JP5452243B2

JP5452243B2 - 溶融紡糸装置の紡糸パック

Info

Publication number: JP5452243B2
Application number: JP2010009411A
Authority: JP
Inventors: 和弘川本; 誠西大路
Original assignee: TMT Machinery Inc
Current assignee: TMT Machinery Inc
Priority date: 2010-01-19
Filing date: 2010-01-19
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2030-01-19
Also published as: DE102011002757B4; DE102011002757A1; JP2011149111A; CN102127820B; KR101236857B1; CN102127820A; KR20110085860A

Description

本発明は、溶融紡糸装置の紡糸パックのシール技術に関する。

従来、高温で溶融させた熱可塑性樹脂（ポリマー）を細いノズルから押し出し、冷却しながら巻き取って糸条にする溶融紡糸装置の技術は公知となっている。また、溶融紡糸装置を構成する部材であって、ポリマーを濾過及び整流して、濾過及び整流されたポリマーを多数の紡糸孔から吐出する紡糸パックも公知である。例えば、特許文献１は、紡糸パックとしての溶融紡糸用口金パックを開示している。

溶融紡糸装置の紡糸パックは、外郭を構成する円筒状のパック本体と、内部に流路が形成されるリテーナと、前記リテーナの下部に配置され、前記流路と連通する多数の紡糸孔が穿設されるスピナレットと、前記リテーナと前記スピナレットとの間に介して配置される金属パッキンと、を備える構成とされている。

溶融紡糸装置の紡糸パックにおいては、紡糸パックの内部に高圧のポリマーが送り込まれることによって、金属パッキンのズレ又は変形が発生し、金属パッキンのシール性能が低下するおそれがある。金属パッキンのシール性能が低下すれば、リテーナとスピナレットとの間でポリマーリークが発生するおそれがある。また、内部に複数の流路が形成される紡糸パックでは、流路間でポリマーリークが発生することがあり、この場合には、紡糸パックから吐出する糸条の吐出圧・糸条の吐出量にバラツキが生じる問題がある。

一方、例えばエンジンのシリンダヘッドとシリンダブロックとの間に介在するガスケットのように、複雑な構造によってシール性能を向上させた金属パッキンも存在する。しかし、エンジンのガスケットであれば交換の頻度はさほど高くないが、紡糸パックの金属パッキンは、紡糸パックのメンテナンス毎に頻繁に交換されるものである。そのため、紡糸パックに用いられる金属パッキンは安価であることが求められており、複雑な構造の金属パッキンではなく、平坦な１層の金属薄板で構成された金属パッキンが用いられることが多い。

特開２００９−２４３０１７号公報

本発明の解決しようとする課題は、簡易な構造の金属パッキンを用いた場合でも、簡易な構成によってシール性能の低下を防ぐことができる溶融紡糸装置の紡糸パックを提供することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

第１の発明は、外郭を構成する円筒状のパック本体と、内部に流路が形成されるリテーナと、前記リテーナの下部に配置され、前記流路と連通する紡糸孔群が穿設されるスピナレットと、前記リテーナと前記スピナレットとの間に介される金属パッキンと、を備える溶融紡糸装置の紡糸パックにおいて、前記金属パッキンの前記リテーナ及び前記スピナレットと当接する側は、平面形状とされ、前記リテーナ又は前記スピナレットの前記金属パッキンと当接する側には、凹部又は凸部が形成され、前記流路および前記紡糸孔群は、２本形成され、前記各流路は、隣接する他の流路と第一境界部によって区画されており、前記第一境界部は、第一境界面によって前記金属パッキンと当接し、前記各紡糸孔群は、隣接する他の紡糸孔群と第二境界部によって区画されており、前記第二境界部は、第二境界面によって前記金属パッキンと当接し、前記第一境界面は、前記リテーナの直径方向に沿って直線状に形成され、前記第二境界面は、前記スピナレットの直径方向に沿って直線状に形成され、前記凹部は、前記第一境界面又は前記第二境界面に形成される溝とし、前記凸部は、前記第一境界面又は前記第二境界面に形成されるものである。

第２の発明は、第１の発明において、前記金属パッキンは、該金属パッキンの直径方向に沿って幅が略一定である金属パッキン境界部を備え、前記凹部又は凸部は、前記金属パッキン境界部と当接するものである。

本発明の溶融紡糸装置の紡糸パックにおいては、リテーナ又はスピナレットの金属パッキンと当接する側には凹部又は凸部が形成されるため、リテーナ及びスピナレットと当接する側は平面形状とされる金属パッキンは、凹部又は凸部に係合するように塑性変形し、塑性変形した金属パッキンはリテーナ又はスピナレットの凹部又は凸部に係合することで強固に密着し、金属パッキンの変形、ズレが防止されて、金属パッキンのシール性能の低下を防ぐことができる。

本発明の溶融紡糸装置の紡糸パックによれば、簡易な構造の金属パッキンを用いた場合でも、簡易な構成によってシール性能の低下を防ぐことができる。

本発明の実施形態に係わる溶融紡糸装置の全体構成を示す模式図。紡糸パックの断面図。リテーナの底面図及びＰＰ断面図。スピナレットの平面図及びＱＱ断面図。金属パッキンの平面図及びＲＲ断面図。別実施形態であるリテーナのＰＰ断面図。

次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の実施形態に係わる溶融紡糸装置の全体構成を示す模式図、図２は紡糸パックの断面図、図３はリテーナの底面図及びＰＰ断面図である。図４はスピナレットの平面図及びＱＱ断面図、図５は金属パッキンの平面図及びＲＲ断面図、図６は別実施形態であるリテーナのＰＰ断面図である。

図１を用いて、溶融紡糸装置の紡糸パックの実施形態である溶融紡糸装置５０について説明する。
溶融紡糸装置５０は、高温で溶融させた熱可塑性樹脂（ポリマー）を細いノズルから押しだし、冷却しながら巻き取って糸条にする装置である。溶融紡糸装置は、ＰＯＹ（一部延伸糸条）を巻取るＰＯＹ用紡糸装置と、ＦＤＹ（全延伸糸条）を巻取るＦＤＹ用紡糸装置と、の２種類の装置がある。本発明に係る紡糸パック１０は、ＰＯＹ用紡糸装置又はＦＤＹ用紡糸装置のどちらの装置についても適用できるが、本実施形態は、ＦＤＹ用紡糸装置として説明する。

溶融紡糸装置５０は、高温で乾燥させたポリマーチップを投入するホッパー１と、ポリマーチップを紡糸可能な粘度まで溶融して高圧で吐出するエキストルーダー２と、吐出された溶融ポリマーをスピンブロック４まで送るポリマーパイプ３と、加熱媒体を封入し、定量供給手段としてのギヤポンプ（図示略）を備えるスピンブロック４と、スピンブロック４に装着され、ギヤポンプによって定量供給される加熱されたポリマーを濾過及び整流して、濾過及び整流されたポリマーを高圧で吐出する紡糸パック１０と、を備えている。

また、溶融紡糸装置５０は、紡糸パック１０から紡出された糸条Ｙを冷却管によって冷却する冷却チムニー５と、ガイド等との摩擦を低減し、帯電の防止や柔軟性等を与えるための油剤を糸条Ｙに供給する給油ガイド６と、糸条Ｙに付与された油剤を均一に交絡するために糸条Ｙの流れに適度な乱れを起こす交絡ノズル７と、糸条Ｙの方向を変える第一ロール８ａ及び第二ロール８ｂと、糸条Ｙを未延伸糸条として巻き取るワインダー９とを備えている。

図２を用いて、紡糸パック１０について説明する。なお、図２乃至図６の矢印Ｚは、紡糸パック１０の軸方向を示し、矢印Ｚの向きを上方とする。
紡糸パック１０は、リテーナ２０と、スピナレット３０と、金属パッキン４０と、を備えている。紡糸パック１０の本体は、円筒状に構成されている。紡糸パック１０の内部には、蓋１２の下方にリテーナ２０が配置され、リテーナ２０の下方に金属パッキン４０を介してスピナレット３０が配置されている。

紡糸パック１０において、リテーナ２０と、スピナレット３０と、金属パッキン４０と、は、２本の流路１０ａ・１０ｂが形成される状態で押圧され、押圧された状態でねじ込んで組み付けられる構成とされている。

図３を用いて、リテーナ２０について説明する。なお、図３は、リテーナ２０の底面図と、該底面図におけるＰＰ断面図と、を示している。
リテーナ２０は、内部に流路２０ａ・２０ｂを形成する支持体であって、ピン穴２１と、整流孔２２の集合体としての整流孔群２３と、溝２５と、を備えている。リテーナ２０の流路２０ａ・２０ｂは、第一境界部としてのリテーナ境界部２０ｄによって区画され、リテーナ２０のＺ方向の断面視において、略長方形状に形成されている。ここで、リテーナ境界部２０ｄの底面であって、金属パッキン４０と当接する面を第一境界面としてのリテーナ境界面２０ｃとする。リテーナ境界面２０ｃは、リテーナ２０のＺ方向の断面視において、リテーナ２０を２等分するように、リテーナ２０の直径方向に沿って直線状に形成されている。

ピン穴２１は、リテーナ２０とスピナレット３０との位相がずれないように、ピン（図示なし）を挿入するものである。整流孔２２は、ポリマーを整流するため、流路２０ａ・２０ｂの途上において、流路２０ａ・２０ｂよりもさらに小さい径によって、流路２０ａ・２０ｂのそれぞれに対し複数個が形成されている。つまり、リテーナ２０には、流路２０ａ・２０ｂのそれぞれにおいて、整流孔２２の集合体として、２つの整流孔群２３が形成されている。

溝２５は、リテーナ境界面２０ｃに形成されている。また、溝２５は、リテーナ２０のＺ方向の断面視において、リテーナ２０を２等分するように直線状に形成されている。さらに、溝２５は、溝２５の形成方向の断面視において、Ｖ字状に形成されている。なお、別実施形態として、溝２５の形成方向の断面視において、Ｕ字状に形成しても良い。

図４を用いて、スピナレット３０について説明する。なお、図４は、スピナレット３０の平面と、ＱＱ断面図と、を示している。
スピナレット３０は、内部に紡糸孔群３３ａ・３３ｂを形成する支持体であって、スピナレット境界部３０ｄと、ピン穴３１と、紡糸孔３２・・・・３２からなる紡糸孔群３３ａ・３３ｂと、キャピラリ３４と、を備えている。なお、溝３５は、別実施形態として構成されるものであって、詳細は後述する。

紡糸孔群３３ａ・３３ｂを構成する各紡糸孔３２は、スピナレット３０のＺ方向の断面視において、それぞれが略長方形状に分布している。紡糸孔群３３ａ・３３ｂは、第二境界部としてのスピナレット境界部３０ｄによって区画されており、スピナレット３０の流路２０ａ・２０ｂとそれぞれ連通するものである。ここで、スピナレット境界部３０ｄの上面であって、金属パッキン４０と当接する面を第二境界面としてのスピナレット境界面３０ｃとする。スピナレット境界面３０ｃは、スピナレット３０のＺ方向の断面視において、スピナレット３０を２等分するように直線状に形成されている。キャピラリ３４は、紡糸孔３２よりもさらに小さい径で形成されており、紡糸孔３２を通過するポリマーを絞り膨張させ、紡糸パック１０より吐出させるものである。なお、紡糸孔３２は、リテーナ２０の整流孔２２のそれぞれに対応するものではない。

図５を用いて、金属パッキン４０について説明する。なお、図５は、金属パッキン４０の平面と、ＲＲ断面図と、を示している。
金属パッキン４０は、ピン孔４１と、リテーナ２０の底面の外周縁部分とスピナレット３０の上面の外周縁部分とに当接する面を備える金属パッキン縁部４０ｆと、リテーナ境界面２０ｃとスピナレット境界面３０ｃとに当接する面を備える金属パッキン境界部４０ｃと、を含んで形成されている。また、金属パッキン４０のリテーナ２０に当接する側、並びにスピナレット３０に当接する側は、共に平面状に形成されている。さらに、本実施形態の金属パッキン４０は、アルミニウム素材を用いて製作されている。

金属パッキン４０は、リテーナ２０とスピナレット３０との間において、リテーナ２０及びスピナレット３０の外周縁と、流路１０ａ（流路２０ａと紡糸孔群３３ａとが連通するもの）と流路１０ｂ（流路２０ｂと紡糸孔群３３ｂとが連通するもの）との間と、をシールする部材である。言い換えれば、金属パッキン４０は、流路２０ａと紡糸孔群３３ａと、流路２０ｂと紡糸孔群３３ｂと、をそれぞれ接続するものである。

ここで、紡糸パック１０の糸条の生産性を増加させるには、リテーナ２０及びスピナレット３０のＺ軸方向の断面視において流路１０ａ・１０ｂの面積を大きくして、ポリマーの通過量を増やす必要がある。一方、流路１０ａ・１０ｂの面積を大きくするためには、リテーナ境界面２０ｃ及びスピナレット境界面３０ｃは、幅の小さい帯状に形成される。そのため、リテーナ境界面２０ｃ及びスピナレット境界面３０ｃに当接する金属パッキン境界部４０ｃは、幅の小さい帯状に形成される。

金属パッキン縁部４０ｆと金属パッキン境界部４０ｃとでパッキンのズレ又は変形の発生を比較すると、幅の小さい帯状で形成される金属パッキン境界部４０ｃにおいてズレ又は変形が発生し易い。ここで、リテーナ２０とスピナレット３０を押圧して締め付けても、金属パッキン境界部４０ｃを保持する保持力を十分確保することができず、高圧のポリマーによって金属パッキン境界部４０ｃのズレ又は変形が発生する。

特に、金属パッキン４０のズレ又は変形が発生する時は、メンテナンスの時に、金属パッキン４０を交換して初めてポリマーを紡糸する時に多く見られる。交換した金属パッキン４０に高圧のポリマーを通そうとした瞬間にポリマーが作用して金属パッキン境界部４０ｃのズレ又は変形が発生する場合が多い。

金属パッキン境界部４０ｃのズレ又は変形が発生すると、流路１０ａ・１０ｂ間にポリマーリークが発生することがあり、この場合には、紡糸パック１０から吐出する糸条の吐出圧・糸条の吐出量にバラツキが生じる問題がある。

本実施形態のリテーナ２０の金属パッキン４０と当接する側には溝２５が形成されるため、リテーナ２０と当接する側は平面状に形成される金属パッキン４０は、リテーナ２０と金属パッキン４０とが押圧して組みつけられる時に、溝２５に係合するように金属パッキン境界部４０ｃが塑性変形する。塑性変形した金属パッキン境界部４０ｃは、リテーナ２０の溝２５に係合することで、リテーナ２０に強固に密着し、金属パッキン境界部４０ｃの変形又はズレが防止されて、金属パッキン境界部４０ｃのシール性能の低下を防止できる。

このようにして、簡易な構造の金属パッキンを用いた場合でも、簡易な構成によって紡糸パック１０のシール性能の低下を防ぐことができる。また、リテーナ２０と当接する側、並びにスピナレット３０と当接する側は平面状に形成することで、簡易な構造の金属パッキン４０とすることができる。さらに、リテーナ２０に溝２５を形成することは、リテーナ２０を金型によって鋳造した後であっても加工できることから、既存の金型を交換する必要はない。

本発明の別実施形態として、リテーナ２０に溝２５を形成する代わりに、スピナレット３０のスピナレット境界面３０ｃに溝３５を形成する構成とすることもできる。溝３５の構成については、リテーナ２０の溝２５と同様であり、詳細を省略する。このようにして、上述した構成と同様の作用及び効果が得られる。

また、本発明の別実施形態として、溝２５又は溝３５をリテーナ境界面２０ｃ又はスピナレット境界面３０ｃに形成し、さらにリテーナ２０の底面又はスピナレット３０の上面の周囲に別途溝を形成することで、同様の作用及び効果と共に、リテーナ２０及びスピナレット３０周囲のシール性能の低下を防止できる。また、溝２５・３５の代わりに、リテーナ２０又はスピナレット３０に凸部２６を設ける構成としても、同様の作用及び効果が得られる。つまり、図６に示すように、例えばリテーナ２０の溝２５の代わりに、リテーナ２０に凸部２６を設ける構成としても、同様の作用及び効果が得られる。

１０紡糸パック
２０リテーナ
２０ｃリテーナ境界面
２５溝
３０スピナレット
３０ｃスピナレット境界面
４０金属パッキン
４０ｃ金属パッキン境界部
５０紡糸巻取装置

Claims

外郭を構成する円筒状のパック本体と、
内部に流路が形成されるリテーナと、
前記リテーナの下部に配置され、前記流路と連通する紡糸孔群が穿設されるスピナレットと、
前記リテーナと前記スピナレットとの間に介される金属パッキンと、
を備える溶融紡糸装置の紡糸パックにおいて、
前記金属パッキンの前記リテーナ及び前記スピナレットと当接する側は、平面形状とされ、
前記リテーナ又は前記スピナレットの前記金属パッキンと当接する側には、凹部又は凸部が形成され、
前記流路および前記紡糸孔群は、２本形成され、
前記各流路は、隣接する他の流路と第一境界部によって区画されており、
前記第一境界部は、第一境界面によって前記金属パッキンと当接し、
前記各紡糸孔群は、隣接する他の紡糸孔群と第二境界部によって区画されており、
前記第二境界部は、第二境界面によって前記金属パッキンと当接し、
前記第一境界面は、前記リテーナの直径方向に沿って直線状に形成され、
前記第二境界面は、前記スピナレットの直径方向に沿って直線状に形成され、
前記凹部は、前記第一境界面又は前記第二境界面に形成される溝とし、
前記凸部は、前記第一境界面又は前記第二境界面に形成されることを特徴とする溶融紡糸装置の紡糸パック。
請求項１記載の溶融紡糸装置の紡糸パックであって、
前記金属パッキンは、該金属パッキンの直径方向に沿って幅が略一定である金属パッキン境界部を備え、
前記凹部又は凸部は、前記金属パッキン境界部と当接することを特徴とする溶融紡糸装置の紡糸パック。