JP2005224982A - ポリマー造粒装置 - Google Patents

Abstract

【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、簡単な設備の改良で、作業員への負担を増加させることなく安定した形状のペレットを得ることができるポリマー造粒装置を提供する。
【解決手段】不活性ガスを圧入して密閉容器中の溶融ポリマー４をノズル７からストランド８として押し出し、冷却固化した後、カッター９でペレット10に切断する造粒装置において、ノズル７に下式（１）を満足する目開のメッシュ状金網６を装着したポリマー造粒装置。
Ｘ＝Ｋ×（ａ／ｂ）^１／２ …（１）
ただし、Ｘ：メッシュ状金網の目開き（ｍｍ）
ａ：ポリマーの溶融粘度（Ｐａ・ｓ）
ｂ：押し出し圧力（ＭＰａ）
Ｋ：0.4〜0.6
【選択図】 図１

Description

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。

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。

ポリマー造粒装置では、回分式重合槽等の密閉容器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密閉容器に圧入して加圧し、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、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。そして、異形状ペレットが存在すると、ペレットの空気輸送が正常に行えないとか、ストックタンクからの排出の際、ブリッジを形成してストックタンクから排出ができなくなるという問題がある。さらには、ユーザーが使用する際、嵩密度が変化して安定供給ができない等の理由で、製品として扱えないという問題があった。

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。

しかし、このような人的対応では対応に時間がかかり、また、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。

これらの問題を解決するために、本出願人は、ノズル部から押し出されるストランドの形状を光源と受光器で検出する造粒装置（特許文献１参照）や、振動篩により異形状ペレットを分別除去する造粒装置（特許文献２参照）等を提案した。

これらの造粒装置を用いれば、作業員への負担を増加させることなく安定した形状のペレットを得ることができるが、制御装置が複雑となり、コストが高いという欠点があった。
特開2001-315119号 特開2001-334527号

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、簡単な設備の改良で、作業員への負担を増加させることなく安定した形状のペレットを得ることが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。

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、不活性ガスを圧入して密閉容器中の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造粒装置において、ノズルに下式（１）を満足する目開のメッシュ状金網を装着したことを特徴とするポリマー造粒装置を要旨とするものである。

Ｘ＝Ｋ×（ａ／ｂ）^１／２ …（１）
ただし、Ｘ：メッシュ状金網の目開き（ｍｍ）
ａ：ポリマーの溶融粘度（Ｐａ・ｓ）
ｂ：押し出し圧力（ＭＰａ）
Ｋ：0.4〜0.6

本発明によれば、不活性ガスを圧入して密閉容器中の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、ノズルに最適の目開きのメッシュ状金網を装着したので、払い出しの終期などで、ポリマーに混入した気泡をメッシュ状の金網を通過する際により小さく分割したり、分散させることができる。そして、小さな気泡が混入したストランドがノズルを通過しても流動抵抗の変化は小さくてストランドの形状に変化を生じないため、安定した形状のストランドを継続して吐出することが可能となり、これを造粒機で切断して得られるペレットの形状も、継続的に安定した形状で得ることができる。

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形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はメッシュ状金網、７はノズル、８はストランド、９はカッターを備えた造粒機、１０はペレットを示す。

図１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からメッシュ状金網６を通り、ノズル７からストランド８として押し出される。ストランド８は、カッターを備えた造粒機９で冷却固化された後、切断されてペレット１０となる。

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８として押し出される。

従来の装置には、ノズル７にメッシュ状の金網６が設けられていないため、ポリマーに不活性ガスが気泡として混入すると、ノズル７を通過する際、流動抵抗の変化から変形したストランドとなる。このようなストランドをカッターで切断して得られるペレットは、気泡が混入したり、変形した形状のものとなる。

この問題に対する対策として、従来は、作業者がストランド８の状態を監視し、ストランド８に気泡が混入したり、ペレット１０が変形し始めたら、払い出し弁５を閉止し、造粒を中断して重合槽１内部の溶融ポリマー４の窪みが解消されてから、造粒を再開していた。

一方、本発明の装置によれば、ノズル７の上部に最適の目開きのメッシュ状金網６を装着することにより、混入した気泡がメッシュ状の金網６を通過する際により細かく分割されたり、分散されてしまう。小さな気泡を混入したストランド８がノズル７を通過しても、流動抵抗の変化は小さくてストランド８の形状に変化を生じないため、安定した形状のストランド８を継続して吐出することが可能となり、したがって、これを造粒機９で切断して得られるペレット１０の形状も継続的に安定した形状を得ることができる。

本発明において、上記の効果を奏するためには、ノズル７の上部に装着するメッシュ状金網６の目開きＸが前記（１）式を満足することが必要である。すなわち、一般に、メッシュ状金網６の目開きＸは小さい方が好ましいが、小さすぎるとポリマーの溶融粘度との関連で、圧力損失が過大となるので正常な払い出しができなくなる。一方、払い出し時の押し出し圧力ｂとの関連では、高圧になる程気泡をより細かく分割しないと充分な効果が得られない。したがって、この時のメッシュ金網６の目開きＸは前記（１）式を満足するものを使用する必要がある。

本発明で使用するメッシュ状金網の各開口部はほぼ正方形乃至長方形をしているが、目開きＸは、図２で示すように対向して各開口部11を構成する線状物間の距離（ｍｍ）である。

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の略楕円形断面で、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状ペレットとし、ペレット１ｋｇ（約３３０００粒）中の異形状ペレット数を求めて評価した。
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から溶融粘度ａが２００Ｐａ・ｓのポリエチレンテレフタレートを、窒素ガスで押し出し圧力ｂを０．８ＭＰaにし（このとき、目開きＸが6.3〜9.5なら（１）式を満たす）、各開口部がほぼ正方形をし、目開きＸが７．９ｍｍのメッシュ状金網６をノズル７の上部に装着し、５５本のストランド８として吐出し、ペレット化した。

得られたペレット中の異形状ペレット数は、７個／１ｋｇで製品収率は９８％であった。
実施例２
溶融粘度ａを１００Ｐａ・ｓ、押し出し圧力を０．４ＭＰａとした以外は、実施例１と同様のペレット化を行った。なお、（１）式を満たすメッシュ状金網６の目開きＸは6.3〜9.5となる。

得られたペレット中の異形状ペレット数は、６個／１ｋｇであった。
実施例３
メッシュ状金網６の目開きＸを９．５ｍｍとした以外は、実施例１と同様のペレット化を行った。

得られたペレット中の異形状ペレット数は、７個／１ｋｇであった。
実施例４
メッシュ状金網６の目開きＸを６．３ｍｍとした以外は、実施例１と同様のペレット化を行った。

得られたペレット中の異形状ペレット数は、６個／１ｋｇであった。
比較例１
ノズル７にメッシュ状金網６を装着しない従来の装置を使用し、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状ペレットは、１１３個／１ｋｇであった。
比較例２
メッシュ状金網６の目開きＸが１１．１ｍｍとした以外は、実施例１と同様のペレット化を行った。

得られたペレット中の異形状ペレット数は、７４個／１ｋｇであった。
比較例３
メッシュ状金網６の目開きＸを４．７ｍｍとした以外は、実施例１と同様のペレット化を行った。

ペレット化の所要時間が２倍となり、ポリマーの色調が悪化したため、製品収率が８０％に低下した。

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。 本発明で使用するメッシュ状金網の部分拡大図である。

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 メッシュ状金網
７ ノズル
８ ストランド
９ 造粒機
10 ペレット
11 開口部

Claims (1)

1. 不活性ガスを圧入して密閉容器中の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造粒装置において、ノズルに下式（１）を満足する目開のメッシュ状金網を装着したことを特徴とするポリマー造粒装置。
   Ｘ＝Ｋ×（ａ／ｂ）^１／２ …（１）
   ただし、Ｘ：メッシュ状金網の目開き（ｍｍ）
   ａ：ポリマーの溶融粘度（Ｐａ・ｓ）
   ｂ：押し出し圧力（ＭＰａ）
   Ｋ：0.4〜0.6

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