JP2607179B2

JP2607179B2 - 熱風乾燥装置

Info

Publication number: JP2607179B2
Application number: JP2320960A
Authority: JP
Inventors: 卓生山本; 賢治藤本; 真二目伯
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1990-11-27
Filing date: 1990-11-27
Publication date: 1997-05-07
Anticipated expiration: 2012-05-07
Also published as: JPH04194586A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、ガス分離用中空糸膜からなるスダレ状中
空糸束エレメントが気体乾燥室内に内蔵されている除湿
器（ａ）、及び、ヒーターとファンとが備えられた樹脂
乾燥室を有する加熱乾燥器（ｂ）が有機的に連結されて
いる熱風乾燥装置に係わるものであり、この熱風乾燥装
置は、樹脂ペレット等を効率的に乾燥することに好適に
使用できる。

〔従来技術の説明〕

寸法及び形状の精度が高い成形物を得る成形法である
精密成形においては、原料のプラスチックスのチップ
（ペレット）中の含水率が成形物の物性、寸法、形状な
どに大きく影響することが知られている。

例えば、ポリカーボネートの精密成形においては、原
料のポリカーボネートを0.02重量％以下の含水率にする
必要があり、射出成形、押出成形などの成形前にポリカ
ーボネート樹脂の充分な乾燥を行う必要がある。

従来、熱風乾燥機、真空乾燥機を用いて前述のプラス
チックス樹脂の乾燥を行っていたが、その公知の乾燥法
における水分は、水分の除去効率が悪いために、目的の
低い含水率にするためには長時間を必要としており、工
業的に満足すべきものではなかった。

最近、ヒーターにより加熱された熱風をプラスチック
ス樹脂のペレットと接触させて、その被乾燥物を加熱
し、水分を蒸発して除去する除湿方式である熱風乾燥装
置が開発されている。

しかし、前記の除湿方式の熱風乾燥装置において発生
した『水分を含有する高湿度・高温気体』から水分を除
去する際には、ほとんど吸湿剤が使用されているけれど
も、その吸湿剤は寿命が極めて短く、安定な除湿を長期
間行うことができず、吸湿剤の再生を度々行う必要があ
るという問題があった。

また、前記の高湿度・高温気体は冷凍機で冷却して水
分を結露させて除去する除湿方法も用いられているが、
この場合には、複雑な装置及び付属装置が必要であり、
さらに、熱風の冷却及び熱風の発生のための再加熱に多
量のエネルギーを必要とする欠点があった。

一方、特開昭56−2802号公報には、スダレ状の中空糸
束エレメントが開示されているが、その中空糸束エレメ
ントは、液分離に使用されるものであった。

〔解決しようとする問題点〕

この発明は、成形用樹脂の除湿を低エネルギーで容易
に行うことができる、簡単な構造の熱風乾燥装置を提供
することを目的としている。

〔問題点を解決する手段〕

この発明は、減圧装置と連結している減圧室が気体乾
燥室の側面に設けられており、気体乾燥室の湿潤気体供
給口と乾燥気体排出口との間にはガス分離用のスダレ状
中空糸束エレメントがその気体流路に対して直角に内設
されており、さらに、前記減圧室と前記中空糸束エレメ
ントの各中空糸の内部とが連結されている除湿器
（ａ）、ヒーター及びファンが設けられている樹脂乾燥室、湿
潤気体取出口及び乾燥気体吸入口を備えている加熱乾燥
器（ｂ）、並びに、前記除湿器（ａ）の湿潤気体供給口と加熱乾燥器
（ｂ）の湿潤気体取出口とを連結する湿潤気体用導管
（ｃ）、及び、前記除湿器（ａ）の乾燥気体の排出口と
加熱乾燥器（ｂ）の乾燥気体の吸入口とを連結する乾燥
気体用導管（ｄ）からなることを特徴とする熱風乾燥装
置に関する。

以下、この発明の各要件について、図面も参照にし
て、さらに詳しく説明する。

第１図は、この発明の熱風乾燥装置の一例を示す断面
図である。

第２〜４図は、この発明の熱風乾燥装置に使用するス
ダレ状中空糸束エレメントの製造過程での中間構造を説
明する斜視図であり、第４図は、前記の中空糸束エレメ
ントの一例を示す斜視図である。

この発明の熱風乾燥装置は、第１図に示すように、主
として、真空ポンプなどの減圧装置10と連結している減
圧室11を側部に有すると共に、スダレ状中空糸束エレメ
ント12を多段に内蔵している気体乾燥室13を有する除湿
器（ａ）、及び、ヒーター20及びファン21が設けられて
いる樹脂乾燥室22を有する加熱乾燥器（ｂ）からなり、
そして、両者が湿潤気体用導管（ｃ）及び乾燥気体用導
管（ｄ）で有機的に連結されているものである。

前記の除湿器（ａ）は、第１図に示すように、真空ポ
ンプなどの減圧装置10と連結している減圧室11が気体乾
燥室12の側面に設けられており、気体乾燥室12の湿潤気
体供給口14と乾燥気体排出口15との間には、ガス分離用
のスダレ状中空糸束エレメント12がその被処理気体流路
に対して直角にして、好ましくは多段（特に５〜20
段）、内設されており、さらに、前記減圧室11と前記中
空糸束エレメント12の各中空糸の内部（各中空糸の端部
の開口部）とが連結されていて各中空糸内が減圧される
ものである。

前記の減圧室11は、前記の減圧装置10によって、約５
〜200torr、特に10〜50torr程度に減圧されうることが
好ましい。

前記の除湿器（ａ）においては、前記湿潤気体供給口
14と乾燥気体排出口15との間の差圧が、約0.01〜0.5気
圧、特に0.01〜0.2気圧程度となるように、スダレ状中
空糸束エレメントを、気体乾燥室13内に、約５〜20段の
範囲内で、平行に配置することが好ましい。

前記の除湿器（ａ）は、第１図に示されていないが、
例えば、減圧装置10と連結した２つの減圧室11が気体乾
燥室13の２つの側部（側面）に形成されていて、その気
体乾燥室12の内部に、隣同士の中空糸束エレメントがそ
の各中空糸の方向を互いに交差するように、約５〜15段
の多段に平行に配置されていてもよい。

前記の中空糸束エレメントは、第２図に示すように、
例えば、両側に一対の支持部材１、１′を有すると共に
その一対の支持部材の各両端部を互いに連結する一対の
棒状体２、２′とからなる方形の枠体３が使用されてお
り、第５図に示すように、その枠体３の棒状体２、２′
上に、Ｕ字型のガス分離用の中空糸２が多数配列されて
スダレ状の糸束を形成していて、該糸束が各中空糸の端
部を開口状態で樹脂板５によって結束・固着されている
ものが好ましい。

前記の枠体は、支持部材および棒状体が、アルミニウ
ム、真鍮、鉄（ステンレス）等の金属材料、あるいは、
セラミック、カーボン等の無機材料、又は、ベークライ
ト、エポキシ樹脂、ポリアミド、ポリスチレン、ポリイ
ミド等の耐熱性の有機高分子材料で形成されていること
が好ましい。

前記枠体において、棒状体は、径が４〜10mm程度であ
る円柱、円筒等であり、そして、その長さが約５〜200c
m、特に10〜100cm程度であって、さらに、一対の棒状体
はその間隔が約５〜200cm、特に10〜100cm程度であり、
前記一対の支持体と共に長方形又は正方形の枠体を形成
しうるものであればよい。そして、前記の支持部材は、
一辺が約0.5〜8cm、特に0.5〜6cm程度の四角柱、又は、
厚さが0.5〜5cm程度であって幅が0.5〜8cm程度である板
状体であることが好ましい。

前記の中空糸束エレメントは、第３図に示すように、
前述の枠体３の一対の棒状体２及び２′の間にガス分離
用の中空糸が巻き掛けられたスダレ状の糸束を形成し、
そして、第４図に示すように、その枠体の一方の棒状体
２′の部分に樹脂板５が成形された糸束を作成して、最
後に、糸束の樹脂板５を一部切除することによって製造
することができる。

すなわち、前記の中空糸束エレメントは、第５図に示
すように、前述の該枠体３の前記一対の棒状体２及び
２′の間に互いにほぼ平行に配列されていると共に片側
の棒状体２に巻き掛けられている『多数本のＵ字型のガ
ス分離用中空糸（各中空糸先端に開口部６を有する）
４』からなる『二層状のスダレ状の糸束』と、前記の各
中空糸４が巻き掛けられている『片側の棒状体２』に相
対する反対側に位置する『他の棒状体２′』及び『各中
空糸４の先端部』を含む部分を一体に結束・固着し、前
記可中空糸４の先端を開口させている樹脂板５とからな
っていることが好ましい。

前記の中空糸は、例えば、水蒸気の透過速度の大き
く、優れたガス分離性能を有する中空糸分離膜であれ
ば、どのような材料から形成されているものであっても
よいが、例えば、その材質は芳香族ポリイミド、ポリス
ルホン、ポリアミド、セルロース、シリコン樹脂などを
挙げることができ、特に、耐熱性の高い芳香族ポリイミ
ド製のガス分離用の中空糸が好適である。

芳香族ポリイミドからなる中空糸としては、特開昭60
−150806号公報、特開昭61−133106号公報に示されてい
るような方法などで製造された単一構造（表面に緻密層
と内部に多孔質層とからなる単一非対称性構造）の非対
称性中空糸、あるいは、特開平２−169019号公報、特願
平１−70446号明細書などに記載されている方法などで
製造された二層押出構造（外層が表面の緻密層と内部の
多孔質層とからなり、内層が多孔質層からなる二層押出
構造を有する中空糸である）の非対称性中空糸を好適に
挙げることができる。

前記の単一膜構造の非対称性中空糸は、例えば、ビフ
ェニルテトラカルボン酸二無水物などの芳香族テトラカ
ルボン酸成分と、ジアミノジメチルジフェニレンスルホ
ン、ジアミノジフェニルメタン、4,4′−ジアミノジフ
ェニルエーテルなどの芳香族ジアミン成分とを、略等モ
ル、パラクロルフェノールなどのフェノール系溶媒中
で、重合およびイミド化して、可溶性の芳香族ポリイミ
ドの溶液を調製し、その溶液を製膜用ドープ液として使
用して、チューブ・イン・オリフィスタイプの紡糸用ノ
ズルから、窒素雰囲気中に中空糸状に押し出し、次い
で、エタノール水溶液からなる凝固液中で凝固させて、
非対称性構造の中空糸とすることにより、好適なガス透
過速度及び選択透過性を有する非対称性中空糸（単一構
造）を製造することができる。

前記の中空糸は、水蒸気の透過速度（PH₂O、30℃）
が、１×10^-3〜10×10^-3cm³/cm²・sec・cmHg程度であっ
て、水蒸気の透過速度（PH₂O）と窒素ガスの透過速度
（PN₂、30℃）との比（PH₂O/PN₂）で示される選択透過
性（分離度）が500〜10000程度であることが好ましい。

また、前記の中空糸は、外径が50〜1000μｍ、特に80
〜500μｍ程度であり、厚さが10〜500μｍ、特に20〜20
0μｍ程度であって、極く薄い緻密層（表面層）と厚い
多孔質層（内部層）とが連続して一体となっている非対
称性構造が形成されている中空糸であることが、好適で
ある。

前記の中空糸束エレメントでは、前記枠体の一対の棒
状体間に配置されているＵ字型の中空糸が、100〜10000
本、特に500〜5000本程度の本数であることが好まし
い。

前記の中空糸束エレメントにおいて、樹脂板を形成し
ている樹脂は、例えば、シリコンゴム、ニトリルゴム、
シリコン系樹脂、エポキシ樹脂、アルリル系樹脂等の架
橋型（加熱硬化型又は常温硬化型）樹脂であればよく、
特にシリコンゴムが最適である。

前記の中空糸エレメントは、第５図に示すように、樹
脂板５が埋設された中空糸と共に、棒状体２′に沿っ
て、一部切除されていて、その結果、その樹脂板５の前
面には、一部現れている棒状体２′の両側に沿って、各
中空糸４の先端部がそれぞれ開口している開口部６が多
数形成されている。

前記の中空糸束エレメントの製法としては、第２図に
示す『前述の一対の支持部材１及び１′と、一対の棒状
体２及び２′とからなる方形の枠体』を使用し、第３図
に示すように、該枠体の一対の棒状体２及び２′の間
に、連続した長尺のガス分離用中空糸４を、隣同士互い
にほぼ平行となり一定の間隔となるように多数回巻き掛
けて、二層のスダレ状の糸束を形成し、次いで、中空糸
４が前記枠体に多数回巻き掛けられている一方の棒状体
２′を含む部分を硬化性樹脂を注入するための金型内に
配置して、該金型内に硬化性樹脂を充填して、該樹脂を
硬化させ、前記棒状体２′と各中空糸４の巻き掛け部と
を一体に結束・固着している樹脂板５（第４図に示す）
を形成し、最後に、該樹脂板５及び各中空糸４の一部を
ナイフ等の切除用機具によってそれぞれ切除して各中空
糸の先端を開口させて、第５図に示すようなスダレ状中
空糸束エレメントを製造する方法を挙げることができ
る。

前記の枠体への中空糸の巻き掛けは、例えば、棒状体
２及び２′の間の中央を軸芯として回転する枠体３に、
該枠体３の棒状体２の長手方向に沿って往復しながら供
給される長尺の中空糸４を、巻き掛けて行うことが好ま
しい。

前記の製法において、樹脂板５の形成は、静置された
金型を用いる硬化成形法、あるいは、金型を高速で回転
させる遠心成形法のいずれで行ってもよい。

前記の中空糸束エレメントは、第１図に示すように各
中空糸の開口している開口部６を有する樹脂板側を、真
空ポンプなどの減圧装置10と連結された減圧室11の開口
部に、充分に密封状態で接続し設置されていればよく、
必要であれば、前述のように密封状態で接続するため
に、前記中空糸束エレメント12の樹脂板５の部分の周囲
に適当なブロックが取りつけられていてもよい。

前記の加熱乾燥器（ｂ）は、第１図に示すように、電
気的な加熱用のヒーター20が樹脂乾燥室22の底部（及び
側壁）に設けられており、そして、小型の送風用のファ
ン21が樹脂乾燥室22の側壁の上部に設けられていて、さ
らに、前記底部のヒーター20の周辺に乾燥気体吸入口24
が形成されていると共に、前記樹脂乾燥室22の上部に湿
潤気体取出口23が形成されているものであることが好ま
しい。

前記の加熱乾燥器（ｂ）は、第１図に示すように、前
記の除湿器（ａ）において除湿された乾燥気体が乾燥気
体吸入口24から導入されて、その気体がヒーター20によ
って加熱されて送風用のファン21によって樹脂乾燥室22
へ送り込まれ、そして、前記の樹脂乾燥室22内の樹脂の
ペレット23から水分を蒸発して除去し、その結果発生し
た湿潤気体を湿潤気体取出口23から送り出すことができ
る構造になっていることが好ましい。

前記の樹脂乾燥室22内の温度（発生する湿潤気体の温
度）は、約25〜250℃程度であり、そして、樹脂乾燥室
で発生する湿潤気体は、水分の濃度が約0.01〜10重量％
程度であることが好ましい。

そして、前記の加熱乾燥器（ｂ）で発生した湿潤気体
は、該加熱乾燥器（ｂ）の湿潤気体取出口23と除湿器
（ａ）の湿潤気体供給口14とを連結している湿潤気体導
管（ｃ）を経由して除湿器（ａ）に送り込まれるのであ
る。

さらに、除湿器（ａ）においては、湿潤気体が前記の
スダレ状中空糸束エレメントの各中空糸の外面と接触さ
せて、水分を減圧状態の中空糸内へ選択的に透過させる
ことによって、除湿し乾燥し、得られた乾燥気体を乾燥
気体排出口15から排出するのである。

この発明の熱風乾燥装置においては、必要であれば、
湿潤気体導管（ｃ）又は乾燥気体導管（ｄ）の途中に送
風用の小型ファンがさらに内設されていてもよい。

この発明の熱風乾燥装置においては、中空糸を経由し
て減圧室へ水分等の気体が少しづつ除去されるので、第
１図に示すように、乾燥気体導管（ｄ）の途中におい
て、大気等を分離膜モジュール30（図示してされてない
が真空ポンプ等によって分離膜の透過側が減圧されてい
る）に通して、乾燥された気体（空気等）を補給するこ
が好ましい。

〔実施例〕

以下、この発明を実施例によってさらに詳しく説明す
る。しかし、この発明はそれらの実施例によって限定さ
れるものではない。

参考例１第２図に示すようなアルミニウム製の枠体（径4mmの
円柱の一対の棒状体と、一辺1cmの四角柱の一対の支持
部材とからなる枠体であり、棒状体の長さが150mmであ
り、一対の棒状体の間隔が約180mmである。）を回転さ
せながら、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物と芳香
族ジアミンとから得られた芳香族ポリイミド製の非対称
性中空糸（宇部興産（株）製、宇部ポリイミド分離膜:D
タイプ）を供給して、1000回巻き付けて、第３図に示す
ような二層スダレ状の糸束を形成した。

前記の枠体上に形成された二層のスダレ状の糸束を使
用して、その糸束の枠体の一方の棒状体を固定シール用
の金型枠内に差し込み設置して、一液型のシリコンゴム
を金型内に注入し、25℃の硬化温度で前記シリコンゴム
を硬化させ、樹脂板を成形し、第４図に示すような形状
の糸束を形成した。

最後に、前記の樹脂板を有する糸束について、ナイフ
で樹脂板及び中空糸の一部を切除し、第５図に示すよう
な各中空糸の先端が開口されたスダレ状中空糸束エレメ
ント（有効膜面積:0.5m²）を作成した。

実施例１第１図に示すような熱風乾燥装置において、前記参考
例１で製造した10段の中空糸束エレメント12（総膜面
積;5m²）を、その中空糸束の部分が気体乾燥室13の内部
になるようにし、一方、その中空糸束エレメント12の各
中空糸束の開口部（樹脂板部分）６を、真空ポンプ10と
連結している減圧室11に密封・接続した状態になるよう
にして設置した除湿器（ａ）を作成し、そして、第１図
に示すように、前記除湿器（ａ）と加熱乾燥器（ｂ）と
を、湿潤気体導管（ｃ）及び乾燥気体導管（ｄ）によっ
て連結して、熱風乾燥装置を組み立てた。

前記の熱風乾燥装置の加熱乾燥器（ｂ）の樹脂乾燥室
22の内部に、含水率0.18重量％のポリカーボネート樹脂
のチップ10kgを入れて、樹脂乾燥室22の内部の温度を12
0℃になるように設定して、ファン21を作動させて、該
樹脂に加熱空気（熱風）を送り込み樹脂の加熱による乾
燥を行うと共に、加熱乾燥器（ｂ）で発生した湿潤気体
を、減圧室11が真空ポンプ10で約−740mmHg以下に減圧
されている除湿器（ａ）へ送風して、該除湿器（ａ）で
スダレ状中空糸束エレメント12による除湿を行い、得ら
れた乾燥気体を加熱乾燥器（ｂ）へ循環させて、前記ポ
リカーボネート樹脂の乾燥を、３時間、連続的に行っ
た。

前記の乾燥において、ポリカーボネート樹脂チップの
含水率は、３時間後において、0.011重量％であった。

また、前記の乾燥において、除湿器（ａ）の乾燥気体
排出口15から排出される気体（空気）の露点は、30分後
に４℃、１時間後に−16℃、1.5時間後に−23℃、２時
間後に−27℃、2.5時間後に−28℃、そして、３時間後
に−30℃であった。

〔本発明の作用効果〕

この発明の熱風乾燥装置は、ヒーター及びファンを内
設された樹脂チップの加熱乾燥器とスダレ状中空糸束エ
レメントを内蔵する湿潤気体の除湿器とが有機的に連結
している熱風乾燥装置であり、樹脂チップ等の水分を、
低い水分含有率にまで、低エネルギーで、効率的に除去
することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の熱風乾燥装置の一例を示す断面図
である。第２〜４図は、この発明の熱風乾燥装置に使用するスダ
レ状中空糸束エレメントの製造過程での中間構造を説明
する斜視図であり、第５図は、前記の中空糸束エレメン
トの一例を示す斜視図である。（ａ）：除湿器、（ｂ）：加熱乾燥器、（ｃ）：湿潤気
体導管、（ｄ）：乾燥気体導管。 1:支持部材、2:棒状体、3:枠体、4:中空糸、5:樹脂板、
6:中空糸の開口部。 10:減圧装置（真空ポンプ）、11:減圧室、12:中空糸束
エレメント、13:気体乾燥室、20:ヒーター、21:ファ
ン、22:樹脂乾燥室、23:樹脂チップ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】減圧装置と連結している減圧室が気体乾燥
室の側面に設けられており、気体乾燥室の湿潤気体供給
口と乾燥気体排出口との間にはガス分離用のスダレ状中
空糸束エレメントがその気体流路に対して直角に内設さ
れており、さらに、前記減圧室と前記中空糸束エレメン
トの各中空糸の内部とが連結されている除湿器（ａ）、ヒーター及びファンが設けられている樹脂乾燥室、湿潤
気体取出口及び乾燥気体吸入口を備えている加熱乾燥器
（ｂ）、並びに、前記除湿器（ａ）の湿潤気体供給口と加熱乾燥器（ｂ）
の湿潤気体取出口とを連結する湿潤気体用導管（ｃ）、
及び、前記除湿器（ａ）の乾燥気体の排出口と加熱乾燥
器（ｂ）の乾燥気体の吸入口とを連結する乾燥気体用導
管（ｄ）からなることを特徴とする熱風乾燥装置。