JP2004331398A - 導電性フィラー充填樹脂系材料で製作した低コストの食品加工に用いるコンベヤベルトなどの搬送機器 - Google Patents

Abstract

【課題】食品加工のための搬送中に、コンベヤベルト等の材料が剥離しその破片によって食品が汚染されることがある。汚染された食品を検出出来るようにして排除することにより、消費者へ出荷されることがないようにする食品加工用搬送機器を提供する。
【解決手段】コンベヤ、シュート、スキッド、ガイド、ウェイなどの搬送機器を、導電性フィラー充填樹脂系材料で製作して、それら搬送機器の破片を金属検出器で検出可能にした。導電性フィラー充填樹脂系材料は、極小の導電性粉体、または極細の導電性ファイバ、またはそれらの混合物を、樹脂材料から成るホスト材料である樹脂ホスト材料の中に均一に分散させて成る材料であり、樹脂ホスト材料の重量に対する導電性ファイバ、または導電性粉体、またはそれらの混合物の重量比は約０．２０〜約０．４０の範囲内にある。
【選択図】図１ａ

Description

本発明は、コンベヤベルトに関する。より詳しくは、本発明は、モールド成形法を用いて導電性フィラー充填樹脂系材料で製作するようにした、食品加工に用いるコンベヤベルトなどの搬送機器に関するものであり、その導電性フィラー充填樹脂系材料は、モールド成形が完了した時点で、極小の導電性粉体、または極細の導電性ファイバ、またはそれらの混合物が、樹脂材料から成るホスト材料である樹脂ホスト材料の中に均一に分散した状態となっている材料である。

本件特許出願は、米国特許仮出願第60/462,891号（2003年4月15日出願）に基づく優先権、並びに、米国特許仮出願第60/484,400号（2003年7月2日出願）に基づく優先権を主張するものであり、それら２件の米国特許仮出願の内容は、この言及をもってそれらの全体が本願開示に組込まれたものとする。

本件特許出願の基礎米国出願は、米国特許出願第10/309.429号（2002年12月4日出願、整理番号：INT01-002CIP）の一部継続出願であり、該米国特許出願第10/309.429号の内容もまた、この言及をもってその全体が本願開示に組込まれたものとする。更に、該米国特許出願第10/309.429号は、米国特許出願第10/075,778号（2002年2月14日出願、整理番号：INT01-002）の一部継続出願であり、該米国特許出願第10/075,778号は、米国特許仮出願第60/317,808号（2001年9月7日出願）に基づく優先権、同じく第60/269,414号（2001年2月16日出願）に基づく優先権、及び同じく第60/317,808号（2001年2月15日出願）に基づく優先権を主張するものである。

原材料や製品を搬送するためのコンベヤ、シュート、スキッド、ガイド、ウェイなどの搬送機器は、いずれも広く知られた機器である。食品加工産業においては、食品の加熱、冷却、切込み、袋詰め、搬入、それに搬出などのためにコンベヤが使用されている。コンベヤベルトは一般的に、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、アセタールなどの、プラスチック樹脂材料で製作され、また中には、金属線で形成した心材の上に、オーバーモールド法を用いてプラスチック樹脂材料を被覆して製作されるものもある。コンベヤベルトを使用することにより、加工しようとする原材料などを、傾けたり上下動させたりすることなく搬送することができる。コンベヤ、シュート、スキッド、ガイド、ウェイなどは、静電気を放電できるように導電性を備えたものとすることもあり、食品の高温処理に使用できるように耐熱性を備えたものとすることもあり、濡れた環境中で使用できるように耐水性ないし耐液体性を備えたものとすることもあり、瓶詰め食品の瓶を破損しないように衝撃吸収性を備えたものとすることもあり、火炎に耐えられるように難燃性を備えたものとすることもある。
米国特許第6,368,704号公報 米国特許第6,277,303号公報 米国特許第4,197,218号公報 米国特許第6,602,446号公報 "Nanocomposite Materials Offer Higher Conductivity and Flexibility", Proceedings of 3rd International Conference on Adhesive Joining and Coating Technology in Electronics Manufacturing, 1998, pp: 282-286 "Fundamental Understanding of Conductivity Establishment for Electrically Conductive Adhesives," Proceedings of the 52nd Electronic Components and Technology Conference, 2002, pp: 1154-1157

プラスチック樹脂材料で製作したコンベヤベルトや、金属線で形成した心材にプラスチック樹脂材料を被覆して製作したコンベヤベルトに発生し得る問題として、コンベヤベルトの摩損による汚染発生がある。即ち、プラスチック樹脂材料が摩損することによって、そのプラスチック樹脂材料の破片がコンベヤベルトから剥離する。その結果、コンベヤベルト上で加工中の食品が、その材料の破片により汚染されるおそれが生じる。この種の汚染は、食品の安全性の点でも、また消費者に不快感を与えるという点でも、極めて不都合である。

従来より、コンベヤ、シュート、スキッド、ガイド、それにウェイに関する発明や、導電性プラスチックないし伝熱性プラスチックを用いて製作した製造物に関する発明が幾つも提案されている。米国特許第6,368,704号公報（Murata, et al.）に記載されている発明は、伝熱性ペーストと、電子部品とを提供するものである。その伝熱性ペーストは、それを塗布して硬化させた後には大きな伝熱性（小さな断熱性）を示すものであり、また、薄い塗膜を形成し得るものである。一方、その電子部品は、大きな放熱能力を有し、それによって薄膜の厚さを薄くし得るものである。米国特許第6,277,303号公報（Foulger）には、導電性ポリマー複合材料が記載されている。その導電性ポリマー複合材料は、半結晶性ポリマーから成るマイナー相材料を含んでいる。また、その導電性ポリマー複合材料は更に、マイナー相材料の中に分散させた導電性フィラー材料を含んでおり、この導電性フィラー材料の含有量は、マイナー相材料の中に連続した導電性網状構造を構築するのに十分な量またはそれ以上の量としている。米国特許第4,197,218号公報（McKaveney）には、導電性の製造物が記載されている。その製造物は、非導電性材料から成る母材の中に、鉄系合金の微細粉、シリコン系合金の微細粉、またはそれらの混合物から成る、導電性フィラーを分散させたものである。米国特許第6,602,446号公報（Ushijima）に記載されている発明は、導電性ペーストを提供するものであり、その導電性ペーストは、樹脂材料に、導電性フィラーと、電磁誘導により発熱するコンベヤベルトとを充填したものである。

INTRALOX社（米国、ルイジアナ州、201 Laitram Lane, Harahan）、Ammeraal Beltech社（米国、ルイジアナ州、N. St. Louis Ave., Skokie）、及びSiegling America社（米国、ノースカロライナ州、Vanstory Road, Huntersville）は、いずれもコンベヤベルトの製造メーカーである。これら製造メーカーは、導電性材料を充填したプラスチック樹脂材料を用いて製作した導電性コンベヤベルトについて述べている。

Cassel Messtechnik株式会社（ドイツ、Gottingen）は、食品製造に用いる金属検出器を製造している。その金属検出器は、電磁誘導を利用した測定方式を採用している。そして、送信コイルから、高周波交番電磁界を発生させている。この金属検出器を金属片が通過すると、電磁界に、その金属片の磁気特性及び電気特性に応じた変化が発生する。McCluskeyらによる論文「"Nanocomposite Materials Offer Higher Conductivity and Flexibility", Proceedings of 3rd International Conference on Adhesive Joining and Coating Technology in Electronics Manufacturing, 1998, pp: 282-286」には、銀フレークから成るナノ粒子の導電性フィラーを充填した導電性ポリマーの機械特性及び電気特性について論じられている。また、Fanらによる論文「"Fundamental Understanding of Conductivity Establishment for Electrically Conductive Adhesives," Proceedings of the 52nd Electronic Components and Technology Conference, 2002, pp: 1154- 1157」には幾つかのエポキシ樹脂系の硬化系について記載されている。

本発明の重要な目的の１つは、効果的な、食品加工に用いるコンベヤベルトなどの搬送機器を提供することにある。
本発明の更なる目的は、食品加工に用いるコンベヤベルトなどの搬送機器の製作方法を提供することにある。

本発明の更なる目的は、通常の金属検出器で検出可能な食品加工に用いるコンベヤベルトなどの搬送機器を提供することにある。
本発明の更なる目的は、導電性フィラー充填樹脂系材料の表面に金属層を形成することによって、コンベヤベルトの特性やその外観性を変化させることができる、モールド成形法を用いて導電性フィラー充填樹脂系材料で製作した食品加工に用いるコンベヤベルトなどの搬送機器を提供することにある。

本発明の更なる目的は、様々な形態の成分材料を含有した導電性フィラー充填樹脂系材料で食品加工に用いるコンベヤベルトなどの搬送機器を製作する、製作方法を提供することにある。

本発明の更なる目的は、布状の導電性フィラー充填樹脂系材料で食品加工に用いるコンベヤベルトなどの搬送機器を制作する、製作方法を提供することにある。

本発明は以上の目的に鑑み、次の如きコンベヤベルトデバイスを提供するものである。このコンベヤベルトデバイスは、導電性フィラー充填樹脂系材料から成るループ状構造体として構成されており、該導電性フィラー充填樹脂系材料は、樹脂材料から成るホスト材料である樹脂ホスト材料の中に、導電性材料を充填して成る材料であり、これによって前記ベルトが、または前記ベルトの破片が、金属検出器で検出可能であるようにしたものである
また、本発明は以上の目的に鑑み、次の如き食品加工に用いる搬送装置を提供するものである。この搬送装置は、導電性フィラー充填樹脂系材料から成るベルトと金属検出器とを備え、前記導電性フィラー充填樹脂系材料は、樹脂材料から成るホスト材料である樹脂ホスト材料の中に、導電性材料を充填して成る材料であり、これによって前記ベルトが、または前記ベルトの破片が、前記金属検出器で検出可能であるようにしたものである。

また、本発明は以上の目的に鑑み、次の如きコンベヤベルトデバイスの製作方法を提供するものである。この製作方法においては、導電性フィラー充填樹脂系材料を用意し、該導電性フィラー充填樹脂系材料は、樹脂材料から成るホスト材料である樹脂ホスト材料の中に、導電性材料を充填して成る材料である。また、この製作方法においては、モールド成形法を用いて前記導電性フィラー充填樹脂系材料を成形してコンベヤベルトデバイスを形成し、該コンベヤベルトデバイスは、導電性フィラー充填樹脂系材料から成るループ状構造体として構成し、該導電性フィラー充填樹脂系材料は、樹脂材料から成るホスト材料である樹脂ホスト材料の中に、導電性材料を充填して成る材料であり、これによって前記ベルトが、または前記ベルトの破片が、金属検出器で検出可能であるようにするものである。

本発明は、モールド成形法を用いて導電性フィラー充填樹脂系材料で製作するようにした、食品加工に用いるコンベヤベルトなどの搬送機器に関するものであり、その導電性フィラー充填樹脂系材料は、モールド成形が完了した時点で、極小の導電性粉体、または極細の導電性ファイバ、またはそれらの混合物が、樹脂材料から成るホスト材料である樹脂ホスト材料の中に均一に分散した状態となっている材料である。

本発明における導電性フィラー充填樹脂系材料は、樹脂材料に導電性フィラーを充填することによって、その樹脂材料を、絶縁性材料ではなく導電性材料としたものである。樹脂材料は、モールド成形法を用いて形成する構成部品に、必要とされる強度を付与するための構造材料としての役割を果たすものである。また、モールド成形の工程において、極細の導電性ファイバ、または極小の導電性粉体、またはそれらの混合物が、樹脂材料の中に均一に分散することによって、導電性を備えた材料となるようにしたものである。

この導電性フィラー充填樹脂系材料は、押出成形法をはじめとする様々なモールド成形法を用いて、殆どいかなる形状及び寸法にも成形することができるものである。モールド成形法を用いて製作した導電性フィラー充填樹脂系材料に対して、更に加工を施すことも可能であり、例えば、射出成形法や押出成形法などを用いて製作した板状または棒状の導電性フィラー充填樹脂系材料に対して、切断加工、スタンピング加工、真空成形加工などを施すことも可能であり、また、オーバーモールド加工、積層加工、切削加工などを施して、所望の形状及び寸法に仕上げることも可能である。導電性フィラー充填樹脂系材料を使用して製作する食品加工に用いるコンベヤベルトなどの搬送機器の熱伝導特性ないし導電特性は、使用する導電性フィラー充填樹脂系材料の材料組成に影響される。導電性フィラー充填樹脂系材料の機械特性や電気特性をはじめとする様々な物理特性を、所望の特性にするには、導電性フィラー充填樹脂系材料に充填する導電性フィラーの充填量、即ちドープ量に関するパラメータを調節するとよい。食品加工に用いるコンベヤベルトなどの搬送機器を製作するために使用する成分材料を選定したならば、それら成分材料をモールド成形の工程で均一に混合し、また、その際のモールド成形法としては、射出成形法、オーバーモールド法、熱硬化成形法、押出成形法、カレンダー加工法、等々の方法を用いることができる。これによって得られる２Ｄ、３Ｄ、４Ｄ、及び５Ｄ構造に関する特性、モールド成形特性、それに電気特性は、種々の利点をもたらすものであり、それら利点のうちには、モールド成形法を用いて実際の構成部品を製作することによって得られる機械特性及び電気特性に関する利点や、モールド成形法を用いて製作した構成部品ないし材料の内部に形成される網状の導電構造に関するポリマーの物性に関する利点などが含まれる。

この導電性フィラー充填樹脂系材料を使用して食品加工に用いるコンベヤベルトなどの搬送機器を製作することによって、材料コスト及び設計コストを大幅に低減でき、またそれと共に、導電性フィラー充填樹脂系材料は所望の形状及び寸法に成形できることから、寸法誤差を非常に小さな許容範囲内に維持するために必要となる製作コストも大幅に低減することができる。更に、従来の一般的な成形法を用いて、無数の様々な形状及び寸法の食品加工に用いるコンベヤベルトなどの搬送機器を製作することができ、用いることのできる一般的な成形法としては、射出成形法、オーバーモールド法、押出成形法、カレンダー加工法、及びその他の方法がある。モールド成形法を用いて成形した時点での、導電性フィラー充填樹脂系材料の抵抗率の実用的な望ましい範囲は、約５オーム／スクエア〜約２５オーム／スクエアの範囲であるが、ただしこれに限られるものではなく、抵抗率の値をこの範囲から外れた値とすることもある。抵抗率の値を変更するには、導電性フィラーのドープ量に関するパラメータを変更するようにしてもよく、また、使用する樹脂材料の種類を変更するようにしてもよい。

この導電性フィラー充填樹脂系材料は、極小の導電性粉体、または極細の導電性ファイバ、またはそれらの混合物を、樹脂材料の中に充填して成る材料であり、充填された導電性フィラーは、モールド成形の工程において、その樹脂材料の中に均一に分散され、これによって、製作が容易で、低コストで、導電性に優れ、しかも寸法誤差の小さな、構成部品ないし回路を製作することが可能となっている。極小の導電性粉体としては、例えば、カーボンパウダー、グラファイトパウダー、それにアミンパウダーなどの粉体、及び／または、ニッケル、銅、銀、それにメッキ粉体などの金属粉体を用いることができる。カーボンパウダーやグラファイトパウダーを使用した場合には、それによって、低レベルの電子交換能力が付加され、また、カーボンパウダーやグラファイトパウダーを、極細の導電性ファイバと併用した場合には、導電性ファイバにより形成される微細な網状の導電構造の内部に、極小の導電性フィラーであるそれらパウダーが入り込むために、更に導電性が高まり、またそれと共に、それらパウダーが、モールド成形機の潤滑剤としての機能も果たすことになる。極細の導電性ファイバとしては、例えば、ニッケルメッキしたカーボンファイバ、ステンレス鋼ファイバ、銅ファイバ、銀ファイバ、等々を用いることができ、また、それらのうちの２種類以上を混合して用いるようにしてもよい。構造材料としての機能を果たす樹脂材料としては、例えば、任意のポリマー系樹脂材料などを用いることができる。構造材料としての機能を果たす樹脂材料としては、例えば、GE PLASTICS社（米国、マサチューセッツ州、Pittsfield）が製造している幾つかのポリマー樹脂、同じくGE PLASTICS社が製造しているその他の一連の樹脂材料、その他のメーカーが製造している一連の樹脂材料、GE SILICONES社（米国、ニューヨーク州、Waterford）が製造している幾つかのシリコーン材料、それに、その他のメーカーが製造している、可撓性を有する幾つかの樹脂系ラバー複合材料などを用いることができ、更にその他にも、使用可能な様々な樹脂材料がある。

極小の導電性粉体、または極細の導電性ファイバ、またはそれらの混合物を充填して成る構造材料であるこの導電性フィラー充填樹脂系材料は、射出成形法、オーバーモールド法、押出成形法、カレンダー加工法などをはじめとする、一般的な種々のモールド成形法を用いて、所望の形状及び寸法に成形することができる。また、モールド成形法を用いて成形した導電性フィラー充填樹脂系材料に対しては、必要に応じて更に、スタンピング加工、切断加工、切削加工などを施すことができ、それによって、所望の形状ファクタを備えたヒートシンクを形成することができる。樹脂材料に充填する微細な導電性フィラーの配合構造と、その配向方向とは、食品加工に用いるコンベヤベルトなどの搬送機器の電気特性及び機械特性に影響を及ぼすものであり、それら配合構造ないし配向方向は、成形型の構造、成形機のゲート部の構造、及び／または、成形機の押出部の構造を適宜設計することによって、或いはまた、モールド成形の工程の実施方式を適宜定めることによって、精密に制御することができる。更にまた、導電性フィラー充填樹脂系材料のホスト材料とする樹脂材料には、その導電性フィラー充填樹脂系材料が、例えば非常に高い融点を有することや、非常に大きな熱伝導率を有することなどをはじめとする、望ましい熱特性を備えたものとなるような樹脂材料を選択するとよい。

樹脂系積層材料を製作することも可能であり、それには、例えば、極細のステンレス鋼ファイバなどの導電性ファイバを、連続的に編み上げるか、またはランダムに絡み合わせることによって、布状の材料を形成する。そして、その導電性ファイバで形成した布状の材料を、例えばテフロン（登録商標）、ポリエステル、或いはその他の樹脂系の可撓性を有する材料ないしは剛性を有する材料と貼り合わせるなどすればよく、このようにして製作する積層材料は、充填する導電性ファイバの含有量、配向方向、及び形状を適宜選定することによって、導電性及び可撓性に優れた布状材料とすることができる。そして、斯かる布状材料を用いて、食品加工に用いるコンベヤベルトなどの搬送機器を製作することができる。導電性ファイバを編み上げたもの、または絡み合わせたものを、積層材料または布状材料の構成要素である導電性材料として使用するときには、その導電性ファイバの直径を、約３μｍ〜約１２μｍの範囲内のものとし、また一般的には、約８μｍ〜約１２μｍの範囲内、即ち約１０μｍの前後の範囲内のものとするのがよく、また、長手方向に継ぎ目のない導電性ファイバ、または長手方向に重なり部を有する導電性ファイバとするのがよい。

本発明の導電性フィラー充填樹脂系材料は、腐蝕及び／または金属電触に対する耐性を備えた材料とすることができ、それには、極細の導電性ファイバ及び／または極小の導電性粉体、並びにホスト材料とする樹脂材料として、腐蝕及び／または金属電触に対する耐性を有する材料を選択すればよい。例えば、耐腐蝕性及び／または耐金属電触性を有する樹脂材料に、ステンレス鋼ファイバと、カーボンファイバないしカーボンパウダとを組合せた場合には、それによって、耐腐蝕性及び／または耐金属電触性を備えた導電性フィラー充填樹脂系材料が得られる。本発明のもう１つの重要な特徴として、本発明の導電性フィラー充填樹脂系材料は、難燃性を備えた材料とし得るということがある。ホスト材料とする樹脂材料として、難燃性（ＦＲ）を備えた材料を選択すれば、完成した製品は、難燃性を備えたものとなる。このことは、後にも説明するように、食品加工に用いるコンベヤベルトなどの搬送機器の材料にとって非常に重要な点でる。

ホスト材料とする樹脂材料の中に、極細の導電性ファイバ及び／または極小の導電性粉体を均一に混合することを、本明細書では「ドープする」と表現する。このプロセスは、一般的には非導電性材料であるところの、ホスト材料とする樹脂材料を、それに導電性フィラーを均一に混合することによって導電性材料に転換するプロセスである。そして、このプロセスは、半導体デバイスの分野では周知の、ドナーイオンやアクセプタイオンを注入することでシリコンなどの半導体材料を導電性材料に転換するドーピングプロセスと、同様のプロセスである。それゆえ、本発明に関しては、一般的には非導電性材料であるところの、ホスト材料とする樹脂材料を、それに極細の導電性ファイバ及び／または極小の導電性粉体を均一に混合することによって導電性材料に転換することを、「ドープする」という用語を用いて言い表すのである。

本発明の更なる重要な特徴として、モールド成形法によって成形した導電性フィラー充填樹脂系材料は、優れた放熱特性を備えた材料になるということがある。そのため、食品加工に用いるコンベヤベルトなどの搬送機器を、モールド成形法を用いて導電性フィラー充填樹脂系材料で製作することによって、その搬送機器を、その搬送機器の用途に適合した大きな放熱能力を備えたものとすることができる。そして、例えば、本発明の食品加工に用いるコンベヤベルトなどの搬送機器に、物理的にないしは電気的に接続した電気デバイスなどからも、熱を放散させることができる。

本発明の更なる重要な特徴として、この導電性フィラー充填樹脂系材料が、米国食品医薬品局（FDA）が定める食品の加工及び包装に関する基準に適合し得るものであり、例えば、食肉の加工に関するUSDA-FSIS規則や、乳製品の加工に関するUSDA規則に適合し得るものであるということがある。特に、導電性フィラー材料として使用するステンレス鋼などは、FDAによって食品加工用の搬送装置に使用することが認められている材料である。

図１ａ及び図１ｂは、本発明の第１の好適な実施の形態を示した図である。これらの図には、本発明の幾つかの重要な特徴が示されており、それら特徴について以下に説明して行く。図１ａ及び図１ｂに示したのは、食品加工に用いるコンベヤシステム１０である。図には、食品加工に用いるコンベヤシステムに通常装備されている様々な構成要素が示されている。先ず、コンベヤシステム１０はコンベヤベルト１２を備えており、このコンベヤベルト１２は、本発明に係る導電性フィラー充填樹脂系材料で製作されている。コンベヤベルト１２は、図７に示したように、複数のセクションを一列に連結して構成したものとすることもでき、また、図８に示したように、導電性フィラー充填樹脂系材料を連続したベルトの形状に成形して構成したものとすることもできる。また、図１ａ及び図１ｂに示した実施の形態のように、コンベヤシステム１０は更に、例えばシュート、スキッド、ウェイなどの、食品を加工経路に沿って搬送するためのその他の種類の搬送装置１６及び１８を備えることもある。図示した好適な実施の形態では、それら構成要素１６、１８の全てまたは一部を、コンベヤベルト１２と同様に、本発明に係る導電性フィラー充填樹脂系材料で構成するようにしている。コンベヤシステム１０は、スプロケットまたはローラ２０を備えており、このスプロケットまたはローラ２０には、モータ（不図示）が連結されている。モータがスプロケットまたはローラ２０を回転させると、それによって、連続したループ構造体として構成されているコンベヤベルト１２が駆動されて循環する。コンベヤベルト１２が循環するにつれて、コンベヤベルト１２上に載置されている加工中の食品ないし材料が、食品加工のための処理ないし作業の流れの中を進行して行く。食品加工のための処理ないし作業には、例えば、食品１４の加熱または冷却などの加工処理や、食品１４の切込み作業、それに製品となった食品の箱詰め作業などがある。

食品加工のための処理ないし作業が実行されることにより、或いは、通常の搬送動作の結果として、コンベヤベルト１２を形成している材料の破片が、コンベヤベルト１２から剥離することがある。通常、そのような破片は床の上に落下し、日常の清掃作業によって除去される。しかしながら、ときには、そのような破片によって食品１４が汚染されることがある。汚染された食品１４は、それを検出して食品加工用装置１０から排除することにより、それが製品として箱詰め２８され、消費者へ出荷されることがないようにしておくことが、食品加工用装置にとって非常に重要である。本発明の特に重要な特徴として、導電性フィラー充填樹脂系材料に充填する導電性フィラーとして、例えば金属材料などのように、金属検出器２２で検出可能な導電性材料を使用するようにしているということがある。金属検出器２２は、先に従来の技術に関連して説明したように、食品加工業界においては周知のものである。更に本発明においては、モールド成形の工程で、導電性フィラーとして使用する導電性材料が、ホスト材料である樹脂材料の中に均一に混合されるようにしている。そのため、コンベヤベルト１２から剥離した全ての破片が、検出可能な金属成分を必ず含有している。そこで、この好適な実施の形態に係る装置１０においては、最終的な箱詰め２８を行う前に、食品１４を、金属検出器２２に通すようにしている。金属検出器２２の配置個所に装備する搬送装置２６は、金属成分を含有しないコンベヤベルトなどで構成することが望ましく、それは、汚染物質である破片が食品１４と共に搬送ライン上を進行してきたときにだけ、金属検出器２２がトリガされるようにするためである。金属検出器２２が、食品１４に付着している金属成分を検出したならば、仕分機構２４が作動して、その食品１４の進路を変更し、その汚染物質が付着している食品１４が最終的に箱詰め２８されるのを阻止する。従って、この新規な導電性フィラー充填樹脂系材料で製作したコンベヤベルトを使用することで、摩損によってコンベヤベルトから剥離した破片を金属検出器で検出し、排除することができる。更に、コンベヤベルト１２を形成している導電性フィラー充填樹脂系材料をグラウンドに接続し、また、この食品加工装置１０のその他の搬送装置１６及び１８の導電性フィラー充填樹脂系材料もグラウンドに接地するようにすれば、それによって、静電気の放電による障害を防止することができる。更なる特徴として、金属成分を検出できるようにするとともに、コンベヤベルト１２が優れた耐腐蝕性及び耐電触性を備えるようにすることもできる。また、この導電性フィラー充填樹脂系材料は、伝熱性に優れた材料であるため、食品加工に際して食品との間で高速の熱伝達を行うことができる。

図７は、本発明の第２の好適な実施の形態１００を示した図である。この図に示したコンベヤベルトは、無すべり型の駆動装置で駆動する構成とした、導電性フィラー充填樹脂系材料で製作した食品加工に用いるコンベヤベルトである。図示した搬送システム１００は、セグメント型コンベヤベルト１０４を備えたものである。このセグメント型コンベヤベルトは、モールド成形法を用いて導電性フィラー充填樹脂系材料で製作した複数のセグメント１０４を、枢着することで、即ちピン接合することで互いに連結したものである。個々のセグメント１０４は、歯付スプロケット１０８と噛合する形状に形成されている。無すべり型の駆動装置１００は、自転車の駆動機構と同様の構成であり、コンベヤベルト１０４を、すべりを発生させることなく駆動して循環させるものである。導電性フィラー充填樹脂系材料でセグメント１０４を形成するためのモールド成形法としては、射出成形法を用いることが好ましく、その場合、射出成形法を用いて個々のセグメント１０４を形成した上で、それらセグメント１０４を連結してコンベヤベルトを構成すればよい。別法として、押出成形法を用いることも可能である。その場合には、導電性フィラー充填樹脂系材料を押出成形法によって成形して、セグメントの断面形状と同一の断面形状を有する長尺部材を形成し、続いて、その長尺部材を所望の長さに切断してセグメント１０４を製作すればよい。更に、この実施の形態において、スプロケット１０８を、導電性フィラー充填樹脂系材料で製作するようにするのもよい。モールド成形法を用いて導電性フィラー充填樹脂系材料でスプロケット１０８を製作する場合には、そのモールド成形法として、射出成形法などを用いればよい。更に、複数のセグメント１０４の各々に金属製ヒンジを埋め込むようにしてもよく、その場合には、モールド成形法を用いて導電性フィラー充填樹脂系材料でセグメントを形成する際に、金属製ヒンジを埋め込むようにするとよい。

図８は、本発明の第３の好適な実施の形態を示した図である。この実施の形態は、導電性フィラー充填樹脂系材料で連続型コンベヤベルト１２４を製作したものである。コンベヤベルト１２４は、摩擦駆動式のローラ型駆動装置１２８により駆動して循環させるようにしている。この実施の形態では、回転ローラ１２８がコンベヤベルト１２４に係合している。より詳しくは、張力付与機構によって、ローラ１２８をコンベヤベルト１２４に押し付けるようにしており、それによって、ローラ１２８とコンベヤベルト１２４とが十分に大きな摩擦力をもって係合するようにしている。コンベヤベルト１２４の製作方法としては、例えば、押出成形法を用いて、可撓性を有する導電性フィラー充填樹脂系材料によって、長尺のシート状ないし帯状の部材を形成し、その長尺部材の両端を互いに接合してコンベヤベルトを製作するという方法を用いることができる。可撓性を有する導電性フィラー充填樹脂系材料を得るには、導電性フィラー充填樹脂系材料のホスト材料とする樹脂材料として、モールド成形が完了した後に、コンベヤベルトの供用温度において可撓性を保持することのできる樹脂材料を選択するようにすればよい。長尺部材の両端を接合する方法としては、例えば、超音波溶着法などを用いればよい。更に別の方法として、カレンダー加工を実行して、導電性フィラーとして使用する導電性材料を、ホスト材料として使用する樹脂材料に均一に混練した後に、その混練した材料をモールド成形法を用いて成形し、そして硬化させるようにしてもよい。

また別の構成例として、後に図５ａ及び図５ｂを参照して説明するように、導電性フィラー充填樹脂系材料で布状材料を形成するようにしてもよい。この布状材料は、大きな強度を有し、しかも、金属検出器で検出可能なものである。この布状材料は、その他の材料と容易に積層することができ、また、例えば超音波溶着法などを用いて、その両端を接合してコンベヤベルトとすることができるものである。

更に別の構成例として、以上に説明した導電性フィラー充填樹脂系材料で製作したコンベヤベルトなどの搬送機器の表面に、金属層（不図示）を形成するようにしてもよい。導電性フィラー充填樹脂系材料の表面に金属層を形成することによって、コンベヤベルトの特性やその外観性を変化させることができる。金属層を形成する方法としては、メッキ法やコート層形成法などを用いることができる。金属層の形成方法として金属メッキ法を用いる場合には、導電性フィラー充填樹脂系材料のホスト材料であり構造材料としての機能を果たす樹脂材料に、金属メッキが可能な樹脂材料を選択するようにする。金属メッキ法によって表面に金属層を形成することのできるポリマー樹脂は数多く存在している。金属メッキが可能な樹脂系材料のほんの幾つかの例を挙げるならば、例えば、いずれもGE PLASTICS社の製品である、SUPEC（登録商標）、VALOX（登録商標）、ULTEM（登録商標）、CYCOLAC（登録商標）、UGIKRAL（登録商標）、STYRON（登録商標）、それにCYCOLOY（登録商標）などがある。金属層は、例えば、電気メッキ法によって形成することもでき、また、物理蒸着法によって形成することもできる。

食品加工に用いるコンベヤベルト以外のその他の種類の搬送機器である例えば図１ａ及び図１ｂに示したシュートないしガイド１６及び１８も、容易に、モールド成形法を用いて導電性フィラー充填樹脂系材料で製作することができる。また、そうすれば、摩損ないし破損によってその搬送機器の破片が剥離したときに、その破片を金属検出器で検出することができる。

以上に説明した導電性フィラー充填樹脂系材料は、樹脂材料をホスト材料とし、その樹脂ホスト材料の中に、導電性粒体から成る極小の導電性粉体、または極細の導電性ファイバ、またはそれらの混合物を充填して成る材料である。図２は、導電性フィラー充填樹脂系材料の１つの実施の形態３２の断面を示した断面図であり、この実施の形態では、樹脂ホスト材料３０の中に、導電性粒体３４から成る粉体が充填されている。この実施の形態では、粉体を構成している導電性粒体３４の粒径Ｄは、約３μｍ〜約１２μｍの範囲内にある。

図３は、導電性フィラー充填樹脂系材料の別の１つの実施の形態３６の断面を示した断面図であり、この実施の形態は、樹脂ホスト材料３０の中に導電性ファイバ３８を充填したものである。導電性ファイバ３８の直径は約３μｍ〜約１２μｍの範囲内にあり、典型的には１０μｍ前後の範囲内、即ち、約８μｍ〜約１２μｍの範囲内にあるようにする。また、図３の実施の形態では、導電性ファイバ３８の長さは、約２ｍｍ〜約１４ｍｍの範囲内にある。導電性粒体３４ないし導電性ファイバ３８として用いる導電性材料は、例えば、ステンレス鋼、ニッケル、銅、それに銀などの適当な金属材料などとすればよく、また、その他の導電性を有する適当なファイバ状の材料なども使用でき、２種類以上の材料を組合せて使用するようにしてもよい。そして、そのような導電性粒体や導電性ファイバを樹脂ホスト材料の中に均一に分散させるようにする。既述のごとく、この導電性フィラー充填樹脂系材料の導電率の値は、約５オーム／スクエア〜約２５オーム／スクエアの範囲内の値とするのが一般的であるが、この範囲から外れる値とすることもあり、導電率の値を変更するには、導電性フィラーのドープ量に関するパラメータ、及び／または、使用する樹脂材料の種類を変更するなどすればよい。導電率の値を上述した範囲内の値とする場合には、樹脂ホスト材料３０の重量に対する、それに充填する導電性粒体３４及び／または導電性ファイバ３８から成る導電性材料の重量比を、約０．２０〜約０．４０の範囲内とし、好ましくは、約０．３とするのがよい。導電性フィラーとして、ステンレス鋼ファイバを使用する場合には、その直径が８μｍ〜１１μｍの範囲内にあり、その長さが４ｍｍ〜６ｍｍの範囲内にあるステンレス鋼ファイバを使用するようにし、また、樹脂ホスト材料の重量に対するそのステンレス鋼ファイバの重量比が０．３０になるような配合量とするのがよく、そうすれば、あらゆるＥＭＦスペクトル領域において高い効率を達成することのできる、非常に高い導電率を備えた材料とすることができる。図４は、導電性フィラー充填樹脂系材料の更に別の１つの実施の形態の断面を示した断面図であり、この実施の形態は、樹脂ホスト材料３０の中に、導電性粉体３４と極細の導電性ファイバ３８とを混合して成る導電性材料を充填したものであり、それら導電性材料が、モールド成形の工程において、ホスト材料である樹脂材料３０の中に均一に分散した状態となったものである。

図５ａ及び図５ｂは、上述した導電性フィラー充填樹脂系材料の、好適な構成例を示した図である。導電性フィラー充填樹脂系材料は、それを繊維状に形成した上で、その繊維状にしたものを織り上げるか、または絡み合わせることによって、導電性織物（導電性を有する布状材料）とすることができる。また、導電性フィラー充填樹脂系材料は、それを撚糸状に形成した上で、図示したように織り上げることも可能である。図５ａには、繊維状にした導電性フィラー充填樹脂系材料を、縦糸４６及び横糸５０として、２次元的に織り上げて形成した導電性織物４２を示した。また、図５ｂには、繊維状にした導電性フィラー充填樹脂系材料を、互いに絡み合わせて形成した導電性織物４２’を示した。繊維状にした導電性フィラー充填樹脂系材料を絡み合わせたものでは、導電性ファイバがつながり合った撚糸状の材料がランダムに絡み合っている。このようにして形成する図５ａの導電性織物４２と、図５ｂの導電性織物４２’とは、いずれも、非常に薄い織物とすることも、厚手の織物とすることもでき、剛性を有するものとすることも、可撓性を有するものとすることもでき、更には、かたまり状に形成することも可能である。

同様に、ステンレス鋼ファイバなどの極細の導電性ファイバを織り上げ、或いは絡み合わせたものを用いて、導電性を有し、しかも布状の材料を形成することも可能である。また、このように導電性ファイバを織り上げ、或いは絡み合わせて形成した、導電性を有する布状の材料を、例えばポリエステル、テフロン（登録商標）、ケブラー（登録商標）などの適当な樹脂系材料の層に貼り合わせて、積層材料とすることも可能である。こうして形成した導電性の織物材料は、それを裁断することで、所望の形状及び寸法にすることができる。

導電性フィラー充填樹脂系材料を用いて製作するようにした、食品加工に用いるコンベヤベルトなどの搬送機器は、例えば射出成形法、押出成形法、化学反応を伴うモールド成形法などをはじめとする、様々なモールド成形法を用いて製作し得るものである。図６ａは、射出成形用の成形型を示した簡略化した模式図であり、同図には、成形型５０の下型５４と上型５８とが示されている。成分材料の配合を完了した導電性フィラー充填樹脂系材料を、注入開口６０からモールドキャビティ６４の中へ注入する。この注入が完了した時点で、樹脂ホスト材料の中に導電性フィラーが均一に分散した状態となっており、それを熱反応によって硬化させる。硬化が完了したならば、上型５８と下型５４とを分離して食品加工に用いるコンベヤベルトなどの搬送機器を取出す。

図６ｂは、押出成形法を用いて、食品加工に用いるコンベヤベルトなどの搬送機器を製作するための押出成形機７０の簡略化した模式図である。押出機構７４のホッパ８０の中に、導電性フィラー充填樹脂系材料を投入する。次に、加熱溶融した、或いは化学反応により硬化するようにした導電性フィラー充填樹脂系材料を、ピストン、スクリュー、プレスなどの適宜の手段７８によって、押出開口８２から押し出すようにする。すると、この押出開口８２によって、その加熱溶融した、或いは化学反応により硬化するようにした導電性フィラー充填樹脂系材料に、所望の形状が賦与される。続いて、化学反応によって、或いは熱的変化によって、その導電性フィラー充填樹脂系材料が完全に硬化して、高い硬度を有する状態または弾性を有する状態になったならば、それによって使用可能となる。

本発明の利点を要約するならば、次の通りである。先ず、効果的な、食品加工に用いるコンベヤベルトなどの搬送機器を提供することができる。食品加工に用いるコンベヤベルトなどの搬送機器の製作方法を提供することができる。通常の金属検出器で検出可能な食品加工に用いるコンベヤベルトなどの搬送機器を提供することができる。導電性フィラー充填樹脂系材料の表面に金属層を形成することによって、コンベヤベルトの特性や、その外観性を変化させることができる。様々な形態の成分材料を含有した導電性フィラー充填樹脂系材料で食品加工に用いるコンベヤベルトなどの搬送機器を製作する製作方法を提供することができる。また、布状の導電性フィラー充填樹脂系材料で食品加工に用いるコンベヤベルトなどの搬送機器を制作する製作方法を提供することができる。

以上に幾つかの好適な実施の形態に関連して説明したように、本発明に係る新規な方法及びデバイスは、従来の方法及びデバイスと比べて、より効果的で製作の容易なものである。

以上に本発明をその幾つかの好適な実施の形態に即して具体的に図示して説明したが、当業者には容易に理解されるように、それら実施の形態は、本発明の概念及び範囲から逸脱することなく様々な形態及び細部構造に関する変更を加え得るものである。

本発明の第１の好適な実施の形態を示した図であり、ここに示したのは、導電性フィラー充填樹脂系材料で製作したコンベヤベルトなどの搬送機器を備えた、食品加工ラインである。 本発明の第１の好適な実施の形態を示した図であり、ここに示したのは、導電性フィラー充填樹脂系材料で製作したコンベヤベルトなどの搬送機器を備えた、食品加工ラインである。 導電性材料として粉体を用いた、導電性フィラー充填樹脂系材料の第１の好適な実施の形態を示した図である。 導電性材料として極細の導電性ファイバを用いた、導電性フィラー充填樹脂系材料の第２の好適な実施の形態を示した図である。 導電性材料として導電性粉体と極細の導電性ファイバとの両方を用いた、導電性フィラー充填樹脂系材料の第３の好適な実施の形態を示した図である。 導電性フィラー充填樹脂系材料によって導電性を有する布状の材料を形成した、第４の好適な実施の形態を示した図である。 導電性フィラー充填樹脂系材料によって導電性を有する布状の材料を形成した、第４の好適な実施の形態を示した図である。 食品加工に用いるコンベヤベルトなどの搬送機器を、モールド成形法を用いて導電性フィラー充填樹脂系材料で製作するために使用することのできる、射出成形機を示した簡略化した模式図である。 食品加工に用いるコンベヤベルトなどの搬送機器を、モールド成形法を用いて導電性フィラー充填樹脂系材料で製作するために使用することのできる、押出成形機を示した簡略化した模式図である。 本発明の第２の好適な実施の形態を示した図であり、ここに示したのは、導電性フィラー充填樹脂系材料で製作した食品加工に用いるコンベヤベルトであって、無すべり型の駆動装置で駆動するようにしたものである。 本発明の第３の好適な実施の形態を示した図であり、ここに示したのは、導電性フィラー充填樹脂系材料で製作した食品加工に用いるコンベヤベルトであって、回転ローラ型の駆動装置で駆動するようにしたものである。

Claims (43)

1. コンベヤベルトデバイスにおいて、
   該コンベヤベルトデバイスは、導電性フィラー充填樹脂系材料から成るループ状構造体として構成されており、該導電性フィラー充填樹脂系材料は、樹脂材料から成るホスト材料である樹脂ホスト材料の中に、導電性材料を充填して成る材料であり、これによって前記ベルトが、または前記ベルトの破片が、金属検出器で検出可能であるようにした、
   ことを特徴とするコンベヤベルトデバイス。
2. 前記樹脂ホスト材料の重量に対する前記導電性材料の重量比が約０．２０〜約０．４０の範囲内にある請求項１記載のコンベヤベルトデバイス。
3. 前記導電性材料が金属粉体から成る請求項１記載のコンベヤベルトデバイス。
4. 前記金属粉体が、ニッケル、銅、または銀の粉体である請求項３記載のコンベヤベルトデバイス。
5. 前記金属粉体が、非電導性材料に金属メッキを施した粉体である請求項３記載のコンベヤベルトデバイス。
6. 前記金属メッキが、ニッケル、銅、銀、またはそれらの合金のメッキである請求項５記載のコンベヤベルトデバイス。
7. 前記金属粉体の粒径が、約３μｍ〜約１２μｍの範囲内にある請求項３記載のコンベヤベルトデバイス。
8. 前記導電性材料が、金属粉体と非金属粉体との混合物から成る請求項１記載のコンベヤベルトデバイス。
9. 前記導電性材料が、極細の導電性ファイバから成る請求項１記載のコンベヤベルトデバイス。
10. 前記極細の導電性ファイバが、ニッケルメッキしたカーボンファイバ、ステンレス鋼ファイバ、銅ファイバ、銀ファイバ、またはそれらの混合物である請求項９記載のコンベヤベルトデバイス。
11. 前記極細の導電性ファイバの直径が、約３μｍ〜約１２μｍの範囲内にあり、前記極細の導電性ファイバの長さが、約２ｍｍ〜約１４ｍｍの範囲内にある請求項１０記載のコンベヤベルトデバイス。
12. 前記導電性材料が、導電性粉体と導電性ファイバとの混合物から成る請求項１記載のコンベヤベルトデバイス。
13. 前記導電性フィラー充填樹脂系材料が、布状の材料である請求項１記載のコンベヤベルトデバイス。
14. 前記コンベヤベルトデバイスが、前記導電性フィラー充填樹脂系材料から成る複数のセグメントを連結して成る請求項１記載のコンベヤベルトデバイス。
15. 前記複数のセグメントの各々に埋め込まれた金属製ヒンジを更に備える請求項１４記載のコンベヤベルトデバイス。
16. 前記樹脂ホスト材料が、難燃性材料から成る請求項１記載のコンベヤベルトデバイス。
17. 前記導電性フィラー充填樹脂系材料の表面を被覆する金属層を更に備える請求項１記載のコンベヤベルトデバイス。
18. 食品加工に用いる搬送装置において、
    導電性フィラー充填樹脂系材料から成るベルトと、
    金属検出器とを備え、
    前記導電性フィラー充填樹脂系材料は、樹脂材料から成るホスト材料である樹脂ホスト材料の中に、導電性材料を充填して成る材料であり、これによって前記ベルトが、または前記ベルトの破片が、前記金属検出器で検出可能であるようにした、
    ことを特徴とする搬送装置。
19. 前記樹脂ホスト材料の重量に対する前記導電性材料の重量比が約０．２０〜約０．４０の範囲内にある請求項１８記載の搬送装置。
20. 前記導電性材料が金属粉体から成る請求項１８記載の搬送装置。
21. 前記金属粉体が、非電導性材料に金属メッキを施した粉体である請求項２０記載の搬送装置。
22. 前記導電性材料が、金属粉体と非金属粉体との混合物から成る請求項１８記載の搬送装置。
23. 前記導電性材料が、極細の導電性ファイバから成る請求項１８記載の搬送装置。
24. 前記導電性材料が、導電性粉体と導電性ファイバとの混合物から成る請求項１８記載の搬送装置。
25. 前記導電性フィラー充填樹脂系材料が、布状の材料である請求項１８記載の搬送装置。
26. 前記ベルトが、前記導電性フィラー充填樹脂系材料から成る複数のセグメントを備える請求項１８記載の搬送装置。
27. 前記複数のセグメントの各々に埋め込まれた金属製ヒンジを更に備える請求項２６記載の搬送装置。
28. 前記ベルトに噛合する駆動スプロケットを更に備え、該駆動スプロケットが前記導電性フィラー充填樹脂系材料から成る請求項２６記載の搬送装置。
29. 前記ベルトが、前記導電性フィラー充填樹脂系材料から成る連続した１枚の部材の両端を互いに接合して成る請求項１８記載の搬送装置。
30. 前記接合が超音波溶着法によるものである請求項２９記載の搬送装置。
31. 前記樹脂材料が難燃性材料から成る請求項１８記載の搬送装置。
32. 前記導電性フィラー充填樹脂系材料の表面を被覆する金属層を更に備える請求項１８記載の搬送装置。
33. 前記導電性フィラー充填樹脂系材料から成るシュートまたはガイドを更に備える請求項１８記載の搬送装置。
34. コンベヤベルトデバイスの製作方法において、
    導電性フィラー充填樹脂系材料を用意し、該導電性フィラー充填樹脂系材料は、樹脂材料から成るホスト材料である樹脂ホスト材料の中に、導電性材料を充填して成る材料であり、
    モールド成形法を用いて前記導電性フィラー充填樹脂系材料を成形してコンベヤベルトデバイスを形成し、該コンベヤベルトデバイスは、導電性フィラー充填樹脂系材料から成るループ状構造体として構成し、該導電性フィラー充填樹脂系材料は、樹脂材料から成るホスト材料である樹脂ホスト材料の中に、導電性材料を充填して成る材料であり、これによって前記ベルトが、または前記ベルトの破片が、金属検出器で検出可能であるようにする、
    ことを特徴とするコンベヤベルトデバイスの製作方法。
35. 前記樹脂ホスト材料の重量に対する前記導電性材料の重量比を約０．２０〜約０．４０の範囲内とする請求項３４記載のコンベヤベルトデバイスの製作方法。
36. 前記導電性材料を導電性粉体とする請求項３４記載のコンベヤベルトデバイスの製作方法。
37. 前記導電性材料を極細の導電性ファイバとする請求項３４記載のコンベヤベルトデバイスの製作方法。
38. 前記導電性材料を導電性粉体と導電性ファイバとの混合物とする請求項３４記載のコンベヤベルトデバイスの製作方法。
39. 前記モールド成形法が、
    前記導電性フィラー充填樹脂系材料を成形型の中へ注入し、
    前記導電性フィラー充填樹脂系材料を硬化させ、
    前記コンベヤベルトデバイスを前記成形型から取り出す、
    ことから成る請求項３４記載のコンベヤベルトデバイスの製作方法。
40. 前記コンベヤベルトデバイスが、互いに連結された複数のセグメントから成り、前記モールド成形法が、モールド成形法を用いて前記セグメントを形成することから成る請求項３９記載のコンベヤベルトデバイスの製作方法。
41. 前記導電性フィラー充填樹脂系材料を成形型の中へ注入するのに先立って、前記成形型の中に金属製ヒンジを配置する請求項４０記載のコンベヤベルトデバイスの製作方法。
42. 前記モールド成形法が、
    前記導電性フィラー充填樹脂系材料をチャンバの中に充填し、
    前記導電性フィラー充填樹脂系材料を、成形開口を介して前記チャンバから押し出し、
    前記導電性フィラー充填樹脂系材料を硬化させて前記コンベヤベルトデバイスを形成する、
    ことから成る請求項３４記載の放熱デバイスの製作方法。
43. モールド成形法を用いて成形した前記導電性フィラー充填樹脂系材料の両端を、超音波溶着法を用いて互いに接合する請求項４２記載のコンベヤベルトデバイスの製作方法。

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