JP4981920B2 - ペレットを製造および処理するための方法と装置 - Google Patents

Description

本発明はプラスチック材料からなるペレットを製造および処理するための方法と装置に関する。

このタイプの方法は通常ペレットを形成するために溶融プラスチック材料を粒状にするステップ、冷却液でペレットを冷却するステップ、冷却液とペレットを分離するステップ、さらにペレットを処理するステップ、および、ペレットを特に結晶化させるステップとを含む。

従来技術に従って製造できるPETなどのプラスチック材料で製造されたペレット、特に熱可塑性のポリエステルまたはコポリエステルのポリマーで製造されたペレットを、例えば、水中でのストランド造粒か水中での造粒によって、製造して処理する際に、短期間の間、ペレットを冷却液に置いて、ペレットからこの冷却液をできるだけはやく有効に分離して、ペレットを結晶させる目的のために結晶化ユニットにペレットを供給するのは通例である。プラスチック材料で製造されたペレットは、結晶化の後にだけ通常さらに確かに処理されてもよい。これは、ペレットが結晶の前に主に非晶質の表面を持っていて、したがって、材料のガラス転移温度を超えた比較的高い温度でくっつく傾向を有し、そのような、未だ結晶化されていない、または、少なくともその表面で結晶化されていないペレットを扱うのを難しくするか、または、ペレットが容易にくっつきあう傾向を有しているためそのような処理が不可能になるためである。そのようなペレットを作り出す方法の間に結晶化の障害が生じる、または、対応するクリスタライザが完全に失敗すると、全工程を中断しなければならず、そして、対応する装置に存在するすべての溶融物またはすでに粒状にされたが、まだ結晶化されていないペレットは高いコストをかけて処分しなければならず、これが、連続したペレット生産を困難または不可能にしている。

ポリエステルペレットの熱処理方法はドイツの未審査の特許出願DE10 2005 010 706A1から公知である。ここで、溶融ポリエステルが水中での造粒機に供給され、粒状にされて、ペレットは、乾燥され、結晶化ステップへと続き、熱処理はペレットに存在する熱によって行われるペレットの部分結晶化が行なわれる。

この様に結晶化された後に、結晶化されたペレットは、更なる処理に適した状態になり、ペレットディストリビュータを通して追加の後処理装置かサイロに供給してもよい。

DE10 2005 010 706A1

本発明の目的は、従来技術の欠点に打ち勝つ、プラスチック材料からなるペレットを製造および処理するのに方法と装置を提供して、結晶化の障害が生じたときさえ、ペレットを安全に、そして確かに製造するのを可能にすることである。

本願発明の目的は、請求項１による特徴を有する方法、および、請求項１３による特徴を有する装置によって達成される。 好ましい実施例はそれぞれの従属クレームで定義される。

プラスチック材料からなるペレットを製造および処理するための発明に従った方法は以下のステップを含んでいる。

ペレットを形成するために溶融プラスチック材料を粒状にする。

冷却液によってペレットを冷やす。

冷却液からのペレットを分離する。

ペレットを結晶化する。

本発明によれば、この方法が少なくとも結晶化方法ステップをモニタし、結晶化の障害が生じたときにこの方法は、ペレットが冷却液から分離された後、中間格納庫に供給されるように方法を制御する。そして、一度障害が排除されると、中間格納庫に一時格納されたペレットは、結晶化装置に供給されて、結晶化される。

したがって、本発明に従った方法は、障害が結晶の間に起こっても、ペレットが確かに製造されて、処理されることを確実にする。冷却液とペレットを分離した後に、障害が結晶化ステップに起こるなら、本発明によれば、ペレットの流れは、流れを変えられて格納される、いったん障害が取り除かれると、一時格納されたペレットが中間格納庫から結晶化まで供給され、結晶される。

この発明に従う方法でペレットを製造および処理するための方法を実行するのは、概して可能である。これによって、結晶化、または、結晶化ステップにおいて障害が生じたか、それとも結晶化ステップが失敗する前においてさえ、過剰な無駄が生じない。また、この発明による方法は障害を取り除いた後に、特に容易に製造を続行できる。

本発明に従った方法は、プラスチック材料で構成されたペレットの製造及び処理に特に有効である。プラスチック材料は、好ましくは、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアクタイド（polyactide）、ポリヒドロキシアルカノエート、またはそのコポリマーまたは化合物、特に、ポリエチレンテレフタレートまたはそのコポリマーの１つのような、結晶化が可能な熱可塑性の縮合ポリマーである場合が特に効果的である。

本発明に従った方法で、制御装置は、結晶化の障害の場合に、冷却液の温度を温度Ｔ２＜Ｔ１まで減少させるのに使用されてもよい。ここで、温度Ｔ１は結晶化の障害がない場合の冷却液の元の温度である。分離ステップの後に続く中間格納庫へのペレットが供給されるときのペレットの温度が少なくともその表面でくっつかない範囲にあるように、冷却液中に存在するペレットが冷却されるように、冷却液温度は、好ましくは、温度Ｔ２に減少される。

適切に温度を選択する、特に適切な低温度にすることによって、ペレットは特に容易に確実に、また、くっつくことなく、中間格納庫に一時格納されてもよい。また、結晶化されていないペレットはその表面で非晶質の構造を持つことができる。

温度設定は好ましい。これによって、制御装置は、結晶化の障害が生じたときに、ペレットの平均温度を温度Ｔ３からＴ４＜Ｔ３に下げる。ここで、温度Ｔ３は結晶化の障害が生じなかったときの結晶化前のペレットの平均温度であり、温度Ｔ４は中間格納庫前の平均ペレット温度に対応する。Ｔ４は中間格納庫においてペレットがくっつかない温度範囲である。これによって、ペレットは安全にまた確実に製造される。この発明による方法の補助によって、中間格納庫に向けられたペレットがくっつくのが特に確実に防がれる。

結晶化の障害の場合には、制御装置は、ペレットの分離の後にペレットの平均温度を温度Ｔ３からＴ４＜Ｔ３へ下げるために使用されてもよい。ここで温度Ｔ３は中間格納庫でペレットがくっつく温度範囲であり、温度Ｔ４は中間格納庫でペレットがくっつかない温度範囲である。

温度T4がプラスチック材料ガラス転移温度より下であってもよく、好ましくは８０℃、より好ましくは６０℃未満のガラス転移温度より下である。

温度Ｔ３がプラスチックのガラス転移温度より上であってもよく、好ましくは８０℃より高く、より好ましくは、１００℃より高い。

結晶化の障害を取り除くなら、ペレットの平均温度を温度Ｔ４から温度Ｔ５＞Ｔ４に増加するように制御装置を用いてもよい。ここで温度Ｔ５は結晶の障害がない場合の結晶化前の平均ペレット温度であり、好ましくは、本質的には温度Ｔ３に対応する。

この発明によるシーケンスは、ペレットのくっつきなしに続けられてもよい。これは、特に、この発明によるペレットの安全で信頼できる製造を確実にし、特に、結晶化の失敗に続いて正常な結晶化が行なわれるときに有効である。

この発明に従った方法では、少なくとも冷却液の一部の温度を増加するか、または減少させることによって、ペレット温度を減少または増加させてもよい。

本発明に従った方法では、また、ペレット温度は、少なくとも冷却液の一部との接触時間を増やすか、または減少させることによって、減少または増加してもよい。

本発明に従った方法においては、いったん障害を取り除くと、中間格納庫に一時格納されたペレットは、好ましくは、これらのペレットが次に欠陥のなかった工程によって結晶化に供給される追加のペレットと混合されて結晶化工程に供給される。ここで追加されるペレットは結晶化に供給されたペレットの全量の２０％以下であり、好ましくは結晶化に供給されたペレットの全量の１０％以下であり、さらに好ましくは結晶化に供給されたペレットの全量の５％から１０％以下である。したがって、冷却液からのペレットの分離の後でペレットが結晶化される前に、徐々に中間格納庫に一時格納されたペレットの量を「正常な」工程に供給する。

また、徐々に一時格納されたペレットを供給することに加えて、この発明の方法に従って、好ましくは、障害を取り除いた後に、まず中間格納庫に一時結晶に格納したすべてのペレットを結晶化装置に供給して、欠陥のない結晶化工程にしたがってその後に追加のペレットを供給することも可能である。

この発明の方法によれば、いったん結晶化の障害を取り除いた後で、徐々に一時格納されたペレットを供給するのも、全てのペレットを結晶化工程に供給するのも共に、結晶化工程における一時的な障害の場合でさえ、くっつくことによる工程の遅れを防いで、ペレットを安全でかつ確実に製造することが可能になる。

プラスチック材料からなるペレットを製造および処理するためのこの発明に従った装置は、ペレットを形成するために溶融プラスチック材料を粒状にするための造粒装置を含んでいる。粒状されたペレットは冷却液で冷却可能であり、好ましくは冷却液でペレットを冷やすための冷却機で冷却され、好ましくは、ペレットが造粒の後の冷却液に案内される。また、装置は冷却液とペレットを分離するための分離装置とペレットを結晶化させるための結晶化装置とを含む。また、本発明に従った装置は分離装置と結晶化装置との間に位置する方向転換装置を含む。方向転換装置は制御装置で制御可能である。この制御装置によって、少なくとも結晶化装置がモニターされてもよく、結晶化装置の障害の場合に中間格納庫にペレットを供給し、いったん障害が取り除かれると中間格納庫に一時格納されたペレットが結晶化装置に供給されるようにしてもよい。本発明によると、ペレットは、例えば、気流、ウオーム形式の機械的輸送システム、公知のようなコンベヤユニットによって中間格納庫からペレットを供給してもよい。

この発明によれば、転換装置は、中間格納庫に格納されたペレットが転換装置を経由して結晶化装置に供給されるように好ましくは設計される。その結果、ペレットは中間格納庫まで、および、対応するように設計された転換装置を経て中間格納庫から同じルートを通る。これによって、この発明によれば、特に簡単で費用対効果の高い装置の設計が可能になる。

その他の点では、本発明に従う方法に関して述べられた利点および特徴は、この発明に従う装置に実装されてもよい。また、適切であれば、本発明に従う方法に関する記載は本発明に従う装置に同様に適用される。特に、本発明に従う装置は本発明に従う方法を実効できる。

表１は例として、本発明に従う方法を例示した機能を示す表である。

本発明に従った方法は、障害が結晶の間に起こっても、ペレットが確かに製造されて、処理されることを確実にする。また、結晶化または結晶化ステップにおいて障害が生じたか、それとも結晶化ステップが失敗する前においてさえ、過剰な無駄が生じない。この発明による方法は障害を取り除いた後に、特に容易に製造を続行できる。

本発明の一実施の形態に従うプラスチック材料からなるペレットを製造および処理するための装置の概略図である。 本発明の更なる実施の形態に従う、プラスチック材料からなるペレットを製造および処理するための装置の概略図である。 本発明の更なる実施の形態に従うプラスチック材料からなるペレットを製造および処理するための装置の概略図である。 本発明のさらに別の実施の形態に従うプラスチック材料からなるペレットを製造および処理するための装置の概略図である。

この発明を以下に好ましい実施の形態に基づいて説明するが、これは限定的なものではなく添付の図面を参照しながら例として提供する。

図１は、この発明の一実施の形態に係るプラスチック材料からなるペレットを製造および処理するための、この発明に従う装置の模式的な配置を示す図である。実線はプラスチック材料またはペレットの経路および冷却液の経路を示す。 図１によると、この発明に従う装置はペレットを形成するために溶融プラスチック材料を粒状にするための造粒装置1を含む。溶融されたプラスチック材料は反応炉すなわち押出機２から造粒装置１まで供給される。造粒装置1の造粒ステップの後に、粒状にされたペレットは冷却液によって冷やされる。これは好ましくは冷却液でペレットを冷やすための冷却機で冷やされる。ペレットは冷却液で造粒装置１から遠くに輸送されるのが好ましい。好ましくは、冷却水か適切なガスが冷却液として使用される。 冷却液とペレットが冷却液とペレットとを分離するための分離装置３に入る。すなわち、ペレットは、冷却液と切り離されて、乾かされる。一般に、知られている方向転換装置、例えば、遠心乾燥機が分離装置３として設けられてもよい。このタイプの装置は、一般に当業者に知られているためここではさらなる詳細は省略する。この発明に従う装置の通常操作の間(すなわち、障害が全く結晶化装置4に起こらないなら)、ペレットは分離装置３から出た後ペレットを結晶させるように結晶化装置4またはクリスタライザ４に供給される。必要であればペレットがクリスタライザで結晶化した後に、固相、(ポリ) 凝縮ステップが対応する凝縮装置１３で行われてもよい。

冷却液循環システムが図１にしたがって提供され、分離装置３によって供給された分離された冷却液は、貯水池9を通って、また、フィルタ、ポンプ、および適切なバルブを通って熱交換器１０及び／又は１１へ供給される。これらの熱交換器は図１の矢印によって示されるように要求に応じて、流体を加熱するか、または冷やすことができる。

図１に例示されたこの発明に従う装置においては、バルブを介して中間格納庫５に接続された転換装置６は分離装置３と結晶化装置４の間に位置している。中間格納庫５における温度は、好ましくは、一時そこに格納されて、まだ結晶していないペレットが互いにくっつくのを防ぐように、すなわち、好ましくは、ペレットが製造されたプラスチック材料のガラス転移温度より下になるよう、好ましくは選択される。また、中間格納庫５加えて、廃棄物貯蔵庫８を設けてもよく、これはもはや使用されなくなった任意のペレットを収容できる。

この発明によれば、分離装置３と結晶化装置４の間に位置し、中間格納庫５と廃棄物貯蔵８に接続された転換装置６は、制御装置７によって制御される。この制御装置によって、少なくとも結晶化装置４がモニターされ、結晶化装置４の障害の場合は、中間格納庫５にペレットが供給され、いったん障害が取り除かれると、中間格納庫５に一時格納されたペレットを結晶化装置４に供給するように制御されてもよい。障害を取り除いた後に、中間格納庫５に一時格納されたペレットは、対応する設計された転換装置６を通して、または直接、（再度）結晶化装置４に供給されてもよい。特に、転換装置６は制御装置７によって（活性的に）自動的に制御されうる組み合わされた再循環装置として同時に設計されてもよい。この発明によれば、ペレットは、例えば、気流、ウオーム形式の機械的輸送
システム、公知のようなコンベヤユニットのような搬送装置によって中間格納庫へ、または中間格納庫から供給されてもよい。

図１(図２〜４に例示された装置と同様に)に図式的に示したこの発明に係る装置は、上で説明した発明に従う方法、特に好ましい実施の形態を実行するのに使用されてもよい。

図において、同じ参照番号は本発明の同じ要素を特定する。

図２〜図４は、ペレットを製造および処理するためのこの発明に従う装置の好ましい実施の形態の要素としての造粒装置を例示する。図２〜図４に例示された実施の形態は、造粒装置1、冷却液を分離するための分離装置３、および湯の循環装置(タンク、始動ヒーター、ポンプユニット)を含む。結晶化装置４は分離装置３の下流に位置している。また、選択的に設けられる特大サイズの分離器(図示なし)を造粒装置１と分離装置３の間に設けてもよい。

図２〜４では、結晶化装置４と中間格納庫５に続く矢は、一般的に、ペレットがこれらのユニットから凝縮装置１３(ＳＳＰ)まで搬送されてもよいということを示し、特に、中間格納庫５をバックアップ装置として使用できるということを示している。

図２は本発明の更なる実施の形態に従ってプラスチック材料からなるペレットを製造および処理するための装置の概略図を示す。図２に例示された実施の形態は、転換装置６と中間格納庫５との間の追加の冷却機14を含む。これは、たとえ結晶化に対する障害が起こっても、転換されたペレットがくっつくのを特に確実に防いで、継続的作業を保証するために設けられている。冷却機１４は、ガスまたは流体駆動であってもよい。

図３に図式的に示すこの発明の追加の実施の形態は、図２に示す実施の形態と次の点で異なる。すなわち、図３の実施の形態においては、冷却液循環システムは温水循環から冷水モードに切り換える能力を有している。温水および冷水用の別の容器９を設けることによって、すばやく切り替えることが可能になる。温水循環から冷水モードへ切り替えたとき、短時間造粒を停止することによって、この遷移段階ではペレットは製造されないか、または、（追加の）冷却が、切り替えの間「オフライン」になるか、または、製造されたペレットは切り替えの間にそれ自体が公知の形式のコンベヤを経て冷却装置に供給されるべきである。また、コンベヤを冷却装置として機能させても良い。

図４に図式的に示す、この発明の更なる実施の形態は、図２と３に示した実施の形態と、本質的に、次の点で異なる。すなわち、図４における実施の形態は水分離器と分離装置３との間に切り換えを設けている。これによってシステムが追加の冷水循環システムを介して交互に操作されるのを可能にする。

Claims (14)

1. プラスチック材料からなるペレットを製造および処理するための方法であって、
   ペレットを形成するために溶融プラスチック材料を粒状にするステップと、
   冷却液中でペレットを冷やすステップと、
   ペレットを冷却液から分離するステップと、
   ペレットを結晶化するステップとを含み、
   少なくとも結晶化するステップをモニターする制御装置を提供し、
   制御装置は、結晶の障害の場合に、ペレットを冷却液から分離した後、ペレットを中間格納庫に供給し、
   一度障害が取り除かれると、中間格納庫に一時格納したペレットを結晶化へ供給し、結晶化するよう制御することを特徴とする、方法。
2. プラスチック材料が結晶化可能であって、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアクタイド（polyactide）、ポリヒドロキシアルカノエート、またはそのコポリマーまたは化合物、ポリエチレンテレフタレートまたはそのコポリマーの１つのような、結晶化が可能な縮合ポリマーであることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 制御装置は、結晶化の障害の場合に、冷却液の温度を温度Ｔ２＜Ｔ１まで減少させるのに使用され、ここで、温度Ｔ１は結晶化の障害がない場合の冷却液の元の温度であり、
   分離ステップの後に続く中間格納庫へのペレットが供給されるときのペレットの温度が少なくともその表面でくっつかない範囲にあるように、冷却液中に存在するペレットが冷却されるように、冷却液温度は、下げられることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 制御装置は、結晶化の障害が生じたときに、ペレットの平均温度を温度Ｔ３からＴ４＜Ｔ３に下げ、ここで、温度Ｔ３は結晶化の障害が生じなかったときの結晶化前のペレットの平均温度であり、温度Ｔ４は中間格納庫前の平均ペレット温度に対応し、Ｔ４は中間格納庫においてペレットがくっつかない温度範囲であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
5. 結晶化の障害が生じたとき、制御装置はペレットの平均温度を、ペレットを冷却液から分離した後、温度Ｔ３から温度Ｔ４＜Ｔ３へ下げ、ここで、温度Ｔ３は中間格納庫でペレットがくっつく範囲の温度であり、温度Ｔ４はペレットが中間格納庫でくっつかない範囲の温度であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
6. 温度T4がプラスチック材料ガラス転移温度より下であることを特徴とする請求項４または５に記載の方法。
7. 温度Ｔ３がプラスチック材料のガラス転移温度より上であることを特徴とする請求項４に記載の方法。
8. 結晶化の障害を取り除くなら、制御装置は、ペレットの平均温度を温度Ｔ４から温度Ｔ５＞Ｔ４に増加し、ここで温度Ｔ５は結晶化の障害がない場合の結晶化前の平均ペレット温度であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
9. ペレット温度が冷却液の少なくとも一部の温度を増加するか、または減少させることによって減少及び／又は、増加することを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
10. ペレット温度は、少なくとも冷却液の一部との接触時間を増やすか、または減少させることによって、減少または増加することを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
11. いったん障害を取り除くと、中間格納庫に一時格納されたペレットは、これらのペレットが次に欠陥のなかった工程によって結晶化に供給される追加のペレットと混合されて結晶化工程に供給され、ここで追加されるペレットは結晶化に供給されたペレットの全量の２０％以下であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
12. いったん障害を取り除くと、最初に中間格納庫に一時格納されたすべてのペレットをまず結晶化するステップに供給し、欠陥のない工程に応じて、次に、追加ペレットを結晶化に供給することを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
13. プラスチック材料からなるペレットを製造および処理するための装置であって、
    ペレットを形成するために溶融プラスチック材料を粒状にするための造粒装置を含み、
    粒状されたペレットは冷却液で冷却可能であり、
    冷却液からペレットを分離するための分離装置と、
    ペレットを結晶化させるための結晶化装置とを含み、
    中間格納庫（５）に接続された転換装置（６）を含み、転換装置（６）は、分離装置（３）と結晶化装置（４）との間に位置し、
    転換装置（６）は制御装置（７）で制御可能であり、この制御装置によって、少なくとも結晶化装置（４）がモニターされ、結晶化装置の障害の場合に中間格納庫にペレットを供給し、いったん障害が取り除かれると中間格納庫に一時格納されたペレットが結晶化装置に供給されることを特徴とする、装置。
14. 中間格納庫（５）に一時格納されたペレットは、転換装置（６）を介して結晶化装置（４）に供給されることを特徴とする、請求項１３に記載の装置。

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