(57)【要約】  本発明は、プラスチックおよび／またはポリマーの造粒方法に関するものである。本方法においては、溶融物生成器からの溶融物を、種々の動作位置を有する切換バルブを介して複数の造粒ヘッドに供給することにより、該溶融物をペレット状にする。本発明はまた、プラスチックおよび／またはポリマーを造粒するための装置に関するものである。本装置は、少なくとも１つの溶融物生成器接続部と、少なくとも２つの造粒器接続部と、溶融物生成器接続部を少なくとも１つの造粒器接続部に選択的に接続するスイッチングゲートとを有する切換バルブを備え、造粒ヘッドがそれぞれ少なくとも２つの造粒器接続部に接続され、溶融物の体積流量を変更することができる溶融物生成器が溶融物生成器接続部に接続されている。さらに、本発明は、溶融物生成器接続部と、造粒器接続部と、溶融物生成器接続部を造粒器接続部に接続する溶融物通路とを有する造粒装置用切換バルブに関するものである。したがって、本発明は、複数の造粒ヘッドを種々の通路容量と組み合わせて使用し、スループットウィンドウを大きくすることによって、中断することなく大規模かつ連続的に作業を行い、処理容量の小さい造粒ヘッドに切り換えることによって、不可避の始動プロセスを短縮または始動時に生じる製造物を最小にすることができるという着想に端を発する。本発明の一側面によれば、造粒プロセスの始動時に、処理容量がそれぞれ異なる複数の造粒ヘッドを用いる。溶融物は、まず処理容量の小さい第１造粒ヘッドに供給される。その後前記溶融物の体積流量が増加すると、切換バルブが切り換えられ、溶融物は処理容量の大きい第２造粒ヘッドに誘導される。溶融物生成器が造粒ヘッドの処理容量の下限に到達して造粒プロセスが始動するまでの時間および始動時に生じる製造物の量は、処理容量のできるだけ小さい造粒ヘッドを最初に用いることによって削減することができる。この第１造粒ヘッドの処理容量の下限で造粒プロセスを始動させてからは、始動時の製造物がこれ以上生じることはない。溶融物の体積流量は、切換バルブが処理容量の大きい第２造粒ヘッドに切り換えられるまで定量的に増加するが、この期間において始動時の製造物は生じない。また、スループットウィンドウは全体で大きくなり、始動時の製造物が生じる不可避の始動手順の数が減少する。なぜなら、種々の理由によって溶融能力を処理容量の大きい造粒ヘッドの処理容量の下限よりも小さくする際に、第１造粒ヘッドに切り換えることができるからである。
2008529841.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融物生成器（２６，２７）からの溶融物を、種々の動作位置を有する切換バルブ（１）を介して複数の造粒ヘッド（２４，２５，３４）に供給することにより、前記溶融物をペレット化するプラスチックおよび／またはポリマーの造粒方法において、
それぞれ処理容量が異なる造粒ヘッド（２４，２５，３４）を、造粒プロセスの始動時に順次使用し、
前記溶融物を、まず処理容量の小さい第１造粒ヘッド（２４）に供給し、その後、前記溶融物の体積流量が増加すると、切換バルブ（１）を切り換えることによって前記溶融物を処理容量の大きい第２造粒ヘッド（２５）に誘導することを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１の方法において、
前記体積流量は、前記切換バルブ（１）が前記第２造粒ヘッド（２５）に切り換えられる前に、前記第１造粒ヘッド（２４）の処理容量の範囲内で増加する方法。
【請求項３】
請求項１および２のいずれか１つの方法において、
前記溶融物の体積流量は、まず前記第１造粒ヘッド（２４）の処理容量の下限領域で維持され、その後、前記第１造粒ヘッド（２４）の処理容量の上限および／または前記第２造粒ヘッド（２５）の処理容量の下限まで増加する方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つの方法において、
前記切換バルブ（１）は、前記溶融物の体積流量が前記第２造粒ヘッド（２５）の処理容量の下限および／または前記第１造粒ヘッド（２４）の処理容量の上限まで増加した時に、第２造粒ヘッド（２５）に切り換えられる方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つの方法において、
互いに補完および／または一部重複する処理容量範囲を有する造粒ヘッド（２４，２５，３４）が用いられる方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つの方法において、
前記溶融物は、前記第１造粒ヘッド（２４）に供給される前に、バイパス位置にある前記切換バルブ（１）によって、前記造粒ヘッド（２４，２５，３４）に流入しないように誘導され、
前記溶融物の体積流量が、処理容量の最も小さい第１造粒ヘッド（２４）の処理容量の下限に達するまで増加すると、前記切換バルブ（１）がバイパス位置から前記第１造粒ヘッド（２４）に切り換えられ、前記溶融物が前記第１造粒ヘッド（２４）に誘導される方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つの方法において、
前記切換バルブ（１）は、前記溶融物の粘性、質量温度および質量圧力のうちの少なくとも１つのパラメータに基づいて、バイパス位置から前記第１造粒ヘッド（２４）に切り換えられる方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１つの方法において、
前記切換バルブ（１）は、前記溶融物の色、フィラーの導入および脱気状態のうち少なくとも１つのパラメータに基づいて、バイパス位置から前記第１造粒ヘッド（２４）に切り換えられる方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１つの方法において、
前記切換バルブ（１）は、ペレットサイズ、前記溶融物の質量圧力、前記溶融物の質量温度およびペレット形状のうち少なくとも１つのパラメータに基づいて、前記第１造粒ヘッド（２４）から前記第２造粒ヘッド（２５）および／または前記第２造粒ヘッド（２５）から別の造粒ヘッド（３４）に切り換えられる方法。
【請求項１０】
少なくとも１つの溶融物生成器接続部（３）と、少なくとも２つの造粒器接続部（５，６）と、前記溶融物生成器接続部（３）を前記造粒器接続部（５，６）のうちの少なくとも１つに選択的に接続するためのスイッチングゲート（１５）とを有する切換バルブ（１）を備え、造粒ヘッド（２４，２５，３４）がそれぞれ前記少なくとも２つの造粒器接続部（５，６）に接続され、溶融物の体積流量を変更することができる溶融物生成器（２６，２７）が前記溶融物生成器接続部（３）に接続されるプラスチックおよび／またはポリマーの造粒装置において、
前記少なくとも２つの造粒ヘッド（２４，２５，３４）はそれぞれ異なる処理容量を有し、
前記溶融物生成器（２６，２７）の前記溶融物の体積流量に基づいて、前記切換バルブ（１）の前記溶融物生成器接続部（３）と一方の前記造粒ヘッド（２４）との接続を、他方の前記造粒ヘッド（２５）との接続に切り換えるための制御装置（３３）を備えることを特徴とする造粒装置。
【請求項１１】
請求項１０の造粒装置において、
前記制御装置（３３）は、前記溶融物の体積流量が、処理容量の大きい第２造粒ヘッド（２５）の処理容量の下限より少ないおよび／または処理容量の小さい第１造粒ヘッド（２４）の処理容量の下限より多い時に、前記切換バルブ（１）を前記第１造粒ヘッド（２４）に切り換える制御手段を有し、
前記切換バルブ（１）は、前記溶融物の体積流量が前記第２造粒ヘッド（２５）の処理容量の下限より多いおよび／または処理容量がさらに大きい第３の造粒ヘッド（３４）の処理容量の下限より少ない時に、前記第２造粒ヘッド（２５）に切り換えられる造粒装置。
【請求項１２】
請求項１０および１１のいずれか１つの造粒装置において、
前記制御装置（３３）は、
第１段階において、前記切換バルブ（１）の前記スイッチングゲート（１５）を第１動作位置に移動させて、前記溶融物を処理容量が最も小さい第１造粒ヘッド（２４）に誘導し、体積流量が前記第１造粒ヘッド（２４）の処理容量の下限範囲内になるまで前記溶融物生成器（２６，２７）を稼動させ、
第２段階において、前記溶融物生成器（２６，２７）の体積流量を、前記第１造粒ヘッド（２４）の処理容量の上限および／または処理容量が大きい前記第２造粒ヘッド（２５）の処理容量の下限まで増加させ、
第３段階において、前記切換バルブ（１）の前記スイッチングゲート（１５）を第２動作位置に移動させて、前記溶融物を前記第２造粒ヘッド（２５）に誘導する始動制御手段を有する造粒装置。
【請求項１３】
請求項１２の造粒装置において、
前記始動制御手段は、前記第１段階の前に前記スイッチングゲート（１５）をバイパス位置に保持することにより、前記溶融物の体積流量が処理容量の最も小さい前記第１造粒ヘッド（２４）の処理容量の下限範囲内になるまで、前記切換バルブ（１）に流入する前記溶融物を全ての造粒ヘッド（２４，２５，３４）に流入させないように構成されている造粒装置。
【請求項１４】
請求項１０〜１３のいずれか１つの造粒装置において、
前記少なくとも２つの造粒ヘッド（２４，２５，３４）は、互いに補完し合う処理容量範囲を有している造粒装置。
【請求項１５】
請求項１４の造粒装置において、
前記少なくとも２つの造粒ヘッド（２４，２５，３４）は、連続的に隣接する処理容量範囲を有している造粒装置。
【請求項１６】
請求項１０〜１５のいずれか１つの造粒装置において、
前記切換バルブ（１）に流入する溶融物の体積流量を検出するための検出手段が設けられ、前記制御装置（３３）は、前記検出手段の信号に基づいて前記切換バルブ（１）を自動的に切り換える造粒装置。
【請求項１７】
請求項１０〜１６のいずれか１つの造粒装置において、
前記造粒ヘッド（２４，２５，３４）のうちの少なくとも１つが水中造粒ヘッドを形成している造粒装置。
【請求項１８】
請求項１７の造粒装置において、
全ての前記造粒ヘッド（２４，２５，３４）が水中造粒ヘッドを形成している造粒装置。
【請求項１９】
請求項１０〜１８のいずれか１つの造粒装置において、
前記造粒ヘッド（２４，２５，３４）のうちの少なくとも１つが押出造粒ヘッドおよび／またはウォーターリング式造粒ヘッドを形成している造粒装置。
【請求項２０】
請求項１０〜１９のいずれか１つの造粒装置において、
前記造粒ヘッド（２４，２５，３４）のうちの少なくとも１つが水中造粒ヘッドを形成し、前記造粒ヘッド（２４，２５，３４）のうちの少なくとも別の１つが押出造粒ヘッドおよび／またはウォーターリング式造粒ヘッドを形成している造粒装置。
【請求項２１】
請求項１０〜２０のいずれか１つの造粒装置において、
前記切換バルブ（１）は、溶融物生成器接続部（３）と、第１造粒器接続部（５）と、前記溶融物生成器接続部（３）と前記第１造粒器接続部（５）とを連通させる溶融物通路（７，８）と、前記溶融物通路（７）に同様に接続可能な第２造粒器接続部（６）とを備え、
前記溶融物通路（７）に、第１製造位置において前記溶融物生成器接続部（３）を前記第１造粒器接続部（５）に接続し、第２製造位置において前記溶融物生成器接続部（３）を前記第２造粒器接続部（６）に接続するスイッチングゲート（１４）が設けられている造粒装置。
【請求項２２】
請求項２１の造粒装置において、
前記溶融物通路（７）には、始動位置において、製造位置における前記溶融物生成器接続部（３）と前記第１および／または第２造粒器接続部（５，６）との接続を解除して、前記第１および／または第２造粒器接続部（５，６）と前記溶融物生成器接続部（３）との連通を遮断し、前記溶融物生成器接続部（３）をバイパス開口部（２２）に接続する切換ゲート（１４）が設けられている造粒装置。
【請求項２３】
請求項２２の造粒装置において、
前記切換ゲート（１４）および前記スイッチングゲート（１４）は互いに結合され、具体的には共通のバルブ本体（１５）に一体化され、共通のバルブアクチュエータ（１６）によって駆動されるようになっている造粒装置。
【請求項２４】
請求項２１〜２３のいずれか１つの造粒装置において、
前記溶融物通路（７）に接続可能な第３造粒器接続部（３４）が設けられ、前記スイッチングゲート（１４）は、第３製造位置において前記溶融物生成器接続部（３）を前記第３造粒器接続部（３４）に接続するように構成されている造粒装置。
【請求項２５】
請求項２３または２４のいずれか１つの造粒装置において、
前記切換ゲートまたはスイッチングゲート（１４）は、複数の分離した製造通路（１８，１９）を有する円筒形状のバルブ本体によって形成され、長手方向に移動可能となるように、具体的にはバルブ孔であるバルブ凹部内に支持されている造粒装置。
【請求項２６】
請求項２５の造粒装置において、
前記バルブ本体（１５）は少なくとも１つのバイパス通路（２０，２１）を有する造粒装置。
【請求項２７】
請求項２５〜２６のいずれか１つの造粒装置において、
前記バルブ本体（１５）は、前記溶融物生成器接続部と前記造粒器接続部との接続方向に対して交差する方向に移動可能に支持されている造粒装置。
【請求項２８】
請求項１０〜２７のいずれか１つの造粒装置において、
前記溶融物生成器接続部および前記造粒器接続部（３，４，５，６）は、クイッククローズ継手によって、前記溶融物生成器または前記各造粒ヘッドに接続されるようになっている造粒装置。
【請求項２９】
請求項１０〜２８のいずれか１つの造粒装置において、
具体的には前記溶融物の粘性、質量温度、質量圧力、体積流量、脱気状態、ペレットサイズおよび／またはペレット形状を検出するセンサである検出手段が設けられ、前記制御装置（３３）は、前記検出手段の少なくとも１つの信号に基づいて前記切換バルブ（１）を切り換える造粒装置。
【請求項３０】
第１溶融物生成器接続部（３）と、第１造粒器接続部（５）と、前記第１溶融物生成器接続部（３）を前記第１造粒器接続部（５）に接続するための第１溶融物通路（７）と、第２造粒器接続部（６）と、第２溶融物生成器接続部（４）と、前記第２溶融物生成器接続部（４）を前記第２造粒器接続部（６）に接続するための第２溶融物通路（８）と、前記溶融物通路（７，８）のうちの少なくとも１つの通過を規制するバルブ本体（１５）とを備えた造粒装置用切換バルブにおいて、
前記２つの溶融物通路（７，８）は、互いに分離されて重複しないように構成されており、
バルブ凹部内において、前記溶融物通路（７，８）の両方とバイパスバルブ（７，８）とに連通する前記バルブ本体（１５）は、前記第１溶融物生成器接続部（３）が前記第１造粒器接続部（５）に結合し、前記第２溶融物生成器接続部（４）が前記第２造粒器接続部（６）に結合する第１動作位置と、前記第１溶融物生成器接続部（３）および／または前記第２溶融物生成器接続部（４）が前記バイパス通路に結合する第２動作位置との間を往復できるようになっている切換バルブ。
【請求項３１】
請求項３０の切換バルブにおいて、
前記バルブ本体（１５）は、前記バルブ凹部において軸方向に移動可能に設置されるバルブゲートを形成し、前記バルブ凹部は前記溶融物通路（７，８）に交差する方向に延びている切換バルブ。
【請求項３２】
請求項３０および３１のいずれか１つの切換バルブにおいて、
前記バルブ本体（１５）は、前記溶融物生成器接続部と前記造粒器接続部との接続方向に対して交差する方向に移動可能に支持されている切換バルブ。
【請求項３３】
請求項３０〜３２のいずれか１つの切換バルブにおいて、
前記溶融物生成器接続部および前記造粒器接続部（３，４，５，６）は、クイッククローズ継手によって、前記溶融物生成器および／または前記各造粒ヘッドに接続されるようになっている切換バルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチックおよび／またはポリマーの造粒方法に関するものである。本方法においては、溶融物生成器からの溶融物を、種々の動作位置を有する切換バルブを介して複数の造粒ヘッドに供給することにより、該溶融物をペレット状にする。本発明はまた、プラスチックおよび／またはポリマーを造粒するための装置に関するものである。本装置は、少なくとも１つの溶融物生成器接続部と、少なくとも２つの造粒器接続部と、溶融物生成器接続部を少なくとも１つの造粒器接続部に選択的に接続するスイッチングゲートとを有する切換バルブを備え、造粒ヘッドがそれぞれ少なくとも２つの造粒器接続部に接続され、溶融物の体積流量を変更することができる溶融物生成器が溶融物生成器接続部に接続されている。さらに、本発明は、溶融物生成器接続部と、造粒器接続部と、溶融物生成器接続部を造粒器接続部に接続する溶融物通路とを有する造粒装置用切換バルブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、造粒器を溶融物生成器に接続するための切換バルブは、造粒装置の始動時に用いられている。これは、面倒な始動工程を含む複雑な製造プロセスや、均一なペレットをできるだけ迅速に製造しなければならない場合において特に該当することである。この種の切換バルブは、例えばDE 102 34 228 A1、DE 38 15 897 C2またはEP 0 698 461 B1に記載されている。これらの切換バルブは、溶融物生成器接続部側のバルブ入口開口部を造粒器接続部側のバルブ出口開口部に接続する溶融物通路内において、製造位置では溶融物生成器接続部と造粒器接続部とを相互接続させ、始動位置では溶融物の流れを造粒器接続部側の出口開口部から離れた状態にする切換ゲートを備える。つまり、切換ゲートは溶融物の流れを遮断し、溶融物ロスの進路を変更するので、溶融物生成器接続部に流入する溶融物の流れは、造粒器接続部へ移動せずに、バルブのバイパス開口部から流出してそのまま床面に流れ落ちる。造粒装置が始動して、全てのユニットが所望の動作パラメータで動作し、溶融物の流量が所定量に達すると、切換ゲートは製造位置に切り替えられ、切換バルブ内の溶融物は造粒器接続部へと流入し、そこに接続されている造粒器によってペレット状に加工される。
【０００３】
製造プロセスの始動段階は、このような公知の切換バルブを用いることにより、それ自体で十分満足できる程度に実行することができる。しかしながら、例えばポリマー／フィラー混合物の変更、ペレット形状の変更、処理容量要求の変更に伴う変更、ペレットの色変更といった１つの製造プロセスから次の製造プロセスへの移行時、または例えばノズルプレートの修理といった計画的または予定外の製造中断時において、問題が発生する。このプロセスで発生する問題は、バルブ内部の溶融物通路を含む切換バルブ全体を、プラントの再始動前に完璧に洗浄しなければならないことである。洗浄を行わなければ、例えば着色ペレットから白色ペレットへの移行時に、長時間にわたって汚濁が生じてしまう。一般に、従来の切換バルブは洗浄時に取り外さなければならないため、製造プロセスは長時間にわたって中断してしまう。また、洗浄後も、例えば切換ゲートを動作温度まで加熱するために必要な時間を考慮しなければならない。
【０００４】
２つの製造プロセス間でのこのような変更に対応するために、２つの個別の切換バルブを用いるという代替方法があるが、これは、このようなプラントの多くのオペレータにとって容認しがたいものである。まず、２つの切換バルブを使用するのはコストがかかる。また、これとは別に、２つの個別の切換バルブを使用すると、例えば新しい切換バルブを動作温度まで上げていくために時間遅れが生じてしまう。
【０００５】
DE 696 21 101 T2には、パフォーマンスが少なくとも１０００ｋｇ／ｈの大規模製造プラントにおいて、後の造粒プロセスのために配合プロセスで粘性を変更することが記載されている。溶融物生成器の下流側に接続されたバルブに２つの造粒ヘッドを接続し、このバルブを切り替えることによって、一方の造粒ヘッドに高粘性材料を供給し、もう一方の造粒ヘッドに低粘性材料を供給するようになっている。しかしながら、始動時のロスの問題はこの方法では解決されていない。ここではむしろ、各々の動作点に到達するまで、まだ造粒に適した状態になっていない材料をそれ自体で公知の方法によってバイパス開口部を介して排出している。また、DE 197 54 863 C2に記載の造粒装置では、２つの造粒ヘッドが１／３バルブに接続され、黒色材料から白色材料またはその逆の場合の色変更時に、一方または他方の造粒ヘッドが選択される。このプロセスにおいて、色の変更時に着色汚れを洗い流すには、バルブ内に中央バイパス出口を設け、溶融物生成器での色変更後から最後の汚れが排出されるまでの間、中央バイパス出口から次の色の材料を排出する。これは、始動時のロスを削減し、高価な材料の浪費を削減するという前記の目的に鑑みて、有益というよりもむしろ逆効果である。最後に、DE 100 30 584によれば、造粒プラントのための複数の回路を有する回転バルブが公知である。これにより、高分子プラスチック溶融物が分配または分割される。しかしながらこの引例でも、始動時のロスの問題については触れられていない。
【０００６】
水中造粒プラントの従来の設計では、始動時のロスおよびこれに対応する材料ロスにより、コストが明らかに増大する。特に、凝固に敏感なポリマーまたはプラスチック、例えば結晶融点が高い製品等では、ノズル孔あたり１０ｋｇ／ｈより高い最小処理容量で始動および動作することが要求される。実際に始動した後は、処理容量は増加するが、これは一般的に問題ではない。しかしながら、数ｋｇにおよぶブロック状製造物が始動時に床面に形成されてしまうので、始動プロセスそのものによって材料ロスが生じてしまう。これは、高価な原材料が販売できない状態になるため非経済的であるだけでなく、比較的大きくなったブロックを費用のかかるプロセスで小片にし、最終的には処分しなければならないため、この製造プラントのオペレータにとって好ましくないものである。このような高温溶融ブロックの温度は２５０℃以上にもなり、切換バルブのバイパス出口から排出されるが、安全面に関するリスクが生じる。プラスチック溶融物のバイパス出口からの排出に伴う問題は、新たな製造プロセスを行うために製造プラントを実際に始動する時に生じるだけでなく、種々の理由によってプラントを造粒ヘッドのスループットウィンドウ（throughput window）の範囲外で稼動しなければならない時、特に溶融物の体積流量を各造粒ヘッドの処理容量の下限より低いレベルで操作しなければならない時にも生じる。ここでも、切換バルブはバイパス位置に切り換えられることがあるため、材料を浪費してしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の基礎となる目的は、改良された造粒方法と、先行技術における不利益を回避し、さらに有利に発展させた切換バルブとを提供することである。好ましくは、始動時のロスをできるだけ少なくしながら造粒量を増加させることができ、プロセスの一時中断や再稼動時のロスを生じることなく、できるだけ継続的に動作を行うことができる。
【０００８】
本目的は、本発明の請求項１の方法、請求項１０の装置および請求項３０の切換バルブによって解決される。本発明の好ましい構成は、従属クレームの主題である。
【０００９】
本発明は、複数の造粒ヘッドを種々の通路容量と組み合わせて使用し、スループットウィンドウを大きくすることによって、中断することなく大規模かつ連続的に作業を行い、処理容量の小さい造粒ヘッドに切り換えることによって、不可避の始動プロセスを短縮または始動時に生じる製造物を最小にすることができるという着想に端を発する。本発明の一側面によれば、造粒プロセスの始動時に、処理容量がそれぞれ異なる複数の造粒ヘッドを用いる。溶融物は、まず処理容量の小さい第１造粒ヘッドに供給される。その後前記溶融物の体積流量が増加すると、切換バルブが切り換えられ、溶融物は処理容量の大きい第２造粒ヘッドに誘導される。溶融物生成器が造粒ヘッドの処理容量の下限に到達して造粒プロセスが始動するまでの時間および始動時に生じる製造物の量は、処理容量のできるだけ小さい造粒ヘッドを最初に用いることによって削減することができる。この第１造粒ヘッドの処理容量の下限で造粒プロセスを始動させてからは、始動時の製造物がこれ以上生じることはない。溶融物の体積流量は、切換バルブが処理容量の大きい第２造粒ヘッドに切り換えられるまで定量的に増加するが、この期間において始動時の製造物は生じない。また、スループットウィンドウは全体で大きくなり、始動時の製造物が生じる不可避の始動手順の数が減少する。なぜなら、種々の理由によって溶融能力を処理容量の大きい造粒ヘッドの処理容量の下限よりも小さくする際に、第１造粒ヘッドに切り換えることができるからである。
【００１０】
装置に関しては、本発明の一側面によれば、上記造粒装置は、溶融物生成器の溶融物の体積流量に基づいて切換バルブのスイッチングゲートを制御するための制御装置を有している。この制御装置により、溶融物の体積流量が小さい時は、切換バルブは通過容量の小さい造粒ヘッドに切り換えられる。また、溶融物の体積流量が大きい時は、処理容量の大きい第２の造粒ヘッドに切り換えられる。このような制御装置を用いることにより、装置のスループットウィンドウが大きくなり、途中で中断することなく広範な動作範囲で動作することができ、必要な始動プロセスの数が減少するので、上記始動プロセスに関係なく、効率を大幅に向上させることができる。これに関連して、制御装置においては、一般的に様々な自動化率を設定することができる。例えば、半自動化にして、溶融物の体積流量が、処理容量の大きい第２造粒ヘッドの動作を可能にする量に達したことを知らせる表示を行い、プラントオペレータの注意を喚起するようにしてもよい。プラントオペレータが入力を行った後、切換バルブは上記方法にて処理容量の大きい第２造粒ヘッドに切り換えられ、溶融物の流れが第１造粒ヘッドから第２造粒ヘッドに誘導される。また、特に有利な方法として、制御装置を完全自動化にし、切換バルブが、溶融物体積流量の測定結果に基づいて対応する造粒ヘッドに自動的に切り換えられるようにしてもよい。
【００１１】
本発明のさらなる観点によれば、この制御装置は、制御手段を有している。該制御手段は、溶融物の体積流量が、処理容量の大きい第２造粒ヘッドの容量の下限より少なく、処理容量の小さい第１造粒ヘッドの処理容量の下限より多い時に、切換バルブを第１造粒ヘッドに切り換えるようになっている。また、溶融物の体積流量が、第２造粒ヘッドの容量の下限より多く、処理容量がさらに大きい任意の第３の造粒ヘッドの容量の下限より少ない時に、切換バルブを第２造粒ヘッドに切り替えるようになっている。
【００１２】
制御装置は、溶融物生成器から切換バルブに誘導される体積流量を制御するための体積流量制御手段をさらに有していてもよい。このプロセスにおいては一般的に、体積流量を変更することのできる種々の溶融物生成器を使用することができる。例えば、対応するスクリュー押出機によって溶融物の流れを生じさせると同時に、その体積を変更してもよい。しかしながら、必要に応じて、溶融物生成器と切換バルブとの間にギアポンプを設置して体積流量を制御してもよい。プロセスをできるだけ調節可能な方法で異なる条件下に適応させるためには、体積流量を造粒ヘッドの容量範囲内で好ましくは連続的に変化させることができるように、制御装置を構成する。
【００１３】
溶融物の体積流量は、処理容量の小さい第１造粒ヘッドを用いる造粒プロセスの始動時に、つまり切換バルブを第２造粒ヘッドに切り換える前に、第１造粒ヘッドの処理容量の範囲内で連続的に増加させることができる。第１造粒ヘッドにおいて造粒が行われているので、始動時の製造物は生じず、プラントは溶融物の体積流量の増加に伴い、処理容量の大きい第２造粒ヘッドを用いる造粒プロセスに連続的に移行する。
【００１４】
切換バルブは、溶融物の体積流量が第２造粒ヘッドの処理容量の下限および／または第１造粒ヘッドの処理容量の上限まで増加した時にのみ、切り換えられる。
【００１５】
一般的に、切換バルブは、造粒プラントの始動時において、正常な始動を行うための最低限の条件が整った時に、始動時の製造物が床面または適当な貯留容器に誘導されるバイパス位置から、第１造粒ヘッドに切り換えることができる。本発明のさらなる観点によれば、切換バルブは、溶融物の粘性、質量温度、質量圧力、脱気状態および／または必要最低体積流量に達したかどうかに基づいて、始動位置から第１造粒ヘッドに切り換えられる。この判定を行うための手段がさらに装置に設けられる。好ましくは、その手段は上記パラメータを検出するためのセンサである。これにより、制御装置は、対応する信号に基づいて切換バルブを切り換えることができる。対応するセンサの代わりに、上記パラメータを予測してもよい。上記パラメータに加えて、色、フィラー導入等のさらに別のパラメータや、溶融パラメータ、造粒パラメータ等を考慮して、切換バルブを第１造粒ヘッドに切り換えてもよい。
【００１６】
同様に、第１造粒ヘッドから第２造粒ヘッドへの切換バルブの切り換え、またはｎ番目の造粒ヘッドからｎ＋１番目の造粒ヘッドへの切り換えは、溶融物の体積流量が第２またはｎ＋１番目の造粒ヘッドの必要最低流量に達したかどうかに基づいてのみ行われるが、その代替または追加として、別のパラメータを利用してもよい。具体的には、切換バルブは、ペレットサイズ、溶融物の質量圧力、溶融物の質量温度またはペレット形状、表面粘着性、凝固、ダブルグレインの発生、結晶効果といったその他のパラメータに基づいて、第１造粒ヘッドから第２造粒ヘッドに切り換えられてもよい。例えば、第１造粒ヘッドの速度が最大可能造粒速度に達した時にはそれ以上上昇しないようにして、正確なペレットサイズを維持するか、または次の造粒器に切り換えて再び正確なペレットサイズに到達させるようにすると、切換バルブは処理容量の大きいバルブに切り換えられる。その代替または追加として、溶融物の質量圧力が限界値を超えた時に切り換えを行ってもよい。処理能力が増加すると、通常は押圧もまた増加するが、圧力によるせん断によって損傷が生じるので、製品によってはその増加を制限してもよい。この結果、溶融物の質量温度もまた顕著に上昇するので、同様の結果が生じる。切り換えは、ここではひとつの救済策になりうる。ペレット形状を考慮した場合は、その判断基準は、例えばバルブ孔あたりの体積流量増加に伴うペレットの決定的な変形である。処理容量の大きい造粒ヘッドへの切り換えは、ここでは製造される材料の反応性と、ペレット品質に対する要求とに基づく救済策となりうる。その他の二次的な切り換えの必要性は、ペレットサイズから導き出されるが、これは最終的にはペレットの粒径、すなわち表面粘着性、凝固、ダブルグレイン、異なるペレットサイズおよび温度等に基づく種々の結晶効果等に相互に関連付けられる。
【００１７】
スループットウィンドウを実現し、できるだけ少ない数の造粒ヘッドでできるだけ広範な動作ウィンドウを得るために、また同時に一方の造粒ヘッドから他方の造粒ヘッドへの溶融物の切り替えをできるだけ問題なく行うために、切換バルブに接続される造粒ヘッドは、相互に補完し合う処理容量範囲を有し、好ましくは連続的に隣接する処理容量範囲を有している。必要に応じて、処理容量範囲は一部重複していてもよいが、スループットウィンドウの増加のためには、両造粒ヘッドによって決定される処理容量領域が１つの造粒ヘッドの処理容量領域よりも大きいことが全体として適用される。造粒ヘッドの処理容量範囲を連続的に隣接するように構成することにより、各処理容量範囲を最大限に利用することができる。例えば、造粒装置をＰＥＴ造粒用に構成した場合、処理容量が２５００ｋｇ／ｈから４５００ｋｇ／ｈまでの第１造粒ヘッド、処理容量が４５００ｋｇ／ｈから７５００ｋｇ／ｈまでの第２造粒ヘッドおよび処理容量が７５００ｋｇ／ｈから１２５００ｋｇ／ｈまでの第３造粒ヘッドを使用する。処理容量範囲は、対応する方法によって相互に連続的に補完し合うように構成されていれば、これと異なるように選択してもよい。
【００１８】
一般的に、各造粒ヘッドは、異なる造粒プロセスに用いられるように構成することができる。本発明の有利な実施形態によれば、造粒ヘッドは、水中造粒ヘッドを形成していてもよい。あるいは、造粒ヘッドは、押出造粒ヘッドまたはウォーターリング式造粒ヘッドを形成してもよい。
【００１９】
本発明のさらに有利な点において、造粒ヘッドは全て同一種類のものであり、例えば水中造粒ヘッドである。
【００２０】
本発明の別の構成によれば、造粒ヘッドは、それぞれ異なる種類のものであってもよい。例えば、処理容量の小さい造粒ヘッドを水中造粒ヘッドとし、処理容量の大きい造粒ヘッドを押出造粒ヘッドとしてもよい。
【００２１】
切換バルブは、１つの造粒ヘッドから次の造粒ヘッドへ溶融物の流れを、できるだけ早くかつできるだけ中断が生じないように誘導するように構成されている。
【００２２】
異なるプロセス段階で用いられる二方向切換バルブは、異なる溶融物流路を有していることが好ましく、第１プロセス段階では切換バルブは第１流路で動作し、第２プロセス段階では第２流路を介して動作する。バルブは、第１または第２造粒器接続部を介して、溶融物を選択的に流出させる。これと同時に、動作していない方の流路または造粒器接続部は、その流路を用いた製造に向けて洗浄されるので、中断時間をなくすことができる。それでも、溶融物の熱によって切換バルブの動作していない部分が自然に加熱されるため、動作していない方の流路または造粒器接続部は、温度を保っている。
【００２３】
本発明の有利な実施形態によれば、切換バルブは、１つの溶融物生成器接続部から始まる複数の製造経路を大規模に実現することができる。本発明のこの実施形態によれば、切換バルブは、第１造粒器接続部の他に、第１造粒器接続部と同じ溶融物生成器接続部に接続可能な第２造粒器接続部を有する。溶融物の流れが第１または第２造粒器接続部を介して選択的に放出されるようにするために、切換バルブは、第１製造位置において溶融物生成器接続部を第１造粒器接続部に接続し、第２製造位置において同じ溶融物生成器接続部を第２造粒器接続部に接続するスイッチングゲートを有する。
【００２４】
これにより、ポリマー溶融物は造粒器接続部に設置された２つのノズル構造のうちの１つに素早く誘導される。もう一方のノズル構造は、いわゆる待機状態に入り、使用されない。この２つの製造装置間の切り換えは、スイッチングゲートの操作により数秒で行われる。
【００２５】
本発明のさらなる観点において、切換ゲートを、溶融物生成器接続部を２つの造粒器接続部のうちの１つに選択的に接続する溶融物通路に設けてもよい。切換ゲートは、製造位置において溶融物通路を各造粒器接続部に結合し、始動位置では溶融物の流れをバイパス開口部に誘導する。
【００２６】
製造方向を切り換えるための前記スイッチングゲートと、始動プロセスに用いる切換ゲートは通常、互いに分離した状態に形成される。しかしながら、本発明のさらなる観点によれば、これらを互いに連結してもよく、特に共通のバルブアクチュエータによって駆動される共通のバルブ本体として形成してもよい。
【００２７】
本発明のさらなる観点において、切換バルブは、溶融物通路および第１および第２造粒器接続部に接続可能な第３またはそれ以上の造粒器接続部を有していてもよい。これに関連して、スイッチングゲートは、第３製造位置において第３造粒器接続部を溶融物生成器接続部に接続するように構成されていることが好ましい。こうすることにより、切換バルブは２つ以上の製造方向に切り換えることが可能となる。
【００２８】
本発明の一側面によれば、切換バルブは、第１製造通路とは完全に分離された第２製造通路を有する。本実施形態のバルブは、第１溶融物生成器接続部、第１造粒器接続部および第１溶融物生成器接続部と第１造粒器接続部とを接続する第１溶融物通路の他に、第２溶融物通路に互いに接続される第２造粒器接続部および第２溶融物生成器接続部を有する。こうすることにより、第１製造プロセスから第２製造プロセスへの移行が有利かつ迅速に行われ、最初に使用された溶融物生成器接続部および造粒器接続部は、クイッククローズ継手によって解除され、第２溶融物生成器接続部および造粒器接続部とそれらに対応するクイッククローズ継手が、最小限の機械的変化および切換バルブの回転を行った後に、溶融物生成器および造粒器の間に設けられる。第２溶融物通路は、すでに洗浄され、先の製造プロセスによってすでに予熱された状態であるので、次の製造プロセスをすぐに始動させることができる。
【００２９】
これに関連して、第１溶融物通路内および第２溶融物通路内に切換ゲートが設けられる。切換ゲートは、製造位置において、溶融物が各溶融物生成器接続部の入口開口部から対応する造粒器接続部の出口開口部へと流れるように各溶融物通路を結合し、始動位置において、溶融物の流れを迂回させる。つまり、それ自体で公知の方法によって次の製造プロセスのための始動プロセスが行われるように、各造粒器接続部をブロックして、溶融物の流れをバイパス開口部に誘導する。
【００３０】
これに関連して、第１溶融物通路の切換ゲートおよび第２溶融物通路の切換ゲートは、共通のバルブアクチュエータによって駆動される共通のバルブ部材とすることが有利である。これにより、両製造通路を始動位置から製造位置に切り換えるための制御模倣のみが要求される。バルブアクチュエータ、制御電子回路等の対応構成要素は、２つの分離した切換バルブを使用する場合に比較して省略することができるので、この方法は費用効果が良い。
【００３１】
第１溶融物通路の溶融物および第２溶融物通路の溶融物を、いずれの場合にもバイパス開口部に誘導するために、バルブ部材において、第１溶融物通路、第２溶融物通路および対応するバイパス通路のための結合通路が設けられている。
【００３２】
バルブ部材によって形成される切換ゲートは、両切換ゲートが同時に製造位置および始動位置となるように構成されていることが有利である。切換バルブの製造通路を両方同時に用いると、対応する製造プロセスを同時に始動することができる。切換バルブの２つの製造通路のうちの１つのみを使用する場合は、使用していない製造通路は開放されているので、もう一方の製造通路が使用されている間に完全に洗浄することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明を、好ましい実施形態および図面に基づいて詳細に説明する。
【００３４】
図１に示す切換バルブ１は、第１溶融物生成器接続部３、第２溶融物生成器接続部４、第１造粒器接続部５および第２造粒器接続部６を外面に備えたバルブハウジング２を有する。図１に示すように、接続部３〜６は、バルブハウジング２の周囲において、それぞれ向かい合う面に配置されている。第１溶融物生成器接続部３は第１造粒器接続部５に対向するように配置され、第２溶融物生成器接続部４は第２造粒器接続部６に対向するように配置されている。
【００３５】
溶融物生成器接続部および造粒器接続部は、互いに連通していてもよい。このために、バルブハウジング２の内部に第１溶融物通路７（図１および図５参照）を設け、これを介して第１溶融物生成器接続部３を第１造粒器接続部５に接続することができる。また、第２溶融物通路８（図４および図６参照）を設け、これを介して第２溶融物生成器接続部４を第２造粒器接続部６に接続することができる。これに関連して、溶融物通路７および８は、２つの溶融物生成器接続部３および４の入口開口部１０および１１と、造粒器接続部５および６の出口開口部１２および１３とに連通している。
【００３６】
対応する第１溶融物生成器接続部３および第１造粒器接続部５、または第２溶融物生成器接続部４および第２造粒器接続部６を有する２つの溶融物通路７および８は、互いに独立し、個別に動作可能な製造方向を形成している。一方の溶融物通路を通過する溶融物流路は、もう一方の溶融物通路を通過する溶融物流路とは重複していない。２つの溶融物通路は、後で説明する共通の切換バルブが両方の溶融物通路に対して設けられている時にのみ、相互に結合される。図１、図２および図３に示すように、対応する第１溶融物生成器接続部３と、第１造粒器接続部５と、それらを結合する第１溶融物通路７は、同様に対応する第２溶融物生成器接続部４と、第２造粒器接続部６と第２溶融物通路８とに対して、鉛直方向にずれている。第１溶融物生成器接続部３と第１造粒器接続部５との間にある第１溶融物通路７は、第２溶融物生成器接続部４と第２造粒器接続部６との間にある第２溶融物通路８よりも上側に形成されている。当然のことながら、その他の方法で配置することもまた可能である。例えば、４つの接続部３〜６を同じ高さに配置し、各溶融物通路を例えばそれぞれを跨ぐようにアーチ形に形成してもよい。しかしながら、図面に示す実施形態は、直線状に形成された溶融物通路７および８に基づく簡素な生産性を特徴とするものである。
【００３７】
バルブハウジングまたはバルブ本体２内部には、２つの溶融物通路７および８に対応し、始動プロセスにおいて、各溶融物通路７および８の内部を流れる溶融物をバイパス開口部に誘導する切換ゲート１４が設けられている。図示した実施形態において、切換ゲート１４は、実質的に円筒形状のバルブゲート１５を備えている。バルブゲート１５は、図示した実施形態において上下方向に延びるバルブ孔に長手方向に移動可能に収容され、溶融物通路７および８の長手方向軸に交差するように延びている。バルブゲート１５は、長手方向に移動するのではなく、長手方向軸を中心として回転する回転式スライドとして構成されていてもよい。その他のバルブ動作原理を採用することもまた可能である。
【００３８】
図１〜図５に示すように、バルブゲート１５は、バルブハウジング２の上面に配置されて電子制御ユニット１７によって制御されるバルブアクチュエータ１６によって駆動される。バルブアクチュエータ１６は、例えば、電磁式、油圧式または空圧式といった様々な動作原理で実現することができる。これにより、バルブゲート１５を製造位置、始動位置またはバイパス位置に調節することができる。
【００３９】
図５〜図７に示すバルブゲート１５の製造位置では、バルブゲート１５は２つの溶融物通路７および８のそれぞれを貫通状態に切り換える。つまり、溶融物生成器接続部３および４の入口開口部１０および１１にそれぞれ流入する溶融物は、バルブゲート１５を通過し、溶融物通路７および８を介して、造粒器接続部５および６の対応する出口開口部１２および１３に案内される。図４〜図７に示すように、溶融物通路７および８は、バルブゲート１５が挿入されているバルブ孔に向かってそれぞれ開放されている。バルブゲート１５内には２つの製造通路１８および１９が形成されており、図５〜図７に示すバルブゲート１５の位置において、溶融物通路７および８に連通している。
【００４０】
バルブゲート１５が、バルブアクチュエータ１６によって図５〜図７に示す製造位置から図８〜図１３に示す始動位置に移動すると、バルブゲート１５により、溶融物生成器接続部３および４の入口開口部１０および１１と、造粒器接続部５および６の出口開口部１２および１３との連通が遮断される。バルブゲート１５は、入口開口部１０および／または入口開口部１１に流入する溶融物の流れをバイパス開口部に誘導するので、溶融物は始動時には床面に流れる。このために、バルブゲート１５は、溶融物通路７および８と互いに連通するバイパス通路２０および２１を有する。より詳細には、バイパス通路２０および２１は、バルブゲート１５が図９〜図１４に示す始動位置にある時に、その一部が入口開口部１０および１１に連通し、そこから流入する溶融物を受け取るようになっている。２つのバイパス通路２０および２１のもう一方の端部は、バルブゲート１５の端面のバイパス出口開口部に開放されている。バルブゲート１５の下端面は、バルブハウジング２の外面に連通している。
【００４１】
図１〜図１３に示す切換バルブ１に関して、２つの使用方法が挙げられる。まず、切換バルブ１は、定められた時点において、溶融物生成器接続部３および４のいずれか一方および造粒器接続部５および６のいずれか一方のみに対して用いることができる。つまり、２つの製造方向のうち１つだけを使用して、もう一方の製造方向、すなわちもう一組の溶融物生成器接続部および造粒器接続部は使用せず、いわゆる待機状態とする。稼動中の製造プロセスが中断されて、次の製造プロセスが始動されるような場合には、切換バルブを、クイッククローズ継手を介して各溶融物生成器および造粒器から取り外す。次いで、バルブを９０°回転させ、溶融物生成器および造粒器に装着して、未使用の溶融物生成器接続部および造粒器接続部を用いて次に始動される製造プロセスを実行する。この新たな製造プロセスは、それ自体で公知である方法によって始動される。まず、切換ゲート１４を図８〜図１３に示す始動位置に移動させて、始動プロセスの間は溶融物を床面に落下させる。プラントが始動すると、切換ゲート１４を図２〜図７に示す製造位置に移動させ、新たな溶融物の流れを造粒器から切換ゲートを介して接続された造粒器へと誘導する。これにより、変更時間を最小に抑えることができる。とりわけ、切換バルブの洗浄に要する時間を省くことができる。先に使用した製造通路は、バルブが次に使用する製造通路に接続されて次の製造プロセスが行われている間に洗浄することができる。また、さらに有利なことには、切換バルブは先の中断された製造プロセスで予熱された状態であるので、少なくともほぼ動作温度に達している。
【００４２】
もう１つの方法として、上記切換バルブ１は、２つの製造通路を同時に使用することを可能にする。つまり、溶融物生成器接続部３および４の両方を、１つ以上の溶融物生成器に接続し、同様に２つの造粒器接続部５および６を２つの造粒器に同時に接続する。上記構成による切換ゲート１４は、このプロセスにおいて、まず、両方の製造通路を始動位置に切り換える。つまり、両方のプロセスを始動させる。両方のプロセスが始動するとすぐ、切換ゲート１４を切り換えて、両方の製造プロセスを開始する。
【００４３】
製造プロセスが連続的または同時に行われるかどうかに関係なく、切換ゲート１は、同一または全く異なる２つの製造プロセスを実行することを可能にするという点で有利である。例えば、２つの造粒プロセスが共に押出造粒または水中造粒等である場合は、第１溶融物生成器接続部３および第１造粒器接続部５と、第２溶融物生成器接続部４および第２造粒器接続部６とによって行われる。しかしながら、例えば一方が押出造粒、他方が水中造粒といった、それぞれ異なる造粒プロセスでも実行することができる。この点において、ノズルプレートは、同一断面形状および同一数の孔を有するもの、同一断面形状であって孔の数が異なるもの、異なる断面形状であって同一数の孔を有するもの、異なる断面形状であって孔の数も異なるもの、または異なる構造サイズでこれらを組み合わせたものを、それぞれ必要に応じて用いることができる。
【００４４】
図１４〜図１７に示す第２の実施形態による切換バルブ１は、２つの溶融物生成器接続部に代えて、第１造粒器接続部５若しくは第２造粒器接続部６に選択的に接続されるか、またはバルブの始動位置においてバイパス開口部に接続される１つの溶融物生成器接続部３のみを有している点で、上記第１の実施形態と実質的に異なる。図１４〜図１７の切換バルブ１が上記実施形態と一致する限りにおいて、同一構成要素には同一参照番号を付し、上記記載を参照する。
【００４５】
図１４および図１５に示すように、本実施形態では、溶融物生成器接続部３および２つの造粒器接続部５および６は、同一高さに配置され（図１４参照）、それぞれ入口開口部１０または出口開口部１２および１３から放射状に内側方向に延び、バルブゲート１５を収容するバルブ孔に向かって開放している溶融物通路７、７ａおよび７ｂに連通している。切換ゲート１４のバルブゲート１５は、先に述べたように、軸方向に調節可能であり、２つの製造通路１８および１９を有する（図１６および図１７参照）。バルブゲート１５が図１６に示す第１製造位置にある時は、切換ゲート１４は、溶融物生成器接続部３の入口開口部１０を第１造粒器接続部５の出口開口部１２に結合させる。第１製造通路１８は、溶融物生成器接続部３から続く溶融物通路７を、第１造粒器接続部５に連通している溶融物通路の部分７ａに結合させる。したがって、入口開口部１０から流入する溶融物の流れは、第１造粒器接続部５に設置された造粒器へと移動する。
【００４６】
バルブゲート１５が図１７に示す第２製造位置に移動すると、切換ゲート１４は、第１溶融物生成器接続部３を第２造粒器接続部６に結合させる。バルブゲート１５内の第２製造通路１９は、入口開口部１０から続く溶融物通路７を、第２造粒器接続部６に接続している溶融物通路の部分７ｂに結合させる。したがって、入口開口部１０から流入する溶融物の流れは、第２造粒器接続部６に接続された造粒器へと移動する。
【００４７】
さらに、バルブゲート１５は、図１５に示す始動位置またはバイパス位置に移動させることができる。この位置では、バルブゲート１５は造粒器接続部５および６の両方をブロックし、入口開口部１０から流入する溶融物の流れを、バルブゲート１５内に形成されたバイパス通路２０を介して、バルブゲート１５の下端面に設けられたバイパス開口部に誘導する。溶融物は、上記したように、プラントの始動時にはこのバイパス開口部を通って床面へと流れ落ちる。
【００４８】
第２の実施形態による切換バルブ１では、２つの出口開口部１２および１３のうちの１つだけを、定められた時点において、共通の入口を介して使用する。入口開口部１０に流入するポリマー溶融物は、一方の造粒器接続部に誘導されるが、もう一方の造粒器接続部は待機状態となり、使用されない。切り換えは、切換ゲート１４の操作によって数秒で行われる。
【００４９】
簡単なプロセスでは、切換ゲート１４に２つの製造位置だけを設け、バイパス位置とそれに対応するバイパス通路２０を省略してもよい。このプロセスでは、いわゆる始動時の製造物は、小さい方の造粒器でペレット状に再成形されるので、通常は大規模になる始動位置を完全に不要にすることができる。
【００５０】
特に、第２の実施形態の切換バルブ１は、限られたスペースでできるだけ小さいユニットを用いて複雑なプラントを稼動する場合に使用することができる。稼動中に切り換えを行うことができるため、一時停止が起こるのを大幅に回避することができ、あるいは２つの造粒ヘッドを巧みに選択することによって、１つの製造機で極めて広範なスループットウィンドウを得ることができる。
【００５１】
本実施形態の切換バルブ１では、２つの造粒器接続部５および６で同一の造粒プロセスを行うことができる。例えば、押出造粒または水中造粒を２つの造粒器接続部５および６の両方で行うことができる。しかしながら、異なる造粒プロセスを行うことも可能である。例えば、一方の造粒器接続部では押出造粒を、他方の造粒器接続部では水中造粒を行うことができる。いずれの場合においても、２つの造粒器接続部５および６に用いるノズルプレートは、同一断面形状および同一数の孔を有するもの、同一断面形状であって孔の数が異なるもの、異なる断面形状であって同一数の孔を有するかまたは孔の数が異なるものを使用することができる。また、異なる構造サイズでこれらのうちのいずれかを有するノズルプレートを使用することも可能である。
【００５２】
２つの造粒器接続部５および６に異なる構造サイズの造粒器を用いた場合には、特に興味深い結果が得られる。機械が達成しうる体積流量ウィンドウは、異なるノズルプレートを用いることよって大幅に増加する。始動プロセスあたりのロスがさらに減少するため、処分または処理しなければならない材料ロスが全体として減少する。また、プロセスを素早く始動することができ、全体として人員および作業量を削減することができる。
【００５３】
図１４〜図１７に示す上記切換バルブ１は、２つの造粒器接続部５および６に異なる処理容量を有する造粒ヘッド２４および２５がそれぞれ接続された図１８の水中装置２３において、特に有利に用いられる。図１８に示すように、押出機２６および／またはギアポンプ２７によって水平方向に供給された溶融物は、切換バルブ１を介して、２つの造粒ヘッド２４および２５のうちの一方のノズルプレート２８に放射状に設けられた孔に押し付けられる。ノズルプレート２８から吐出されたストランドは、満水にされた切断チャンバですぐに切断されてペレットになり、水流２９によって移送される。溶融物は処理水との温度差が大きいために即座に固化するので、ペレットは、その粘度に応じて水中造粒に特有の球形状になる。図１８に示すように、造粒ヘッド２４または２５の切断チャンバ内のペレットと水の混合物は、移送ライン３０によって、遠心脱水機３２の上流側に位置する造粒体回収器３１に送られる。
【００５４】
プラントが始動すると、切換バルブ１は、まず図１９ａに示すようにバイパス位置に移動して溶融物を床面に流れるように誘導する。溶融物の体積流量は、処理容量の小さい第１の造粒ヘッド２４の容量の下限に達するまで、中央制御装置３３が押出機２６および／またはギアポンプ２８を制御することにより、連続的に増加する。上記したように、凝固に敏感なポリマーの場合、例えば結晶融点が高い製品等の場合は、ノズル孔あたり１０ｋｇ／ｈ以上の最小処理容量で始動および稼動することが特に必要である。また、切換バルブ１を含む装置構成要素を、材料によって異なる所定の最低温度まで予熱することも必要である。
【００５５】
第１造粒ヘッド２４の容量の下限に到達し、かつ／またはプラントまたは材料に特有のその他の動作パラメータに到達するとすぐ、制御装置３３は、バルブゲート１５が第１製造位置に移動して溶融物が第１造粒ヘッド２４に流入するように、切換バルブ１を制御する。図２０の矢印Aは第１造粒ヘッド２４に流入する少ない方の溶融物の体積流量を示す。
【００５６】
第１造粒ヘッド２４での造粒が開始するとすぐ、溶融物の体積流量は、第２造粒ヘッド２５の容量の下限に達するまでさらに増加される。第２造粒ヘッド２５の容量の下限は、第１造粒ヘッド２４の容量の下限よりも高く、第１造粒ヘッド２４の容量の上限の範囲内である。２つの造粒ヘッド２４および２５の容量範囲は、それぞれ連続的に隣接しているか、あるいはわずかに重複していることが好ましい。溶融物の体積流量が第２造粒ヘッド２５の容量の下限まで増加すると、制御装置３３の制御によってバルブゲート１５が第２製造位置に移動するので、溶融物の流れは第１造粒ヘッド２４から第２造粒ヘッド２５へ瞬時に移動する。
【００５７】
このように、最初に処理容量の小さい第１造粒ヘッド２４で造粒プロセスを行ってから、処理容量の大きい第２造粒ヘッドでの造粒プロセスを始動させることにより、実質的な効率向上が実現し、始動時のロスを回避することができる。
【００５８】
以下の実施例では、経済的な利点について説明する。
【００５９】
実施例１
ノズルプレートに例えば１５０個の孔を有し、推定体積流量ウィンドウが１個の孔あたり１０ｋｇ／ｈ〜３５ｋｇ／ｈであり、通常処理では１，５００ｋｇ／ｈ〜５，２５０ｋｇ／ｈであるニ軸スクリュー押出機からのＰＰ化合物の造粒
このプロセスにおいて、造粒器の切断速度は必ず、３．５倍でフィードバックされて記録される。所定のブレードの組み合わせで１，５００ｋｇ／ｈ、１，０３０ｌ／ｍｉｎで始動し、ブレード速度を３，６００ｌ／ｍｉｎ、５，２５０ｋｇ／ｈまで直線的に増加させる。この方法で製造したペレットは、それぞれ同一重量である。所定の機械に、例えば４５個の孔を有し、容量が４５０〜１，５７５ｋｇ／ｈである第２造粒ヘッドが設置されていれば、製造ウィンドウは約１２倍に増加する。したがって、同一機械によって４５０〜５，２５０ｋｇ／ｈの高品質ペレットが製造される。
【００６０】
最悪のシナリオを想定した場合（実際に始動するまでに最低限必要な処理性能で約３分の始動時間が必要）、以下のようになる。
【００６１】
標準切換バルブでの１回の始動プロセスあたりの材料ロスは
３分×１，５００ｋｇ／ｈ＝７５ｋｇ
二方向切換バルブでの１回の始動プロセスあたりの材料ロスは
３分×４５０ｋｇ／ｈ＝２２．５ｋｇ
また、１，５００ｋｇの製造に３分を要する同一の製造機の方が、４５０ｋｇ／ｈに実質的に早く到達する。つまり、始動時間を３分の１に減少することができる。したがって、１回の始動プロセスあたりの材料ロスは、５４秒×４５０ｋｇ／ｈ＝６．７５ｋｇとなる。
【００６２】
本実施例に記載したように、本発明のこのオプションによれば、始動プロセスあたりのロス量を１／１１．１１に削減することができる。これにより、製造設備においては、処分または処理しなければならない材料ロスが減少するだけでなく、迅速に始動を行うことができるので、全体として人員および作業量を削減することができる（プラスチックは切換バルブから下部＝床面に排出される際に吸引および冷却しなければならず、操業コストに直接影響を及ぼす）。
【００６３】
製品変更が一日に１回で、原料費が１．２０ユーロ／ｋｇの場合、一日あたり８１．９０ユーロの節約になり、年間だと２９，８３９．５０ユーロの節約になる。
【００６４】
実施例２
ノズルプレートに例えば２５０個の孔を有し、推定体積流量ウィンドウが１個の孔あたり３０ｋｇ／ｈ〜５０ｋｇ／ｈであり、通常処理では７，５００ｋｇ／ｈ〜１２，５００ｋｇ／ｈである反応器からのＰＥＴの造粒
このプロセスにおいて、造粒器の切断速度は必ず、１．６７倍でフィードバックされて記録される。所定のブレードの組み合わせで７，５００ｋｇ／ｈ、１，７９６ｌ／ｍｉｎで始動し、ブレード速度を３，０００ｌ／ｍｉｎ、１２，５００ｋｇ／ｈまで直線的に増加させる。この方法で製造したペレットは、それぞれ同一重量である。所定の機械に、例えば１５０個の孔を有し、容量が４，５００〜７，５００ｋｇ／ｈである第２造粒ヘッドが設置されていれば、製造ウィンドウは約２．７８倍に増加する。したがって、同一機械によって４，５００〜１２，５００ｋｇ／ｈの高品質ペレットが製造される。
【００６５】
最悪のシナリオを想定した場合（実際に始動するまでに最低限必要な処理性能で約２分の始動時間が必要）、以下のようになる。
標準切換バルブでの１回の始動プロセスあたりの材料ロスは
２分×７，５００ｋｇ／ｈ＝２５０ｋｇ
二方向切換バルブでの１回の始動プロセスあたりの材料ロスは
２分×４，５００ｋｇ／ｈ＝１５０ｋｇ
また、７，５００ｋｇの製造に２分を要する同一の製造機の方が、４，５００ｋｇ／ｈに実質的に早く到達する。つまり、始動時間を減少することができる。したがって、１回の始動プロセスあたりの材料ロスは、７２秒×４，５００ｋｇ／ｈ＝９０ｋｇとなる。
【００６６】
本実施例に記載したように、本発明のこのオプションによれば、始動プロセスあたりのロス量を１／２．７８に削減することができる。これにより、製造設備においては、処分または処理しなければ材料ロスが減少するだけでなく、迅速に始動を行うことができるので、全体として人員および作業量を削減することができる（プラスチックは切換バルブから下部＝床面に排出される際に吸入および冷却しなければならず、操業コストに直接影響を及ぼす）。
【００６７】
実施例３
ノズルプレートに例えば２５０個の孔を有し、推定体積流量ウィンドウが１個の孔あたり３０ｋｇ／ｈ〜５０ｋｇ／ｈであり、通常処理では７，５００ｋｇ／ｈ〜１２，５００ｋｇ／ｈである反応器からのＰＥＴの造粒
このプロセスでは、造粒器の切断速度は必ず、１．６７倍にフィードバックされ記録される。所定のブレードの組み合わせで７，５００ｋｇ／ｈ、１，７９６ｋｇ／ｍｉｎで始動し、ブレード速度を３，０００ｌ／ｍｉｎ、１２，５００ｋｇ／ｈまで直線的に増加させる。この方法で製造したペレットは、それぞれ同一重量である。所定の機械に、例えば１５０個の孔を有し、容量が４，５００〜７，５００ｋｇ／ｈである第２造粒ヘッドが設置されていれば、製造ウィンドウは約２．７８倍に増加する。したがって、同一機械によって４，５００〜１２，５００ｋｇ／ｈの高品質ペレットが製造される。図２１に示すような多方向切換バルブを用いて、第３のノズルプレートおよび造粒ヘッドを設置する場合には、最小限の始動動作をさらに減少することができる。例えば９０個の孔を有する第３のノズルを用いると、２，７００ｋｇ／ｈ〜４，５００ｋｇ／ｈの処理能力が得られる。したがって、造粒装置は最終的に２，７００ｋｇ／ｈ〜１２，５００ｋｇ／ｈの範囲で使用することができる。製造ウィンドウは約４．６３倍に増加する。
【００６８】
上記と同様に、最悪のシナリオを想定した場合（実際に始動するまでに最低限必要な処理性能で約２分の始動時間が必要）、以下のようになる。
標準切換バルブでの１回の始動プロセスあたりの材料ロスは
２分×７，５００ｋｇ／ｈ＝２５０ｋｇ
二方向切換バルブでの１回の始動プロセスあたりの材料ロスは
２分×２，７００ｋｇ／ｈ＝９０ｋｇ
また、７，５００ｋｇの製造に２分を要する同一の製造機の方が、２，７００ｋｇ／ｈに実質的に早く到達する。つまり、始動時間を半分に減少することができる。したがって、１回の始動プロセスあたりの材料ロスは、４３．２秒×２，７００ｋｇ／ｈ＝３２．４ｋｇとなる。
【００６９】
本実施例に記載したように、本発明のこのオプションによれば、始動プロセスあたりのロス量を１／７．７２に削減することができる。このように、製造設備においては、処分または処理しなければならない材料ロスが減少するだけでなく、迅速に始動を行うことができるので、全体として人員および作業量を削減することができる（プラスチックは切換バルブから下部＝床面に排出される際に吸引および冷却しなければならず、操業コストに直接影響を及ぼす）。
【００７０】
完全連続造粒処理においては、製品変更が一日に一回で、原料費が１．２０ユーロ／ｋｇの場合、１週間で２１６．１２ユーロの節約になり、年間だと１３，５７８．２４ユーロの節約になる。
【００７１】
不連続造粒処理においては、製品変更が一日に一回（５０トン分を製造するのに反応時間が２０時間、造粒時間が４時間）で、原料費が１．２０ユーロ／ｋｇの場合、一日あたり２６１．１２ユーロの節約になり、年間にすると９５，３０８．８０ユーロの節約になる。
【００７２】
上記においては、水中造粒装置に切換バルブ１を使用する例について記載したが、同様の利点は、例えば押出造粒またはウォーターリング式造粒等のその他の造粒プロセスでも得ることができる。また、それぞれ処理容量が異なる造粒ヘッドをこのような種々の造粒プロセスに用いることもできる。
【００７３】
製品フローＡおよびＢ（図２０参照）は、以下の実施例において異なっていてもよい。
【００７４】
２つのフローに、同一の造粒方法（押出造粒／押出造粒、ウォーターリング式造粒／ウォーターリング式造粒、水中造粒／水中造粒）を利用し、それぞれに必要なノズルプレートを、同一断面形状および同一数の孔を有するもの、同一断面形状であって孔の数が異なるもの、異なる断面形状であって同一数の孔を有するもの、異なる断面形状または同一数の孔を有するもの、または上記のいずれかの特徴を有するものとしてもよい。あるいは、それぞれ異なる構造サイズに対応するものであってもよい。
【００７５】
２つのフローに、それぞれ異なる造粒方法（押出造粒／ウォーターリング式造粒または水中造粒、ウォーターリング式造粒／押出造粒または水中造粒、水中造粒／ウォーターリング式造粒または押出造粒）を利用し、それぞれに必要なノズルプレートを、同一断面形状および同一数の孔を有するもの、同一断面形状であって孔の数が異なるもの、異なる断面形状であって同一数の孔を有するもの、異なる断面形状または同一数の孔を有するもの、または上記のいずれかの特徴を有するものとしてもよい。あるいは、それぞれ異なる構造サイズに対応するものであってもよい。
【００７６】
これら全てのうち、製造サイドで最も大きい処理ウィンドウが得られることから、水中造粒／水中造粒を用いる例が好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】図１は、２つの溶融物生成器接続部および対応する入口開口部と、２つの造粒器接続部および対応する出口開口部とを有する切換バルブの全体斜視図である。
【図２】図２は、図１の切換バルブの側面図であり、溶融物生成器接続部のうちの１つを平面図で示す図である。
【図３】図３は、図１の切換バルブの側面図であり、溶融物生成器接続部のうちの１つを平面図で示す図である。
【図４】図４は、図３のＣ−Ｃ線での断面図である。
【図５】図５は、図２のＤ−Ｄ線での断面図である。
【図６】図６は、図２のＢ−Ｂ線での断面図である。
【図７】図７は、図３のＡ−Ａ線での断面図である。
【図８】図８は、切換バルブの切換ゲートが製造位置ではなくバイパス位置または始動位置にあって、溶融物を造粒器接続部ではなく床面に誘導している状態を示す図１の切換バルブの図２対応側面図である。
【図９】図９は、切換バルブの切換ゲートが製造位置ではなくバイパス位置または始動位置にあって、溶融物を造粒器接続部ではなく床面に誘導している状態を示す図１の切換バルブの図３対応側面図である。
【図１０】図１０は、切換バルブの切換ゲートが製造位置ではなくバイパス位置または始動位置にあって、溶融物を造粒器接続部ではなく床面に誘導している状態を示す図１の切換バルブの図４対応断面図である。
【図１１】図１１は、切換バルブの切換ゲートが製造位置ではなくバイパス位置または始動位置にあって、溶融物を造粒器接続部ではなく床面に誘導している状態を示す図１の切換バルブの図５対応断面図である。
【図１２】図１２は、切換バルブの切換ゲートが製造位置ではなくバイパス位置または始動位置にあって、溶融物を造粒器接続部ではなく床面に誘導している状態を示す図１の切換バルブの図６対応断面図である。
【図１３】図１３は、切換バルブの切換ゲートが製造位置ではなくバイパス位置または始動位置にあって、溶融物を造粒器接続部ではなく床面に誘導している状態を示す図１の切換バルブの図７対応断面図である。
【図１４】図１４は、２つの造粒器接続部と、１つの溶融物生成器接続部とを有する切換バルブの側面図であり、２つの造粒器接続部のうちの１つを平面図で示す図である。
【図１５】図１５は、バルブの切換ゲートおよびスイッチングゲートがバイパス位置にあり、溶融物生成器接続部が２つの造粒器接続部のいずれにも接続されておらず、バイパス開口部に接続されている状態を示す図１４のＡ−Ａ線断面図である。
【図１６】図１６は、スイッチングゲートおよび切換ゲートが第１製造位置にあり、溶融物生成器接続部が第１造粒器接続部に接続されている状態を示す図１５と同様の図１４の切換バルブの断面図である。
【図１７】図１７は、スイッチングゲートおよび切換ゲートが第２製造位置にあり、溶融物生成器接続部が第２造粒器接続部に接続されている状態を示す図１５と同様の図１４の切換バルブの断面図である。
【図１８】図１８は、処理容量の異なる２つの造粒ヘッドが接続された図１４〜図１７の切換バルブを有する水中造粒装置の概略図である。
【図１９】図１９は、図１８の造粒装置の切換バルブの拡大断面図であり、ａ）は始動位置のバルブを示す図、ｂ）は切換バルブの２つの製造位置のうちの１つを示す図である。
【図２０】図２０は、図１〜図１９の切換バルブによって設定可能な溶融物の流れおよび造粒能力を示す概略図である。
【図２１】図２１は、それぞれ異なる処理容量を有する３つの造粒ヘッドが接続され、切換バルブの入口に流入する溶融物が選択的に３つの造粒ヘッドのうちの１つまたはバイパスラインに誘導される本発明の別の実施形態による切換バルブの概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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