JPH0938964A - 樹脂の混練造粒方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 いったん造粒まで済ませたペレットを再び混
練溶融することによって混練効果を高めるに当たり、か
かる再混練溶融を混練造粒システムの生産効率を低下さ
せることなく連続的に行えるようにする。 【解決手段】 原料樹脂を連続的に搬送するフィーダ２
と、このフィーダ２から供給された原料樹脂を一定方向
へ混練溶融して排出する混練機６と、この混練機６から
排出された溶融樹脂を切断してペレット化する造粒機１
１とを備えた混練造粒システムにおいて、上記混練造粒
システム１が場内にタンデムに並設されており、この複
数の混練造粒システム１のうち、上流側の混練造粒シス
テム１の造粒機から得られるペレット化された樹脂をそ
の下流側の他の混練造粒システム１のフィーダ２に再供
給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂の混練造粒方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、従来より、樹脂の混練造粒シス
テムは、原料樹脂を連続的に搬送するフィーダ（連続供
給機）、このフィーダから供給された原料樹脂を一定方
向へ混練溶融して排出する混練機と、この溶融樹脂を昇
圧する押出機やギアポンプと、溶融樹脂を冷却固化して
ペレット化するための造粒機と、ペレットを搬送する空
送装置などから構成されている。

【０００３】ここで、混練機と昇圧のための押出機を兼
ねる装置として、混練押出機（単軸や二軸がある）を採
用することもある。また、樹脂を冷却固化して造粒する
機械としては、押し出された溶融樹脂を水中で切断しな
がら冷却する水中カット装置や、押し出された溶融樹脂
を大気中で切断して得られたペレットを水流に入れて冷
却する空中カット装置、溶融樹脂を紐状に押し出して水
槽で冷却した後に切断するストランド装置などが採用さ
れている。

【０００４】上記した混練造粒システムは、原料樹脂そ
のものの物性や性状を改善したり、原料樹脂に添加剤や
充填剤を入れて均質に分散させることで樹脂の物性を更
に改善したり、あるいは、パウダー状やビーズ状の原料
樹脂のハンドリングを良くすべく溶融樹脂をペレット化
したりすることを主な目的として使用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一方、混練造粒システ
ム内の装置のうち、混練機（混練押出機を含む）の構造
や混練ロータの形状を種々に工夫することにより混練効
果を高めようとする場合があるが、昨今の樹脂ニーズの
多様化に伴い、かかる混練ロータの形状を変えるだけで
は対応できないような強い混練効果を要望されることが
ある。

【０００６】ここで、混練機内において樹脂の混練効果
を高めるには、溶融した樹脂に強いせん断応力を作用さ
せる必要があり、そのためには、せん断速度を大きくす
るか、または、樹脂の溶融粘度が高いときにせん断力を
作用させねばならない。このような観点から、従来で
は、ロータを高いせん断速度が作用するような翼形状に
したり、そのＬ／Ｄを非常に長くしたりしている。ま
た、溶けはじめが最も高いせん断力が作用するため、樹
脂を融点近傍の温度に保持すべく、混練機のチャンバー
に冷却装置を設けて樹脂の温度制御を行っている。

【０００７】しかしながら、そもそも樹脂は融点以上で
ないと混練できないことに加えて、かかる融点以上の溶
融樹脂に何時までもせん断力を加え続けると、当該樹脂
が発熱して昇温し、均一な溶融体が混練機内で得られる
前に樹脂粘度が低下して、結局、高いせん断力が得られ
ないことになる。また、混練を続けている区間では樹脂
は一貫して昇温されるので、混練機に設けた冷却装置で
樹脂温度を融点付近で一定に保持しうる区間は自ずから
限られており、このため、連続混練機のロータの翼形状
を改良したりＬ／Ｄを長くするだけでは、樹脂に高いせ
ん断速度を作用させるにしても限界がある。

【０００８】一方、かかる不都合を解決するには、いっ
たん造粒したペレットを再びフィーダに戻して再混練溶
融することにより、原料樹脂を二度練りすることが考え
られる。しかし、既設の混練造粒システムを用いて、例
えば一回目の練りで得られたすべてのペレットを始めの
フィーダに戻して二回目の練りを行うとすれば、樹脂の
製造工程がバッチ処理となって連続的な混練及び造粒が
不可能となり、このため当該混練造粒システムの生産効
率が著しく減少することになる。

【０００９】本発明は、このような実情に鑑み、いった
ん造粒まで済ませたペレットを再び混練溶融することに
よって混練効果を高めるに当たり、かかる再混練溶融を
混練造粒システムの生産効率を低下させることなく連続
的に行えるようにすることを第一の目的とする。また、
本発明は、既設のシステム一基だけで、上記のような再
混練溶融を連続的に行えるようにすることを第二の目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく、
本発明は次の技術的手段を講じた。すなわち、第一の本
発明方法は、原料樹脂を連続的に搬送するフィーダと、
このフィーダから供給された原料樹脂を一定方向へ混練
溶融して排出する混練機と、この混練機から排出された
溶融樹脂を切断してペレット化する造粒機とを備えた混
練造粒システムにおいて、上記混練造粒システムが場内
にタンデムに並設されており、この複数の混練造粒シス
テムのうち、上流側の混練造粒システムの造粒機から得
られるペレット化された樹脂を下流側の混練造粒システ
ムのフィーダに再供給するものである（請求項１）。

【００１１】この第一の方法では、上流側の混練造粒シ
ステムによっていったんペレット化された樹脂が下流側
の混練造粒システムによって再混練溶融されかつ再びペ
レット化されるので、連続混練機のロータの翼形状を改
良したりＬ／Ｄを長くすることなく、樹脂に高いせん断
速度を作用させうる。また、この場合、混練造粒システ
ムが場内にタンデムに並設されていて、上流側の混練造
粒システムの造粒機から得られるペレット化された樹脂
を下流側の混練造粒システムのフィーダに再供給するの
で、樹脂の製造工程がバッチ処理にならず、連続的な混
練及び造粒が可能となる。

【００１２】一方、上流側の混練造粒システムの造粒機
から得られるペレット化された樹脂の一部を、その下流
側の他の混練造粒システムのフィーダに再供給する場合
には（請求項２）、その一部の樹脂は二度練りにし、か
つ、残りの樹脂を通常の一度練りのものとして製品化で
きる。また、第二の本発明方法は、原料樹脂を連続的に
搬送するフィーダと、このフィーダから供給された原料
樹脂を一定方向へ混練溶融して排出する混練機と、この
混練機から排出された溶融樹脂を切断してペレット化す
る造粒機とを備えた混練造粒システムにおいて、上記混
練造粒システムが場内に一基だけ設けられており、この
一基の混練造粒システムのうち、前記造粒機から得られ
るペレット化された樹脂の一部を新たに供給される原料
樹脂とともにフィーダに再供給するものである（請求項
３）。

【００１３】この第二の方法では、混練造粒システムは
一基しか設けられていないが、ペレット化された樹脂の
一部だけ（図２のＹｔｏｎ）をフィーダに再供給するの
で、当該システムで混練造粒処理されるすべての樹脂量
のうち、戻し分の樹脂だけが常に当該システム１内を循
環する。このため、システムの定常状態にでは新たに供
給される樹脂と同じ分だけが、二度練り以上の再ペレッ
ト化された樹脂として得られることになり、樹脂の製造
工程がバッチ処理にならず、樹脂を連続的に強混練及び
造粒できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を説明する。図１は、本発明方法が採用される
第一の実施の形態を示している。本実施の形態では、同
じ二基の混練造粒システム１が場内にタンデムに並設さ
れており、各混練造粒システム１は、原料樹脂を搬送、
混練、押出及び造粒する各装置を一階から三階に渡って
配設することによって構成されている。

【００１５】上記混練造粒システム１を構成する装置の
うち、原料樹脂を連続的に搬送するフィーダ２は、三階
に設置されており、原料樹脂を溜める第一ホッパー３と
添加樹脂を溜める第二ホッパー４とを備えている。各ホ
ッパー３，４の下部には計量機５が設けられ、この計量
機５は予め設定された単位時間当たりの流量でホッパー
３，４内の樹脂を下方へ排出する。

【００１６】二階には、上記フィーダ２から供給された
原料樹脂を一定方向へ混練溶融して前方へ押し出す混練
機６が設けられている。この混練機６は、チャンバー７
内に左右一対の混練ロータを回転自在に挿通してなり、
フィーダ２からの原料樹脂を受け止めてチャンバー７内
に供給する供給ホッパー８を同チャンバー７の上面に備
えている。混練ロータは軸封装置を介してチャンバーの
上流端側に突出され、当該ロータを回転駆動させる駆動
モータに接続されている。

【００１７】一階には、上記混練機６から排出される混
練済みの溶融樹脂を前方（図１の右方）に押し出す押出
機９が設けられていて、混練機６の上流側端部の下面側
に接続された窓付きのダクト１０が押出機９の上流側端
部に接続され、この押出機９の前端に、同押出機９から
押し出された溶融樹脂を水中で冷却しながらカットする
水中カット造粒機１１が接続されている。

【００１８】水中カット造粒機１１は管路１２によって
乾燥機１３に接続され、この乾燥機１３は、造粒機１１
からのペレットを例えば遠心力により水と分離し、かつ
そこから水分を取り除く。また、乾燥機１３はバイブレ
ーティングスクリーン１４を介して空気搬送機１５に接
続され、この空気搬送機１５はライン切り換え用の切換
バルブ１６に接続されている。

【００１９】この切換バルブ１６からは、第一管路１７
と第二管路１９が分岐しており、第一管路１７には、一
回練りしたペレットを貯蔵しておく第一サイロ１８が接
続されている。また、第二管路１９は、下流側の混練造
粒システム１の第二ホッパー４に接続されている。従っ
て、上流側の混練造粒システム１で得られた製品として
のペレットの一部又は全部が、切換バルブ１６を介して
下流側の混練造粒システム１の第二ホッパー４（フィー
ダ２）に再供給され、このため、上流側の混練造粒シス
テム１によっていったんペレット化された樹脂が下流側
の混練造粒システム１によって再混練溶融されて再びペ
レット化されることになる。

【００２０】なお、上記ライン切り換え用の切換バルブ
１６は、例えば、第二ホッパー４に取り付けられたレベ
ルスイッチＬＳにより作動し、第二ホッパー４のレベル
がある一定レベルに保たれるようにしている。また、下
流側の混練造粒システム１の空気搬送機１５は、下流側
の混練造粒システム１とは別の第二サイロ２０に接続さ
れていて、この第二サイロ２０には、下流側の混練造粒
システム１で再混練溶融することにより二回練りされた
樹脂（ペレット）が貯蔵される。

【００２１】一方、図２は、本発明方法が採用される第
二の実施の形態を示している。本実施の形態では、図１
の場合と同じ混練造粒システム１が場内に一基だけ設け
られている。このため、同システム１の装置の説明は図
１の場合と同一符号を付してこれを省略し、図１の場合
と異なる構成を説明する。すなわち、空気搬送機１５に
接続されている切換バルブ２２には製品管路２３と戻し
管路２４とが接続されており、製品管路２３はペレット
を貯蔵しておくサイロ２５に接続され、戻し管路２４は
当該混練造粒システム１の第二ホッパー４に接続されて
いる。

【００２２】本実施の形態においても、切換バルブ２２
は、第二ホッパー４に設けたレベルスイッチＬＳにより
第二ホッパー４のレベルがある一定レベルとなるように
開閉される。例えば、原料材料を第一ホッパー３からＸ
ｔｏｎ／ｈｒで供給し、リサイクルペレットを第二ホッ
パー４からＹｔｏｎ／ｈｒで供給する場合、当該混練造
粒システム１で造粒処理される樹脂の量は（Ｘ＋Ｙ）ｔ
ｏｎ／ｈｒとなるが、サイロ２５へ搬送されるペレット
の量は、必然的に、第一ホッパー３から新たに供給され
る原料樹脂の量（Ｘ）と同じ量になる。

【００２３】このため、混練造粒システム１で混練造粒
処理されるすべての樹脂量（Ｘ＋Ｙ）ｔｏｎ／ｈｒのう
ち、Ｙｔｏｎ／ｈｒ分の樹脂だけが常に当該システム１
内を循環しており、当該システム１の定常状態において
は、新たに供給される樹脂と同じＸｔｏｎ／ｈｒ分だけ
が、二度練り以上の再ペレット化された樹脂としてサイ
ロ２５に貯蔵されることになる。

【００２４】なお、総樹脂量（Ｘ＋Ｙ）ｔｏｎ／ｈｒの
うち戻しの樹脂量Ｙｔｏｎ／ｈｒをどの位にすれば、二
度練りの効果が得られるかについては樹脂の材質等によ
って異なるが、少なくとも戻しの樹脂量Ｙｔｏｎ／ｈｒ
が総樹脂量（Ｘ＋Ｙ）ｔｏｎ／ｈｒの３０％程度ない
と、強い混練効果は得られないと考えられる。

【００２５】

【実施例】強練りを要求される材料として、例えば固い
ゴム成分が含まれるポリプロピレンのブロック・コ・ポ
リマーや、分子量の大きく異なるポリエチレン混合物な
どがある。そこで、本発明の効果を実証するため、固い
ゴム成分が含まれるポリプロピレンのブロック・コ・ポ
リマーを以下の４ケースのもとで混練造粒し、得られた
ペレットをフィルム成形して、フィルム外観によるゲル
数で混練効果を評価することにした。

【００２６】以下にその４ケースの内容と評価結果を示
す。 ケース１：混練機６で混練溶融された樹脂を単軸押出機
で線状に押し出し、線状の樹脂を水槽で冷却したあとス
トランド造粒機にかけてペレット化したもの（一回練
り）。 ケース２：ケース１で得られたペレットを同じシステム
で再混練造粒し、再びペレット化したもの（二回練
り）。

【００２７】ケース３：上記混練造粒システム１（ただ
し、ギアポンプを採用）で一回だけ練ってペレット化し
たもの（一回練り）。 ケース４：ケース３で得られたペレットを同じシステム
で再混練造粒し、再びペレット化したもの（二回練
り）。

【００２８】

【表１】

【００２９】この表から、いったんペレット化した樹脂
を再混練造粒したケース２やケース４では、一回練りだ
けのケース１やケース３の場合に比べてフィルム中のゲ
ル数が約１０分の１以下に減少しており、極めて高い混
練効果が得られていることが判る。なお、上記した各実
施の形態は例示的なものであって限定的なものではな
い。すなわち、本発明の範囲は前記した特許請求の範囲
によって示され、その請求項の意味に入るすべての変形
例は本願発明に含まれるものである。

【００３０】すなわち、例えば、図示の押出機６に変え
てギアポンプを採用でき、水中カット造粒機１１に変え
て空中カットやストランドカット装置を採用できる。ま
た、混練機６と押出機９の対に変えて押出機能を併せ持
つ単軸や二軸の混練押出機を採用できる。更に、図１で
はまったく同じ混練造粒システム１をタンダムに配置し
ているが、異なる装置で構成された異なるシステムをタ
ンデムに配置することにしてもよい。要は、混練造粒シ
ステム１は、少なくとも、原料樹脂を搬送、混練、押出
及び造粒する各機能を有する装置を有するものであれば
よい。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
いったんペレット化された樹脂を下流側の混練造粒シス
テムによって再混練溶融しかつ再びペレット化するよう
にしたので、かかる再混練溶融による強練りの樹脂を、
混練造粒システムの生産効率を低下させることなく連続
的に製造することができる（請求項１）。

【００３２】また、請求項２記載の発明によれば、上流
側の混練造粒システムの造粒機から得られるペレット化
された樹脂の一部を、その下流側の他の混練造粒システ
ムのフィーダに再供給するようにしたので、フィーダに
戻さない残りの樹脂を通常の一度練りのものとしても製
品化でき、製造樹脂の汎用性を向上できる（請求項
２）。

【００３３】請求項３記載の発明によれば、一基の混練
造粒システムだけで再混練溶融による強練りの樹脂を連
続的に製造できるので、当該システムを二つ以上タンデ
ムに設ける場合に比べて設備コストを大幅に低減でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一の実施形態に係る混練造粒システムの概略
を示す側面図である。

【図２】第二の実施形態に係る混練造粒システムの概略
を示す側面図である。

【符号の説明】

１ 混練造粒システム ２ フィーダ ６ 混練機 １１ （水中カット）造粒機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 入谷 一夫 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号 株式会社神戸製鋼所高砂製作所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原料樹脂を連続的に搬送するフィーダ
   （２）と、このフィーダ（２）から供給された原料樹脂
   を一定方向へ混練溶融して排出する混練機（６）と、こ
   の混練機（６）から排出された溶融樹脂を切断してペレ
   ット化する造粒機（１１）とを備えた混練造粒システム
   において、 上記混練造粒システム（１）が場内にタンデムに並設さ
   れており、この複数の混練造粒システム（１）のうち、
   上流側の混練造粒システム（１）の造粒機から得られる
   ペレット化された樹脂をその下流側の他の混練造粒シス
   テム（１）のフィーダ（２）に再供給することを特徴と
   する樹脂の混練造粒方法。
2. 【請求項２】 上流側の混練造粒システム（１）の造粒
   機から得られるペレット化された樹脂の一部を、その下
   流側の他の混練造粒システム（１）のフィーダに再供給
   することを特徴とする請求項１記載の樹脂の混練造粒方
   法。
3. 【請求項３】 原料樹脂を連続的に搬送するフィーダ
   （２）と、このフィーダ（２）から供給された原料樹脂
   を一定方向へ混練溶融して排出する混練機（６）と、こ
   の混練機（６）から排出された溶融樹脂を切断してペレ
   ット化する造粒機（１１）とを備えた混練造粒システム
   において、 上記混練造粒システム（１）が場内に一基だけ設けられ
   ており、この一基の混練造粒システム（１）のうち、前
   記造粒機（１１）から得られるペレット化された樹脂の
   一部を新たに供給される原料樹脂とともにフィーダ
   （２）に再供給することを特徴とする樹脂の混練造粒方
   法。