(57)【要約】      （修正有）【課題】スクリューコンベアにより材料を乾燥する際に、例えば、ＬＣＰペレットを乾燥するような場合であっても、乾燥中にはダンゴ状態に、乾燥後に放置するとペレットが固まって装置が詰まったり、抜出しができなくなるなどの問題のないスクリューコンベア型処理装置を提供する。【解決手段】内壁にスパイラル構造を有する中空スクリューコンベア３内の、加熱ゾーンの後に冷却ゾーンを有し、該加熱ゾーンの長さをＬとしたときに、前記冷却ゾーンの長さが０．５Ｌ〜２Ｌであるスクリューコンベア型処理装置１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内壁にスパイラル構造を有する中空スクリューコンベア内の、加熱ゾーンの後に冷却ゾーンを有し、該加熱ゾーンの長さをＬとしたときに、前記冷却ゾーンの長さが０．５Ｌ〜２Ｌであることを特徴とするスクリューコンベア型処理装置。
【請求項２】
前記加熱ゾーンに加熱手段が設置され、該加熱手段が近赤外線ヒーター、マイクロ波発生装置および加熱ガス発生装置から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする請求項１記載のスクリューコンベア型処理装置。
【請求項３】
前記加熱ゾーンに加熱手段が設置され、該加熱手段がスクリューコンベアの回転径の中心領域にあることを特徴とする請求項１または２記載のスクリューコンベア型処理装置。
【請求項４】
前記冷却ゾーンに、冷却気体の供給部を具備することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のスクリューコンベア型処理装置。
【請求項５】
前記冷却ゾーンの外周部を冷却する装置を具備することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のスクリューコンベア型処理装置。
【請求項６】
前記スパイラル構造間に、スパイラルの壁の高さより低いじゃま板を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のスクリューコンベア型処理装置。
【請求項７】
前記じゃま板が１スパイラル全周あたり３〜２０個存在するものであることを特徴とする請求項６記載のスクリューコンベア型処理装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載のスクリューコンベア型処理装置に粒状体を供給して熱処理を行うことを特徴とする粒状体の熱処理方法。
【請求項９】
粒状体が、熱可塑性樹脂の粉末またはペレットであることを特徴とする請求項８記載の粒状体の熱処理方法。
【請求項１０】
熱可塑性樹脂が、ナイロン、ポリフェニレンスルフィド、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリプロピレン、ポリカーボネート、および液晶ポリエステル樹脂から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項９記載の粒状体の熱処理方法。
【請求項１１】
冷却ゾーンで供給する冷却気体が、粒状体の表面温度より低い露点まで乾燥された気体であることを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載の粒状体の熱処理方法。
【請求項１２】
スクリューコンベア型処理装置の出口位置における粒状体の温度が、（該熱可塑性樹脂のＴｇ+８０）℃以下であることを特徴とする請求項９〜１１のいずれかに記載の粒状体の熱処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続加熱装置およびそれを用いた粒状体の熱処理方法に関する。詳しくは、熱可塑性樹脂の粉末やペレットなどの粒状体の乾燥などに適した連続加熱装置と粒状体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリエステル樹脂などの熱可塑性樹脂を混練したり、成形したりする際は、通常、加熱溶融する。このとき、水分を持ち込んだまま加熱処理すると、加水分解などにより物性が低下する場合があるため、前処理として乾燥する必要があった。
【０００３】
しかし、加熱して乾燥する場合、高温で乾燥すると熱可塑性樹脂の表面が軟化し、ダンゴ状になるという問題があるため、樹脂が軟化しない温度に制御して乾燥をしたり、加熱処理中に攪拌羽によって材料を流動化させながら乾燥する手法などがとられてきた。
【０００４】
しかしながら、樹脂が軟化しない温度において乾燥すると、目的とする水分率まで乾燥するためには長い処理時間を必要とし、さらに、攪拌羽を利用すると材料から粉が発生するなどの問題があった。この問題を解決するため、特許文献１には、中空のスクリューコンベアによって材料を攪拌しながら乾燥する装置および方法が提案されている。
【０００５】
しかし、前記スクリューコンベアにより材料を乾燥する際に、例えば、ＬＣＰペレットを乾燥すると、加熱温度が高い場合、乾燥中にはダンゴ状態に、また高温になったペレットを乾燥後に放置するとペレットが固まって装置が詰まったり、抜出しができなくなるなどの問題があった。
【特許文献１】特表２０００−５０７６８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、上述したような従来技術における問題のないスクリューコンベア型処理装置と、該処理装置を用いた粒状体の熱処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、これらの課題を解決すべく鋭意検討し、本発明のスクリューコンベア型処理装置と、該スクリューコンベア型処理装置を用いた粒状体の乾燥方法に至った。
【０００８】
すなわち、本発明のスクリューコンベア型処理装置は、下記（１）の構成からなる。
（１）内壁にスパイラル構造を有する中空スクリューコンベア内の、加熱ゾーンの後に冷却ゾーンを有し、該加熱ゾーンの長さをＬとしたときに、前記冷却ゾーンの長さが０．５Ｌ〜２Ｌであることを特徴とするスクリューコンベア型処理装置。
【０００９】
また、かかる本発明のスクリューコンベア型処理装置において、より具体的に好ましくは、下記（２）〜（７）のいずれかの構成を有するものである。
（２）前記加熱ゾーンに加熱手段が設置され、該加熱手段が、近赤外線ヒーター、マイクロ波発生装置および加熱ガス発生装置から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする上記（１）記載のスクリューコンベア型処理装置。
（３）前記加熱ゾーンに加熱手段が設置され、該加熱手段が、スクリューコンベアの回転径の中心領域にあることを特徴とする上記（１）または（２）記載のスクリューコンベア型処理装置。
（４）前記冷却ゾーンに、冷却気体の供給部を具備することを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載のスクリューコンベア型処理装置。
（５）前記冷却ゾーンの外周部を冷却する装置を具備することを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載のスクリューコンベア型処理装置。
（６）前記スパイラル構造間に、スパイラルの壁の高さより低いじゃま板を有することを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれかに記載のスクリューコンベア型処理装置。
（７）前記じゃま板が、１スパイラル全周あたり３〜２０個存在するものであることを特徴とする上記（６）記載のスクリューコンベア型処理装置。
【００１０】
また、上述した目的を達成する本発明の粒状体の熱処理方法は、下記（８）の構成を有する。
（８）上記（１）〜（７）のいずれかに記載のスクリューコンベア型処理装置に粒状体を供給して熱処理を行うことを特徴とする粒状体の熱処理方法。
【００１１】
また、上述した目的を達成する本発明の粒状体の熱処理方法は、より詳しくは、以下の（９）〜（１２）のいずれかの構成を有するものである。
（９）粒状体が、熱可塑性樹脂粉末またはペレットであることを特徴とする上記（８）記載の粒状体の熱処理方法。
（１０）熱可塑性樹脂が、ナイロン、ポリフェニレンスルフィド（以下、ＰＰＳという）、ポリブチレンテレフタレート（以下、ＰＢＴという）、ポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴという）、アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（以下ＡＢＳ）、ポリプロピレン（以下、ＰＰという）、ポリカーボネート（以下、ＰＣという）、および液晶ポリエステル樹脂（以下、ＬＣＰという）から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする上記（９）記載の粒状体の熱処理方法。
（１１）冷却ゾーンで供給する冷却気体が、粒状体の表面温度より低い露点まで乾燥された気体であることを特徴とする上記（８）〜（１０）のいずれかに記載の粒状体の熱処理方法。
（１２）粒状体の出口温度が熱可塑性樹脂のＴｇ+８０℃以下であることを特徴とする上記（９）〜（１１）のいずれかに記載の粒状体の熱処理方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のスクリューコンベア型処理装置と本発明の粒状体の熱処理方法を使用すれば、液晶ポリエステル樹脂の粉末やペレットなどの粒状体を短時間で、連続的に、固まらせてしまうことなく、生産性良く加熱処理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明のスクリューコンベア型処理装置と本発明の粒状体の熱処理方法の実施形態などについて図を用いて説明する。
【００１４】
図１は、本発明のスクリューコンベア型処理装置の実施形態の構成を示す概略説明図で、搬送方向に対して水平方向の断面図である。また、図２は図１に示すスクリューコンベア型処理装置の、搬送方向に対して垂直方向の断面図である。
【００１５】
図１、図２において、本発明のスクリューコンベア型処理装置１は、例えば、粒状体供給装置２、中空スクリューコンベア３、じゃま板４、加熱装置５、排出ホッパー６で構成される。「じゃま板」とは、水鳥の足の水かきのように、隣接するスパイラル壁の中間の溝部において、膜状をなして存在していて、粒状体を押すことによって搬送力を付与するものである。なお、本発明は、これらの例のみに限定されるものではない。
【００１６】
本発明のスクリュー型コンベア３内では、乾燥前の粒状体が、粒状体供給機１から地面に対し水平に設置された中空スクリューコンベア３内に投入され、中空スクリューコンベアの回転により、排出ホッパー６に向かって搬送される。搬送中の粒状体は図１の左方に示す加熱ゾーンにおいて加熱装置５によって加熱され、冷却ゾーンにおいて冷却される。
【００１７】
本発明の装置では、加熱ゾーンの後に冷却ゾーンを有し、該加熱ゾーンの長さをＬとしたときに、冷却ゾーンの長さが０．５Ｌ〜２Ｌであるものである。ここで、冷却ゾーンの長さが０．５Ｌ未満の場合には、ペレットの冷却が十分でなく、ペレットが融着してしまうため好ましくなく、２Ｌよりも長い場合には、装置が大きくなるため好ましくない。
【００１８】
ここで、「加熱ゾーン」とは、スクリューコンベア３内において、粒状体が加熱装置によって加熱される領域をいい、加熱ゾーンの長さとは、スクリューコンベア３内において、加熱装置が設置されている領域の長さである。加熱装置が間歇的に設置されている場合は、最初の加熱装置から最後の加熱装置までの長さを加熱ゾーンの長さとする。
【００１９】
また、「冷却ゾーン」とは、スクリューコンベア３内において、粒状体が加熱装置によって加熱されていない領域をいい、冷却ゾーンの長さとは、スクリューコンベア３内において、加熱装置が設置された部分よりも後方の加熱装置が設置されていない領域の長さである。具体的には、最後の加熱装置の後部の端から、粒状体がスクリューコンベア３によって排出ホッパー６に搬送されるまでの長さである。
【００２０】
以下、さらに、図１に示す本発明の実施形態について説明する。
粒状体供給機２は、粒状体のものを定量的に供給できるものであればよく、例えば重量式スクリューフィーダー、容積式スクリューフィーダー、ロータリーバルブなどが挙げられる。
【００２１】
本発明における中空スクリューコンベア３は、中空円筒７と、その円筒の内壁にとりつけられたスパイラル状の壁８で構成され、さらに必要ならば、スパイラル状の壁に対し垂直にとりつけられたじゃま板４で構成される。中空円筒７の径Ｄ、スパイラル状の壁８の高さＨ及びスパイラル状の壁のピッチ距離Ｂは、粒状体の種類、処理量及び処理時間つまりは中空スクリューコンベア３の回転数によって定められればよい。なお、スパイラル間の粒状体の充填量が小さすぎると、粒状体が円筒内を滑り、攪拌されず、均一な熱処理ができないため、最大充填量に対し５０％より大きく１００％より小さい充填量となるようにすることが好ましい。材質は熱処理時の温度に耐えうる材質であればよく、特に限定されないが、錆などが粒状体に混入するのを防ぐため、ステンレス鋼が好ましい。また、粒状体表面と中空スクリューコンベア３との間に常に摩擦が生じるため、中空スクリューコンベア３の内壁は耐磨耗処理を施したものが好ましい。
【００２２】
本発明におけるじゃま板４は、中空スクリューコンベア３のスパイラル状の壁８の間、中空円筒の内壁に取り付けられる。図２に示す中空円筒７の接線に対するじゃま板の角度θは、じゃま板設置位置と円筒中心を結ぶ直径が地面と水平になったときの角度が、粒状体の安息角より大きければよいが、θが大きすぎると円筒とじゃま板の間に粒状体が入り込み滞留してしまうため、粒状体の安息角＜θ＜９０°となるようにするのが好ましい。じゃま板の高さｈはスパイラル状の壁８より低ければよいが、低すぎると効率よく粒状体を攪拌できず、高すぎるとスパイラルの壁を粒状体が乗り越えショートパスしてしまうため、ｈ＝０．５〜０．８Ｈとするのが好ましい。じゃま板の幅ｂはスパイラル状の壁のピッチ距離Ｂより小さければよいが、小さすぎると粒状体を効率よく攪拌できず、大きすぎるとスパイラル状の壁とじゃま板の間に粒状体がつまり、滞留してしまうため０．５Ｂ≦ｂ≦０．８Ｂ程度が好ましい。じゃま板の好ましい設置個数は、１スパイラル全周あたり３〜２０個である。また、じゃま板の材質は、熱処理時の温度、粒状体の自重に耐えうる材質であれば何でもよいが、錆などが粒状体に混入するのを防ぐため、ステンレス鋼が好ましい。また、粒状体表面と中空スクリューコンベア３との間に常に摩擦が生じるため、中空スクリューコンベア３の内壁は耐磨耗処理を施したものが好ましい。
【００２３】
本発明の加熱ゾーンにおける加熱装置５は粒状体を加熱できる装置であれば良く、中空近赤外線ヒーター、マイクロ波発生装置、加熱されたガス等が揚げられるが、一般的に熱伝導が悪い熱可塑性樹脂を加熱処理する場合は、短時間で高温まで加熱処理できる近赤外線を用いることが好ましい。
【００２４】
本発明において、好ましくは、加熱ゾーンに加熱手段が設置され、該加熱手段が、スクリューコンベアの回転径の中心領域にあることであり、これは、装置内の粒状体に対し、効率的に均一に熱を与えるためである。なお、ここで、「スクリューコンベアの回転径の中心領域」とは、スクリューコンベアの中心軸に沿った領域であれば良く、加熱装置５の外側から、粒状体の距離は特に指定しない。
【００２５】
一方、本発明の冷却ゾーンにおける冷却は、大気中での自然冷却でも良いし、粒状体に除湿されたエアーまたは冷却されたエアーを吹き付けたり、中空円筒７の外周部を冷却する装置を取り付けてもよく、また、個別の方法で冷却してもよいし、いくつかの冷却方法を組み合わせてもよい。該冷却ゾーンには、気体の供給部を具備することが好ましく、該気体は、好ましくは、除湿された空気である。その場合、冷却ゾーンにおいて供給される気体は、粒状体の表面温度より低い露点まで乾燥された気体であることが好ましい。前記加熱ゾーンにおいて乾燥された粒状体が再度吸水するのを防ぐためである。
【００２６】
また、本発明において、スクリューコンベアの出口における粒状体の温度は、熱処理後の粒状体が融着しない温度であることが好ましい。具体的には、粒状体が熱可塑性樹脂の場合（Ｔｇ（ガラス転移温度）+８０℃）以下であることが好ましい。この範囲とすることで、排出後に粒状体の固着を防ぐことができるので好ましい。
【００２７】
本発明において、被処理物たる熱可塑性樹脂は、好ましくは、ナイロン、ポリフェニレンスルフィド（以下、ＰＰＳという）、ポリブチレンテレフタレート（以下、ＰＢＴという）、ポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴという）、アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（以下、ＡＢＳという）、ポリプロピレン（以下、ＰＰという）、ポリカーボネート（以下、ＰＣという）、および液晶ポリエステル樹脂（以下、ＬＣＰという）から選ばれる少なくとも１種であることである。これらの熱可塑性樹脂は、成形やコンパウンドなどの加熱溶融を伴うプロセスにおいて、水分が存在することで、加水分解などの好ましくない現象が起こりやすいため、これらのプロセスに供する前に、水分を乾燥することが好ましく、加熱による乾燥によりダンゴ状態になったり、ペレットの固着が起こりやすい。このような熱可塑性樹脂を乾燥する際に、本発明を採用することで効果的に処理ができる。
【実施例】
【００２８】
次に、実施例によって、本発明の効果を具体的に説明する。
本実施例では、ＫＲＥＹＥＮＢＯＲＧ製近赤外線高速乾燥装置ＩＲＤ−Ｂ−１４０／１７０−１０８（以下、ＩＲＤ乾燥機という）を用いて、ＬＣＰ樹脂ペレットを乾燥した。本実施例では、ＬＣＰ樹脂チップの乾燥前水分、乾燥後水分、加熱処理後のチップ温度、中空スクリューコンベア出口チップ温度、ペレット融着について評価した。ＩＲＤ乾燥機の形状、実施条件、評価方法について以下に説明する。
【００２９】
（１）ＩＲＤ乾燥機
中空円筒７の直径Ｄ＝１４００ｍｍ、中空円筒長さ＝２７００ｍｍ、スパイラル状の壁８の高さＨ＝１５０ｍｍ、ピッチ距離Ｂ＝１２０ｍｍ、じゃま板数＝１０枚、じゃま板角度４５°じゃま板幅ｂ＝６０ｍｍの装置を用いた。
【００３０】
本実施例における加熱装置は、近赤外線ランプ（４２ＩＮＶＥＮＴＩＯＮＳ製  ）を使用し、冷却は大気中の冷却とした。
【００３１】
（２）ペレット特性
使用した液晶ポリエステル樹脂ペレットは、以下のとおりである。
材料  ：ＬＣＰペレット（東レ株式会社  シベラスＬ３０１Ｅ）
ガラス転移温度 ：８０℃
融点    ：３２７℃
安息角：４２°
【００３２】
（３）実施条件
テスト条件については、以下のとおりである。
乾燥前水分     ：１１００ｐｐｍ
ペレット流量   ：１９１ｋｇ／ｈ
加熱ゾーン距離 ：１８００ｍｍ（条件１）、２７００ｍｍ（条件２）
冷却ゾーン距離 ：９００ｍｍ（条件１）、０ｍｍ（条件２）
赤外線ランプ出力        ：５７．６kW
【００３３】
（４）評価方法
評価方法については、以下のとおりである。
水分測定：  カールフィッシャー法
ペレット温度測定：  半固形物用表面温度計（安立計器製）を用いて測定した。
ペレット融着：  図３に示した排出ホッパーから風送距離２０ｍのところに設置したホッパー９（胴寸部φ９００ｍｍ、下部コーン角６０°、下部排出口配管径φ８０ｍｍ）において熱処理後のペレットを静置し、ホッパーから抜き出し可能かどうかで判断した。
【００３４】
（５）実施条件および結果
実施条件および実施結果を表１に示す。条件１では本発明にかかる加熱ゾーン長さを１８００ｍｍ、冷却ゾーン長さを９００ｍｍとしたものであり（冷却ゾーンの長さ＝０．５Ｌ）、条件２では比較例であり、加熱ゾーン長さを２７００ｍｍ、冷却ゾーンを長さ０ｍｍ（冷却ゾーンなし）とした。
【００３５】
条件１（本発明）および条件２（比較例）において、それぞれ連続で１時間熱処理し、ホッパー９に風送し、処理開始から１時間後にホッパーから抜き出し可能かどうかを確認した。
【００３６】
その結果、本発明の条件１ではホッパーからの抜出しが可能であるのに対し、比較例の条件２ではホッパーからの抜出しが不可能であることが確認できた。
【００３７】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明のスクリューコンベア型処理装置の構造を説明するための水平方向横断面図であり、搬送方向に対して水平な方向の断面図である。
【図２】本発明のスクリューコンベア型処理装置の構造を説明するための軸方向（搬送方向）に垂直な方向の横断面図である。
【図３】実施例において、ペレット融着に関する評価を行うのに使用した排出ホッパーを示した概略図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  スクリューコンベア型処理装置
２  粒状体供給装置
３  中空スクリューコンベア
４  じゃま板
５  加熱装置
６  排出ホッパー
７  中空円筒
８  スパイラル状の壁
９  ホッパー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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