JPH08500650A - 連続フィラメントの溶融紡糸用のノズルプレート保持装置及び紡糸ビーム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ノズルパッケージは、その下端で、ノズルパッケージ中のノズルプレートに対する良好な熱の伝達を許容する部材によって加熱ボックスに連結される。

Description

【発明の詳細な説明】 連続フィラメントの溶融紡糸用のノズルプレート保持装置及び紡糸ビーム この発明はノズルプレート保持装置に関し、かつ連続フィラメント、特に熱可 塑性材料（溶融物）の溶融紡糸のための紡糸ビームに関するものである。紡糸ビ ームは、例えば、その中に溶融物の配管系が延設される加熱ボックスと、溶融ポ ンプと、ノズルプレートに至るノズルポット（ノズルパッケージとも称される） から構成される。ノズルポットは加熱ボックスの垂直な曲折部を構成し、ノズル ポットの溶融物入口に至る垂直な中央メルト導管を有するベル形状のレセプタク ルに取り付けることができる。ノズルプレート保持装置はノズルポットの一部を 構成する。 溶融紡糸の過程で押出機から紡糸ノズルからの吐出にいたる溶融物の温度管理 は最大の重要性をもっている。特に留意しなければならないことは、温度及び滞 留時間に関して全フィラメントについて熱履歴が同一となるようにすることであ る。たたった２℃といった小さな偏差でも染色差は肉眼で識別可能であり、また 、キャピラリ破断割合が大きくなる。温度の一定を確保するために、生産ライン 及び紡糸ビームは現在のものは通常は凝縮加熱（condensation-heated）のもの である。凝縮加熱は極めて正確な温度管理を可能とするものであり、それは、こ の原理の採用により、飽和蒸気の凝縮温度より低い温度を持つ飽和蒸気を受けた その部屋の箇所が最初に強力な加熱を受けることによる。この結果、凝縮表面に おいて非常に均等な温度分布を得ることが可能となる。したがって、この加熱原 理により、比較的に簡単な手段を採用しているにもかかわらず、 溶融分布系全体の温度の正確な制御が可能となる。 しかしながら、溶融物の押出し領域においては、以上のことは幾分かの問題を もたらすことになる。即ち、紡糸ノズルからのフィラメントの押出しに先立って 、ノズルパッケージ内では溶融物のろ過及び均質化がさらに行われる。ノズルパ ッケージは、清掃の目的または異なった数のフィラメントの製造時には再設定の ために、取り外し可能の必要がある。ノズルパッケージの組立及び解体はそれに 必要となる作業を最小とするように可能な限りにおいて単純化するべきである。 この理由で飽和蒸気はノズルパッケージの周囲を直接に循環させている。したが って、ノズルパッケージに対する熱の供給はノズルパッケージと紡糸ビームとの 間の接触表面での伝導熱及び供給される溶融物だけによって惹起される。他方で は、ノズルプレートでの外界に対する熱の損失はノズルプレートの遮熱が行われ ていないことから極度に大きい。このことは、第１に、フィラメント形成に重要 な領域において、正確な温度管理が実際上困難なことを意味している。したがっ て、この領域についてのより周到な研究が必要である。即ち、フィラメント径の 細径化というこれまでの傾向は依然として変わらない。フィラメントの細径化の ためにはノズルパッケージを通過する溶融流量の減少及びその結果必然の熱の供 給の減少をともなう。 熱の伝わりに対する条件は（温度の伝わりのそれについてもそうであるが）、 ずっと前から知られてきており、特許文献でさえも熱の伝わりについて系統的に 述べたものがある。たとえば米国特許第4,437,827号参照。この特許ではこの問 題を解決することができるヒータについて提案されている。このためにされた努 力は評価に値するものである。さもなければ、不足した熱を溶融物を通して供給 しなければならず、これは溶融物の温度の増加が必要となり、品質 の低下につながる。 同時に、ノズルパッケージは以下の要求も充足している必要がある。それは、 −交換が容易 −製造中にプロセスに過剰な公差を要求しないこと −溶融物の漏洩に対する十分なシール性が得られること。 円形のノズルパッケージの場合には、追加的な機能として、垂直軸線の周りで 予め規定した角度位置に調整が可能となっていなければならず、これにより、各 フィブリルをノズルの下方の空間に正しく配置することができる。これらの要求 を実現するべくされた従来の試みは多岐にわたるが、実際的な具体例について数 例を以下挙げる。 大抵の場合に紡糸ビームにおけるキャリヤとの接続はノズルパッケージの端部 の上（内）端においてなされている。（DE-C-1246221，DE-A-1660697,US 4,696, 633等参照。）このことはパッケージをそのためのレセプタクル（receptacle； 収容部）に上方からまたは側方から導入しなければならないとき（US 3,655,314 又はUS 3,891,379参照）についてもあてはまるものである。 ノズルパッケージをフランジを介して下側端部にねじにて取り付けることが公 知である。たとえば、US 4,494,921参照。しかしながら、この例に使用されてい る取付手段は必要な密封力を（パッキングリングをパッケージの上端で加圧する ことによって）惹起させるものである。したがって、フランジとキャリヤ（加熱 ボックス）との間に空気間隙が残される。 矩形のパッケージにおいて“支持ストリップ”を設けることで、加熱ボックス の側壁と紡糸ヘッドの側壁との間の金属接触部を介して加熱ボックスから紡糸ヘ ッドに良好な熱の伝達が惹起され、これ らの二つの部分間に実際的な温度差が存在しないようにすることが提案されてい る（EP-B-271801）。この点の目的はこの発明の以下の説明から明らかにする通 り、それほど重要とは考えられない。円形のノズルパッケージについてこのアイ ディアを適用することは今までされていない。 ノズルプレート保持装置及びキャリヤの表面圧力に基づく“良好な熱の伝わり ”はDE-C-1529819によっても達成される。しかしながら、この実現にはこの部分 の有効な加熱を妨げるキャリヤを特別に構成する必要がある。 公知の紡糸ビームはDE-Gbm 84 07945等に開示されている。この紡糸ビームで はノズルポット（ノズルパッケージ）のためのレセプタクルは加熱ボックスに、 実際には加熱ボックスの部分に溶接されている。レセプタクルにおけるノズルポ ットの配置は、ノズルプレートと、フィルタハウジングと、ノズルポット底部と からなる積層構造物がボルトによってレセプタクルの底部にねじ止めされており 、このボルトは積層物を貫通してレセプタクルの底部の内ねじ孔にねじ止めされ ている。清掃等の必要でノズルポットをその部品と共にレセプタクルから取り外 す場合は、ねじを緩め、ノズルポットを下方に向けてレセプタクルから引き出さ なければならない。ノズルポットの清掃が処理すべき材料によるが一日に何回も 頻繁に必要とされるとすると、レセプタクルの底部における内ねじ溝の領域にお けるボルトに相当の疲労が発生する。ここに、ボルトはノズルポットに通常約１ ２０から３５０バール（bar）の圧力が存在していることから強く締結する必要 がある。したがって、この締め付けはボルト及びねじ溝の損傷を避けるためにダ イナモメータ式のキイを使用して行わなければならない。通常はノズルポットの 取り付けのため少なくとも４個のボルトが必要であり、これはノズルポットの清 掃の ために相当な量の作業を必要としている。 紡糸ビーム，に関連してレセプタクルにおけるノズルポットの別の配置例は欧 州特許公報163 248（特にその第３及び６図を参照）に公知である。この具体例 ではノズルポットは中空シリンダを有し、この中空シリンダは内方に延びる段状 部によってノズルプレートを担持する。このノズルプレート上でフィルタハウジ ングは円形型ジョイントに支持されている。フィルタハウジングの上方において 、中心通路孔を有する軸方向可動ピストンが中空シリンダに取り付けられており 、中空シリンダは逆皿状の膜を介してその皿状部のエッジでノズルポットを空に して支持される。ノズルポットに加圧充填を行う場合は、フィルタハウジングと 膜との間のギャップは溶融物で充填され、この溶融物は、ピストンシリンダに実 際上対応する断面を横切って膜を押し下げ、従って、フィルタハウジングからピ ストンを押し下げる。この運動において、ピストンのストロークは中央開口を包 囲するパッキングリングによって制限を受け、このパッキングリングはリングナ ットに当接する。このナットはボルトを介してポンプブロックに取り付けられ、 ポンプブロックは加熱ボックス中にリジッドに配置される。中空シリンダはその 内側ねじ溝で外側ねじ山を持つリングナットにねじ込まれる。このねじ山を介し て、中空シリンダの段部によって支持されるノズルポットはハウジングボックス に支持される。ノズルポットを取り外すために中空シリンダはリングナットから 緩められる。この配置におけるねじ条及び膜は相当な荷重を受けており、それは 、中空シリンダの内側空間の全断面にわたって延びる密封膜及びねじ条は前記圧 力及び断面積によって決定される力を受けていることによる。この力は、中空シ リンダの内部空間の断面が比較的に大きいことにより１５トンにも及びえる。し たがって、レセプタクルの底の領域にねじ条を配置するこ とにより、中空シリンダのねじ込み、ねじの緩めのため或る程度の遊びが必要な ことから、フィルタポットのために中空シリンダの外面と加熱ボックスの対抗壁 との間に必要な自由環状空間が得られる。その結果、加熱ボックスの相当壁から 中空シリンダへの熱の伝わりは主としてノズルプレートをその段部にて担持する 領域においてリングによって阻止され、その結果ノズルプレートの必要とする連 続的な十分な加熱は困難とされる。 従って、この発明の目的は密封部材上の負荷を減少しつつノズルポットの組立 及び解体を容易にすること、特に迅速にすることにある。 このことを達成するため、この発明の特徴によれば、レセプタクルは、内方に 延びる肩部を具備したノズルプレートの領域に設けられ、該眉部はノズルプレー トの対応するレスト部と対抗しており、これによりノズルポットはレセプタクル にねじ込むことができ、前記肩部とレスト部とは接触時にノズルポットをレセプ タクルに対して軸方向に錠止すると共に、ノズルポットの溶融物流入部とレセプ タクルの底部との間にはガスケットが配置され、ノズルポットに流入される溶融 物は、レセプタクルの底部及びノズルポットの内部エッジに対してガスケットを 密封的に加圧し、かつ溶融物の通路は残している。 このような構成により、ハウジングボックス中の内方を向いたレセプタクルか らノズルプレートの領域におけるノズルポットに向けての熱の伝達が、内方に延 びる肩部により、換言すれば、ノズルポット上の肩部とレスト部との間の接触を 介して、行われる。その結果、ノズルポット及び必然的にノズルポット中に直接 に配置されたノズルプレートは十分かつ好適に必要な熱を供給される。ガスケッ トをノズルポットの内壁に位置決めしていることにより、通過孔の 直接領域における表面に相当するガスケットの範囲において比較的に限定された 運動のみが得られ、これにより、パッキングリングの対応領域は大きな力を支え る必要はない。 有利な構成としては、ガスケットは中心通過孔を有したベル形状をなし、組立 状態ではガスケットは前記通過孔を包囲するその底部がレセプタクルの底部に載 置され、ガスケットの外側エッジはノズルポット中のリング肩部に載置される。 ガスケットをこのように形成することにより、ノズルポットの充填中に、溶融物 の圧力下で、ガスケットはレセプタクルの底部を加圧し、かくして、ガスケット の中心通過孔の領域におけるノズルポットとレセプタクルの底部との間の密封効 果をその圧力に自動的に適合することができる。 ノズルポットは有利な構造としては、ノズルポットの中空シリンダにおいて、 ノズルプレートと、フィルタハウジングと、その上方の、中心開口を有したノズ ルポット床面を形成するリングナットとは積層構造ををなし、中空シリンダは段 状部を有するノズルプレートを担持し、かつリングナットは中空シリンダの内ね じ条にねじ込まれ、かつ積層された部材を相互に加圧し、ナット肩部はフィルタ ハウジング上に配置されたガスケットをリングナットの円錐状内面に対して加圧 しており、これにより、通過孔を包囲している領域を具備したガスケットはリン グナットの中心開口からわずかに突出している。 この構造のために、ガスケットはリングナットの円錐内面を介して芯出しされ 、その結果、ノズルポットの組み立て後にガスケットはレセプタクルに取り付け ることができ、かつ上記したバヨネットロックによりパッキングリングの適切な 位置決めがなされる。それから、ガスケットはレセプタクルの底部に対して正し い位置に即座に加圧され、かつノズルポットは密封され、かつ処理すべき材料に より充填すべき準備がされる。 フィルタハウジングとノズルプレートとの間のシールの形成のために有利な構 成としてはフィルタハウジングはノズルポットの組立状態ではフィルタハウジン グはノズルプレート上のシリンダ状突起に着座され、この突起はフィルタハウジ ングのリング形状の凹部を包囲し、この凹部にパッキングリングが配置される。 ノズルポットの組立完了後でノズルポットを圧力下においた後に、フィルタハ ウジングのシリンダ状の突起はノズルプレートに当接され、かくして、突起によ り形成される突起内のリング状凹部はこの突起の高さにより制限される。凹部に 配置されたパッキングリングは過剰な圧縮を受けることはない。パッキングリン グの密封効果はここではノズルポット内の圧力により自動的に決定される。なぜ なら、この圧力は突起に抗してパッキングリングを外方に加圧し、かつ突起とノ ズルプレートの対向する表面との間に取りえる隙間を自動的に閉鎖するからであ る。他の利点として、この突起はこの突起によりノズルポットの全高さをも決定 し、したがって、組み立て時に決まった寸法をもたせることができることがある 。 有利な構成として、レセプタクルに配置された肩部及びノズルポットに設けら れるレスト部はバヨネットロックとして設計される。その結果、極めて容易に、 即ち最大約９０゜回すだけで開閉が可能なノズルポットとレセプタクルとの間の 連結が提供される。必然的に、このバヨネットロックではノズルポットの取り外 しを頻繁に行う場合でも摩耗が実質上生ずることがない。 有利な構成として、レセプタクルに設けられる内方を延びた肩部がノズルポッ ト上で対応のレスト部と面している構成と、ガスケットをレセプタクルの底部上 に支持させる構成とを組み合わせることにより、双方が補完しあう結果となり、 迅速かつ安全な組立及び解 体が実現する。 この発明を以下図面をベースに詳細に説明する。ここに： 第１図はノズルパッケージにおける熱の流れを概略的に示し、 第２図は有限要素法により形成されたパッケージのモデルを示し、 第３図は通常構成におけるノズルパッケージの温度分布を概略的に示し、 第４図はこの発明により構成したノズルパッケージの温度分布を概略的に示し 、 第５図はこの発明の実施例を示し、 第６図はポリマーがない場合に紡糸ビームにおける紡糸ノズルの加熱挙動に関 する実験結果を表わすダイヤグラムを示し、 第７Ａ及び７Ｂ図は溶融物供給領域での条件を表わす概略図である。 ノズルパッケージの熱バランス 第１図はノズルパッケージでの熱の流れを示すものである。 キャリヤは参照番号５０をもって示しており、ノズルパッケージでは５２で示 している。キャリヤ５０は加熱ボックスの一部であり、この加熱ボックスは最近 は２系統(dihpyl)スチームで加熱されるが普通である（1993年９月７日のDE-Gbm 9313586.6参照）。パッケージはキャリヤ中のレセプタクル（“ノズルキャビテ ィ”）５４に収容されている。パッケージ５２は必須のものとしてノズルプレー ト５６と保持装置５８とから成る。保持装置５８は中空部６０を備え、この中空 部６０はパッケージの別のエレメントを有しており、このエレメントについては 第５図を参照して以下に説明する。これらのエレメントは第１図の熱バランスの 概略的な説明には余計なものであり、これらの図に関連しては詳細な説明はされ ない。第１図において本質的な熱の流れは以下のようになる。 矢印１：流入溶融物によるノズルパッケージへの熱の流れ 矢印２：キャビティとの接触によるノズルパッケージへの熱の流れ 矢印３：空気間隙によるノズルパッケージへの熱の流れ 矢印４：流出溶融物によるノズルパッケージからの熱の流れ 矢印５：ノズルプレートの熱放射によるノズルパッケージからの熱の流れ プロセスに基づいて溶融物は熱供給及び収奪熱の大部分を占める。理想的には 両者の熱が量的に均衡することである。これは溶融物はノズルからの放出に至る まで一定温度を維持することを意味する。このことを確保するため他の熱の流れ がバランスしている必要がある。これはノズルプレートでの熱損失によって特に 困難である。ノズルプレートの断熱はできないことから、大量の熱が放射または 対流によって周囲に逃れる。この熱は可能な限りにおいて紡糸ビームからノズル パッケージを介してノズルプレートに案内することにより溶融物の冷却を最小限 に減少することができる。 通常型の構成のノズルパッケージではこの熱の供給は上部のみから起こる。こ れはノズルパッケージの密封によるものである。溶融物がノズルプレートの隣接 部から横方向に流出しないようにするために、ノズルパッケージは上部のガスケ ットに対してきつく加圧される。この圧縮によって、ノズルプレートの反対側で あるが、良好な熱ブリッジが生成される。フランジによって紡糸ビームの底部に 取り付けられた実施例においても、下側フランジを通して起こりうる付加的な熱 の流れは無視することができる。それは、フランジと紡糸ビームとの間に空気間 隙が位置していることによる。しかしながら、空気の熱伝導値はノズルパッケー ジ及び紡糸ビームのそれより1000倍程低い。たった１／１０mm程度の空気間隙で あっても、熱 の供給はそれにともなって生ずる放射表面の拡大によって過剰保証されることか ら、起こりうる熱の流れは無視できる程に小さい。 FEM-計算 ノズルパッケージ及びノズルキャビティ内での熱分布は有限要素法（FEM）に よって演算することが可能である。熱の流れの解析の際に重要なのは現実の装置 の部材を通しての加熱がどのように起こっているかであることから、溶融物のな い状態での計算がされ、その結果第２図のようなモデルが得られた。二元的温度 に対する温度差は溶融物から引き出される熱量の指標となる。無ポリマーでの溶 融物に対するノズルプレートの１０゜Ｃの温度差を補償するために、ポリマー、 ノズル直径、及び紡糸速度に応じて製造中に溶融物は平均約０．５゜Ｃ冷却され る。 計算上、加熱ボックス及びノズルパッケージは均質な熱伝導性を有しているも のとする。キャビティ及びノズルパッケージに接触している部品の表面圧力は比 較的高いことから、これらの熱移動の計算は熱伝導容量が同一であるとして行わ れる。ノズルパッケージと空気で充填したキャビティとの間の空間は極めて小さ く、空気の移動はないものとすることができる。空気間隙を通しての熱移動は熱 伝導のみによって起こるものと仮定する。第２図に示されるノズルキャビティ及 びノズルパッケージの有限要素モデルが作られた。モデルの境界では各種の熱伝 達係数及び周囲温度が採用することができる。蒸気凝縮、流体熱キャリヤ、外部 への熱の放射、絶縁物中での熱伝導が考慮される。与えられた境界条件に基づい て、定常状態での温度分布が計算され、ＦＥＭ−プログラムで示される。 第３図は、ノズル直径が９０mmのときに計算されたノズルパッケージの温度分 布を示す。約３０゜Ｃの温度差（Δθ）が二元蒸気室とノズルプレートとの間で 計算された。実施例の構成（空気間隙、 壁厚等）に依存して、この値は数度変化することができる。パイロットプラント での計測の結果、これらの計算の結果が確認された。これは、温度差の均等化の ために、溶融物の吐出はノズルからの流出時に１．５゜Ｃの冷却を受けるような 熱量で行うべきであるということを示す。しかしながら、この温度差はどのノズ ルでも一定であるとは考えるべきではない。むしろ、この温度差は熱伝導の条件 が変化すると大いに変化する。ノズルキャビティの汚染により熱的なブリッジが 構成され、ノズルプレートに対する熱の均等な熱の供給に影響を及ぼす。従って 、温度差はノズル出口での溶融物の温度管理の精度の指標となる。このことはフ ィラメントが極めて細いものであるときは非常に重要である。製造プラントでの ノズルプレートでの計測の結果、通常型のノズルパッケージの場合において、温 度の広がりは２゜Ｃの範囲内であることが確認された。 さらに、構造上の特徴の影響についても評価するために、寸法が変えられ、か つ温度分布が決定された。ノズルパッケージ上での熱移動表面を拡大させてみた が、即ち、より大きな密封部材を使用したが、ノズルプレートの温度に実際上の 影響は見られなかった。ノズルパッケージの全上面をキャビティと接触させた場 合でさえも温度増大は最大１から２℃であった。そこに現われる勾配をみると、 この影響は無視しうるほど小さい。この理由は一つにはノズルパッケージの上側 からノズルプレートへの熱伝導路が比較的に長いことによる。もう一つには、熱 の流れは熱の伝導体の最も狭い部分の断面により制限され、これはノズルパッケ ージの壁厚によって本質的には予め定めることができることによる。 ノズルプレートへの熱の流れの改善 熱の流れの解析に基づいて提案された新規なノズルパッケージでは二元流室か らノズルプレートへの熱伝導路は大いに短縮されてい る。このような解決策の目的はノズルプレートでの熱の補償を改善することにあ る。したがって、この解決策の好ましい実施例ではバヨネットロックがノズルプ レートの高さ位置のところに取り付けられている。この結果、付加的な熱の伝導 路が生成され、これは熱流をして熱損失の箇所に可能な限りにおいて接近させる ことを可能とする。 この熱供給を可能な限りにおいて大きくするために、紡糸ビームについても変 更が必要である。従って、凝縮表面は特にノズルキャビティの下側において可能 な限りにおいて大きいことが重要である。必要なことは、十分な熱量をノズルプ レートの温度補償のために利用できるようなっていることである。この点が確保 されていないと、逆効果が発生することすらあって、熱が十分にノズルプレート に供給されず、むしろノズルプレートから持ち出されることになる。紡糸ビーム の構成の場合には、二つの対策が立てられているが、これについてはドイツ実用 新案第9313586.6に記載されている。即ち、加熱ボックスの内部は二元流が迅速 に流出され、液体の停滞がキャビティ領域に形成されないようになっている。さ らに、凝縮の拡大のために表面リブがノズルキャビティに付加されている。この ようにして、ノズルパッケージに対する十分な量の熱の供給を保証することがで きる。この構成による結果を第４図に示している。ノズルプレートに対する二元 流室の温度勾配は有限要素法による計算によれば、約１０℃から２０℃減少する ことが可能である。これは、通常型の構成に対して約３０℃の温度管理上の改善 となる。 第５図はこの発明によるノズルパッケージ（特にノズルプレート保持装置）を 有した紡糸ビームの断面図である。紡糸ビームは加熱ボックス１を有し、この加 熱ボックスに対して溶融物ライン及び溶融ポンプが上述のDE-Gmb 84 07 945の図 に示すように延出する。加 熱ボックス１において、レセプタクル２は溶接等によって挿入される。ここに、 レセプタクルは壁面３を備え、この壁面３は底部４によって内部に向かって終端 している。レセプタクル２はシリンダ状の内部空間５を包囲しており、この内部 空間５に対してノズルポット６が挿入されている。この目的で内部空間５はシリ ンダ状開口７を介して外側室に移行している。底部４を溶融物導管８を貫通して おり、この導管４は溶融物ポンプ（図示しない）に接続されている。 ノズルポット６は回転体をなしており、図ではレセプタクル２と同様な断面を 持つべく図示されている。ノズルポット６は積層状部材、即ち、ノズルプレート ９、フィルタハウジング１０及びナット１１より構成される。これらの３つの要 素は中空シリンダ１２に配置され、同シリンダ１２はその段状部１３においてノ ズルプレート９を担持している。ねじ付ナット１１のこの側で中空シリンダ１２ は内部ねじ条１４を形成しており、このねじ条１４にナット１１の外部ねじ条が ねじ込まれる。ねじ付ナット１１を中空シリンダ１２にねじ込むために、ねじ付 ナット１１はポケット状孔１６及び１７を有しており、該孔にこれに合った鎌状 スパナが嵌着される。中空シリンダ１２へのねじ付ナット１１のねじ込みは、ノ ズルプレート９に面したフィルタハウジング１０の側部のシリンダ状突起１８に よって制限される。ねじ付ナット１１のねじ込みの間に突起１８がノズルプレー ト９の表面１９に突き当たったときにノズルポット６の全長が決定される。シリ ンダ状の突起１８においてリング状の凹部が設けられ、ここにパッキングリング ２０が充填される。充填リング２０は、被処理材料の圧力によってシリンダ状突 起１８に対して外側に向かって加圧される。即ち、材料はその圧力のためにフィ ルタハウジング１０の表面１９と底表面２２との間の中間室２１を充填し、この 圧力によって、圧力に見合った密封がフィルタハウジ ング１０とノズルプレート９との間に自動的に達成される。 ノズルポット６の要素としてその段部１３にノズルプレートを担持する中空シ リンダ１２はそれ自身がレセプタクル２内に肩部２３によって支持される。即ち 、肩部２３は図示した組付状態では中空シリンダ１２上の支持体２４に面する。 肩部２３は挿入ピース２５の要素を形成しており、この挿入ピース２５はレセプ タクル２の壁３に挿入され、かつボルト２６によって壁３と一緒に強固にねじ止 めされている。肩部２３及び支持体２４は一緒になってノズルポートをロックす るバヨネットロックを形成する。同時に、バヨネットロック２４は肩部２３と支 持体２４を介して直接的な熱ブリッジを形成し、この熱ブリッジを介してノズル プレート９の加熱が直接的に行われる。中空シリンダ１２を回すことにより、即 ち、ノズルポート６を９０゜回すことにより、レセプタクル２とノズルポート６ との間の連結は解除される。次に、ノズルポート６をシリンダ状開口７を通して レセプタクル２から取り外し、その部品に分解し、フィルタハウジング１０やノ ズルプレート９の清掃等を行うことができる。 ノズルポート６をレセプタクル２に挿入するとき、ガスケット２７は円錐状の ねじ付ナット１１中に主に配置される。即ち、ねじ付ナットはガスケット２７の 収容のための円錐状内部表面２７を有する。ガスケット２７は、その外側エッジ ２９が、フィルタハウジング１０上に載置される溶融物ディストリビュータ３１ の一部であるリング状肩部３０に載置される。この溶融物ディストリビュータ３ １は、この実施例では、ノズルポット６の要素であり、溶融物導管８を通して供 給される溶融物をノズルポットの内部で好適に分配するのに役立つものであり、 この作動については以下詳細に説明することになろう。 ノズルポットの組立状態では、ガスケット２７は上述のようにリング状肩部３ ０に支持され、かつガスケットは上方に向けて底部３２にまで垂直に延びており 、この底部の箇所で通過孔３３を包囲し、この通過孔３３は溶融物導管８と整列 すると共に、ねじ付ナット１１の円錐状内面２８と接触下にある。 図に示すようにガスケット２７の底部３２はねじ付リング１１の表面３４と対 向するように突出しており、その結果、バヨネットロック２４／２５が締結され ると底部３２はレセプタクル２の底部４の底表面に強固に載置される。このよう にして、ノズルポート６への溶融物導管が通過するレセプタクル２の底部４の密 封が得られ、この際ノズルポートの内部の圧力はその高さ如何に依存するが、ガ スケット２７を底部表面３５及びねじ付ナット１１の円錐状内面に対して加圧す る。さらに、ガスケット２７はねじ付ナット１１とフィルタハウジング１０との 間の衝撃を生じた部位において外方に加圧され、ここにおいても確実な密封が得 られる。 作動時において溶融物の流れは以下のように起こる。即ち、溶融物は導管８か ら通過孔３３を介して溶融物ディストリビュータ３１に流れ、このディストリビ ュータ３１を溶融物が溢れ、導管３７（多数設けられるがそのうちの２本のみ図 示）に達する。図示の実施例ではそのような導管が約２４本存在している。それ から、溶融物はフィルタ３８を介して流れる。フィルタ３８は底部に向かって格 子３９によって閉じ込められている。更に、フィルタハウジング１０内において 、導管４０が設けられ（このような導管が約４０本存在）、この導管４０から溶 融物は中間空間２１に流入する。このとき、溶融物はノズルプレート９を通して 、即ち、ボア４１を通して流通する。このボア４１はノズルプレート９の下側限 界面４２内のキャピラリにおいて終端している。そして、フィラメントは１本 づつ出てきて、これらフィラメントにより１本の糸条が構成される。 理論的な研究の証明のために紡糸ビームでの温度計測もなされた。紡糸ビーム は次のように変更された。即ち、通常型のノズルパッケージと第５図の新規なノ ズルパッケージ“Quick Fit”がサイドバイサイドが採用された。この実験的な 配置により構成の差を超える影響を広範囲にわたって排除することができた。実 験のために、紡糸ビームは２９０℃の二元流温度まで加熱された。それに引き続 き、二つのノズルパッケージが冷却を受け（約２０℃）、温度がノズル端部とノ ズル中心で計測された。第６図はこの実験の結果を示している。 第６図において、破線Ａはノズル中心での通常型のノズルパッケージの加温挙 動（無ポリマーでの紡糸ビームに組み立てた後の温度の時間変化）を表わし、一 方、破線Ｂは通常型パッケージの端部領域での対応挙動を示す。曲線Ｃはこの発 明（第５図）のパッケージのノズル中心の加温挙動を示し、曲線Ｄ（この曲線Ｄ は大部分が曲線Ｃと一致する）は新規パッケージの端部での加温挙動を示す。 熱流を改善した新規なノズルパッケージは、通常型のノズルパッケージと比較 してより速く最終温度に到達することは明らかである。更に、新規なノズルパッ ケージの最終温度は約１０℃高く、これは計算と一致をみた。ノズル中心とノズ ル端部との温度差は通常型のノズルパッケージでは無視できるほど小さいが、新 規構造のノズルパッケージでは微妙な差ではあるが改善されている。従って、試 験結果は演算結果と一致しており、これによれば、新規なノズルパッケージでの 溶融物の冷却は通常型の構成のノズルパッケージと比較して約0.5 ℃低い。この 値は極めて些少なようにみえるが、製造された糸条、特に、マイクロフィラメン トの製造には品質に大きな影響を及ぼすものである。 第７Ａ図は“ノズルキャビティ”での溶融物供給領域、即ち、ノズルパッケー ジを収容する加熱ボックスにおける“最適”条件を示している。レセプタクルは それ自身軸表面１００を有しており、この面１００は紡糸方向を向いている。こ の面はノズルパッケージがその作動条件に来た後のノズルパッケージの前面１０ ２と面している。隙間１０４がその間に存在している。前面１０２とレセプタク ルの表面との間の間隔はパッケージの製造若くは組み立ての間（製造中）に決定 することができ、加熱ボックスの製造公差を考慮する必要はない。 可撓性絶縁リップ１０６は表面１００に接触するようにパッケージの上端から 延出している。この可撓性リップの固さ、リップの座屈強度、及び可撓性リップ の寸法は、第７Ａ図の面対面接触が惹起されるように選定される。理想的にはリ ップは表面１０２の不均等性を調節する。 溶融物が導入通路を通して最初に入る際のリップと表面１０２との間の漏洩の 恐れは小さい。それは、溶融物の圧力は、リップの下方のパッケージのチャンバ が充填されるまでは、低いからである。充填が起こるまではリップは溶融物によ って表面１０２に対して付加的に加圧を受け、これが漏洩の恐れに対抗するよう に作用することになる。 溶融物の流入に先立つ接触条件が重要であり、このことを第７Ｂ図の欠陥構造 によって説明する。ここで、リップの弾性は過大となるように選定されている。 したがって、リップエッジは再度底部に向かって曲げられており、これによりエ ッジと表面１０２との間にくさび状の隙間が開いたままとなる。これは流入溶融 物の攻撃表面を生じ、リップは表面１０２から“剥離”され、漏洩を招く。もち ろん、漏洩は、リップを表面１０２に加圧する弾性の選定が過小で ある場合にも発生することがあり、流入溶融物はリップと表面１０２との間に残 留する隙間に浸透してくる。 リップは、パッケージ中に“埋設”される密封ボディ上に設けられ、その結果 ボディはパッケージにより溶融物圧力に対して支持され、かつリップだけが溶融 物圧力下で変形しなければならない。好ましくは、リップはボディに対して１枚 ものとして構成されるか、またはパッケージ自身において付加的密封機能を受け 入れることができるように配置される。 密封エレメント（リップ）は作動圧力下において塑性変形可能であり、エレメ ントは、パッケージをキャビティから取り出した後の更新のための挿入に先立っ て交換すべきものである。しかしながら、このエレメントの材質は、エレメント が弾性的に変形可能であり、作動圧力下でも再使用可能ということから選定が行 われる。溶融物が流入するに先立ってのパッケージの再挿入時に密封エレメント は弾性的に変形可能であることが好ましい。 密封エレメント（密封リップ及び密封ボディ）は作動時に溶融物に対してむき 出しとなっている。そのため、密封材料は溶融物に対して反応しないようなもの を選定しなければならない。金属が好ましく、アルミニュームや鉄が大抵の場合 において適している。円錐状の本体部がパッケージ内の円錐支持表面と接触下に ある第５図の密封部材（１枚ものとして構成した本体部とリップ部とを備える） は深しぼり法またはメタルスタンピングによって形成することができる。約３mm までのシート厚み（鉄の場合は１mm、アルミニュームの場合は１．５から２mmま で）が採用可能である。 好ましくは、パッケージはリミットストッパを備えており、このストッパはパ ッケージの作動位置において垂直軸線の周りでのパッケージの角度位置を決定す る。かくして、ノズルプレート内での孔 の配置を冷却ダクトに向かって予め規定することができる。キャリヤに対する連 結がバヨネットロックにより行われている場合は、少なくとも１つのエレメント はリミットストッパの機能を発揮することが可能である。 多数型のバヨネットロックを使用可能である。この場合はロックのレスト部に わたって表面圧力を分布させるための対策が必要となる。通常はこれはきつい製 造公差を要求する。これらレスト部の半径方向寸法が紡糸ビームにおけるパッケ ージの分割（相互距離）に強く影響を及ぼすとすると、最小の分割が一般的に望 ましいことから、この寸法は可及的に小さく維持する必要がある。パッケージの ジャケット表面と各レスト部の外端との間の半径方向間隔は１０mm以下であるこ とが好適である。多数型ロックの場合はこの寸法は５mmより小さく維持すること が可能である。好ましくは、３個以下のレスト部が各糸条毎に存在する。 この発明は、ある観点（パッケージの下端での接続）では、加熱ボックスとノ ズルプレートとの間の熱の流通路を可及的に短縮せしめるものである。本発明の この特徴点は密封リップと組み合わせて採用されることに制限されるものではな いが、密封部材と組み合わせることにより溶融物圧力に対して十分な密封効果を 発揮させることができる。このような密封部材は米国特許第4645444号等におい ても公知である。 この新規なタイプの密封はノズルパッケージと加熱ボックスとの間の連結とは 独立した固有の利点をもっており、DE-C-12 46 221やDE-C-15 29 819やUS-4 696 633のピストン式密封と置き換え可能である。 第５図において、ノズルパッケージのシリンドリカルなジャケット表面はＭに て表わされている。この表面はノズルキャビティの内 面より幾分小さな直径を持っており、パッケージをキャビティに容易に挿入する ことが可能である。レスト部の側面とパッケージの遠い側の距離Ａはキャビティ の深さより幾分小さくなるように選定されており、キャビティの端面と接触する ことなくパッケージをキャビティに挿入することができる。レスト部の半径方向 寸法はＤにて示される。 パッケージの下端で連結するというコンセプトはそれに対処してノズルキャビ ティの下端の形成を行うことを要求する。このために加熱ボックス自体を形成す ることが可能であるが、好ましくは、パッケージのキャリヤフレームを別個の構 造とし、加熱ボックスに第５図に示すねじ等の手段によって取り付けするものと する。好ましくは、フレームは交換可能であり、即ち、部品を破壊することなく 取り付け手段を弛緩させることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 オルトマイヤー，エリク ドイツ連邦共和国，デー―63589 リンセ ンゲリヒト，アム クラウテルライン ラ （番地なし)

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．内部が空洞のボディを備え、ノズルプレートを、該プレートの孔が所定方 向（紡糸方向）に延設されるように保持するための手段を設け、保持装置は紡糸 方向に延びる軸線と外方に突出したレスト部を具備した外側ジャケット表面とを 具備し、前記レスト部は紡糸ビームの対応表面と接触状態とすることができ、か つ保持装置を下側から紡糸ビームの収容開口に導入後に紡糸軸線の周りでの保持 装置の回転は可能であり、これにより、保持装置が軸線の周りを反対方向に回転 するまでは保持装置を収容開口から底部に向けて離脱しないように保持する連続 フィラメントの紡糸のためのノズルプレート保持装置において、ジャケット表面 のレスト部と保持装置内部の保持手段とはほぼ半径方向で相互に面することを特 徴とする保持装置。 ２．前記保持装置は溶融物入口を備え、かつ該入口を包囲する密封部材を備え 、前記密封部材は、レセプタクル開口に対する境をなす表面に対して溶融物圧力 によって加圧可能であることを特徴とする請求の範囲１に記載の保持装置。 ３．密封部材は紡糸方向に対抗する表面に対して加圧されるように配置される ことを特徴とする請求項２に記載の保持装置。 ４．密封部材は溶融物圧力下で弾性的に変形可能であるフレキシブルなリップ を有することを特徴とする請求項２若くは３に記載の保持装置。 ５．リップは、保持装置により溶融物圧力に抗して支持される密封部材の部分 に設けられていることを特徴とする請求の範囲４に記載の保持装置。 ６．各突起は紡糸方向に面する表面を有し、この表面は、紡糸ビ ームの表面と接触することにより紡糸ビームにおける保持装置を保持することを 特徴とする請求の範囲１から５のいずれか一項に記載の保持装置。 ７．密封部材はレスト部の前記表面に対して予め定めた距離を有していること を特徴とする請求の範囲３及び６に記載の保持装置。 ８．レスト部の配置は、前記回転運動の後に、紡糸ビームとの接触により軸線 の周りでの保持装置の予め規定した角度位置を規定するように、されていること を特徴とする請求の範囲１から７のいずれかに記載の保持装置。 ９．連続フィラメント、特に熱可塑性材料の溶融紡糸のための紡糸ビームであ って、その中に溶融物の配管系が延設される加熱ボックス(1) と、溶融ポンプと 、ノズルプレートに至るノズルパッケージ(6) とを具備し、ノズルパッケージ(6 ) は、加熱ボックスの垂直な折り返し部を構成すると共に、ノズルパッケージは 、ノズルパッケージ(6) の溶融物入口(33)に至る垂直な中央溶融物導管を有する ベル形状のレセプタクル(2) に取り付けられているものにおいて、レセプタクル (2) は内方に突出する肩部(23)を有し、該眉部は、ノズルパッケージ(6) の対応 するレセプタクル(24)に面するノズルプレートの領域に設けられ、ノズルパッケ ージ(6) はレセプタクル(2)にねじ込むことができ、肩部(23)とレスト部(24)は 接触時にノズルパッケージ(6) をレセプタクル(2) に軸方向において錠止するこ とを特徴とする紡糸ビーム。 10．連続フィラメント、特に熱可塑性材料の溶融紡糸のための紡糸ビームであ って、その中に溶融物の配管系が延設される加熱ボックス(1) と、溶融ポンプと 、ノズルプレートに至るノズルパッケージ(6) とを具備し、ノズルパッケージ(6 ) は、加熱ボックスの垂直な折り返し部を構成すると共に、ノズルパッケージは 、ノズルパッ ケージ(6) の溶融物入口(33)に至る垂直な中央溶融物導管を有するベル形状のレ セプタクル(2) に取り付けられている、特に請求の範囲９の紡糸ビームにおいて 、ノズルパッケージの溶融物入口(33)とレセプタクル(2) の底部(4) との間にガ スケット(27)が設けられ、ノズルパッケージ(6) に流入する溶融物はパッキング リング(27)をレセプタクル(2) の底部(4) 及びノズルパッケージ(6) の内縁(36) に対して密封するように加圧すると共に、溶融物のための通過孔(33)は残される ことを特徴とする紡糸ビーム。 11．中心通路孔(33)を有したガスケット(27)はベル形状をなし、組立状態では その底部(32)が通路孔(33)を包囲するようにレセプタクル(2) の底部(4) に載置 され、ガスケットの外側エッジ(29)はノズルパッケージ(6) のリング状肩部(32) に載置されることを特徴とする請求の範囲９に記載の紡糸ビーム。 12．ノズルパッケージ(6) の中空シリンダ(12)において、ノズルプレート(9) と、フィルタハウジング(10)と、中央開口を形成するノズルパッケージ底部を形 成する上部のねじ付ナット(11)とは積層配置であり、中空シリンダ(12)はその段 部(13)にノズルプレート(9) を支持し、ねじ付ナット(11)は中空シリンダ(12)の 内ねじにねじ込まれると共に、積層された部材の圧縮を行い、リング状の肩部(3 0)はフィルタハウジング(10)上に配置されたガスケット(27)をねじ付ナット(11) の円錐状内面(28)に対して加圧しており、これによりガスケット(27)は通路孔(3 3)を包囲するその領域がねじ付ナット(11)の中心開口から幾分突出することを特 徴とする請求の範囲１１に記載の紡糸ビーム。 13．ノズルパッケージ(6) の組立状態ではフィルタハウジング(10)はシリンド リカル突起(18)と共にノズルプレート(6) に載置され、前記突起(18)はフィルタ ハウジング(10)の、パッキングリング (20)の定置のためのリング状開口を包囲していることを特徴とする請求の範囲１ ２に記載の紡糸ビーム。 14．肩部(23)とレスト部(24)とはバヨネットロックとして構成されることを特 徴とする請求の範囲９から１３のいずれか一項に記載の紡糸ビーム。 15．紡糸ビーム中のキャリヤとの連結を行う手段と、パッケージとキャリヤと の間の密封を形成するための手段とを具備し、密封効果は溶融物圧力によって増 加されるノズルパッケージにおいて、密封を形成するための手段はフレキシブル なリップを有したことを特徴とするノズルパッケージ。