(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機枠１に支持されて一方向へ搬送駆動されるコンベアユニット２と、
コンベアユニット２の搬送部の上面側に配置されて、コンベアベルト６上に供給されるプラスチックペレットＰを所定の厚みおよび幅の堆積層に整形する整形ガイド２３と、
前記堆積層を間に挟んでコンベアベルト６の搬送部の上下に平行に配置される一対の電極板２７・２８と、
少なくとも両電極板２７・２８の外面周囲を密閉状に囲って電磁波の漏洩を防ぐシールド箱２９と、
一対の電極板２７・２８の間に高周波電圧を印加する高周波発振器３とを備えているプラスチックペレット用の結晶化装置。
【請求項２】
コンベアユニット２の上流近傍に、プラスチックペレットＰの表面を粗面化する前処理装置１１と、前処理装置１１から排出されるプラスチックペレットＰを整形ガイド２３へ送給案内するガイド体１０とが設けられており、前処理と結晶化処理とを一貫して連続的に行える請求項１記載のプラスチックペレット用の結晶化装置。
【請求項３】
シールド箱２９に、コンベアベルト６の搬送部の上方に配置した電極板２７を昇降操作して、一対の電極板２７・２８の対向間隔を変更調整する同調機構３０が設けてある請求項１又は２記載のプラスチックペレット用の結晶化装置。
【請求項４】
シールド箱２９がコンベアユニット２の外面周囲を密閉状に囲う状態で設けられており、乾燥気体を供給する乾燥気体供給装置４６とシールド箱２９とが、乾燥気体を送出案内する通路４７を介して接続してある請求項１又は２又は３記載のプラスチックペレット用の結晶化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、プラスチックペレットをコンベアで移送しながら連続的に結晶化し、乾燥することができる、プラスチックペレット用の結晶化装置に関する。この発明の結晶化装置は、高周波誘電加熱作用を利用してプラスチックペレットを加熱する。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチックペレットの従来の結晶化装置としては、攪拌加熱装置や、タンブラー式の加熱装置等のバッチ処理方式の結晶化装置が多用されている。これらの装置は、装置が大形で導入コストが高く付くうえ、熱伝導性に劣るプラスチックペレットを熱風によって外部から加熱するので、結晶化処理に長時間を要し、処理効率が低い。熱損失も大きい。さらに、処理槽内のプラスチックペレットを強制的に攪拌するので、以後の製品品質の低下の原因となる、ペレット粉末の発生や、ペレットの変形等を避けられない。
【０００３】
この発明の結晶化装置では、プラスチックペレットをコンベアで移送する間に結晶化処理を行うが、この種の結晶化装置は特公平７−３７０２７号公報に公知である。そこでは、図７に示すように水平の搬送部６０を有するフラットコンベア６１と、搬送部６０上にプラスチックペレット６２を落下供給するホッパー６３、およびスクリューフィーダー６４と、搬送部６０の外面を囲む処理槽６５とを有し、処理槽６５の上部に設けたマイクロ波発振装置６６から搬送部６０上へマイクロ波を放射して、プラスチックペレット６２を加熱し結晶化処理を行う。処理槽６５の底部には、送風機６９や送風管６７、およびヒータ６８を含む冷却風供給装置が設けてあり、この装置で冷却風を常時送給している。つまり、プラスチックペレット６２をマイクロ波で内部から加熱しながら、その表面を冷却風によって強制的に冷却することによって、結晶化処理時にペレット表面が軟化し、ペレットどうしが塊状に固着するのを防止している。
【０００４】
上記のようなペレットどうしの融着によるペレット塊の発生を防ぐために、従来は前処理を行っている。とくに、融点温度よりはるかに低い温度で表面が軟化し始める、ポリエステルやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の結晶性樹脂の場合には、ペレット表面を粗面化するための前処理が不可欠となる。前処理の具体例としては、ホッパー等の槽内でプラスチックペレットを攪拌し、あるいは金網製のふるい上にプラスチックペレットを載置し、振動を与える等によって、ペレット表面を粗面化することが知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
マイクロ波発振装置を加熱源とする従来の結晶化装置は、マイクロ波の到達深度が小さいため、コンベア上のプラスチックペレットの層厚みを十分に大きくすることができず、結晶化処理を連続して行うにも拘らず、十分な処理能力が得られにくい。また、マイクロ波でプラスチックペレットを内部から加熱するのと同時に、冷却風でペレット表面を冷却し、これによりペレット塊の発生を防ぐ処理形態を採るので、プラスチックペレットが過剰に冷却されやすい。過剰に冷却されたプラスチックペレットは、結晶化の度合が低下し、結晶化処理に長時間を要する。
【０００６】
また、通気性を有するコンベアを用いて搬送部上のプラスチックペレットを冷却しているが、層状に堆積しているプラスチックペレットを冷却風にむらなく晒すことが難しい。そのためペレット塊の発生を避けるには堆積層の厚みを十分に薄くせざるを得ず、処理能力が低下することを避けられない。
【０００７】
この発明の目的は、プラスチックペレットをコンベアで移送しながら連続して能率良く結晶化して乾燥できる、連続処理方式のプラスチックペレット用の結晶化装置を提供することにある。この発明の目的は、加熱源として電気力線の到達深度が大きな高周波誘電加熱装置を用いることにより、ベルトコンベア上のプラスチックペレットの堆積層厚さを十分に大きくでき、その分だけ結晶化処理の能率と能力とを同時に向上でき、同一処理能力であるなら装置全体を小形化することにある。
【０００８】
この発明の目的は、ペレット表面を粗面化するための前処理装置を備えていて、前処理から結晶化処理に至る一連の作業が連続して能率良く行え、とくに軟化温度が融点に比べて著しく低い結晶性樹脂に好適なプラスチックペレット用の結晶化装置を提供することにある。
【０００９】
この発明の目的は、プラスチックペレットの種類や水分率の違い、あるいは結晶化装置の周囲の温度、湿度等の処理条件の違いに応じて、負荷側インピーダンスを電源回路側のインピーダンスに適正に同調整合でき、従って高周波誘電加熱装置の加熱効率を常に高率に維持できるプラスチックペレット用の結晶化装置を提供することにある。この発明の目的は、プラスチックペレットの結晶化後の乾燥を短時間で能率良く行うことにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明の結晶化装置は、機枠１に支持されて一方向へ搬送駆動されるコンベアユニット２と、コンベアユニット２の搬送部の上面側に配置されて、コンベアベルト６上に供給されるプラスチックペレットＰを所定の厚みおよび幅の堆積層に整形する整形ガイド２３と、前記堆積層を間に挟んでコンベアベルト６の搬送部の上下に平行に配置される一対の電極板２７・２８と、少なくとも両電極板２７・２８の外面周囲を密閉状に囲って電磁波の漏洩を防ぐシールド箱２９と、一対の電極板２７・２８の間に高周波電圧を印加する高周波発振器３とを備えている。
【００１１】
具体的には、コンベアユニット２の上流近傍に、プラスチックペレットＰの表面を粗面化する前処理装置１１と、前処理装置１１から排出されるプラスチックペレットＰを整形ガイド２３へ送給案内するガイド体１０とを設け、前処理と結晶化処理とを一貫して連続的に行えるようにする。
【００１２】
シールド箱２９に、コンベアベルト６の搬送部の上方に配置した電極板２７を昇降操作して、一対の電極板２７・２８の対向間隔を変更調整する同調機構３０を設ける。シールド箱２９はコンベアユニット２の外面周囲を密閉状に囲う状態で設ける。乾燥気体を供給する乾燥気体供給装置４６とシールド箱２９とを、乾燥気体を送出案内する通路４７を介して接続して、シールド箱２９内に乾燥気体を流す。
【００１３】
【作用】
コンベアベルト６の搬送部上面に形成されたプラスチックペレットＰの堆積層は、ゆっくりと搬送されながら一対の電極板２７・２８の間を通過する。両電極板２７・２８の間には高周波電圧が印加されているので、ペレット内部の分子は電気力線の方向に配列しようとして、速い交番周期で振動し、あるいは回転する。その結果、分子どうしの摩擦によって熱を発生し、この内部からの熱によって結晶化する。さらにペレット内部に含まれる水分が蒸気化されてペレット外へ放出される。加熱源として、電気力線の到達深度が大きな高周波誘電加熱装置を用いるので、マイクロ波加熱を行う場合に比べて、プラスチックペレットＰの堆積層の厚みを十分に大きくできる。具体的には、堆積層の厚みを最大値で１５０mm以上とすることができる。
【００１４】
ペレット表面を粗面化する前処理装置１１を備えているので、前処理装置１１で粗面化したプラスチックペレットＰをコンベアベルト６上に連続的に供給して、前処理と結晶化処理とを連続して一貫処理できる。なお、この発明における結晶化処理とは、単に結晶化を行う場合と、乾燥のみを行う場合と、結晶化と乾燥とを連続して行う場合のいずれをも含む。
【００１５】
一対の電極板２７・２８間の誘電率は、処理前のプラスチックペレットＰの温度や水分率あるいは結晶化装置が設置してある環境の気温および湿度の変化等に応じて変化する。これらの変化要因に応じて負荷側インピーダンスを調整するために、上方の電極板２７を同調機構３０で昇降操作し、高周波誘電加熱を常に高効率で行えるようにしている。
【００１６】
プラスチックペレットＰは一対の電極板２７・２８の間を通過する間に加熱されて、まず結晶化される。この結晶化に要する時間は、堆積層の厚みの違いや、プラスチックペレットＰの種類の違い等によってある程度の幅があるが、３〜１０分程度で済む。結晶化したプラスチックペレットＰは引き続き加熱されて乾燥される。結晶化の間にも乾燥が並行して行われる。
【００１７】
先に述べたように、ペレット内部の水分は水蒸気になってペレット外へ放出される。このとき、例えば周囲の雰囲気の湿度が低ければ低い程、水蒸気の放出が促進される。従って、乾燥気体供給装置４６で生成した乾燥気体をシールド箱２９の内部へ送給すると、シールド箱２９内の雰囲気の湿度を低下させて、プラスチックペレットＰの乾燥をより短時間で行うことができる。
【００１８】
【実施例】
図１ないし図６はこの発明に係る結晶化装置の実施例を示す。結晶化装置は、縦長直方体状の機枠１を支持体にして、その上半部にコンベアユニット２を水平に配置し、コンベアユニット２の下方に高周波発振器３を配置する。コンベアユニット２は、フレーム４の両端寄りに軸支した一対のローラ５・５と、両ローラ５に巻き掛けられたコンベアベルト６と、下流側のローラ５を回転駆動するギヤードモータ７などで構成してある。コンベアベルト６は、ガラス繊維で編組したベルト本体の外表面にテフロンコーティングを施した、耐熱性を有するベルトからなり、その内周面の一側に沿って蛇行防止用の突条８がエンドレス状に設けてある。ローラ５は周囲にテフロン層が焼き付けられた金属製のローラからなり、その周面一側に先の突条８を受け入れる溝９が形成してある（図２参照）。
【００１９】
コンベアベルト６の上流側の上面上方に、プラスチックペレットＰをコンベアベルト６上へ落下案内するガイド体１０を設け、ガイド体１０の上方に前処理装置１１を配置する。ガイド体１０はホッパーからなる。図３において前処理装置１１は、スクリュー軸１２を内蔵するハウジング１３と、ハウジング１３の側端に固定した攪拌シリンダー１４と、スクリュー軸１２に固定した攪拌ロータ１５と、攪拌シリンダー１４の端部に順に固定した出口筒１６および変向筒１７などで構成する。
【００２０】
ハウジング１３の上部には投入口１８が設けてあり、この投入口１８から未処理のプラスチックペレットをハウジング１３内へ連続して供給する。スクリュー軸１２は図示していないモータで一方向に回転駆動されて、プラスチックペレットを攪拌シリンダー１４内へ強制的に送給する。攪拌ロータ１５は軸体の周面に一対の攪拌羽根１９を有し、攪拌シリンダー１４内のプラスチックペレットをラジアル方向に攪拌して、ペレット表面に擦り傷を生じさせ、表面を粗面化する。この粗面化をさらに効果的に行うために、図４に示すように攪拌シリンダー１４の断面形状を六角形にし、各辺部壁に長溝状の一群の加傷穴２０を通設している。粗面化に伴ってペレットの粉末が生じるが、この粉末は加傷穴２０からシリンダー外へふるい落とされて、図示していない集塵装置によって回収される。
【００２１】
前処理装置１１で粗面化されたプラスチックペレットＰは、ホッパー１０で貯められて、その下端の供給口１０ａからコンベアベルト６上へ連続して送給される。詳しくは図２に示すように供給口１０ａの下端に角箱状の貯留ケース２２を配置し、このケース２２の下流側に設けた整形ガイド２３でプラスチックペレットＰの堆積層の厚みと幅を規定した状態で送給する。整形ガイド２３は、供給口１０ａの側面に上下位置調整自在に締結したせき板２３ａと、コンベアベルト６の幅方向両端に配置した一対の規制板２３ｂとからなる。
【００２２】
せき板２３ａは貯留ケース２２から出てくる堆積層の上面を掻き取って、層厚みを所定値に規定し、同時に堆積層の上面を平坦に均らして、両規制板２３ｂの近傍において層厚みが不足し肩だれが生じるのを防止する。せき板２３ａの上下位置を微調整するために、機枠１の側面にブラケット２４を固定し、ブラケット２４に固定した調整ねじ２５でホッパー１０を支持している。調整ねじ２５にねじ込んだナット２６のねじ込み位置を変えると、ホッパー１０の支持位置が変わり、その結果、せき板２３ａの上下位置を微調整できる。なお、一対の規制板２３ｂは、貯留ケース２２の出口部から下流側のローラ５の近傍にわたって平行に立設してある（図１参照）。規制板２３ｂは、テフロン板等の耐熱性を有するプラスチック板材で形成する。
【００２３】
上記のように、コンベアベルト６で層状態のまま搬送されるプラスチックペレットＰを加熱して、結晶化処理と乾燥とを継続して行うために、搬送部の上下に一対の電極板２７・２８を配置している。さらに、両電極板２７・２８から放射される電磁波の漏洩を防ぐために、コンベアベルト６の周囲を含む機枠１の上半部がシールド箱２９で密閉状に囲ってある。
【００２４】
両電極板２７・２８のうちの一方の電極板２８はコンベアベルト６の下面に配置してフレーム４で水平に固定支持する（図５参照）。他方の電極板２７は搬送部の上方に配置して同調機構３０で水平に支持する。上方の電極板２７は、一辺の長さが規制板２３ｂの対向間隔より僅かに小さく設定された正方形のアルミニウム板で形成する。下方の電極板２８は、上方の電極板２７よりひと回り大きなアルミニウム板で形成し、その下面に断熱材３６を配置する。
【００２５】
上方の電極板２７を昇降操作して、両電極板２７・２８の対向間隔を調整し、負荷側インピーダンスを変更調整するために同調機構３０を設けている。図１において同調機構３０は、シールド箱２９の天井に固定したガイドボス３１で上下スライド自在に支持される左右一対の昇降軸３２と、両軸３２の下端に固定した支持板３３と、モータを駆動源にして支持板３３を上下操作する昇降器３４などで構成する。
【００２６】
図５において支持板３３は、電極板２７と同形同大のアルミニウム板で形成する。この支持板３３の下面下方に所定の間隔を開けて電極板２７を配置し、支持板３３の下面四隅に固定した絶縁棒３５で電極板２７を水平に支持する。支持板３３は薄い銅板を介して機枠１にアースしてある。なお形鋼で形成した機枠１の表面には、アルミニウムテープがくまなく貼り付けられて、電極板２７と機枠１との間で空中放電が生じるのを防いでいる。
【００２７】
シールド箱２９の箱壁はアルミニウム板で形成してあり、機枠１の正面側の箱壁に点検口３７を開口し、この点検口３７をアルミニウム製のドア３８で開閉自在に閉止している（図５参照）。コンベアベルト６の下流側の端部に臨む下面側の箱壁には、処理済みのプラスチックペレットＰ用の落下口３９を設けている。
【００２８】
図５において、電極板２７に臨むシールド箱２９の背面にはアルミニウム板で形成した給電箱４０が設けてある。給電箱４０と高周波発振器３とは、アルミニウム製のシールド管４１で接続してあり、その内部に銅棒からなる給電路４２が収容してある。給電路４２の上端に薄い銅板で形成した屈曲自在な給電板４３の一端を固定し、他端をシールド箱２９内へ導入して、給電枠４４を介して上方の電極板２７に接続している。給電板４３は電極板２７の昇降動作に連動して上下に屈曲する。
【００２９】
給電枠４４は、支持板３３と電極板２７との間に配置されて、電極板２７の上面に固定した絶縁棒４５で支持してある。図６において給電枠４４は、給電板４３と接続されるＴ字状の中央枠４４ａと、中央枠４４ａの左右突端に連続して、電極板２７の対向隅部へと連出される一対の腕部４４ｂとからなる。両腕部４４ｂはそれぞれ平面視形状をＵ字状として、経路長さを等しく設定する。電極板２７に対して高周波電流を均等に供給するためである。
【００３０】
プラスチックペレットＰの堆積層は、一対の電極板２７・２８の間を通過する間に結晶化され、引き続き乾燥される。この結晶後の乾燥処理をより能率良く行うために、機枠１の一側に乾燥気体供給装置４６を設け、乾燥気体供給装置４６で生成した低湿度の乾燥気体を、通路４７を介してシールド箱２９に強制送給できるようにしている。詳しくは、図１に示すようにコンベアユニット２が収容される側室の下流側の側端壁に通路４７を接続する。さらに、電極板２７が収容される主室上壁の上流端に排風口４８を設け、その出口端をシールド箱２９の外面に導出する。このように、乾燥気体をコンベアの移送方向と逆向きに流すと、乾燥処理を効果的に行うことができる。なお、この実施例における乾燥気体供給装置４６は除湿装置からなり、吸い込んだ周辺空気を固形吸着剤に接触させて低湿度化し、その露点を−５０℃にまで低下させる。乾燥気体としては窒素ガスを用いることができる。
【００３１】
図６において、符号５１は光センサー、５２は光ファイバーである。光ファイバー５２の一端は上方の電極板２７の中央近傍にソケットを介して装着されて、その下方を通過するプラスチックペレットＰからの反射光を導入し、光センサー５１へと送給する。光センサー５１は例えば放射温度計からなり、プラスチックペレットＰの表面の程色状態および反射率の違いに応じた信号を出力する。この出力信号からプラスチックペレットＰの結晶化の度合を知ることができる。
【００３２】
プラスチックペレットは、種類によって結晶化する温度が異なる。結晶化する温度は予めわかっているので、光センサー５１の出力信号に基づき、プラスチックペレットの温度が結晶化温度に確実に達するよう、例えばギヤードモータ７を介してコンベアベルト６の送り速度をフィードバック制御してペレットの加熱時間を調整することができる。
【００３３】
以上のように構成した結晶化装置は、コンベアベルト６上にプラスチックペレットＰの堆積層を形成した状態で、電極板２７を同調機構３０で上方の待機位置から徐々に下降操作して、負荷側のインピーダンスを電源回路側のインピーダンスに同調整合させる。このとき、高周波発振管の電流値をバリアブルコンデンサーで調整し、電源回路側のインピーダンスを微調整することによって、同調の度合を好適化することができる。
【００３４】
以後はコンベアベルト６を微速度（５〜１５cm／min)で送り駆動しながら、堆積層を両電極板２７・２８の間で加熱し、結晶化と乾燥とを行う。このときプラスチックペレットＰの表面が予め粗面化してあるので、ペレットどうしが融着しペレット塊を生じるのを確実に防止できる。結晶化の進行に並行して、ペレット内部に含まれる水分が蒸発し乾燥が進行する。プラスチックペレットＰの乾燥化は、シールド箱２９内を流れる乾燥気体によって著しく促進されるので、乾燥に要する時間を大幅に短縮できる。なお、乾燥気体は必要に応じてヒータで加熱し、高温低湿度の状態にして供給できる。
【００３５】
上記の実施例では、プラスチックペレットＰの粗面化処理から、結晶化を経て乾燥までの一連の処理を連続して行うようにしたが、必ずしもその必要はない。例えばヘンシェルミキサーやＶブレンダー、タンブラーブレンダー等の攪拌措置を用いて別途粗面化処理を行い、粗面化されたプラスチックペレットＰをガイド体１０で供給して、結晶化および乾燥を行うことができる。ガイド体１０としてはホッパー以外にシュートを用いることができる。同調機構３０の昇降器３４としては、エアーシリダーや電動シリンダー等を適用できる。コンベアベルト６を通気可能な網状体で形成し、吸引ファンをコンベアユニットの下面上流側に設けて、プラスチックペレットＰの堆積層に乾燥気体を強制的に通すと、乾燥能率をさらに向上できる。この場合の乾燥気体として窒素ガスを用いてもよい。
【００３６】
【発明の効果】
この発明の結晶化装置によれば、プラスチックペレットＰをコンベアベルト６で移送しながら、その間に高周波誘電加熱作用によってペレット内部から加熱し、結晶化処理を行うようにしたので、従来のバッチ処理方式の結晶化装置に比べて、結晶化処理を連続して能率良く行うことができる。加熱方式として高周波誘電加熱方式を採るので、マイクロ波を発振源とする加熱方式の結晶化装置に比べて、プラスチックペレットＰの堆積層の厚み寸法が大きい場合にも、支障なく結晶化と乾燥を行うことができ、その分だけ結晶化処理を能率良く行える。
【００３７】
前処理装置１１を含む結晶化装置によれば、粗面化されたプラスチックペレットＰをコンベアベルト６上に連続して供給できるので、前処理と、結晶化および乾燥を連続して一貫処理でき、結晶化処理をさらに能率良く行って生産性を向上できる。また、乾燥気体供給装置４６を含む結晶化装置によれば、乾燥途中のプラスチックペレットＰを低湿度の乾燥気体に晒して、その乾燥作用を著しく促進でき、乾燥に要する時間を大幅に短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】結晶化装置の概略断面図である。
【図２】ペレット供給部の詳細構造を示す縦断正面図である。
【図３】前処理装置の縦断正面図である。
【図４】図３におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】図５におけるＣ−Ｃ線断面図である。
【図７】従来の結晶化装置の概念図である。
【符号の説明】
１  機枠
２  コンベアユニット
３  高周波発振器
６  コンベアベルト
１１  前処理装置
２３  整形ガイド
２７・２８  電極板
２９  シールド箱
３０  同調機構
４６  乾燥気体供給装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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