JP2006062308A

JP2006062308A - 成形材料真空乾燥装置

Info

Publication number: JP2006062308A
Application number: JP2004250553A
Authority: JP
Inventors: Akira Fujiyama; 昭藤山
Original assignee: KIKAWA KAZUHIKO
Current assignee: KIKAWA KAZUHIKO
Priority date: 2004-08-30
Filing date: 2004-08-30
Publication date: 2006-03-09
Anticipated expiration: 2024-08-30
Also published as: JP3930005B2; KR20060020565A; KR100572374B1

Abstract

【課題】比較的低温で速やかに成形材料を乾燥することができ、成形材料の黄変・酸化等の変質を防ぐ成形材料真空乾燥装置を提供すること。
【解決手段】成形材料３０を収納して加熱乾燥する乾燥ホッパ１と、乾燥剤３１を貯蔵して加熱する乾燥剤貯蔵槽１４とを設け、乾燥ホッパ１と第１の真空ポンプ３とを排気路３３を介して連絡し、乾燥剤貯蔵槽１４に流路開閉弁１９を設けた外気導入路３７を連結し、乾燥ホッパ１の下部と乾燥剤貯蔵槽１４を別の排気路３６で連絡してある。
【選択図】図１

Description

本発明は、射出成形機による樹脂成形の材料のような成形材料、例えば樹脂ペレットを乾燥するのに好適な成形材料真空乾燥装置に関する。

樹脂成形材料である樹脂ペレットの外周に水分が付着していたり、樹脂ペレット内に水分が含まれていると、成形時の加熱でそれらの水分が気化し、成型品の品質に悪影響を与えたり、不良品を発生させる虞があるので、射出成形機へ供給する成形材料に対して、供給前に乾燥処理が行われている。
この乾燥処理は一般的に熱風乾燥により行われているが、熱風乾燥を行うには大型の熱風乾燥装置を必要とし、通常その設定温度は１２０℃程度とされている。
しかし、加熱温度が水分の蒸発温度である１００℃を越えると、成形材料の黄変や酸化が発生しやすい。また、熱風乾燥装置は使用電力量が多くて、射出成形製品の製造コストを引き上げる要因となり、吹き出す熱風によって室内の温度が上昇し、作業環境が悪化する虞がある。さらに、大型の熱風乾燥装置は、その据え付け場所を確保することも問題となる。

このため、水分蒸発温度を下げて、成形材料の黄変・酸化等を防ぐために、減圧手段として真空ポンプを使用し、減圧雰囲気で成形材料の乾燥を行い、また、成形材料を加熱乾燥する乾燥手段としてヒータを使用するようになっている。
ところが、従来の真空乾燥はバッチ方式で行われており、空気の対流による伝熱がないので、加熱効率が悪いという欠点がある。
また、乾燥した成形材料を射出成形機へ供給する際に、再度吸湿しないように、乾燥空気や、窒素ガス、アルゴンガス等の低露点の雰囲気で覆われた供給ホッパが必要となる。

本発明が解決しようとする課題は、比較的低温で速やかに成形材料を乾燥することができ、成形材料の黄変・酸化等の変質を防ぐ成形材料真空乾燥装置を提供することにある。

本発明の成形材料真空乾燥装置は、成形材料を収納して加熱乾燥する乾燥ホッパと、乾燥剤を貯蔵して加熱する乾燥剤貯蔵槽とを設け、前記乾燥ホッパと第１の真空ポンプとを排気路を介して連絡し、前記乾燥剤貯蔵槽に流路開閉弁を設けた外気導入路を連結し、前記乾燥ホッパの下部と前記乾燥剤貯蔵槽とを別の排気路で連絡してある。
以下の構成を採用しても良い。
前記乾燥ホッパと前記乾燥剤貯蔵槽とを隣接して設けると共に、これら乾燥ホッパと乾燥剤貯蔵槽との境界部にヒータを設置し、該ヒータによって前記乾燥ホッパ内の成形材料及び前記乾燥剤貯蔵槽内の乾燥剤を共に加熱する構成。
前記別の排気路に流路開閉弁を設けた構成。
前記別の排気路の乾燥剤貯蔵槽と流路開閉弁との間を、乾燥剤乾燥用流路によって第２の真空ポンプに連絡した構成。
前記乾燥ホッパと成形材料貯蔵タンクとが輸送パイプで連絡され、前記排気路が、流路開閉弁を設けた流路と、圧力調整弁を設けた流路とを並列に有する構成。
前記排気路と乾燥剤乾燥用排気路とを開閉弁を介して連絡した構成。

請求項１に係る発明によれば、成形材料を低真空状態で加熱乾燥するので、比較的低温で水分が蒸発して短時間で乾燥できるばかりか、成形材料乾燥中に乾燥空気を乾燥ホッパ下部から噴出させると、成形材料が攪拌されるので、成形材料の温度が均一となってさらに速やかに乾燥され、この結果、成形材料の黄変・酸化等の変質を防ぎ、電力消費量が少なくて済み、温度上昇による作業環境の悪化も抑制できる。
また、乾燥剤貯蔵槽を通過した乾燥空気を供給して乾燥ホッパ内を大気圧に戻すことができるので、成形材料が再吸湿することが無く、再吸湿を防ぐような特殊構造の供給ホッパが不要となる。

請求項２に係る発明によれば、熱風発生装置を利用せずに、同じヒータで成形材料及び乾燥剤を直接加熱するので、さらに使用電力を少なくすることができ、装置の構造も簡略化される。
請求項３に係る発明によれば、必要時のみに乾燥空気を乾燥ホッパの下部から噴出させることができる。
請求項４に係る発明によれば、乾燥剤貯蔵槽内の乾燥剤は、乾燥ホッパにおいて真空乾燥が行われている間も乾燥再生されるので、常に十分乾燥した空気を供給することが可能となる。

請求項５に係る発明によれば、排気路からの排気によって成形材料を真空吸引する際に、圧力調整弁を操作して成形材料の吸引力を調節することができる。
請求項６に係る発明によれば、真空排気量が不足した場合や、乾燥剤の再生不良が発生した場合は、第１の真空ポンプ及び第２の真空ポンプの２台により、真空排気或いは乾燥剤貯蔵槽からの乾燥排気を行うことができる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明の成形材料真空乾燥装置は、図１に示すように、成形材料である樹脂ペレット３０を低真空状態で加熱乾燥させて、射出成形機へ供給するものであって、樹脂ペレット３０を加熱乾燥する乾燥ホッパ１、ヒータ２、樹脂ペレット３０を貯蔵した成形材料貯蔵タンク２５、成形材料貯蔵タンク２５と乾燥ホッパ１とを接続する輸送パイプ９、筒状の乾燥剤貯蔵槽１４、乾燥ホッパ１へ連絡された第１の真空ポンプ３、乾燥剤貯蔵槽１４へ連絡された第２の真空ポンプ１７、及び、供給ホッパ２３を備える。
また、成形材料真空乾燥装置は、図２に示すように、電気制御ボックス４１を介して操作される。電気制御ボックス４１の表面には、メインスイッチ４２及びタッチパネル方式の操作部４５と共に、自動温度調節計４３が取り付けられている。

乾燥ホッパ１及び乾燥剤貯蔵槽１４は外気に対して密封されており、乾燥ホッパ１が乾燥剤貯蔵槽１４の中心を貫通すると共に、乾燥ホッパ１と乾燥剤貯蔵槽１４との間を空気が流通するようになっている。
乾燥剤貯蔵槽１４の内部には、合成ゼオライト系吸着剤等の乾燥剤３１が充填されている。そして、乾燥ホッパ１の底面は、乾燥剤貯蔵槽１４の底面の上方に位置して、乾燥剤貯蔵槽１４内の乾燥剤３１により被覆され、断熱性の高い二重構造となっている。
また、乾燥剤貯蔵槽１４の側面には、乾燥ホッパ１の内部を透視できる樹脂量監視窓２８が形成されると共に、ここに樹脂量監視センサ１５が設置される。
樹脂量監視センサ１５は、高さを変えて複数個設置し、電気制御ボック４１の操作部４５によって、いずれかの樹脂量監視センサ１５を選択できるようにすると良い。
さらに、乾燥ホッパ１と乾燥剤貯蔵槽１４の境界面に沿ってヒータ２が装着され、乾燥ホッパ１の内部及び乾燥剤貯蔵槽１４の内部を同時に加熱するようになっている。

乾燥ホッパ１の底部中心から下方に排出管３２が延び、排出管３２の基部に乾燥空気噴出リング２４が周方向に沿って設置される。
また、排出管３２の下端部は供給ホッパ２３の上部に挿入され、排出管３２下端の排出口には空気の流通を遮断する真空遮断弁１３が設置されると共に、そのやや上方には樹脂ペレット３０の排出を遮断するシャッタ１２が設置される。
さらに、供給ホッパ２３の下端は射出成形機に接続され、供給ホッパ２３の下端排出口よりやや上方に樹脂残量監視窓２９が形成されると共に、ここに樹脂残量監視センサ１６が設置されている。

乾燥ホッパ１の上部には輸送パイプ９の一端が開口し、輸送パイプ９の他端部に設けられた吸引パイプ８が、成形材料貯蔵タンク２５内へ挿入される。また、輸送パイプ９の中間部にはピンチバルブ７が設置されている。
なお、輸送パイプ９の一端には落下ガイド板を設け、計量な樹脂ペレット３０が輸送パイプ９から静かに乾燥ホッパ１内へ落下するようになっている。

乾燥ホッパ１は排気路３３を介して第１の真空ポンプ３と連絡されている。排気路３３の中間部は、第１流路３４ａと第２流路３４ｂとを並列に有し、並列部分よりも乾燥ホッパ１寄りには圧力計５が設置され、さらにその上流側に防塵フィルタ６が装着されている。
排気路３３の吸気口には、軽量な樹脂ペレット３０が吸い込まれるのを防ぐために、吸い込み防止メタルプレートが設置されている。
また、第１流路３４ａに流路開閉弁４が設けられ、第２流路３４ｂに圧力調整弁１０及び開閉弁１１が設置されている。なお、圧力調整弁１０はニードル式の圧力調整バルブとし、一度調節したら、二回目からはほとんどその調節量のまま使用できるようにする。

乾燥ホッパ１の下部に設けられた乾燥空気噴出リング２４と乾燥剤貯蔵槽１４とは、別の排気路３６によって連絡される。
別の排気路３６の乾燥剤貯蔵槽１４寄りには防塵フィルタ２１が装着され、防塵フィルタ２１より乾燥空気噴出リング２４寄りには、乾燥空気導入バルブ２２より成る流路開閉弁が設けられる。
また、乾燥剤貯蔵槽１４と乾燥空気導入バルブ２２との間において、別の排気路３６は乾燥剤乾燥用流路３５を介して第２の真空ポンプ１７と連絡される。乾燥剤乾燥用流路３５には流路開閉弁１８が設置されている。
さらに、乾燥剤貯蔵槽１４に外気導入路３７が接続され、外気導入路３７に外気導入バルブ１９より成る流路開閉弁及び防塵フィルタ２０が設置される。
また、排気路３３の並列部分よりも下流側と、乾燥剤乾燥用流路３５の流路開閉弁１８よりも下流側とは、共通排気バルブ２６より成る開閉弁を有する共通流路３８によって連結されている。

なお、乾燥ホッパ１、乾燥剤貯蔵槽１４、供給ホッパ２３及び各排気路を構成する配管の接続部分は、Ｏリング、パッキング等により密封されている。
また、上記したように、各空気流路には防塵フィルタ６，２０，２１が設置されており、目詰まりが発生した場合には、簡単に掃除や交換ができるようになっている。
さらに、ピンチバルブ７、シャッタ１２及び真空遮断弁１３は、それぞれエアシリンダＡＳで開閉駆動される。エアシリンダＡＳには押し・引きいずれの方向においても近接スイッチが設けられて、開放信号及び閉鎖信号を発するようになっている。

樹脂ペレット３０の乾燥は次のように行われる。
電気制御ボックス４１のメインスイッチ４２を入れると、自動温度調節計４３のスイッチが入って、ヒータ２が加熱を開始し、乾燥すべき樹脂ペレット３０が乾燥ホッパ１内に充填されるのを待つ。
同時に、ヒータ２は乾燥剤貯蔵槽１４内の乾燥剤３１を加熱する。加熱温度は、自動温度調節計４３で指示される。

次いで、乾燥ホッパ１のシャッタ１２を閉じ、輸送パイプ９のピンチバルブ７を開くと、ピンチバルブ７のエアシリンダＡＳからの開放信号を受けて第１の真空ポンプ３が作動する。さらに、第２流路３４ｂの開閉弁１１を開けてから、圧力調製バルブ１０を開いて吸引圧力を調節すると、乾燥ホッパ１内が減圧されて、成形材料貯蔵タンク２５内の樹脂ペレット３０が輸送パイプ９を通して吸引され、輸送パイプ９の一端から乾燥ホッパ１内へ排出される。
なお、吸引パイプ８の上部への空気吸い込み量を調節することによって、樹脂ペレット３０の吸引量を調節することもできる。

また、第１の真空ポンプ３を起動するのと同時に、第２の真空ポンプ１７を起動させて流路開閉弁１８を開き、乾燥剤貯蔵槽１４内を減圧して、その内部に貯蔵されている乾燥剤３１の乾燥排気を行う。
乾燥ホッパ１内の樹脂ペレット３０が所定高さに達したことを樹脂量監視センサ１５が検知すると、樹脂量監視センサ１５の検知信号を受けて輸送パイプ９のピンチバルブ７が閉じ、乾燥ホッパ１への樹脂ペレット３０の供給が停止する。
同時に、第２流路３４ｂの開閉弁１１が閉じ、流路開閉弁４が開いて第１の真空ポンプ３が真空排気を継続することにより、乾燥ホッパ１内の樹脂ペレット３０の真空乾燥が行われる。
低真空雰囲気下では、水の蒸発温度が低いため、ヒータ２で加熱された水分が比較的低温で蒸発し、短時間で排出されるので、樹脂ペレット３０が黄変しにくい。

また、乾燥ホッパ１内で樹脂ペレット３０の真空乾燥を行っている間に、タイマーで設定した時間ごとに、外気導入バルブ１９及び乾燥空気導入バルブ２２を開く。すると、外気導入路３７から導入されて乾燥剤貯蔵槽１４を通過した乾燥空気が、乾燥ホッパ１の底部中央に設置された乾燥空気噴出リング２４から間欠的に噴出して、乾燥ホッパ１内の樹脂ペレット３０を攪拌する。
この結果、乾燥ホッパ１内の樹脂ペレット３０の温度が均一化されると共に、流速の速い乾燥空気によって水分排出が促進されて、速やかで均一な乾燥が行われる。

供給ホッパ２３内の樹脂ペレット３０の残量が少なくなったことを樹脂残量監視センサ１６が検知すると、樹脂残量監視センサ１６が検知信号を発し、この検知信号を受けて流路開閉弁４及び流路開閉弁１８が閉じる。また、乾燥空気導入バルブ２２及び外気導入バルブ１９が開く。
この結果、乾燥ホッパ１からの真空排気が停止すると共に、外気導入路３７から導入されて乾燥剤貯蔵槽１４を通過した乾燥空気が乾燥ホッパ１内に流入し、乾燥ホッパ１内が大気圧に戻り、乾燥ホッパ１内と供給ホッパ２３内との間には圧力差が無くなる。

乾燥ホッパ１内が大気圧に戻ったことを圧力計５で確認したら、真空遮断弁１３を開き、さらにシャッタ１２を開く。
すると、乾燥ホッパ１内の乾燥終了した樹脂ペレット３０が、供給ホッパ２３へ全量落下する。
次いで、第２の真空ポンプ１７を作動した状態で、外気導入バルブ１９を閉じてから、流路開閉弁１８を３〜５秒程度開くと、乾燥ホッパ１、乾燥剤貯蔵槽１４及び供給ホッパ２３の内部が減圧され、供給ホッパ２３内は、乾燥した樹脂ペレット３０が再吸湿するための水分を殆ど含まない雰囲気となる。
次に、シャッタ１２を閉じてから、真空遮断弁１３を閉じると、真空遮断弁１３のエアシリンダに設けられた近接スイッチからの閉鎖信号を受けて、ピンチバルブ７が開く。
そして、上記した樹脂ペレット３０の真空吸引及び真空乾燥の過程を必要回数繰り返す。

乾燥ホッパ１内における樹脂ペレット３０の真空乾燥中に真空排気量が不足した時は、流路開閉弁１８を閉じて共通排気バルブ２６を開き、第１の真空ポンプ３と第２の真空ポンプ１７とによって、乾燥ホッパ１の真空排気を行う。
一方、乾燥剤貯蔵槽１４内の乾燥剤３１が再生不良を起こした場合には、流路開閉弁４及び開閉弁１１を閉じ、共通排気バルブ２６を開き、第１の真空ポンプ３と第２の真空ポンプ１７とによって、乾燥剤貯蔵槽１４の真空排気を行う。なお、共通排気バルブ２６の開閉操作は、電気制御ボックス４１の操作部４５によって行う。
また、上記実施例では、樹脂ペレット３０を乾燥ホッパ１内で真空乾燥させている間に、第２の真空ポンプ１７を作動させて乾燥剤貯蔵槽１４の真空吸引を同時に行っているが、乾燥剤３１の吸湿量が一定以上となった場合のみ、或いは定期的に乾燥剤貯蔵槽１４の真空排気を行っても良い。

本発明の実施例を示す成形材料真空乾燥装置の断面図。電気制御ボックスの正面図。

符号の説明

１乾燥ホッパ
２ヒータ
３第１の真空ポンプ
４流路開閉弁
５圧力計
６防塵フィルタ
７ピンチバルブ
８吸引パイプ
９輸送パイプ
１０圧力調整弁
１１開閉弁
１２シャッタ
１３真空遮断弁
１４乾燥剤貯蔵槽
１５樹脂量監視センサ
１６樹脂残量監視センサ
１７第２の真空ポンプ
１８流路開閉弁
１９外気導入バルブ
２０防塵フィルタ
２１防塵フィルタ
２２乾燥空気導入バルブ
２３供給ホッパ
２４乾燥空気噴出リング
２５成形材料貯蔵タンク
２６共通排気バルブ
２８樹脂量監視窓
２９樹脂残量監視窓
３０樹脂ペレット
３１乾燥剤
３２排出管
３３排気路
３４ａ第１流路
３４ｂ第２流路
３５乾燥剤乾燥用流路
３６別の排気路
３７外気導入路
３８共通流路
４１電気制御ボックス
４２メインスイッチ
４３自動温度調節計
４５操作部
ＡＳエアシリンダ

Claims

成形材料を収納して加熱乾燥する乾燥ホッパと、乾燥剤を貯蔵して加熱する乾燥剤貯蔵槽とを設け、前記乾燥ホッパと第１の真空ポンプとを排気路を介して連絡し、前記乾燥剤貯蔵槽に流路開閉弁を設けた外気導入路を連結し、前記乾燥ホッパの下部と前記乾燥剤貯蔵槽とを別の排気路で連絡したことを特徴とした成形材料真空乾燥装置。
前記乾燥ホッパと前記乾燥剤貯蔵槽とを隣接して設けると共に、これら乾燥ホッパと乾燥剤貯蔵槽との境界部にヒータを設置し、該ヒータによって前記乾燥ホッパ内の成形材料及び前記乾燥剤貯蔵槽内の乾燥剤を共に加熱する請求項１に記載の成形材料真空乾燥装置。
前記別の排気路に流路開閉弁を設けた請求項１又は２に記載の成形材料真空乾燥装置。
前記別の排気路の乾燥剤貯蔵槽と流路開閉弁との間を、乾燥剤乾燥用流路によって第２の真空ポンプに連絡した請求項３に記載の成形材料真空乾燥装置。
前記乾燥ホッパと成形材料貯蔵タンクとが輸送パイプで連絡され、前記排気路が、流路開閉弁を設けた流路と、圧力調整弁を設けた流路とを並列に有する請求項１乃至４のいずれかに記載の成形材料真空乾燥装置。
前記排気路と乾燥剤乾燥用排気路とを開閉弁を介して連絡した請求項１乃至５のいずれかに記載の成形材料真空乾燥装置。