[发明专利]制备聚合物颗粒的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备聚合物颗粒的设备和制备聚合物颗粒的方法，所述设备包括：由聚合物熔体连续制备聚合物丝股(polymer strand)的装置和切割所得聚合物丝股的切割装置，所述方法包括如下步骤：由聚合物熔体连续地制备聚合物丝股和将所得的聚合物丝股切割成聚合物颗粒。

背景技术

聚合物颗粒通常通过连续螺杆捏合和挤出方法制备，其中，通过提供热能和/或施加机械剪切力使固体聚合物产品转化为熔体，以及在切割过程中所得的聚合物丝股被切割成聚合物颗粒。一般而言，造粒方法可以分为两个子类。

第一子类，在聚合物丝股从螺杆捏合和挤出设备中出来后立即在熔体状态下进行切割过程。特别是，可以提及水下造粒，其描述在，例如，DE 20300009U1、US 6,217,802B 1、WO 01/94088A2或DE 69621101T2中。

第二子类，所述切割过程可以在聚合物丝股已经冷却并固化之后进行，即，所述造粒过程为所谓的固体物质造粒，其中，已经冷却的固体聚合物丝股被切粒机切割成颗粒，所谓的小丸(pellet)。在根据现有技术的固体物质造粒方法中，输送的丝股通常在同一点被及时切断，这是由冷却区域，即，挤出机与切粒机之间的距离确定的。

特别是对于PET颗粒的制备，常规的设备包括后续的结晶单元(其是串联运行的)，在该结晶单元中，起初以无定形形式存在的颗粒在切割步骤后进一步被缓慢地冷却，从而使颗粒中的聚合物材料可以结晶。获得聚合物颗粒的切割步骤是在尽可能高的温度下进行的，这使得颗粒中残留的热量用于后续的结晶步骤。然而，如果聚合物丝股的冷却速率不足，因为聚合物丝股的温度在切割过程进行时还不够低，所以会存在颗粒相互粘附并团聚的问题。通常地，粘性的团聚颗粒不能被进一步处理，也就是说，必须视为废品。此外，所述设备可能被堵塞，导致造粒过程的中止以进行清洗。

为了避免上述缺点，基于安全的原因，在常规方法中通常在切割步骤前以大于实际需要的程度将需要冷却的聚合物丝股的温度进一步被降低。该安全预防措施是必要的，特别是对于聚合物的性能变化，即，所述聚合物丝股的材料组合物的不均匀性，因为这种不均匀性与玻璃化转变温度Tg的变化相关。同样地，这也需要冷却区域的延长和/或冷却温度进一步降低，从而根据现有技术的冷却过程与高能量输入有关。特别是，如果设备包括后续的结晶单元，以及如果在切割步骤中所述聚合物丝股的温度太低，还可能出现在颗粒中的聚合物材料在没有额外提供热能的情况下更加难于结晶或不可能结晶，从而基于能源的观点而言，所述常规的设备有待改进。

发明内容

本发明的目的是提供制备聚合物颗粒的设备和方法，与常规的设备和方法相比，所述设备和方法提供了甚至在不均匀的材料性能的情况下也能防止聚合物颗粒的凝集和团聚的可能性，同时，提供有效和价廉的工序(procedure)。

为了实现上述目的，本发明提供了下述设备和方法：

1、制备聚合物颗粒(6)的设备，其包括由聚合物熔体(2)连续制备聚合物丝股(4)的装置(8)和切割所得的聚合物丝股(4)的切割装置(10)，其特征在于，所述切割装置(10)相对于制备所述聚合物丝股(4)的装置(8)以距离可变的方式进行设置。

2、根据项目1所述的设备，其特征在于，所述设备为具有下游固体丝股造粒机的螺杆捏合和挤出设备。

3、根据项目1或2所述的设备，其特征在于，所述设备包括冷却所述聚合物丝股(4)的装置(12)，优选为水冷却浴，所述装置(12)至少部分地设置在制备聚合物丝股的装置(8)和切割装置(10)之间，所述冷却聚合物丝股(4)的装置(12)非必须地包括冷却单元(14)。

4、根据项目1～3中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括传感器(16)，优选非接触性光学温度传感器，用于测定在所述切割装置(10)正前方的聚合物丝股(4)的温度。

5、根据项目4所述的设备，其特征在于，所述切割装置(10)和所述传感器(16)被配置成一个单元，该单元相对于制备所述聚合物丝股(4)的装置(8)在轴向上能够移动。

6、根据项目4或5所述的设备，其特征在于，所述设备包括控制单元(18)，通过该控制单元(18)调节所述冷却聚合物丝股(4)的装置(12)和/或所述切割装置(10)的位置。

7、根据项目1～6中任一项所述的设备，其特征在于，所述聚合物为热塑性聚合物，优选为聚酯、聚苯乙烯、聚烯烃、聚酰胺或聚碳酸酯，特别优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯或聚乙烯，或这些聚合物的共聚物。