JPH08510681A - ろ過システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 溶剤紡糸のろ過ドープのろ過装置であって、紡糸すべきドープは供給源（10）から一連のフィルタ組立体（15，21，23）を通して各紡糸ヘッド（22）のジェット（22（b））に流れる。ろ過装置は、一連の流れにおいて、その中で孔寸法の最も細かいフィルタエレメント（代表的には20μ）の第１段階フィルタ組立体（15）と、各紡糸ヘッド（22）のジェット（22（b））の直ぐ上流の最終段階フィルタ組立体（23）とを備える。最終段階フィルタ組立体（23）は一連のフィルタの中で最も粗く（代表的には80μ）、ジェット孔の寸法と等しいかそれより小さい（代表的には80μ）。第１段階（15）と最終段階（23）との間の中間フィルタ組立体（21）のフィルタ媒体の孔寸法は流れに沿って第１段階組立体（15）から最終段階組立体（23）への移行するに従って増加する。

Description

【発明の詳細な説明】 ろ過システム 本発明は、セルロースドープの製造プロセスとプラントのためのろ過システム に関する。 例えば、テンセル（Tencel）セルロース繊維（テンセルはコートールズ・ファ イバ社の商標である）等の溶剤紡糸製品を製造する場合に、木材パルプとアミン オキシドとの水溶液からなるドープが加圧下に紡糸ヘッドに供給される。繊維製 造用の紡糸ヘッドは、直径８０μ以下の多数の紡糸孔を有する。ドープはこの紡 糸孔を通って紡糸浴中に押し出され、そこで溶剤が繊維から浸出し、繊維は水洗 される。繊維は集められて洗浄され、乾燥され、一方、残ったアミンオキシド水 溶液は回収されてプロセスに戻される。 繊維用紡糸口金の紡糸孔は典型的には８０μ程度の直径を有し、繊維の製造を 最適に行えるように注意深く形作られ且つ設計されている。最近の繊維製造プラ ントにおいては、それぞれが直径８０μの７０００個もの多数の紡糸孔を有する ６枚までの紡糸口金プレートを具えた２００個の紡糸ヘッドがある。従って、紡 糸孔を詰まらせる恐れのあるドープ中の粒子や塊をろ過して除去することが必要 である。これを行う最も判り易いやり方は、次第にメッシュのサイズを細かくし た一連のフィルタ、即ち第１のフィルタは最も粗いメッシュを有し、紡糸孔の直 前にある最も下流側のフィルタは最も小さいメッシュサイズ（紡糸孔の直径より 小さいサイズ）を有するように配列した一連のフィルタを設けることである。メ ッシュが細かい程ろ過の効率は大きいが、早く詰まり易い傾向がある。 紡糸ヘッドの直ぐ上流側の最も細かいフィルタが詰まり易く、頻 繁に交換や清掃を行う必要があるので、メッシュサイズが次第に減少するように 配列された一連のフィルタを使用しても、実用上満足すべき結果が得られないこ とが判明した。 更に、紡糸ヘッドの上流側に多数のフィルタ（各紡糸ヘッドに対して一つずつ ）を設ける必要があり、且つ、それらが紡糸孔の直径（８０μ）より遥に小さい メッシュを有する場合には頻繁に交換を行わなければならないので、清掃し易い フィルタを満足に設計することは不可能である。 本発明の目的は、複数のフィルタのセットをドープの流れの方向に直列に設け 、プロセスプラントの紡糸ヘッドへのドープの流れを中断することなく、容易に 清掃可能な、セルロース製造プロセス用のろ過システムを提供することにある。 本発明の一態様によれば、紡糸されるドープが供給源から複数のフィルタを通 って所定の直径を有する多数の紡糸孔を有する一つ以上の押し出しヘッドの方に 流れる、溶剤紡糸繊維その他の繊維状物製造用のドープろ過システムが提供され 、該ろ過システムは、流れに沿って直列に配列された異なる孔サイズのフィルタ 媒体からなる複数のフィルタ組立体を具え、第１のフィルタ組立体のろ過媒体の 孔サイズは全フィルタ組立体の中で最も小さいサイズであり、引き続く各フィル タ組立体は、第１フィルタ組立体でろ過して除去された粒子より大きな粒子をろ 過して除去可能な孔サイズを有し、最後のフィルタ組立体のフィルタ媒体は、少 なくとも紡糸孔のサイズに等しい粒子をろ過して除去可能な孔サイズを有するよ うに構成されている。 ドープの供給源と各紡糸ヘッドとの間に、少なくとも三つのフィルタ組立体が 設けられていることが望ましい。 第１フィルタ組立体は、ドープの供給源から各紡糸ヘッドへ至る 流路に並行に接続された少なくとも二つのフィルタと、少なくとも一つのフィル タを流路に接続し、少なくとも一つのフィルタを流路から切り離すように選択的 に作動する分流バルブ手段と、前記第１フィルタ組立体のフィルタの一方又は両 方を流れるドープの流量を調節し、第１フィルタ組立体の選択されたフィルタが 流路に対して接続され又は切り離された際に、第１フィルタ組立体からのドープ の流速を実質的に一定に維持する手段とを具えていることが望ましい。 前記第１フィルタ組立体が、ろ過対象のドープの供給源とろ過されたドープの 出口との間に並行に接続された第１及び第２のフィルタと、該第１、第２フィル タの入口に設置されてろ過対象のドープを選択された一つ又は両方の前記フィル タに分流させるように選択的に作動する第１分流バルブと、該フィルタの上流側 に設けられた変速ポンプ手段と、前記第１、第２フィルタの出口に設置され、選 択された一つ又は両方の前記フィルタからのろ過されたドープの流れを受け取り 、且つろ過されたドープをろ過されたドープ用の出口に向かわせるように選択的 に作動する第２分流バルブ手段と、ろ過されたドープの流れを監視するためにフ ィルタの下流側に設けられ、ろ過されたドープの流れの指標である信号を前記第 １及び第２フィルタを通じて発するように作動するセンサ手段と、該センサ手段 から発せられた信号に呼応して、前記ポンプ手段の速度を制御して前記第１フィ ルタ組立体を通るろ過されたドープの流れを一定に維持するように作動する手段 とを具えていることが好ましい。 前記第１フィルタ組立体は、密閉された容器内に入れられたステンレス繊維を 焼結したマットで作られたフィルタ媒体を有する複数のチューブを具えているこ とが好ましい。 前記第１フィルタ組立体のフィルタ媒体が、２０〜３０μの範囲 の粒子をろ過して除去可能な孔サイズを有することが好ましい。 最終フィルタ組立体のフィルタ媒体が、７０〜８０μの範囲の粒子をろ過して 除去可能な孔サイズを有することが望ましい。 一つ以上の中間フィルタ組立体が設けられている場合、該中間フィルタ組立体 のフィルタ媒体が、３０〜４０μの範囲の粒子をろ過して除去可能な孔サイズを 有することが望ましい。 本発明の好適実施例においては、紡糸孔の直径が７０〜８０μの範囲にあり、 第１のフィルタ組立体が２０〜３０μの範囲の粒子をろ過して除去可能な孔サイ ズを有し、該第１フィルタ組立体の下流側の第２フィルタ組立体が３０〜４０μ の範囲の粒子をろ過して除去可能な孔サイズを有し、該第２フィルタ組立体の下 流側の第３フィルタ組立体が８０μ未満の粒子をろ過して除去可能な孔サイズを 有するフィルタ媒体を有している。 添付の図面を参照して、実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。 図１は、本発明にかかるドープろ過システムを使用したセルロース繊維溶剤紡 糸用プラントを模式的に示す。 図２は、図１に示すプラントの第１フィルタ組立体の一つのフィルタエレメン トの詳細を示す。 図３は、図１のプラントの最後のフィルタ組立体の一つの詳細を示す。 図１を参照すると、アミンオキシド（４−メチルモルフォリン−４−オキシド ）の７６〜７８重量％水溶液に溶解された木材パルプからなるドープは、タンク １０からフィルムトルーダ（filmtruder）１１とタンク１２を経てフィードポン プ１３の入口まで供給され、ここから一連のフィルタからなる第１フィルタ組立 体１５に供給される。このフィードポンプ１３は変速ポンプであり、該ポンプは 所 定の速度で所定量のドープをフィルタ組立体の出口から吐出する。 図２を参照すると、フィルタ組立体１５の各フィルタエレメント１６は、その 一端でヘッダプレート１７に取付けられたチューブ状のエレメントである。各チ ューブ１６はその一端１８が塞がれ、円筒状のその側壁は、該チューブの長さ方 向に沿ってプリーツ状に折り畳まれたステンレス繊維を焼結したマットによって 形成された多孔性のフィルタ媒体で構成されている。前記ヘッダプレート１７は フィルタ容器１９（図１参照）内に組み込まれ、密閉されたチャンバを形成して いる。前記エレメント１６のフィルタ媒体は、ドープ中の２０μより大きい粒子 や塊をろ過して取り除くことができるように、２０〜３０μ（好ましくは２０μ ）の孔サイズを有する必要がある。 フィルタ組立体１５を通過するドープは、第２ポンプ２０（紡糸フィードポン プと呼称される）によって複数の第２フィルタ組立体２１（一つについてのみ詳 細に図示されている）に押し出される。各第２フィルタ組立体２１は前記フィル タ組立体１５と同様な構造を有するが、第１フィルタ組立体で使用されているス テンレス繊維を焼結して作られたマットは、４０μ以上の粒子や塊をろ過して取 り除けるように３０〜４０μの範囲（好ましくは４０μ）の孔サイズを有する。 各フィルタ組立体２１を通過するドープは、複数の紡糸ヘッド２２に供給され る。最近のプラントにおいては、それぞれが複数の紡糸口金プレート２２（ａ） を有する２００個もの多くの紡糸ヘッドが設けられている。各紡糸口金プレート には、典型的には７０〜８０μの直径を有する７０００個もの多数のトランペッ ト型の紡糸孔２２（ｂ）が形成されている。 各ヘッド２２の孔２２（ｂ）の直ぐ上流側には、多数の小孔を有 するプレート２３（ｂ）の上に支持された２枚の焼結ステンレスのメッシュ２３ （ａ）で作られたフィルタ媒体を具えた最終のフィルタ組立体２３が設けられて いる。該フィルタ組立体２３の孔サイズは７０〜８０μの範囲にあり、ドープか ら７０μより大きい粒子又は塊をろ過して除去するように構成されている。フィ ルタ１５と２１は短いステンレス繊維を焼結して作られた比較的厚い（フィルタ ２３のメッシュの厚さに比較して）マットであり、フィルタ２３よりも効果的に 汚れを保持できる。しかし、このフィルタ１５はそろった孔サイズを有するので 、３０μの粒子をろ過して除去するのに有効である。 紡糸される繊維は紡糸口金の紡糸孔を通じて紡糸浴２４に押し出され、そこで 溶剤が繊維から浸出され、繊維は水洗される。紡糸繊維は集められて水洗工程２ ５と乾燥機２６を通過する。 紡糸浴２４から出たアミンオキシドの廃水溶液はフィルタ２７とイオン交換装 置２８を経てタンク１０に戻され、水は蒸発装置２９を使用して蒸発させられる 。 上に述べた通り、ドープ供給源１０と各紡糸ヘッド２２との間に設置された本 発明のろ過システムは、流れに沿って直列に、第１フィルタ組立体１５と、第２ フィルタ組立体２１の一つと、第３フィルタ組立体２３の一つを具えていること が判るであろう。前記三つのフィルタ組立体１５，２１，２３の中で、各第１フ ィルタ組立体１５のフィルタ媒体が最も細かい孔サイズ（２０μ）を有し、各第 ３フィルタ組立体２３のフィルタのフィルタ媒体が最も粗い孔サイズ（７０〜８ ０μ）を有している。中間のフィルタ組立体２１のフィルタ媒体は、４０μ程度 の孔サイズである。これは、普通考えられるものとは逆である。しかし、この構 成は、細かい孔サイズの少数の大容量のフィルタ１５が大量のドープをろ過する のに使用され 、ドープの流れを中断することなく容易に交換可能なので、有利なことが判明し た。一方、三つのフィルタ組立体１５，２１，２３の中で最も粗い孔サイズを有 する多数のフィルタ２３は詰まり難い傾向があり、従って頻繁には交換を要しな い。更に、個々の紡糸ヘッド２２は遮断バルブ４０を設けることによって切り離 し可能なので、繊維の製造全体を中断しないでもフィルタ２３を容易に交換可能 である。同様に、遮断バルブ４１を各フィルタ組立体２１の上流側に設け、他の フィルタ２１に対するドープの流れを中断することなく選択したフィルタ２１を 取外せるようにしてもよい。 図１を参照すると、第１フィルタ組立体１５は実質的に二つの並列されたフィ ルタのバンク１５ａ，１５ｂとして構成され、接続されている。次の説明におい ては、符号１５ａで示されたフィルタが作動中であり、他方のフィルタ１５ｂが 「待機」中であると仮定している。ドープフィードポンプ１３の出口側には、フ ィルタ１５ａを通ってドープを１００％流す第１位置からフィルタ１５ｂを通っ てドープを１００％流す第２位置まで手動で選択的に変化可能な分流バルブ３０ が設けられている。バルブ３０の中間位置においては、ドープは両フィルタ１５ ａと１５ｂに比例的に流れる。 第１フィルタ組立体１５の出口は、第２分流バルブ３１を経て紡糸フィードポ ンプ２０の共通の入口に接続されている。この紡糸フィードポンプ２０は、一定 速度で作動して各紡糸口金ヘッド２２にドープを均等な流量で供給する定量ポン プである。 この紡糸フィードポンプ２０の入口には、圧力センサ・トランスデューサ３２ が設けられ、速度制御回路３３を経てドープフィードポンプ１３の速度を制御し て、紡糸フィードポンプ２０の入口に対するドープの一定の流れを維持する。即 ち、作動中のフィルタ１５ａが詰まり始めるとポンプ２０の入口での圧力が低下 し、制御回路 ３３が作動してドープフィードポンプ１３の速度を増加させ、これによって圧力 を復活させ、ポンプ２０の入口における流量を一定に維持する。フィルタ１５ａ の前後の圧力低下が、作動中のフィルタ１５ａの詰まりが大きくなって安全に操 業を継続できないことを示す所定の値に達すると、フィルタ１５ａと１５ｂが次 のように切替えられる。 フィルタ１５ｂの新しい清潔なエレメント１６がそれの容器１９に組み込まれ 、分流バルブ３０が作動してドープの一部をこの新しい清潔なフィルタ１５ｂに 流す。放出バルブ３４が作動して、容器１９が充満されるにつれてすべての空気 を該容器から放出する。バルブ３０を開いてスペアのフィルタ１５ｂを充填する と、フィルタ１５ａの方に僅かな圧力低下が起こり、これがセンサ・トランスデ ューサ３２によって検出される。これを補償するには、紡糸フィードポンプ２０ を少し遅くして、新しいフィルタに流れる溶剤の量だけ紡糸製品の生産を減少さ せ、一方、フィードポンプ１３の速度は一定に維持し続ければよい。別のやり方 として、制御回路３３によってポンプ１３を僅かにスピードアップさせてスペア のフィルタ１５ｂの充填分を補償し、一方、紡糸フィードポンプ２０は一定速度 に維持するようにしてもよい。 フィルタ１５ｂがドープによって完全に充填され、すべての空気が容器１９か ら追い出されると、放出バルブ３４は閉じられ、分流バルブ３１が徐々に開いて フィルタ１５ｂをポンプ２０に接続し、同時に分流バルブ３０が作動して詰まっ たフィルタ１５ａから新しいフィルタ１５ｂの方にドープを分流させる。これを 行う際に、ポンプ３０の速度は圧力制御回路３３の制御下に調節され、ポンプ２ ０に対するドープの流量を一定に維持する。ポンプ２０の速度を低下させてフィ ルタ１５ｂへのドープの分流分を補償する場合には、 ポンプ２０をスピードアップして紡糸ヘッドに対するドープの流れを以前の生産 レベルにまで戻す。詰まったフィルタ１５ａはその内容物を排液され、清掃のた めにプラントから取り外される。 図１に示すプラントにおいては、第２フィルタ組立体２１は二段構えにはなっ ておらず、従って該フィルタ２１を通じて供給を受けていた紡糸ヘッドを切り離 さずには交換不可能である。しかし、場合によっては、各第２フィルタ組立体２ １は、第１フィルタ組立体１５の場合に示したのと類似の二つのフィルタと、第 １フィルタ組立体１５に使用されたバルブ３０，３１に類似の（図示しない）バ ルブを具えることもできる。これらのバルブはバルブ３０，３１と同じように使 用され且つ作動し、詰まったフィルタ２１を通るドープの流れを第２の新しいフ ィルタ２１の方に切り換えて流す。ここでも、圧力センサ及び制御回路（図示し ない）を設けて各ポンプ２０の速度を制御し、フィルタ２１の交換の際に生じる フィルタ２１前後の圧力低下分を補償するようにしてもよい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ Ｄ０１Ｄ 1/10 １０１ 9441−4Ｄ Ｂ０１Ｄ 35/02 Ｚ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ， ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＥ，ＤＫ，Ｅ Ｓ，ＦＩ，ＧＢ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，Ｔ Ｔ，ＵＡ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．紡糸されるドープが供給源から複数のフィルタを通って所定の直径を有す る多数の紡糸孔を有する一つ以上の押し出しヘッドの方に流れる、溶剤紡糸繊維 その他の繊維状物製造用のドープろ過システムてあって、流れに沿って直列に配 列された異なる孔サイズのフィルタ媒体からなる複数のフィルタ組立体（１５， ２１，２３）を具え、第１のフィルタ組立体（１５）のろ過媒体の孔サイズは全 フィルタ組立体の中で最も小さいサイズであり、後続する各フィルタ組立体（２ １，２３）は、第１フィルタ組立体（１５）でろ過して除去される粒子より大き な粒子をろ過して除去可能な孔サイズを有し、最後のフィルタ組立体（２３）の フィルタ媒体は、少なくとも紡糸口金の紡糸孔（２２ｂ）のサイズに等しい粒子 をろ過して除去可能な孔サイズを有するように構成されているを特徴とするドー プろ過システム。 ２．ドープの供給源（１０，１１，１２）と各紡糸ヘッド（２２）との間に、 少なくとも三つのフィルタ組立体（１５，２１，２３）が設けられている請求項 １に記載のドープろ過システム。 ３．第１フィルタ組立体（１５）が、ドープの供給源（１０，１１，１２）か ら各紡糸ヘッド（２２）へ至る流路に並行に接続された少なくとも二つのフィル タ（１５ａ，１５ｂ）と、少なくとも一つのフィルタ（１５ａ，１５ｂ）を流路 に接続し、少なくとも一つのフィルタ（１５ａ，１５ｂ）を流路から切り離すよ うに選択的に作動する分流バルブ手段（３０）と、前記第１フィルタ組立体（１ ５）のフィルタの一方又は両方を流れるドープの流量を調節し、第１フィルタ組 立体（１５）の選択されたフィルタ（１５ａ，１５ｂ）が流路に対して接続され 又は切り離された際に、第１フィルタ組 立体（１５）からのドープの流速を実質的に一定に維持する手段とを具えている 請求項１又は２に記載のドープろ過システム。 ４．前記第１フィルタ組立体（１５）が、ろ過対象のドープの供給源（１０， １１，１２）とろ過されたドープの出口との間に並行に接続された第１（１５ａ ）及び第２（１５ｂ）のフィルタと、該第１（１５ａ）、第２（１５ｂ）フィル タの入口に設置されてろ過対象のドープを選択された一つ又は両方の前記フィル タに分流させるように選択的に作動する第１分流バルブ（３０）と、該フィルタ （１５ａ，１５ｂ）の上流側に設けられた変速ポンプ手段（１３）と、前記第１ 、第２フィルタ（１５ａ，１５ｂ）の出口に設置され、選択された一つ又は両方 の前記フィルタからのろ過されたドープの流れを受け取り、且つろ過されたドー プをろ過されたドープ用の出口に向かわせるように選択的に作動する第２分流バ ルブ手段（３１）と、ろ過されたドープの流れを監視するためにフィルタ（１５ ａ，１５ｂ）の下流側に設けられ、ろ過されたドープの流れの指標である信号を 前記第１（１５ａ）及び第２（１５ｂ）フィルタを通じて発するように作動する センサ手段（３２）と、該センサ手段（３３）から発せられた信号に呼応して、 前記ポンプ手段（２０）の速度を制御して前記第１フィルタ組立体を通るろ過さ れたドープの流れを一定に維持するように作動する手段（３３）とを具えている 請求項１〜３のいずれか１項に記載のドープろ過システム。 ５．前記第１フィルタ組立体（１５）が、密閉された容器（１９）内に入れら れたステンレス繊維を焼結したマットで作られたフィルタ媒体を有する複数のチ ューブ（１６）を具えている請求項１〜４のいずれか１項に記載のドープろ過シ ステム。 ６．前記第１フィルタ組立体（１５）のフィルタ媒体が、２０〜３０μの範囲 の粒子をろ過して除去可能な孔サイズを有している請 求項１〜５のいずれか１項に記載のドープろ過システム。 ７．最終フィルタ組立体（２３）のフィルタ媒体が、７０〜８０μの範囲の粒 子をろ過して除去可能な孔サイズを有する請求項１〜６のいずれか１項に記載の ドープろ過システム。 ８．一つ以上の中間フィルタ組立体（２１）が設けられている場合、該中間フ ィルタ組立体のフィルタ媒体が、３０〜４０μの範囲の粒子をろ過して除去可能 な孔サイズを有する請求項１〜７のいずれか１項に記載のドープろ過システム。 ９．紡糸口金の紡糸孔（２２ｂ）の直径が７０〜８０μの範囲にあり、第１の フィルタ組立体（１５）が２０〜３０μの範囲の粒子をろ過して除去可能な孔サ イズを有し、該第１フィルタ組立体（１５）の下流側の第２フィルタ組立体（２ １）が３０〜４０μの範囲の粒子をろ過して除去可能な孔サイズを有し、該第２ フィルタ組立体（２１）の下流側の第３フィルタ組立体（２３）が８０μ未満の 粒子をろ過して除去可能な孔サイズを有するフィルタ媒体を有している請求項１ 〜８のいずれか１項に記載のドープろ過システム。 １０．第１フィルタ組立体（１５）がバルク状フィルタを構成し、その他のフ ィルタ組立体（２１，２３）が前記フィルタと紡糸ヘッド（２２）との間でライ ン状フィルタを構成している請求項１〜９のいずれか１項に記載のドープろ過シ ステム。