JP4955795B2 - 造粒方法及び造粒装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＵＷＣ装置（アンダーウォーターカット）により成形加工されたペレットを冷却しつつ搬送する造粒方法及び造粒装置に関する。

図５は、プラスチック可塑化混練押出造粒機１００の一例を示す側面図である。図５に示すプラスチック可塑化混練押出造粒機１００は、プラスチック可塑化混練機１０１、ダイバータバルブ１０２、ギヤポンプ１０３、溶融プラスチック濾過装置１０４、ダイホルダ１０５、ダイス１０６、ペレット成形加工装置（アンダーウォーターカット（ＵＷＣ）装置）１０７を備える。

プラスチック可塑化混練機１０１は固体プラスチックを可塑化混練する装置である。ダイバータバルブ１０２は、プラスチック可塑化混練機１０１により可塑化混練された溶融プラスチックを排出する装置であり、溶融プラスチックの流路を系外排出側またはギヤポンプ１０３側に切り替えることができる。ギヤポンプ１０３は溶融プラスチックを輸送する装置で、輸送先の機器で発生する高い圧損に対し、高い昇圧能力を有する。

溶融プラスチック濾過装置１０４は溶融プラスチック中に含まれる固体不純物を濾過する装置である。ダイホルダ１０５は溶融プラスチック濾過装置１０４とダイス１０６とを連結する部品であり、その内部には濾過された溶融プラスチックをダイス１０６に設けられた多数の孔に誘導する流路が形成されている。ダイス１０６は濾過された溶融プラスチックをスパゲティ状に成形する部品であり、多数の孔が円周状に配列されている。

ＵＷＣ装置１０７はダイス１０６に接続されており、後述する循環箱を備える。循環箱にはペレット冷却輸送水（ＰＣＷ）が循環している。ＵＷＣ装置１０７は、ダイス１０６の孔から連続的に押し出されたスパゲティ状の溶融プラスチックを循環箱内で回転しているカッタ刃により、細かい粒（ペレット）に成形加工する。

次に、プラスチック可塑化混練押出造粒機１００の動作について説明する。図５において、固体プラスチックはプラスチック可塑化混練機１０１に供給され、加熱冷却可能なバレルからの熱エネルギと、内蔵されているスクリュ１０１ａがモータ及び減速機により回転することにより与えられるせん断エネルギを受けて可塑化溶融される。可塑化溶融したプラスチックは、プラスチック可塑化混練機１０１に内蔵されているスクリュ１０１ａの搬送機能により下流装置であるダイバータバルブ１０２へ搬送される。搬送された溶融プラスチックは、ダイバータバルブ１０２を介して、ギヤポンプ１０３により溶融プラスチック濾過装置１０４、ダイホルダ１０５及び後述するダイス孔を経てＵＷＣ装置１０７へ搬送される。

図６は、ＵＷＣ装置１０７のペレット加工時における断面図（内面透視図）である。図６には、ダイホルダ１０５、ダイス孔１０８を備えるダイス１０６、ＵＷＣ装置１０７、ペレット１１６、溶融プラスチック１１７、ペレット冷却輸送水（ＰＣＷ）１１８が示されている。

ＵＷＣ装置１０７は、循環箱（水室）１０９、移動台車１１０、モータ（Ｍ）１１１、カッタ軸１１２、カップリング１１３、カッタホルダ１１４、カッタ刃１１５、前進圧制御器１１９、後退圧制御器１２０、隙間測定器１２１及び板１２２を備える。

ＵＷＣ装置１０７はモータ１１１の起動によりカッタ軸１１２が回転する。それと同時にカッタホルダ１１４を介してカッタ軸１１２に固定されているカッタ刃１１５が円周方向に回転運動を始める。カッタ刃１１５は、前進圧制御器１１９や後退圧制御器１２０が備える不図示の油圧ユニットや空気圧ユニットにより前進後退する。ダイス１０６とカッタ刃１１５との隙間は、カッタ軸１１２に間接的に固定された板１２２とハウジング１２２ａに固定された隙間測定器１２１により確認することができる。

ダイス孔１０８から押し出された溶融プラスチック１１７は、カッタ刃１１５によりペレット状に切断され、ＰＣＷ１１８が循環している循環箱１０９内に成形加工される。また、ダイス１０６は加熱媒体（スチーム、熱油、電気ヒータ等）により加熱される。ＵＷＣ装置１０７は図示しない油圧装置を有し、これにより循環箱１０９とダイス１０６とを締結することが出来る。

図７は、従来の造粒装置２００の一例を示す系統図である。造粒装置２００は、ダイス１０６、ＵＷＣ装置１０７、脱水スクリーン１２３、遠心脱水機１２４、ＰＣＷタンク１２５、ＰＣＷポンプ１２６、三方弁１２７、ＰＣＷ流量検知器１２８、ＰＣＷタンク内温度検知器１２９、ＰＣＷ温度検知器１３０、ＰＣＷ圧力検知器１３１、手動開閉ドレインバルブ１３２を備える。

ＰＣＷ１１８はＰＣＷポンプ１２６により造粒装置２００内を循環する。ＵＷＣ装置１０７で成形加工されたペレット１１６は、循環箱１０９内のＰＣＷ１１８で冷却されるとともに脱水スクリーン１２３に輸送され、脱水スクリーン１２３及び遠心脱水機１２４によりＰＣＷ１１８が分離されてペレット状の製品となる。

ＰＣＷ１１８の流量はＰＣＷ流量検知器１２８で検知され、不図示のＰＣＷ流量調整バルブにより調整される。また、ＰＣＷタンク１２５内のＰＣＷ１１８の温度は、ＰＣＷタンク内温度検知器１２９により検知され、不図示のＰＣＷ温度制御システムにより設定温度になるように調整管理される。循環しているＰＣＷ１１８の温度はＰＣＷ温度検知器１３０により検知される。ペレット成形加工時のＰＣＷ１１８の圧力はＰＣＷ圧力検知器１３１により検知される。

このような造粒装置２００において、ペレット成形加工を開始する場合、以下に示す手順が必要となる。

（１）ＵＷＣ装置１０７をダイス１０６から分離し、ダイス１０６を加熱媒体で十分加熱する。
（２）プラスチック可塑化混練機１０１を起動し、ダイバータバルブ１０２から溶融プラスチック１１７を系外に排出して、プラスチック可塑化混練機１０１内の掃除（パージ）をする。
（３）ギヤポンプ１０３を起動し、ダイバータバルブ１０２をギヤポンプ１０３側に切り替え、溶融プラスチック１１７がダイス孔１０８から均一に押し出されることを確認する。
（４）ダイバータバルブ１０２を系外排出側に切り替え、ギヤポンプ１０３を停止する（この状態では、ダイバータバルブ１０２から溶融プラスチック１１７が排出されている状態である）。
（５）ダイス孔１０８から溶融プラスチック１１７が排出されない状態になるまで待ち、ダイス１０６のカッティング面を素早く清掃し、ＵＷＣ装置１０７をダイス１０６と接続する。
（６）ＵＷＣ装置１０７のモータ１１１を起動し、カッタ刃１１５を回転させる。
（７）回転しているカッタ刃１１５をダイス１０６に接触させる。
（８）ＰＣＷ１１８がＰＣＷポンプ１２６によりバイパス側で循環させている状態から、三方弁１２７を切り替えてＵＷＣ装置１０７の循環箱１０９に供給するようにする。
（９）ギヤポンプ１０３を起動し、ダイバータバルブ１０２をギヤポンプ１０３側に切り替え、溶融プラスチック１１７をダイス孔１０８から押出し、ペレット１１６を成形加工する。
（１０）成形加工されたペレット１１６を、ＰＣＷ１１８により脱水スクリーン１２３や遠心脱水機１２４に輸送し、ペレット１１６に付着したＰＣＷ１１８が取り除かれる。

前述の手順中の（７）、（８）及び（９）の操作において、ＰＣＷ１１８がダイス１０６およびダイス孔１０８に存在する溶融プラスチック１１７を冷却して固化させてしまい、溶融プラスチック１１７が押出されない問題があった。また、溶融プラスチック１１７がダイス孔１０８から押出されたとしても、溶融プラスチック１１７がカッタ刃１１５に巻きつく問題があった。これらを回避するために、溶融プラスチック１１７がダイス孔１０８から押し出される前にカッタ刃１１５をダイス１０６に接触させるとともに、ＰＣＷ１１８がダイス孔１０８に到達してダイス孔１０８を冷却する前に溶融プラスチック１１７を押出す手段が挙げられる。

しかし、前述の造粒装置２００では、１系列の装置の処理量は５０ｔ／ｈ程度であった。このため、ダイス孔１０８が目詰まりなく良好な形状のペレット１１６を成形加工可能な処理量は、概ね２５ｔ／ｈ程度で設計されている。２５ｔ／ｈ未満になると、溶融プラスチック１１７からダイス孔１０８に伝達される熱エネルギが不足し、ダイス１０６表面からＰＣＷ１１８により奪われる熱エネルギによりダイス孔１０８の温度が低下し、ダイス孔１０８内で溶融プラスチック１１７が固化してしまう。

このため、造粒開始時の処理量として２５ｔ／ｈで起動することが望ましいが、前記造粒開始手順の（４）及び（５）において、ダイバータバルブ１０２から多量の溶融プラスチック１１７が排出されるため、それを廃棄処理するのに多数の人員が必要となり、且つ多量のプラスチックが廃棄される状態であった。又、狭い場所に多勢の作業者が集中し、慌しく作業する状況になっていた。更に足下も多量の水、溶融プラスチック１１７で覆われているため足場が悪く、安全面からも好ましくない。

近年では、１系列の装置の処理量が７０ｔ／ｈ以上のニーズがあり、上記内容を考慮すると、造粒開始の処理量は３５ｔ／ｈ以上となってしまい、廃棄処理が一層困難となるとともに廃棄される溶融プラスチック１１７の量も多量になる。また、多量の溶融プラスチック１１７をペレット成形加工するため、ＵＷＣ装置１０７が大型化するとともに、循環箱１０９の直径も大きくなり、循環箱１０９の入り口（底面）から出口（天井面）までのＰＣＷ１１８が充満するまでの時間が延びてしまう。そのため、ダイス１０６から溶融プラスチック１１７を押し出すタイミングとＰＣＷ１１８がダイス１０６下部に到着するタイミングを調整することが困難となり、ペレット成形加工が困難となる。

例えば、バイパスラインで６０℃に加熱されたＰＣＷ１１８を用いてペレット成形加工する場合、ＰＣＷ１１８が循環箱１０９の下部に到達するころには、冷えた配管で冷却されＰＣＷ１１８が６０℃未満に低下する。そして、そのＰＣＷ１１８がダイス１０６の下部に位置するダイス孔１０８の下端部近傍に到達していない時点でダイス１０６から溶融プラスチック１１７を押し出すとダイス１０６上部から押し出された溶融プラスチック１１７がカッタ刃１１５に巻き付き、ペレット１１６を成形加工できないトラブルが発生する。

一方、循環箱１０９がそのＰＣＷ１１８で満たされた時点でダイスから溶融プラスチック１１７を押し出すと、特にダイス１０６の下部が冷えているため、ダイス１０６下部のダイス孔１０８に存在する溶融プラスチック１１７が固化し目詰まりが発生してしまう。目詰まりが発生すると、ペレット１１６の形状が不揃いになり、ダイス１０６から押し出される溶融プラスチック１１７の押出しスピードが上がり、長いペレット１１６が形成され歩留まりが低下する。また、目詰まりの発生率が高まるとダイス１０６の圧損が増加し、設計圧力を超えてしまうため、所定の処理量で運転できないトラブルも発生する。

そこで、このようなペレット成形加工時の問題を解消するため、循環箱１０９内のＰＣＷ１１８の温度を検出する検出部と、ダイス１０６により加熱される循環箱１０９内のＰＣＷ１１８が沸騰しないように、循環箱１０９内のＰＣＷ１１８の温度を制御する制御部とを備えた造粒装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

この装置では、循環箱１０９内にＰＣＷ１１８を貯留し、循環箱１０９内でＰＣＷ１１８を沸騰させないように加熱制御するとともに、ダイス１０６を均一に温めてダイス孔１０８に存在するプラスチックを溶融させている。ダイス１０６はプラスチックを溶融させるため、２００〜２５０℃で加熱されている。

特開平１１−１７９７２４号公報

しかし、ダイス１０６表面では、ＰＣＷ１１８の部分的な沸騰は避けられず、ダイス１０６から少なからずＰＣＷ１１８の蒸発潜熱により熱が奪われ、ダイス１０６の温度の均一化が困難である。また、循環箱１０９内では、ダイス１０６近傍付近とダイス１０６から離れた位置でＰＣＷ１１８の温度に差が生じ易く、ＰＣＷ１１８を加熱している間はＰＣＷ１１８の温度差によるＰＣＷ１１８の流動作用のみでしか循環箱１０９内のＰＣＷ１１８を攪拌することができない。このため、ＰＣＷ１１８の温度を上げてダイス１０６を均一に温めるには多くの時間を費やしていた。このため、ダイス１０６を短時間で均一に温めて作業効率を改善し、最終的な製造コストを抑える要望があった。

また、循環箱１０９がＰＣＷ１１８で充満された後、ＰＣＷ１１８の供給を止めて循環箱１０９内のＰＣＷ１１８を加熱しているが、加熱するＰＣＷ１１８の量を一定に保つことができずペレット成形加工の開始時間がばらついてしまう。このため、作業効率が悪化しコスト高を招いていた。

また、ダイス１０６近傍に滞留しダイス１０６を均一に温める溶融プラスチック１１７が自重によりダイス１０６から排出してしまい、排出された溶融プラスチック１１７がカッタ刃１１５に巻き付いたり、カッタ刃１１５がダイス１０６と接触することを妨げたりするため、ペレット成形加工が困難であった。このため、カッタ刃１１５を成形加工が可能な状態に戻すための時間を費やし、ペレット１１６の製造コストが高騰することになっていた。

また、前述の造粒装置２００では、造粒を開始するまで溶融プラスチック１１７を排出せざるをえないため、溶融プラスチック１１７の廃棄処理に人員を要してしまうとともに、多量の溶融プラスチック１１７を廃棄しなければならず、安全上の問題及び製造コストが嵩む問題があった。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、ペレットの製造コストを低減することができる造粒方法及び造粒装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明は、ダイスの孔から押出された被処理媒体を循環箱に内在するカッタ刃で切断することにより造粒するとともに、該切断されたペレットをペレット冷却輸送水（ＰＣＷ）により冷却しつつ循環箱から搬送するアンダーウォーターカット（ＵＷＣ）装置を用いた造粒方法であって、前記造粒を開始する前に、前記ＰＣＷを循環させるとともに、前記カッタ刃を回転させながら前記ダイスに押し当てた後に前記ＰＣＷの循環を停止し、前記ＰＣＷを排出して前記循環箱に所定量のＰＣＷを貯留させ、前記循環箱に貯留した前記ＰＣＷを６９℃以上の温度に加熱する。

また、前記循環箱の上面と接続されている上部ＰＣＷ配管に、少なくとも１個のＰＣＷ加熱温度検知器と、該ＰＣＷ加熱温度検知器より上方に少なくとも２個のレベル検知器とを装備し、前記循環箱の底面に接続されている下部ＰＣＷ配管に自動開閉ドレインバルブを装備するとともに、前記少なくとも２個のレベル検知器のうち、少なくとも１個のレベル検知器を他のレベル検知器より上方に配置し、前記循環箱に所定量のＰＣＷを貯留させる際、前記自動開閉ドレインバルブを開放し、前記少なくとも２個のレベル検知器によりＰＣＷの水位を調整し、前記少なくとも１個のＰＣＷ加熱温度検知器によりＰＣＷの温度を管理する。

また、前記下部ＰＣＷ配管にＰＣＷ圧力検知器を装備するとともに、前記カッタ刃を前後進させる前進圧制御器及び後退圧制御器とを装備し、前記循環箱に所定量のＰＣＷを貯留させる際、前記ＰＣＷ圧力検知器により検知された圧力に基づいて、前記前進圧制御器及び前記後退圧制御器、又は、前記前進圧制御器及び前記後退圧制御器のどちらか一方により前記カッタ刃とダイスとの接触力を調整する。

また、前記ＰＣＷを６９℃以上の温度に加熱して前記ＰＣＷを循環させる際、前記ＰＣＷ圧力検知器により検知された圧力に基づいて、前記前進圧制御器及び前記後退圧制御器、又は、前記前進圧制御器及び前記後退圧制御器のどちらか一方により前記カッタ刃とダイスとの接触力を調整する。

また、前記少なくとも２個のレベル検知器の間隔を１ｍ以下にする。

また、前記下部ＰＣＷ配管の前記循環箱に近い側から、前記自動開閉ドレインバルブ、手動開閉ドレインバルブの順に、各々を直列に配置する。

また、前記ペレットを循環箱から搬送した後、前記ＰＣＷの循環を継続して該ＰＣＷの温度を低下させる。

また、前記ペレットを循環箱から搬送した後、前記ダイスを加熱している加熱媒体が前記ダイスに流れないようにして、前記ダイスを前記ＰＣＷで冷却し、前記ＵＷＣ装置と前記ダイスとを切り離すことなく前記ＵＷＣ装置を待機させる。

また、本発明は、ダイスの孔から押出された被処理媒体を循環箱に内在するカッタ刃で切断することにより造粒するとともに、該造粒されたペレットをペレット冷却輸送水（ＰＣＷ）により冷却しつつ循環箱から搬送するアンダーウォーターカット（ＵＷＣ）装置を備えた造粒装置であって、前記造粒を開始する前に、前記ＰＣＷを循環させるとともに、前記カッタ刃を回転させながら前記ダイスに押し当てた後に前記ＰＣＷの循環をバイパス側に切り換えるための三方弁と、前記ＰＣＷを排出して所定量のＰＣＷを貯留する前記循環箱と、前記循環箱に貯留した前記ＰＣＷを６９℃以上の温度に加熱するダイスとを備える。

また、前記循環箱の上面と接続されている上部ＰＣＷ配管に設けられた、少なくとも１個のＰＣＷ加熱温度検知器及び少なくとも２個のレベル検知器と、前記循環箱の底面に接続されている下部ＰＣＷ配管に接続された自動開閉ドレインバルブとを備え、前記少なくとも２個のレベル検知器が前記少なくとも１個のＰＣＷ加熱温度検知器の上方に配置されるとともに、少なくとも１個のレベル検知器が他のレベル検知器より上方に配置されており、前記循環箱に所定量のＰＣＷを貯留させる際、前記自動開閉ドレインバルブを開放し、前記少なくとも２個のレベル検知器によりＰＣＷの水位を調整し、前記少なくとも１個のＰＣＷ加熱温度検知器によりＰＣＷの温度を管理する第１の制御部とを備える。

また、前記下部ＰＣＷ配管に備えられたＰＣＷ圧力検知器と、前記カッタ刃を前後進させる前進圧制御器及び後退圧制御器と、前記循環箱に所定量のＰＣＷを貯留させる際、前記ＰＣＷ圧力検知器により検知された圧力に基づいて、前記前進圧制御器及び前記後退圧制御器、又は、前記前進圧制御器及び前記後退圧制御器のどちらか一方により前記カッタ刃とダイスとの接触力を制御する第２の制御部とを備える。

また、前記第２の制御部は、前記ＰＣＷを６９℃以上の温度に加熱して前記ＰＣＷを循環させる際、前記ＰＣＷ圧力検知器により検知された圧力に基づいて、前記前進圧制御器及び前記後退圧制御器、又は、前記前進圧制御器及び前記後退圧制御器のどちらか一方により前記カッタ刃とダイスとの接触力を制御する。

また、前記少なくとも２個のレベル検知器の間隔が１ｍ以下である。

また、前記下部ＰＣＷ配管の前記循環箱に近い側から、前記自動開閉ドレインバルブ、手動開閉ドレインバルブの順に、各々が直列に配置されている。

本発明によれば、ペレットの製造コストを低減することができる。

本実施の形態に係る造粒装置の一例を示す図である。 実施例１〜４、比較例１及び２の結果を示す表である。 実施例５、６、比較例３及び４の結果を示す表である。 ダイス孔開口率のＰＣＷ加熱温度依存性を示す図である。 プラスチック可塑化混練押出造粒機の一例を示す側面図である。 アンダーウォーターカット（ＵＷＣ）装置のペレット加工時における断面図（内面透視図）である。 従来の造粒装置の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、前述の従来技術と同じ符号については説明を省略する。

図１は、本実施の形態に係る造粒装置１の一例を示す系統図である。図１に示すように、造粒装置１は、ＰＣＷ加熱温度検知器３、上部レベル検知器４、下部レベル検知器５、自動開閉ドレインバルブ６、制御システム（第１の制御部）７、制御システム（第２の制御部）８、ダイス１０６、ＵＷＣ装置１０７、脱水スクリーン１２３、遠心脱水機１２４、ＰＣＷタンク１２５、ＰＣＷポンプ１２６、三方弁１２７、ＰＣＷ流量検知器１２８、ＰＣＷタンク内温度検知器１２９、ＰＣＷ温度検知器１３０、ＰＣＷ圧力検知器１３１、手動開閉ドレインバルブ１３２を有する。

ＰＣＷ加熱温度検知器３、上部レベル検知器４及び下部レベル検知器５は、ＵＷＣ装置１０７の上面と接続されている配管（以下、上部ＰＣＷ配管と称する）に設けられている。これらの機器は、ＵＷＣ装置１０７に近い側からＰＣＷ加熱温度検知器３、下部レベル検知器５、上部レベル検知器４の順に設けられている。

ＰＣＷ加熱温度検知器３は、ダイス１０６で加熱された循環箱１０９内のＰＣＷ１１８の温度を検知する。なお、ダイス１０６は、前述のように不図示の加熱媒体により２００〜３００℃に加熱されている。

下部レベル検知器５は、循環箱１０９にＰＣＷ１１８を充満させる観点から、循環箱１０９の最上部より高い位置に設置されている。上部レベル検知器４は、自動開閉ドレインバルブ６及び手動開閉ドレインバルブ１３２のＰＣＷ排出速度に基づいて、ＰＣＷ１１８の貯蔵量をほぼ一定に保つ観点から、下部レベル検知器５から１ｍ以内の上部位置に設けることが好ましい。１ｍより高い位置に設置すると各々のレベル検知器４及び５の間隔が大きくＰＣＷ１１８の貯蔵量がばらつくため、一定時間でＰＣＷ１１８を温めることができない。

自動開閉ドレインバルブ６は、循環箱１０９の底面と接続されている配管（以下、下部ＰＣＷ配管と称する）と手動開閉ドレインバルブ１３２との間に設けられ、手動開閉ドレインバルブ１３２と直列に連結されている。自動開閉ドレインバルブ６は、制御システム７によりバルブの開閉が制御されている。尚、手動開閉ドレインバルブ１３２は、運転前の準備段階から運転終了までの間は常時開を基本としている。しかしながら、安全性をより重視する場合は、ＰＣＷ排出作業時以外は閉めておくことが好ましい。但し、この場合、ＰＣＷ排出作業時には必ず手動開閉ドレインバルブ１３２を開くことが必須である。

制御システム７及び８は、不図示のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）及び不図示のメモリを備える。制御システム７は、上部レベル検知器４、下部レベル検知器５及び自動開閉ドレインバルブ６と接続されており、各々のレベル検知器４及び５からの情報に基づいて自動開閉ドレインバルブ６の開閉を制御する。

制御システム８は、ＰＣＷ圧力検知器１３１、図６に示す前進圧制御器１１９及び後退圧制御器１２０、又は、前進圧制御器１１９及び後退圧制御器１２０のどちらか一方と接続されている。制御システム８は、ＰＣＷ圧力検知器１３１から得られた圧力に基づいて前進圧制御器１１９及び後退圧制御器１２０、又は、前進圧制御器１１９及び後退圧制御器１２０のどちらか一方を制御し、図６に示すカッタ刃１１５とダイス１０６との接触力を調整する。

次に、本実施の形態におけるペレット１１６の製造方法について、図１を参照しながら説明する。なお、以下の説明においては、図５に示すプラスチック可塑化混練押出造粒機１００及び図６に示すＵＷＣ装置１０７を構成する部材を用いることがある。

まず、ＵＷＣ装置１０７をダイス１０６から分離し、ダイス１０６を熱油等の加熱媒体で十分加熱する。次に、図５に示すプラスチック可塑化混練機１０１を起動し、ダイバータバルブ１０２から溶融プラスチック１１７を系外に排出し、プラスチック可塑化混練機１０１内の掃除（パージ）をする。

図５に示すギヤポンプ１０３を起動し、ダイバータバルブ１０２をギヤポンプ１０３側に切り替え、溶融プラスチック１１７が図６に示すダイス孔１０８から均一に押し出されることを確認する。

次に、図５に示すダイバータバルブ１０２を系外排出側に切り替え、プラスチック可塑化混練機１０１及びギヤポンプ１０３を停止する。なお、この状態では、ダイバータバルブ１０２から溶融プラスチック１１７が排出されていない状態である。そして、図６に示すダイス孔１０８から溶融プラスチック１１７が排出しない状態になるまで待ち、ダイス１０６のカッティング面を素早く清掃しＵＷＣ装置１０７を搭載する台車１１０をダイス１０６側に移動させ、循環箱１０９をダイス１０６に接続する。

続いて、１．ＵＷＣ装置１０７のモータ１１１を起動してカッタ刃１１５を回転させた後、２．回転しているカッタ刃１１５をダイス１０６に接触させる。ＰＣＷ１１８が図１に示すＰＣＷポンプ１２６によりバイパス側で循環させている状態から、３．三方弁１２７を切り替えてＵＷＣ装置１０７の循環箱１０９に供給する。尚、上記順序の３を最初に行い、続いて１、２の順に行ってもよい。

ＰＣＷ１１８が循環し始めた後、三方弁１２７をバイパス側に切り替えてＰＣＷ１１８の循環を停止する。そして、制御システム７は、上部レベル検知器４からＰＣＷ１１８が充満状態である検知結果を取得している間、自動開閉ドレインバルブ６を開放してＰＣＷ１１８を排出させる。

制御システム７は、上部レベル検知器４からＰＣＷ１１８が空である検知結果を取得すると、自動開閉ドレインバルブ６を閉じＰＣＷ１１８の排出を停止させ、ＰＣＷ１１８を循環箱１０９にほぼ一定量貯留させる。なお、制御システム７は、自動開閉ドレインバルブ６を閉じる際、下部レベル検知器５からＰＣＷ１１８が充満状態である検知結果を取得することが必要となる。これは、ＰＣＷ１１８の水位が下部レベル検知器５より高く上部レベル検知器４より低い場合に、ほぼ一定量のＰＣＷ１１８が循環箱１０９に貯留されたことになるためである。

その後、循環箱１０９内のＰＣＷ１１８がダイス１０６からの吸熱により６９℃以上に加熱するまで待機する。ここで、手動開閉ドレインバルブ１３２を閉じておけば、万一自動開閉ドレインバルブ６に異常が発生して開放されたとしても、循環箱１０９内のＰＣＷ１１８の量をほぼ一定に保持することができるので、より一層安全である。また、待機している間、カッタ刃１１５は回転し続けている。このため、循環箱１０９内のＰＣＷ１１８はカッタ刃１１５により攪拌されて均一に温められる。本実施の形態ではダイス１０６の表面を均一に温めることができるため、ＰＣＷ１１８が沸騰してもよい。又、カッタ刃１１５は常時ダイス１０６表面に当たった状態で連続回転しているので、時間の経過と共にダイス孔１０８からにじみ出た溶融プラスチック１１７がカッタ刃１１５にまとわり着くことも防ぐことができる。

なお、ＰＣＷ１１８を加熱している間、循環箱１０９内のＰＣＷ１１８の温度は、下部レベル検知器５より低い位置に設けられているＰＣＷ加熱温度検知器３により管理されている。

また、ＰＣＷ１１８を所定量にまで排出する際、ＵＷＣ装置１０７の下部ＰＣＷ配管に設置されているＰＣＷ圧力検知器１３１は、ＰＣＷ１１８の水頭が上部レベル検知器４と下部レベル検知器５との間に在る箇所のＰＣＷ１１８の圧力を検知する。

ここで、ＰＣＷ１１８を排水すると造粒装置１内のＰＣＷ１１８の水位が低下し、循環箱１０９内の圧力が低下するので、カッタ刃１１５をダイス１０６表面から引き離そうとする力が減少する。その結果、ダイス１０６とカッタ刃１１５との接触力が高まり、カッタ刃１１５がダイス１０６との摩擦力により磨耗する速度が高まる。そこで、制御システム８は、この増加を抑制するためにＰＣＷ圧力検知器１３１から検知された圧力をフィードバックし、前進圧制御器１１９及び後退圧制御器１２０、又は、前進圧制御器１１９及び後退圧制御器１２０のどちらか一方を制御してダイス１０６とカッタ刃１１５との適正な接触力を自動調整する。又、この調整は圧力媒体以外にバネ力、或いは磁気力を用いることも可能である。以下では圧力媒体に依る調整のみの場合について記載する。

自動調整の際、制御システム８は、従来技術と同様の方法により前進圧力を自動制御する場合に前進圧力を低下させ、後退圧力を自動制御する場合に後退圧力を増加させる。この調整により、ダイス１０６とカッタ刃１１５との接触力が低下し、カッタ刃１１５の過度な磨耗を抑制することができる。

具体的には、図６に示すＵＷＣ装置１０７は、カッタ軸１１２の同軸上且つ回転自在に保持する不図示のスリーブと、カッタ軸１１２を内蔵するハウジング１２２ａとを備える。また、スリーブとハウジング１２２ａとの隙間には圧力媒体を供給するための不図示の空隙を備える。制御システム８は、図１に示すＰ２及びＰ３で各々の空隙の圧力を検知するとともに、前進圧制御器１１９や後退圧制御器１２０で空隙の圧力を制御することにより、カッタ刃１１５とダイス１０６との接触力を調整することができる。

また、制御システム８は、ＰＣＷ加熱温度検知器３から取得した検知結果により６９℃以上まで上昇したことを認識した後、不図示のシステムにその旨を通知する。不図示のシステムは、造粒開始条件が整ったという合図を発する。

その後、図５に示すプラスチック可塑化混練機１０１を起動し、溶融プラスチック１１７を系外に排出させる。そして、三方弁１２７をパイパス側からＵＷＣ装置１０７側に切り替えＰＣＷ１１８をＵＷＣ装置１０７の循環箱１０９に供給する。

ここで、ＰＣＷ１１８が造粒装置１内での循環が開始されるとＰＣＷ１１８の水位が上昇して循環箱１０９内のＰＣＷ１１８の圧力が増加し、ダイス１０６とカッタ刃１１５との接触力が低下する。そこで、制御システム８は、ＰＣＷ圧力検出器１３１により検知された循環箱１０９内のＰＣＷ１１８の圧力をフィードバックし、図６に示すカッタ刃１１５を前進圧制御器１１９及び後退圧制御器１２０、又は、前進圧制御器１１９及び後退圧制御器１２０のどちらか一方により自動調整する。

自動調整の際、制御システム８は、前進圧力を自動制御する場合に前進圧力を増加させ、後退圧力を自動制御する場合に後退圧力を減少させる。この調整により、ダイス１０６とカッタ刃１１５との接触力が所定値に保持されるため、カッタ刃１１５が後退しペレット成形加工ができなくなるというトラブルを防止することができる。

最後に、図５に示すギヤポンプ１０３を起動し、ダイバータバルブ１０２をギヤポンプ１０３側に切り替え、溶融プラスチック１１７を図６に示すダイス孔１０８から均一に押出し、カッタ刃１１５によりペレット成形加工を開始する。成形されたペレット１１６を循環するＰＣＷ１１８により脱水スクリーン１２３や遠心脱水機１２４に搬送し、ＰＣＷ１１８とペレット１１６を分離してペレット１１６を製造する。

このように、本実施の形態における造粒方法は、ＰＣＷ１１８を循環箱１０９に貯留して温めている間、プラスチック可塑化混練機１０１を停止するため、溶融プラスチック１１７の廃棄量を大幅に低減して廃棄処理作業を短縮することができる。従って、ペレット１１６の製造コストを低減させることができる。

また、ダイス１０６とＵＷＣ装置１０７とを接続した後、直ちにＵＷＣ装置１０７のカッタ刃１１５を回転させるため、ダイス１０６から少量の溶融プラスチック１１７が排出されていてもカッタ刃１１５によりダイス１０６表面の溶融プラスチック１１７の清掃除去が行われることになる。このため、ペレット成形加工時の溶融プラスチック１１７がカッタ刃１１５に巻き付いたり、カッタ刃１１５がダイス１０６と接触することを妨げたりすることがなく、ペレット成形加工を開始するまでの時間を短縮することができる。従って、製造時間が短縮しペレット１１６の製造コストを抑えることができる。

また、循環箱１０９内に貯留されたＰＣＷ１１８がダイス１０６の表面から吸熱する際、カッタ刃１１５が回転することにより、ダイス１０６の表面で沸騰したＰＣＷ１１８を強制的に攪拌することができるため、短時間でダイス１０６表面を均一に温めることができる。従って、製造時間が短縮しペレット１１６の製造コストを抑えることができる。

また、上部レベル検知器４及び下部レベル検知器５を利用して、循環箱１０９に貯留し加熱されるＰＣＷ１１８の量をほぼ一定量に保持することができるため、ペレット成形加工の開始時間を均一にすることができる。従って、作業効率が向上しコストの低下が可能になる。

また、ＰＣＷ１１８を造粒装置１から適正量だけ排出することにより、循環箱１０９内のＰＣＷ１１８の圧力が低下するため、ダイス孔１０８から溶融プラスチック１１７が均一に押出され易く、均一な長さのペレット１１６を成形加工することができる。従って、ペレット１１６の歩留まりが向上しペレット１１６の製造コストを抑えることができる。

さらに、従来の造粒装置のように、循環箱１０９内のＰＣＷ１１８が沸騰しないように制御する制御部が不要であるため、簡単なシステムで造粒することが可能となる。また、少人数でペレット１１６の成形加工を行うことができるために間接費を低減し、ペレット１１６の製造コストを抑えることが可能となる。

本実施の形態における造粒方法ではＰＣＷ１１８の循環とカッタ刃１１５による切断とを異なるタイミングで行っているが、これらの動作を同時に行ってもよい。また、図１では制御システム７や８を別々のシステムとして記載しているが、一つの制御システムでこれらの制御を行うような形態であってもよい。より簡単な工程及び装置で造粒を行うことができるためである。

また、カッタ刃１１５の自動圧力制御は、ＰＣＷ１１８の循環とともに徐々に上昇するＰＣＷ１１８の圧力を制御システム８に常にフィードバックをかけ調整してもよい。また、予めＰＣＷ１１８が循環している時のＰＣＷ１１８の圧力が分かっている場合には、三方弁１２７がＵＷＣ装置１０７側に切り替え、ＰＣＷ１１８が循環箱１０９に供給されると同時に制御システム８で所定の圧力に調整し、カッタ刃１１５が後退しないようにしてもよい。

また、造粒が終了しペレット成形加工を停止させる際、ＰＣＷ１１８の循環を継続し、ダイス１０６を加熱している加熱媒体をダイス１０６に流れ込まないようにしてもよい。ＰＣＷ１１８の循環によりダイス１０６が冷却するため、ダイス孔１０８に充満している溶融プラスチック１１７が冷却されて溶融プラスチック１１７の流出を抑制する。従って、ＵＷＣ装置１０７をダイス１０６から分離することなく造粒を再開することができるため、ＵＷＣ装置１０７をダイス１０６に接続する手間を省くことができる。

また、本実施の形態ではレベル検知器を２個備える態様について説明したが、３個以上備えてもよい。また、本実施の形態ではＰＣＷ加熱温度検知器３を１個備える態様について説明したが、２個以上備えてもよい。ＰＣＷ１１８の水位の変化や温度の変化を詳細に検知することができるため、循環箱１０９に貯留されるＰＣＷ１１８の状態をより安定させることが可能になる。

また、本実施の形態では被処理媒体として溶融プラスチック１１７を用いた造粒方法について説明したが、合成ゴム等の造粒に適用することもできる。

１．種々の造粒方法を用い、流動性（ＭＦＲ：ｍｅｌｔ ｆｌｏｗ ｒａｔｅ）の異なる種々の樹脂を造粒し、ダイス孔開口率を調査した。
（実施例１）
本実施の形態の造粒方法により本実施の形態の造粒装置を用いてダイス孔の開口率を測定した。溶融プラスチックの原料、ＵＷＣ装置、ダイス、ダイス加熱温度、カッタ刃数、初期ＰＣＷ温度、処理量、カッタ刃回転速度及びダイス直前上流側樹脂温度を以下に示す条件で評価を行った。

溶融プラスチックの原料：ポリプロピレン
（ＭＦＲ＝０．２５（２３０℃、２．１６ｋｇ荷重））
ＵＷＣ装置：株式会社日本製鋼所製 ＡＤＣ−１０型
ダイス：ヒートチャンネルダイス（孔径：φ２．５ｍｍ、孔数：２４個）
ダイス加熱温度：３００℃（オイル加熱、熱媒加熱装置の設定値）
カッタ刃数：６枚
初期ＰＣＷ温度：６０℃
処理量：３８０ｋｇ／ｈ
カッタ刃回転数：２２００ｒｐｍ
ダイス直前上流側樹脂温度：２１３℃

ＰＣＷ温度が６０℃から８５℃まで上昇した後に造粒を開始した。なお、本実施例におけるダイス孔開口率は以下に示す式を用いて算出した。

上記式中、ペレット重量については、成形加工したペレットを無作為に５０粒採取し、その重量を測定して、ペレット１粒あたりの平均重量を計算する。そして、この測定を２度実施し、１度目と２度目との計算結果の平均値をペレット重量とした。この結果を図２に示す。なお、図２中、造粒方法Ａは、本実施の形態に係る造粒方法を示す。

（実施例２〜４）
ポリプロピレンのＭＦＲ値及びダイス直前上流側樹脂温度を図２に示す条件とした他は実施例１と同様の条件で造粒を行い、ダイス孔開口率を評価した。なお、実施例３では、実施例２の評価終了後ＵＷＣ装置をダイスから分離せずにポリプロピレンの押出しを停止し、ＰＣＷを規定値まで排出して再度実施例２と同じ条件でペレットを評価した。これらの結果を図２に示す。

（比較例１及び２）
ＰＣＷを循環箱で加熱することなく、６０℃のＰＣＷを１０ｍ³／ｈの流量で造粒装置内に循環させた状態で図２に示す条件とした他は、実施例１と同様の条件で造粒を行い、ダイス孔開口率を評価した。これらの結果を図２に示す。なお、図２中、造粒方法Ｂは、前述の条件における従来の造粒方法を示す。

図２より、本発明に係る造粒方法を用いることにより、ＭＦＲ＝０．２５〜８までのポリプロピレンにおいて、ダイス孔が目詰まりすることなく開口率１００％で造粒することができた。さらに、実施例１と比較例１とを比較すると、ＭＦＲが低い樹脂を用いてダイス直前上流側樹脂温度を低くした条件下においても、ダイス孔開口率が１００％で造粒することができた。

２．造粒開始直前の循環箱中のＰＣＷ温度とダイス孔開口率との関係を調査した。
（実施例５）
溶融プラスチックの原料、ＵＷＣ装置、ダイス、ダイス加熱温度、カッタ刃数、初期ＰＣＷ温度、ＰＣＷ加熱温度、処理量、カッタ刃回転数及びダイス直前上流側樹脂温度を以下に示す条件に設定した他は、実施例１と同様の方法で造粒してダイス孔の開口率を測定した。この結果を図３に示す。

溶融プラスチックの原料：ポリプロピレン（ＭＦＲ＝５（２３０℃、２．１６ｋｇ荷重））
ＵＷＣ装置：株式会社日本製鋼所製 ＡＤＣ−１０型
ダイス：ヒートチャンネルダイス（孔径：φ２．５ｍｍ、孔数：５６個）
ダイス加熱温度：３００℃（オイル加熱、熱媒加熱装置の設定値）
カッタ刃数：４枚
初期ＰＣＷ温度：６０℃
ＰＣＷ加熱温度：６９℃
処理量：５７０ｋｇ／ｈ
カッタ刃回転数：２１００ｒｐｍ
ダイス直前上流側樹脂温度：１９４℃

（実施例６、比較例３及び４）
ＰＣＷ加熱温度を図３に示す値に設定した他は実施例５と同様の条件で造粒を行い、ダイス孔開口率を評価した。これらの結果を図３及び４に示す。

図３及び４より、ＰＣＷ加熱温度を６９℃以上に加熱することにより、ダイス孔開口率は８９％以上まで上昇した。ここで、通常、機械は要求能力に対し１０％程度の許容を持った設計をしているため、ダイス孔開口率が概ね９０％以上であれば、要求能力を達成することができる。従って、ＭＦＲが５を示すポリプロピレンの場合、機械能力はＰＣＷ加熱温度を６９℃以上にすることで達成される。

１ 造粒装置、３ ＰＣＷ加熱温度検知器、４ 上部レベル検知器、５ 下部レベル検知器、６ 自動開閉ドレインバルブ、７ 制御システム（第１の制御部）、８ 制御システム（第２の制御部）、１０６ ダイス、１０７ アンダーウォーターカット（ＵＷＣ）装置、１０８ ダイス孔、１０９ 循環箱、１１５ カッタ刃、１１９ 前進圧制御器、１２０ 後退圧制御器、１３１ ＰＣＷ圧力検知器、１３２ 手動開閉ドレインバルブ。

Claims (14)

1. ダイスの孔から押出された被処理媒体を循環箱に内在するカッタ刃で切断することにより造粒するとともに、該切断されたペレットをペレット冷却輸送水（ＰＣＷ）により冷却しつつ循環箱から搬送するアンダーウォーターカット（ＵＷＣ）装置を用いた造粒方法であって、
   前記造粒を開始する前に、
   前記ＰＣＷを循環させるとともに、前記カッタ刃を回転させながら前記ダイスに押し当てた後に前記ＰＣＷの循環を停止し、
   前記ＰＣＷを排出して前記循環箱に所定量のＰＣＷを貯留させ、
   前記循環箱に貯留した前記ＰＣＷを６９℃以上の温度に加熱する
   ことを特徴とする造粒方法。
2. 前記循環箱の上面と接続されている上部ＰＣＷ配管に、少なくとも１個のＰＣＷ加熱温度検知器と、該ＰＣＷ加熱温度検知器より上方に少なくとも２個のレベル検知器とを装備し、前記循環箱の底面に接続されている下部ＰＣＷ配管に自動開閉ドレインバルブを装備するとともに、前記少なくとも２個のレベル検知器のうち、少なくとも１個のレベル検知器を他のレベル検知器より上方に配置し、
   前記循環箱に所定量のＰＣＷを貯留させる際、
   前記自動開閉ドレインバルブを開放し、
   前記少なくとも２個のレベル検知器によりＰＣＷの水位を調整し、
   前記少なくとも１個のＰＣＷ加熱温度検知器によりＰＣＷの温度を管理する
   ことを特徴とする請求項１に記載の造粒方法。
3. 前記下部ＰＣＷ配管にＰＣＷ圧力検知器を装備するとともに、前記カッタ刃を前後進させる前進圧制御器及び後退圧制御器とを装備し、
   前記循環箱に所定量のＰＣＷを貯留させる際、
   前記ＰＣＷ圧力検知器により検知された圧力に基づいて、前記前進圧制御器及び前記後退圧制御器、又は、前記前進圧制御器及び前記後退圧制御器のどちらか一方により前記カッタ刃がダイスと接触している力を調整することを特徴とする請求項２に記載の造粒方法。
4. 前記ＰＣＷを６９℃以上の温度に加熱して前記ＰＣＷを循環させる際、
   前記ＰＣＷ圧力検知器により検知された圧力に基づいて、前記前進圧制御器及び前記後退圧制御器、又は、前記前進圧制御器及び前記後退圧制御器のどちらか一方により前記カッタ刃がダイスと接触している力を調整することを特徴とする請求項３に記載の造粒方法。
5. 前記少なくとも２個のレベル検知器の間隔を１ｍ以下にすることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の造粒方法。
6. 前記下部ＰＣＷ配管の前記循環箱に近い側から、前記自動開閉ドレインバルブ、手動開閉ドレインバルブの順に、各々を直列に配置することを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の造粒方法。
7. 前記ペレットを循環箱から搬送した後、
   前記ＰＣＷの循環を継続して該ＰＣＷの温度を低下させることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の造粒方法。
8. 前記ペレットを循環箱から搬送した後、
   前記ダイスを加熱している加熱媒体が前記ダイスに流れないようにして、前記ダイスを前記ＰＣＷで冷却し、
   前記ＵＷＣ装置と前記ダイスとを切り離すことなく前記ＵＷＣ装置を待機させることを特徴とする請求項７に記載の造粒方法。
9. ダイスの孔から押出された被処理媒体を循環箱に内在するカッタ刃で切断することにより造粒するとともに、該造粒されたペレットをペレット冷却輸送水（ＰＣＷ）により冷却しつつ循環箱から搬送するアンダーウォーターカット（ＵＷＣ）装置を備えた造粒装置であって、
   前記造粒を開始する前に、前記ＰＣＷを循環させるとともに、前記カッタ刃を回転させながら前記ダイスに押し当てた後に前記ＰＣＷの循環をバイパス側に切り換えるための三方弁と、
   前記ＰＣＷを排出して所定量のＰＣＷを貯留する前記循環箱と、
   前記循環箱に貯留した前記ＰＣＷを６９℃以上の温度に加熱するダイスと
   を備えることを特徴とする造粒装置。
10. 前記循環箱の上面と接続されている上部ＰＣＷ配管に設けられた、少なくとも１個のＰＣＷ加熱温度検知器及び少なくとも２個のレベル検知器と、
    前記循環箱の底面に接続されている下部ＰＣＷ配管に接続された自動開閉ドレインバルブとを備え、
    前記少なくとも２個のレベル検知器が前記少なくとも１個のＰＣＷ加熱温度検知器の上方に配置されるとともに、少なくとも１個のレベル検知器が他のレベル検知器より上方に配置されており、
    前記循環箱に所定量のＰＣＷを貯留させる際、前記自動開閉ドレインバルブを開放し、前記少なくとも２個のレベル検知器によりＰＣＷの水位を調整し、前記少なくとも１個のＰＣＷ加熱温度検知器によりＰＣＷの温度を管理する第１の制御部と
    を備えることを特徴とする請求項９に記載の造粒装置。
11. 前記下部ＰＣＷ配管に備えられたＰＣＷ圧力検知器と、
    前記カッタ刃を前後進させる前進圧制御器及び後退圧制御器と、
    前記循環箱に所定量のＰＣＷを貯留させる際、前記ＰＣＷ圧力検知器により検知された圧力に基づいて、前記前進圧制御器及び前記後退圧制御器、又は、前記前進圧制御器及び前記後退圧制御器のどちらか一方により前記カッタ刃がダイスと接触している力を制御する第２の制御部と
    を備えることを特徴とする請求項１０に記載の造粒装置。
12. 前記第２の制御部は、
    前記ＰＣＷを６９℃以上の温度に加熱して前記ＰＣＷを循環させる際、
    前記ＰＣＷ圧力検知器により検知された圧力に基づいて、前記前進圧制御器及び前記後退圧制御器、又は、前記前進圧制御器及び前記後退圧制御器のどちらか一方により前記カッタ刃がダイスと接触している力を制御する
    ことを特徴とする請求項１１に記載の造粒装置。
13. 前記少なくとも２個のレベル検知器の間隔が１ｍ以下であることを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれかに記載の造粒装置。
14. 前記下部ＰＣＷ配管の前記循環箱に近い側から、前記自動開閉ドレインバルブ、手動開閉ドレインバルブの順に、各々が直列に配置されていることを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれかに記載の造粒装置。

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