專利名稱：高粘性流體用過濾裝置及紡絲組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高粘性流體用過濾裝置及紡絲組件。適用于過濾、分離高粘性的熔融有機高分子化合物或高分子溶液等中所含的夾雜物或膠狀物。
背景技術(shù)：
以過濾、分離和除去流體中的固體異物為目的而制作的過濾裝置，在電子工業(yè)、精密工業(yè)、制藥工業(yè)、水處理行業(yè)等所有產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中被廣泛使用，其技術(shù)水平極高，并且使用方便。但是，其過濾對象都是以空氣或水等低粘度物質(zhì)為中心而開發(fā)的。
另一方面，在以有機高分子化合物為原料的塑料成形加工工業(yè)或一部分的食品工業(yè)領(lǐng)域等當(dāng)中，也使用過濾裝置過濾、分離高粘度流體中的固體異物。例如，合成纖維、合成薄膜或其他的有機高分子化合物成形品，分別經(jīng)過紡絲、制膜、成形等工序制造，在這些工序中將原料聚合物加熱熔融或溶解到溶劑中、使其液化，然后用安裝有過濾裝置的過濾設(shè)備或紡絲組件等過濾、分離夾雜的異物或膠化物。這些過濾操作與上述空氣或水的過濾操作不同，由于原料的有機高分子化合物或其溶液的粘度極高，因此過濾速度低、效率差。因此，為了提高過濾速度，做了許多努力，但迄今為止并沒有取得明顯的效果。這些努力包括，施加了數(shù)十倍、數(shù)百倍于上述低粘度物質(zhì)的過濾壓力，或者盡可能地增大過濾器的過濾面積等。
作為增加過濾器的過濾面積的裝置，例如日本專利特開昭60-058208號中公開了用網(wǎng)狀支持體加強過濾膜，將它們重合折疊成褶裥狀，再將其制成圓筒狀的過濾裝置。這種方式雖然適合于過濾壓力小的氣體或粘性小的液體的過濾，但由于是圓筒狀，因此在過濾需要高過濾壓力的高粘度流體時，在耐壓設(shè)計等方面存在局限。另外，如果在需要高過濾壓力的場合下使用褶裥狀過濾器，還存在從過濾器的周緣部泄漏的問題。解決這個問題的方法雖然已公開在日本專利特開平10-211411號公報中，但由于使用了粘接劑，從而在過濾高溫熔融聚合物時，在耐熱性方面是不理想的。另外，在日本專利特開2002-266152號公報中公開了將金屬絲濾網(wǎng)與金屬絲無紡布疊置成波紋形狀、用金屬支圈夾持其外周部的熔融紡絲組件用的過濾裝置。但是，對于隨著高壓力損失的粘彈性流體的過濾，仍然存在需要過濾器的變形對策和防止過濾液泄漏的問題。
在上述高溫熔融聚合物的過濾過程中，雖然過濾壓力根據(jù)原料和操作條件的不同而不同，但為了高效地過濾高粘性流體，至少需要10～30MPa左右的過濾壓力。為了降低該過濾壓力，對過濾器的形狀方面進行了研究，例如進行過增加相當(dāng)于1個紡絲組件的過濾面積的試驗。但是，發(fā)生過如下問題，即，需要過濾的高粘性流體從過濾器周緣部繞過過濾器而漏出，造成制品的品質(zhì)下降或操作困難，或者隨著操作時間的增長過濾壓力增高，過濾器產(chǎn)生變形，不能維持所需的過濾面積等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是以以下的高粘性流體用過濾裝置為課題進行研究和試制而完成的，該過濾裝置在合成纖維的紡絲工序或合成薄膜的制膜工序等中、高壓過濾高粘性流體時，能夠阻止將要過濾的高粘性流體繞過過濾器的漏出，并且能夠防止由過濾壓力使過濾器產(chǎn)生變形，能夠長期、持續(xù)、穩(wěn)定地進行過濾操作，結(jié)構(gòu)緊湊且可靠性高。
下面參照圖1及圖2說明本發(fā)明。本發(fā)明公開這樣一種高粘性流體用過濾裝置，它是一種將支承部件2疊置在薄片狀過濾器1上、進而折疊成之字形的多層而形成的褶裥狀的盤狀體3，盤狀體的周緣部4形成為平坦的帽檐狀，并且，在上述帽檐狀部分4的至少一個面上疊置軟質(zhì)金屬制或金屬無紡布制的環(huán)形薄片件5，再罩有金屬薄板6，通過壓接疊置在帽檐狀部分4上的過濾器、支承部件、環(huán)形薄片件和罩著的金屬薄板，從而防止高粘性被過濾流體在周緣部繞過過濾器1漏出。褶裥的褶皺7的頂端部分最好鼓起，相鄰的褶皺的頂端部互相接近，或者部分地接觸。
上述高粘性流體用過濾裝置如圖8所示那樣，根據(jù)高粘性流體的種類或過濾條件，在使用中會有濾液流出側(cè)的褶皺81的頂端部變形、妨礙濾液順暢地流過的問題。在這樣的情況下，如圖3所示那樣使用由在過濾器31的濾液流出側(cè)B疊置2片支承部件32b、32c、折疊成之字形的4層而構(gòu)成的褶裥狀的盤狀體，由此能夠維持濾液順暢地流過。而且，在支承部件41采用由金屬線材42編織而成的金屬網(wǎng)時，最好使金屬線材42與褶皺的長度方向43斜交地疊置(圖4)。
另外，本發(fā)明的過濾裝置如圖6所示那樣為了維持濾液流路的穩(wěn)定，也可以將通液性隔板62插入盤狀體的一面或兩面的褶皺61之間。此時，為了防止隔板脫落，可以預(yù)先在上述盤狀體的兩個表面或一個表面安裝通液性金屬網(wǎng)63等。
或者，在上述帽檐狀部分71，也可僅在一個面上疊置軟質(zhì)金屬制或金屬無紡布制的環(huán)形薄片件72(圖7)。
而且，本發(fā)明還公開了一種紡絲組件(圖9)，其中，在紡絲組件的外殼91中，從紡絲液的排出側(cè)92依次至少安裝了紡絲噴絲頭93、支持過濾裝置的耐壓板94、上述任意一個高粘性流體用過濾裝置95、前一級的過濾器96和高粘性流體分配板97。另外，在本發(fā)明中，過濾裝置是指可在設(shè)備等上容易地安裝、交換過濾器等、使用方便地與附屬部件一起組裝的裝置。


圖1 表示本發(fā)明的高粘性流體用過濾裝置的一個實施例，為沿與褶裥垂直的方向的斷面圖(局部圖)。
圖2 圖1的平面圖。
圖3 表示本發(fā)明的高粘性流體用過濾裝置的另一個實施例，為沿與褶裥垂直的方向的斷面圖(局部圖)。
圖4 以平織金屬網(wǎng)為支承部件，使金屬網(wǎng)的線材方向與褶皺的方向斜交配置的過濾裝置的立體圖(局部圖)。
圖5 使線材方向與褶皺的方向平行配置的過濾裝置的立體圖(局部圖)。
圖6 表示本發(fā)明的高粘性流體用過濾裝置的其他實施形態(tài)的示例，為沿與褶裥垂直的方向的斷面圖(局部圖)。
圖7 表示本發(fā)明的高粘性流體用過濾裝置的其他實施形態(tài)的示例，為沿與褶裥垂直的方向的斷面圖(局部圖)。
圖8 表示流出側(cè)的褶皺的頂端部變形，堵塞濾液流路的狀態(tài)的斷面圖。
圖9 表示組裝了本發(fā)明的高粘性流體用過濾裝置的紡絲組件的一個例子的模式斷面圖。
具體實施例方式
為了容易理解本發(fā)明，參照圖1及圖2，按照簡便、通常的制作順序依次說明本發(fā)明的高粘性流體用過濾裝置，但本發(fā)明的過濾裝置并不受制作順序的限制。
過濾器1，一般根據(jù)必要的過濾水平，適當(dāng)?shù)剡x擇使用構(gòu)成細網(wǎng)孔的金屬無紡布制薄片狀的精密過濾用過濾器等，但由于目的不同，也可以使用細網(wǎng)孔的金屬網(wǎng)或合成纖維無紡布等。例如，在制作組裝到合成纖維的紡絲組件中用的過濾裝置時，一般使用網(wǎng)孔在40μm以下的過濾器。
在薄片狀的過濾器1上疊置用來保持形狀的支承部件2，為了增大過濾面積，折疊成之字形、進行褶裥加工，在兩面平行地形成褶皺7，作為褶裥狀盤狀體3使用。盤狀體3的與褶皺7相垂直的方向的斷面形狀可以是，在兩面上頂端是尖的以往的之字形褶裥狀。但最好如圖1例示那樣，將支承部件2疊置到薄片狀過濾器1的兩面上，形成3層，進而加工成褶裥，將兩面的褶皺7的頂端部分都鼓成圓形，加工成相鄰的褶皺7的頂端部互相接近或部分地接觸的褶裥狀的盤狀體3。由于褶皺7之間構(gòu)成濾液的流路8，因此為了保證流通而設(shè)置有間隙。加工時使用金屬網(wǎng)用的褶裥加工設(shè)備即可。由于在褶裥加工時過濾器1與支承部件2之間并沒有固定，因此過濾器1上不會作用過多的應(yīng)力，能夠容易地加工。
考慮到支承部件2的強度，支承部件2最好使用直徑為0.17mm以上的金屬線材織成或編成的、網(wǎng)孔比較粗的金屬網(wǎng)。此外，也可以采用使用了金屬線材的無紡布等。線材大多使用不銹鋼絲、使用平織、斜紋編織、疊織(Dutch weave)的金屬網(wǎng)。褶裥的深度和間距可以根據(jù)過濾壓力、所需的過濾面積和安裝條件等適當(dāng)決定。在以安裝到紡絲頭上為目的時，一般在使盤狀體3的厚度在5～10mm左右、褶皺的間距在3～5mm左右的范圍內(nèi)設(shè)計、制作。對于支承部件，在例如過濾壓力損失小、長期使用時可以忽略褶裥面的變形的情況下，考慮到過濾時的受壓方向，可以僅在過濾器的一個面上配置支承部件；但在以組裝到合成纖維的紡絲組件中為目的等情況下，最好在兩個面上均疊置支承部件。
本發(fā)明的過濾裝置，由于受到很大的過濾壓力，因此在紡絲組件等中通常安裝在支承過濾裝置的耐壓板(圖9的94)上。當(dāng)高粘性流體的過濾操作開始，過濾后的異物漸漸存積在過濾器面上，使過濾壓力增高，則過濾裝置被夾在將要過濾的高粘性流體與耐壓板之間、承受大的壓縮力，褶皺容易被擠壓變形。如果褶皺變形，則過濾器的過濾面積減小，此外，阻礙將要過濾的高粘性流體的流暢地流過，不能維持所需的過濾性能。因此，本發(fā)明的過濾裝置使褶皺7的頂端部分鼓成圓形，使相鄰的褶皺的頂端部互相接近或部分地接觸，難以產(chǎn)生擠壓變形；此外，即使產(chǎn)生變形，也能確保高粘性流體的流路8，能夠長期地維持過濾性能。
實際上，將本發(fā)明的高粘性流體用過濾裝置安裝到紡絲組件的實際實驗結(jié)果為沒有過濾液的泄漏，品質(zhì)有所提高，與以往的平面型過濾裝置相比，將由網(wǎng)孔堵塞等引起的過濾壓力的上升速度降低到1/3左右。
但是，由于過濾的聚合物的種類和過濾條件的不同，使用開始后過濾壓力逐漸增大，成為與以往的平面型過濾器相差不大的狀態(tài)。拆卸調(diào)查的結(jié)果如圖8所示那樣，濾液流出側(cè)B的褶皺81的頂端部變形，使用前為5mm的褶皺81的高度H變成了4.2～4.5mm；此外，褶皺81相互緊貼，成為濾液的流出側(cè)流路82被堵塞的狀態(tài)。結(jié)果，可以認為有效的過濾面積成為與平面型過濾器相同的狀態(tài)。
研究上述問題的結(jié)果發(fā)現(xiàn)了有效的解決辦法，以下進行說明。說明順序與效果和益處無關(guān)。一個方法是如圖3所示那樣，將2片支承部件疊置，從上流側(cè)A向下流側(cè)B依次層疊支承部件31、過濾器32、支承部件33和支承部件34，以確保濾液的流路的順暢。同時，強化支承部件，防止變形，將支承部件自身的間隙用于濾液流路。
在將縱向和橫向的線材正交的上述平織等的金屬網(wǎng)作為支承部件41使用時，最簡單的方法是如圖4所示那樣，將構(gòu)成支承部件41的線材42以與褶皺的長度方向43斜交的方向疊置?，F(xiàn)有技術(shù)如圖5所示那樣，通常使一方的線材51的方向與褶皺的長度方向53平行地加工。但是，如果使線材52與褶皺的長度方向53平行地疊置，則由于褶皺頂端側(cè)部的變形，相鄰的褶皺的線材互相緊貼或者嚙合，容易阻礙濾液的流過。斜交的角度最好為與褶皺的長度方向成60°或者30°左右。由于折返的線材的斜交角度為30°，因此線材之間互相緊貼，支承部件互相嚙合的可能性變小。
作為防止由過濾壓力使過濾器變形的其他方法，可以如圖6所示例那樣，在褶皺61與褶皺61之間插入或填充高粘性流體容易通過的通液性隔板62。該高粘性流體可以為金屬網(wǎng)、螺旋線材、金屬粒子、金屬纖維或陶瓷粒子等，或者它們的燒結(jié)多孔質(zhì)成形體等的高粘性流體。隔板62通常插入過濾裝置的兩面?zhèn)?。而且，為了使插入、填充的隔?2不脫離，可以將金屬網(wǎng)薄片63等抵接固定在過濾裝置的兩面。上述哪種方法適當(dāng)，可以根據(jù)其狀況選擇上述任何一種方法或組合來使用。
接下來，將上述盤狀體切斷成所需的平面形狀。制作順序可以是，將過濾器和支承部件切斷成所需的形狀，層疊以后進行褶裥加工。在將盤狀體3切斷成所需的形狀后將周緣部4壓縮成形為帽檐狀。帽檐4的寬度通常在3～5mm左右較理想。然后，在成形的帽檐狀部分4的兩面，層疊軟質(zhì)金屬制或金屬無紡布制的環(huán)形薄片件(包括金屬制O形圈)5。作為上述軟質(zhì)金屬，考慮由過濾流體產(chǎn)生的腐蝕等，可以從鋁、銅、鉛、及其合金類、軟鋼等中適當(dāng)?shù)剡x擇使用。根據(jù)條件的不同，在一面層疊環(huán)形薄片就足夠的情況也不少。圖7表示在一面層疊環(huán)形薄片71的例子。
然后，從周緣側(cè)將金屬薄板6(圖7中的72)加壓罩在帽檐狀部分4上，將過濾器1、支承部件2、環(huán)形薄片件5及罩著的金屬薄板6壓接在帽檐狀部分上，完成過濾裝置。其結(jié)果，能夠防止高粘性流體從過濾器1的周緣部繞過漏出。
由于在高粘性流體的供給側(cè)施加有大的過濾壓力，因此與所需的部件等一起安裝在耐壓外殼等中來使用。
本發(fā)明的高粘性流體用過濾裝置，作為過濾各種高分子高粘性流體、進行紡絲的紡絲組件的主要部件適用于與噴絲頭一起組裝成一體。其中一個示例表示在圖9中。該紡絲組件，在外殼91中，從紡絲液的排出側(cè)92開始，依次至少安裝了紡絲噴絲頭93、支持過濾裝置的耐壓板94、上述本發(fā)明的高粘性流體用過濾裝置95、前一級過濾器96及高粘性流體分配板97。前一級過濾器96多數(shù)情況下使用濾沙器。
上述本發(fā)明的高粘性流體用過濾裝置，解決了紡絲原液從其周緣部泄漏的問題，提高了褶裥型過濾裝置的可靠性，防止過濾器變形，減少流路堵塞或網(wǎng)孔堵塞而造成的過濾器的升壓速度，使有效地使用大過濾面積成為可能這些方面具有明顯的效果。其結(jié)果，組裝了本發(fā)明的過濾裝置的紡絲組件能夠放心地實現(xiàn)褶裥型過濾裝置的優(yōu)越性。
本發(fā)明的過濾裝置由于將過濾器加工成褶裥形狀，制作成例如增加相當(dāng)于1個紡絲頭的過濾面積、并且相對于過濾高粘性流體時所特有的高過濾壓力不易變形的形狀和結(jié)構(gòu)，因此能夠進行長期穩(wěn)定的過濾操作。而且采用過濾器的周緣部被壓接、高粘性流體不能繞過過濾器的結(jié)構(gòu)，從而能夠緊湊地構(gòu)成不會因異物的混入而產(chǎn)生故障、且過濾面積大的耐壓過濾器。
因此，適用于過濾、除去在合成纖維、合成薄膜及其他的有機高分子化合物成形品的制造過程中混入的異物或膠化物。該異物或膠化物包括加熱熔融的，或溶解在溶劑中的聚合物中的異物或膠化物。特別是作為紡絲組件的利用性很高。
權(quán)利要求
1.一種高粘性流體用過濾裝置，其特征在于，該過濾裝置為將支承部件(2)疊置在薄片狀過濾器(1)上、進而折疊成之字形的多層而形成的褶裥狀的盤狀體(3)，上述盤狀體的周緣部(4)形成為平坦的帽檐狀，并且，在上述帽檐狀部分(4)的至少一個面上疊置軟質(zhì)金屬制或金屬無紡布制的環(huán)形薄片件(5)，再罩有金屬薄板(6)，通過壓接疊置在帽檐狀部分(4)上的過濾器、支承部件、環(huán)形薄片件和罩著的金屬薄板，從而防止高粘性被過濾流體在周緣部繞過過濾器(1)而漏出。
2.如權(quán)利要求1所述的高粘性流體用過濾裝置，其特征在于，褶裥的褶皺(7)的頂端部分鼓起，相鄰的褶皺的頂端部互相接近，或者部分地接觸。
3.如權(quán)利要求1或2所述的高粘性流體用過濾裝置，其特征在于，上述盤狀體為由在過濾器(31)的濾液流出側(cè)(33)疊置2片支承部件(32)、折疊成之字形的4層而構(gòu)成的褶裥狀的盤狀體。
4.如權(quán)利要求1或2所述的高粘性流體用過濾裝置，其特征在于，支承部件(41)為編織金屬線材(42)而成的金屬網(wǎng)，上述金屬線材在與褶皺(43)的長度方向相斜交的方向疊置。
5.如權(quán)利要求3所述的高粘性流體用過濾裝置，其特征在于，支承部件(41)為編織金屬線材(42)而成的金屬網(wǎng)，上述金屬線材在與褶皺(43)的長度方向相斜交的方向疊置。
6.如權(quán)利要求1所述的高粘性流體用過濾裝置，其特征在于，在上述的盤狀體中，褶皺(61)與褶皺之間插入通液性隔板(62)。
7.如權(quán)利要求6所述的高粘性流體用過濾裝置，其特征在于，在上述盤狀體的表面上張設(shè)有防止隔板脫落的通液性薄片(63)。
8.一種紡絲組件，其特征在于，在紡絲組件的外殼(91)中，從紡絲液的排出側(cè)(92)依次至少安裝有紡絲噴絲頭(93)、支持過濾裝置的耐壓板(94)、權(quán)利要求1、2或6所述的高粘性流體用過濾裝置(95)、前一級過濾器(96)和高粘性流體分配板(97)。
9.如權(quán)利要求8所述的紡絲組件，其特征在于，安裝權(quán)利要求3所述的高粘性流體用過濾裝置取代權(quán)利要求1、2或6所述的高粘性流體用過濾器。
10.如權(quán)利要求8所述的紡絲組件，其特征在于，安裝權(quán)利要求4所述的高粘性流體用過濾裝置取代權(quán)利要求1、2或6所述的高粘性流體用過濾器。
11.如權(quán)利要求8所述的紡絲組件，其特征在于，安裝權(quán)利要求5所述的高粘性流體用過濾裝置取代權(quán)利要求1、2或6所述的高粘性流體用過濾器。
12.如權(quán)利要求8所述的紡絲組件，其特征在于，安裝權(quán)利要求7所述的高粘性流體用過濾裝置取代權(quán)利要求1、2或6所述的高粘性流體用過濾器。
全文摘要
一種用于過濾高粘性的熔融有機高分子化合物或高分子溶液等中所含的異物的褶裥型過濾裝置。采用過濾的高粘性流體不會從過濾器的周緣部漏出、不會因高過濾壓力而使過濾器變形的結(jié)構(gòu)。將支承部件(2)疊置在薄片狀過濾器(1)的兩面，折疊成之字形、進行褶裥加工。將成為褶裥狀的盤狀體的周緣部(4)形成為帽檐狀，在兩面上疊置軟質(zhì)金屬制或金屬無紡布制的環(huán)形薄片類(5)，用金屬薄板(6)罩著并壓接，防止高粘性流體在周緣部(4)漏出。褶皺(7)形成為頂端部分鼓起，相鄰的褶皺的頂端部互相接近或者部分地接觸。由于上述褶裥型過濾器的可靠性和優(yōu)點，適用于合成纖維、合成薄膜等有機高分子化合物成形品的制造過程。
文檔編號B01D39/10GK1655861SQ0381205
公開日2005年8月17日 申請日期2003年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月27日
發(fā)明者石川敏, 西畑睦彥, 谷川英昭 申請人:關(guān)西金網(wǎng)株式會社