JP4254468B2 - ポリマーフィルター装置 - Google Patents

Description

本発明は溶融ポリマーの濾過装置、さらに詳しくは溶融紡糸装置におけるポリマー溶融部からスピンパックに至るまでのポリマー流路中にプレフィルターとして組込むためのポリマーフィルターの改良に関する。

溶融紡糸においては、溶融ポリマーの流路上にフィルターを設け、溶融ポリマー中の固形異物やゲル状異物等の異物を濾過することが必須となっている。

また近年、１ｄｔｅｘ程度の細繊度の繊維の需要が多くなり、また紡糸速度の高速化や口金の多孔化等、生産性の向上も求められ、より安定した製糸性が求められている。

また近年、産業廃棄物を減らす目的から、ペットボトル等からリサイクルされた再生原料の使用が拡がり、紡糸性を担保するためにも異物の濾過のさらなる強化が要請されている。

しかし濾過をさらに強化するということは、濾材部でのポリマーの通過抵抗が高まり、また、濾材の異物詰まりも早まるという問題につながる。

フィルターとしては例えば、特許文献１に記載されているような、紡糸パック内に紡糸口金とともに内蔵される、いわば口金直上フィルターがある。しかしこの口金直上フィルターでは、紡糸口金の大きさ等の制約を受け、濾過面積を十分にとれないと言う問題があった。濾過面積を十分にとれないからと言って単にフィルターの目を細かくする等しても、初期濾過圧損が高くなり、またより短時間でパック内圧が上昇するため短い周期でパック交換をしなくてはならないと言う問題が生じる。

他のタイプのフィルターとしては、ポリマー溶融部からスピンパックに至るまでのポリマー流路中に組み込む、いわゆるプレフィルターがある。

プレフィルターとして用いうるフィルターとしては例えば、特許文献２に開示されているような、リーフディスクタイプのフィルターエレメントを複数枚連ねて濾過面積を大きくした構造のものや、特許文献３に開示されているようなものが知られている。

しかしこのようなフィルター装置にあっては、その構造からも明らかな如く、流体の入り口と出口は左右に一直線上にあるため、ポリマー流路中に組み込むためには、左右に設けられた、ポリマー流路を有するフランジ等にボルトで固定接合することになる。このため、フィルター装置の交換時には該フィルターを加熱保温するための加熱ヒータや保温材も取り外す必要がある。また、交換作業、特に取り外し作業はポリマーが硬化しない２００〜３００℃の高温下で行う必要があり、上記フランジ部の締め付けボルトをゆるめる時に、ポリマーあるいは熱分解により発生したガスが噴出する等の危険があり、また作業の手間がかかる。また加熱ヒータや保温材の取り外しによりフィルター装置周りの温度が下がるため、再スタートまでの生産停止時間も長くなり生産効率を悪化させる等の問題もあった。

また、ボルト等によってポリマー流路に固定接合する構造のものにあっては、その構造からも明らかな如く該フィルターを加熱保温するためのハウッジング部の形状は四角形の箱状にせざるを得ず、このため円盤形状を有するポリマー濾材群と加熱部材との距離を均等にすることができない。すると装置内部で温度斑が生じてポリマーの溶融粘度差を引き起こし、均一なポリマーの流れを阻害し、単繊維間で糸質に差を生じたり、単繊維繊度１ｄｔｅｘ以下の紡糸で紡糸性を悪化させる等の問題があった。
特開平１１−３５０２３６号公報 特開平８−１０５２２号公報 特開２００３−２６７２１号公報

本発明は、ポリマー流路への取り付けや交換が容易で、溶融ポリマーの加熱・保温の均一性にも優れたプレフィルターを提供することを目的とする。

すなわち本発明は、溶融ポリマーを濾過するポリマーフィルター装置であって、その側面部に溶融ポリマーの流入孔および流出孔を設け、当該流入孔および当該流出孔に対向する反対側に外部に固定するための押付棒が装着される座を設けたことを特徴とするポリマーフィルター装置である。

本発明のポリマーフィルター装置は、その交換も上方向からホイストクレーン等で吊り下げて挿入でき、好ましくは２本の押付棒による締め付けで溶融ポリマーの流入孔、流出孔のシールが容易に行えるため、生産品種の変更や紡糸口金の修正作業時等の機会を利用して数分間程度の短時間での交換作業が可能となる。また上蓋、中蓋を取り付けたままで押付棒をゆるめることで、残圧によるポリマーあるいは熱分解ガスの噴出による火傷等も回避できるので、労働安全性が向上する。また、異物混入の少ない高品質のポリマーが得られるため、１ｄｔｅｘ以下の細繊度の紡糸も４０００〜５０００ｍ／ｍｉｎの高速度で効率良く生産することができる。

本発明のポリマーフィルター装置は、側面部に溶融ポリマーの流入孔および流出孔を設けたものであることが重要である。側面部とは、同装置を設置して使用するハウジングに設置する際の挿入方向に対して略平行な側面部を言う。例えば、同装置が略円柱の形状を有するものであり、ハウジングへの設置の際、円柱の回転軸方向に挿入して設置するものである場合、円柱の側面部に流入孔および流出孔を設けることになる。この点、紡糸口金を内蔵する紡糸パックは、底面部に流出孔を設けたものであり異なる。

そしてさらに、本発明のポリマーフィルター装置は、側面部に押付棒が装着される座を設けたものであることが重要である。そうすることにより、ハウジング内において押付棒の装着により同装置が押し付けられ、その押し付ける力により溶融ポリマーの流入孔および流出孔がシールされるからである。従って、側面部において押付棒が装着される座を設ける位置としては、上記のように押し付ける力が確実・強固なシールに資するよう、例えば円柱の形状を有する装置の場合、円柱の中心軸に対して流入孔・流出孔の反対側が好ましい。

また本発明のポリマーフィルター装置の形状としては、略円柱または略正多角柱であることが好ましい。同装置の内部の溶融ポリマーが、ハウジングから均一に保温されるようにするためである。但し部分的な突起や切り欠き、あるいは天面部付近において全周にわたる張り出し等があってもよい。

また本発明のポリマーフィルター装置は、溶融ポリマーの流入孔および／または流出孔を側面部の表面から突出した突起部に設けたものであることが好ましい。本発明において「および／または」とは、例えば流入孔と流出孔とのいずれか一方が突起部に設けられていても良いし、また双方が突起部に設けられていても良いことを意味する。かかる形態とすることにより、ポリマーフィルター装置をハウジングに設置する際の位置決めが容易なものとなるとともに、押付棒からかかる力を突起部に集中させることで、流入孔・流出孔におけるシールをより確実・強固なものとすることができる。

また本発明のポリマーフィルター装置は、押付棒の座を側面部の表面から突出した突起部に設けたものであることも好ましい。かかる形態とすることにより、ポリマーフィルター装置をハウジングに設置する際の位置決めが容易なものとなるとともに、押付棒からかかる力を確実に、対向する流入孔・流出孔に向けることができる。

また本発明のポリマーフィルター装置は、その胴体の締め付けネジ部を含む少なくとも一部を切欠き、溶融ポリマーの流入孔および流出孔ならびに押付棒の座のうちの少なくとも一つを設けた突起部を前記ボディーに設けられた切欠部に係合してなるもの（図４）であることも好ましい。かかる形態とすることにより、ポリマーフィルター装置の内部の部材が締め付けネジの回転につられてずれることなく、確実・強固に締め付けられ、ポリマーの内部漏れ等のない密閉性の高いポリマーフィルター装置を構成することができる。

以下、本発明の溶融ポリマーフィルター装置の一実施例を図面に基づいて説明する。

フィルターボディー１は、ポリマー流入路２を有する突起部３と、該突起部に対向する反対側に押付棒４の座を有する突起部５を有している。

また、フィルター取り付け部材６は、ポリマー流路７を有する突起部３’と、該突起部に対向する反対側に押付棒４’の座を有する突起部５’を有しており、図４に示す如くフィルターボディー１の切欠部８、８’に係合している。切欠部８と８’の寸法はポリマー側突起部３’と押付棒突起部５’とで異なる寸法にしておくと組み立てミスを防ぐことができる。

ハウジング１３の内壁面には案内溝９、９’が設けられ、前述した突起部３、３’および５、５’が係合支持される。ハウジング部材としては、一般構造用炭素鋼を用いることが強度面から好ましい。ハウジングの内壁は、棒状の電気ヒータ群１４によりポリマーの溶融温度以上の２００〜３００℃に加熱して使用される。１５は温度センサーであり、１６は保温箱で内側に断熱材１７が充填されている。１８は上蓋、１９は中蓋であり、フィルター交換時に取り外し、予め別の場所で予熱しておいたポリマーフィルター装置を上方向からホイストクレーン等で吊り下げて交換作業を行う。１０はアルミ製のガスケットであり、ネジまたは油圧シリンダー（図示せず）の推力を用いた押付棒４、４’によりポリマー流入孔接合部１１、ポリマー流出孔接合部１２に押付けられてポリマーをシールする。

次に図３、５を用いて溶融ポリマーの流れについて説明する。ポリマー流入路２から流入した溶融ポリマーは複数枚積層した円盤状フィルターエレメント群２０の外面から内側に向かって流入し、濾過された後支持軸外周に設けられた溝状の流路２１および多数の小孔２２から支持軸中心孔２３に流入し、ポリマー流出路７に導かれる。

図３において、２４はアルミ製のガスケットであり、締め付けネジ２５により多数の鋼球２６、鋼球受け２７を介して、フィルター取り付け部材６を押しつけてポリマーのシールをする。

また前述した如く、フィルターボディー１の締め付けネジ部を含む一部を切欠き、フィルター取り付け部材６にポリマー流出接合口の突起部３’および対向する反対面に押付棒用の座を有する突起部５’を一体化構造とすることで、押し付け力に対する機械強度の面でも何ら問題なくシンプルな構造とすることができる。

円盤状フィルターエレメント２０の外径寸法としては１８０ｍｍ程度、またハウジングのポリマー流路（流入孔側）１１およびポリマー流路（流出孔側）１２のポリマー流路直径は４０ｍｍ以下とすることがポリマーのシール性の面から好ましい。

本発明のポリマーフィルター装置は、フィルターエレメントの数や濾材を適宜に選定することで、所望の濾過性能が得られ、１０〜２０Ｍｐａの高圧にも十分耐えられるためフィルターの交換寿命を長くすることが可能である。

本発明のポリマーフィルター装置およびそれを設置したハウジングの全体構造を示す断面図である。 本発明のポリマーフィルター装置およびそれを設置したハウジングの概略構造を説明する図であり、図１におけるＡ−Ａ断面図である。 本発明のポリマーフィルター装置の断面図である。 本発明のポリマーフィルター装置のボディーの切欠部とフィルター取付部材の突起部との係合状態を示す図である。 本発明のポリマーフィルター装置内のポリマーの流れを示す図である。 本発明のポリマーフィルター装置を設置するためのハウジングの内壁面に設けた案内溝を示す斜視図である。 従来のポリマーフィルター装置およびそれを設置したハウジングの全体構造を示す断面図である。

符号の説明

１：フィルターボディー
２：ポリマー流入路
３：突起部
４：押付棒
５：突起部
６：フィルター取り付け部材
７：ポリマー流出路
８：切欠部
９：案内溝
１０：ガスケット
１１：ハウジングのポリマー流路（流入孔側）
１２：ハウジングのポリマー流路（流出孔側）
１３：ハウジング
１４：棒状ヒータ
１５：温度センサー
１６：保温箱
１７：断熱材
１８：上蓋
１９：中蓋
２０：フィルターエレメント
２１：溝状の流路
２２：小孔
２３：中心孔
２４：ガスケット
２５：締め付けネジ
２６：鋼球
２７：鋼球受け
４０：フィルターボディー
４１：加熱ハウジング
４２：ポリマー流入路
４３：ポリマー流出路
４４：取り付けボルト
４５：濾材群

Claims (4)

1. 溶融ポリマーを濾過するポリマーフィルター装置であって、その側面部に、溶融ポリマーの流入孔および流出孔を設け、当該流入孔および当該流出孔に対向する反対側に外部に固定するための押付棒が装着される座を設けたことを特徴とするポリマーフィルター装置。
2. 溶融ポリマーの流入孔および／または流出孔を側面部の表面から突出した突起部に設けた請求項１記載のポリマーフィルター装置。
3. 押付棒の座を側面部の表面から突出した突起部に設けた請求項１または２記載のポリマーフィルター装置。
4. フィルター装置の胴体の締め付けネジ部を含む少なくとも一部を切欠き、溶融ポリマーの流入孔および流出孔ならびに押付棒の座のうちの少なくとも一つを設けた突起部を前記ボディーに設けられた切欠部に係合してなる請求項１記載のポリマーフィルター装置。

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