處理而改變了顆粒結構。 例如，從造粒過程開始起，這裡提到的縮寫為PET的聚四氟乙烯顆粒，在工藝過程 的最初形態為非結晶狀態。在後續處理階段，非結晶狀態至少部分轉化為結晶狀態， 即結晶化。分子鏈在該這個過程中被明顯定位。實際上，PET顆粒在結晶時，可獲 得約30—50%的結晶度。
溫度控制在結晶過程中起非常重要的作用。首先，非結晶顆粒應置於或保持在 適當的反應溫度下。第二，某些顆粒，如PET或PU顆粒，在過渡階段有粘連傾 向。PET顆粒甚至在低於結晶溫度的攝氏8(TC至17(TC之間時就開始變粘了。這樣 顆粒在結晶時應進行攪拌，以防止結塊。隨著結晶過程中溫度的升高，粘連傾向開 始減弱。
常規造粒工藝通過加熱和強力攪拌在攝氏80°以下溫度對非結晶顆粒進行結晶。 最近有人提出了一項水下造粒的方法，即，在後續結晶過程中，將經過預先乾燥的 熱態顆粒暴露于振動激勵中。這種振動的激勵防止了塑料顆粒的粘結，儲藏在顆粒 中的工藝熱可同時用於結晶，這樣，採用水下結晶方法時，就不需要額外的熱量。 相反，為了避免結塊，儲存在過渡期料倉的顆粒必須首先進行冷卻，然後才能重新 加熱進行結晶。
公開號為WO 2005/044901的專利中描述了對PET顆粒進行再熱處理的一種方 法。該方法是，非結晶狀顆粒通過振動槽給料進行結晶。振動槽被中間牆以溢流圍 堰形式分成多個連續的腔室。振動槽通過振動激勵器按縱向延伸方向進行振動。這 樣，顆粒在振動激勵的作用下沿槽進行輸送。中間牆攔住料顆粒流，導致縱向湍流。 在某些點上， 一些單個顆粒會溢出中間溢流堰牆，到達顆粒出口。因此，振動槽具 有與一系列與攪拌容器相同的作用。雖然這樣可防止單個顆粒粘連並實現結晶，但
該裝置的缺點是，顆粒停留時間譜相對太長。專利號為DE 10 2004 050 356 Al也提出了採用振動輸送裝置進行PET顆粒結 晶的方法，且振動激勵的方向也是沿輸送方向。與WO 2005/044901相比，顆粒在振 動運輸裝置內的停留時間相對較短，為20—90秒。雖然獲得了更好的停留時間譜， 但單個顆粒的行走路徑相對較短，限制了與其他顆粒相互作用的潛力。這對均衡 顆粒之間的溫度不利。而且在顆粒流表面橫向穿過槽的顆粒與在顆粒流底面的顆粒 的溫度不一致。
如專利號為DE 100 49 263 Al所述，立式軸反應堆的目的是為獲得滿意的停留 時間譜。但它並卻沒有提供振動激勵。
在這一背景下，本發明針對上述方法作了改進，獲得了更短停留時間譜和均勻 溫度梯度，並對相應裝置作詳細說明。

發明內容
本發明的發明目的在於提供一種具有更短停留時間譜和均勻溫度梯度的具有 粘結傾向的塑料顆粒的結晶方法及裝置。
可按專利權利要求l中的技術方案，採用有粘連傾向塑料顆粒特別是PET及PU 顆粒的結晶法予以解決。該方法是，在顆粒的反應溫度下，在振動槽中沿振動槽縱 向延伸方向對顆粒進行橫向振動激勵。上述問題也可根據專利權利要求15的技術方 案，採用合適的結晶裝置進行解決。
橫向振動激勵使振動槽內壁上的顆粒向上運動，並在到達內壁更垂直部分時滑 入槽中，落在後來升起的顆粒上。於是就產生了不間斷的、連續顆粒流，提高了顆 粒之間的相互反應，使顆粒能相互交換工藝熱。這樣，顆粒在結晶階段不僅獲得了 非常短的停留時間譜，還同時獲得了非常均勻的溫度梯度，對產品質量產生了有利 作用。
在振動槽縱向方向上所進行的橫向振動激勵包含一個垂直於槽縱向延伸方向及 重力方向延伸平面的一個方向分量。該分量激勵了定向或圓形振動，從而在垂直於 槽縱向延伸方向的橫切面上至少產生了一個水平分量。這就促進了槽內顆粒的螺旋 運動。
根據本發明的一個優選實施例，顆粒通過振動槽從振動槽一個端截面的顆粒入 口到達槽另一端截面的顆粒出口所需的前進速度主要是通過在顆粒入口導入顆粒實 現的。振動激勵器的主要目的是產生一個橫向運動分量，使槽內的顆粒流完成螺 旋運動。
6然而，對振動發生器或發生器稍作限制便可產生一個沿振動槽方面的分量，從 而加快或降低產品流動速度，或讓其按相反方向運動。根據本發明的更加優選的實施例，振動激勵器或激勵器的有效方向是可調節的。 例如，採用適當的激勵系統，通過在操作時加大或減少振動槽方向上或與產品給料 相反的方向上的推進分量，可輕鬆改變顆粒在振動槽內的停留時間。而且，調節還 有利於快速倒空。另一方法是，設置一臺對準振動槽縱向延伸方向的振動激勵器。通過選擇適當 位置、進行適當偏轉和調整，該振動激勵器可激勵出既含橫向分量又含縱向分量的 振動。該發明最好採用水下造粒工藝的預乾燥顆粒連續給料方式。然而，也可採用擠出造粒工藝的方式導入顆粒。不過，這樣就需要提供額外的熱量，使顆粒達到反應溫度。例如，可通過工藝空氣導入熱量。在對PET顆粒進行結晶化時，將工藝空氣從以上噴嘴吹入或吹至振動槽內顆粒可產生特別有利的效果，這已經得到證明。 另外，也可以通過位於顆粒流中的一根或多根多孔管吹入空氣。 還可通過振動槽內壁上的空隙吹入工藝空氣。該空隙最好位於底部區域，也可延伸至更垂直的內壁部分。也可通過輻射或接觸傳輸導入熱量。為此，可將輻射器置于振動槽上方，或者將加熱元件置於顆粒流上方。還可通過工藝空氣或其他冷卻裝置去除熱量。 專利的權利要求中還包括了了本專利的其他優選的實施方式。 通過採用上述的技術方案，本發明提供了一種具有更短停留時間譜和均勻溫度梯度的具有粘結傾向的塑料顆粒的結晶方法及裝置。本專利通過以下圖中實施例作了更詳細的說明。


圖1是有粘連傾向塑料顆粒結晶裝置第一實施例的側視圖；圖2是圖1裝置在縱向延伸方向上的橫向斷面圖；圖3是有粘連傾向塑料顆粒結晶裝置第二實施例的側視圖；圖4是圖3裝置在縱向延伸方向上的橫向斷面圖；圖5是具有改進的工藝空氣入口的改良振動槽斷面圖；圖6是經過第二次改進後的振動槽斷面圖；圖7是經過第三次改進後的振動槽斷面圖；圖7a顯示了根據圖7對熱傳輸系統作出的改進；圖8為有粘連傾向顆粒結晶裝置的第三實施例的側視圖；圖9為圖8裝置在縱向延伸方向上的橫向斷面圖；圖10為非對稱斷面振動槽的側視圖；圖ll為顯示振動激勵器另一種布置方式的側視圖；圖12為顯示振動槽側面傾斜的側視圖；圖13顯示了帶導葉振動槽的第西實施例；圖14為圖13振動槽的導葉斷面圖；具體實施方式
圖1和圖2中的第一實施例是在熱處理過程中進行的有粘連傾向塑料顆粒的結 晶裝置。該類塑料顆粒包括聚酯顆粒，例如聚酯激聚亞安酯等聚合體顆粒，同時也 可以使用最初為非結晶形態，通過水下或擠出造粒工藝形成PET顆粒。PET顆粒在簧載軸承上振動槽1內通過振動激勵進行結晶。圖1顯示了特別適 合於導入振動槽時就己經達到反應溫度的顆粒的相應裝置，其還可以散去多餘的熱 量。經過脫水的預乾燥顆粒通過顆粒入口2進入水平振動槽1。振動槽l的相應端 截面3在振動槽1的縱向延伸方向上由端壁4密封。必要時，可在端壁4可設置 適當的空隙或注入管嘴導入顆粒。結晶顆粒在振動槽1端截面6的顆粒出口 5排除。 密封斷面的斷壁7裝有適當的出口空隙8，該空隙在必要時可通過百葉窗關閉。振動槽1在其縱向延伸方向上位於顆粒出口 2與顆粒出口 5之間有一個暢通斷 面。與其他斷面不同的是，該斷面沒有溢出壁，溢流圍堰等，這樣就為穿過振動槽 的所有顆粒形成一個相同和均勻的通道。在顆粒入口 2與顆粒出口 5之間的整個長 度上，振動槽1的斷面最好始終保持連續的暢通。於是就為振動槽1形成了從顆 粒入口 2與顆粒出口 5之間的一個連續和不間斷暢通斷面。振動槽1在縱向延伸方向上被橫向激勵，以防止顆粒粘結和儘可能獲得同一個 溫度梯度。例如，圖1顯示了安裝在振動槽1側面的兩臺三相振動激勵器9和振動 激勵器10，電機的有效方向橫向延伸至振動槽1。另一辦法是，將一臺單獨的振動 激勵器安裝在振動槽l上，替代三相振動激勵器9和10，如同2的虛線所示，該振動激勵器以適當方式使振動槽1產生橫向振動。圖11顯示了振動激勵器19位於 振動槽1以下縱向延伸方向時的配置情況。與圖2所示斷面相同或相似的斷面和上述振動激勵一道，使靠近振動槽1內壁 的顆粒被帶入更垂直區域，並滑落在後來的顆粒上，從而產生橫向循環。在上述的第一個具體實施例中，振動激勵並未在對顆粒輸送至顆粒出口 5時起 作用。相反，僅是通過將顆粒從顆粒入口2送入獲得了顆粒流的前進速度。與從顆 粒入口 2至顆粒出口 5之間的顆粒流與橫向振動激勵一起，使得顆粒完成了一個不 間斷的螺旋運動，從而促進了顆粒更好地相互反應，並獲得了均勻的溫度梯度和更 短的停留時間譜。可以對第一實施例作更多改進。具體改進將使用更多的實施例以及它們的結構 配置在以下進行說明。圖3和圖4顯示了振動槽l 、振動激勵器9和IO配置方式與第一實施例相同 的裝置。該裝置也設有熱傳導設施，從而在輸送來自造粒工藝的非結晶顆粒時，在 保持工藝熱量方面上不再如原來那麼複雜。而且，冷顆粒可在不發生粘連的情況下 再加熱至反應所需的溫度。在第二個具體的實施例中，振動槽i上部設有用於提供工藝空氣的設施11。該設施包括從上面伸入振動槽1的數個噴嘴12。然而，也可僅通過一個噴嘴12提供 工藝空氣。噴嘴12的出口13可直接位於顆粒流上部的位置。不過，也可讓噴嘴12 及其出口 13伸入顆粒流。可保證導入的空氣溫度達到各自要求。噴嘴12應最好位 於緊臨顆粒進口2的位置上。己經證實，空氣從上部送入顆粒流可獲得非常好的效 果，特別是在使用PET顆粒的情況下。但是，進行進一步配置的振動槽l'的結構，可以從下部導入工藝空氣，如圖5 所示。為此，加工了數個空隙14，特別是在振動槽l'底部區域15的顆粒流G以內 位置上，用於提供工藝空氣。圖6中提供了另外一個實施例，其中， 一根多孔管16位於顆粒流G上。多孔 管16縱向延伸，主要位于振動槽l的中心。工藝空氣通過管道16中的空隙吹入。關於這一目的，工藝空氣指適合於為顆粒輸送熱量的任何氣體介質。此外，工 藝空氣可向顆粒添加催化劑或添加劑。此外，工藝空氣以冷卻為目的使用。圖7顯示了振動槽1另外一個實施例，其中，加熱元件17位於顆粒流G中， 通過接觸傳導熱量。上述的加熱元件17可以是載熱管。同時，也可採用電加熱元件。在進行進一步改進時，振動槽1'的內壁可作為一種加熱系統17'，如圖7a的所示。工 作介質穿過內壁進行循環，即，通過噴嘴12進入內壁，通過22離開內壁。 也可將上述的不同的導熱方法相互結合起來。必要時，可採用指定裝置，將工藝空氣或工作介質用於冷卻目的而不是導熱。圖8和圖9顯示了有粘連傾向塑料顆粒結晶裝置的第三個實施例。與第一個實 施例相同，其也設置了一個振動槽l，以及沿著該槽縱向延伸提供橫向激勵振動的兩 臺振動激勵器9和10。與前面已經說明的實施例不同的是，導入顆粒的熱量是通過 輻射實現的。出於該目的，顆粒入口附近設有幾臺輻射器18,對準顆粒流表面。可以通過稍微旋轉橫向振動激勵器9和IO的方向來增加或者降低進料的速度。 這就可以影響槽內顆粒的停留時間。必要時，也可在斜坡之上進行傳輸。而且，橫向振動激勵器9和IO可加裝增量式編碼器，並通過適當的控制系統控 制其向軸線傾斜。這就可便於快速和連續調整給料部件。也可顛倒給料方向。在這裡，也可將中央振動激勵器19設在任何位置，替代橫向振動激勵器9和10。然而，在任何情況下，橫向激勵在結晶時仍然起主導作用。上述所有具體化的 措施能夠應用所有的說明過的具體實施例中。圖10顯示了截面形狀不為弧形的振動槽1"的實施例。截面可在底板20上成形， 底板在橫向振動激勵器9的有效方向上以平坦為主。另外，底板可在有效方向上上 升、下降或保持水平狀態。圖12也顯示了振動槽1可橫向傾向的可能性，從而使顆粒上升時所依靠的壁 面積大於壁另一側面積。在圖13和14顯示的實施例中，導葉20安裝在振動槽1內。導葉不限制顆粒的 連續給料，所以不構成障礙或溢流堰。相反，它們的布置旨在儘可能使顆粒流在螺 旋路徑上通過振動槽l。配置導葉20時，與底板之間留出一個間隙，便於倒空振動 槽而不留下任何殘留物。而且，導葉20在安裝時也可與振動槽1的截面稍稍錯開， 從而產生一個補充的混合分量。雖然前面已經對該發明的技術方案作了詳細說明，但該發明實際上並不限於前 面巳經說明的具體實施例，而是包括權利要求樹中規定的所有裝置和方法。
權利要求
1、一種有粘連傾向塑料顆粒，特別是PET和PU顆粒的結晶方法，在該方法中，該顆粒在振動槽(1)中接近它們反應溫度的環境下受到振動激勵，其特徵在於，振動激勵的是沿著振動槽(1)的縱向延伸方向對顆粒進行橫向振動激勵。
2、 根據權利要求1所述的有粘連傾向塑料顆粒，特別是PET和PU顆粒的結晶方法， 其特徵在於，振動激勵對塑料顆粒在振動槽(1)的縱向延伸方向進行橫向激勵，使 得位于振動槽(I)中的顆粒在振動槽(1)縱向延伸方向上進行螺旋運動。
3、 根據權利要求1或2所述的有粘連傾向塑料顆粒，特別是PET和PU顆粒的結晶 方法，其特徵在於，所述的顆粒橫向移動通過振動槽(1)，該振動槽(1)中的顆粒 入口 (2)和顆粒出口 (5)之間的縱向延伸方向上未設置溢流堰牆。
4、 根據權利要求1至3所述的有粘連傾向塑料顆粒，特別是PET和PU顆粒的結晶 方法，其特徵在於，所述的顆粒橫向移動通過振動槽(1)，該振動槽(O中的顆粒 入口 (2)和顆粒出口 (5)之間的縱向延伸方向上設置有連續的、不間斷的橫截面。
5、 根據權利要求1至3所述的有粘連傾向塑料顆粒，特別是PET和PU顆粒的結晶 方法，其特徵在於，在所述的振動槽(1)中，顆粒的流向受到至少一個導向葉片(20)的導引。
6、 根據權利要求1至5所述的有粘連傾向塑料顆粒，特別是PET和PU顆粒的結晶 方法，其特徵在於，振動激勵系統在振動槽(l)的縱向延伸方向裝有一個附加組件。
7、 根據權利要求1至5所述的有粘連傾向塑料顆粒，特別是PET和PU顆粒的結晶 方法，其特徵在於，顆粒從振動槽(1)的一個端截面(3)的顆粒入口處朝向振動 槽(1)的相反末端的顆粒出口 (5)處移動的速度基本上受到通過顆粒入口 (2) 的入料速度的影響。
8、 根據權利要求1至7所述的有粘連傾向塑料顆粒，特別是PET和PU顆粒的結晶 方法，其特徵在於，在水下粒化過程中製作的顆粒預先乾燥並被連續的送至振動槽(1)中。
9、 根據權利要求1至7所述的有粘連傾向塑料顆粒，特別是PET和PU顆粒的結晶 方法，其特徵在於，通過擠出粒化過程製作的顆粒被送至振動槽(1)中，同時還需 要向振動槽(1)中傳導額外的熱量。
10、 根據權利要求1至9所述的有粘連傾向塑料顆粒，特別是PET和PU顆粒的結 晶方法，其特徵在於，熱量的傳導是通過工藝空氣實現的，該工藝空氣通過上面至少一個噴嘴(12)被吹入位于振動槽(1)的顆粒之上或其中。
11、 根據權利要求1至10所述的有粘連傾向塑料顆粒，特別是PET和PU顆粒的結 晶方法，其特徵在於，熱量的傳導是通過工藝空氣實現的，工藝空氣通過位於顆粒 流中的一個或多個管道(16)被吹入。
12、 根據權利要求1至11所述的有粘連傾向塑料顆粒，特別是PET和PU顆粒的結 晶方法，其特徵在於，熱量的傳導是通過工藝空氣實現的，工藝空氣通過振動槽(r) 的內牆(15)中的空隙(14)被吹入，特別是在底面或側壁區域內。
13、 根據權利要求1至12所述的有粘連傾向塑料顆粒，特別是PET和PU顆粒的結 晶方法，其特徵在於，熱量的傳導是通過輻射方式實現的。
14、 根據權利要求1至13所述的有粘連傾向塑料顆粒，特別是PET和PU顆粒的結 晶方法，其特徵在於，熱量的傳導是通過增加加熱，冷卻元件(17， 17')實現的接 觸傳導的方式實現的。
15、 一種有粘連傾向塑料顆粒，特別是PET和PU顆粒的結晶裝置，包括安裝有至 少一個振動激勵器(9， 10， 19)的振動槽(1)，顆粒在振動槽(1)中接近它們反 應溫度的環境下受到振動激勵，其特徵在於，振動激勵器(9， 10， 19)的是沿著振 動槽(1)的縱向延伸方向對顆粒進行橫向振動激勵。
16、 根據權利要求15所述的有粘連傾向塑料顆粒，特別是PET和PU顆粒的結晶裝 置，其特徵在於，振動槽(1)在顆粒入口 (2)與顆粒出口 (5)之間的縱向延伸方 向上設有一個不間斷的截面。
17、 根據權利要求15所述的有粘連傾向塑料顆粒，特別是PET和PU顆粒的結晶裝 置，其特徵在於，振動槽(1)至少設有一個用以為顆粒流導嚮導葉(20)。
18、 根據權利要求15至17所述的有粘連傾向塑料顆粒，特別是PET和PU顆粒的 結晶裝置，其特徵在於，振動槽(1)上至少包括一個可以將工藝空氣從上面吹下的 噴嘴(12)，該噴嘴(12)沿振動槽(1)方向延伸。
19、 根據權利要求15至17所述的有粘連傾向塑料顆粒，特別是PET和PU顆粒的 結晶裝置，其特徵在於，振動槽(1)上設置有一根用於吹入空氣的管道(16)。
20、 根據權利要求15至17所述的有粘連傾向塑料顆粒，特別是PET和PU顆粒的 結晶裝置，其特徵在於，用於吹送工藝空氣的孔隙(14)設在振動槽(l')的內壁(15)， 特別是底板及側壁區域上。
21、 根據權利要求15至20所述的有粘連傾向塑料顆粒，特別是PET和PU顆粒的結晶裝置，其特徵在於，輻射器位于振動槽(1)的上方。
22、 根據權利要求15至21所述的有粘連傾向塑料顆粒，特別是PET和PU顆粒的 結晶裝置，其特徵在於，振動槽(1)至少設有一個加熱或冷卻元件U7, 17')，通 過接觸傳遞，導入或疏散熱量。
23、 根據權利要求15至22所述的有粘連傾向塑料顆粒，特別是PET和PU顆粒的 結晶裝置，其特徵在於，振動槽(1)的至少底部區域可進行加熱或冷卻。
24、 根據權利要求15至23所述的有粘連傾向塑料顆粒，特別是PET和PU顆粒的 結晶裝置，其特徵在於，振動激勵器(9， 10， 19)產生振動，振動時在振動槽(1) 縱向延伸方向上的分量小於橫向方向的分量。
25、 根據權利要求15至24所述的有粘連傾向塑料顆粒，特別是PET和PU顆粒的 結晶裝置，其特徵在於，振動槽(9， 10， 19)的有效方向可以調節。
26、 根據權利要求15至25所述的有粘連傾向塑料顆粒，特別是PET和PU顆粒的 結晶裝置，其特徵在於，設有用於驅動振動激勵器(9, 10; 19)的控制系統，以在振動 槽(1)的縱向延伸方向上傾斜振動激勵器(9, 10; 19)的有效軸線，在振動槽(1) 的縱向延伸方向上對前進速度進行修改。
全文摘要
本發明涉及一種有粘連傾向塑料顆粒，特別是PET和PU顆粒的結晶方法及裝在該方法中，振動槽(1)內的顆粒在接近其反應溫度下在振動槽(1)的縱向延伸方向上受到橫向振動激勵。顆粒流沿一條螺旋路徑通過振動槽，獲得了較短的停留時間譜和均勻的顆粒溫度梯度。同時，可靠地防止了粘連情況的出現。
文檔編號B29B13/02GK101316689SQ200680031493
公開日2008年12月3日 申請日期2006年8月21日 優先權日2005年8月29日
發明者曼福雷德·維約爾, 約翰·馬約爾 申請人:振動機械製造斯庫塞斯有限責任公司