JPH0380927A - 溶融ブレンド装置および溶融ブレンド方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ポリアミド、ポリエステル、ポリプロピレン
などのポリマーの溶融体に、染料、顔料、艶消し剤、異
種ポリマーなどを添加する際に、これらを均一にブレン
ドするための装置および溶融ブレンド方法に関する。

〔従来の技術〕

従来より、ポリマーの溶融体に種々の添加剤を添加混合
することは公知である。

また、種々の混合物を均一に混合するために静止型混合
器を用いることも公知である。

例えば、静止型混合器としては、オランダ特許第１８５
，５３９号明細書、米国特許第３，２８６，９９２号明
細書などに記載の装置が挙げられ、またそれらを溶融紡
糸に用いた例としては、特公昭４７−１５５３２号公報
、特公昭５７−２０８４２号公報、特開昭６４−２０３
２１号公報、特開昭６４−４０６１２号公報、特開昭６
４−４０６１３号公報、特開昭５３−１４７８０９号公
報などが挙げられる。

しかしながら、前記静止型混合器を単にポリマーの溶融
ブレンドに用いたのでは、所望する充分な混線性が得ら
れず、紡糸された単糸フィラメントごとに観察すると多
くの混合斑があった。

それを解決するためには、前記混合素子を十数段、例え
ば１４段以上も連結せねばならず、装置的に非常に高価
でかつ複雑なものとなり適用が困難であった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、かかる溶融紡糸特有の問題、特に混合斑のみ
られないフィラメントを得ることのできる溶融ブレンド
装置および溶融ブレンド方法を提供することを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、導管の管軸方向に平行配置されかつ全体をほ
ぼ１８０度捩Ｃ１た羽根板からなる第１混合素子を少な
くとも１個と、棒状体もしくは板状体を相互に斜交させ
た筋交い状の羽根板を縦横に組み込んで立体格子状に形
成した第２混合素子を少なくとも１個組み合わせて、少
なくとも３個の混合素子を導管内に配置して構成される
静止混合器からなる溶融ブレンド装置を提供するもので
ある。

また、本発明は、熱可塑性合成高分子に顔料、艶消し剤
などの添加剤を混合して溶融紡糸するに際し、前記溶融
ブレンド装置を使用する溶融ブレンド方法を提供するも
のである。

本発明における静止型混合器とは、外部から動的な混合
操作を与えられることなく通路内に静置された流路変換
素子により、流体を分割、回転、合流させる操作を繰り
返して混線作用を行うようにする装置をいう。

静止型混合器には種々のタイプのものがあるが、本発明
の装置は、導管の管軸方向に平行配置されかつ全体をほ
ぼ１８０度捩Ｃ１た羽根板からなる第１混合素子（ケニ
ックス型混合素子）を少なくとも１個、および棒状体も
しくは板状体を相互に斜交させた筋交い状の羽根体を縦
横に組み込んで立体格子状に形成した第２混合素子（ス
ルザー型混合素子）を少なくとも１個、全体で少なくと
も３個になるように組み合わせたものである。

組合せとしては、被混合流体の流入部および流出部に第
１混合素子を配置し、これら第１混合素子間に少なくと
も１個の第２混合素子を傾斜して配置させるのが好まし
い。

〔作用〕

本発明の溶融ブレンド装置では、第１混合素子により、
導管内に流入したポリマーが分割され捩じられて合流す
る。これをくりかえすことにまり管壁付近のポリマーと
中心付近のポリマーが全体にブレンドされる。

また、管軸と傾斜して配置され、かつ複数枚の棒状体も
しくは板状体を交差させた羽根体を相互にかみあうよう
に配置して立体格子状に形成した第２混合素子により部
分的なブレンド（細分化）を受ける。

本発明の溶融ブレンド装置では、これらの混合素子を組
合せることにより、きわめて少ない段数で溶融ポリマー
の均一なブレンド状態が得られるものである。すなわち
、導管内に流入したポリマーは、第１混合素子のほぼ１
８０度捩Ｃ１れ羽根板の前端エツジにより二つに分割さ
れ、それぞれが羽根板によりほぼ１８０度反転して後端
のエツジで再合流しブレンドされる。

また、第２混合素子では、相互に交差しかみあった羽根
体を通過する際に部分的に分割され細分化される。

このような第１混合素子は、導管の壁面付近の溶融ポリ
マーと中心付近の溶融ポリマーをブレンドするのには適
しているが、混練度（細分化）を高めるためには段数を
多くとらねばならず、この点で装置的に非常に制約があ
る。

第２混合素子は、第１混合素子に比べて部分的な細分化
を行うのに抜群の効果を示す。

しかしながら、第２混合素子は、パイプの壁面付近の溶
融ポリマーを導管の中心に捩って全体的に移動する能力
に欠けており、導管の管壁付近の溶融ポリマーがそのま
ま管壁にそって流れてしまい、溶融ポリマーの全体的な
均一性に欠ける欠点がある。

本発明は、静止型混合素子の前記欠点をカバーするもの
であり、全体を捩じって混練する第１混合素子と、部分
的な混練細分化に適した第２混合素子とを本発明のよう
に組み合わせて、極めて少ない段数で溶融ポリマーの均
一な混線状態を得るものである。

本発明は、第１混合素子と第２混合素子の３個を組み合
わせることが必要であるが、特に最低の構成要件として
は被混合流体の流入部および流出部に第１混合素子を配
置し、これら第１混合素子間に少なくとも１個の第２混
合素子を配置させるのが好ましくこの場合第２混合素子
は傾斜して配置するのがさらに好ましい。

本発明の組合せはこれに限定されることなく、例えば第
１混合素子を続けて複数個配置し、次に第２混合素子を
複数個配置し、さらに第１混合素子を複数個配置しても
よい。また、第２混合素子を最初に複数個配置し、次に
第１混合素子を複数個配置してもよい。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明するが、本
発明は以下の実施例に限定されるものではない。

第１図は、本発明の実施例を示す紡糸バック入り口の接
続配管部の断面図である。

第１図において、導管１０内に挿入された一連の混合素
子は、第１混合素子で第２混合素子をサンドインチ状に
はさんで組み合わせたものである。

入り口側と出口側にはそれぞれ第１混合素子２０と４０
が互いに９０度位相をずらして配置され、これらに挟ま
れるように第２混合素子３１．３２．３３．３４が順次
羽根体を互いに９０度ずつ位相をずらして４段配置され
ている。

なお、５０は、紡糸パックへの接続部品である。

第１混合素子のみで本実施例と同程度に混練細分化効果
を得ようとすれば、第１混合素子が１４段以上必要でそ
の長さも２．３倍以上長くなり、溶融紡糸機の配管など
に組み込むためには問題があり実用に供し得ない。

ここで、第Ｉ混合素子および第２混合素子の構造および
その内部における溶融ポリマーの流れまたはブレンドに
ついて、羽根板または羽根体が複数枚組み合わさってい
る場合を例にとり説明する。

第１混合素子は、第２図に示すように、流体を通過させ
る導管１０の内部に右側に捩られた羽根板２２と、左側
に捩られた羽根板２３とが交互に、かつ両端のエツジ２
４．２５および２６．２７を互いに直交するように接続
されているのが１つの構成単位となった、ケニックス型
混合素子である。

第１　？Ｒ合素子の左側に溶融ポリマーが流入すると、
最初の羽根板２２の前端のエツジ２４により流れはＡ、
Ｂの二つに分割され、さらに分割後の流れのそれぞれが
螺旋状の壁面に沿うとき、回転を与えられ、約１８０度
反転を行って後端のエツジ２５において再び合流する。

すなわち、前端エツジ２４において導管壁面付近（外層
）にあった流れは後端のエツジ２５では中心部（内層）
になり、逆に前端エツジ２４の中心部にあった流れは後
端のエツジ２５では導管１０の壁面付近になるように内
外層が入れ替わった状態で再合流する。

これを溶融ポリマーの断面の状態の変化で表すと、第３
図のようになる。すなわち、最初の羽根板２２の左側に
溶融ポリマーが流入すると、そのエツジ２４により流れ
は第３図（１）のようにＡ、Ｂに分割される。

Ａ、Ｂの流れの合流直後にその下流の羽根板２３の前端
エツジ２６によって、第３図（ＩＩ）のようにＡ、Ｂの
台面と直交する方向で分割され、この二つの分割流はそ
れぞれ羽根板２３の螺旋状壁面に沿うとき回転し、約１
８０度反転したのち後端のエツジ２７で再合流する。し
たがって、この再合流によって前記Ａ、Ｂの部分は第３
図ＣＤＩ）に示すような縞状に合体した状態になる。

次いで、この流れは、前記同様にその下流の羽根板２２
の前端エツジ２４によって第３図の〔■〕のように分割
され、さらにそれぞれが１８０度反転して後端のエツジ
２５で再合流して第３図（Ｖ）のようになる。

このような分割、回転、合流を何段も繰り返すことによ
って流れの分割数は指数関数的に増加していきその混練
度が高められる。この分割総数Ｓは羽根板の段数（枚数
）をｎとすれば、Ｓ＝２’で表すことができる。

一方、第２混合素子は、スルザー（Ｓｕｌｚｅｒ）社Ｓ
ＭＸ型混合素子であり、管軸方向に傾斜するように配置
されている。

第２混合素子は、第４図に示すごとく、通常は流体を通
過させる導管１０の内部に少なくとも該導管１０の内径
の１７４より狭い板状体、棒状体または波板体を交差さ
せてなる羽根体を立体状に配置した混合素子である。

第５図は、第２混合素子の代表的な例の拡大図であり、
第２混合素子は板状体３０１を相互に交差させて形成さ
れる筋交い状の羽根体３０２を積み重ねて各板状体３０
１あるいは羽根体３０２を固定し立体格子状に組立たも
ので、板状体３０１によって囲まれる空間は主として四
角形であるが、三角形あるいはその他の多角形、曲面形
であってもよい。また、管壁と対面する部分は通常二股
状に突出した板状体３０１と管壁とで三角状の空間を形
成するが、これに限定されるものではない。

このように第２混合素子は交差させた板状体などからな
る羽根体３０２を相互にかみあうように配置して立体状
に形成されるが、板状または棒状などの支持体を介して
板状体を交差もしくは二股状に突出させるようにしても
よい。

なお、板状体３０１は縦横に積み重ねられるが、隣接す
る板状体は必ずしも接触状態であることは必要でなく、
所定間隔をおいて交差するようにしてもよい。

このような第２混合素子は、３段以上を組合せて使用す
る場合は、各段は相互に９０度ずらしあるいは直交する
ように配置するのが望ましく、さらに混練効果をあげる
ために以上のように組み合わせた３段の第２混合素子ユ
ニットを数組重ねるのがよい。

第１図において、導管１０に左上から導入された溶融ポ
リマーは、まず第１混合素子２０の羽根板で二分割され
大きく捩じられ合流し、次いで第２混合素子３１．３２
．３３．３４を通過する間に細分化され、最後に第１混
合素子４０を通過するとさらに大きく分割され、全体と
して均一にブレンドされたものが得られる。

第６図は、本発明の他の実施例を示す図で、紡糸パック
中に第１混合素子と第２混合素子を組み合わせて挿入し
たものであり、第７図は、第６図のＸ−Ｘ断面矢視図で
ある。

ここで、符号６０は上板、７０は中板、８０は下板で、
６０．７０．８０で１つの混合ユニットを構成している
。また、符号９０は濾過板、１００は紡糸ノズルである
。

中板７０においては、入り口側に第１混合素子２段（２
０１，２０２）、中間に第２混合素子５段（３５，３６
，３７，３８，３９）、後端に第１混合素子２段（２０
３，２０４）を配したものであるが、第１混合素子と第
２混合素子を１段ずつ交互に配設せしめてもよい。

これは本発明の一実施態様を示したものであるが、例え
ば第１混合素子が２段、第２混合素子が１段以上組合せ
たものであればいずれでもよい。

この場合、第１混合素子のみで同程度の混練細分化効果
を得ようとすれば第１混合素子が１４段以上必要であり
、その長さも２．３倍以上となり長すぎて紡糸パックに
組み込むことが困難になる。

一方、第２混合素子のみで形成した混練装置では、溶融
ポリマー全体が均一に混合されない。

第６〜７図の場合、種々の添加剤を含む溶融ポリマーは
、導管左上から矢印のように導入され、第１混合素子２
０１に流入し、次いで第１混合素子２０２に下方から流
入する０次に、第２混合素子３５に上方から流入し、下
方から第２混合素子３６に入り、このようにして最後に
第１混合素子２０３．２０４を通過してブレンドされ、
濾過板９０へ流れ、紡糸される。

〔発明の効果〕 以上に説明の如く、本発明によれば、短い長さで溶融ポ
リマーの全体および部分の細分化が可能なブレンド装置
が提供できるとともに、溶融ポアリマーと種々の添加剤
との均一なブレンドが容易に行え、品質の優れた製品を
安定して得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の紡糸バック入り口の接続配管断面図で
、第２図は第１混合素子を複数枚組み合わせた場合の構
成図、第３図は第２図の第１混合素子を複数枚組み合わ
せた場合の流体の分割説明図、第４図は第２混合素子を
第１混合素子の間に配置した場合の構成図、第５図は第
２混合素子の拡大斜視図、第６図は他の実施例を示す断
面図、第７図は第６図のＸ−Ｘ断面矢視図である。 １０；導管 ０．４０；第１混合素子 ０・第２混合素子 Ｏ；接続部品 ０；上板 ０：中板 Ｏ：下板 ０；濾過板 ００；紡糸ノズル

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）導管の管軸方向に平行配置されかつ全体をほぼ１
   ８０度捩じった羽根板からなる第１混合素子を少なくと
   も１個と、棒状体もしくは板状体を相互に斜交させた筋
   交い状の羽根板を縦横に組み込んで立体格子状に形成し
   た第２混合素子を少なくとも１個組み合わせて、少なく
   とも３個の混合素子を導管内に配置して構成される静止
   型混合器からなる溶融ブレンド装置。
2. （２）第２混合素子が導管の管軸方向に対して傾斜して
   いる請求項１記載の溶融ブレンド装置。
3. （３）熱可塑性合成高分子に顔料、艶消し剤などの添加
   剤を混合して溶融紡糸するに際し、導管の管軸方向に平
   行配置されかつ全体をほぼ１８０度捩じった羽根板から
   なる第１混合素子を少なくとも１個と、棒状体もしくは
   板状体を相互に斜交させた筋交い状の羽根板を縦横に組
   み込んで立体格子状に形成した第２混合素子を少なくと
   も１個組み合わせて、少なくとも３個の混合素子を導管
   内に配置して構成される静止型混合器からなる溶融ブレ
   ンド装置を使用する溶融ブレンド方法。
4. （４）溶融ブレンド装置の第１混合素子が導管内の被混
   合流体の流入部および流出部に配置されている請求項３
   記載の溶融ブレンド方法。