化学分野での乾燥機の用途

化学的な合成でつくられた物質の乾燥工程に使用

化学的な合成でつくられた物質とは、樹脂をはじめ、化学肥料や繊維材料、凝集性材料、チクソトロピック剤などの化学品のことです。これらの乾燥工程に乾燥機が使用されています。

乾燥機を使用する理由としては、たとえば吸水・吸湿の著しいプラスチック材料を乾燥しなかった場合、製品に不具合が発生する可能性があります。乾燥工程には不具合をできるだけ抑える、または排除する重要な役割があるため、乾燥機が使用されているのです。

また、乾燥機の使用は色むらやガスなど美観上の問題を防ぐほか、加水分解や製品の損傷を防止するのにも役立ちます。化学品によって最適な乾燥機が異なるため、メーカーと相談しながら適切な乾燥機を導入しましょう。

化学変化・物理変化を起こしにくいかを重視

化学品の化学変化や物理変化は、製品の劣化や物性の低下を招く可能性があります。製品の品質にかかわる問題のため、化学分野においては化学変化・物理変化を起こしにくい乾燥機かどうかが重視されています。

化学変化とは化学物質が別の化学物質へと変化すること。似たような言葉に化学反応というものがありますが、これは化学物質が化学変化すること、または化学変化が起こる過程を指します。

物理変化は、物質の材質は変わらず、形状や状態が変化することです。物理変化の主な内容には、状態変化や変形、溶解、混合などがあげられます。

化学分野の乾燥工程で用いられる方法

温風（熱風）乾燥

温風乾燥は熱風乾燥とも呼ばれ、最も広く利用されている乾燥方法です。熱風機やブローヒーターなどを使ってワークに温風を送り、洗浄溶媒を蒸発させて乾燥させる仕組みになっています。比較的安価で導入できるほか、乾燥時間が短いのがポイント。また、大量の部品の乾燥に対応できるのも温風乾燥の特徴です。

精密洗浄後に温風乾燥を利用する場合は、ワークが温風に含まれるちりやホコリで汚れるのを防ぐため、温風をフィルターでろ過してから乾燥槽に供給する必要があります。

温風乾燥のデメリットとしては、高熱での乾燥になるため、ワークが冷めるまで後工程に移れないこと。また、乾燥槽の耐熱対策も必要です。

赤外線乾燥

遠赤外線乾燥はワークに赤外線を照射して温め、洗浄溶媒を気化・蒸発させる乾燥方法です。赤外線は直進するという性質を持っているため、単純形状のワークを枚葉処理する場合に適しています。

一方で、赤外線の間接加熱で洗浄溶媒の蒸発潜熱を補う乾燥法なので効率が悪いのが難点。また、沸騰した洗浄溶液が飛び散ったり、洗浄溶媒が遅れて乾燥することで染みになったりする場合があるため、液きり後の乾燥品質を向上させるために利用するのが適切です。

また、波長の長い遠赤外線を選びがちですが、ワークの乾燥目的で利用するなら近赤外線源を並べたほうが照射エネルギー量を稼げ、早く乾く場合あり。さらにワークに吸着した微量の洗浄溶媒も除去できるため、高温に耐えられるワークの成膜前洗浄後の乾燥によく適用されています。

真空乾燥

真空乾燥は、濡れているワークを真空チャンバーに収め、減圧することで洗浄溶媒の蒸発を促す乾燥法です。

急速に減圧すると洗浄溶媒が瞬間的に沸騰（突沸）し、速く乾燥させることができます。この突沸を利用することで、部品の狭い隙間や無貫通穴の内部に入り込んだ洗浄溶媒を除去することが可能。そのため、複雑な形状部品の湿式パッチ洗浄装置の乾燥方法として、よく利用されています。

一方で、大型の真空ポンプが必要となるため、導入コストが高くついてしまうのが難点。また、水系洗浄剤や溶剤系だと乾燥条件が異なるため、水系の乾燥には適していません。

吸引乾燥

吸引乾燥は強力なファンを用いて、ワークに付着している洗浄溶媒を掃除機のように吸い取る乾燥方法です。乾燥を促すために、エアブローや温風ブローと併用される場合もあります。大量のワークを乾燥させたい場合に適しており、条件によっては温風乾燥よりも速く乾燥させることが可能。

吸引乾燥を用いる場合は、吸引ファンの選定に注意が必要です。また、乾燥中の音が大きいことも懸念事項としてあげられます。

蒸気乾燥

蒸気乾燥は、乾燥用溶剤を加熱して作った飽和蒸気中にワークを投入し、温度差による表面の凝縮作用を利用して汚れを流し落とす乾燥法です。蒸気乾燥に用いられる溶剤には、有機溶剤やアルコール系溶剤、炭化水素系溶剤などがあげられます。

使用する溶剤にもよりますが乾燥後に後工程を迅速に行えるほか、均一に乾燥できるのが特徴。また、ワークを重ならないように並べれば、ワークの形状を問わずに乾燥できるのも蒸気乾燥の利点です。一方で、冷却水などの付帯設備や代替フロン溶剤などのコストがかかるデメリットもあり。また、可燃性の有機溶剤を使用する場合は、装置を防爆構造にする必要があります。

バレル乾燥

バレル用カゴの体積中にワークを70～80％ほど投入し、低速回転させることで乾燥を促進する方法です。大量のワークを乾燥させたい場合に有効な方法で、乾燥時間を短縮させる効果が期待できます。ただし、回転機構の検討が必要になるほか、回転カゴへセットする際に手間がかかるのが難点です。

スピン乾燥

スピン乾燥は、遠心力を利用してワークを乾燥させる方法です。遠心力は一方向にしか作用しないため、平滑な板状基盤の乾燥に適しています。スピン乾燥は乾燥品質が高く、乾燥時間も1～2分程度と短いのが利点です。また、温風乾燥と併用して用いられる傾向にあります。

スピン乾燥の注意点としては、ワークを高速で回転させるには重心バランスに配慮する必要があり、多品種少量生産の乾燥には向かないこと。また、遠心力が加わるため、破損や折れ、曲がれが懸念されるワークの乾燥にも適していません。

化学分野の業界で乾燥機を導入する際のポイント

乾燥機は処理方式によって、「連続式」または「バッチ式」に大別されます。処理量が少なく、単価の高い化学分野では、バッチ式が選ばれることが多いようです。また、乾燥機は加熱方式によって「直接加熱式」と「間接加熱式」に分けられ、製品への異物混入が問題になるかどうかで最適な加熱方式が決まります。

製品への異物混入が問題になる化学分野や医薬分野では、間接加熱式の乾燥機が選ばれています。間接加熱式とは、蒸気や熱風、温水などで加熱した金属の板などを対象物に接触させ、熱を与える乾燥法です。

間接加熱式は熱風を対象物に直接あてる直接加熱式と比べ、熱効率が高いのが特徴。また、排ガスの量も少ないため、臭気対策としても有効です。

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