(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、検出装置の安定性に優れ、かつ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、音響センサ１１を設けてポリマー払い出し終了時のガス吹き出し音を検出し、ポリマーの粘度レベルによる払い出し終了時吹き出し音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、音響センサを設けてポリマー払い出し終了時のガス吹き出し音を検出し、ポリマーの粘度レベルによる払い出し終了時吹き出し音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】
ガス吹き出し検出値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。
【請求項３】
払い出し終了と判定した際、判定信号に基づいて工程を制御するようにした請求項１又は２記載のポリマー造粒装置。
【請求項４】
音響センサがストランド位置から２０００〜５０００ｍｍ離れた位置に設置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のポリマー造粒装置。
【請求項５】
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、振動センサを設けてポリマー払い出し終了時のガス吹き出し振動を検出し、ポリマーの粘度レベルによる払い出し終了時吹き出し振動強度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６】
ガス吹き出し検出値を任意に設定できるようにした請求項５記載のポリマー造粒装置。
【請求項７】
払い出し終了と判定した際、判定信号に基づいて工程を制御するようにした請求項５又は６記載のポリマー造粒装置。
【請求項８】
振動センサが吐出ノズルに設置されていることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに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場合、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際、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、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進められ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を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、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】
一方、本発明者らが先に提案した特願２０００−１３３５６９号の光源と受光器を設けて光源よりストランドへ投光し、受光器にて得られた電気信号を画素数処理し、２個以上の連続した数値によりストランド１本として検出し、さら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ポリマー造粒装置は、不良ペレットの混入防止及び造粒作業の省力化に非常に有効な手段である。しかし、この装置は受光器が同じ位置の場合、白色系ストランドの検出精度に比較して透明系ストランドの検出精度が若干劣るため、白色系や透明系を払い出すたびに光源や受光器の位置を変えなければならないという問題があった。
【０００７】
【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、検出装置の安定性に優れ、かつ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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意検討した結果、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、次の構成を要旨とするものである。
（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、音響センサを設けてポリマー払い出し終了時のガス吹き出し音を検出し、ポリマーの粘度レベルによる払い出し終了時吹き出し音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。
（２）　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、振動センサを設けてポリマー払い出し終了時のガス吹き出し振動を検出し、ポリマーの粘度レベルによる払い出し終了時吹き出し振動強度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。
【０００９】
【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、第１発明における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はセンサ（音響センサ）、１２はアンプ、１３は指示調節計、１４は制御装置、１５は表示装置、１６は製品ペレット用サイロ、１７は異常ペレット用サイロを示す。
【００１０】
また、図２は、第２発明における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り、図１の装置と異なるのはセンサ１１として振動センサを用いた点である。
【００１１】
第１発明において、ポリマー払い出し終了の判別は、音響センサ１１で取り込んだ、払い出し初期から中期の定常波形と払い出し終了時のガス吹き出し音測定波形の差を検出し、予め設定した波形値と比較し判別する。
【００１２】
また、第２発明において、ポリマー払い出し終了の判別は、振動センサ１１で取り込んだ、払い出し初期から中期の振動強度と払い出し終了時のガス吹き出し振動強度の差を検出し、予め設定した振動強度値と比較し判別する。
【００１３】
図１、２の装置において、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から吐出ノズル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で冷却固化された後、切断されてペレット９となる。
【００１４】
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、吐出ノズル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。この様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。
【００１５】
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。
図１の装置においては、ノズル６から押し出されたストランド７最上部に音響センサ１１を向け、アンプ１２を介し指示調節計１３で波形値を検出し、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１４を経て表示装置１５に表示する。これにより、ストランドを監視するための作業者が常時現場にいる必要がなくなる。音響センサ１１としては、一般的な騒音計を使用することができ、定常波形と測定波形が比較できれば特に限定されるものではないが、暗騒音の影響を少なくするためパラボラ付きとし、さらに雰囲気温度が高温のため高い温度に耐えるものが望ましい。
【００１６】
音響センサ１１は、遠方からの検出も可能であるが、暗騒音の影響や飛散したポリマーによる損傷を受けない距離であればよく、５０００ｍｍ以内の位置に設置することが望ましい。さらに、吐出ノズル６付近の雰囲気温度が高温であることや、飛散したポリマーが音響センサ１１へ付着して故障となることを防止するため、２０００ｍｍ以上離れた位置に設置することが望ましい。
【００１７】
指示調節計１３で払い出し終了の判定をするために必要な波形値を予め入力しておき、溶融ポリマーを払い出し中に指示調節計１３が入力数値以上の比較波形値を検出すれば、その時点を払い出し終了と判定する。
【００１８】
また、図２の装置においては、吐出ノズル６部に振動センサ１１を向け、アンプ１２を介し指示調節計１３で振動強度値を検出し、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１４を経て表示装置１５に表示する。これにより、ストランドを監視するための作業者が常時現場にいる必要がなくなる。振動センサ１１としては、一般的な振動計を使用することができ、特に限定されるものではないが、検出部や雰囲気温度が高温のため高い温度に耐えるものが望ましい。また、検出部に冷却装置を付与するのも好ましい。
【００１９】
振動センサ１１は、吐出ノズル６のどの部分に取り付けてもよいが、飛散したポリマーが振動センサ１１へ付着して故障となることを防止するため、吐出口のある面を避けて設置することが望ましい。
指示調節計１３で払い出し終了の判定をするために必要な振動強度値を予め入力しておき、溶融ポリマーを払い出し中に指示調節計１３が入力数値以上の比較振動強度値を検出すれば、その時点を払い出し終了と判定する。
【００２０】
図１、２の装置において、指示調節計１３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、その信号に基づいて工程を制御してもよい。すなわち、その信号を制御装置１４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０．２ｓｅｃという高速が可能であり、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の閉止を即座に行い、不活性ガスに同伴するポリマーの飛散も少なく、音響センサ１１や振動センサの汚れや損傷を防止できる。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。
【００２１】
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、吐出ノズル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。この時、制御装置１４に払い出しタイマーを設けて、払い出し開始から指示調節計１３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１４から表示装置１５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。
【００２２】
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。また、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。
さらに、払い出し終了と判定し、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。
【００２３】
【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とし、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。
【００２４】
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の吐出ノズル６から５５本のストランドとして吐出し、ペレット化した。
【００２５】
この際、音響センサ１１は山武産業システム社製ＰｌａｎｔＷａｌｋｅｒ−Ｄｉｇｉ３３を用いてストランド位置から２０００ｍｍ離れた場所に設置し、ノズル６の５５ホールの内、いずれか１ホール以上で窒素ガスの吹き出しが認められた時点で、制御装置１４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。
【００２６】
実施例２
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２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の吐出ノズル６から５５本のストランドとして吐出し、ペレット化した。
【００２７】
その際、振動センサは川鉄社製ＭＫ−５０を用い、振動強度として変位値が２０μｍ以上となった時点で、制御装置１４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。
【００２８】
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１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、８０個／１ｋｇであった。
【００２９】
【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、溶融ポリマーの押し出し終了時、窒素ガス吹き出し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。
【図２】本発明のポリマー造粒装置の他の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
４　溶融ポリマー
５　払い出し弁
６　吐出ノズル
７　ストランド
８　造粒機
９　ペレット
１０　切替弁
１１　音響センサ（振動センサ）
１２　アンプ
１３　指示調節計
１４　制御装置
１５　表示装置
１６　製品ペレット用サイロ
１７　異常ペレット用サイロ
【図１】
2004074688.tif 000003
【図２】
2004074688.tif 000004