JP5448935B2 - 紡糸パック - Google Patents

Description

本発明は、紡糸パックに関し、特にそのパッキンの構成技術に関する。

従来、高温で溶融させた熱可塑性樹脂（ポリマー）を細いノズルから押し出し、冷却しながら巻き取って糸条にする溶融紡糸装置の技術は公知となっている。また、溶融紡糸装置の加熱箱体に取り付けられ、高温高圧のポリマーを濾過及び整流して、濾過及び整流されたポリマーを多数の紡糸孔から吐出する紡糸パックも公知である。

紡糸パック本体は、その内部を洗浄する等のメンテナンスを行うため、加熱箱体であるスピンブロックに取り付けられる連結部材から取り外しできる構成とされている。また、紡糸パック本体は、連結部材に形成されるポリマー流路と、紡糸パック本体に形成されるポリマー流路とを漏れなく連通させるため、パッキンを介して連結部材に取り付けられる（例えば、特許文献１）。

近年、溶融紡糸装置の生産性を向上するため、内部に複数のポリマー流路が形成された紡糸パックが用いられている。このような複数のポリマー流路が形成される紡糸パックにおいて、連結部材と紡糸パック本体との間に介されるパッキンは、従来、複数のポリマー流路に対して個別に配置されていた。

しかしながら、各パッキンには寸法誤差があり、また、連結部材側あるいは紡糸パック本体側のパッキン設置部にも寸法誤差がある。このような寸法誤差のため、連結部材に紡糸パック本体を取り付けた際に、各ポリマー流路のパッキン間に締め付け力の差が生じて、連結部材と紡糸パック本体との間のシール性が低下し、ポリマーリークが発生するおそれがある。

特開平９−４１２１５号公報

本発明の解決しようとする課題は、パッキンやパッキン設置部の寸法誤差によるポリマーリークを低減できる紡糸パックを提供することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

第１の発明は、溶融紡糸装置の加熱箱体に取り付けられる紡糸パックであって、複数のポリマー流路が内部に形成され、前記加熱箱体に取り付けられる連結部材と、複数のポリマー流路が内部に形成され、前記連結部材の下方に配置される蓋部材と、前記蓋部材と前記連結部材との間に介して配置され、それぞれの前記ポリマー流路に連通する複数のポリマー孔が形成されるパッキンと、を具備し、前記蓋部材を前記連結部材に対して周方向かつ上向きに締め付けることによって螺合させて、前記蓋部材を前記連結部材に取り付け、前記連結部材の前記パッキンと当接する面の前記ポリマー流路の開口部の周囲には、溝部が形成され、前記連結部材および前記蓋部材のポリマー流路と平行な方向を軸方向とし、該軸方向回りの回転を周方向とするとき、前記パッキンは、前記周方向の回転を規制する回り止め手段を備え、前記蓋部材の凹部には、連結部材に取り付けたときに、連結部材のポリマー流路の位置と、前記蓋部材のポリマー流路の位置とが合うように位置決め部材が設けられているものである。

第２の発明は、第１の発明において、前記蓋部材の前記パッキンが配置される面には、パッキン係合部が形成され、前記パッキンは前記パッキン係合部に配置されるものである。

第３の発明は、第１又は２の発明において、前記パッキンの輪郭は、円形状であって、前記蓋部材の前記パッキンが配置される面には、パッキン係合部が形成され、前記パッキン係合部には、ピン係合部が形成され、前記パッキンには、該パッキンを貫通するピン孔が形成され、ピンを前記ピン係合部と前記ピン孔とに係合させることによって、前記パッキンを前記蓋部材に係合させるものである。

本発明の紡糸パックによれば、パッキンの寸法誤差およびパッキン設置部の加工誤差によるポリマーリークを低減できる。

本発明の一実施形態に係る紡糸パックを備える溶融紡糸装置の全体構成を示す模式図。 （Ａ）同じく紡糸パックの全体構成を示す断面図、（Ｂ）同じく平面図。 （Ａ）同じく紡糸パックのパッキンの配置を示す断面図、（Ｂ）同じく別角度からの断面図。 （Ａ）同じく紡糸パックのパッキンを示す平面図、（Ｂ）同じく断面図。 （Ａ）同じく紡糸パックの連結部材を示す断面図、（Ｂ）同じく底面図。 （Ａ）別実施形態に係る紡糸パックのパッキンの配置を示す断面図、（Ｂ）同じく別角度からの断面図。 （Ａ）同じくパッキンを示す平面図、（Ｂ）同じく断面図。 （Ａ）別の実施形態に係る紡糸パックのパッキンを示す平面図、（Ｂ）同じく断面図。

図１を用いて、本発明の一実施形態である紡糸パック１０を備える溶融紡糸装置５０について説明する。
溶融紡糸装置５０は、高温で溶融させた熱可塑性樹脂（ポリマー）を細いノズルから押しだし、冷却しながら巻き取って糸条にする装置である。溶融紡糸装置は、ＰＯＹ（一部延伸糸条）を巻取るＰＯＹ用紡糸装置と、ＦＤＹ（全延伸糸条）を巻取るＦＤＹ用紡糸装置と、の２種類の装置がある。本発明に係る紡糸パック１０は、ＰＯＹ用紡糸装置又はＦＤＹ用紡糸装置のどちらの装置についても適用できるが、本実施形態は、ＦＤＹ用紡糸装置として説明する。

溶融紡糸装置５０は、高温で乾燥させたポリマーチップを投入するホッパー１と、ポリマーチップを紡糸可能な粘度まで溶融して高圧で吐出するエキストルーダー２と、吐出された溶融ポリマーを後述するスピンブロック４まで送るポリマーパイプ３と、加熱媒体を封入し、定量供給手段としてのギヤポンプ（図示略）を備える加熱箱体としてのスピンブロック４と、スピンブロック４に装着され、ギヤポンプによって定量供給される加熱されたポリマーを濾過及び整流して、濾過及び整流されたポリマーを高圧で吐出する紡糸パック１０とを具備している。

また、溶融紡糸装置５０は、紡糸パック１０から紡出された糸条Ｙを冷却管によって冷却する冷却チムニー５と、ガイド等との摩擦を低減し、帯電の防止や柔軟性等を与えるための油剤を糸条Ｙに供給する給油ガイド６と、糸条Ｙに付与された油剤を均一にするために糸条Ｙの流れに適度な乱れを起こす交絡ノズル７と、糸条Ｙの方向を変える第一ロール８ａ及び第二ロール８ｂと、糸条Ｙを未延伸糸条として巻き取るワインダー９とを具備している。

図２および図３を用いて、紡糸パック１０について説明する。なお、図２（Ｂ）の矢印Ｚは、紡糸パック１０および紡糸パック１０の構成部品の軸方向を示し、矢印Ｚの向きを上方とする。また、図２（Ａ）の矢印Ｘは、紡糸パック１０および紡糸パック１０の構成部品の周方向を示している。
図３（Ａ）は紡糸パック１０の図２（Ａ）におけるＡ―Ａ断面における断面図を示し、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の断面とは９０°回転した図２（Ａ）におけるＢ―Ｂ断面における断面図を示している。

紡糸パック１０は、連結部材２０と、紡糸パック本体４０とを具備している。紡糸パック本体４０は、その内部を洗浄する等のメンテナンスを行うため、連結部材２０から取り外しできる構成とされている。そして、パッキン６０は、紡糸パック本体４０のメンテナンスの度に消耗品として交換されるものである。連結部材２０は、スピンブロック４と紡糸パック本体４０とを連結するものであり、ボルト（図示略）を用いて予めスピンブロック４に取り付けられている。連結部材２０には、凸部２１が下方に向けて形成され、連結部材２０の内部の軸方向には２本のポリマー流路２０Ａ・２０Ｂが形成され、凸部２１の周囲には雄ネジ部が形成されている。

紡糸パック本体４０は、連結部材２０に対してパッキン６０を介して取り付けられ、円筒状の外郭４１の内部に、蓋部材３０と、リテーナ４２と、スピナレット４３とを具備するものである。

蓋部材３０は、紡糸パック本体４０の最上部に配置され、上述した連結部材２０のポリマー流路２０Ａ・２０Ｂのそれぞれと連通する２本のポリマー流路３０Ａ・３０Ｂがその内部の軸方向に形成されるものである。蓋部材３０には、上面に凹部３１が形成され、凹部３１の底面３１Ｌにはパッキン６０が配置されるパッキン設置部としての溝形状の係合部３２が形成されている。凹部３１の側面には雌ネジ部が形成されている。リテーナ４２は、蓋部材３０の下方に配置され、上述したポリマー流路３０Ａ・３０Ｂのそれぞれと連通するポリマー流路４２Ａ・４２Ｂがその内部の軸方向に形成されるものであり、そのポリマー流路４２Ａ・４２Ｂの途上には濾過材およびフィルタ等が設けられる。スピナレット４３は、リテーナ４２の下方に配置され、流路４２Ａ・４２Ｂのそれぞれと連通する紡糸孔群（図示略）が穿設されるものである。

続いて、パッキン６０の構成及びパッキン６０に接する連結部材２０と蓋部材３０の構成について説明する。
図４に示すように、パッキン６０は、紡糸パック１０の軸方向の平面視において、その輪郭が回り止め手段としての長円形状に形成され、パッキン６０が係合部３２に係合した時に蓋部材３０のポリマー流路３０Ａ・３０Ｂのそれぞれに連通するようにポリマー孔６０Ａ・６０Ｂが軸方向に形成されている。本実施形態のパッキン６０は、アルミ製とし、後述するパッキン７０・８０についても同様にアルミ製としている。なお、回り止め手段いついて詳しくは後述する。

蓋部材３０の係合部３２の内周の輪郭は、パッキン６０の軸方向の輪郭と同じ長円形状に形成され、係合部３２の軸方向の深さはパッキン６０の軸方向の高さよりも低いものとされている。

図５に示すように、連結部材２０の底面２０Ｌのポリマー流路２０Ａ・２０Ｂの周囲には、ポリマー流路２０Ａ・２０Ｂの開口部の縁から所定の間隔を隔てポリマー流路２０Ａ・２０Ｂの開口部を縁取るように、溝２２が形成されている。溝２２は、その形成方向の断面視において、Ｖ字形状に形成されている。なお、溝２２の形成方向の断面形状は、Ｖ字形状に限定されることなく、凹形状であっても良い。

続いて、パッキン６０の取り付けについて説明する。
紡糸パック本体４０を連結部材２０に取り付けるときには、パッキン６０を係合部３２に係合させて蓋部材３０に配置し、パッキン６０の紡糸パック本体４０に対する周方向のズレを規制する。そして、紡糸パック本体４０を連結部材２０に対して周方向かつ上向きに締め付けることによって、凹部３１を凸部２１に螺合させて、紡糸パック本体４０を連結部材２０に取り付ける。なお、紡糸パック本体４０の凹部３１には、連結部材２０に取り付けたときに、連結部材２０のポリマー流路２０Ａ・２０Ｂの位置と、蓋部材３０のポリマー流路３０Ａ・３０Ｂの位置とが合うように位置決め部材（図示略）が設けられている。

紡糸パック本体４０を連結部材２０に取り付けると、パッキン６０の上面は連結部材２０の底面２０Ｌに密着し、パッキン６０の底面は蓋部材３０の係合部３２の底面３２Ｌに密着し、ポリマー孔６０Ａ・６０Ｂはそれぞれのポリマー流路２０Ａ・２０Ｂとポリマー流路３０Ａ・３０Ｂとに連通する。

このような構成とすることで、以下の効果が得られる。
従来、２本のポリマー流路が形成される紡糸パックには、連結部材と紡糸パック本体との間に介されるパッキンは、それぞれのポリマー流路に対して１枚、つまり合計２枚配置されていた。しかし、２枚のパッキンが用いられることによって、パッキンおよびパッキン設置部の製品寸法誤差についてはパッキンの枚数分である２倍となり、紡糸パックにおける連結部材と紡糸パック本体との間のシール性が低下していた。

本実施形態の紡糸パック１０によれば、２本のポリマー流路２０Ａ・２０Ｂ（３０Ａ・３０Ｂ）にそれぞれ連通する２つのポリマー孔６０Ａ・６０Ｂが形成される１枚のパッキン６０を用いることで、パッキン６０およびパッキン設置部としての係合部３２の寸法誤差の発生要因を減らすことができ、パッキン６０や係合部３２の寸法誤差によるポリマーリークを低減できる

また、紡糸パック本体４０を連結部材２０に取り付けるとき、連結部材２０の底面２０Ｌのポリマー流路２０Ａ・２０Ｂの開口部の周囲には溝２２が形成されているため、パッキン６０の上面と底面２０Ｌとの接触面積は、底面２０Ｌが平坦な場合と比較して小さくなり、紡糸パック本体４０を締め付ける時に必要とされる締め付け力は、底面２０Ｌが平坦な場合と比較して少なくて済む効果が得られる。

さらに、紡糸パック本体４０を連結部材２０に取り付けるときに、パッキン６０が紡糸パック本体４０に対して回り止め手段によって周方向において固定されるため、２本のポリマー流路２０Ａ・２０Ｂ（３０Ａ・３０Ｂ）とパッキン６０のポリマー孔６０Ａ・６０Ｂとの位置決めが不要である。

ここで、回り止め手段とは、パッキン６０を係合部３２に対して周方向に回転させたときに、パッキン６０の周方向の回転を規制する手段であって、パッキン６０を周方向に回転させたときに係合部３２のいずれかの面に当接し、パッキン６０がそれ以上は周方向に移動（回転）できない部分をいう。すなわち、パッキン６０の回り止め手段とは、長円形状に形成された輪郭となる。

例えば、円形状に輪郭が形成され、周囲に突起部が形成されるパッキンでは、突起部が回り止め手段となる。なお、係合部３２には突起部の係合部が形成されているものとする。
また、円形状に輪郭が形成され、底部に突起部が形成されるパッキンでは、突起部が回り止め手段となる。なお、係合部３２には突起部の係合部が形成されているものとする。
さらに、長円形に輪郭が形成されるパッキンでは、長円形状に形成された輪郭が回り止め手段となる。

図６を用いて、別の実施形態であるデルタパッキン７０の配置について説明する。
図６（Ａ）は紡糸パック１０の図２（Ａ）におけるＡＡ断面に相当する断面図を示し、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）の断面とは９０°回転した図２（Ａ）におけるＢＢ断面に相当する断面図を示している。
凸部２１および凹部３１については、上述した構成と同様であるため説明を省略する。蓋部材３０には、凹部３１の底面３１Ｌに溝形状の係合部３２が形成され、係合部３２の内周の輪郭は、後述するデルタパッキン７０の軸方向の断面視における輪郭と同じ円形状とされている。また、係合部３２には、後述するデルタパッキン７０のピン孔７１・７１に対応する位置にピン係合部３３が２箇所形成されている。

図７を用いて、デルタパッキン７０について説明する。
デルタパッキン７０は、軸方向の平面視において、輪郭を円形状に形成され、軸方向に平行な断面視において、輪郭を長方形の角部を直線で切り取った形状として構成されている。また、デルタパッキン７０には、デルタパッキン７０が係合部３２に係合した時に蓋部材３０のポリマー流路３０Ａ・３０Ｂのそれぞれに連通するようにポリマー孔７０Ａ・７０Ｂが貫通して形成され、このポリマー孔７０Ａ・７０Ｂの間にポリマー孔７０Ａ・７０Ｂの中心線Ｌに対して対称に回り止め手段としてのピン孔７１・７１が貫通して形成されている。ピン孔７１・７１は、デルタパッキン７０においてポリマー孔７０Ａ・７０Ｂの中心線Ｌに対して対称に２箇所形成されていれば良く、ピン孔７１・７１を形成する位置は本実施形態に限定されることはない。

ここで、デルタパッキン７０の取り付けについて説明する。
紡糸パック本体４０を連結部材２０に取り付けるときには、デルタパッキン７０を係合部３２に係合させて蓋部材３０に配置し、ピン９０をピン係合部３３とピン孔７１に係合させて、デルタパッキン７０の紡糸パック本体４０に対する周方向のズレを規制する。そして、紡糸パック本体４０を連結部材２０に対して周方向かつ上向きに締め付けることによって、凹部３１を凸部２１に螺合させて、紡糸パック本体４０を連結部材２０に取り付ける。

このような構成とすることで、以下の効果が得られる。
すなわち、パッキン６０同様に、２本のポリマー流路２０Ａ・２０Ｂ（３０Ａ・３０Ｂ）にそれぞれ連通する２つのポリマー孔７０Ａ・７０Ｂが形成される１枚のデルタパッキン７０を用いることで、デルタパッキン７０およびパッキン設置部としての係合部３２の寸法誤差の発生要因を減らすことができる。
また、デルタパッキン７０の輪郭を円形状とすることで、汎用生の高い円柱形状のアルミダイカスト等からデルタパッキン７０を製作できるため、デルタパッキン７０の生産コストを低減できる。
さらに、ポリマー孔７０Ａ・７０Ｂおよびピン孔７１・７１が全て貫通孔であることから、容易に孔加工できるため、デルタパッキン７０の生産コストを低減できる。

さらに、ピン孔７１・７１は、デルタパッキン７０においてポリマー孔７０Ａ・７０Ｂの中心線Ｌに対して対称に２箇所形成されているため、紡糸パック１０に取り付けられ、高圧のポリマーが通過したときであっても、均一に変形しシール性能を損なうことはない。

図８を用いて、別の実施形態であるパッキン８０について説明する。
デルタパッキン８０は、軸方向に平行な断面視において、輪郭が長方形の角部を直線で切り取った形状であって、切り取り部分がポリマー孔８０Ａ・８０Ｂの開口部まで及び、全体として略ひし形状として構成されるものである。ピン孔８１を含めたその他の構成は、上述したデルタパッキン７０と同様である。

１０ 紡糸パック
２０ 連結部材
２０Ａ ポリマー流路
２０Ｂ ポリマー流路
３０ 蓋部材
３０Ａ ポリマー流路
３０Ｂ ポリマー流路
４０ 紡糸パック本体
５０ 溶融紡糸装置
６０ パッキン
７０ デルタパッキン
８０ デルタパッキン

Claims (3)

1. 溶融紡糸装置の加熱箱体に取り付けられる紡糸パックであって、
   複数のポリマー流路が内部に形成され、前記加熱箱体に取り付けられる連結部材と、
   複数のポリマー流路が内部に形成され、前記連結部材の下方に配置される蓋部材と、
   前記蓋部材と前記連結部材との間に介して配置され、それぞれの前記ポリマー流路に連通する複数のポリマー孔が形成されるパッキンと、
   を具備し、
   前記蓋部材を前記連結部材に対して周方向かつ上向きに締め付けることによって螺合させて、前記蓋部材を前記連結部材に取り付け、
   前記連結部材の前記パッキンと当接する面の前記ポリマー流路の開口部の周囲には、溝部が形成され、
   前記連結部材および前記蓋部材のポリマー流路と平行な方向を軸方向とし、該軸方向回りの回転を周方向とするとき、
   前記パッキンは、前記周方向の回転を規制する回り止め手段を備え、
   前記蓋部材の凹部には、連結部材に取り付けたときに、連結部材のポリマー流路の位置と、前記蓋部材のポリマー流路の位置とが合うように位置決め部材が設けられている、
   紡糸パック。
2. 請求項１記載の紡糸パックであって、
   前記蓋部材の前記パッキンが配置される面には、パッキン係合部が形成され、
   前記パッキンは前記パッキン係合部に配置される、紡糸パック。
3. 請求項１又は２に記載の紡糸パックであって、
   前記パッキンの輪郭は、円形状であって、
   前記蓋部材の前記パッキンが配置される面には、パッキン係合部が形成され、
   前記パッキン係合部には、ピン係合部が形成され、
   前記パッキンには、該パッキンを貫通するピン孔が形成され、
   ピンを前記ピン係合部と前記ピン孔とに係合させることによって、前記パッキンを前記蓋部材に係合させる、紡糸パック。

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