JP2002283344A - 溶融ポリマーの濾過装置および濾過方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】樹脂成形体の欠点原因となる残留気体、ゲル状
物、分解ガスを抑制した溶融ポリマーの濾過装置および
濾過方法を提供すること。 【解決手段】ケーシング内のポリマー流路に残留気体を
なくすとともに、閉塞領域へのポリマーの異常滞留をな
くしたことを特徴とする溶融ポリマーの濾過装置および
濾過方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶融ポリマーの濾
過装置および濾過方法に関し、詳しくは樹脂成形体の欠
点の原因となる残留気体、ゲル状物、分解ガスを抑制し
た溶融ポリマーの濾過装置および濾過方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶融ポリマーを濾過するフイルターとし
て、通常、円筒状フイルターまたはリーフディスクフイ
ルターが使用されている。一般に、後者は複数のリーフ
ディスクフィルターが管状体からなる支柱に通して積み
重ねられ使用され、前者と比べて高価ではあるが、耐圧
性があるため高粘度溶融ポリマーの濾過あるいは精密濾
過に適し、また容積の割に大ききな濾過面積が確保でき
るため、溶融ポリマーが濾過工程を通過する時間を短く
することができ、熱劣化を生じやすい溶融ポリマーの濾
過に適しているという理由で多く用いられている。

【０００３】図７Ａにリーフディスクを用いた濾過装置
の一例を示す。溶融ポリマーは濾過装置４０の入口３６
からケーシング３７内に導入され、各リーフディスクフ
ィルター２３に分岐し濾過されて、支柱３８内のポリマ
ー流路３９に移動する。このような従来の濾過装置で
は、溶融ポリマーが濾過装置に流入後、基本的に上入れ
下出しのポリマー流れ構造であるため、ケーシング内の
ポリマー流路に気体が残留しやすい。これは、気体は上
方向へ移動しようとするのに対し、溶融ポリマーは上方
向に流れないので気体だけ取り残されるためである。

【０００４】そして、この残留した気体は、溶融ポリマ
ーが濾過装置に流入した後、微小な気泡などのかたちで
少しずつ溶融ポリマー中に混入して流出し、樹脂成形体
中の欠点となったり、また樹脂成形体が樹脂シートやフ
ィルムの場合には、樹脂シートやフィルムの破れなどの
問題を引き起こすことにもなる。

【０００５】図７Ｂは、図７Ａの支柱頭部の拡大図を示
している。ここで、リーフディスクフィルター２３で濾
過された溶融ポリマーはリーフディスクフィルター内壁
と支柱外壁間の流路４４に移動後、支柱３８の円周上に
設けられた穴４５から支柱内に導かれる。

【０００６】ただし、流路４４に移動した溶融ポリマー
の一部はこの流れに反し、はめ合い構造である支柱外壁
と先端プレート内壁間の隙間４６を流れ、支柱頭部の閉
塞領域に流れ込む。流れ込んだ溶融ポリマー４７は異常
滞留し、ゲル状物、分解ガスの流出による欠点や破れに
つながることが多い。図において、２３はリーフディス
クフィルタ、３９は支柱内のポリマー流路、４１は締め
付けボルト、４２は先端プレート、４３シールリングで
ある。

【０００７】仮りに、支柱外壁と先端プレート内壁間に
シールリングを設置し上記流れを阻止しても、ポリマー
流路内に気体の詰まった閉塞領域が残るため、気泡の流
出を完全解消することはできない。

【０００８】上記気体の流出は、特に溶融ポリマーが濾
過装置に流入した直後に頻繁に発生するため、樹脂成形
体の製造装置に溶融ポリマーが流入してから気体の流出
が止まるのを待ち、樹脂成形体の製造を開始できるまで
に長時間を有する場合がある。

【０００９】また、樹脂成形体の製造を開始した後も、
依然として残留している気体が、例えば１日に数回、不
定期に流出し、製品のロスを生じることにもなる。中で
も樹脂シートやフィルムの製造の場合は、一定長さ以上
の単位で製品となるため、一度気泡が流出し、樹脂シー
トやフィルムの破れなどを起こすと、それ以前の数時間
にわたって製造した樹脂シートやフィルムも製品になら
なくなることもある。更に、突発的な破れで冷却ドラム
や縦延伸ロールにフィルムが巻き付いたりするといった
んポリマーの吐出量をダウンするため、閉塞領域に異常
滞留したポリマーの圧力が周辺部より高まり、ゲル化し
たポリマーや分解ガスが逆流して流れ出し、破れの連発
につながることもあり、非常に大きな損害となる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
した従来技術の問題を解決し、ケーシング内のポリマー
流路における気体の残留をなくすとともに、閉塞領域へ
のポリマーの異常滞留をなくして樹脂成形体の欠点発生
や破れを抑制し、生産効率を向上できる溶融ポリマーの
濾過装置および濾過方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
本発明の溶融ポリマーの濾過装置は、ケーシング内に複
数のリーフディスクフィルタをポリマー流路を有する支
柱に通して積み重ねて収納し、該ケーシングに導入した
溶融ポリマーを該リーフディスクフィルタを通過させ濾
過する溶融ポリマーの濾過装置において、前記支柱のポ
リマー流路が向流型構造から構成され、まず支柱管内に
導入された溶融ポリマーは支柱先端プレートとケーシン
グ間で流れを噴水状に反転し、ケーシング内壁よりリー
フディスクフィルタ内に送り込まれ、次に、リーフディ
スクフィルタ内壁と支柱外壁間の流路を通過後、リング
状の合流部にて円周上の１ヶ所から流出する流路構造を
有することを特徴とする溶融ポリマーの濾過装置であ
る。

【００１２】また、かかる本発明の溶融ポリマーの濾過
装置において、支柱と先端プレートがはめ合い構造では
なく一体型構造を成し、長手方向の反対側に完全シール
部または外界へ溶融ポリマーを徐々に流し出す無滞留部
を持ち合わせた構造から構成されていることを特徴とす
る溶融ポリマーの濾過装置が好ましい。

【００１３】しかも、かかる本発明の溶融ポリマーの濾
過装置において、支柱先端プレート出口部に対面したケ
ーシング側に円錐部を付与し澱みのない放射線状の流れ
を実現した構造から構成されていることを特徴とする溶
融ポリマーの濾過装置が好ましい。

【００１４】更に、かかる本発明の溶融ポリマーの濾過
装置において、支柱外壁溝の末端がリング状合流部の上
面以下に位置し、リング状合流部の上面と流出管の上面
が一致した構造から構成され、しかも、流出管は横断面
的に出口から流れと反対方向に末広がり構造とし、澱み
のない円周上の流れを実現した構造から構成されている
ことを特徴とする溶融ポリマーの濾過装置が好ましい。

【００１５】また、上述した目的を達成する本発明の溶
融ポリマーの濾過方法は、ケーシング内に複数のリーフ
ディスクフィルタをポリマー流路を有する支柱に通して
積み重ねて収納し、該ケーシングに導入した溶融ポリマ
ーを該リーフディスクフィルタを通過させ濾過する溶融
ポリマーの濾過方法において、該支柱のポリマー流路が
向流型構造から構成され、まず支柱管内に導入された溶
融ポリマーを支柱先端プレートとケーシング間で流れを
噴水状に反転し、ケーシング内壁よりリーフディスクフ
ィルタ内に送り込まれ、次に、リーフディスクフィルタ
内壁と支柱外壁間の流路を通過後、リング状の合流部に
て円周上の１ヶ所から流出する流路構造を特徴とする溶
融ポリマーの濾過方法である。

【００１６】特に、かかる本発明の溶融ポリマーの濾過
方法において、支柱先端プレートを下側向けでケーシン
グを縦置きに配置し、ケーシング内の溶融ポリマーを下
入れ・上出しできることを特徴とする溶融ポリマーの濾
過方法が好ましい。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１に、本発明の一実施態様にか
かる溶融ポリマーの濾過装置を備えた樹脂成形体の製造
装置を示す。この製造装置によれば、樹脂シートやフィ
ルムなどの樹脂成形体を製造することができる。

【００１８】樹脂成形体の製造装置１８は、ポリマーが
流れる方向の上流側から順に、ホッパー１、押出機２、
短管３、ギアポンプ４、短管５、濾過装置６、短管７、
口金８、冷却ドラム９、引き剥がしロール１０、厚さ計
１２、縦延伸機１３、横延伸機テンター１４、厚さ計１
５、巻取ロール１６と配置されている。

【００１９】また、厚さ計１５の情報１７は口金８に送
られる。この場合、押出機は１つであるが、２層以上の
多層フィルムの製造装置などの場合は、２つ以上の押出
機と複数の溶融ポリマー流を合流させるフィードブロッ
クを備えた同様の構成であってもよい。

【００２０】図１において、ポリエチレンテレフタレー
トなどのポリマーは、ホッパー１から押出機２に供給さ
れ、この押出機２により加熱、混練されて、溶融状態に
なり短管３へ押し出される。次いで、溶融樹脂は、吐出
量の精度を向上させるために設けられたギヤポンプ４に
て計量され、定量的に押し出されて、短管５を通り、濾
過装置６に至る。この濾過装置６により、異物や劣化物
（酸化分解、熱分解）が除去された溶融ポリマーは、短
管７を通って口金８から冷却ドラム９にシート形状に押
し出される。

【００２１】ここで、濾過装置６を通過後の溶融ポリマ
ーは、熱分解を防止する上で口金から押し出されるまで
の滞留時間を最短化することが好ましく、口金の直上に
配置されることが多い。口金の型としては、Ｔ型、コー
トハンガー型、フィッシュテール型などのいずれの型で
あってもよい。また、単層口金、多層口金のいずれであ
ってもよい。冷却ドラム９はその表面が室温程度に制御
されつつ、矢印ａ方向に回転しており、この冷却ドラム
９上にシート形状に押し出された溶融ポリマーは、冷却
ドラム９上に密着した後、固化してシート形状に成形さ
れる。

【００２２】次いで、固化したシート１１は、引き剥が
しロール１０により、冷却ドラム９から引き剥がされ、
幅方向の厚みを厚さ計１２で監視された後、縦延伸機１
３で縦方向に延伸され、横延伸機テンター１４で横方向
に延伸された後、厚さ計１５によって幅方向に厚みを測
定されて巻取ロール１６で巻き取られる。

【００２３】また、厚さ計１２、１５によって得られた
シート幅方向の厚みデータ１７をもとに口金スリット幅
方向において対応する位置のスリット間隙が、調整機構
によって制御される。

【００２４】次に、本発明の一実施態様に係る溶融ポリ
マーの濾過装置について、図２を用いて詳細に説明す
る。

【００２５】図２において、図２Ａは本発明の溶融ポリ
マーの濾過装置の１例を示した概略縦断面図であり、同
図に示した構造において、溶融ポリマーは濾過装置２８
の入口１９からまず向流型構造から構成された支柱管内
２０に導入され支柱の先端プレート２１と円錐部２７を
付与したケーシング２２間で流れを噴水状に反転させた
後、ケーシング内壁より各リーフディスクフィルタ２３
に分岐し濾過され、リーフディスクフィルタ内壁と支柱
外壁間の流路２４を通過し、リング状の合流部２５にて
円周上の１ヶ所から流出する。図２において、図２Ｂは
図２Ａに示した本発明の溶融ポリマーの濾過装置の合流
〜流出部ｂの横断面構造をモデル的に示した概略横断面
図を示している。

【００２６】なお、合流部の溶融ポリマーは、外界とシ
ールリング２６で完全シールされているかまたは微小隙
間を形成して、外界へ徐々に流し出す無滞留部を持ち合
わせた構造から構成されている。また、支柱外壁溝の末
端がリング状合流部の上面以下に位置し、リング状合流
部の上面と流出管の上面が一致した構造から構成されて
いる。

【００２７】ここで、溶融ポリマーが流入する前の気体
は、溶融ポリマーの流入とともにまず支柱管内からケー
シング内に押し出された後、下入れ上出しの流れに沿っ
てケーシング内壁よりリーフディスクフィルタ内に送り
込まれ、次にリーフディスクフィルタ内壁と支柱外壁間
の流路を通過後、リング状の合流部にて円周上の１ヶ所
から溶融ポリマーと気体を一緒にかつ効率的に流出して
いく。これらの一連の過程で、ポリマー流路に溶融ポリ
マーが充填され、気体は残留しない。

【００２８】ここで、リーフディスクフィルターと支柱
の部分を図３を用いてさらに詳細に説明する。

【００２９】図３は、図２Ａのｃの部分を示しており、
溶融ポリマーは、金属粉末焼結体、金属繊維の不織布状
焼結体、またはセラミック粉末体などや、これらの組み
合わせで構成される濾材２９で濾過され、フィルターの
二次側のポリマー流路３０を構成する、金属メッシュな
どからなる支持体３１を通過し、中央に支柱を通すハブ
リング３２に設けられた穴３３を通って、リーフディス
クフィルタ内壁と支柱外壁間の流路２４に導かれる。図
４に図２Ｃの支柱のｄ−ｄ断面を示す。

【００３０】ここで、支柱２０の外壁にはハブリング３
２との間にポリマー流路２４を形成するために設けられ
た円周上の突起３５を有する。支柱の形状としてはこの
他に、図５に示すように断面形状が六角形のような多角
形のものや、図６に示すように断面形状が主として円弧
より形成されるものでもよい。ここで、溝の幅、深さは
濾過装置全体の圧力損失や滞留時間を考慮して適正な形
状を選択する必要がある。なお、溝の深さは各リーフデ
ィスクフィルタを通過するポリマー流量が均一となるよ
うに、下流側に向けて深目の勾配を付与することが好ま
しい。

【００３１】また、上記実施例は支柱の長手方向が上下
方向になっているが、例えば支柱の長手方向が水平方向
になったり斜め方向になったりしてもよく、上下方向に
限定されるものではない。

【００３２】本発明におけるポリマーとしては、例え
ば、ポリプロピレンやポリエチレンなどのポリオレフィ
ン、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタ
レートなどのポリエステルに代表される熱可塑性樹脂、
メタ系アラミド、パラ系アラミドなどの耐熱樹脂を用い
ることができる。これら樹脂には、必要に応じて、対候
材や滑材、帯電防止剤、顔料などの添加剤が配合されて
もよい。

【００３３】

【実施例】ステンレス鋼の繊維を焼結圧縮してなる、濾
過精度が５μｍ、外径が２２２ｍｍのリーフディスクフ
イルターを、図２に示す濾過装置の支柱に１２０枚積層
してケーシングに収納した。

【００３４】そして、ポリエチレンテレフタレートを約
２９５℃に溶融し、前記濾過装置を通した後、口金から
シート状に押出した。このとき、前記支柱のポリマー流
路の気体は溶融ポリマーの流入と共に口金から押し出さ
れ、溶融ポリマーが濾過装置に流入してから２時間以内
に、製品シートの生産を開始できた。また、生産開始
後、シートの品種を切り換えるために濾過装置を交換す
るまで１４日間、気泡、ゲル化ポリマー、分解ガスの流
出によるシート破れは一度も起こらず、生産性が著しく
向上した。

【００３５】一方、図７の従来構造の支柱に、前記と同
様にステンレス鋼の繊維を焼結圧縮してなる、濾過精度
が５μｍ、外径が２２２ｍｍのリーフディスクフイルタ
ーを１２０枚積層してケーシングに収納し、ポリエチレ
ンテレフタレートを約２９５℃に溶融して前記濾過装置
を通した後、口金からシート状に押出した。

【００３６】このとき、口金から気泡の流出がなくな
り、シートの生産が開始されるまで５時間以上を要し
た。また、濾過装置内には依然として気体が残留してお
り、生産開始後２日間で平均１回〜２回気泡が流出して
その度にシートが破れた。

【００３７】更に、突発的な破れで冷却ドラムや縦延伸
ロールにフィルムが巻き付いたりするといったんポリマ
ーの吐出量をダウンするため、閉塞領域に異常滞留した
ポリマーの圧力が周辺部より高まり、ゲル化したポリマ
ーや分解ガスが逆流して流れ出し、再スタート時に破れ
が連発した。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、支柱のポリマー流路が
向流型構造から構成されケーシング内の溶融ポリマーを
下入れ上出しできる為、濾過装置に流入する溶融ポリマ
ーによってケーシング内の気体を濾過装置の外部に効率
的に押し出すことができる。

【００３９】また、支柱と先端プレートがはめ合い構造
ではなく一体型構造から構成され、ポリマー流路内に閉
塞領域を持たないため、以下の効果を奏する。 (１)濾過装置に溶融ポリマーを流入させた後、短時間で
樹脂成形体の生産を開始でき、生産効率が向上する。 (２)樹脂成形体の生産開始後も残留した気体の流出がな
く、安定した生産を継続でき収率が向上する。 (３)突発的な破れ発生後に、閉塞領域に異常滞留しゲル
化したポリマーや分解ガスの流出がなく、再スタート時
の生産効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施態様に係る溶融ポリマ
ーの濾過装置を備えた樹脂成形体の製造装置を示す。

【図２】図２は、本発明の一実施態様に係る溶融ポリマ
ーの濾過装置を示したものであり、図２Ａは本発明の溶
融ポリマーの濾過装置の１例を示した概略縦断面図、図
２Ｂは図２Ａに示した本発明の溶融ポリマーの濾過装置
の合流〜流出部ｂの横断面構造をモデル的に示した概略
横断面図である。

【図３】図３は、図２Ａに示した本発明の溶融ポリマー
の濾過装置におけるｃ部分をモデル的に示した断面概略
図である。

【図４】図４は、図３に示した本発明の溶融ポリマーの
濾過装置におけるｄ−ｄ断面図の一例を示す。

【図５】図５は、図３に示した本発明の溶融ポリマーの
濾過装置おけるｄ−ｄ断面図の他の一例を示す。

【図６】図３に示した本発明の溶融ポリマーの濾過装置
おけるｄ−ｄ断面図の他の一例を示す。

【図７】図７は、リーフディスクを用いた濾過装置の一
例を示したものであり、図７Ａは該濾過装置の１例を示
した概略縦断面モデル図、図７Ｂは、図７Ａに示した濾
過装置におけるｅ部分を示す。

【符号の簡単な説明】

１：ホッパー ２：押出機 ３：短管 ４：ギアポンプ ５：短管 ６：濾過装置 ７：短管 ８：口金 ９：冷却ドラム １０：引き剥がしロール １１：シート １２：厚さ計 １３：縦延伸機 １４：横延伸機 １５：厚さ計 １６：巻取ロール １７：厚み情報 １８：樹脂成形体の製造装置 １９：濾過装置の入口 ２０：向流型支柱 ２１：先端プレート ２２：ケーシング ２３：リーフディスクフィルタ ２４：リーフテ゛ィスクフィルタ内壁と支柱外壁間のポリマー流路 ２５：リング状の合流部 ２６：シールリング ２７：ケーシングの円錐部 ２８：新規の濾過装置 ２９：濾材 ３０：フィルターの２次側のポリマー流路 ３１：支持体 ３２：ハブリング ３３：穴 ３４：パッキン ３５：支柱外壁の突起 ３６：濾過装置の入口 ３７：ケーシング ３８：支柱 ３９：支柱内のポリマー流路 ４０：従来の濾過装置 ４１：締め付けボルト ４２：先端プレート ４３：シールリング ４４：リーフディスクフィルタ内壁と支柱外壁間のポリ
マー流路 ４５：穴 ４６：支柱外壁と先端プレート内壁間の隙間 ４７：閉塞領域に流れ込んだ溶融ポリマー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０８Ｌ 101:00 Ｂ０１Ｄ 29/34 ５０１Ｅ ５２０Ａ 35/02 Ｌ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ケーシング内に複数のリーフディスクフィ
   ルタをポリマー流路を有する支柱に通して積み重ねて収
   納し、該ケーシングに導入した溶融ポリマーを該リーフ
   ディスクフィルタを通過させ濾過する溶融ポリマーの濾
   過装置において、前記支柱のポリマー流路が向流型構造
   から構成され、まず支柱管内に導入された溶融ポリマー
   は支柱先端プレートとケーシング間で流れを噴水状に反
   転し、ケーシング内壁よりリーフディスクフィルタ内に
   送り込まれ、次に、リーフディスクフィルタ内壁と支柱
   外壁間の流路を通過後、リング状の合流部にて円周上の
   １ヶ所から流出する流路構造を有することを特徴とする
   溶融ポリマーの濾過装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の溶融ポリマーの濾過装置
   において、支柱と先端プレートがはめ合い構造ではなく
   一体型構造をなし、長手方向の反対側が完全シール部ま
   たは外界へ溶融ポリマーを徐々に流し出す無滞留部を持
   ち合わせた構造から構成されていることを特徴とする溶
   融ポリマーの濾過装置。
3. 【請求項３】請求項１または２に記載の溶融ポリマーの
   濾過装置において、支柱先端プレート出口部に対面した
   ケーシング側に円錐部を付与した構造から構成されてい
   ることを特徴とする溶融ポリマーの濾過装置。
4. 【請求項４】請求項１、２または３に記載の溶融ポリマ
   ーの濾過装置において、支柱外壁溝の末端がリング状合
   流部の上面以下に位置し、リング状合流部の上面と流出
   管の上面が一致した構造から構成されていることを特徴
   とする溶融ポリマーの濾過装置。
5. 【請求項５】ケーシング内に複数のリーフディスクフィ
   ルタをポリマー流路を有する支柱に通して積み重ねて収
   納し、該ケーシングに導入した溶融ポリマーを該リーフ
   ディスクフィルタを通過させ濾過する溶融ポリマーの濾
   過装置を用いた濾過方法において、該支柱のポリマー流
   路が向流型構造から構成され、まず支柱管内に導入され
   た溶融ポリマーは支柱先端プレートとケーシング間で流
   れを噴水状に反転し、ケーシング内壁よりリーフディス
   クフィルタ内に送り込まれ、次にリーフディスクフィル
   タ内壁と支柱外壁間の流路を通過後、リング状の合流部
   にて円周上の１ヶ所から流出する流路構造を有する濾過
   装置を用いて濾過することを特徴とする溶融ポリマーの
   濾過方法。
6. 【請求項６】請求項６に記載の溶融ポリマーの濾過方法
   において、支柱先端プレートを下側向けでケーシングを
   縦置きに配置し、ケーシング内の溶融ポリマーを下入れ
   ・上出しできることを特徴とする溶融ポリマーの濾過方
   法。