(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック押し出し材が溶融液の状態で出てくるダイス（１）と、前記ダイス（１）直後の下流に配設された冷却ゾーン部と、前記冷却ゾーン部の下流に配設されたペレット化装置（７）を備えたプラスチック押し出し材の供給及び処理装置であって、前記冷却ゾーンは結晶化ゾーン部（３５）として設計され、前記結晶化ゾーン部（３５）の結晶化ゾーン（５）の温度を制御するために、温度制御液相媒体（４）の温度を前記プラスチック押し出し材（２）のガラス遷移温度以上の温度に設定することを可能とする加熱及び冷却装置（８）と温度制御ユニット（９）が設けられ、プラスチック押し出し材（２）の下側の温度を制御するために、内部に前記温度制御液相媒体（４）を担持し、外部で前記プラスチック押し出し材（２）を案内するフィードパイプ（１３）が設けられることを特徴とするプラスチック押し出し材を供給し処理する装置。
【請求項２】
結晶化ゾーン（３５）は実質的に垂直に配設されることを特徴とする請求項１記載のプラスチック押し出し材を供給し処理する装置。
【請求項３】
加熱及び冷却装置（８）は、液が流通するサーモスタットであり、前記温度制御液相媒体（４）の温度を一定の初期温度に設定することを特徴とする請求項１又は２に記載のプラスチック押し出し材を供給し処理する装置。
【請求項４】
ペレット化装置（７）は、材料の流れ方向に見て、結晶化ゾーン（５）の下流において結晶化ゾーン部（３５）の直後に配設されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のプラスチック押し出し材を供給し処理する装置。
【請求項５】
フィードパイプ（１３）は、結晶化ゾーン部に温度制御媒体を供給するための長手方向の長孔（２０）を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のプラスチック押し出し材を供給し処理する装置。
【請求項６】
フィードパイプ（１３）は、それぞれのプラスチック押し出し材（２）を案内するための各位置に、温度制御媒体（４）により前記プラスチック押し出し材の下側の温度を制御する孔を有することを特徴とする請求の範囲１ないし５のいずれか１つに記載のプラスチック押し出し材を供給し処理する装置。
【請求項７】
結晶化ゾーン部（３５）は、停止位置と作動位置の間を回動可能であり、前記結晶化ゾーン部が前記停止位置にあるとき、前記溶融プラスチック（６）はダイス（１）から垂直方向に出ることが可能となり、前記結晶化ゾーン部が前記作動位置にあるとき、プラスチック押し出し材は部分的に結晶化した状態でペレット化装置に供給されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載のプラスチック押し出し材を供給し処理する装置。
【発明の詳細な説明】
本発明は、請求項１及び１１の前文に記載されたプラスチック押し出し材をペレット化する冷却ゾーンを備えて、ダイスから溶融状態で出てくる複数の押し出し材を供給し処理する装置及び方法に関する。
【０００１】
このような方法はＤＥ４３１４１６２公報により公知である。この従来技術の方法において、プラスチック押し出し材は冷水中で急冷され、排水され、乾燥され、結晶化されてからペレット化される。このため、冷却液流をつくる装置がダイスから出てくるプラスチック押し出し材を急冷するために出口チャンネルに組み付けられる。この種の急冷ゾーンに続く排水ゾーンにおいて冷却水は出口チャンネルから自由に流れ出る。その次の乾燥ゾーンにおいて吹き出しノズルがプレスチック押し出し材に残留して付着する冷却液を吹き払う。乾燥したプラスチック押し出し材は長い乾燥ゾーンにおいて十分に結晶化し、次に、ペレタイザによってペレット化される。従来技術の方法を実施するためには、急冷ゾーン、排水ゾーン、プラスチック押し出し材の結晶化のための乾燥ゾーンにおいて異なる滞留時間を確保しなければならないから、数メートル以上の長い走行チャンネルを設置する必要があった。
【０００２】
このような公知装置は、処理を実施する装置に大きな出費を要するという欠点がある。これはペレット化前の急冷から乾燥を経て乾燥したプラスチック押し出し材の結晶化までの異なる工程が行われる出口チャンネルが比較的長くなるためである。他の公知方法は、非結晶のアモルファス状態の押し出し材を、ペレット化処理する。この方法は始めにガラス遷移温度以下の冷媒で押し出し材を冷却し、ついで、アモルファス状態が冷媒の影響下、かつ冷媒の存在下になった後にペレットに処理する。この水中ペレット化方法は、出口チャンネルにおいて、通常は冷水の冷媒を使用してプラスチック押し出し材をペレット化するため、又、溶融プラスチックの中に存在するアモルファス状態を維持するため、冷却ゾーンが急冷ゾーンよりもかなり長くなる。
【０００３】
従来技術の２つの公知方法を実施するためには、多くの複雑な長い出口チャンネルを用意しなければならない。これらのチャンネルは正確に再現可能な結晶又はアモルファス状態のペレットの生産を保証するけれども、その長さと、それらの部品が相互に適合しなければならないという事実のために大きなスペースを要する。
【０００４】
本発明の目的は、プレスチック押し出し材をペレット化する冷却ゾーンを有してダイスから溶融状態で出てくるプラスチック押し出し材を供給し処理する方法を、ペレット化前の押し出し材の長さを大幅に短縮することができるものに特化させて、装置の小スペース化に適合させることにある。
【０００５】
この目的は、請求項１及び１１記載の発明により達成される。好ましい本発明実施例はそれらに従属する請求項に記載される。
【０００６】
出口チャンネルにおける滞留時間を短縮するため、プラスチック押し出し材は、液相温度制御媒体によりダイスから出た直後に部分的に結晶化させる。このために液相温度制御媒体はプラスチック押し出し材のガラス遷移温度以上の温度に維持される。
【０００７】
この方法は、ダイスから溶融状態で出てくるプラスチック押し出し材を冷水で急冷し、ついで乾燥し、結晶化し、ペレット化するのではなく、プラスチック押し出し材を良好に温度管理された比較的高温の液相媒体に入れるから、出口チャンネルを通るプラスチック押し出し材の温度がプラスチック押し出し材のガラス遷移温度以下に低下しないことが保証されるという利点を有する。その結果、プラスチック押し出し材の少なくとも表面領域において部分的な結晶化が生じるので、プラスチック押し出し材は前乾燥しなくても、ペレット化装置においてペレットに細断することができる十分な強度を有する。ペレット化装置直後の下流において、ペレットと冷媒液の混合物から、公知の手段によりペレットが分離される。プラスチック押し出し材の少なくとも表面の部分的結晶化は、溶融プラスチックがダイスから出るとすぐ始まり、そのプラスチック押し出し材は比較的短い温度制御ゾーンの通過直後からペレット化することができる。
【０００８】
好ましくは、プラスチック押し出し材が液相温度制御媒体下に保持されるゾーンの長さは、滞留時間が０．５秒より長く５秒より短くなるように設計する。このため、液相媒体の温度は、ガラス遷移温度以上の一定温度に維持するように制御することが好ましい。この温度維持は液相媒体用加熱回路の加熱部材を適確に制御して実施する。このように、液相媒体の温度は、℃において、プラスチック押し出し材のガラス遷移温度の１００％以上であって１５０％以下となるように制御される。本方法の好ましい実施態様において、使用する液相媒体は熱水である。熱水中で藻は生存できないから、この方法は、冷水で急冷又は冷水で冷却する方法よりも、熱水回路には問題となる藻の発生がないという点で優れている。又、水は、超純水が比較的安く入手可能であるから、方法全体の費用が比較的低減する点において、他の液体よりも有利である。
【０００９】
別の好ましい方法の実施態様において、プラスチックは１００℃以下のガラス遷移温度を有する。このように低いガラス遷移温度を持つプラスチックは、温度制御液相媒体として熱水を使用することができる点で有利である。１００℃以上の温度においては、液相媒体として、グリセロール混合水又はオイルを使用することが望ましい。
【００１０】
さらに別の好ましい実施例において、溶融プラスチックはポリアミド類を含む。この種のポリアミドとしては、アミノ基としてＮＨ基を含み、全く異なるガラス遷移温度を持つ２つのプラスチックがある。これらの１つは、ラクタムの付加によりポリアミド−６を形成して重合し、４０〜６０℃のガラス遷移温度を有する。このプラスチックには、温度制御液相媒体として、熱水が有利である。その理由は、ラクタムは高溶融性であり、冷水回路中よりも熱水回路中の方が沈澱しにくいため、回路が汚染する危険が少ないからである。さらに、本発明方法は、これまでの冷水下で生産されたアモルファスペレットに比べると、より高温の部分的に結晶化したペレットを多く生産する。これらの高温のペレットは次の引き抜き処理中の加熱時間が少なくてすむから、方法全体のエネルギー消費量が節減される。
【００１１】
第２のポリアミド基は、２つの異なるモノマーの重合収縮によって形成される。例えば、ジアミンとジカルボン酸は、縮合条件下において、ガラス遷移温度が約１０℃高い５０℃から８０℃のポリアミド−６．６を形成する。
【００１２】
さらに方法の好ましい別の実施例において、処理される溶融プラスチックはポリオレフィン類を含む。この種の溶融プラスチックも同様に処理されてダイスから押し出されてプラスチック押し出し材となり、ダイスから出た直後に本発明の結晶化ゾーンの温度制御液相媒体中で部分的に結晶化する。
【００１３】
方法のさらに別の好ましい実施例において、プラスチック押し出し材は実質的に垂直な結晶化ゾーンを通過する。この形式の実質的に垂直な結晶化ゾーンは、プラスチック押し出し材を結晶化ゾーン上に導いて自由落下するようにしておけば、結晶化する押し出し材をペレタイザーに案内するための手段を全く必要としない点で有利である。
【００１４】
ダイスから溶融状態で押し出されたプラスチック押し出し材を供給し処理する装置は、ダイス直後の下流に配設された結晶化ゾーン部と、その結晶化ゾーンのために設けられた加熱及び冷却装置と、温度制御ユニットとを備え、その温度制御ユニットにより、温度制御された液相媒体の温度はプラスチックのガラス遷移温度以上の温度に設定可能である。このため、結晶化ゾーン部は実質的に垂直であることが好ましい。
【００１５】
好ましくは、液体の通るサーモスタットを介して温度制御液相媒体を一定の初期温度に設定する。サーモスタットにより加熱及び冷却装置は温度制御液相媒体をガラス遷移温度以上でそのガラス遷移温度の１５０％以下の一定の初期温度に維持する。
【００１６】
装置の好ましい実施例において、ペレット化装置７は結晶化ゾーン３５の直後の材料の流れ方向に見て結晶化ゾーン５の下流に配設される。このため、結晶化ゾーン部はペレット化装置と一体にしてもよい。この形式の結晶化ゾーンとペレット化装置を一体とした装置を起動するために、始めは、安定性の目的でダイスから押し出されるプラスチック押し出し材は自由落下できるようにこの形式の装置は分離可能とする。自動押し出し材切断装置が作動した後に、装置の分離した部分は共に作動し、その結果、安定したプラスチック押し出し材は結晶化ゾーン部の領域において直ちに少なくとも部分的に結晶化し、続くペレット化装置において処理されてペレットと媒体の混合物となることができる。
【００１７】
ダイスから押し出されてくるプラスチック押し出し材の下側の温度を制御するため、ダイスの下流にフィードパイプを配設することが好ましい。このフィードパイプは内部に温度制御液相媒体が通り外面でプラスチック押し出し材を案内する。結晶化ゾーン部に温度制御媒体を供給するために、フィードパイプは長手方向のスロットを有し、そのスロットはプラスチック押し出し材の下側に温度制御液相媒体を供給して、結晶化ゾーン部上に温度制御液相媒体のフィルムを形成するように配置される。プラスチック押し出し材の上側の温度は、結晶化ゾーン領域において、好ましくは別のフィードパイプから温度制御液相媒体が供給されるスプレーノズルによって制御される。
【００１８】
装置の別の好ましい実施例において、プラスチック押し出し材を案内するフィードパイプは、長手方向のスロットを有する代わりに、プラスチック押し出し材を案内する各位置ごとに孔を有し、その孔から出る温度制御媒体によってプラスチック押し出し材の下側の温度を制御する。
【００１９】
さらに装置の別の好ましい実施例において、結晶化ゾーン部は停止位置と作動位置の間を回動することができる。停止位置は溶融プラスチックがダイスから垂直方向に出てくることを可能とし、作動位置は部分的に結晶化したプラスチック押し出し材をペレット装置に供給する。この実施例は、スペースを節約する装置であるが、ペレット化装置は独立部分として固定設置可能であり、結晶化ゾーン部だけが移動可能又は回転可能に設計されている。結晶化ゾーン部からペレット化装置への移行は、ペレット化ユニットから突出する短いフィードチャンネルにより確保されることが好ましい。
【００２０】
本発明のその他の利点、特徴、可能な応用は実施例と図面に基づいて詳細に説明する。
方向の断面図であり、フィードパイプの内部は温度制御液相媒体が通り、外部はプラスチック押し出し材を案内する。
【００２１】
図１は、ダイス１から溶融液状態で出てくる複数のプラスチック押し出し材２を供給し処理する本発明方法を実施する実施例装置の略図であり、その装置はプラスチック押し出し材２をペレット化するための冷却ゾーンと、そのプラスチック押し出し材２をペレット化するための結晶化ゾーン５を備える。プラスチック押し出し材は、ダイス１から出た直後、結晶化ゾーン５上において温度制御液相媒体４の中で部分的に結晶化させる。この目的のため、液相媒体はプラスチック押し出し材２のガラス遷移温度以上の温度に維持され、ガラス遷移温度以下に急冷することはしない。従来方法においては、プラスチック押し出し材２を冷却水下の長いガイドチャンネル内においてガラス遷移温度以下にまで冷却するにまかせ、アモルファス状態でペレット化装置に供給するが、本発明方法においては、押し出し材がダイス１から出てきた直後に温度制御液相媒体４により部分的結晶化が行われるため、結晶化ゾーンは非常に短く、それ故に、ペレット化装置とダイス出口１５の距離は大幅に短縮する。
【００２２】
本方法を実施する好ましい実施例において、図１に示すように、結晶化ゾーン５はペレット化装置に直結する一体的コンポーネントである。ドライブローラ１６とそのドライブローラと同期回転可能な加圧ローラ１７により、ペレット化装置は部分的に結晶化したプラスチック押し出し材１８をつかみそれらを切断ローラ１９に供給するから、温度制御液相媒体とプラスチックペレットの混合物がペレット化装置７内で形成され、この混合物は次の処理のために送出される。
【００２３】
温度制御液相媒体４を介して結晶化させるプラスチック押し出し材の温度を制御するため、図１に示すように、装置はフィードパイプ１３を有する。このフィードパイプの詳細は、図３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂに基づいて後記する。
【００２４】
この結晶化ゾーン５に至るフィードパイプ１３は長孔２０を有し、その長孔は温度制御液相媒体４が結晶化ゾーン５の領域に温度制御液相フィルムを形成することを可能にする。この長手方向の長孔２０は、各プラスチック押し出し材の導入位置に温度制御液相媒体がフィードパイプ１３から直接出てくるようにあけた孔列と置換してもよい。プラスチック押し出し材２を案内するため、フィードパイプ１３は外周に長手方向に外皮部を有する。その外皮部は、図３ａに示す周方向Ｕ型溝２２、又は図４ａに示す周方向Ｖ型溝２１を備える。これらのフィードパイプ１３上の周方向Ｖ型溝２１又は周方向Ｕ型溝２２は複数のプラスチック押し出し材を結晶化ゾーン５へ案内するのに役立つ。
【００２５】
本発明の方法を実施する装置のこの実施例において、フィードパイプ１３が温度制御液相媒体を、その長手方向長孔２０又は孔列によってプラスチック押し出し材の一側（下側と呼ぶ）に供給する間に、プラスチック押し出し材の他側（上側と呼ぶ）の温度は、スプレーノズル２４から噴出する温度制御液相媒体を使用して制御する。スプレーノズル２４には別のフィードパイプ２３を介して温度制御液相媒体４を供給する。スプレーノズル２４の噴射角はフィードパイプ２３をその軸心２５を中心に回動することにより調整可能である。この装置においては、結晶化ゾーン部３５とフィードパイプ１３は相互に固定連結されているから、プラスチック押し出し材２が結晶化ゾーンを滑る角度は、フィードパイプ１３をその軸心２６を中心に回動させることにより調整することができる。別の装置においては、結晶化ゾーン５の傾斜角度をフィードパイプ１３の位置とは独立に調整することも可能である。
【００２６】
図１に示すペレット化装置７と結晶化ゾーン部３５がコンパクトな組立体となった一体的実施例において、フィードパイプ１３、ドライブローラ１６、切断ローラ１９、切刃支持体２７は第１のフレーム２８に配設され、その第１フレーム２８は矢印Ｂ方向に移動可能である。一方、フィードパイプ２３と加圧ローラ１７が配設された第２のフレーム２９は矢印Ｃ方向に移動可能である。このように、フレームを２つに分けた結果、装置の始動は、ダイス出口１５から出てくるプラスチック押し出し材の形状が安定したときに、フレーム２８、２９を移動して合わせるだけであるから始動は容易である。他方、始動時に、フィードパイプ１３をフレーム２８に対して矢印Ｄ方向に移動してフィードパイプ１３をダイスヘッド６側に配置する。
【００２７】
図２は、本発明の別の実施例の方法を実施する装置の略図であり、その装置は温度制御液相媒体のための回路を有する。図２に示すこの実施例は、図１に示す前記実施例とは、押し出し材２の上側の温度が多数のスプレーノズル２４を備えた広域スプレー装置３０により制御される点において相違する。さらに、この実施例のペレット化装置７は移動不能であり、下側結晶化ゾーン部４７に固定接続される。上側結晶化ゾーン部４６は、装置の始動を容易にするため、フィードパイプ１３と共にジョイント４５を中心に矢印Ｆ方向に回動可能である。
【００２８】
ダイス出口が安定状態になった後に、プラスチック押し出し材２を図外の自動押し出し材切断装置を介して定長切断し、上側結晶化ゾーン部４６を回動し、結晶化ゾーン５により押し出し材の部分的結晶化をペレット化前に完了することができる。この目的のため、結晶化押し出し材２の下側の温度はフィードパイプ１３を通り長手方向長孔２０又は孔列４０から供給される温度制御液相媒体４を使用して制御し、押し出し材の上側には広域スプレー装置３０によって温度制御液相媒体４を供給する。
【００２９】
部分的に結晶化した押し出し材はフィードチャンネル３１によりペレット化装置７へ供給され、ペレット化は液相媒体下で行われる。液相媒体４とペレット１２はセパレータ１０へ供給され、そのセパレータは液相媒体から分離したペレット１２を次の処理のために矢印Ｇ方向に送り出し、液相媒体を温度制御ユニット９へ送り出す。この温度制御ユニットにおいて、液相媒体の温度は加熱及び冷却装置８によって制御され、この媒体は広域スプレー装置３０と、フィードパイプ１３と、ペレット化装置へ供給される。この実施例はポリアミド−６プラスチック押し出し材を処理するためのものであり、冷媒は温度が８０℃に設定された熱水である。
【００３０】
図３ａ及び図３ｂは、結晶化ゾーンを先立つフィードパイプ１３の長手方向の断面図（図３ａ）及びそれに直交する方向の断面図（図３ｂ）であり、そのフィードパイプは、内部に温度制御冷媒４を保有し、外部は円周リング３３でプラスチック押し出し材を案内する。このため、フィードパイプ１３は良好な熱伝導性の外層、例えば周方向のＵ型溝２２が形成された金属製外層３２により被覆される。この実施例のフィードパイプ１３は長手方向の長孔２０を有し、その長孔から温度制御液相媒体４は矢印Ｌ方向に出て結晶化ゾーン部３５上の結晶化ゾーン５を温度制御液のフィルムで覆うことができる。
【００３１】
図４ａ及び図４ｂは、結晶化ゾーンに先立つフィードパイプ１３の長手方向の断面図及びそれに直交する方向の断面図であり、そのフィードパイプは内部に温度制御液相媒体４を通し、外部は周方向のＶ型溝２１でプラスチック押し出し材を案内する。周方向のＶ型溝２１は外層３２上に鋸歯状に形成される点において図３ａの周方向のＵ型溝２２と相違する。さらに、各押し出し材の位置に、孔列４０のそれぞれの孔が液相媒体４をフィードパイプ１３から矢印Ｍ方向に噴出させることができるように設けられているから、プラスチック押し出し材２の温度は下側においてその媒体４によって制御される。
【図面の簡単な説明】
【図１】は、本発明の一実施例の方法を実施する装置の略図である。
【図２】は、本発明の別の実施例の装置の略図であり、この実施例は液相媒体のための熱制御回路を有する。
【図３】は、結晶化ゾーンに入るフィードパイプの断面図であり、ａは長手方向の断面を、ｂはそれに直交する方向の断面をそれぞれ示し、フィードパイプの内部は温度制された御液相媒体が通り、外部はプラスチック押し出し材を案内する。
【図４】は、結晶化ゾーンに入るフィードパイプの断面図であり、ａは長手方向の断面を、ｂはそれに直交する方向の断面をそれぞれ示し、フィードパイプの内部は温度制御された液相媒体が通り、外部はプラスチック押し出し材を案内する。
【符号の説明】
１：ダイス
２：プラスチック押し出し材
４：液相媒体
５：結晶化ゾーン
６：溶融プラスチック
７：ペレット化装置
８：冷却装置
９：温度制御ユニット
１０：セパレータ
１２：ペレット
１３：フィードパイプ
１５：出口
１６：ドライブローラ
１７：加圧ローラ
１８：プラスチック押し出し材
１９：切断ローラ
２０：長孔
２１：V型溝
２２：U型溝
２３：フィードパイプ
２４：スプレーノズル
２５：軸心
２６：軸心
２７：切刃支持体
２８：フレーム
２９：フレーム
３０：広域スプレー装置
３２：結晶化ゾーン部
４０：孔列
４５：ジョイント
４７：結晶化ゾーン部
【図１】
0004085419.tif 000002
【図２】
0004085419.tif 000003
【図３】
0004085419.tif 000004
【図４】
0004085419.tif 000005