JPH04158003A - ポリマー混合器及びその製造方法 - 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１合成繊維の熔融紡糸装置や合成樹脂の押出成
形装置等において使用するのに好適なポリマー混合器及
びその製造方法に関する。

〔従来の技術］ ポリエステル、ポリアミド等の合成繊維の紡糸装置には
、第１０図に示すように、パックケース１内に。

多数のノズル孔２ａを備えた口金プレート２．複数の貫
通孔３ａを備えたブレーカ−プレート３．ろ過層４等を
収容し１通路５ａを備えたアダプタ５でこれらを固定し
た口金パンクが使用されている。ここで使用するプレー
カープレート３は１通常厚みが２０〜５０ｍの１枚の金
属製円板に上下に貫通する複数の円形の貫通孔３ａを形
成した形状のものである。また、ろ過層４は、金網又は
不織布４ａ、サンド材４ｂ、及び金網又は不織布４０等
の積層体で構成されている。この口金パックでは、アダ
プタ５の通路５ａからポリマーが流入し、ろ過層でろ過
された後、プレーカープレート３を通り２ロ金プレート
２のノズル孔２ａから紡出される。

〔発明が解決しようとする諜ｉ！ｌ） ところが、このような口金パックでは、ブレーカ−プレ
ート３の開口率が極めて小さいため、その上のろ過層４
のろ過面積が有効に使用されず、ブレーカーブレート３
上面及び下面にポリマーの滞留部分が生し。

ポリマーの熱劣化を起こしてしまうことが多り、シかも
、ブレーカ−プレートは単に真直くな貫通孔を備えたも
のであるので、熱劣化してゲル状となったポリマーがそ
のまま通り過ぎてしまい１口金プレートのノズル孔から
紡出され、得られた糸の品質を劣化させるという問題が
あった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、ブレー
カ−プレートの代わりに使用することができ３且つポリ
マーに混合、剪断作用を与えて熱劣化物等のゲル状物を
小さく破砕することが可能なポリマー混合器及びその製
造方法を提供することを目的とする。

（課題を解決するだめの手段］ 本発明になるポリマー混合器は９幅の狭い仕切りで仕切
られた多数の開口を備えた複数枚の板材を、開口の位置
がずれるように重ね合わせてなるものである。

ここで２重ね合わせた複数枚の板材は、拡散接合、焼結
等によって一体化しておくことが好ましい。

また９本発明方法は、薄く板材に１幅の狭い仕切りで仕
切られた多数の開口を形成し、その板材を複数枚。

開口の位置がずれるように重ね合わせ、全体を拡散接合
又は焼結によって一体化することを特徴とする。

〔作用〕

上記した本発明のポリマー混合器では、ポリマーが通過
する際に、一つの開口を通ったポリマーがその下に位置
する仕切りによって剪断され、また隣の開口からのポリ
マーと混合されるという動作を多数回に渡って繰り返し
、このため、ポリマーの混合、剪断が多数回行われ、熱
劣化物等のゲル状物を小さく破砕することができる。ま
た、各板材は幅の狭い仕切りで仕切られた多数の開口を
備えているので、開口率が極めて大きく、このため１通
過するポリマーに対する抵抗が小さい。なお、上記した
ように重ね合わせた複数枚の板材を一体化しておくと、
取付等の取り扱いが筒便となり好ましい。

本発明のポリマー混合器は、従来の口金パンクにおける
ブレーカ−プレートに代えて使用することができる。こ
のポリマー混合器を口金パック内のブレーカ−プレート
の代わりに使用すると、ろ過層を支持する面の開口率が
大きいのでろ過層を極めて有効に使用することができ、
しかも通過するポリマーに混合、剪断作用を与えること
ができるので、ゲル状物の破砕が可能であり、紡糸して
得られる製品の品質を向上させることができる。

上記ポリマー混合器は１０金パツク内に使用する場合に
限らず、押出成形機のブレーカ−プレートの代わりに使
用することもでき、更には、ポリマー配管内に配置しポ
リマー混合のみに使用することも可能である。

上記本発明方法によれば、薄く板材に多数の開口を形成
するので、任意の形状の開口を容易ムこ形成できる。

開口の形成方法としては、エツチングが好ましい。これ
以外にも打ち抜き、放電加工等を利用してもよい。

また、開口を形成した板材を開口がずれるように重ね合
わせ、拡散接合或いは焼結しているので、全体が強固に
接合した一体構造のポリマー混合器を製造できる。

このようにして作ったポリマー混合器は薄く板材で構成
されているにもかかわらず、全体が一体構造になってい
るため、大きい強度を有しており、従来のブレーカ−プ
レートのようにポリマーの大きい圧力を受ける部分に支
障なく使用することができる。

〔実施例〕

以下９図面の実施例を参照して本発明を更に詳細に説明
する。

第１図は本発明の一実施例によるポリマー混合器を示す
概略斜視図である。全体を参照符号１０で示すポリマー
混合器は１幅の狭い仕切り１３で仕切られた多数の開口
１２を備えた複数枚の円形の板材１１を、開口の位置が
ずれるように積層し一体化したものである。

開口１２は板材１１の全面に設けてもよいが９図示のよ
うに外周部に開口を形成せず、環状の無孔部分１１ａを
残すことが好ましい。このポリマー混合器１０を後述す
るように口金バックのブレーカ−プレートとして用いる
場合には９ロ金バツク内に装着した時にポリマー混合器
１０の外周部を固定することとなるので。

この部分に無孔部分１１ａがあるとポリマーの滞留部分
が無くなり、好ましい。

板材１１に形成した多数の開口１２はその周囲をほぼ均
一な幅の狭い仕切り１３で取り囲まれるものである。開
口の形状としては、特に限定されるものではないが１例
えば、第２図（ａ）に示す四角形の開口１２Ａ。

第２図（ｂ）に示す六角形の開口１２Ｂのように、多角
形とすることが好ましい。このような多角形を採用する
と、開口間の仕切り（１３Ａ、１３Ｂ等）の幅を一定に
保ちながら、板材全体に均一な大きさの開口を形成する
ことが可能となる。また、第２図（Ｃ）に示すように。

異なる形状の開口１２Ｃ，１２Ｄを組み合わせ、それら
の間の仕切り１３Ｃの幅を一定とする構成としてもよい
。更には、第５図、第７図、第８図を参照して後述する
ように、半径方向に延びる仕切りと円周方向の仕切りと
によって開口を形成しでもよい。板材１１に形成する開
口１２の大きさ及び開口率は、板材全面に均一としても
よいし、或いは後述する実施例に示すように３円形の板
材の中央部と外周部とで異ならせるようにしてもよい。

開口間の仕切り１３　（１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ等）は
後述するように１通過するポリマーを剪断してポリマー
に混合、剪断作用を与えるものであるので、その幅りは
極力小さいことが好ましい。しかしながら、あまり小さ
くなると強度が不足する。口金バック内のブレーカ−プ
レートとして使用するポリマー混合器に対しては、仕切
り１３の輻ｔは１通常０．１〜２．０ｍｍ程度に、好ま
しくは０．２〜１．０閣程度に選定される。

開口１２　（１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ等）の大きさは。

その開口全体が仕切り１３で完全に塞がれてしまうこと
がないよう、仕切り１３の輻ｔと同等若しくはそれより
も大きく設定される。逆に開口１２があまり大きくなる
と、板材１１の強度が不足し、また、仕切り１３による
熔融樹脂の剪断の機会が少なくなるので好ましくない。

開口の大きさはこれらを考慮じて定めるものであり、開
口１２の最大寸法（寸法ｄ、、（１２，ｄｓ等）として
は、１．０ｔ〜１０を程度とすることが好ましい。

板材１１の厚さは通常０．１〜３ｅｎ程度に、好ましく
は０．３〜０．５１程度に選定される。板材１１の厚さ
が０．１閣よりも薄くなると、１個のポリマー混合器を
構成する板材１１の枚数が多くなりすぎ、製造が難しく
なると共にコストが高くなる。一方、この厚さが３ｉｎ
を越えると、上記したような形状の開口を所望の精度で
製造することが極めて困難となり、かつコストアップの
原因となる。板材１１の厚さはこれらの点を考慮して上
記のように定められる。

多数の開口１２を形成した板材］１は、複数枚が。

その開口をずらすようにして重ね合わせられ、一体化さ
れてポリマー混合器１０を構成する。この時の開口１２
のずれはランダムであっても規則性をもっていてもよい
が、いずれにしても１第３図（ａ）、　（ｂ）に拡大し
て示すように、開口１２の上下にその開口を横切る仕切
り１３が存在するようにする。この際、第３図（ａ）に
示すように、各板材１１の開口１２がその上下の板材の
開口１２に対して互いにずれるように配置してもよいし
、或いは、第３図（ｂ）のように、厚みの薄く板材を使
用する場合には、複数枚の板材を開口が一致するように
重ねで一体化したものを複数組作り、これを開口がずれ
るように重ねあわせてもよい。具体的には、０．１５ｍ
の板材１１を７枚開口が一致するように重ねて一体化す
ることにより、１．０５ｍの板を作り、それを３３３枚
開をずらせて重ねることにより、３５■厚みのポリマー
混合器を作ることができる。

一つのポリマー混合器１０を構成する板材１１は。

必ずしも同し形状の開口を備えたものに限らず、異なる
形状の開口を備えたものを積層してもよい。

ポリマー混合器１０の厚さは１通過するポリマーに与え
るべき抵抗、混合及び剪断作用等を考慮して定めるが３
口金パックに使用するブレーカ−プレートとして使用す
る場合には１通常２０〜５０＋ｗ程度に選定される。な
お、あまり厚くて重量が大きくなり過ぎる場合には、薄
くポリマー混合器１０を複数個２重ねて使用してもよい
。

次に、上記構成のポリマー混合器１０を製造する本発明
方法を説明する。まず、薄く無孔の板材を用意し。

その板材に対して所望形状の開口１２を形成する。この
開口形成にはエツチングを用いることが好ましい。

エツチングでは、任意形状の開口を容易に形成できる利
点がある。エツチングによって開口を形成する板材の厚
みとしては、０．１〜１閣程度、特に０．３〜０．５ｍ
が好ましい。次に、開口を形成した板材１１を所望枚数
、開口をずらせるように重ね合わせ、その後、全体を加
圧加熱することにより、各板材間を拡散接合し。

全体を一体化する。なお、焼結によって各板材間を接合
し、全体を一体化してもよい０次に、一体化した板材１
１の外形を所望の形状２寸法精度になるように機械加工
する。以上により、一体構造のポリマー混合器１０が形
成される。ここで複数枚の板材１１の接合に拡散接合或
いは焼結を利用すると、接合強度が大きく。

且つ板材間に空隙を作らない為にポリマーが滞留を起こ
さないという利点が得られる。

次に、上記構成のポリマー混合器１０の使用方法を説明
する。

第４図は上記ポリマー混合器１０をブレーカ−プレート
として使用した口金パックを示す概略断面図であり、第
１０図に示す従来の口金バックと同一部品には同一符号
を付けて示している。第４図において、１はバックケー
ス、２は多数のノズル孔２ａを備えた口金プレート、１
０はブレーカ−プレートとして取付けたポリマー混合器
、４はブレーカ−プレート１０で支持されたろ過層であ
り、金網又は不織布４ａ、サンド４ｂ、金網又は不織布
４０等で構成されている。５は通路５ａを備えたアダプ
タであり、パンクケース１にねじ込まれることにより、
ろ過Ｊｉ４．ポリマー混合器１０、口金プレート２等を
固定している。ポリマー混合器１０は第１図〜第３図を
参照して説明した構成のものである。

上記構成の口金パンクにおいても従来と同様、ポリマー
がアダプタ５の通路５ａから流入し、ろ過層４でろ過さ
れた後、ポリマー混合器１０を通過し１ロ金プレート２
のノズル孔２ａから紡出される。このポリマーがポリマ
ー混合器１０を通過する際、第３図に拡大して示すよう
に、一つの開口１２を通った後その下の仕切り１３で切
断され、また斜め方向にジグザグに流れることにより剪
断され、且つ上の複数の開口１２を通ったポリマーがそ
の仕切り１３の横の開口で混合されるという作用を繰り
返す。このため、ポリマー混合器１０がポリマーに対し
て多数回の混合、剪断作用を与えポリマーに含まれてい
た熱劣化物等のゲル状物を破砕し分散させる。かくして
、得られた糸の品質を向上させることができる。なお、
開口１２及び仕切り１３のサイズによっては、上下の開
口をずらせた際。

下に位置する仕切りが上の開口の一部を塞ぐのみとなり
、上の開口からのポリマーを仕切りで２つに切断できな
い場合がある。しかしこの場合にも上下の開口の位置が
斜め方向にずれることとなり、ポリマーは開口を斜め方
向にジグザグに流れ、その際に混合、剪断作用が与えら
れ、やはり糸の品質を向上させることができる。

ポリマー混合器１０の上面は、ろ過層４を支持する支持
面として作用している。従って、このポリマー混合器１
０上面の幅の狭い仕切り１３がろ過層４の金網或いは不
織布４ａを支持するので、この部分でのポリマーの滞留
が起こらず、且つろ過面積がほぼ１００％生かされる。

更に、一つの開口１２の大きさは、従来のブレーカ−プ
レートの貫通孔に比べてはるかに小さいので、高粘度物
に使った場合にも、金網或いは不織布４ａが開口１２内
に陥没して変形するということがない、このため、ポリ
マー混合器１０は従来のブレーカ−プレートに比べてろ
過層４のろ過作用を極めて有効に発揮させることができ
るという利点も有している。

なお、上記実施例では複数枚の重ね合わせた板材】ｌを
一体に接合した場合を説明したが６本発明はこの場合に
限らず、単に積み重ねた状態で（各板材間を接着しない
状態で）使用してもよい。

また、上記実施例では板材に均等に関口を形成した場合
を説明したが、開口率を変化させることも可能である。

以下、その場合の実施例を説明する。

第５図は板材に形成する開口のパターンの１例を示すも
のである。この実施例では、板材２１に多数の開口２２
が、放射方向の仕切り２３ａと円周方向の仕切り２３ｂ
によって形成されている。またその間口２２の大きさは
内周部分で小さく外周部分で大きくなっている。この板
材２１を多数枚１円周方向の位置をずらせた状態で重ね
合わせることにより、ポリマー混合器を構成することが
できる。このようにして形成したポリマー混合器も、第
４図に示す実施例と同様に口金パック内にセットするポ
リマー混合５１０に代えて使用できる。その際、第５図
のパターンの開口を備えたポリマー混合器では、中心部
分の開口率が小さく、外周部分の開口率が大きくなって
いるので１ロ金バツク内を流れるポリマーの中央部に大
きい抵抗を与える。

一般に口金パックでは外周部のポリマーが、壁面による
抵抗によって流速が遅くなり勝ちであり、従って口金プ
レートの内外周では、熱履歴の異なるポリマーが紡出さ
れる傾向があるが、上記したパターンのポリマー混合器
を用いると、中央部の流速を抑えることができ１ロ金パ
ツク内での流れを均一化できる利点が得られる。

第６図は本発明の更に他の実施例によるポリマー混合器
３０の一部を示す概略断面図である。この実施例のポリ
マー混合器３０は複数枚の板材３１Ａからなる第１層３
２Ａと、複数枚の板材３１Ｂからなる第２層３２Ｂとを
スペーサ層３２Ｃを介して多数積層した構造のものであ
る。第１層３２Ａを構成する板材３１Ａは第７図に示す
パターンの開口３３Ａ及びその間口３３Ａを取り囲む仕
切り３４Ａを有するものであり、その開口率は中央部が
小さく、外周部が大きくなっている。第２１ｉ３２Ｂを
構成する板材３１Ｂは第８図に示すパターンの開口３３
Ｂとその開口３３Ｂを取り囲む仕切り３４Ｂを有するも
のであり、その開口率は中央部が大きく、外周部が小さ
くなっている。第１層３２Ａ、第２層３２Ｂを構成する
板材３１Ａ、３１Ｂはそれぞれ、その開口が全く重なる
ように積層してもよく。

或いは、開口がずれるように積層してもよい。第１層３
２Ａと第２層３２Ｂは、それぞれの開口位置が第７図、
第８図に示すように相互に異なるため、単に第１層と第
２層を（スペーサ層を介して）重ね合わせるのみでそれ
ぞれの開口がずれることとなり、開口の下に仕切りが位
置することとなる。スペーサ層３２Ｃは。

ポリマーが半径方向に流れるのを許容するために設ける
ものであり１例えば第９図に示すように、外周のリング
３５と内部の星形の針金３６からなる。星形の針金３６
に代えて放射状のスポークを用いてもよい、この針金３
６は第１層３２Ａと第２層３２Ｂの間に介在して補強す
る役割を果たす。

ポリマー混合器３０は、全体が一体構造となるように拡
散接合、焼結等によって各板材間を接合しておいてもよ
く、或いはポリマー混合器３０を複数のブロックに分け
、各ブロックが一体構造となるようブロック内の板材間
を接合してもよく、更には、全く板材間を接合せず１組
み立て時に各板材を積層してポリマー混合器３０を形成
してもよい。

上記構成のポリマー混合器３０も、第１図に示すポリマ
ー混合器１０と同様に使用され１例えば、第４図に示す
口金パンク内のポリマー混合器１０の代わりに使用され
る。ポリマーがそのポリマー混合器３０を通過する際、
第１層３２Ａでは中央部の開口率が小さいため、ポリマ
ーは外周部を多く流れ、第２層３２Ｂでは中央部の開口
率が大きいためポリマーは中央部を多（流れる。このた
め、スペーサ層３２Ｃにおいて、ポリマーが半径方向の
外方或いは内方に流れ１ロ金バツク内を流れるポリマー
が内外方向に混合される。これにより５０金パツクの中
心部と外周部のポリマーの熱履歴を均一化できる。また
第１層から第２層に、また。

第２層から第１層に流れるポリマーが板材に形成した開
口を取り囲む仕切りによって剪断、混合され、ゲル状物
の破砕が行われる。なお、各第１層３２Ａを構成する板
材を、その開口がずれるように配置しておくと、第１層
、第２層の各々の中においてもポリマーの混合、剪断が
行われ、ゲル状物の破砕が行われるので。

好ましい。

上記のポリマー混合器３０において、第１層３２Ａ。

第２層３２’Ｂの厚みとしては２通常、３〜１０ｍ１１
程度とすることが好ましい。また、スペーサ層３２Ｃの
厚みとしては、０．５〜１．０　ｍ程度とすることが好
ましい。

以上にポリマー混合器の例をいくつか説明したが。

これらのポリマー混合器はそれぞれ単独に用いてもよい
し、或いは組み合わせて使用してもよい０例えば。

第１図に示すポリマー混合器１０と第６図に示すポリマ
ー混合器３０とを積層して使用することができる。

また、これらのポリマー混合器は、ＷＩ融紡糸装置の口
金パック内に使用する場合に限らず、他の用途にも使用
可能である０例えば、押出成形機の押出器と押出ダイと
の間に配置されるブレーカ−プレートの代わりに使用す
ることもできる。また、ポリマー配管内に配置しポリマ
ー混合のみに使用することも可能である。その場合１本
発明になるポリマー混合器を単独で使用してもよいし、
或いは従来使用されている他の混合手段。

例えばスタテックミキサー等と直列に配置し、併用して
もよい。

Ｃ発明の効果〕 以上に説明したように本発明のポリマー混合器では。

積層した板材の開口をずらして配置しているので、各開
口の仕切りによって通過するポリマーに対して混合。

剪断作用を与えることができ、しかも板材は薄くので。

全体の厚さをあまり大きくすることなく、ポリマーに対
する剪断回数を多くすることができ、ポリマーの良好な
混合及びゲル状物の破砕を行うことができ、製品品質の
向上を図ることができるという効果を有している。

また３本発明方法では、ｌｉい板材に加工を施すことに
よって開口を形成しているので２例えばエツチングによ
り任意且つ微細な形状の開口を容易に形成することがで
き、また、その板材を複数枚重ねて拡散接合又は焼結す
ることにより、必要な強度を備えた一体構造のポリマー
混合器を容易に製造できるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるポリマー混合器を示す
概略斜視図、第２図（→、　（ｂ）、　（Ｃ）はそのポ
リマー混合器を構成する板材に形成する開口の例を示す
概略平面図、第３図（ａ）、　（ｂ）は第１図のポリマ
ー混合器の断面の例を示す拡大図、第４図は第１図のポ
リマー混合器をプレーカープレートとして使用した口金
バンクの概略断面図、第５図は本発明の他の実施例によ
るポリマー混合器を構成する板材の中央部の概略平面図
、第６図は本発明の更に他の実施例によるポリマー混合
器の一部の概略断面図、第７図、第８図はそれぞれ第６
図のポリマー混合器を構成する板材の概略平面図、第９
図は第６図のポリマー混合器を構成するスペーサ層の概
略平面図、第１０図は従来のブレーカ−プレートを使用
した口金バックの概略断面図である。 １−・口金バック、　　２−　　口金プレート　３−・
−ブレーカ−プレート　４−ろ過層、５−　　アダプタ
、１０−ポリマー混合器、１１−板材、１２．１２Ａ、
１２Ｂ。 １２Ｃ９１２Ｄ−開０．１３．１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ
−仕切り、２１−　板材、２２−開口、２３ａ、２３ｂ
・−仕切り、３０−ポリマー混合器、３１Ａ、３１Ｂ−
板材、３２Ａ−第１層、３２Ｂ−第２１！、３２Ｃ−ス
ペーサ層、３３Ａ、３３Ｂ−開口。 代理人　弁理士　乗　松　恭　三 牙２図 １−バッＺγ−人 ２　　ｕｉ劃側フ゛レート ４　う江しψ 牙１０図 牙６図 オ８図 オ９図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）幅の狭い仕切りで仕切られた多数の開口を備えた
   複数枚の板材を、開口の位置がずれるように重ね合わせ
   てなるポリマー混合器。
2. （２）幅の狭い仕切りで仕切られた多数の開口を備えた
   複数枚の板材を、開口の位置がずれるように重ね合わせ
   て一体化してなるポリマー混合器。
3. （３）薄く板材に、幅の狭い仕切りで仕切られた多数の
   開口を形成し、その板材を複数枚、開口の位置がずれる
   ように重ね合わせ、全体を拡散接合又は焼結によって一
   体化することを特徴とするポリマー混合器の製造方法。