JP2008105281A - 溶融樹脂濾過装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 樹脂の品質を劣化させずに効率よく溶融樹脂を濾過する溶融樹脂濾過装置を提供すること。
【解決手段】 流入マニホールド５と流出マニホールド６との間に、平行に配置された仕切板12およびこの仕切板12の間に斜め方向に配置された板状フィルタ素子11を備え、板状フィルタ素子11の両側に流入側開口を有する楔形の流路および流出側開口を有する楔形の流路を形成した濾過部材１と、押出機より流入マニホールド５または流出マニホールド６に通じる流路を切り換える流入路切換バルブ３と、流入マニホールド５または流出マニホールド６よりＴダイス９に通じる流路または流入マニホールド５より異物を排出する排出口49へ通じる流路へ切り換える流出路切換バルブ４とを具備し、流入路切換バルブ３および流出路切換バルブ４を切り換えて、流出マニホールド６より流入マニホールド５へ溶融樹脂を逆流させて板状フィルタ素子11を洗浄するように構成したものである。
【選択図】 図１

Description

この発明は、溶融樹脂の濾過に適した溶融樹脂濾過装置に関し、特に、樹脂の品質を滞留劣化させることなく効率よく溶融樹脂を濾過する溶融樹脂濾過装置に関する。

液晶表示体の部品、ＰＤＰの部品に使用される保護フイルム・偏光フイルムなどを製造する際に、押出機のホッパーへ原材料の樹脂ペレットを投入するときに、異物が混入したり、押出機のシリンダー、スクリューにおいて充分に溶融することができなかった未溶融物が存在すると、成型製品（フィルム、シートなど）の表面に突出して、成型したフイルム、シートなどを貼り付ける対象物の表面を傷付けるので不良品になる。そこで、溶融樹脂に含まれる未溶融物や異物を濾過するために、従来よりステンレス鋼線の織金網で作られた濾材のフィルタ素子が使用されている。

従来の溶融樹脂濾過フィルタとして、例えば、円板状のディスク・フィルタ素子を並列に設けて濾過面積を拡大したフィルタ装置が下記特許文献に開示されている。

このように多くのディスク・フィルタ素子を並列に設け、さらに濾過面積を増加するためにデスク径を拡大したり、デスク枚数を増加して使用すると、フィルタ装置の入口・出口における溶融樹脂の流速に比して、各ディスク・フィルタ素子内における流速は著しく低下する。

この流速の低下により、溶融樹脂が高温度状態でフィルタ装置内に滞留する時間が著しく長くなる。しかも、各ディスク・フィルタ素子内において、流路方向が多様に変化して、流路の陰（流速が著しく遅いか全く流動しない部分）が形成されて流動し難い部分が存在する。

このように高温度状態で溶融樹脂が滞留すると、溶融樹脂の各種ゲル（分解ゲル、焼けゲル、劣化ゲル）が形成され、凝固してフィルター素子が目詰まりしたり、ゲルが混入してくるので、運転を中止してフィルタ素子を交換しなければならない。
特開平８−１９７０４号公報

従来の溶融樹脂濾過装置において、溶融樹脂の各種ゲル（分解ゲル、焼けゲル、劣化ゲル）を発生する原因として、
（１）溶融樹脂の流路が長い、
（２）溶融樹脂の流速が遅くて滞留しやすい、
（３）溶融樹脂の流路内に陰が存在して全く流れない部分や流速が著しく遅い部分が存在する、などがある。

そこで、この発明は、従来の溶融樹脂濾過装置が有する問題点を解決するために、溶融樹脂濾過装置内における溶融樹脂の流路を短くし、流速を速くして滞留時間を短縮し、流路内に陰を存在させないことを目的として考えられたものである。

この発明の溶融樹脂濾過装置は、流入マニホールドと流出マニホールドとの間に、平行に配置された仕切板およびこの仕切板の間に斜め方向に配置された板状フィルタ素子を備え、この板状フィルタ素子の両側に流入側開口を有する楔形の流路および流出側開口を有する楔形の流路を形成した濾過部材を設けたものである。

この発明の溶融樹脂濾過装置は、流入マニホールドと流出マニホールドとの間に、平行に配置された仕切板およびこの仕切板の間に斜め方向に配置された板状フィルタ素子を備え、この板状フィルタ素子の両側に流入側開口を有する楔形の流路および流出側開口を有する楔形の流路を形成した濾過部材と、押出機より上記流入マニホールドまたは上記流出マニホールドに通じる流路を切り換える流入路切換バルブと、上記流出マニホールドよりＴダイスに通じる流路または上記流入マニホールドより異物を排出する排出口へ通じる流路へ切り換える流出路切換バルブとを具備し、上記流入路切換バルブおよび上記流出路切換バルブを切り換えて、上記流出マニホールドより上記流入マニホールドへ溶融樹脂を逆流させて上記フィルタ素子を洗浄するように構成したものである。

この発明の溶融樹脂濾過装置によると、溶融樹脂濾過装置内における溶融樹脂の滞留時間が短く、溶融樹脂の劣化ゲルや熱分解ゲルを発生しないので良品質の成型製品を生産することができる。

また、溶融樹脂の滞留時間が短いことによって、劣化ゲルや熱分解ゲルによるフィルター素子の目詰まりを回避できるので、長時間にわたって生産を継続することができ、著しく生産性が向上する。

この発明の溶融樹脂濾過装置は、溶融樹脂を逆流させて板状フィルター素子を洗浄する機能を備えているので、濾過装置の流入マニホールドの圧力が上昇して目詰まりを検知したときに流出路切換バルブを開放に設定し、溶融樹脂を逆流させてフィルター素子の表面に付着した異物や未溶融ゲルを溶融樹脂とともに機外に吐出させて、初期の内部庄カで運転を再開し、良質の成型製品を継続して生産することができ、かつ、フィルター素子の交換時間を長くできるので交換に要する労力を省くことができる。

この発明の溶融樹脂濾過装置は、図１の平面図に示すように、濾過処理前の溶融樹脂を流入させる断面が円形状の流入マニホールド５と、濾過処理後の溶融樹脂を流出させる断面が円形状の流出マニホールド６と、これら２つのマニホールド５、６の間に設けられた複数のフィルタ素子11（図６、図７参照）を備えた濾過部材１とにより構成される。

断面が円形状の流入マニホールド５および断面が円形状の流出マニホールド６の両端には、流路を直角方向に曲げるとともに開閉動作を行う第１〜第４クロスヘッド71〜74が結合されており、第１および第３クロスヘッド71、73は、溶融樹脂を保温しながら流通させる保温管31、32および流入路切換バルブ３を介して押出機８に結合され、第２および第４クロスヘッド72、74は、溶融樹脂を保温しながら流通させる保温管41、42および流出路切換バルブ４を介してＴダイス９に結合されている。

図１に示すように、各クロスヘッド71〜74は、直角に曲がる２つの流路と、この流路の開閉動作を行うために、１つの流路に摺動自在に挿通されたロッド711〜741とにより構成され、これらの各ロッド711〜741は油圧装置712〜742によって駆動される。そして、各ロッド711〜741の先端は、図示するように溶融樹脂の流線に倣って“Ｒ”を付けた曲線状に形成されている。

流入路切換バルブ３は、図３の斜視図に示すように、押出機８のスクリューから供給される溶融樹脂流入路34と、保温管31、32を経て第１および第３クロスヘッド71、73に通じる流出路35と、ロッド36を挿通する縦方向の穴33とをあけたケーシング本体を備えている。このケーシング本体の縦方向の穴33に挿通するロッド36は、その中間部に切欠部37が形成され、ロッド36を９０°回動させることにより溶融樹脂の流出路を切り換える。

流出路切換バルブ４は、図４の斜視図に示すように、第２および第４クロスヘッド72、74に通じる流入路45およびＴダイス９に通じる横方向の流出路44と、ロッド46を挿通する縦方向の穴43とをあけたケーシング本体を備えている。このケーシング本体の縦方向の穴43に挿通するロッド46は、その中間部に切欠部47が形成され、さらに、切欠部47の下部において横方向に開口48し、下方に向かって同心状に貫通した排出穴49があけられている。

板状フィルタ素子11および仕切板12を保持する濾過部材１の空間を形成し、流入マニホールド５および流出マニホールド６を形成するために、図５の組立図および図６の断面図に示すように、２列の半円形状の溝213と、これら２列の溝213の間に形成された平坦な窪み211と、この窪み211に並列に形成した楔形のリブ212とよりなる下部半体21および上部半体22よりなるケーシング本体２を備えている。この下部半体21および上部半体22は同じ構成であって、両者を合体したのち周囲をボルトで締め付けて組立てられる。

下部半体21および上部半体22を組立てると、図６の断面図に示すように、２列の半円形状の溝213によって流入マニホールド５および流出マニホールド６を形成し、対向する２つの窪み211により平行な壁面を有し、板状フィルタ素子11および仕切板12を保持する濾過部材１の空間を形成する。

流入マニホールド５と流出マニホールド６との間における濾過部材１の空間に設けられる各板状フィルタ素子11は、図７の組立図および図８の断面図に示すように、網目が小さい織金網（網目：５〜３０μ）111の両側を２枚の網目が大きい織金網（網目：０.１〜０.５ｍｍ）112で挟み、さらに、その両側をパンチングメタル多孔板113で挟んだものであって、網目の小さい織金網111を２枚の網目の大きい織金網112で保持し、網目の大きい織金網112をパンチングメタル多孔板113で保持したものである。

２枚のパンチングメタル多孔板113のそれぞれの孔114は、図８の断面図に示すように、ステンレス鋼線の織金網111、112を挟むように重ね合わせたとき、２枚のパンチングメタル多孔板113の全ての対向する孔114が一致するようにあけられている。

なお、パンチングメタル多孔板113の孔114が小さくて密にあけられている場合には、網目の大きい織金網112を省いて、網目の小さい織金網111を２枚のパンチングメタル多孔板113によって直接挟んで保持してもよいのである。また、織金網の板状フィルタ素子に代えて焼結金属フィルタを使用してもよいのである。

図５の組立図に示すように、溶融樹脂が圧入されても、板状フィルタ素子11が曲がることなく正しい勢を保つために、仕切板12の両面にも、複数の楔形のリブ121が平行に配列されており、フィルタ素子11を両面より挟んで支持するように構成されている。

図６の断面図に示すように、楔形のリブ121を有することにより、斜め方向に配置された各フィルタ素子11に対し、仕切板12は、下部半体21および上部半体22の窪み211と平行に配置されて、フィルタ素子11の片側に溶融樹脂の流入側開口を有する楔形の流路を形成し、フィルタ素子11の他の片側に濾過した溶融樹脂の流出側開口を有する楔形の流路を形成して、溶融樹脂が、板状フィルタ素子11のどの部分を通過しても、流路の長さおよび流路で受ける抵抗を均等化している。

なお、装置内における溶融樹脂が接触する部分の各表面には、超剥離性を有する溶射皮膜（タングステン・カーバイト系合金）をコーティングして、流動抵抗を低減させている。

押出機８からＴダイス９までの溶融樹脂が流れる流入路切換バルブ３、保温管31、32、41、42、下部半体21および上部半体22よりなるケーシング本体２、各クロスヘッド71〜74、流出路切換バルブ４には、溶融樹脂の温度を低下させないように電気ヒータ（図示せず）が設けられている。

次に、このように構成されたこの発明の溶融樹脂濾過装置の動作について説明する。

図１に示すように、流入路切換バルブ３を押出機８から保温管31を経て第１クロスヘッド71へ流通する方向に切り換え、第１クロスヘッド71のロッド711を引き出して押出機８から流入マニホールド５へ流通する流路を形成し、第２クロスヘッド72のロッド721を引き出し、流出路切換バルブ４を流出マニホールド６から保温管41を経てＴダイス９へ流通する方向に切り換える。そして、第３クロスヘッド73のロッド731および第４クロスヘッド74のロッド741を押し込んで、流入マニホールド５および流出マニホールド６の中に、溶融樹脂が滞留する空間を存在させない。

押出機８から溶融樹脂を押し出すと、流入路切換バルブ３、保温管31および第１クロスヘッド71を経て流入マニホールド５へ溶融樹脂が流入し、板状フィルタ素子11で濾過されたのち、流出マニホールド６へ流入し、第２クロスヘッド72、保温管41および流出路切換バルブ４を経てＴダイス９へ供給されて、フィルム、シートなどに成型される。

濾過装置を長時間にわたって連続的に運転すると、溶融樹脂内の異物や生成された各種ゲルなどの未溶融物により、板状フィルタ素子11が目詰まりして濾過能力が低下し、押出機８の出口圧力が上昇する。

圧力計（図示せず）によって、目詰まりによる押出機８の出口圧力の上昇を検知したとき、装置の運転を停止して、図２に示すように、流入路切換バルブ３を押出機８から流出マニホールド６へ流通する方向に切り換え、第３クロスヘッド73のロッド731を引き出して押出機８から保温管32を経て流出マニホールド６へ流通する流路を形成し、第４クロスヘッド74のロッド741を引き出して、流入マニホールド５から保温管42を経て流出路切換バルブ４へ流通する流路を形成する。

そして、第１クロスヘッド71のロッド711を流入マニホールド５の中まで押し込んで、押出機８から流入マニホールド５へ流通する流路を閉塞し、第２クロスヘッド72のロッド721を流出マニホールド６の中まで押し込んで、流出マニホールド６から流出路切換バルブ４へ流通する流路を閉塞して、流入マニホールド５および流出マニホールド６の中に、溶融樹脂が滞留する空間を存在させない。

さらに、流出路切換バルブ４のロッド46を引き上げて、ロッド46の開口48を第４クロスヘッド74へ流通する流路44に合わせ、流入マニホールド５より保温管41を経てロッド46の排出穴49へ流通する排出路を形成する（図４参照）。

そして、洗浄運転を開始し、押出機８から溶融樹脂を押し出して、流入路切換バルブ３、保温管32および第３クロスヘッド73を経て流出マニホールド６へ溶融樹脂を流入させて、板状フィルタ素子11に対して溶融樹脂を逆流させることにより、目詰まりさせていた異物や未溶融物を溶融樹脂によって洗い出しながら流入マニホールド５へ流入させ、第４クロスヘッド74および保温管42を経て流出路切換バルブ４のロッド46の排出穴49から排出させる。

一定時間が経過して、排出穴49から異物が排出されなくなって板状フィルタ素子11の自己洗浄が完了すると、押出機８を停止して、流入路切換バルブ３、流出路切換バルブ４および各クロスヘッド71〜74を図１に示す元の状態に戻して成型動作を再開する。

このようにして濾過動作に戻したとき、切換バルブ３、４およびクロスロッド73、74によって保温管32、42の両端が閉塞されるので、洗浄動作中に保温管32、42を流れた最後の溶融樹脂が保温管32、42の中に残存する。この残存した溶融樹脂を放置すると、分解ゲルや焼けゲルにゲル化するので、保温管32、42を取り外せるように構成して、濾過動作中に保温管32、42を取り外して残存した樹脂を掻き出したのち、元に戻して次の洗浄動作まで待機する。

以上で説明した濾過動作・洗浄動作の切換時における、流入路切換バルブ３および流出路切換バルブ４の切換え、各クロスヘッド71〜74を駆動する油圧装置712〜742の動作は、制御装置（図示せず）により自動的に行わせて人為的な誤りを防止するように構成されている。

（その他の実施の形態）
以上で説明した実施の形態においては、下部半体21および上部半体22よりなるケーシング本体２の平坦な窪み211により形成される空間内に、フィルタ素子11を斜め方向に配置するために、下部半体21および上部半体22の平坦な窪み211の表面に複数の楔形のリブ212を平行に形成し、仕切板12の両面にも、複数の楔形のリブ121が平行に形成して、フィルタ素子11を両面より挟んで斜め方向に支持している。

これに対し、図９の組立図に示すように、下部半体21ａおよび上部半体22ａよりなるケーシング本体の平坦な窪み211ａに楔形のリブを形成することなく、また、仕切板12ａの両面にも、複数の楔形のリブを形成しない。

その代わり、図１０の組立図および図１１の断面図に示すように、フィルタ素子11を構成するパンチングメタル多孔板113ａの表面に複数の楔形のリブ115を平行に形成することにより、濾過部材１の空間内にフィルタ素子11を斜め方向に配置することができる。

このように、濾過部材１の空間内にフィルタ素子11を斜め方向に配置して、フィルタ素子11の両側に溶融樹脂の流入側開口を有する楔形の流路および流出側開口を有する楔形の流路を形成することにより、溶融樹脂が、各フィルタ素子11のどの部分を通過しても、流路の長さおよび流路で受ける抵抗を均等化することができる。

以上で説明した実施の形態においては、１枚の仕切板と２枚のフィルタ素子を設けているが、フィルタ素子および仕切板の枚数は、これに限ることなく、枚数を増加させて濾過面積と濾過能力を向上させることができる。

この発明の溶融樹脂濾過装置の濾過運転状態を示す平面図、 この発明の溶融樹脂濾過装置のフィルタ素子の洗浄動作状態を示す平面図、 流入路切換バルブの組立図、 流出路切換バルブの組立図、 濾過部材のケーシング本体の組立図、 濾過部材の縦断面図、 フィルタ素子の組立図、 フィルタ素子の断面図、 濾過部材のケーシング本体の他の実施形態の組立図、 フィルタ素子の他の実施形態の組立図、 フィルタ素子の他の実施形態の断面図である。

符号の説明

１ 濾過部材
11 フィルタ素子
111 網目が小さい織金網
112 網目が大きい織金網
113 パンチングメタル多孔板
115 楔形のリブ
12 仕切板
121 楔形のリブ
２ ケーシング本体
21 下部半体
22 上部半体
211 窪み
212 楔形のリブ
３ 流入路切換バルブ
４ 流出路切換バルブ
５ 流入マニホールド
６ 流出マニホールド
71〜74 クロスヘッド
８ 押出機
９ Ｔダイス

Claims (7)

1. 流入マニホールドと流出マニホールドとの間に、平行に配置された仕切板および該仕切板の間に斜め方向に配置された板状フィルタ素子を備え、該板状フィルタ素子の両側に流入側開口を有する楔形の流路および流出側開口を有する楔形の流路を形成した濾過部材を設けたことを特徴とする溶融樹脂濾過装置。
2. 複数の仕切板の間にそれぞれ板状フィルタ素子を設けたことを特徴とする請求項１に記載の溶融樹脂濾過装置。
3. 板状フィルタ素子が、ステンレス鋼線の織金網を２枚のパンチングメタル多孔板で挟んだものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の溶融樹脂濾過装置。
4. 板状フィルタ素子が、焼結金属フィルタであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の溶融樹脂濾過装置。
5. 流入マニホールドと流出マニホールドとの間に、平行に配置された仕切板および該仕切板の間に斜め方向に配置された板状フィルタ素子を備え、該板状フィルタ素子の両側に流入側開口を有する楔形の流路および流出側開口を有する楔形の流路を形成した濾過部材と、
   押出機より上記流入マニホールドまたは上記流出マニホールドに通じる流路を切り換える流入路切換バルブと、
   上記流出マニホールドよりＴダイスに通じる流路または上記流入マニホールドより異物を排出する排出口へ通じる流路へ切り換える流出路切換バルブと、
   を具備し、上記流入路切換バルブおよび上記流出路切換バルブを切り換えて、上記流出マニホールドより上記流入マニホールドへ溶融樹脂を逆流させて上記フィルタ素子を洗浄することを特徴とする溶融樹脂濾過装置。
6. 溶融樹脂の流動面に超剥離性のある溶射皮膜をコーティングしたことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の溶融樹脂濾過装置。
7. 溶融樹脂の流路の曲部は、溶融樹脂の流線に倣って“Ｒ”を付けた曲線状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載の溶融樹脂濾過装置。

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