JP2891438B2 - 静的混合装置 - Google Patents

静的混合装置

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JP2891438B2 JP3304890A JP30489091A JP2891438B2 JP 2891438 B2 JP2891438 B2 JP 2891438B2 JP 3304890 A JP3304890 A JP 3304890A JP 30489091 A JP30489091 A JP 30489091A JP 2891438 B2 JP2891438 B2 JP 2891438B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は粘性のある材料、例えば
溶融状態の重合体または重合体の溶液の単一の流れを均
一化、すなわち混合して材料の組成成分をさらに均一化
し、または粘性のある材料の２つまたはそれ以上、例え
ば２つの異なる溶融状態の重合体または異なる重合体の
溶液を組合せて単一の実質的に均一な流れになす静的混
合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この技術分野でインラインミキサーと称
されている静的混合装置は、通常運動部分を含まない
で、移動する流れを静止部材に当るように指向させ、こ
の静止部材が流れを捩って切断し、またはチャンネルま
たは管を通るように強制するようになされている公知の
混合装置の範疇を構成している。静的混合装置内におけ
る流れの多くの副分割及び再組合せ作用は流れを均一化
し、または混合させるのであって、混合物の均一性の程
度は種々の要因、主として静的混合装置の設計および配
列状態および混合装置内における作動工程段階の数によ
って決定されるのである。
【０００３】ファイバー製造工業においては、種々の製
造作業に関連して静的混合装置が広く使用されている。
従って、例えば溶融物または溶液の紡糸作業において、
静的混合装置は１つまたはそれ以上の粘性のある重合体
または紡糸溶液（ドープ）の流れを均一化し、または２
つまたはそれ以上のこのような流れを緊密に混合して均
一な流れを形成させ、この流れが次に紡糸口金を通るよ
うに指向されてフィラメントを形成するように使用され
ることができる。静的混合装置の特徴をなす紡糸組立体
を示すものには米国特許第２，８１５，５３２号、第
３，４５８，９００号、第３，７０１，６１９号、第
３，９６８，３０７号、第４，１３４，９５４号、第
４，１９７，０２０号、第４，３０７，０５４号および
第４，４１４，２７６号に記載されているようなものが
ある。
【０００４】フィッツゼラルドその他による「二成分フ
ァイバーの混合流の紡糸」（Ｍｉｘｅｄ−Ｓｔｒｅａｍ
Ｓｐｉｎｎｉｎｇ ｏｆ Ｂｉｃｏｍｐｏｎｅｎｔ
Ｆｉｂｅｒｓ）、テキスタイル・リサーチ・ジャーナ
ル、第３７巻、第６号、第４４７−４５３頁、１９６７
年６月は二成分アクリルファイバーの製造に使用される
紡糸溶液の合流装置（ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ ｍｅｒｇ
ｉｎｇ ｓｐｉｎｎｉｎｇ ｓｏｌｕｔｉｏｎ）を記載
している。この合流装置はプレート組立体により構成さ
れていて、この合流装置においては、種々のチャンネル
およびオリフィスのパターンを有する合流プレートが間
隔プレートと互い違いに交互に配置されるようになって
いる。この合流装置は２つの紡糸溶液の真の混合作用は
行わないで、その名称「合流」が示す通り、溶液をその
界面に沿って組合せて最終的に二成分フィラメント、す
なわちヘテロフィラメント（ｈｅｔｅｒｏｆｉｌａｍｅ
ｎｔ）を形成するのである。２つの紡糸溶液におけるフ
ァイバー形成重合体は紡糸されたファイバー内にそれぞ
れその別々の独自性を保持し、その際にこれらのファイ
バー形成重合体がシース／コア内に配置され、または互
いに側部が接するパターンをなして配置されるようにな
っている。従って、フィッツゼラルドその他の合流装置
は技術的に言えば静的混合装置ではないのである。この
ような紡糸溶液の合流は行うが、均一化または混合は行
わないような他の装置は米国特許第３，４５７，３４２
号および米国特許第３，４６９，２７９号に記載されて
いる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の１つの目的は
１つまたはそれ以上の流体の流れの均一化を行うための
基本単位構造（ｍｏｄｕｌａｒ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉ
ｏｎ）の静的混合装置を提供することである。
【０００６】本発明の特別な目的は、就中比較的薄い混
合プレートの積重ねられた配列体によって作られて、こ
のように組立てられたユニットが公知の通常の等価的な
混合能力のあるユニットよりも占有場所が小さいような
静的混合装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決する為の手段】上述の目的およびその他の
利点は、主方向から指向される１つまたはそれ以上の流
体の流れを受入れるチャンネルを有する第１のプレート
を含み、これらのチャンネルが前記第１のプレートによ
って受入れられた流体の流れを分割し、これらの分割さ
れた流体の流れを前記流れの前記主方向に対して垂直な
方向に指向させるようになす本発明の静的混合装置によ
って達成されるのである。前記第１のプレートのこれら
のチャンネル内に形成される多数の出口孔は、流体が前
記流れの主方向へ流れることによって流過し得る開口を
与えるのである。
【０００８】上記第１のプレートの次に隣接して平行な
第２のプレートがあり、この第２のプレートは、第１の
プレートの出口孔から出て来る主方向に指向された流体
の流れを受入れるチャンネルを有する。第２のプレート
のこれらチャンネルは互いに横切って交差している。こ
の第２のプレートの多数の出口孔は、流れが主方向へ流
れることによって流過し得る開口を与える。第１のプレ
ートの出口孔は第２のプレートの出口孔から位置をずら
されて、第２のプレートのチャンネルの交差点に面して
いる。第１のプレートの出口孔から第２のプレートへ流
入する流体は、各チャンネル交差点からそれぞれのチャ
ンネルへ入って分割され、主方向に大体垂直な２つない
しそれ以上の方向を指向し、第１のプレートの他の出口
孔から同様に第２のプレートへ流入・分割した流体と衝
突して混合する。
【０００９】本発明の混合装置は基本単位構造（ｍｏｄ
ｕｌａｒ ｉｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）になさ
れ、一連の上述のようなプレートを含み、それぞれのプ
レートは、このプレートに流体を受渡すプレートの出口
孔から位置をずらされた出口孔を有するのが望ましい。
【００１０】
【実施例】以下、本発明をその図解的な実施例を示す添
付図を参照してさらに詳しく説明する。しかし、本発明
は多くの異なる形態に具体化することができ、本発明が
ここに示された特定の実施例に制限されると考えてはな
らない。反対に、本出願人は、ここに示した説明が完全
なもので、当業者に本発明の範囲を充分に伝えるために
これらの実施例を示したのである。
【００１１】さて、図を参照し、図１は重合体入口ブロ
ック１２、計量または分配プレート１４および紡糸口金
すなわち出口ブロック１６を含む通常の紡糸口金組立体
を示している。本発明による静的混合装置は混合プレー
ト２０ａ、２０ｂおよび２０ｃを含んでいる。
【００１２】これらの混合プレート２０ａ、２０ｂおよ
び２０ｃはそれぞれ隆部分すなわち島部２４ａ、２４
ｂ、２４ｃを形成するチャンネル２２ａ、２２ｂ、２２
ｃを含んでいる。出口孔２５ａ、２５ｂ、２５ｃがそれ
ぞれ１つのプレートから次のプレートに材料が通過する
のを可能にしている。
【００１３】混合プレート２０ａ、２０ｂおよび２０ｃ
は例えば軟鋼、不銹綱、真鍮またはアルミニウムのよう
な何れの適当な材料からも製造することができる。混合
プレートおよびチャンネルおよび出口孔は例えばダイ切
断、穿孔、パンチ加工、スタンプ加工、エッチング加
工、機械加工またはモールド成形、またはこれらの組合
せのような何れの適当な製造技術によっても形成される
ことができる。
【００１４】混合プレートの全体寸法は著しく変化でき
る。一般に、種々の混合プレートは互いに、およびまた
混合プレートに隣接する紡糸口金組立体の構成要素と同
じか、または実質的に同じ平面寸法を有するのである。
若干の例においては、紡糸口金プレートは長さが０．３
０５m の数倍（数フィート）の大きさになすことがで
き、さらに典型的には、紡糸口金プレートの寸法および
それぞれの混合プレートの寸法は長さが５．０８から３
０．４８cm（２．０から１２．０in）までの範囲で、幅
が２．５４から２０．３２cm（１．０から１２．０in）
までの範囲になし得る。混合プレートの厚さは互いに同
じか、または異なるようになすことができ、０．３８か
ら１２．７mm（０．０１５から０．５in）までになすこ
とができ、混合プレートの厚さは０．３８から２．５４
mm（０．０１５から０．１in）までの間になすのが望ま
しい。混合プレートのチャンネルの深さもまた混合プレ
ート自体の厚さに関係して変化できる。チャンネルの深
さは通常混合プレートの厚さの約２０％から約８０％に
なされるのである。チャンネルの寸法は過大な圧力降下
を阻止して組立体に対する漏洩または損傷を回避するよ
うに選ばれなければならない。
【００１５】本発明の静的混合装置が組立てられる時に
は、混合プレート２０ａ、２０ｂおよび２０ｃが積重ね
られて、互いにおよび他の紡糸口金組立体の構成要素と
緊密な嵌合関係にともに保持されるようになされるので
ある。その結果、混合プレート２０ｂの隆起した島部２
４ｂが混合プレート２０ａに封止状態で接触し、隆起し
た島部２４ｃが混合プレート２０ｂに封止状態で接触す
るようになされるのである。当業者には、本発明の静的
混合装置が紡糸口金組立体内の多くの位置に配置できる
ことが理解されるところである。図１に示されるよう
に、この静的混合装置は直接に紡糸口金または出口プレ
ート１６の上流側に配置されることができる。これと異
なり、計量、すなわち分配プレートが静的混合装置およ
び紡糸口金プレートの間に配置されるようになすことも
できる。
【００１６】組立てられた時に、何れの２つの次に隣り
合う混合プレートの出口孔も互いに位置をずらされてい
なければならない。次に隣り合う混合プレートの出口孔
が互いに位置をずらされるようになすことは所与の混合
程度を達成するのに必要なプレートの数を最少限になす
のを助けるのである。このようにして、図２に最もよく
示されるように、混合プレート２０ａの出口孔２５ａ
（破線で示されている）はプレート２０ｂの出口孔２５
ｂとは整合していない。プレートの積重ね体の中で特に
離隔されている混合プレートの出口孔は整合されても、
または位置をずらされていてもよい。例えば、混合プレ
ート２０ｃの出口孔２５ｃが混合プレート２０ａの出口
孔２５ａに整合されるか、または位置をずらされている
かは重要ではないのである。
【００１７】混合プレートを互いに、また紡糸口金組立
体の構成要素と正確に整合させて静的混合装置および紡
糸口金組立体を緊密な嵌合関係に保持するために何れの
適当な装置も使用できる。従って、例えば混合プレート
およびその他の紡糸口金組立体の構成要素は一連の等間
隔に間隔をおかれた開口を含み、これらの開口が端部ま
で挿通される整合ボルトまたはロッドを収容する貫通路
に形成し、これらのボルトまたはロッドが錠止めナット
を受入れて組立体をともに保持するようになされること
ができるのである。
【００１８】通常の型式のファイバー紡糸作業において
は、紡糸される重合体またはその他の材料が重合体入口
ブロック１２の入口１１に供給され、最終的に紡糸口金
プレート１６のオリフィス１７を通って排出される前に
多数のプレートを通されるのである。入口ブロックおよ
び紡糸口金プレートの間の大体の方向は以下において矢
印「Ａ」により示される「流れの主方向」として示され
る。一般的に言って、この「流れの主方向」は内部にチ
ャンネルを形成された混合プレートに実質的に垂直でこ
れらの混合プレートの面に向く方向である。
【００１９】重合体は入口ブロック１２から分配プレー
ト１４に通される。次に重合体は分配プレート１４の開
口１５を通されて混合プレート２０ａのチャンネル２２
ａに受入れられる。重合体が混合プレート２０ａに接触
すると、重合体は流れの主方向には流れないで、今度は
この流れの主方向に実質的に垂直な方向に流れるように
なされる。重合体はチャンネル２２ａを通り、隆起した
島部２４ａによって方向を決められて出口孔２５ａに向
って流れる。重合体が出口孔２５ａを通過すると、重合
体は再び流れの主方向に流れるようになる。分配プレー
ト１４の単一の開口１５からの流れは通常さらに小さい
分割された流れに分割されて、混合プレート２０ａの多
数の出口孔２５ａに指向される。多数の重合体の流れが
分配プレート１４の開口１５から生じ、それぞれの流れ
が小さい分割された流れに分割されるのである。１つの
開口からの分割流は他の開口からの流れによって生じる
分割流に衝突し、特に何れの混合プレートの出口孔を通
過する時にも種々の開口からの分割流が互いに組合され
て、混合プレートのチャンネル内で所望の混合作用を生
じさせるのである。
【００２０】混合プレート２０ａの出口孔２５ａを通過
する重合体の流れは混合プレート２０ｂのチャンネル２
２ｂによって受入れられる。重合体が混合プレート２０
ｂに接触すると、重合体は再び流れの主方向から反らさ
れて、チャンネル２２ｂを通って流れの主方向に大体垂
直な方向に出口孔２５ｂに指向されるのである。再びこ
こで、混合プレート２０ａの出口孔２５ａを通るそれぞ
れの重合体の流れが混合プレート２０ｂに接触して分割
流に分割される。多数の出口孔２５ａからの種々の分割
流は互いに衝突して所望の混合作用を生じるのである。
従って、例えば図２に破線によって示されるように、出
口孔２５ａ、２５ａ’および２５ａ”を通る重合体の流
れの一部分がともに出口孔２５ｂを通過することによっ
て混合されるのである。
【００２１】本発明の静的混合装置により得られる混合
程度は使用される混合プレートの数および混合プレート
の出口孔の数および形状に関係する。例えば、図１に
「Ｐ」で示された破線により示されるように、分配プレ
ート１４の開口１５’によって生じる重合体の単一の流
れは混合プレート２０ｂによって生じる重合体の少なく
とも５つの異なる流れになるように混合されるのであ
る。第３のプレート２０ｃを附加することによってさら
に良好な混合作用が得られ、または混合プレート２０ｂ
の出口孔２５ｂから出て来る５つの流れが７つの流れに
分割され、これらの流れが混合プレート２０ｃの出口孔
２５ｃを通過することによって証明されるのである。従
って、比較的少ない数の、薄いプレートを使用すること
により、重合体が流れの主方向に僅かな距離しか流れな
いでも大なる混合作用が得られるのである。静的混合装
置を形成する混合プレートの数は制限がないと考えられ
るが、しかし若干の点において、破線される圧力降下が
不当になる恐れがある。従って、静的混合装置は２つか
ら２０の間の混合プレートを含むのが望ましい。最も望
ましいのは、静的混合装置が３つから１０までの混合プ
レートを含むことである。
【００２２】本発明を唯１つの流体の混合に関して説明
したが、単に１つよりも多い数の組成成分を入口ブロッ
ク１２または分配プレート１４の何かに供給することに
よって２つまたはそれ以上の流体がともに混合されるよ
うになし得ることが理解されなければならない。
【００２３】上述の説明は本発明を制限するものではな
く、図解的なものであって、特許請求の範囲の等価物の
意味および範囲に入る修正は本発明に広く包含されると
考えなければならない。
【００２４】
【発明の効果】本発明は上述のように構成されているか
ら、比較的薄い混合プレートの積重ねられた配列体によ
って作られて、組立てられたユニットが公知の通常の等
価的な混合能力のユニットよりも占有場所が小さくなさ
れた１つまたはそれ以上の流体の流れの均一化を行う基
本単位構造の静的混合装置が提供されるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】紡糸口金組立体の場合における本発明の混合装
置の分解斜視図。
【図２】本発明の混合プレートの概略的説明図。
【符号の説明】
１２ 重合体入口ブロック １４ 分配プレート １６ 紡糸口金すなわち出口ブロック １７ オリフィス ２０ａ 混合プレート ２０ｂ 混合プレート ２０ｃ 混合プレート ２２ａ チャンネル ２２ｂ チャンネル ２２ｃ チャンネル ２４ａ 隆起島部 ２４ｂ 隆起島部 ２４ｃ 隆起島部 ２５ａ 出口孔 ２５ｂ 出口孔 ２５ｃ 出口孔
フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭48−49308（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭47−38110（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭51−50359（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭51−34869（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭37−8974（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭44−22522（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭47−49765（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭47−15533（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 静的混合装置にして、互いに隣接して積
    重ねられた多数のプレートであって、これら多数のプレ
    ートのうちの最初のプレートが少なくとも２つの異なっ
    た流体より成る指向流れを受入れる手段を備えているプ
    レートと、前記少くとも２つの異なった流体を結合する
    手段とを有し、各プレートが主方向から指向された結合
    流体の１つないしそれ以上の流れを受入れるチャンネル
    を備えており、前記チャンネルが結合流体の流れを分割
    して主方向にほぼ垂直な２つないしそれ以上の方向へ分
    割した流れを向けるように互いに横切って交差し、各プ
    レートが上面と、下面と、これら上面および下面を直線
    状につないで前記チャンネル内に形成され、流体が主方
    向へ流れることで通過可能な複数の出口孔とを有し、各
    プレートの前記出口孔が該プレートの次に隣接して積重
    ねられたどのプレートの出口孔からもずらされ且つこの
    隣接プレートのチャンネルの交差点に面している静的混
    合装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の装置において、２から
    ２０までの間の積重ねられた前記プレートを含んでいる
    静的混合装置。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載の装置において、３から
    １０までの間の積重ねられた前記プレートを含んでいる
    静的混合装置。
  4. 【請求項４】 静的混合装置にして、主方向から指向さ
    れた２つないしそれ以上の流体の２つないしそれ以上の
    流れを受入れるチャンネルおよび前記少なくとも２つの
    流体を結合させる手段を備えた第１のプレートと、前記
    第１のプレートのチャンネル内に形成され、結合された
    流れが主方向に流れて通過可能な複数の出口孔と、前記
    第１のプレートに隣接した第２のプレートと、前記第２
    のプレートが前記第１のプレートの出口孔から結合流体
    の指向された流れを受入れるチャンネルを備えているこ
    とと、前記第２のプレートのチャンネルが該第２のプレ
    ートに受入れた流体の流れを分割して主方向にほぼ垂直
    な２つないしそれ以上の方向へ分割した流れを向けるよ
    うに互いに横切って交差することと、前記第２のプレー
    トに形成され、流体が主方向へ流れて通過可能な複数の
    出口孔と、前記第１のプレートの出口孔が前記第２のプ
    レートの出口孔からずらされ且つ該第２のプレートのチ
    ャンネルの交差点に面していることとを含む 静的混合装置。
  5. 【請求項５】 粘性のある重合体を紡糸口金プレートに
    よる該重合体の紡糸に先立って混合するための静止混合
    装置にして、互いに隣接して積重ねられて紡糸口金プレ
    ートから上流側に配置された複数のプレートであって、
    各プレートが主方向から指向された２つないしそれ以上
    の重合体の２つないしそれ以上の流れを結合するチャン
    ネルを備えていて、前記チャンネルが重合体の流れを分
    割して主方向にほぼ垂直な２つないしそれ以上の方向へ
    分割した流れを向けるように互いに横切って交差するプ
    レートを有し、前記複数のプレートのうちの最初のプレ
    ートが少なくとも２つの異なった重合体から成る少なく
    とも２つの指向された流れを受入れる手段を備え、各プ
    レートが上面と、下面と、これら上面および下面を直線
    状につないで前記チャンネル内に形成され、重合体が主
    方向へ流れることで通過可能な複数の出口孔とを有し、
    各プレートの前記出口孔が該プレートの次に隣接して積
    重ねられたどのプレートの出口孔からもずらされ且つこ
    の隣接プレートのチャンネルの交差点に面している静的
    混合装置。
JP3304890A 1991-01-18 1991-11-20 静的混合装置 Expired - Lifetime JP2891438B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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US07/642,813 US5137369A (en) 1991-01-18 1991-01-18 Static mixing device
US642813 1991-01-18

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Publication Number Publication Date
JPH04272210A JPH04272210A (ja) 1992-09-29
JP2891438B2 true JP2891438B2 (ja) 1999-05-17

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ID=24578129

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3304890A Expired - Lifetime JP2891438B2 (ja) 1991-01-18 1991-11-20 静的混合装置

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