JP2008018598A - ポリマーフィルター及び溶融樹脂の押出成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂の滞留が殆どなく長時間連続操業しても樹脂の劣化物が発生せず、連続操業性、製品歩留まり性に優れたポリマーフィルター及び該ポリマーフィルターで濾過された溶融樹脂を押出成形する溶融樹脂の押出成形方法を提供する。
【解決手段】軸方向に貫通する樹脂流路１３内にフィルターエレメント１４を固定してなる押えボルト兼濾過流路体１０によって、センターポール２の頂部に押えディスク６を固定すると共に、押えディスク６からセンターポール２へ濾過材を備えた樹脂流路を形成し、リーフディスク型フィルターからセンターポールへの樹脂流路と圧力損失を同じにして２系統の流路により溶融樹脂を濾過する。
【選択図】図１

Description

本発明は、リーフディスクフィルター型のポリマーフィルター及び該ポリマーフィルターで濾過された溶融樹脂を押出成形して押出成形品を製造する溶融樹脂の押出成形方法に関する。

溶融樹脂を押出成形する際、異物の除去を目的に溶融樹脂を濾過するリーフディスク型フィルターのポリマーフィルターが使用されている。
従来、ポリマーフィルターとして、図４に示すような、濾過容器４０、ボトムカバー４１、複数のリーフディスク型フィルター４２、フィルター押え４３、及びセンターポール４６とを構成要素に含むものが知られている。リーフディスク型フィルターからなるポリマーフィルターには、主に図４に示す内流型センターポールを備えたもの、外流型センターポールを備えたもの、及びそれらを複合した内外流型センターポールを備えたものがある。内流型リーフディスク型フィルターは、図５に示すように、樹脂はリーフディスク型フィルター４２を通過した後、センターポールの外側から内側へ流入して合流する。センターポールの上側にはトゥーピードと呼ばれる、センターポール上部の滞留防止のための円錐状部品４５がある。一方、外流型センターポールを備えたものは、リーフディスク型フィルターを通過した樹脂は、センターポールの外側を流れ、フィルターの出口で合流する。内流型に対して外流型は流路が簡単であり、樹脂の滞留は少ないとされている。しかしながら、従来のセンターポールでは、リーフディスク型フィルターからセンターポールへ溶融樹脂が流入する際、流れ方向を変更する必要があり、センターポールの上方（押えディスク側）には、滞留しやすい箇所が発生する。

そのため、高粘度且つ熱劣化し易い樹脂を長時間通過させた場合、樹脂の劣化物が製品に頻発するため、製品品質上の欠点となり、連続操業性、製品歩留まりを悪化させる。それを解決するために、特許文献１では、内流型センターポールの孔方向を変更することにより部分的な樹脂滞留を防止するようにしている。また、特許文献１では、押えディスクとセンターポールを一体化することにより、樹脂の滞留を防止しようとしている。
特開２００１−９２１４号公報

しかしながら、従来提案されているセンターポールでは、例えば高粘度アクリル系樹脂等の高粘度樹脂でのフィルムを押出成形により製膜すると、立ち上げ後２０時間程度から滞留劣化物（フローマーク）がフィルムに発生するという欠点がある。フローマークの発生は、フィルター内の樹脂滞留による樹脂劣化に起因し、フィルムの外観上の欠点となるばかりでなく、延伸時のフィルム破断の起点となる可能性が高い。
そこで、本発明は、内流型センターポール、外流型センターポール、内外流センターポールいずれの場合でも、樹脂の滞留が殆どなく長時間連続操業しても樹脂の劣化物が発生せず、連続操業性、製品歩留まり性に優れたポリマーフィルター及び該ポリマーフィルターで濾過された溶融樹脂を押出成形して押出成形品を製造する溶融樹脂の押出成形方法を提供することを目的とする。

本発明者は、上記問題点を解決するために種々研究した結果、従来のセンターポールを有するポリマーフィルターは、樹脂は周方向からの流れを図５に示すように軸方向へ変えるため、センターポール４６上部での流線は周方向が支配的となり、軸方向へは流れにくく樹脂滞留が発生し易いことが分かり、この問題を解決するためにセンターポール上部に新たな流路を設けることによって解決できることを知得し、本発明に到達したものである。

即ち、上記問題点を解決する本発明の請求項１に記載のポリマーフィルターは、押出成形に使用するリーフディスクフィルターにおいて、押えディスクからセンターポールへの濾過材を備えた流路を設けたことを特徴とするものである。また、請求項２に記載のポリマーフィルターは、請求項１に記載のポリマーフィルターにおいて、押えディスクからセンターポールへ濾過材を含めた樹脂流路とリーフディスクからセンターポールへの流路の圧力損失が同じであることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のポリマーフィルターにおいて、前記押えディスクからセンターポールへ濾過材を備えた樹脂流路は、センターポールの頂部に押えディスクを固定する押えボルトに樹脂流路が貫通して形成され、該樹脂流路内にフィルターエレメントを固定してなる押えボルト兼濾過流路体によって構成されていることを特徴とするものである。
さらに、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のポリマーフィルターにおいて、前記ボルト兼濾過流路体の樹脂流路入口部には、前記フィルターエレメントを樹脂流路内に固定すると共に、該樹脂流路内への樹脂の流入量を制御する所定の開口径からなる樹脂インテーク路を有するインテーク部材が螺着されていることを特徴とするものである。

そして、上記問題点を解決する本発明の溶融樹脂の押出成形方法は、請求項１〜４何れか記載のポリマーフィルターを使用して溶融樹脂を濾過して、該溶融樹脂を押出成形して熱可塑性ポリマーフィルムを製造することを特徴とする。請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の溶融樹脂の押出成形方法において、前記溶融樹脂が高粘度アクリル系樹脂であることを特徴とするものである。

本発明のポリマーフィルターによれば、押えディスクからセンターポールへの濾過材を含めた樹脂流路を形成することによって、樹脂の滞留が起こり易いセンターポール上方部での樹脂の流れが均一となり、内流型センターポール、外流型センターポール、内外流センターポールいずれの場合でも、樹脂の滞留が殆どなく従来と比べて長時間連続操業しても樹脂の劣化物が発生せず、飛躍的に連続操業性、製品歩留まり性が向上した。また、請求項２の構成によって、押えディスクからのセンターポールへの樹脂の流れとリーフディスク型フィルターからセンターポールへの樹脂の流れが均一となり、樹脂の滞留が起こらない。また、請求項３の構成によれば、押えディスクからセンターポールへの濾過材を含めた樹脂流路を簡単な構成で容易に形成することができる。さらに、請求項４の構成によれば、押えディスクからセンターポールへの樹脂流路のフィルターエレメントの交換が容易であり、且つインテーク部材の開口径、流路長さ、フィルターエレメントの厚みの選択が容易であり、適正な圧力損失に調整することができる。請求項５、６によって、連続操業しても押出成形品に樹脂の劣化物が発生することがなく、押出成形の連続操業性及び製品歩留まり性を向上させることができる。

以下、本発明のポリマーフィルターの実施形態を例として内流型センターポールについて図面を基に詳細に説明する。またその他のセンターポールへも本発明の実施方法は適用可能である。
図１は、本実施形態に係るポリマーフィルター１を示し、内流型のセンターポール２を採用している。該センターポール２に、ガスケット、リーフディスク型フィルター５、ガスケット、リーフディスク型フィルター５・・・の順で交互に多段組立て、その上部開口端に押えディスク６を組み付けてある。リーフディスク型フィルター５及び押えディスク６は、従来の装置と同様な構造のものが採用でき、特にその構造を限定しないので、詳細な説明は省略する。本発明では、従来の装置において、内流型のセンターポール２の上部に樹脂滞留防止のために設けられている押えボルト・トゥピードに代えて、該部に樹脂流路が形成された押えボルト兼用濾過流路体１０を設けたことに特徴を有している。

押えボルト兼濾過流路体１０は、要部Ａを図２に拡大して示すように、中空ボルト軸１１の外周部にネジが形成され、頭部１２が押えディスク６の中央上部に形成した嵌合孔７に嵌合してセンターポール２の頂部に螺合するボルト状を呈し、押えディスク６を押え付けてセンターポールに固定すると共に、中心軸に沿って第１樹脂流路１３が貫通している。第１樹脂流路１３の途中には、フィルターエレメント１４が上下をガスケット１５に挟まれた状態で取り付けられ、インテーク部材１６によって流路の途中に交換可能に取り付けられている。インテーク部材１６は押えボルト兼濾過流路体１０の第１樹脂流路１３の上端部に螺着され、その上端が所定の開口径を有する樹脂インテーク路１７となっている。インテーク部材１６を開口径が相違するものを複数種用意し、樹脂の種類等に応じて適正な開口を有するものを選択することによって、フィルターエレメント１４のメッシュ及び樹脂インテーク路１７の開口径、流路長さ、フィルターエレメントの厚みを調節することができ、押えボルト兼濾過流路体１０からセンターポール２への流路とリーフディスク型フィルター５からセンターポールへの流路との圧力損失が同じとなるように調整可能となる。

以上のようにして、センターポール２へ複数段（例えば、５０段）のリーフディスク型フィルター５、ガスケット、押えディスク６を順次組み付けた後、上からプレスにて圧下し、押えボルト兼濾過流路体１０をセンターポール２にボルト締めして一体に組み立てる。このようにしてセンターポール２にフィルターが組み込まれたフィルター組立体２５をケース２０内に差し込み、ボトムカバー２１と共にボルト締めすることによって、ポリマーフィルター１が組み立られる。ケース２０は、図示のように、上部に樹脂流入口２２を有し、内部がセンターポールに組み付けられたフィルター組立体２５が挿入する空間となっており、該空間内周面２４とフィルター組立体の外周部との間には間隙があり、該間隙が第２樹脂流路２３となっている。なお、図示していないが、ケース２０は、外周部に例えばバンドヒータを巻くかあるいは内部にヒータを埋設するなど適宜の加熱手段で加熱され、溶融樹脂が溶融状態を維持して流動するようになっている。また、図中１９はセンターポールに形成された樹脂吐出口であり、各リーフディスク型フィルター内の流路に連通して配置されており、リーフディスク型フィルターで濾過された樹脂は該樹脂吐出口１９を通ってセンターポール２のメイン流路３に吐出され、合流する。

以上のように構成されたポリマーフィルターにおいて、樹脂流入口２２から所定の流圧で供給された溶融樹脂は、図３に流れを矢印で模式的に示すように、押えボルト兼濾過流路体１０の第１樹脂流路１３を通って濾過されてセンターポール２内に流入するものと、第２樹脂流路２３を通って側方からリーフディスク型フィルター５に流入して、濾過されてセンターポール内に流入する２コースに分流される。押えボルト兼濾過流路体１０の第１樹脂流路１３を通る樹脂はフィルターエレメント１４で濾過され、センターポール２の上端部からメイン流路３内に流入し、第２樹脂流路２３を通った溶融樹脂は、図３に示すようにリーフディスク型フィルターの上下両面に配置された濾過材を通って各リーフディスク型フィルター内の流路１８を通ってメイン流路３内に合流し、下流側に配置された押し出しダイに供給される。その場合、第１樹脂流路１３及び第２流路２３の流路抵抗を均一化することが重要であり、それによって滞留の発生を阻止し、ポリマーフィルター内全体で均一な流れを確保することができる。

以上のように本発明では樹脂流路を従来のリーフディスク型フィルターを介しての濾過流路に加えて、新たに押えディスクから直接センターポールのメイン流路に流入する濾過流路を設けることによって、高粘度樹脂であってもセンターポール上部での滞留が解消され、長時間連続操業しても樹脂の劣化物が製品に頻発することがなくなり、連続操業性及び製品歩留まりを向上させることができる。
また、上記実施形態では内流型センターポールを有する場合であるが、本発明は、内流型センターポールの場合に限らず、外流型センターポールの場合にも適用できる。その場合は、押えディスクからセンターポールへの濾過材を備えた樹脂流路は、直接ポールの外周部の溶融樹脂流路に連通するように構成する。

図１に示す構成のポリマーフィルターおいて、濾過精度３μｍのリーフディスク型フィルター５２枚を組み付け、且つ押えボルト兼濾過流路体１０のフィルターエレメントを濾過精度３μｍのものを採用して、８０００poise、ａt１００sec^-1、２７０℃の高粘度アクリル樹脂を濾過して、Ｔダイで押し出し成形によりフィルム製膜をした結果、１２０時間連続操業してもフィルム内に樹脂の劣化物は発生しなかった。

また、比較例として、押えボルト兼濾過流路体１０の無い図４に示すような従来の内流型センターポール及び図示しない外流型センターポールのリーフディスク型のポリマーフィルターにおいて、リーフディスク型フィルターの濾過精度を上記実施例と同一条件に設定して同一樹脂を濾過してＴダイにより押し出し成形によりフィルム製膜をした結果、その場合はどちらも立ち上げ後２０時間からフィルム内に滞留劣化物が頻発した。
以上の実施例及び比較例の結果から、押えディスクからセンターポールへの濾過材を備えた本発明のポリマーフィルターは、フィルムへの滞留劣化物の発生の抑制に従来と比べて格段に効果があることが確認された。

本発明のポリマーフィルターは、フィルター内での樹脂の滞留がないので、高粘度樹脂でかつ熱劣化しやすい樹脂の濾過に好適であるが、それに限らず環状ポリオレフィン、塩化ビニル、ポリスチレン、ポリスチレンとポリエチレンのアロイ樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン―プロピレン共重合体などの１種または２種以上からなるポリオレフィン樹脂、６ナイロン、６，６ナイロン、６，１０ナイロンなどのポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、エチレンテレフタレート―エチレンイソフタレート共重合体などの１種または２種以上からなるポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂など種々の熱可塑性溶融樹脂あるいはそれらの混合体の濾過に適用可能であり、押出成形する樹脂の濾過に利用できる。そして、本発明の押出成形方法は、フィルムの製膜に限らず、種々の押し出し成形物の成形に好適に適用できる。

本発明の実施形態に係るポリマーフィルターの概略正面断面図である。 図１のＡ部の拡大図である。 図１に示すポリマーフィルターにおける溶融樹脂の流れを示す模式図である。 従来のポリマーフィルターの概略正面断面図である。 図４に示すポリマーフィルターにおける溶融樹脂の流れを示す模式図である。

符号の説明

１ ポリマーフィルター ２ センターポール
３ メイン流路 ５ リーフディスク型フィルター
６ 押えディスク ７ 嵌合孔
１０ 押えボルト兼濾過流路体 １１ 中空ボルト軸
Ａ 頭部 １３ 第一樹脂流路
１４ フィルターエレメント １５ ガスケット
１６ インテーク部材 １７ 樹脂インテーク路
２０ ケース ２１ ボトムカバー
２２ 樹脂流入口 ２３ 第２樹脂流路
２４ 空間内周面 ２５ フィルター組立体

Claims (6)

1. 溶融樹脂を濾過するリーフディスク型フィルターを備えたポリマーフィルターにおいて、押えディスクからセンターポールへ濾過材を備えた樹脂流路を設けたことを特徴とするポリマーフィルター。
2. 前記押えディスクからセンターポールへ濾過材を含めた樹脂流路と、リーフディスク型フィルターからセンターポールへの樹脂流路の圧力損失が同じであることを特徴とする請求項１に記載のポリマーフィルター。
3. 前記押えディスクからセンターポールへ濾過材を備えた樹脂流路は、センターポールの頂部に押えディスクを固定する押えボルトに樹脂流路が貫通して形成され、該樹脂流路内にフィルターエレメントを固定してなる押えボルト兼濾過流路体によって構成されている請求項１又は２に記載のポリマーフィルター。
4. 前記ボルト兼濾過流路体の樹脂流路入口部には、前記フィルターエレメントを樹脂流路内に固定すると共に、該樹脂流路内への樹脂の流入量を制御する所定の開口径からなる樹脂インテーク路を有するインテーク部材が螺着されている請求項３に記載のポリマーフィルター。
5. 請求項１〜４何れか記載のポリマーフィルターを使用して溶融樹脂を濾過して、該溶融樹脂を押出成形して熱可塑性ポリマーフィルムを製造する溶融樹脂の押出成形方法。
6. 前記溶融樹脂が高粘度アクリル系樹脂である請求項５に記載の溶融樹脂の押出成形方法。

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