JP2006056188A - 樹脂ペレット乾燥装置及び乾燥方法 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂ペレットを減圧乾燥する際に樹脂ペレットに付着した水分や含浸された結合水を短時間に蒸気化可能な温度まで加熱させることにより樹脂ペレットの乾燥時間を短縮することができる。成形機による成形時間と樹脂ペレットの乾燥時間との整合性を図り、効率的な成形作業を可能にすることができる。
【解決手段】成形機に供給される樹脂ペレットを減圧乾燥手段により所望の減圧状態で除湿する樹脂ペレット乾燥装置において、減圧乾燥手段に供給する樹脂ペレットを予熱手段により非溶融で、かつ減圧化で水分が蒸気化可能な温度に加熱する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、成形機の射出装置供給部に供給される樹脂ペレットを予め除湿して乾燥状態にする樹脂ペレット乾燥装置及び乾燥方法に関する。

成形品の成形原料である樹脂ペレットは、その輸送途中等に水分が付着したり、水が内部に浸透して結合水状態になっている。水分が付着したり、結合水状態の樹脂ペレットをそのまま成形機に供給して成形した場合、金型内にて溶融した合成樹脂中の水分が蒸気化して金型外へ排出される際に成形品の表面に筋等を形成して外観不良を招いたり、残留水分により樹脂組成が変性して成形後に所定の樹脂特性を維持することができず、成形品が不良品化する要因になっている。このため、成形機に樹脂ペレットを供給する際には、予め樹脂ペレットの水分を除湿する乾燥処理を行う必要がある。

樹脂ペレットを乾燥処理する従来の樹脂ペレット乾燥装置及び方法としては、特許文献１及び２に示すものが知られている。即ち、特許文献１にそれぞれ記載された樹脂ペレットの乾燥処理方法は、成形機に供給される樹脂ペレットを、予め乾燥手段内に投入して樹脂ペレットを減圧下で加熱して除湿乾燥している。

しかし、上記した従来の乾燥処理方法にあっては、減圧下では水分の沸点が下がって大気圧下の沸点である１００度より低い温度で蒸気化するが、減圧下では熱伝導率が低下するため、樹脂ペレットの水分を蒸気化する温度まで加熱するのに時間がかかり、乾燥効率が悪かった。特に、該樹脂ペレット自体、断熱特性があるため、上記した減圧条件下では特に結合水を蒸気化する温度まで加熱することが極めて困難であり、樹脂ペレットを短時間に乾燥処理できなかった。

この欠点は、樹脂ペレットの減圧加熱時間を長くすることにより解決できるが、乾燥処理に必要な熱エネルギーを大量に必要とすると共に成形機による樹脂ペレットの消費時間に対して樹脂ペレットの乾燥処理に要する時間が極端に長くなり、両者の整合性が悪くなって効率的な成形作業を阻害する要因になっていた。この問題は、成形機とは別の場所に大型の減圧乾燥装置を設けて一度に大量の樹脂ペレットを乾燥処理し、それぞれの成形機に樹脂ペレットを分配供給することにより解決できるが、装置自体が大型化すると共にそれぞれの成形機へ分配供給する際に工場雰囲気中の水分が樹脂ペレットに再付着するおそれが高くなる問題、また分配供給により樹脂ペレットのロスが多くなる問題等の新たな問題を発生させている。
特開２００１−７９８４０号公報

解決しようとする問題点は、従来の樹脂ペレット乾燥処理では樹脂ペレットを乾燥時間が長くなって効率的に乾燥処理できなかった点にある。また、成形機による成形時間に比べて樹脂ペレットの乾燥時間が著しく長くなり、成形作業を阻害する点にある。

本発明は、成形機に供給される樹脂ペレットを減圧乾燥手段により所望の減圧状態で除湿する樹脂ペレット乾燥装置において、減圧乾燥手段に供給する樹脂ペレットを非溶融で、減圧下で水分が蒸気化可能な温度に加熱する予熱手段を備えたことを主要な特徴とする。

本発明は、樹脂ペレットを減圧加熱乾燥する際に樹脂ペレットに付着した水分や含浸された結合水を短時間に蒸気化可能な温度まで加熱させることにより樹脂ペレットの乾燥時間を短縮することができる。また、成形機による成形時間と樹脂ペレットの乾燥時間との整合性を図り、効率的な成形作業を可能にすることができる。

本発明の最良の形態は、樹脂ペレットを減圧加熱乾燥するに際し、予め樹脂ペレットを予熱手段により非溶融で、減圧下で水分が蒸気化可能な温度に加熱することにある。

以下に実施例を示す図に従って本発明を説明する。
図１乃至図６において、樹脂ペレット乾燥装置１は成形機（図示せず）とは別に設けられ、予熱手段と減圧乾燥手段とから構成される。予熱手段の一部を構成する予熱ホッパー３の上部には内部と連通し、樹脂ペレット供給装置（図示せず）に接続される投入口部３ａが設けられ、該投入口部３ａの上流側には樹脂ペレット供給装置と投入口部３ａの通路を開閉する開閉部材５が設けられている。該開閉部材５は電磁ソレノイドやエアーシリンダー等の作動部材５ａによりシャッター５ｂを開閉して予熱ホッパー３内に所定量の樹脂ペレットＲＰを投入させる。尚、図中の符号２は樹脂ペレット乾燥装置１に取り付けられるキャスターである。

予熱ホッパー３の下部には内部と連通する熱風供給口部３ｂが設けられ、該熱風供給口部３ｂには加熱部材７ａ及びブロア７ｂにより構成される予熱手段の一部である加熱空気供給装置７が取付けられている。そして該ブロア７ｂからの送風は加熱部材７ａにより加熱されて樹脂ペレットＲＰを、非溶融状態を保ちながら、樹脂ペレットＲＰに付着した水分や含浸した結合水が後述する減圧条件下で大気圧下の沸点である１００度より低い温度で沸騰可能になるように加熱することにより予熱ホッパー３内の樹脂ペレットＲＰを予熱させる。尚、図中の符号７ｃは網であり、予熱乾燥時に予熱ホッパー３内の樹脂ペレットＲＰが熱風供給口部３ｂ側に流入するのを規制する。

予熱ホッパー３内には邪魔板９が取り付けられ、予熱ホッパー３内に投入された樹脂ペレットＲＰに熱風が吹き付けられると、予熱ホッパー３にて樹脂ペレットＲＰが不規則に飛散することになるが、この邪魔板９により予熱ホッパー３内における飛散する樹脂ペレットＲＰを整流して均一な状態に攪拌させる。この邪魔板９としては、電動モータ（図示せず）に連結されて回転する羽根（図示せず）であってもよい。

予熱ホッパー３の下部には移送チューブ１１の供給口部１１ａが接続されている。上記移送チューブ１１はほぼ水平状態、好ましくは他方端部（排出側）が若干下降した傾斜状態に配置され、内部には電動モータ１３に連結された送りスクリュー１５が回転可能に設けられている。該送りスクリュー１５は移送チューブ１１の一方端から他方端にわたる軸線長さからなり、その他方端部が移送チューブ１１の他方端部に軸支されている。

上記送りスクリュー１５としては軸部材１５ａの外周に軸線方向へ延出しながら螺旋形成されるスクリュー羽根１５ｂを取付けた軸構造、または図４に示すようにスクリュー羽根１５ｂの中心部に中空部１５ｃを設けた中空構造の何れであってもよい。

移送チューブ１１には、例えば面状ヒータ、電熱ヒータ等の加熱部材１７が取付けられている。該加熱部材１７は移送チューブ１１を、内部にて移送される樹脂ペレットＲＰの予熱状態を保つように加熱させる。移送チューブ１１の他方端部に設けられた排出口部１１ｂにはバッファホッパー１９が接続され、該バッファホッパー１９は予熱状態で移送されて投入された所定量の樹脂ペレットＲＰを一時的に溜めることにより予熱時間と後述する減圧乾燥に要する時間とを整合させる。尚、バッファホッパー１９は断熱材により被覆され、内部の予熱された樹脂ペレットＲＰの温度低下を防いでいる。

該バッファホッパー１９の排出口部１９ａには減圧乾燥用ホッパー２１が開閉部材２３を介して接続される。開閉部材２３は電磁ソレノイドやエアーシリンダー等の作動部材２３ａにシャッター２３ｂを連結し、作動部材２３ａの作動に伴って移動するシャッター２３ｂによりバッファホッパー１９から減圧乾燥用ホッパー２１に至る通路を気密状態で開閉させる。

減圧乾燥用ホッパー２１の排出口部２１ａには減圧乾燥手段を構成する減圧乾燥チューブ２５の供給口部２５ａが接続されている。減圧乾燥チューブ２５は上記移送チューブ１１と同様にほぼ水平状態、または他方端部（排出側）が若干下降した傾斜状態に配置され、内部には電動モータ２７に連結された送りスクリュー２９が回転可能に軸支されている。該送りスクリュー２９は減圧乾燥チューブ２５とほぼ一致する軸線長さで、電動モータ２７と反対側の軸端部が減圧乾燥チューブ２５の他方端部に軸支されている。

上記送りスクリュー２９は上記した送りスクリュー１５と同様に、軸部材２９ａの外周に軸線方向へ螺旋しながら延びるスクリュー羽根２９ｂを取付けた軸構造、またはスクリュー羽根２９ｂの中心部に中空部（図示せず）を設けた中空構造の何れであってもよい。この送りスクリュー２９は減圧乾燥チューブ２５の一方端部側に投入された予熱状態の樹脂ペレットＲＰを他方端部側へ移送しながら樹脂ペレットＲＰを攪拌し、後述する加熱部材３５により予熱状態が保たれた樹脂ペレットＲＰ内部の水蒸気を含んだ空気を排気可能にさせる。

減圧乾燥チューブ２５の他方端部には排気装置（図示せず）の排気管３１がバルブ３３を介して接続され、減圧乾燥チューブ２５内を所望の真空度（５０〜２００ｈｐａ）に減圧形成させる。また、減圧乾燥チューブ２５には面状ヒータや電熱ヒータ等の加熱部材３５が取り付けられ、減圧乾燥チューブ２５内に投入された予熱状態の樹脂ペレットＲＰを加熱して予熱状態を保つように加熱させる。

減圧乾燥チューブ２５の他方端部に設けられた排出口部２５ｂにはストックホッパー３７が接続され、該ストックホッパー３７の排出口部３７ａには成形機供給ホッパー３９が開閉部材４１を介して接続される。該開閉部材４１は、上記した開閉部材２３と同様に作動部材４１ａにシャッター４１ｂを連結し、作動部材４１ａの作動に伴って移動するシャッター４１ｂによりストックホッパー３７から成形機供給ホッパー３９に至る通路を開閉させる。

成形機供給ホッパー３９の排出口部３９ａには成形機における射出装置供給部（図示せず）に接続される供給ホース４０が接続され、成形機側に設けられたブロア装置（図示せず）により発生する圧送空気により成形機供給ホッパー３９内の減圧乾燥された所定量の樹脂ペレットＲＰを成形機の射出装置内へ供給する。尚、図中の符号３９ｂは成形機供給ホッパー３９内の樹脂ペレットＲＰの残留量を確認可能にする窓である。

次に、樹脂ペレット乾燥装置１による樹脂ペレットＲＰの減圧乾燥作用及び方法を説明する。

先ず、開閉部材５を開作動して予熱ホッパー３内に所定量の樹脂ペレットＲＰを投入した後に開閉部材５を閉作動した状態で、図７に示すように加熱空気供給装置７を作動して加熱空気を予熱ホッパー３内に吹き込み、樹脂ペレットＲＰを、該樹脂ペレットＲＰが溶融しない所望の温度に加熱させる。この加熱は大気とほぼ等しい条件下で行われるため、この加熱により樹脂ペレットＲＰの表面に付着した水分や樹脂ペレットＲＰ中に含有された結合水の一部を蒸発させたり、後述する減圧下で水の沸点近くの温度に加熱して予熱させる。

尚、樹脂ペレットＲＰの予熱時においては、樹脂ペレットＲＰの一部が移送チューブ１１の一方端部内に入り込むが、吹き込まれる加熱空気の圧力により予熱ホッパー３内に戻されて予熱される。

次に、予熱ホッパー３内における樹脂ペレットＲＰの加熱が終了すると、図８に示すように移送チューブ１１内の送りスクリュー１５を回転駆動して予熱ホッパー３内の予熱された樹脂ペレットＲＰを他方端部側へ向って移送させる。この移送時においては、移送チューブ１１に設けられた加熱部材１７により予熱された樹脂ペレットＲＰを、その予熱状態を保つように加熱させると共に送りスクリュー１５の回転により攪拌させる。

そして送りスクリュー１５の回転に伴って予熱状態の樹脂ペレットＲＰが移送チューブ１１の他方端部側へ移送された後にバッファホッパー１９内に投入され、該バッファホッパー１９内にて所定量で予熱された樹脂ペレットＲＰが溜められる。

そしてストックホッパー３７内が空状態になったことが検出されると、開閉部材２３を開作動してバッファホッパー１９内に溜められた予熱状態の樹脂ペレットＲＰを減圧乾燥用ホッパー２１内に投入した後に開閉部材２３を閉作動してバッファホッパー１９から減圧乾燥用ホッパー２１に至る通路を気密状態で閉鎖させる。

減圧乾燥用ホッパー２１内に投入された予熱状態の樹脂ペレットＲＰは、図９に示すように送りスクリュー２９の回転に伴って攪拌されながら減圧乾燥チューブ２５の一方端部から他方端部側に向かって移送される。このとき、減圧乾燥チューブ２５は加熱部材３５により樹脂ペレットＲＰの予熱状態を保つ温度若しくはこれより若干高くなるように加熱されている。そしてこの移送時にバルブ３３を開放して減圧乾燥チューブ２５内を排気して所定の圧力になるように減圧すると、予熱状態の樹脂ペレットＲＰに付着した水分や含浸した結合水が予熱状態下で蒸気化し、内部の空気と共に水蒸気が排気されることにより樹脂ペレットＲＰを除湿して乾燥させる。

上記作用により乾燥された樹脂ペレットＲＰが減圧乾燥チューブ２５の他方端部側へ移送されてストックホッパー３７内に溜められる。該ストックホッパー３７に所定量の樹脂ペレットＲＰが溜められ成形機から樹脂ペレット供給指示信号が出力されると、開閉部材４１を開作動してストックホッパー３７内の乾燥された樹脂ペレットＲＰが成形機供給ホッパー３９内に投入される。成形機供給ホッパー３９内に投入された乾燥した樹脂ペレットＲＰはブロア装置の駆動により成形機の射出装置に圧送供給される。

本実施例は、成形機の射出装置に供給される樹脂ペレットＲＰを減圧加熱乾燥する際に、従来は減圧状態になることによって樹脂ペレットＲＰに対して断熱されるため、樹脂ペレットＲＰを短時間に加熱することが困難であったが、減圧乾燥に際して樹脂ペレットＲＰを予め所望の温度に予熱することにより減圧時に樹脂ペレットＲＰに付着した水分や含浸した結合水を蒸気化して除湿させることができる。これにより樹脂ペレットＲＰの乾燥時間を大幅に短縮して成形機の成形時間、従って樹脂ペレットＲＰの消費時間と樹脂ペレットＲＰの乾燥時間との整合性を図り、成形作業を効率化することができる。

本発明は、以下のように変更実施することができる。
１．上記説明は、移送チューブ１１及び送りスクリュー１５により予熱された樹脂ペレットＲＰを移送チューブ１１の他方端部側へ移送する作用としたが、送りスクリュー１５を正逆回転制御して移送チューブ１１内の樹脂ペレットＲＰを積極的に攪拌させると共に加熱部材１７の熱により加熱して予熱状態を保つようにしても良い。この場合にあっては、送りスクリュー１５を一方向のみに移送回転させると、移送チューブ１１の他方端部側に移送された樹脂ペレットＲＰが送りスクリュー１５の回転に伴って圧縮されて予熱により軟化した樹脂ペレットＲＰ相互が付着し合ってブロック化するおそれがあるが、これを防止するため、送りスクリュー１５の回転方向を正逆回転制御して予熱により軟化した樹脂ペレットＲＰが過度に圧縮されてブロック化するのを回避すればよい。

２．上記説明は、減圧乾燥チューブ２５内の樹脂ペレットＲＰを送りスクリュー２９により移送しながら減圧乾燥するものとしたが、上記と同様に送りスクリュー２９の回転方向を正逆制御して減圧乾燥チューブ２５内の樹脂ペレットＲＰを積極的に攪拌させると共に減圧乾燥時間を長くして乾燥処理を確実に行わせる構成としてもよい。

３．上記説明は、移送チューブ１１の外面及び減圧乾燥チューブ２５の外面に加熱部材１７・３５をそれぞれ設けて予熱された樹脂ペレットＲＰの予熱状態を保つように構成したが、これら加熱部材１７・３５としてはそれぞれの送りスクリュー１５・２９の軸部材内に装着可能な棒状ヒータとしてもよい。

４．上記説明は、予熱ホッパー３内で予熱された樹脂ペレットＲＰを移送チューブ１１内の送りスクリュー１５により移送して予熱処理と減圧加熱処理との時間的整合性を図る処理態様としたが、本発明においては、移送チューブ１１及びこれに設けられる送りスクリュー１５による予熱された樹脂ペレットＲＰの移送は、必ずしも必要ではなく、予熱ホッパー３内で予熱された樹脂ペレットＲＰを、直接、減圧加熱ホッパー内に投入して減圧加熱処理してもよい。

５．本発明は、樹脂ペレットＲＰを減圧加熱乾燥するに先立って樹脂ペレットＲＰを所定の温度に予熱し、減圧乾燥時に付着した水分や含浸した結合水を短時間に蒸気化させることを要旨とするものであり、実施例において予熱された樹脂ペレットＲＰを移送するための移送チューブ１１及び送りスクリュー１５と減圧乾燥チューブ２５及び送りスクリュー２９を必須の構成とするものではない。

例えば、図１１に示すように予熱ホッパー１２１内に投入された樹脂ペレットＲＰを内部に設けられたスクリューやバー部材等の攪拌部材１２２により攪拌しながら加熱部材１２４により、減圧条件下にて付着した水や結合水が蒸気化可能で、樹脂ペレットＲＰが非溶融状態を保つ温度に予熱した後に、予熱された樹脂ペレットＲＰを、スクリューやバー部材等の攪拌部材１２３が回転可能に設けられた減圧加熱ホッパー１２５内に直接投入し、該減圧加熱ホッパー１２５内にて樹脂ペレットＲＰを攪拌しながら減圧加熱して水分を除湿して乾燥させる構成及び方法であってもよい。この場合、減圧加熱ホッパー１２５には少なくとも予熱状態を保つように加熱部材を設けて投入された樹脂ペレットＲＰを加熱してもよい。尚、実施例と同一の部材に付いては、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

６．上記説明は、樹脂ペレット乾燥装置１を成形機と別に設け、乾燥された樹脂ペレットＲＰを成形機の射出装置に圧送して供給する実施例としたが,本発明は上記の供給態様に限定されるものではなく、図１２に示すように樹脂ペレット乾燥装置１の成形機供給ホッパー３９を射出装置１３１の樹脂供給部に接続し、射出装置１３１に対して乾燥された樹脂ペレットＲＰを直接供給可能にする供給態様であってもよい。

７．移送チューブ１１の外面及び減圧乾燥チューブ２５の外面に加熱部材１７・３５をそれぞれ設けて予熱された樹脂ペレットＲＰの予熱状態を保つように構成したが、移送チューブ１１及び減圧乾燥チューブ２５を、例えばこれらに断熱材を設けて樹脂ペレットＲＰの予熱状態を保つことができる構造であれば、特に加熱部材１７・３５を設ける必要はない。

樹脂ペレット乾燥装置の全体斜視図である。 樹脂ペレット乾燥装置の構造を示す部分破断説明図である。 予熱手段箇所を拡大して示す一部断面説明図である。 送りスクリューの他の構造を示す説明図である。 減圧加熱手段箇所を拡大して示す一部断面説明図である。 減圧加熱乾燥された樹脂ペレットＲＰを成形機に供給する箇所を拡大して示す一部断面説明図である。 予熱状態を示す説明図である。 予熱された樹脂ペレットの移送状態を示す説明図である。 減圧乾燥状態を示す説明図である。 乾燥した樹脂ペレットの供給状態を示す説明図である。 変更実施例を示す説明図である。 変更実施例を示す説明図である。

符号の説明

１ 樹脂ペレット乾燥装置
３ 予熱手段の一部を構成する予熱ホッパー
７ 予熱手段の一部を構成する加熱空気供給装置
１１ 予熱手段の一部を構成する移送チューブ
１３ 電動モータ
１５ 送りスクリュー
１７ 加熱部材
１９ バッファホッパー
２５ 減圧乾燥手段を構成する減圧乾燥チューブ
２７ 電動モータ
２９ 送りスクリュー
３１ 排気管
３３ バルブ
３５ 加熱部材
ＲＰ 樹脂ペレット

Claims (14)

1. 成形機に供給される樹脂ペレットを減圧乾燥手段により所望の減圧状態で除湿する樹脂ペレット乾燥装置において、減圧乾燥手段に供給する樹脂ペレットを非溶融で、減圧下で水分が蒸気化可能な温度に加熱する予熱手段を備えた樹脂ペレット乾燥装置。
2. 請求項１の予熱手段、減圧乾燥手段を連続状態に設けると共に少なくとも減圧乾燥手段の供給側及び排出側に開閉部材をそれぞれ設けて減圧乾燥手段内を減圧状態に保持可能にした樹脂ペレット乾燥装置。
3. 請求項１の予熱手段及び減圧乾燥手段は、チューブ内に回転制御されるスクリュー部材を設け、投入された樹脂ペレットをスクリュー部材により移送可能にした樹脂ペレット乾燥装置。
4. 請求項１の予熱手段は、加熱手段が設けられて内部に樹脂ペレットが投入されるホッパーからなると共に減圧乾燥手段は排気手段が接続されて予熱された樹脂ペレットが投入されるホッパーからなる樹脂ペレット乾燥装置。
5. 請求項１の予熱手段は、投入された樹脂ペレットに加熱風を吹き付けて非溶融温度に加熱可能にした樹脂ペレット乾燥装置。
6. 請求項３の予熱手段及び減圧乾燥手段は、チューブに設けられた面状ヒータ及びスクリュー部材の軸部材内に装着される棒状ヒータの少なくともいずれかによりチューブ内の樹脂ペレットを加熱して予熱状態を保つように構成した樹脂ペレット乾燥装置。
7. 請求項３の予熱手段及び減圧乾燥手段は、スクリュー部材の回転方向を正逆制御してそれぞれのチューブ内における樹脂ペレットの滞留時間を調整可能にした樹脂ペレット乾燥装置。
8. 成形機に供給される樹脂ペレットを減圧乾燥手段により減圧加熱して除湿する樹脂ペレット乾燥方法において、減圧加熱される樹脂ペレットを予熱手段により予め非溶融温度に加熱する樹脂ペレット乾燥方法。
9. 請求項８の予熱手段及び減圧乾燥手段を連続状に設けると共に少なくとも減圧乾燥手段の供給側及び排出側を開閉可能にして減圧乾燥手段内を所望の減圧状態に保持可能にした樹脂ペレット乾燥方法。
10. 請求項８の予熱手段及び減圧乾燥手段は、チューブ内にスクリュー部材を回転制御可能に設け、スクリュー部材の回転に伴って投入された樹脂ペレットを移送可能にした樹脂ペレット乾燥方法。
11. 請求項８の予熱手段は、加熱手段が設けられて内部に樹脂ペレットが投入されるホッパーからなると共に減圧乾燥手段は排気手段が接続されて予熱された樹脂ペレットが投入されるホッパーからなる樹脂ペレット乾燥方法。
12. 請求項８の予熱手段は、投入された樹脂ペレットに加熱風を吹き付けて非溶融温度に加熱可能にした樹脂ペレット乾燥方法。
13. 請求項１０の予熱手段及び減圧乾燥手段は、チューブに設けられた面状ヒータ及びスクリュー部材の軸部材内に装着される棒状ヒータの少なくともいずれかによりチューブ内の樹脂ペレットを加熱して予熱状態を保つようにした樹脂ペレット乾燥方法。
14. 請求項１０の予熱手段及び減圧乾燥手段は、スクリュー部材の回転方向を正逆制御してそれぞれのチューブ内における樹脂ペレットの滞留時間を調整可能にした樹脂ペレット乾燥方法。

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