WO2008071278A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung und behandlung von granulatkörnern - Google Patents

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Fernando Eusebio
Brent Allan Culbert
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Buehler AG
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
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    • B29B9/16—Auxiliary treatment of granules
    • B29B2009/165—Crystallizing granules

Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for the production and treatment of Granulatkörnem of plastic material.
  • Such processes include the steps of granulating a melt of the plastic material into granules, cooling the granules in a cooling fluid, separating the granules from the cooling fluid and further processing the granules, in particular crystallization of the granules.
  • German patent application DE 10 2005 010 706 A1 discloses a process for the thermal treatment of polyester pellets, in which a polyester melt is fed to an underwater granulator and granulated, and the granules are subsequently dried and subjected to a crystallization step, one leading to partial crystallization of the granules leading heat treatment takes place by means of the granular natural heat. After the crystallization has taken place, the crystallized granules are already suitable for further processing and can be fed via a granulate switch to an additional aftertreatment device or a silo.
  • the process according to the invention for the production and treatment of granulated polymers of plastic material has the following steps: Granulating a melt of the plastic material into granules;
  • a control device is provided in this method by which at least the crystallization process step is controlled and the process is controlled such that, in the event of disruption of the crystallization, the granules are transferred from the cooling fluid to a buffer after separation of the granules and if the disturbance is no longer present, the intermediately stored granules are crystallized in the buffer and crystallized.
  • the stream of granules after separation of the granules from the cooling fluid at occurrence of a disturbance of the crystallization step is redirected and stored so that when the disorder is no longer present, the interposed granules are fed from the buffer for crystallization and can be crystallized ,
  • the process according to the invention is particularly effective in the production and treatment of granules of plastic material, wherein the plastic material is preferably a crystallizable thermoplastic polycondensate, such as polyamide, polyester, polycarbonate, polylactide, polyhydroxyalkanoate or their copolymers or Mixtures, in particular polyethylene terephthalate or one of its copolymers.
  • plastic material is preferably a crystallizable thermoplastic polycondensate, such as polyamide, polyester, polycarbonate, polylactide, polyhydroxyalkanoate or their copolymers or Mixtures, in particular polyethylene terephthalate or one of its copolymers.
  • the temperature of the cooling fluid in the event of disruption of crystallization to a temperature T 2 ⁇ Ti, wherein the temperature Ti is an original temperature of the cooling fluid in the event of any disturbance of the crystallization.
  • the temperature of the cooling fluid can preferably be lowered to a temperature T 2 in such a way that the granules in the cooling fluid are cooled such that the temperature of the granules fed into the intermediate reservoir after the separation step is within a range such that these at least do not stick to their surface.
  • the granules can therefore be interposed with a suitable choice of temperatures, especially at suitably low temperatures, particularly easy and reliable without sticking in the buffer, wherein the not yet crystallized granules there at least on their surface may have an a-morph structure.
  • the average temperature of the granules may be lowered from a temperature T 3 to a temperature T 4 ⁇ T 3 , the temperature T 3 being in a range in which glue the granules in the buffer, and the temperature T 4 is in a range in which the granules do not stick in the buffer.
  • the temperature T 4 may be below the glass transition temperature of the plastic material, preferably below 80 ° C, more preferably below 60 ° C.
  • the temperature T 3 may be above the glass transition temperature of the plastic material, preferably above 80 ° C, more preferably above 100 0 C.
  • the average temperature of the granules can be raised from a temperature T 4 to a temperature Ts> T 4 , the temperature T 5 of an average granule temperature before crystallization in case of no disturbance Crystallization corresponds, preferably and substantially corresponds to the temperature T 3 .
  • the sequence of the method according to the invention can be continued without sticking of the granules, whereby a secure and reliable production of the granules according to the invention is particularly ensured, in particular after the failure of crystallization, when the crystallization then works "normally” again.
  • the lowering and / or raising of the granulate temperature can take place by raising or lowering the temperature of at least a part of the cooling fluid.
  • the lowering and / or raising of the granulate temperature can also be effected by raising or lowering the contact time with at least a part of the cooling fluid.
  • the granules temporarily stored in the buffer are fed for crystallization so as to be mixed with further granules, which are then subjected to crystallization according to the trouble-free process of up to 20% of a total mass flow of the granules fed for crystallization, preferably in an amount of up to 10% of a total mass flow of the granules fed for crystallization, more preferably in an amount of from 5% to 10% of a total mass flow of the granules fed for crystallization.
  • the quantity of granules temporarily stored in the temporary storage medium is gradually returned to the "normal" process after separation of the granules from the cooling fluid and before crystallization of the granules.
  • the device according to the invention for the production and treatment of granules of plastic material has a granulation device for granulating a melt of the plastic material to granules, wherein the granulated granules are cooled with a cooling fluid, preferably in a cooling device for cooling the granules in the cooling fluid, wherein the granules after the granulation are preferably conducted in the cooling fluid, a separation device for separating the Granulatspringmer from the cooling fluid and a crystallizer for crystallizing the granules.
  • the device according to the invention also has a branching device arranged between the separating device and the crystallization device, which is connected to a buffer for the granules diverted by the branching device.
  • the branching device is controllable via a control device, by means of which at least the crystallization device can be monitored, that in the event of a disturbance of the crystallization device, the granules can be fed to the intermediate storage and if the disturbance is no longer present, the granules temporarily stored in the intermediate storage device can be fed to the crystallization device.
  • the supply to and from the buffer can be carried out by transport, for example, a stream of air or by mechanical transport in the form of screws, conveyors known type or the like according to the invention.
  • the device according to the invention it is possible, in the case of the production and treatment of granules of plastic material, to enable reliable and reliable production of the granules even in the event of failure of a crystallization device or of a crystallizer.
  • the branching device is designed in such a way that the granules stored intermediately in the intermediate storage device can be fed to the crystallization device via the branching device.
  • the granules thus take over the appropriately designed branching the same way in the buffer and out of the cache. This makes it possible to realize a particularly simple and also cost-effective design of the device according to the invention.
  • the advantages and features described in connection with the method according to the invention can be realized.
  • the description in connection with the method according to the invention, as far as applicable, also applies mutatis mutandis to the device according to the invention.
  • the device according to the invention can carry out the method according to the invention.
  • Figure 1 is a schematic view of an apparatus for manufacturing
  • Figure 2 is a schematic view of an apparatus for manufacturing
  • Figure 3 is a schematic view of an apparatus for manufacturing
  • Figure 4 is a schematic view of an apparatus for manufacturing
  • the device according to the invention consists of a granulation device 1 for granulating a melt of the plastic material into granules, wherein the melt of the plastic material is fed from a reactor or extruder 2 to the granulation device 1.
  • the granulated granules are cooled with a cooling fluid, preferably in a cooling device for cooling the Granulatkömer in the cooling fluid, wherein preferably the granules are transported away from the granulation device 1 in the cooling fluid.
  • Cooling fluid or suitable gases are preferably used as cooling fluid.
  • the cooling fluid with the granules reaches a separating device 3 for separating the granules from the cooling fluid, ie the Granulatkömer be separated from the cooling fluid and dried accordingly.
  • separation device 3 a well-known separation device may be provided, for example a centrifugal dryer. Such devices are generally known to the person skilled in the art and will therefore not be described in more detail here.
  • the granules are fed during normal operation of the device according to the invention (ie, if there is no disturbance of a crystallization device 4) of the crystallization device 4 or the crystallizer 4 for the crystallization of the granules.
  • the Crystallization of the granules in the crystallizer nor a solid phase (poly) condensation step in a corresponding condensation device 13 are performed.
  • a cooling fluid circuit is provided according to FIG. 1, the heat exchanger 10 and / or 11 being supplied by the separating device 3 via a storage tank 9 and via filters and pumps as well as suitable valves, via which a heating or cooling as required the cooling fluid can take place, as indicated by the arrows in Figure 1.
  • the thus cooled or heated cooling fluid is then (re) fed to the granulation device 1.
  • the control of the cooling fluid circuit takes place via a cooling fluid circuit / temperature control 12, which in particular controls and / or monitors the temperatures of the cooling fluid, as indicated by the dashed lines in FIG.
  • a branching device 6 is arranged between the separating device 3 and the crystallization device 4, which branching device is connected to a buffer 5 via valves.
  • the temperature in the buffer 5 is preferably chosen so that a sticking of the granules, which are temporarily stored there and are not yet crystallized, can be avoided, i.e. the temperature is preferably below the glass transition temperature of the plastic material from which the granules are produced.
  • a waste store 8 can be provided in addition to the buffer 5, which can no longer continue to use granules.
  • the branching device 6, which is arranged between the separating device 3 and the crystallization device 4 and which is connected to the buffer 5 and the waste storage 8, can be controlled via a control device 7, by which at least the crystallization device 4 can also be monitored in the case of a disturbance of the crystallization direction 4 Granulatkömer the intermediate memory 5 can be supplied and if the disorder is no longer present, the interposed in the buffer 5 granules of the crystallization device 4 can be fed.
  • the branching device 6 can simultaneously be designed as a combined return device, which can be controlled and controlled by the control device 7 (active).
  • the supply / removal of the granules to and from the buffer can be effected by transport, for example, a stream of air or by mechanical transport in the form of screws, conveyors known or the like according to the invention.
  • FIGS. 2 to 4 show a granulation device as an element of preferred embodiments of the device according to the invention for producing and treating granules.
  • the embodiments shown in FIGS. 2 to 4 point to the granulation device 1, the separating device 3 for a cooling-fluid separation and a hot-water circuit (tank, start-up heater, pump, cooler). After the separation device 3 follows the crystallization device 4.
  • an oversize separator may be provided between the granulation device 1 and the separation device 3.
  • FIG. 2 shows a schematic view of an apparatus for producing and treating granules of plastic material according to another embodiment of the invention.
  • the embodiment shown in FIG. 2 has an additional cooling device 14 between the branching device 6 and the intermediate store 5 in order to ensure adjustment of the desired temperatures, in order to ensure that the diverted granules stick together even when a crystallization disruption occurs to avoid and ensure continuous operation.
  • the cooling device 14 may be gas or liquid operated.
  • the further embodiment of the invention shown schematically in FIG. 3 differs from the embodiment shown in FIG. 2 essentially in that, according to the embodiment of FIG. 3, it is additionally possible to switch the circuit of the cooling fluid from a hot water circuit to cold water mode.
  • Separate storage tanks 9 for hot water and cold water allow a quick changeover.
  • granules should either not be produced during the transitional phase (by a brief interruption of granulation), or during the changeover a corresponding (additional) cooling should be made "off-line" or the granules produced during the transitional phase Conversion can be fed via a conveyor per se known type of cooling device, whereby the conveyor itself can act as a cooling device.
  • FIG. 4 differs from the embodiments shown in FIGS. 2 and 3 essentially in that, according to the embodiment of FIG. 4, an additional switch-over is provided between a water separation and the separating device 3, which is an alternative Operation of the system via an additional cold water circuit allowed.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung und Behandlung von Granulatkörnern aus Kunststoffmaterial. Dabei erfolgt ein Granulieren einer Schmelze des Kunststoffmaterials zu Granulatkörnern, ein Kühlen der Granulatkömer in einem Kühlfluid, ein Trennen der Granulatkörner von dem Kühlfluid sowie eine Kristallisation der Granulatkörner. Erfindungsgemäß ist eine Steuerungseinrichtung vorgesehen, durch welche zumindest die Kristallisation überwacht wird und das Verfahren so gesteuert wird, dass im Fall einer Störung der Kristallisation die Granulatkörner nach dem Trennen der Granulatkörner von dem Kühlfluid einem Zwischenspeicher zugeführt werden und wenn die Störung nicht mehr vorliegt, die in dem Zwischenspeicher zwischengelagerten Granulatkörner zur Kristallisation zugeführt werden und kristallisiert werden.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung und Behandlung von Granulatkörnern
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung und Behandlung von Granulatkörnem aus Kunststoffmaterial.
Üblicherweise weisen solche Verfahren die Schritte auf des Granulierens einer Schmelze des Kunststoffmaterials zu Granulatkörnern, des Kühlens der Granulatkörner in einem Kühlfluid, des Trennens der Granulatkörner von dem Kühlfluid und der Weiterbehandlung der Granulatkömer, insbesondere die Kristallisation der Granulatkörner.
Bei der Herstellung und Behandlung von Granulatkörnern aus Kunststoffmaterial, insbesondere von Granulatkörnern aus Polymeren von thermoplastischen Polyes- tem oder Copolyestern, z.B. PET, welche gemäß dem Stand der Technik beispielsweise durch Unterwasserstranggranulierung oder Unterwassergranulierung herstellbar sind, ist es üblich, nach einer kurzen Verweilzeit des Granulats in einem Kühlfluid, dieses Kühlfluid möglichst schnell und effektiv von den Granulatkörnern zu trennen und die Granulatkörner einer Kristallisationseinheit zur Durchführung der Kristallisation der Granulatkörner zuzuführen. Üblicherweise können Granulatkörner aus Kunststoffmaterial erst nach erfolgter Kristallisation zuverlässig weiterverarbeitet werden, da sie vor einer Kristallisation weitgehend amorphe Oberflächen aufweisen, so dass sie bei relativ hohen Temperaturen oberhalb der Glasübergangstemperatur des Materials zum Verkleben neigen, was die Weiter- verarbeitbarkeit und die Handhabung solcher noch nicht kristallisierten bzw. zumindest an ihrer Oberfläche noch nicht kristallisierten Granulatkörner erschwert bzw. aufgrund ihres leichten Zusammenklebens unmöglich macht. Kommt es zu einer Störung bei der Kristallisation während des Verfahrens der Herstellung sol- cher Granulatkörner oder sogar zu einem Komplettausfall eines entsprechenden Kristallisators, so muss der gesamte Verfahrensablauf unterbrochen werden und die in der entsprechenden Vorrichtung vorhandene Schmelze bzw. bereits granulierte aber noch nicht kristallisierte Granulatkörner müssen dann aufwendig ent- sorgt werden, was eine kontinuierliche Produktion von Granulatkörnern erschwert bzw. unmöglich macht.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2005 010 706 Al ist ein Verfahren zur thermischen Behandlung von Polyesterpellets bekannt, bei welchem eine Po- lyesterschmelze einem Unterwassergranulator zugeführt und granuliert wird und die Granulatkörner anschließend getrocknet und einem Kristallisationsschritt unterzogen werden, wobei eine zu einer Teilkristallisation der Granulatkörner führende Wärmebehandlung mittels der an den Granulaten vorhandenen Eigenwärme erfolgt. Nach der so erfolgten Kristallisation sind die kristallisierten Granulatkör- ner bereits zur Weiterverarbeitung geeignet und können über eine Granulatweiche einer zusätzlichen Nachbehandlungseinrichtung oder einem Silo zugeführt werden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrich- tung zur Herstellung und Behandlung von Granulatkörnern aus Kunststoffmaterial vorzusehen, welche(s) die Nachteile des Standes der Technik überwindet und insbesondere eine sichere und zuverlässige Erzeugung von Granulatkörnern auch bei auftretenden Störungen bei der Kristallisation ermöglicht.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einem Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 13. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den jeweiligen Unteransprüchen definiert.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung und Behandlung von Granulat- kömern aus Kunststoffmaterial weist die folgenden Schritte auf: Granulieren einer Schmelze des Kunststoffmaterials zu Granulatkörnern;
Kühlen der Granulatkörner in einem Kühlfluid; - Trennen der Granulatkörner von dem Kühlfluid;
Kristallisation der Granulatkömer.
Erfindungsgemäß wird bei diesem Verfahren eine Steuerungsvoπϊchtung vorgesehen, durch welche zumindest der Verfahrensschritt der Kristallisation über- wacht wird und das Verfahren so gesteuert wird, dass im Fall einer Störung der Kristallisation die Granulatkörner nach dem Trennen der Granulatkörner von dem Kühlfluid einem Zwischenspeicher zugeführt werden und wenn die Störung nicht mehr vorliegt, die in dem Zwischenspeicher zwischengelagerten Granulatkörner zur Kristallisation zugeführt werden und kristallisiert werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist also sichergestellt, dass die Herstellung und Behandlung der Granulatkörner zuverlässig auch bei auftretenden Störungen bei der Kristallisation ermöglicht wird. Erfindungsgemäß wird der Strom der Granulatkörner nach dem Trennen der Granulatkörner von dem Kühlfluid bei Auftre- ten einer Störung des Kristallisationsschritts so umgeleitet und gespeichert, dass, wenn die Störung nicht mehr vorliegt, die zwischengelagerten Granulatkörner aus dem Zwischenspeicher zur Kristallisation zugeführt werden und kristallisiert werden können.
Insgesamt ist es möglich, ein Verfahren zur Herstellung und Behandlung von Granulatkörnern auf erfindungsgemäße Art zu realisieren, wobei selbst vor der Kristallisation bzw. bei Störungen im Kristallisationsschritt bzw. bei einem Ausfall des Kristallisationsschritts keine übermäßigen Mengen an Abfall anfallen und das erfindungsgemäße Verfahren nach der Beseitigung der Störung besonders einfach weitergeführt werden kann. Besonders effektiv ist das erfindungsgemäße Verfahren bei der Herstellung und Behandlung von Granulatkörnern aus Kunststoffmaterial, wobei es sich bei dem Kunststoffinaterial bevorzugt um ein kristallisierbares, thermoplastisches PoIy- kondensat, wie zum Beispiel Polyamid, Polyester, Polycarbonat, Polylactid, PoIy- hydroxyalkanoat oder deren Copolymere oder Mischungen, insbesondere Polye- thylenterephthalat oder eines seiner Copolymere handelt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann durch die Steuerungsvorrichtung die Temperatur des Kühlfluids im Fall der Störung der Kristallisation auf eine Tem- peratur T2 < Ti abgesenkt werden, wobei die Temperatur Ti eine ursprüngliche Temperatur des Kühlfluids im Fall keiner Störung der Kristallisation ist. Bevorzugt kann die Temperatur des Kühlfluids so abgesenkt werden auf eine solche Temperatur T2, dass die sich in dem Kühlfluid befindenden Granulatkörner so gekühlt werden, dass die Temperatur der nach dem Trennschritt im Zwischen- Speicher zugeführten Granulatkörner in einem Bereich liegt, dass diese zumindest an ihrer Oberfläche nicht verkleben.
Die Granulatkörner können also bei geeigneter Wahl der Temperaturen, insbesondere bei geeignet tiefen Temperaturen, besonders einfach und zuverlässig ohne zu verkleben in dem Zwischenspeicher zwischengelagert werden, wobei die noch nicht kristallisierten Granulatkörner dort zumindest an ihrer Oberfläche eine a- morphe Struktur aufweisen können.
Bevorzugt ist eine Temperatureinstellung, wobei durch die Steuervorrichtung im Fall der Störung der Kristallisation die durchschnittliche Temperatur der Granulatkörner von einer Temperatur T3 auf eine Temperatur T4 < T3 abgesenkt wird, wobei die Temperatur T3 einer durchschnittlichen Granulattemperatur vor der Kristallisation im Fall keiner Störung der Kristallisation entspricht, und wobei die Temperatur T4 einer durchschnittlichen Granulattemperatur vor dem Zwischen- Speicher entspricht und T4 in einem Bereich liegt, in dem die Granulate im Zwischenspeicher nicht verkleben. Somit ist die sichere und zuverlässige Erzeugung von Granulatkörnern mit dem solchermaßen erfindungsgemäß ausgeführten Verfahren in besonderer Weise sichergestellt, da besonders zuverlässig eine Verklebung der in den Zwischenspeicher umgeleiteten Granulatkörner vermieden werden kann.
Durch die Steuervorrichtung kann im Fall der Störung der Kristallisation die durchschnittliche Temperatur der Granulatkörner nach dem Trennen der Granulatkörner vom Kühlfluid von einer Temperatur T3 auf eine Temperatur T4 < T3 abgesenkt werden, wobei die Temperatur T3 in einem Bereich liegt, in dem die Gra- nulate im Zwischenspeicher verkleben, und die Temperatur T4 in einem Bereich liegt, in dem die Granulate im Zwischenspeicher nicht verkleben.
Die Temperatur T4 kann unterhalb der Glasübergangstemperatur des Kunststoffmaterials liegen, bevorzugt unter 80°C liegen, bevorzugter unter 60°C liegen.
Die Temperatur T3 kann oberhalb der Glasübergangstemperatur des Kunststoffmaterials liegen, bevorzugt über 80°C liegen, bevorzugter über 1000C liegen.
Durch die Steuervorrichtung kann im Fall der Behebung der Störung der Kristalli- sation die durchschnittliche Temperatur der Granulatkörner von einer Temperatur T4 auf eine Temperatur Ts > T4 angehoben werden, wobei die Temperatur T5 einer durchschnittlichen Granulattemperarur vor der Kristallisation im Fall keiner Störung der Kristallisation entspricht, bevorzugt und im Wesentlichen der Temperatur T3 entspricht.
Somit kann der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens ohne Verkleben der Granulatkörner fortgeführt werden, wodurch eine sichere und zuverlässige Erzeugung der Granulatkörner erfindungsgemäß besonders gewährleistet ist, insbesondere nach dem Ausfall der Kristallisation, wenn die Kristallisation dann wieder "normal" arbeitet. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Absenken und/oder Anheben der Granulattemperatur durch Anheben oder Absenken der Temperatur zumindest eines Teiles des Kühlfluides erfolgen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Absenken und/oder Anheben der Granulattemperatur auch durch Anheben oder Absenken der Kontaktzeit mit zumindest einem Teil des Kühlfluides erfolgen.
Erfindungsgemäß bevorzugt ist es bei dem Verfahren, dass, wenn die Störung nicht mehr vorliegt, die in dem Zwischenspeicher zwischengelagerten Granulatkörner zur Kristallisation so zugeführt werden, dass sie weiteren Granulatkörnern zugemischt werden, welche dann entsprechend dem störungsfreien Verfahrensablauf der Kristallisation zugeführt werden, in einer Menge von bis zu 20 % eines Gesamtmassestroms der zur Kristallisation zugeführten Granulatkörner, bevorzugt in einer Menge von bis zu 10 % eines Gesamtmassenstroms der zur Kristallisation zugeführten Granulatkörner, bevorzugter in einer Menge von 5 % bis 10 % eines Gesamtmassenstroms der zur Kristallisation zugeführten Granulatkörner. Es wird also nach und nach die in den Zwischenspeicher zwischengelagerte Menge an Granulatkörner wieder in den "normalen" Verfahrensablauf nach dem Trennen der Granulatkörner von dem Kühlfluid und vor der Kristallisation der Granulatkörner zugeführt.
Neben der Zuführung der zwischengelagerten Granulatkörner nach und nach ist es auch möglich, dass erfindungsgemäß bevorzugt bei dem Verfahren, wenn die Stö- rung nicht mehr vorliegt, zunächst alle in dem Zwischenspeicher zwischengelagerten Granulatkömer zur Kristallisation zugeführt werden, bevor dann weitere Granulatkörner entsprechend dem störungsfreien Verfahrensablauf der Kristallisation zugeführt werden.
Sowohl das Zuführen der zwischengelagerten Granulatkörner nach und nach, als auch das Zuführen aller Granulatkörner, wenn die Störung der Kristallisation nicht mehr vorliegt, zu dem Kristallisationsschritt ermöglicht es gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt eine sichere und zuverlässige Erzeugung von Granulatkörnern, welche auch nicht durch Verkleben den Verfahrensablauf behindern, zu ermöglichen, selbst wenn zwischenzeitlich der Kristallisations- schritt gestört sein sollte.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung und Behandlung von Granulatkörnern aus Kunststoffmaterial weist auf eine Granulationsvorrichtung zum Granulieren einer Schmelze des Kunststoffmaterial zu Granulatkörnern, wobei die granulierten Granulatkörner mit einem Kühlfluid kühlbar sind, bevorzugt in einer Kühlvorrichtung zum Kühlen der Granulatkörner in dem Kühlfluid, wobei die Granulatkörner nach der Granulierung bevorzugt in dem Kühlfluid geführt werden, eine Trenn Vorrichtung zum Trennen der Granulatkömer von dem Kühlfluid und eine Kristallisationsvorrichtung zur Kristallisation der Granulatkörner. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist ferner eine zwischen der Trennvorrichtung und der Kristallisationsvorrichtung angeordnete Abzweigevorrichtung auf, welche mit einem Zwischenspeicher für die durch die Abzweigevorrichtung abgezweigten Granulatkörner in Verbindung steht. Die Abzweigevorrichtung ist über eine Steuerungsvorrichtung, durch welche zumindest die Kristallisationsvoπϊchrung überwachbar ist, so steuerbar, dass im Fall einer Störung der Kristallisationsvorrichtung die Granulatkörner dem Zwischenspeicher zuführbar sind und wenn die Störung nicht mehr vorliegt, die in dem Zwischenspeicher zwischengelagerten Granulatkörner der Kristallisationsvorrichtung zuführbar sind. Die Zuführung zu und von dem Zwischenspeicher kann dabei durch Transport beispielsweise einem Luftstrom oder durch mechanischen Transport in Form von Schnecken, Fördereinrichtungen bekannter Art oder ähnlichem erfindungsgemäß erfolgen. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ist es möglich, bei der Herstellung und Behandlung von Granulatkörnern aus Kunststoffmaterial auch bei Ausfall einer Kristallisationsvorrichtung bzw. eines Kristallisators eine sichere und zuverlässige Erzeugung der Granulatkörner zu ermöglichen. Erfmdungsgemäß bevorzugt ist es, wenn die Abzweigevorrichtung so gestaltet ist, dass über die Abzweigevorrichtung die in dem Zwischenspeicher zwischengelagerten Granulatkörner der Kristallisationsvorrichtung zuführbar sind. Die Granulatkörner nehmen also über die entsprechend gestaltete Abzweigevorrichtung den gleichen Weg in den Zwischenspeicher und aus dem Zwischenspeicher heraus. Diese ermöglicht es, eine besonders einfache und auch kostengünstige Gestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu realisieren.
Ansonsten sind mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Vorteile und Merkmale realisierbar. Die Beschreibung im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gilt, soweit anwendbar, sinngemäß auch für die erfindungsgemäße Vorrichtung. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Vorrichtung das erfindungsgemäße Verfahren ausführen.
Eine Funktionsmatrix, welche beispielhaft das erfindungsgemäße Verfahren veranschaulicht, ist in Tabelle 1 gezeigt.
Tabelle 1 :
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand nicht beschränkender beispielhafter bevorzugter Ausführungsformen davon unter Bezugnahme auf die beigefügte Figuren näher erläutert werden. Es zeigt:
Figur 1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Herstellung und
Behandlung von Granulatkörnern aus Kunststoffmaterial gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Figur 2 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Herstellung und
Behandlung von Granulatkörnern aus Kunststoffmaterial gemäß einer weiteren Ausfuhrungsform der Erfindung; Figur 3 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Herstellung und
Behandlung von Granulatkörnern aus Kunststoffinaterial gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; und
Figur 4 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Herstellung und
Behandlung von Granulatkörnern aus Kunststoffinaterial gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
Die Figur 1 zeigt schematisch einen Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrich- tung zur Herstellung und Behandlung von Granulatkörnern aus Kunststoffmaterial gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, wobei durch die durchgehenden Pfeile der Lauf des Kunststoffmaterials bzw. der Granulatkörner sowie der Lauf des Kühlfluids angegeben sind. Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht gemäß Figur 1 aus einer Granulationsvorrichtung 1 zum Granulieren einer Schmelze des Kunststoffmaterials zu Granulatkörnern, wobei die Schmelze des Kunststoffmate- rials von einem Reaktor oder Extruder 2 zur Granulationsvorrichtung 1 zugeführt wird. Nach dem Granulationsschritt in der Granulationsvorrichtung 1 werden die granulierten Granulatkörner mit einem Kühlfluid gekühlt , bevorzugt in einer Kühlvorrichtung zum Kühlen der Granulatkömer in dem Kühlfluid, wobei bevor- zugt die Granulatkörner von der Granulationsvorrichtung 1 weg in dem Kühlfluid transportiert werden. Als Kühlfluid kommen bevorzugt Kühlwasser oder geeignete Gase zum Einsatz. Das Kühlfluid mit den Granulatkörnern gelangt zu einer Trennvorrichtung 3 zum Trennen der Granulatkörner von dem Kühlfluid, d.h. die Granulatkömer werden von dem Kühlfluid getrennt und entsprechend getrocknet. Als Trenn Vorrichtung 3 kann eine allgemein bekannte Abscheidevorrichtung vorgesehen sein, z.B. ein Zentrifugaltrockner. Solche Vorrichtungen sind dem Fachmann allgemein geläufig und werden daher hier nicht näher beschrieben werden. Nach der Trennvorrichtung 3 werden die Granulatkörner im Normalbetrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung (d.h. wenn keine Störung einer Kristallisations- Vorrichtung 4 vorliegt) der Kristallisationsvorrichtung 4 bzw. dem Kristallisator 4 zur Kristallisation der Granulatkörner zugeführt. Gegebenenfalls kann nach der Kristallisation der Granulatkörner in dem Kristallisator noch ein Festpha- sen(poly)kondensationsschritt in einer entsprechenden Kondensationsvorrichtung 13 durchgeführt werden.
Ein Kühlfluidkreislauf ist gemäß Figur 1 vorgesehen, wobei von der Trennvor- richtung 3 das abgetrennte Kühlfluid über einen Vorratstank 9 und über Filter und Pumpen sowie geeignete Ventile jeweils Wärmetauschern 10 und/oder 11 zugeführt wird, über welche je nach Erfordernis eine Aufheizung oder eine Kühlung des Kühlfluids erfolgen kann, wie dies durch die Pfeile in Figur 1 angedeutet ist. Das so gekühlte oder aufgeheizte Kühlfluid wird dann (wieder) der Granulations- vorrichtung 1 zugeführt. Die Steuerung des Kühlfluidkreislaufs erfolgt dabei über eine Kühlfluidkreislauf-/temperatursteuerung 12, welche insbesondere die Temperaturen des Kühlfluids steuert und/oder überwacht, wie dies durch die gestrichelten Linien in Figur 1 angedeutet ist.
Erfindungsgemäß ist bei der Vorrichtung der Figur 1 zwischen der Trennvorrichtung 3 und der Kristallisationsvorrichtung 4 eine Abzweigevorrichtung 6 angeordnet, welche über Ventile mit einem Zwischenspeicher 5 in Verbindung steht. Die Temperatur in dem Zwischenspeicher 5 ist bevorzugt so gewählt, dass ein Verkleben der Granulatkörner, welche dort zwischengespeichert sind und ja noch nicht kristallisiert sind, vermieden werden kann, d.h. die Temperatur liegt bevorzugt unterhalb der Glasübergangstemperatur des Kunststoffmaterials, aus welchem die Granulatkörner hergestellt werden. Zusätzlich kann neben dem Zwischenspeicher 5 ein Abfallspeicher 8 vorgesehen sein, welcher nicht mehr weiter zu verwendende Granulatkörner aufnehmen kann.
Erfindungsgemäß ist die zwischen der Trenn Vorrichtung 3 und der Kristallisationsvorrichtung 4 angeordnete Abzweigevorrichtung 6, welche mit dem Zwischenspeicher 5 und dem Abfallspeicher 8 in Verbindung steht, über eine Steue- rungsvorrichtung 7, durch welche zumindest auch die Kristallisationsvorrichtung 4 überwachbar ist, so steuerbar, dass im Fall einer Störung der Kristallisationsvor- richtung 4 die Granulatkömer dem Zwischenspeicher 5 zuführbar sind und wenn die Störung nicht mehr vorliegt, die in dem Zwischenspeicher 5 zwischengelagerten Granulatkörner der Kristallisationsvorrichtung 4 zuführbar sind. Dabei sind die in dem Zwischenspeicher 5 zwischengelagerten Granulatkörner, wenn eine Störung nicht mehr vorliegt, der Kristallisationsvorrichtung 4 über die entsprechend gestaltete Abzweigevorrichtung 6 oder direkt (wieder) zuführbar. Insbesondere kann somit die Abzweigevorrichtung 6 gleichzeitig als kombinierte Rück- führvorrichrung ausgeführt sein, welche durch die Steuerungsvorrichtung 7 (aktiv) regel- und steuerbar sein kann. Die Zufuhrung/Abführung der Granulatkörner zu und von dem Zwischenspeicher kann dabei durch Transport beispielsweise einem Luftstrom oder durch mechanischen Transport in Form von Schnecken, Fördereinrichtungen bekannter Art oder ähnlichem erfindungsgemäß erfolgen.
Mit der in Figur 1 (wie auch mit den in den Figuren 2 bis 4) schematisch gezeig- ten erfindungsgemäßen Vorrichtung(en) kann auch das weiter oben beschriebene erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere auch mit seinen bevorzugten Ausfuhrungsformen, durchgeführt werden.
Generell bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugszeichen die gleichen Elemente der Erfindung.
Die Figuren 2 bis 4 zeigen eine Granulationsvorrichtung als Element bevorzugter Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung und Behandlung von Granulatkörnern. Die in den Figuren 2 bis 4 gezeigten Ausfüh- rungsformen weisen auf die Granulationsvorrichtung 1 , die Trennvorrichtung 3 für eine Kühlfluid- Abtrennung und einen Heisswasserkreislauf (Tank, Start-up Erhitzer, Pumpe, Kühler). Nach der Trennvorrichtung 3 folgt die Kristallisationsvorrichtung 4. Optional (in den Figuren nicht gezeigt) kann noch ein Übergrös- senabscheider zwischen der Granulationsvorrichtung 1 und der Trennvorrichtung 3 vorgesehen sein. In den Figuren 2 bis 4 ist durch die Pfeile nach der Kristallisationsvorrichtung 4 und dem Zwischenspeicher 5 allgemein angedeutet, dass von dort jeweils auch eine Weiterförderung der Granulatkörner zu einer Kondensationsvorrichtung 13 (SSP) erfolgen kann, wobei insbesondere der Zwischenspeicher 5 als back-up dienen kann.
Die Figur 2 zeigt eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Herstellung und Behandlung von Granulatkörnern aus Kunststoffmaterial gemäß einer weiteren Ausfuhrungsform der Erfindung. Dabei weist die in Figur 2 gezeigte Ausfüh- rungsform eine zusätzliche Kühlvorrichtung 14 zwischen der Abzweigevorrichtung 6 und dem Zwischenspeicher 5 auf, um eine Einstellung der gewünschten Temperaturen zu gewährleisten, um ein Verkleben der abgezweigten Granulat- kömer auch beim Auftreten einer Störung der Kristallisation besonders zuverlässig zu vermeiden und einen kontinuierlichen Betrieb zu gewährleisten. Die Kühl- Vorrichtung 14 kann gas- oder flüssigkeitsbetrieben sein.
Die in Figur 3 schematisch gezeigte weitere Ausfuhrungsform der Erfindung unterscheidet sich von der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform im wesentlichen dadurch, dass gemäß der Ausführungsform der Figur 3 zusätzlich die Möglichkeit besteht, den Kreislauf des Kühlfuids von einem Heißwasserkreislauf auf Kaltwasserbetrieb umzustellen. Separate Vorratstanks 9 für Heißwasser und Kaltwasser erlauben dabei eine rasche Umstellung. Bei der Umstellung von Heißwasserkreislauf auf Kaltwasserbetrieb sollten Granulatkörner während der Übergangsphase entweder gar nicht erzeugt werden (durch kurze Unterbrechung der Granulation), oder es sollte während der Umstellung eine entsprechende (zusätzliche) Kühlung „off-line" erfolgen oder die erzeugten Granulatkörner sollten während der Umstellung über einen Förderer an sich bekannter Art einer Kühlvorrichtung zugeführt werden, wobei auch der Förderer selber als Kühlvorrichtung wirken kann. Die in Figur 4 schematisch gezeigte weitere Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von den in den Figuren 2 und 3 gezeigten Ausfuhrungsformen im wesentlichen dadurch, dass gemäß der Ausführungsform der Figur 4 eine zusätzliche Umschaltung vorgesehen zwischen einer Wasserabtrennung und der Trenn- vorrichtung 3, was eine alternative Fahrweise der Anlage über einen zusätzlichen Kaltwasserkreislauf erlaubt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung und Behandlung von Granulatkörnern aus Kunststoffinaterial, die Schritte aufweisend:
Granulieren einer Schmelze des Kunststoffmaterials zu Granulatkörnern;
Kühlen der Granulatkörner in einem Kühlfluid; Trennen der Granulatkörner von dem Kühlfluid; - Kristallisation der Granulatkörner; dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerungsvorrichtung vorgesehen wird, durch welche zumindest der Verfahrensschritt der Kristallisation überwacht wird und das Verfahren so gesteuert wird, dass im Fall einer Störung der Kristallisation die Granulatkörner nach dem Trennen der Granulatkörner von dem Kühlfluid einem Zwischenspeicher zugeführt werden und wenn die Störung nicht mehr vorliegt, die in dem Zwischenspeicher zwischengelagerten Granulatkörner zur Kristallisation zugeführt werden und kristallisiert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Kunststoffmaterial um ein kristallisierbares, thermoplastisches Po- lykondensat, wie zum Beispiel Polyamid, Polyester, Polycarbonat, Po- lylactid, Polyhydroxyalkanoat oder deren Copolymere oder Mischungen, insbesondere Polyethylenterephthalat oder eines seiner Copolyme- re handelt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Steuerungsvorrichtung im Fall der Störung der Kristallisation die Temperatur des Kühlfluids auf eine Temperatur T2 < Ti abgesenkt wird, wobei die Temperatur Ti eine ursprüngliche Temperatur des
Kühlfluids im Fall keiner Störung der Kristallisation ist, bevorzugt so abgesenkt wird, dass die sich in dem Kühlfluid befindenden Granulatkörner so gekühlt werden, dass die Temperatur der nach dem Trennschritt dem Zwischenspeicher zugeführten Granulatkörner in einem Bereich liegt, dass diese zumindest an ihrer Oberfläche nicht verkle- ben.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Steuervorrichtung im Fall der Störung der Kristallisation die durchschnittliche Temperatur der Granulatkömer von einer Temperatur T3 auf eine Temperatur T4 < T3 abgesenkt wird, wobei die
Temperatur T3 einer durchschnittlichen Granulattemperatur vor der Kristallisation im Fall keiner Störung der Kristallisation entspricht, und wobei die Temperatur T4 einer durchschnittlichen Granulattemperatur vor dem Zwischenspeicher entspricht und T4 in einem Bereich liegt, in dem die Granulate im Zwischenspeicher nicht verkleben.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Steuervorrichtung im Fall der Störung der Kristallisation die durchschnittliche Temperatur der Granulatkörner nach dem Trennen der Granulatkörner vom Kühlfluid von einer Temperatur T3 auf eine Temperatur T4 < T3 abgesenkt wird, wobei die Temperatur T3 in einem Bereich liegt, in dem die Granulate im Zwischenspeicher verkleben, und die Temperatur T4 in einem Bereich liegt, in dem die Granulate im Zwischenspeicher nicht verkleben.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur T4 unterhalb der Glasübergangstemperatur des Kunststoffmaterials liegt, bevorzugt unter 800C liegt, bevorzugter unter 60°C liegt.
7. Verfahren nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur T3 oberhalb der Glasübergangstemperatur des Kunststoffmaterials liegt, bevorzugt über 800C liegt, bevorzugter über 1000C liegt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Steuervorrichtung im Fall der Behebung der Störung der Kristallisation die durchschnittliche Temperatur der Granulatkörner von einer Temperatur T4 auf eine Temperatur T5 > T4 angehoben wird, wobei die Temperatur T5 einer durchschnittlichen Granulattemperatur vor der Kristallisation im Fall keiner Störung der Kristallisation entspricht, bevorzugt und im Wesentlichen der Temperatur T3 entspricht.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass das Absenken und/oder Anheben der Granulattemperatur durch Anheben oder Absenken der Temperatur zumindest eines Teiles des
Kühlfluides erfolgt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass das Absenken und/oder Anheben der Granulattemperatur durch Anheben oder Absenken der Kontaktzeit mit zumindest einem Teil des
Kühlfluides erfolgt.
1 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenn die Störung nicht mehr vorliegt, die in dem Zwischen- Speicher zwischengelagerten Granulatkörner zur Kristallisation so zugeführt werden, dass sie weiteren Granulatkörnern zugemischt werden, welche dann entsprechend dem störungsfreien Verfahrensablauf der Kristallisation zugeführt werden, in einer Menge von bis zu 20% eines Gesamtmassenstroms der zur Kristallisation zugeführten Granulatkör- ner, bevorzugt in einer Menge von bis zu 10% eines Gesamtmassenstroms der zur Kristallisation zugeführten Granulatkörner, bevorzugter in einer Menge von 5% - 10% eines Gesamtmassenstroms der zur Kristallisation zugeführten Granulatkörner.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeich- net, dass, wenn die Störung nicht mehr vorliegt, zunächst alle in dem
Zwischenspeicher zwischengelagerten Granulatkörner zur Kristallisation zugeführt werden, bevor dann weitere Granulatkörnern entsprechend dem störungsfreien Verfahrens abl auf der Kristallisation zugeführt werden.
13. Vorrichtung zur Herstellung und Behandlung von Granulatkörnern aus Kunststoffmaterial, aufweisend eine Granulationsvorrichtung (1) zum Granulieren einer Schmelze des Kunststoffmaterials zu Granulatkörnern, wobei die granulierten Granulatkörnern mit einem Kühlfluid kühlbar sind, eine Trennvorrichtung (3) zum Trennen der Granulatkörner von dem Kühlfluid und eine Kristallisationsvorrichtung (4) zur Kristallisation der Granulatkörner; dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Trennvorrichtung (3) und der Kristallisationsvorrichtung (4) eine mit einem Zwischenspeicher (5) in Verbindung stehende Abzwei- gevorrichtung (6) angeordnet ist, welche über eine Steuerungsvorrichtung (7), durch welche zumindest die Kristallisationsvorrichtung (4) überwachbar ist, so steuerbar ist, dass im Fall einer Störung der Kristallisationsvorrichtung (4) die Granulatkörner dem Zwischenspeicher (5) zufuhrbar sind und wenn die Störung nicht mehr vorliegt, die in dem Zwischenspeicher (5) zwischengelagerten Granulatkörner der
Kristallisationsvorrichtung (4) zuführbar sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass über die Abzweigevorrichtung (6) die in dem Zwischenspeicher (5) zwischen- gelagerten Granulatkörner der Kristallisationsvorrichtung (4) zuführbar sind.
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