JPH01163007A - 粉粒体の乾燥・結晶化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は粉粒体の乾燥・結晶化装Ｒ１詳しくは、合成樹
脂から成る粉粒体の乾燥・結晶化装置に関する。

（従来の技術） 一般にポリカーボネートやポリエステルテレフタレート
など温度上昇により粘着性が生じて融ｄする湿潤性樹脂
材料を用いて成形を行なう場合において、樹脂材料の含
水量が一定値以上あると、成形条件が難かしくなるばか
りが、成形品の物性が低下するので、通常は樹脂材料を
７０″Ｃ〜１８０℃の温度で乾燥して含水量を一定値以
下に押えており、例えばポリカーボネートの場合には、
０．０１％以下、又はポリエステルテレフタレート（以
下ＰＥＴ樹脂という）の場合には、０．００５％以下の
含水量にする必要があったのである。

特に、結晶性合成樹脂であるＰＥＴ樹脂の粉粒体を乾燥
させる場合、一般の合成樹脂はその融点より２０〜３０
°Ｃ程度低い温度で粘着性を帯びるのに対して、ＰＥＴ
樹脂ではその融点より大幅に低い温度、例えば融点２５
５℃のＰＥＴ樹脂では、その融点より１５０℃程度低い
温度即ち１゜０°Ｃ程度で粘着性を帯びることになる。

しかし、ＰＥＴ樹脂の場合、１００℃以上の加熱でも粉
粒体の表面は粘着性を帯びてくるが、同時に前記ＰＥＴ
樹脂の結晶化が進行することになり、結晶化率が２０％
程度で粉粒体表面の活管が低減し、それ以後は粘着性を
示さなくなるのである。

また、結晶化に要する時間は、乾燥に要する時間より乙
かに少ない。従って、ＰＥＴ樹脂からなる粉粒体を、成
形時に要求される前記した含水量０．０００５％以下に
なるまで乾燥する場合に必長な時間より粉粒体の結晶化
に要する時間が乾燥に要する時間に比較して非常に短か
いことから、先ず結晶化処理した後乾燥処理を行う所謂
二段階処理を行っているのである。つまり、先ず粉粒体
を結晶化させることにより、粉粒体の表面が粘着性を帯
びる温度を高くして、後処理である乾燥処理をできるだ
け高い温度で行えるようにして、乾燥処理に要する時間
を短縮し、かくして全体としてのＰＥＴ樹脂の乾燥に要
する時間を短かくしているのである。

しかして、従来前記合成樹脂材料から成る粉粒体を乾燥
したり、結晶化したりする装置としては、下部に排出口
をもったホッパー内の底部に、パンチングメタルを設け
、このパンチングメタルの下方より熱風を供給すると共
に、前記ホッパーの中心部に上下方向に向う回転軸に取
付けたアジテータ−によりホッパー内の樹脂材料を撹拌
して樹脂材料を乾燥させたり結晶化させたりする乾燥又
は結晶化装置が提供されている。

又、前記パンチングメタルを用いることなく、前記ホッ
パー中心部に上下方向に向かう熱風供給管を取付けて、
該供給管の下端を前記ホッパー内に下向きに開口させて
、ホッパー内に熱風を供給するようにした乾燥又は結晶
化装置も提供されている。

（発明が解決しようとする問題点） ところで一般に多孔質又は積層構造をなしている多量の
水分を含む食品等の乾燥は、食品等の内部から表面へ水
が毛細管現象によって移動し、表面で蒸発する恒率乾燥
であるので、表面温度の上昇を抑えることができるが、
合成樹脂材料等均一構造をなす物質の乾燥は、物質内部
から表面への水の拡散移動によって行なわれる減率乾燥
であるので、表面温度の上昇を抑える程多量の水分の蒸
発は期待できないのである。従って、減率乾燥において
は、乾燥温度の高い方が水の拡散を促進して乾燥速度が
早くなるのであって、例えばナイロン−６のバッチ式乾
燥槽における熱風乾燥によれば、含水量１０．ＯＯＯｐ
ｐｍのナイロン−６を１０００　ｐｐｍ乾燥する場合、
熱風温度９０℃で約１３時間要するが、１００℃では７
時間、１１０°Ｃでは４時間という如く、送風温度を高
くすれば早く乾燥することができるのである。又、ＰＥ
Ｔ樹脂の結晶化を行う場合でも同様で、例えば熱風温度
１２０℃で約２時間を要するが、１７０℃ではわずか１
０分程度で済むのである。

しかし乾燥温度を高くするには限度がある。

即ち、合成樹脂材料から成る粉粒体を乾燥する熱風の温
度を融点温度に対しある一定の温度より高くすると、粉
粒体の表面が軟化して互いに融若し、均一な熱風による
乾燥ができなかったり、又、表面が酸化して着色し、成
型材料として使用できなくなったりするから、熱風温度
を上げることによって乾燥時間を大幅に短かくすること
はできなかったのである。

又、ＰＥＴ樹脂からなる粉粒体を短時間で結晶化する場
合も同様で、融点に対し一定以上の高い温度で加熱する
と融むの問題が生ずるし、また、熱風による加熱は、粉
粒体外部からの加熱であるから、粉粒体の表面側におい
て結晶化が先に進み、粉粒体内部から表面への水分の拡
散を阻止し、水分を内部に封じ込むことになり、後に行
う乾燥において、乾燥速度が抑制される要因となるので
ある。尚、粉粒体の結晶化を均一にしようとすれば、結
晶化温度を低くすればよいが、結晶化に長時間を要する
問題があった。

又、融若の問題に対しては撹拌羽根を用い、その回転速
度を高速とし、融若しようとする粉粒体を分離させるよ
うにする方法があるが、粉粒体が微細化してダストが発
生する問題があって、前記融若の問題は解決できないの
である。

本発明は以上の如き問題に鑑みて発明したもので、マイ
クロ波による加熱は被加熱体の内部から加熱であること
に注目して、従来の熱風による乾燥又は結晶化に比較し
て短時間に主として合成樹脂材料から成る粉粒体の乾燥
又は結晶化及び乾燥結晶化を行なえる乾燥・結晶化装置
を提供しようとするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は図面の実施例に示した如く、合成樹脂材料から
成る粉粒体の乾燥・結晶化装置であって、材料入口（１
１）と材料出口（１２）とをもつ処理槽（１）と、該処
理槽（１）内の粉粒体にマイクロ波を放射するマイクロ
披裂Ｖ１（２）と、前記処理槽（１）内の材料温度を検
出する温度センサー（３）と、この温度センサー（３）
による検出結果に基づいて前記マイクロ波装置（２）か
ら放射するマイクロ波放射出力を制御するコントローラ
（２１）とを備えていることを特徴とするものである。

（作用） しかして以上の粉粒体の乾燥・結晶化装置では、材料人
口（１１）より処理槽（１）内に装入する主として合成
樹脂材料から成る粉粒体を前記処理槽（１）内でマイク
ロ波装置（２）から放射するマイクロ波によって、熱風
による外部加熱より速く加熱して、粉粒体内部からの水
分の表面への拡散又は、ＰＥＴ樹脂の結晶化においては
粉粒体内部からの結晶化を促しながら処理槽（１）内の
材料温度を温度センサー（３）にて検出し、この検出結
果に基づいてマイクロ波放射出力をコントローラ（２１
）にて制御することによって、前記材料温度を前記粉粒
体の最適乾燥及び結晶化温度、即ち粉粒体の表面が軟化
して固まったり、又酸化による変色を起こす限度以下の
温度に制御して、従来の熱風による粉粒体表面からの加
熱に比較して速やかに粉粒体を乾燥・結晶化することが
できるのである。

（実施例） 以下本発明にか＼る粉粒体の乾燥・結晶化装置を図面の
実施例に基づいて説明する。

図において（１）は例えば透明又は不透明なテフロン、
ガラス又はセラミック等前記マイクロ波が透過する材料
により形成される縦型の円筒形をなす処理槽であり、そ
の上部に材料入口（１１）と風出口（１３）を備えると
共に、その下端に円錐状部（１４）を設け、この円錐状
部（１４）の下端には材料出口（１２）を設けて、この
材料出口（１２）にロータリーフィーダ（１５）を設け
ている。又前記処理槽（１）の上下方向中央部局りに、
前記処理槽（１）外周面と、マイクロ波を反射する金属
で囲まれた所定長さを有する円筒体（１６）とにより環
状空間（１７）を設け、史に前記円筒体（１６）の下部
中央部を円筒状に下方へ前記ロータリーフィーダ（１５
）をａける位置の途中まで前記処理槽（１）の外周面に
沿わせて延長するのである。（２２）は前記円筒体（１
６）の半径方向−価に設けた導波管で、該導波管（２２
）の基端に設けるマイクロ波装置（２）より放射する２
　４５０　ＭＨｚのマイクロ波を前記円筒体（１６）の
内部へ導くものでありＮ　＋１ｉｉ記マイクロ波装置（
２）はコントローラ（２１）を備えており、このコント
ローラ（２１）　ハ＋］’ｌ　記マイクロ波装置（２）
より放射するマイクロ波放射出力を制御するのである。

又（４）は送風機（４２）からの風を前記処理槽（１）
に送風する送風管であって、前記円筒体（１６）の下方
への延長部における半径方向−側から前記処理＋１ｆｆ
　（１）内に突入させて、その先端に前記処理槽（１）
の中心部で下方に円錐状に開放する開口部（４６）を設
けるのである。更に１）ｉｊ記ロータリーフィーダ（１
５）の」二方近くの前記処理格（１）の内部に送風孔（
４７）を設け、この送風孔（４７）をバルブ（４５）を
介して前記送風管（４）に接続する。又、前記処理槽（
１）の下部に設ける開口部（４６）と前記送風孔（４７
）との間に、乾燥又は結晶化して前記処理槽（１）下部
に滞留する粉粒体の水分を自動測定する自動連続水分測
定装置（５２）のセンサー（５１）を設ける。前記処理
槽（１）の上部に設ける風出口（１３）をフィルター（
４１）、ファン（４２）、脱湿装置？！（４３）及び電
気ヒータ（４４）を介して前記送風管（４）に接続して
、風の循環経路を形成する。

又、（３）は前記環状空間（１７）の中央部に位置する
前記処理槽（１）の中央部付近の材料温度を検出する温
度センサーで、この温度センサー（３）の検出結果に基
づいて、前記マイクロ波装置（２）から放射するマイク
ロ波放射出力を制御するのである。

本発明は以上の如（構成するもので、使用に際しては、
前記材料入口（１１）より主として合成樹脂材料より成
る粉粒体を前記処理槽（１）内に装入して、前記マイク
ロ波装置（２）からマイクロ波を放射させ、このマイク
ロ波を前記導波管（２２）により前記処理４！（１）の
周りに設ける環状空間（１７）に導き、前記マイクロ波
によって前記処理槽（１）内の粉粒体を加熱するのであ
る。このようにして、粉粒体を加熱する一方、前記送風
管（４）から空塔速度１　、０　ｍ／ｓｅｅで前記処理
槽（１）内に送風される風によって、前記粉粒体が前記
処理槽（１）における前記送風管（４）の開口部（４６
）より上方で流動層を形成しながら強制的に撹拌される
のである。

このようにして、マイクロ波加熱による粉粒体内部にお
ける水分の表面への拡散移動及びＰＥＴ樹脂の結晶化で
は粉粒体内部の結晶化の促進占、前記開口部（４６）か
らの送風による攪拌とによって、粉粒体が速やかに、か
つ、均一に加熱され、しかも粉粒体を撹拌する前記送風
による風が粉粒体の水分を吸収して前記風出口（１３）
から前記処理槽（１）の外へ出て行くから、粉粒体を速
やかに、かつ、均一に乾燥・結晶化することが更に促進
されるのである。

この際に、前記処理槽（１）内の材料温度を前記温度セ
ンサー（３）によって検出し、この検出結果に基づいて
、前記マイクロ波装置（２）から放射するマイクロ波放
射出力を前記コントローラ（２１）によって制御して、
前記材料温度を装入する粉粒体に応じた温度に制御して
、粉粒体表面の軟化による融若及び酸化による変色を避
けて乾燥又は結晶化することになるのである。斯ように
して乾燥又は結晶化する粉粒体は、前記処理槽（１）の
下部に設ける前記開口部（４６）より下方に滞留して、
前記ロータリーフィーダ（１５）によって適宜排出され
るのであって、前記自動連続水分測定装置（５２）のセ
ンサー（５１）で前記処理ＭＪ（１）下部に滞留する材
料の水分を測定し、この測定結果に基づいて、前記ロー
タリーフィーダ（１５）を操作して、粉粒体を前記処理
槽（１）より排出するのである。

又、前記処理槽（１）下部に滞留する乾燥又は結晶化し
た粉粒体が前記ロータリーフィーダ（１５）によって排
出されるまでの間、前記ロータリーフィーダ（１５）近
くに設ける送風孔（４７）からの少量の水分運搬用の送
風により、乾燥状態を維持できるようにしている。

尚、実施例では、前記風出口（１３）を、フィルター（
４１）、ファン（４２）、脱湿装置（４３）及び電気ヒ
ータ（４４）を介して前記送風管（４）に接続して、風
の循環経路を形成しているが、必ずしも風を循環させる
必要はなく、前記風出口（１３）を大気に開放すると共
に、大気から前記ファン（４２）に空気を取入れるよう
にしてもよいのである。

又、前記自動連続水分測定装置（５２）が指示する水分
の値を一定になるように、前記コントローラ（２１）や
、前記開口部（４６）からの送風の温度、湿度及び量又
は前記処理槽（１）下部に滞留する粉粒体の滞留量等を
制御することによって一層効率的な粉粒体の乾燥又は結
晶化が行なえるのである。

第２図乃至第６図はそれぞれ他の実施例を図示するもの
で、以下に簡単に説明するが、第１図と同じものについ
ての説明は省略する。

第２図の図中、（１）は横型の処理槽であって、該処理
槽（１）の上部−側嬬部に材料入口（１１）を、他側端
部に風出口（１３）を設けると共に、前記処理槽（１）
の下部における前記材料入口（１１）を設けた側の側壁
に送風管（４）を接続して開口させる一方、前記風出口
（１３）を設けた側の端部の下部に上下方向に延びる筒
状の材料滞留部（１８）を設け、この滞留部（１８）の
下部先端部を前記処理槽（１）の底より下方に突出させ
、その突出部に材料出口（１２）を設けて、この材料出
口（１２）にロータリーフィーダ（１５）を設ける。又
、前記送風管（４）の前記処理槽（１）への接続位置の
」１方から、前記筒状滞留部（１８）上端部に向って傾
斜するメソシュ状の床（６）を設けると共に、この床（
６）に前記筒状滞留部（１８）上端部に連がる孔を設け
ることにより、前記処理槽（１）の内部空間を風室（８
）と材料室（９）とに区画するのである。一方、前記処
理槽（１）の上部にコントローラ（２１）を備えた複数
のマイクロ波装置（２）・・・を前記床（６）の傾斜方
向に配設すると共に、各マイクロ波装置（２）に対応す
る温度センサー（３）を各マイクロ波装置（２）の下方
で、かつ前記床（６）の上方に位置させて、前記床（６
）上で乾燥又は結晶化する粉粒体の材料温度を検出でき
るように設けるのである。尚、（９１）は流動層の仕切
板である。

しかして前記材料入口（１１）から装入する主として合
成樹脂材料から成る粉粒体は前記送風管（４）からの送
風によって、前記床（６）の上で流動しながら、粉粒体
の温度検出によって、放射出力を制御されるマイクロ波
と送風によって均一に加熱されて乾燥又は結晶化され、
順次前記床（６）の傾斜に沿って移動し、前記滞留部（
１８）に滞留して適宜ロータリーフィーダ（１５）によ
って排出されるのである。

第３図の図中（１）は縦型円筒状処理槽であって、該処
理槽（１）の中心部に上方より下方に向かう撹拌羽根（
６１）をもった回転軸（６２）を、その下端部が前記処
理槽（１）の上下方向中央部よりや一下方に位置するよ
うに設け、前記回転軸（６２）の下端部が位置する前記
処理槽（１）の−側に導波管（２２）を設けて、該導波
管（２２）にコントローラ（２１）を備えたマイクロ波
装置（２）を取付けると共に、前記導波管（２２）を延
長して送風管（４）に接続し、この送風管（４）から前
記導波管（２２）を通って除湿用の送風が行なえるよう
にするのである。

しかして、前記処理槽（１）内に装入する材料は、前記
回転羽根（６１）によって撹拌されながら、粉粒体の温
度検出によって放射出力を制御されるマイクロ波による
加熱と、前記送風管（４）から前記導波管（２２）を経
て送風される除湿用空気とによって、固まったり、酸化
して変化することなく均一に、かつ、速やかに乾燥又は
結晶化するのである。

第４図の図中（１）は、第３図と同様に縦型円筒状処理
槽であって、該処理槽（１）内に上から下に向って延び
るスクリュー（６３）を回転自由に設けると共に、前記
処理＋！９（１）の−側に複数の導波管（２２）・・・
を上下方向に配設して、各導波管（２２）の基端にマイ
クロ波装置（２）を設け、更に前記各導波管（２２）の
前記処理槽（１）への配設位置近くにおける前記処理槽
（１）内部に温度センサー（３）を配置するのである。

又、前記処理槽（１）の下部に設けるロータリーフィー
ダ（１５）の近くに送風孔（４７）を１設けるのである
。

しかして前記処理槽（１）に装入する粉粒体は前記スク
リュー（６３）の回転によって、撹拌されつ＼前記スク
リューの回転に応じた速度で下方に押しやられると同時
に、前記温度センサー（３）によって放射出力を制御さ
れるマイクロ波によって内部から加熱されると共に前記
送風孔（４７）から送られる除湿空気によって固まった
り、酸化して変色することなく、均一に、かつ、速やか
に乾燥又は結晶化されるのである。

第５図は結晶化を目的としたバッチ式の実施例を示すも
ので、処理槽（１）は断面円形とし、その下端部を円錐
杖として、その最下端部に、送風機（４２）からの風を
前記処理槽（１）内に送風する送風孔（４７）を備えて
いる。更に前記処理槽（１）の上部には、材料入口（１
１）と風出口（１３）とを設けると共に、上下方向に延
び、かつ、一端に複数の羽根（６１）を備えた回転軸（
６２）を回転自由に設けて、他端を図示しない駆動装置
に連結し、該駆動装置の駆動によって、前記材料人口（
１１）から前記処理槽（１）に装入するＰＥＴ樹脂から
なる粉粒体を必要に応じて撹拌できるようにしている。

又（１９）はマイクロ波が透過できる合成樹脂からなる
隔離壁であり、（２２）は前記処理槽（１）の−側に接
続する導波管であって、該導波管（２２）の前記処理槽
（１）との接続部に設ける前記隔壁（１９）はマイクロ
波を透過させるが、前記処理槽（１）に装入する粉粒体
の前記導波管（２２）内への入り込みを防いでいる。ま
た、前記導波管（２２）の基部には前記コントローラ（
２１）と前記マイクロ波装置（２）とを設けている。又
、（１０）は前記処理Ｍｇ（１）における円錐軟部の上
端部に設けたパンチングメタルよりなる仕切り板であっ
て、ｉ１’Ｊ記送風孔（４７）からの風を通過させると
共に、粉粒体の下方への落下を阻止している。

、又第６図に示す実施例は１つの処理槽で、結晶化樹脂
であるＰＥＴ樹脂からなる粉粒体を、連続的に結晶化と
共に乾燥を行えるようにしたちのであって、第５図に示
した処理槽（１）を下方に延長すると共に、前記回転軸
（６２）も下方に延長して上部には第３図と同様の撹拌
羽根（θ１）を設けると共に、下方への延長部には複数
の撹拌棒（６３）・・・を設けている。尚、前記撹拌棒
（６３）・・・による粉粒体の撹拌作動は結晶化のみを
目的として行なう前記羽根（６１）・・・の撹拌作動よ
り弱くなるようにして、粉粒体の必要以上の撹拌を避け
、前記粉粒体が長時間撹拌作動を受けることによるダス
ト発生を抑えている。

次に、サイズ２〜３ｓ嘗φ、含水量２１８０ＰＰｍのベ
レットから成る未結晶のＰＥＴ樹脂を、第５図に示した
バッチ式乾燥・結晶化装置と従来例とにより結晶化を行
ったところ、表−１の結果となった。また、それぞれの
結晶化処理後にそれぞれ従来の熱風による乾燥装置を用
い、乾燥温度１５０℃で３時間乾燥を行ったところ、下
記表−２の如くの結果を得た。

表　　　　　　　　　１ 表　　−２ 表−１から明らかな通り、本発明にか＼る乾燥・結晶化
装置によりＰＥＴ樹脂を結晶化した場合、従来の低温法
に比較して結晶化に要する時間は高温法と同様短時間（
１０分）であり、しかも、従来例の高温法による結晶化
の場合では、乾燥時間満了時の含有水分量は７３　ＰＰ
ｍで目標含水量５０　ＰＰｍ以下に到達しないのである
が、本発明によれば、低温法と同様目標含水量５　Ｑ　
ＰＰｍより低い３３ＰＰａ＋にできたのである。

尚、サイズ、含水量が同じの未結品ＰＥＴ樹脂を第６図
に示した乾燥・結晶化装置によって、結晶化と共に乾燥
を行った場合、７０分で含有水分を５２ＰＰｍにするこ
とができたのであって、結晶径従来の熱風による乾燥装
置を用いる場合に比較し、その乾燥時間を著るしく短縮
できるのである。

（発明の効果） 以上説明した如く、本発明によれば、合成樹脂材料から
成る粉粒体の乾燥・結晶化装置であって、材料人口（１
１）と材料出口（１２）とをもつ処理傅（１）と、該処
理槽（１）内の粉粒体にマイクロ波を放射するマイクロ
波装置（２）と、前記処理槽（１）内の材料温度を検出
する温度センサー（３）と、この温度センサー（３）に
よる検出結果に基づいて前記マイクロ波装置（２）から
放射するマイクロ波放射出力を制御するコントローラ（
２１）とを備えていることを特徴とするものであるから
、主として合成樹脂材料から成る粉粒体を処理槽（１）
内で、マイクロ波装置（２）から放射するマイクロ波に
よって粉粒体の内部から加熱して、粉粒体内部の水分の
表面への拡散移動又はＰＥＴ樹脂の結晶化では、粉粒体
内部の結晶化を促進しながら、前記処理槽（１）の材料
温度を温度センサー（３）で検出し、この検出結果に基
づいてコントローラ（２１）により前記マイクロ波装置
（２）のマイクロ波放射出力を制御して、前記温度を粉
粒体に応じた粉粒体表面の軟化による敵前又は酸化によ
る変色を招かない温度に制御することによって、従来の
熱風による乾燥又は結晶化装置において見られるパンチ
ングメタルの目詰りや、粉粒体の回前による不均一乾燥
又は結晶化を懸念することなく、熱風による加熱に比較
して大幅に短かい時間で乾燥又は結晶化することができ
、従って、連続作業による乾燥又は結晶化が可能となる
し、又、連続作業にすることによって、従来の乾燥・結
晶化装置の数を少なくして、余ったスペースを他に利用
することができるのである。

また、本発明はＰＥＴ樹脂の場合、その結晶化のみに用
いることもできるが、結晶化と同時に乾燥させることも
できるのである。

従って、従来例のように結晶化装置と乾燥装置とを別個
に用いる必要はなくなり、之により設４ｉｉｉ費を低減
できるし、設備スペースも少なくすることができるので
ある。

４、　図面ノｆｒｉＴ　ＩＬ　す説明 第１図は本発明の一実施例を示す概略説明図、第２図乃
至第６図はそれぞれ他の実施例を示す要部断面図である
。

（１）・・・・・・処理槽 （２）・・・・・・マイクロ波装置 （３）・・・・・・温度センサー （２１）・・・・・・コントローラ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 合成樹脂材料から成る粉粒体の乾燥・結晶化装置であっ
   て、材料入口（１１）と材料出口（１２）とをもつ処理
   槽（１）と、該処理槽（１）内の粉粒体にマイクロ波を
   放射するマイクロ波装置（２）と、前記処理槽（１）内
   の一材料温度を検出する温度センサー（３）と、この温
   度センサー（３）による検出結果に基づいて前記マイク
   ロ波装置（２）から放射するマイクロ波放射出力を制御
   するコントローラ（２１）とを備えていることを特徴と
   する粉粒体の乾燥・結晶化装置。