JP2001315119A

JP2001315119A - ポリマー造粒装置

Info

Publication number: JP2001315119A
Application number: JP2000133569A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Miyatsu; 興志之宮津; Shigemichi Tomoe; 重道友枝; Tateyasu Kobayashi; 干泰小林; Seiichi Yoshimoto; 誠一吉本; Kazuo Murata; 和男村田
Original assignee: Nippon Ester Co Ltd
Current assignee: Nippon Ester Co Ltd
Priority date: 2000-05-02
Filing date: 2000-05-02
Publication date: 2001-11-13

Abstract

(57)【要約】【課題】ストランド状態の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、冷却固化した後、カッター８でペ
レット９に切断するポリマー造粒装置において、光源11
と受光器12を設けて光源11よりストランド７へ投光し、
受光器12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７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。

Description

【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開平９
−３００３４５号公報の、ストランドを挟んで光源と撮
像装置とを設けて連続的に撮像し、得られた画像を解析
してデータ処理し、欠点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、この装置に
は、ストランドを挟んで光源と撮像装置があるため、造
粒装置と吐出ノズルとの間隔が小さい場合には採光する
のが困難であり、この問題を解決するために光源を払い
出しノズルに近づけると、払い出し終了時の不活性ガス
噴き出しに同伴するポリマーが飛散し、光源が損傷して
しまうとか、データ処理装置を介しているために演算ロ
スタイムにより、払い出しが止められる前に気泡を含有
したペレットや変形したペレットが僅かながら製品に入
ってしまう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、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ことを特徴とするポリマー
造粒装置にある。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、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はノ
ズル、７はストランド、８はカッターを備えた造粒機、
９はペレット、１０は切替弁、１１は光源、１２は受光
器、１３はストランド検出器、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】ストランドの判別は、受光器１２の光電変
換素子によりストランド７からの反射光を横方向の画素
数として検出し（例えば最大画素検出数２０４８）、次
いでストランド検出器１３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。受光器１２の画素数検出は、
受光器１２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。

【００１１】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、カッターを備えた造粒機８
で冷却固化された後、切断されてペレット９となる。

【００１２】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。

【００１３】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に
光源１１から光を当て、受光器１２でストランドからの
反射光を受光し、得られた受光画素数をストランド検出
器１３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作業者が常時現場にいる
必要がなくなる。

【００１４】光源１１としては、白熱球、ストロボラン
プ、ハロゲンランプ等を使用することができ、光量が充
分にあれば特に限定されるものではないが、雰囲気温度
が高温のため、その温度に耐えるものが望ましい。ま
た、受光器１２による画素数検出には、レンズ集光透過
方式のものが好ましく使用される。

【００１５】受光器１２は、望遠レンズ等を使用した遠
方からの検出も可能であるが、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、また、望遠レンズ等
を使用した場合は価格も高価となるため、ストランド位
置から５０００mm以内の位置に設置することが望まし
い。さらに、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受光器１２に付着して故障と
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。

【００１６】なお、押し出すストランドの本数や欠点の
水準度合いによっては、押し出すストランド７のストラ
ンド同士の間隔をできるだけ広げたり、受光器１２の台
数を増やして、ストランド７を分割検出する等の考慮が
必要である。

【００１７】ストランド検出器１３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１３
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。

【００１８】ストランド検出器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
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のが望ましい。検出周期が１〜１
０msecの範囲であり、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を少なく、受光器１２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ペレット
を含まない高品質のペレットを得ることができる。

【００１９】さらに、データ処理装置を介さずに受光器
１２の光電変換素子のＣＣＤイメージセンサを用いて光
学的に検出したデータの判定制御を行えば、演算ロスタ
イムが短縮され、払い出し終了作業を俊敏に行えるよう
になる。

【００２０】また、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。

【００２１】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、払い出し開始からス
トランド検出器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１
４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。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。

【００２３】また、払い出し終了と判定したとき、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。

【００２４】

【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４
mm、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１
kg（約３３０００粒）中の異形ペレット数を求めて評価
した。

【００２５】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、ストランド検出器には竹中シ
ステム機器社製ＯＳ−２０Ｋ（特）型を用い、画素数３
以上を正常なストランドとして、払い出し終了判定スト
ランド数を−１本として設定し、５５本のストランドを
検出した。

【００２６】直径２mm以上の気泡が混入すると、隣接す
るストランド同士が密着したり、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％以上になると隣接するストランド同士が密着
し、−１５％以下になると画素数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た時点で、制御
装置１４からの指令により払い出し弁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。

【００２７】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、９７
個／１kgであった。

【００２８】

【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、
ストランド状態の検出装置が安定性しており、ストラン
ドの状態を自動的に検知し、異常があれば瞬時に払い出
しを中止することが可能であり、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光源１２受光器１３ストランド検出器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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4F201 AA24 AM32 AP11 AQ01 AQ03 BA02 BC02 BC12 BC15 BD05 BL12 BL25

Claims

【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、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。
【請求項３】データ処理装置を介さずに光電変換素子
のＣＣＤイメージセンサを用いて光学的に検出したデー
タを判定制御する請求項１又は２記載のポリマー造粒装
置。
【請求項４】受光器がストランド位置から２０００〜
５０００mm離れた位置に設置された請求項１〜３のいず
れかに記載のポリマー造粒装置。