(57)【要約】【課題】溶融ポリマーをノズルからストランドとして押し出し、冷却固化した後、カッターでペレットに切断するポリマー造粒装置において、作業者ヘの負担を軽減しつつ、気泡の混入や形状に異常のないペレットを得ることのできるポリマー造粒装置を提供する。【解決手段】溶融ポリマー４をノズル６からストランド７として押し出し、冷却固化した後、カッターでペレット９に切断するポリマー造粒装置において、赤外線カメラ１１を設けてストランド７から発せられる赤外線を受光し、得られた電気信号を画素数処理して２個以上の連続した数値によりストランド１本として検出すると共に、この画素数によりストランドの太さを検出し、正常な太さのストランド数を予め定めた水準と比較して払い出し終了の判定をするようにした。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融ポリマーをノズルからストランドとして押し出し、冷却固化した後、カッターでペレットに切断するポリマー造粒装置において、赤外線カメラを設けてストランドから発せられる赤外線を受光し、得られた電気信号を画素数処理して２個以上の連続した数値によりストランド１本として検出すると共に、この画素数によりストランドの太さを検出し、正常な太さのストランド数を予め定めた水準と比較して払い出し終了の判定をするようにしたことを特徴とするポリマー造粒装置。
【請求項２】
ストランドの認識本数や太さを任意に設定できるようにした請求項１記載のポリマー造粒装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融ポリマーをノズルからストランドとして押し出し、冷却固化した後、カッターでペレットに切断するポリマー造粒装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
溶融ポリマーを粒状化するに際し、例えば重合槽からポリエチレンテレフタレートのような溶融ポリマーを払い出して粒状化する場合、溶融ポリマーをノズルからストランドとして押し出し、冷却固化した後、カッターでペレットにするポリマー造粒装置が広く使用されている。
【０００３】
回分式重合槽から溶融ポリマーを払い出す方法としては、窒素ガス等の不活性ガスを重合槽に圧入して加圧し、払い出す方法が広く採用されている。この場合、払い出しの終期には圧入した不活性ガスの一部がポリマーに混入してペレットに気泡が入ったり、吐出時にポリマーの流れが乱れてストランドが変形し、得られるペレットが変形するという問題が発生する。また、払い出し終了時点では大量に流出する不活性ガスに同伴してポリマーが飛散し、造粒装置の各所に付着してしまい、次バッチの払い出しが正常に実施できないという問題があった。
【０００４】
この問題に対応するため、従来は作業者がストランドの状態やペレットの形状を常時監視し、異常が見られた場合にはポリマーの払い出しを中断したり、ペレットの移送先を変更する措置を講じていた。また、ストランドの変形具合によって払い出し終了点を経験的に判断し、大量の不活性ガスが流出する直前に払い出し弁を閉止し、払い出し工程を終了させることでポリマー飛散に至るのを防止していた。このような人的対応では対応に時間がかかることや、作業員による個人差によって不良ペレットが多量に発生したり、造粒作業の無人化等の省力化が推進できないという問題があった。
【０００５】
この解決方法として、カッターの電流値により払い出し終期の判定をする方法が提案されている（特開昭４９−７１５７４号公報）。しかし、この方法では電圧の変動やカッターのコンディション、あるいはポリマーの種類によって電流値が変化するため、ストランドが乱れたり気泡が混入する以前に終了の判断をしたりするので、制御する数値の設定値は基準が緩くなるように選択されることになり、結果的には製品の中に異形ペレットが多量に混入したり、造粒装置の掃除や再払い出しに人手を要すという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題を解決し、溶融ポリマーをノズルからストランドとして押し出し、冷却固化した後、カッターでペレットに切断するポリマー造粒装置において、作業者ヘの負担を軽減しつつ、気泡の混入や形状に異常のないペレットを得ることのできるポリマー造粒装置を提供することを技術的な課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するもので、その要旨は、溶融ポリマーをノズルからストランドとして押し出し、冷却固化した後、カッターでペレットに切断するポリマー造粒装置において、赤外線カメラを設けてストランドから発せられる赤外線を受光し、得られた電気信号を画素数処理して２個以上の連続した数値によりストランド１本として検出すると共に、この画素数によりストランドの太さを検出し、正常な太さのストランド数を予め定めた水準と比較して払い出し終了の判定をするようにしたことを特徴とするポリマー造粒装置にある。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明のポリマー造粒装置について、図面を参照しながら具体的に説明する。
図１は、回分式重合槽から溶融ポリマーを払い出して造粒する装置の一実施態様を示す説明図である。図１において、１は重合槽、２は不活性ガス供給配管、３は重合槽の気相部、４は溶融ポリマー、５は払い出し弁、６は吐出用のノズル、７はストランド、８は造粒機、９はペレット、１０は切替弁、１１は赤外線カメラ、１２はストランド検出器、１３は制御装置、１４は表示装置、１５は製品ペレット用サイロ、１６は異常ペレット用サイロを示す。
【０００９】
ストランドの判別は、赤外線カメラ１１によりストランド７から発せられる赤外線を画素数として検出し（例えば最大画素検出数３５００）、次いでストランド検出器１２で予め定めた数値と比較して、画素数が２個以上の連続した数値によりストランド１本を検出し、さらにストランドの太さ及びストランドの総数を検出し判別する。赤外線カメラ１１の画素数検出は、赤外線カメラ１１への入光検出と遮光検出の二通りがあるが、一般的に造粒機８とノズル６との間隔が１００ｍｍ以下の狭い場合が多いことから、入光検出を採用するのが好ましい。
【００１０】
重合槽１からの溶融ポリマーは、不活性ガス供給配管２からの不活性ガスによって加圧され、払い出し弁５からノズル６を通ってストランド７として押し出される。ストランド７は、造粒機８で冷却固化した後、切断されてペレット９となる。
【００１１】
溶融ポリマーは、高粘度であるため、払い出し末期には重合槽１の内部で中央が窪んだ形状となり、払い出し終了間際では中央の窪みが著しくなり、気相部３の不活性ガスが混入したポリマーがストランド７として押し出される。ポリマーに不活性ガスが混入すると、ノズル６を通過する際、流動抵抗の変化からストランドが変形したり、気泡が混入したストランドとなったりする。払い出し終了直前にはこの状態がさらに激しくなり、ストランドの一部が切断し始める。このようなストランドを切断して得られるペレットも、気泡が混入したり、変形したものとなる。
【００１２】
従来は、作業者がストランドの状態を監視し気泡が混入したり、変形したら、払い出し弁５を閉止し、造粒を中断して重合槽１内部のポリマー４の窪みが解消されてから造粒を再開するか、造粒を終了していた。
本発明においては、押し出されたストランド７から発せられる赤外線を赤外線カメラ１１で受光し、得られた受光画素数からストランドをストランド検出器１２で検出し、予め定めた水準と比較して払い出し終了の判定を行い、判定値が一定の水準以上になったら制御装置１３を経て表示装置１４に表示する。これにより、ストランドを監視するため作業者が常時現場にいる必要がなくなる。
【００１３】
ストランド検出器１２で払い出し終了の判定をするために必要なストランド数を予め入力しておき、溶融ポリマーを払い出し中にストランド検出器１２が入力数値以下のストランド数を検出すれば、その時点を払い出し終了と判定する。
【００１４】
ストランド検出器１２により払い出し終了が認められた場合、作業者が必要な措置を講ずるようにしてもよいが、払い出し終了と判断されたら、その信号を制御装置１３に送り、払い出し弁５を閉止させたり、切替弁１０を切り替えてペレットの払い出し先を変更させたりするようにすることが望ましい。検出周期は１／１２０〜１／３０秒に設定することが可能であり、払い出し終了の判定をした場合の制御応答が速いので、作業者の判断や操作を要さずに、前者では払い出し弁５の閉止を即座に行うことが可能であり、不活性ガスに同伴するポリマーの飛散も少ない。また、後者では切替弁１０を即座に切り替えるので、気泡を含有したり変形したりしたペレットを含まない高品質のペレットを得ることが可能となる。
【００１５】
溶融粘度の高いポリマーを払い出しする場合は、回分式重合槽内で比較的早い時期に不活性ガスがポリマーに混入すると、ノズル６からガスが吹き出し、ストランド７が切れてしまい、重合槽内にポリマーが多量に残った状態で払い出し終了の判定をすることになる。この場合、回分式重合槽は定量払い出しのため払い出しに要する時間が推定できるので、規定時間を下回った時は重合槽内にポリマーが多量に残っていると判断し、再び払い出しを開始するようにもできる。この時、制御装置１３に払い出しタイマーを設けて、払い出し開始からストランド検出器１２で払い出し終了の判定をした時までの時間と比較し、設定時間を下回ったときは制御装置１３から表示装置１４へ信号を送り、再払い出しの表示をすれば作業者に分かりやすい。
【００１６】
なお、回分式重合槽から溶融ポリマーを払い出す場合、造粒を中断したとき、重合槽に残ったポリマーが比較的多量にあるときは、しばらく放置すると中央部の窪みがなくなるので、その後造粒を再開すると正常なペレットを得ることができる。さらに払い出し速度を遅くして造粒を再開しても正常なペレットを得ることができる。
【００１７】
また、払い出し終了判定にて、ペレットの払い出し先を異常ペレット用サイロに変更して造粒を続けると異常ペレットが得られるが、このペレットは形状等に精度が要求されない用途に使用することができる。
【００１８】
【実施例】
次に、本発明を実施例により具体的に説明する。
なお、ペレット形状の均一性は、短径２ｍｍ、長径４ｍｍ、長さ４ｍｍのペレットを標準ペレットとし、いずれかの寸法が±１５％以上外れたもの、あるいは直径２ｍｍ以上の気泡が入ったものを異形ペレットし、ペレット１ｋｇ（約３３０００粒）中の異形ペレット数を求めて評価した。
【００１９】
実施例１
リーターオートマチック社製ＵＳＧ−３００型造粒装置を用いた図１に示した形式の造粒装置を使用し、重合槽１からの溶融粘度が２０００ポイズのポリエチレンテレフタレートを、窒素ガスで０．８ＭＰａに加圧し、直径８ｍｍのノズル６から５５本のストランドとして吐出し、ペレット化した。
この際、赤外線カメラには日本アビオニクス社製ＴＶＳ−８５０２を用い、横方向の画素数３以上を正常なストランドとして、払出し終了判定ストランド数を−１本として設定し、ストランド数５５本を検出した。
【００２０】
直径２ｍｍ以上の気泡が存在すると、ストランドが隣接するストランドと密着したり、ストランドが切れるので、ストランドの総数が減ることになる。同様に、長径が＋１５％以上になると、ストランド同士が密着し、−１５％未満になると、画素数が２以下となり、ストランドの総数が減ることになることから、５５本のストランドの内、いずれか１本に直径２ｍｍ以上の気泡が混入するか、長径が１５％以上の変形が認められるかした時点で、制御装置１３からの指令で払い出し弁５を自動的に閉止し、造粒を終了させた。
得られたペレット中の異形ペレット数は、０個／１ｋｇであった。
【００２１】
比較例１
ストランドの監視を作業者が行い、払い出し弁５を閉止する操作も作業者が行う方法で実施例と同様にペレット化した。
得られたペレット中の異形ペレット数は、７６個／１ｋｇであった。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、溶融ポリマーをノズルからストランドとして押し出し、冷却固化した後、カッターでペレットに切断するポリマー造粒装置において、ストランドの状態を自動的に検知し、瞬時に作動させることができ、作業者の監視を必要とすることなく、気泡の混入や形状に異常のないペレットを得ることのできるポリマー造粒装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のポリマー造粒装置の一実施態様を示す概略図である。
【符号の説明】
１　重合槽
２　不活性ガス供給配管
３　重合槽の気相部
４　溶融ポリマー
５　払い出し弁
６　ノズル
７　ストランド
８　造粒機
９　ペレット
１０　切替弁
１１　赤外線カメラ
１２　ストランド検出器
１３　制御装置
１４　表示装置
１５　製品ペレット用サイロ
１６　異常ペレット用サイロ
【図１】
2004074689.tif 000003