JP2005067174A - ペレット混入防止用フィルター - Google Patents

Abstract

【課題】 製品の品質を落とすことなく、連続運転が可能で、簡単な構造のペレット混入防止用フィルターを提供すること。
【解決手段】 循環冷却水タンクを介して循環されている冷却水中で、熱可塑性樹脂からなる溶融ポリマーを冷却固化し、カッティングする造粒方法において、前記循環冷却水タンク入り口に設置され、かつ脱着自在の上段フィルターと固定式下段フィルターとから構成される二段構造の複合フィルターであって、上段フィルターの目開きが、下段フィルターの目開きよりも小さいことを特徴とするペレット混入防止用フィルターである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、溶融ポリマーを水中で冷却固化し、カッティングする造粒方法において用いられる、循環冷却水タンクへのペレット混入防止用フィルターに関する。

従来より、水中カッティング造粒方法は、大量のペレットを製造するための優れた方法として熱可塑性樹脂などに多く採用されている。
前記造粒方法は、水中でノズルから出た溶融ポリマーを、冷却固化しカットする方式で、押し出し機やギヤポンプから送られた溶融ポリマーを多数の小穴を有した円形ダイから循環冷却水中に吐出させて冷却固化し、該円形ダイの表面に近接又は接触させてなる回転刃によりペレット状に切断し、ペレットは循環冷却水と共に搬送して完全に冷却固化させた後、遠心脱水機などを用いて脱水する。

この方法によれば、溶融ポリマーが内部まで完全に固化する前に切断するため、カッターへの負担が少なくて済み、動力消費量が小さく、カッター刃の寿命を長くすることができるといった長所があると同時に、切断時にポリマー切断部のバリが剥離して発生するフロス（細糸状）が循環水で製品ペレットから洗い落とされるため、均質な製品ペレットを得ることができる。

しかし、この方法では、上記のように循環冷却水と共にペレットを搬送するため、循環冷却水系にフロス及び一部ペレットが混入する。
製品ペレットに循環冷却水系に滞留中の異種グレードのペレットが混入した場合、異物となりフィルムやラミネート製品等のフイッシュアイの原因となる。特に、長期間滞留すると架橋してしまうようなペレットの場合には、少量の混入でもフイッシュアイの原因となり製品の性能及び外観が低下する。

この問題を解決するため、従来、循環冷却水タンク入り口部にフィルターを設け、フロスやペレット特にフロスを中心に捕捉することが行われていた。しかし、この方法では、フロスを捕捉するために濾過精度を上げると徐々に循環冷却水の圧力損失が大きくなり、さらにフロス等の付着によりフィルターが目詰まりし循環冷却水が系外にオーバーフローする。これを回避するために、その都度装置の運転を停止しフィルターの清掃を行なう必要があり連続運転に大幅な支障がでることになる。
清掃の頻度は、熱可塑性樹脂の種類によって異なり、１回／３時間〜１回／数週間の大きなバラツキがあった。この清掃の頻度を少なくし、連続運転の時間をできるだけ長くするために、多くの検討がなされている（例えば、特許文献１及び２参照）。

特許文献１には、操業性をよくするために、下段フィルターほど目開きを小さくしたフィルターを複数段に設けることが提案されているが、用いるフィルターは、１００〜２００メッシュで目開きが非常に小さく、目詰まりの頻度を減らすことに関して充分とはいえない。
また、特許文献２には、連続操業を可能にするために、無端状態で回転するスクリーン（フィルター）を用い、液体または気体を該スクリーンに吹き付けることによりこのスクリーンに付着する樹脂粉を除去する構成であるが、装置が複雑でありメンテナンス及びコスト面で問題がある。
これらの問題を解決するために、製品ペレットへ異物となる異種グレードペレットの混入がなく、連続運転が可能で、かつ簡単な構造のフィルターの開発が望まれていた。

特開平１１−２０７７３４号公報（第１頁） 特開平１０−１５１６２４号公報（第１頁）

本発明は、このような状況下でなされたもので、製品ペレットへ異物となる異種グレードペレットの混入がなく、連続運転が可能で、かつ簡単な構造のペレット混入防止用フィルターを提供することを目的とするものである。

本発明者は、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、フィルターの構成を、脱着自在の上段フィルターと固定式下段フィルターとからなる二段構造の複合フィルターとし、かつ上段フィルターの目開きを、下段フィルターの目開きよりも小さくし、特にペレットを確実に捕捉することで上記目的を達成しうることを見出した。
本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。

すなわち、本発明は、
（１） 循環冷却水タンクを介して循環されている冷却水中で、熱可塑性樹脂からなる溶融ポリマーを冷却固化し、カッティングする造粒方法において、前記循環冷却水タンク入り口に設置され、かつ脱着自在の上段フィルターと固定式下段フィルターとから構成される二段構造の複合フィルターであって、上段フィルターの目開きが、下段フィルターの目開きよりも小さいことを特徴とするペレット混入防止用フィルター、
（２） 上段フィルターの目開きが０．５〜２．０ｍｍ、下段フィルターの目開きが１．２〜２．４ｍｍでありかつ、上段フィルターの目開きに対する下段フィルターの目開きの比が、１．１〜２．４である上記（１）のペレット混入防止用フィルター、及び
（３） 熱可塑性樹脂が、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、エチレン・ビニルアセテート共重合体及びエチレン・メチルメタクリレート共重合体の中から選ばれるポリエチレン系樹脂である上記（１）、（２）のペレット混入防止用フィルター、
を提供するものである。

本発明によれば、フィルターの構成を、脱着自在の上段フィルターと固定式下段フィルターとからなる二段構造の複合フィルターとし、かつ上段フィルターの目開きを、下段フィルターの目開きよりも小さくし、循環冷却水タンク中へのペレットの混入を防ぐことで、製品ペレットへ異物となる異種グレードペレットの混入を防ぎ、連続運転が可能である簡単な構造のペレット混入防止用フィルターを提供することができるとともに、製品性能の優れたペレットを提供することができる。

以下に、本発明について詳細に説明する。
先ず、本発明のペレット混入防止用フィルターは、循環冷却水タンクを介して循環されている冷却水中で、熱可塑性樹脂からなる溶融ポリマーを冷却固化し、カッティングする造粒方法において、前記循環冷却水タンク入り口に設置される複合フィルターである。該複合フィルターは、脱着自在の上段フィルターと固定式下段フィルターとから構成される二段構造を有し、かつ上段フィルターの目開きが、下段フィルターの目開きよりも小さい特徴を有している。
本発明に用いられる熱可塑性樹脂は、水中カッティング法により造粒が可能なものであれば特に制限はないが、例えば、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、エチレン・ビニルアセテート共重合体、エチレン・メチルメタアクリレート共重合体等のポリエチレン系樹脂が挙げられるが、その中でも低密度ポリエチレンが好ましい。

本発明のペレット混入防止用フィルターは、第一にペレットが循環冷却水タンク中に混入することを防止することが必要であり、上段及び下段フィルター両方共にペレットを確実に捕捉できるようにフィルターの目開きは設定されている。
一方、フロスについては、フィルターのみですべてを捕捉する必要はないが、上段でより多くのフロスを捕捉できるように上段フィルターの目開きの大きさを下段より小さく設定している。
但し、製品ペレット中のフロスの量はできるだけ少ない方がよく、前記フィルター以外に多くの捕捉する手段が設けられており、これについては後で詳述する。

本発明の目的の第二は、前述のペレットが循環冷却水タンク中に混入することを防止することはもとより、ペレット製造装置をできるだけ長時間連続運転をすることにある。
そのために、装置の運転を止めることなく、フロス及びペレットによって目詰まりしたフィルターを短時間で交換するために上段フィルターは脱着自在、即ち、取り付け及び取り外しが容易にできるようにしてある。
また、上段フィルターはスペア−を用意してあり、上段フィルターを交換する時間は
５〜３０秒程度の極く短時間で終了する。
上段フィルターが交換のために取り外されている間、ペレットは下段フィルターで捕捉される。下段フィルターは固定されているためフィルターの隙間からペレットが循環冷却水タンク中に混入することはない。

本発明におけるフィルターの目開きは、特に制限はされないが、通常上段フィルターで０．５〜２．０ｍｍ、下段フィルターで１．２〜２．４ｍｍであることが好ましく、かつ上段フィルターの目開きに対する下段フィルターの目開きの比が、１．１〜２．４であることが好ましい。
一方、ペレットの粒径は、上記下段フィルターの目開きを基準に平均粒径で１ｍｍ以上大きくすることで、上段フィルターはもとより、下段フィルターによっても捕捉することができる。
また、フロスの長さは、ペレットの大きさとは特に相関はなく、１〜５ｍｍの細糸状である。

以下に、本発明について図面を参照にしながら詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施態様を含む概略工程図である。１は混練造粒機、２は三方弁、３は脱水スクリーン、４は遠心脱水機、５はフィルター、６は循環冷却水タンク、７は循環ポンプ、８はペレット搬送経路、９は振動篩、１０はペレット取り出し口を示す。
また、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ及びｄはそれぞれ循環冷却水の経路を示す。

工程が安定し定常状態の場合、混練造粒機１で水中カッティングされた一部フロスを含むペレットは、三方弁２を経由し、循環冷却水と共に冷却されながら経路ｂより脱水スクリーン３に搬入され、フロスは冷却水と共に経路ｃよりフィルター５を経由して循環冷却水タンク６へと送られる。フロスはフィルター５によって一部捕捉される。尚、フィルター５は、上下二段のフィルターから構成されており、上段フィルターの目開きより下段フィルターの目開きが大きく、また、上段フィルターは脱着自在、すなわち、取り外し及び取り付けが可能であり、下段フィルターは固定されている。下段フィルターが固定されていることによってフィルターの隙間からペレットが循環冷却水タンク６内に入ることが防止しされる。
循環冷却水タンク６に入ったフロスは比重の関係から、主に循環冷却水タンク６の表面部分に滞留しているため、循環冷却水の一部をオーバーフローさせることで（図示せず）表面部分に滞留していたフロスの一部は循環冷却水と共に系外に流出する。続いて少量のフロスを含む循環冷却水は循環ポンプ７を経由し経路ｆより混練造粒機１に戻る。

一方、一部フロスを含むペレットは、脱水スクリーン３から経路ｄを経由して遠心脱水機４で脱水されペレット搬送経路８を経て振動篩９でペレットとフロスに分別される。
さらに、ペレットは空気輸送され、出口に設けられた分級器(図示せず)によってさらに製品であるペレットとフロスとを分別する。
また、遠心脱水機で分離された冷却水は、少量のフロス及びペレットを含み経路ｅを経てフィルター５に流入し、ペレットについては上段フィルターで捕捉される。

長時間の連続運転により、上段フィルターが目詰まりをした場合、運転を停止することなく数秒間の短時間で上段フィルターをスペアーのフィルター交換し、交換期間中は、固定された下段フィルターでペレットを捕捉する。下段フィルターは、固定されているため隙間からのペレットの循環冷水タンクへの流入は無く、ペレット止めの役目をする。
１ヶ月程度の連続運転は可能であるが、固定された下段フィルターの清掃についても１ヵ月を目処に行い、同時に脱水スクリーンのパンチングプレートの掃除についても行なう。

次に、図面を参照にしながらフィルター５及び非定常状態について説明する。
図２は、本発明のフィルターの各部品を分解した一実施態様を示す斜視図である。１１はトップカバー、１２は上段フィルター（脱着自在）、１３は下段フィルター（固定）、１４は台座である。図３は本発明のフィルターにおいて、前面カバーを取り外した状態の一実施態様を示す斜視図であり、図４は本発明のフィルターにおいて前面カバーを取り付けた状態の一実施態様を示す斜視図である。
上記前面カバーは運転中は取り付けた状態であり、容易に取り外しが可能である。また、点検用として最前面のみ開けることも可能である。
また、前面カバーは、次のような非定常な状態のときに有効に使用される。水中カッティング操作をスタートした直後は非定常の状態でありその間は図１に示す三方弁２によってペレットが循環冷却水と共に経路ａ、ｃを経由して直接循環水タンクの方へ流される。その時、大量のペレットがフィルターによって捕捉されるが、前記フィルターの前面のカバーを取り外すことによって、ペレットをフィルター５から容易に取り除くことができる。定常状態になったところで三方弁を脱水スクリーン３の経路に切り替える。

ここで、フロスの捕捉方法について説明する。本発明においては、フィルター５においてペレットの確実な捕捉を第１の目的にしているため、少量のフロスは循環冷却水の経路に滞留又は循環している。通常フロスの発生量は、樹脂の溶融粘度が低い場合、循環冷却水の温度が低い場合など樹脂が硬くてカッティングしにくい条件において、又造粒機のカッティング装置の芯がずれている場合等において増加する傾向にある。
定常状態において、通常カッティングの近辺でのフロスの発生量はペレットの質量に対して数百質量ｐｐｍ以下である。
前述のように、フロスは、（１）フィルター５、特に上段フィルター１２で捕捉する。（２）循環冷却水タンク６の表面部分に滞留しているフロスを一部オーバーフローすることで系外に排出する。（３）振動篩９でペレットとフロスと分別する。（４）分級器によってペレットとフロスを分別する。
以上の４工程でフロスを捕捉及び分別することで、製品ペレット中のカッティング時に発生するフロスの量は数質量ｐｐｍ以下となり、製品性能に対する影響は無視することができる。

以上のようにフィルターのみでフロスの捕捉を行なうのではなく、フィルターではペレットの捕捉を確実にすることで、通常の従来技術との対比でフィルターの目開きを約一桁以上大きく出来、また、下段フィルター１３の目開きを上段フィルター１２より大きくすることで、通常１〜１０ｔｏｎ／ｈｒのペレットを大量生産する水中カッティング造粒法に対応した本発明の簡単な構造を有するペレット混入防止用フィルターを提供することができる。
本発明において目開きの大きいフィルターを用いることで、従来問題となっていたフロス等の付着によりフィルターの目詰まりの頻度も少なくなり、製造装置の連続運転が可能になると共に、ペレットを用いて製造される製品の品質を落とすことのない、優れた性能を有する製品ペレットを提供することができる。

次に、本発明を実施例により、更に詳しく説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
実施例１
神戸製鋼社製横型単軸押出機を用い、図１に示した方式で、ＭＦＲ（メルトフローレート）が０．３〜２０ｇ／１０ｍｉｎのフィルムグレード、ラミネートグレード及び成形グレードの各種低密度ポリエチレンを６〜９ｔｏｎ／ｈｒでペレット化させる造粒作業を約１ヶ月間連続で行った。この際、循環冷却水量は８０〜９０m³/ｈｒとし、上段フィルターは目開き１．８ｍｍ、下段固定フィルターは目開き２．０ｍｍをそれぞれ使用し、また、ペレットの平均粒径は３．５〜４ｍｍであった。この間、上段フィルターに滞留するペレットの掃除を平均１回／日程度実施していたが、循環冷却水タンク内へのペレットの混入は確認されなかった。（目視確認）
尚、ＭＲＦの測定は、ＪＩＳ Ｋ ７２１０に準拠して行なった。

実施例２
神戸製鋼社製横型単軸押出機を用い、図１に示した方式で、ＭＦＲが０．３〜２０ｇ／ｍｉｎのフィルムグレード、ラミネートグレード及び成形グレードの各種のエチレン・ビニルアセテート共重合体を２〜３ｔｏｎ／ｈｒの割合でペレット化させる造粒作業を約１ヶ月間連続で行った。この際、循環冷却水量は７０〜８０m³／ｈｒとし、上段フィルターは目開き１．７ｍｍ、下段固定フィルターは目開き２．２ｍｍをそれぞれ使用し、また、ペレットの平均粒径は３．５〜４ｍｍであった。この間、上段フィルターに滞留するペレットの掃除を平均１回／日程度実施していたが、タンク内へのペレットの混入は確認されなかった。（目視確認）
尚、ＭＲＦの測定は、実施例１同様ＪＩＳ Ｋ ７２１０に準拠して行なった。

本発明の一実施態様を含む概略工程図である。 本発明のフィルターの各部分を分解した一実施態様を示す斜視図である。 本発明のフィルターにおいて前面カバーを取り外した状態の一実施態様を示す斜視図である。 本発明のフィルターにおいて前面カバーを取り付けた状態の一実施態様を示す斜視図である。

符号の説明

１ 混練造粒機 ８ ペレット搬送経路
２ 三方弁 ９ 振動篩
３ 脱水スクリーン １０ ペレット取り出し口
４ 遠心脱水機 １１ トップカバー
５ フィルター １２ 上段フィルター
６ 循環冷却水タンク １３ 下段フィルター
７ 循環ポンプ １４ 台座

Claims (3)

1. 循環冷却水タンクを介して循環されている冷却水中で、熱可塑性樹脂からなる溶融ポリマーを冷却固化し、カッティングする造粒方法において、前記循環冷却水タンク入り口に設置され、かつ脱着自在の上段フィルターと固定式下段フィルターとから構成される二段構造の複合フィルターであって、上段フィルターの目開きが、下段フィルターの目開きよりも小さいことを特徴とするペレット混入防止用フィルター。
2. 上段フィルターの目開きが０．５〜２．０ｍｍ、下段フィルターの目開きが１．２〜２．４ｍｍであり、かつ上段フィルターの目開きに対する下段フィルターの目開きの比が、１．１〜２．４である請求項１記載のペレット混入防止用フィルター。
3. 熱可塑性樹脂が、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、エチレン・ビニルアセテート共重合体及びエチレン・メチルメタクリレート共重合体の中から選ばれるポリエチレン系樹脂である請求項１又は２記載のペレット混入防止用フィルター。
   
   

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