(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融樹脂を中空状に吐出する紡糸ヘッドと、紡糸ヘッドから吐出された中空状賦形物を冷却する冷却装置とを有し、延伸されることで多孔質中空糸膜となる中空糸を製造するための中空糸製造装置に備えられている中空糸巻き取り装置であって、
前記中空糸製造装置の中空糸搬送経路の最下流において中空糸を巻き取るように構成されており、
前記冷却装置で冷却された中空糸を下流側に向けて搬送するための駆動ローラと、
この駆動ローラよりも下流側に配置されたツバ付きボビンと、
このツバ付きボビンを軸周りに回転させながら、軸方向に往復運動させるようになった制御部とを備え、
この制御部は、前記ツバ付きボビンに巻き取られた中空糸が前記ツバ付きボビンのツバに対して０．５〜１．０度の角度をもって巻き取られるように前記ツバ付きボビンの軸方向の速度を制御するようになっている、中空糸巻き取り装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記ツバ付きボビンの巻き径に応じ比例的にトラバース速度を増加させる制御を行う事を特徴とする請求項１に記載の中空糸巻き取り装置。
【請求項３】
溶融樹脂を中空状に吐出する紡糸ヘッドと、紡糸ヘッドから吐出された中空状賦形物を冷却する冷却装置とを有し、延伸されることで多孔質中空糸膜となる中空糸を製造するための中空糸製造装置における中空糸巻き取り方法であって、
前記冷却装置で冷却された中空糸を下流側に向けて搬送する工程と、
ツバ付きボビンを軸周りに回転させながら軸方向に往復運動させて、ツバ付きボビンで中空糸を巻き取る工程とを備え、
この巻き取り工程では、前記ツバ付きボビンの往復運動の速度を制御することによって、前記ツバ付きボビンに巻き取られた中空糸が、当該ツバ付きボビンのツバに対して０．５〜１．０度の角度をもって巻き取られるようになっている、
中空糸巻き取り方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空糸巻き取り装置及び巻き取り方法に関し、特に、延伸されることで多孔質中空糸膜となる中空糸を製造するための中空糸製造装置に備えられている中空糸巻き取り装置、及びこのような中空糸製造装置を用いた中空糸の巻き取り方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、結晶性ポリオレフィンを溶融紡糸した後、延伸して製造されたポリオレフィン製多孔質中空糸膜は、化学的安定性、強度特性、柔軟性等に優れていることから、廃水の処理、超純水の製造、空気の浄化等の幅広い分野で利用されている。このような多孔質中空糸膜の製造は、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンを溶融紡糸して中空糸を得る紡糸工程と、紡糸工程で得られた中空糸を延伸して多孔質化する延伸工程からなる。延伸工程は、中空糸を連続的に熱処理、冷延伸、熱延伸する工程である。最初に行う熱処理では、中空糸をポリオレフィンの融点よりも低い温度で加熱処理し、結晶構造を制御する。ついで、中空糸を冷延伸してポリオレフィンの結晶構造を緩和させることなく破壊し、中空糸の壁面に多数のミクロクレーズを形成する。そして冷延伸に続いて熱延伸を行い、壁面に形成されたミクロクレーズを拡大し、中空糸の壁面を多孔質化し、多孔質中空糸膜を得る。得られた多孔質中空糸膜には、必要に応じて熱処理を行い、多孔質構造を固定する（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１１４４５０号公報
【０００４】
紡糸工程には、通常、溶融したポリオレフィン樹脂を、環状開口を有するノズルから連続的に紡出させ、ノズルの下部に設けられた冷却筒内において樹脂に対して送風機等で冷却空気を連続的に吹き付けて冷却固化し中空糸とする冷却工程と、冷却固化した中空状賦形物をボビンで巻き取る巻き取り工程とが含まれている。この巻き取り工程では、冷却固化した中空状賦形物の先端をボビンに固定し、ボビンと冷却装置との間に配置された複数のゴデットローラを用いて中空糸を下流に向けて送ることによってボビンに巻き取らせている。一般的には、ゴデットローラから送られてきた中空糸をボビンに巻き取る際、ボビンを軸方向に往復運動させることによって中空糸が一箇所に積層されないように、ボビンの軸周りに中空糸を巻き取った層を積層させている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来用いられていた技術では、この巻き取り工程でボビンを往復運動させるときにボビンを経験的に決められた速度で往復運動するように制御しているに過ぎなかった。しかしながら本発明の発明者等によれば、中空糸をボビンに巻き取り方が不適切であると、紡糸工程の後の延伸工程において歩留まりが低下することが見いだされた。ボビンの巻き取り方が不適切であると歩留まりが低下する原因としては、巻き取り途中の中空糸がボビンの軸の両側にあるツバに擦れて中空糸の外表面に傷がついてしまい、傷がついた中空糸を延伸しようとすると、この傷が原因で延伸中に糸切れを起こしてしまうと考えられている。
【０００６】
そこで本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、中空糸の巻き取り工程における巻き取り条件を改善することによって中空糸膜の歩留まりを向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するために、本発明は、溶融樹脂を中空状に吐出する紡糸ヘッドと、紡糸ヘッドから吐出された中空状賦形物を冷却する冷却装置とを有し、延伸されることで多孔質中空糸膜となる中空糸を製造するための中空糸製造装置に備えられている中空糸巻き取り装置であって、中空糸製造装置の中空糸搬送経路の最下流において中空糸を巻き取るように構成されており、冷却装置で冷却された中空糸を下流側に向けて搬送するための駆動ローラと、この駆動ローラよりも下流側に配置されたツバ付きボビンと、このボビンを軸周りに回転させながら、軸方向に往復運動させるようになった制御部とを備え、この制御部は、ツバ付きボビンに巻き取られた中空糸が、当該ツバ付きボビンのツバに対して０．５〜１．０度の角度をもって巻き取られるように当該ボビンの往復運動を制御するようになっている。
【０００８】
また、上記課題を解決するために、本発明による中空糸巻き取り方法は、溶融樹脂を中空状に吐出する紡糸ヘッドと、紡糸ヘッドから吐出された中空状賦形物を冷却する冷却装置とを有し、延伸されることで多孔質中空糸膜となる中空糸を製造するための中空糸製造装置における中空糸巻き取り方法であって、冷却装置で冷却された中空糸を下流側に向けて搬送する工程と、ツバ付きボビンを軸周りに回転させながら軸方向に往復運動させて、ツバ付きボビンで中空糸を巻き取る工程とを備え、この巻き取り工程では、ツバ付きボビンの往復運動の速度を制御することによって、ツバ付きボビンに巻き取られた中空糸が、当該ツバ付きボビンのツバに対して０．５〜１．０度の角度をもって巻き取られるようになっている。
【０００９】
このように構成された本発明によれば、ツバ付きボビンのツバに対して０．５〜１．０度の角度で中空糸をツバ付きボビンに巻き取ることができる。そして発明者等の実験によれば、巻き取り時の角度が０．５〜１．０度となるようにツバ付きボビンの移動速度を制御することによって、中空糸とツバ付きボビンとの接触を減らすことができ、これにより巻き取り時に中空糸が傷付くのを防止することができることが判明した。巻き取り角度は大きい方がツバ付きボビンと中空糸との接触を極力減らすことができると考えられるが、巻き取り時の角度が０．５度以上になると、ツバ付きボビンと中空糸との接触時間を減らすことが可能となる。一方で、ツバ付きボビンに巻き取られた中空糸によって形成された層間において中空糸同士の交差する角度が大きすぎると、中空糸膜同士の接触面積が小さくなり中空糸同士が点で接触した状態で積層されてしまう。そして中空糸同士が点で接触した状態で積層されると、中空糸同士が傷付けあう恐れが増加してしまう。従って、巻き取り時の角度を１．０度以下とすることによって、ツバ付きボビンと中空糸との接触を減らすことができ、これによりツバ付きボビンが中空糸を傷付けるのを防止することができる。また、中空糸同士の交差角度を適切に保つことによって中空糸同士が傷付けあうのを防止することができる。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように本発明によれば、中空糸の巻き取り工程における巻き取り条件を改善することができ、これにより中空糸膜の歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態による、多孔質中空糸膜を製造する工程を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態による紡糸工程で用いられる中空糸製造装置を示す概略図である。
【図３】本発明の実施形態によるツバ付きボビンを示す斜視図である。
【図４】本発明の実施形態による、空糸がツバ付きボビンのシャフトに巻き取られた状態を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態による中空糸製造装置の巻き取り装置について説明する。
【００１３】
図１は、多孔質中空糸膜を製造する工程を示すブロック図である。
図１に示すように、多孔質中空糸膜を製造するためには、溶融樹脂を冷却固化して中空糸とする紡糸工程１と、中空糸を延伸して微細孔を有する多孔質中空糸膜にする延伸工程３と、多孔質中空糸膜の表面に親水化ポリマーをコーティングして親水化処理するＥＸ加工工程５とを行う。
【００１４】
図２は、紡糸工程で用いられる中空糸製造装置を示す概略図である。
中空糸製造装置７は、溶融加熱された樹脂を紡出するようになった紡糸ヘッド７と、紡糸ヘッド７から紡出された樹脂を冷却するための冷却装置１１と、冷却固化した中空糸Ｈを巻き取るための巻き取り装置１３とを備えている。このような中空糸製造装置７は、紡糸ヘッド７から紡出された４本の溶融樹脂を重力に従って落下させ、溶融樹脂が落下する過程で冷却装置１１内において冷却固化させ、冷却固化した中空糸Ｈを巻き取り装置１３によって巻き取るようなっている。そして紡糸ヘッド９、及び冷却装置１１、及び巻き取り装置１３は、溶融樹脂の落下方向と平行に、即ち、垂直方向に並んで配置されている。
【００１５】
巻き取り装置１３は、冷却装置から出てきた中空糸Ｈをさらに下流側に向けて搬送するための２つのゴデットローラ１５，１７（駆動ローラ）と、２つのゴデットローラ１５，１７の下流側に設けられた２つのガイドローラ１９，２１と、２つのガイドローラ１９，２１の下流側に設けられたツバ付きボビン２３と、ツバ付きボビン２３の動作を制御するための制御部２５とを備えている。また、ゴデットローラ１７とガイドローラ１９との間には、中空糸Ｈの外径を測定するための測定部２７が設けられている。この巻き取り装置１３は、紡糸ヘッド９から出てきた四本の溶融樹脂流れによって形成された４本の中空糸を束ねて一つのツバ付きボビン２３で巻き取るようになっている。
【００１６】
図３は、ツバ付きボビンを示す斜視図である。
図３に示すようにツバ付きボビン２３は、回転軸となるシャフト２９の両端部に一対のツバ３１，３３を備えている。そして制御部２５によってツバ付きボビン２３が回転されると、この回転運動によってシャフト２９の周りに中空糸Ｈが巻き取られるようになっている。また、制御部２５は、中空糸Ｈがシャフト２９周りで螺旋を形成するように、ツバ付きボビン２３を軸線方向に往復運動させるようになっている。このときのツバ付きボビン２３の振幅は、ツバ付きボビンのツバ３１，３３間の距離に相当する。そしてツバ付きボビン２３を繰り返し往復運動させることによって、ツバ付きボビン２３の周りには螺旋状の中空糸の層が複数層形成される。そしてツバ付きボビン２３のシャフト２９周りに形成された層の厚さがツバ３１，３３の外周付近に達したときに、ツバ付きボビン２３を空のツバ付きボビンと交換し、中空糸の製造を再開するようになっている。
【００１７】
図４は、中空糸がツバ付きボビンのシャフトに巻き取られた状態を示す図面である。図４に示すように、ツバ付きボビン２３に巻き取られた中空糸Ｈは、シャフト２９周りに螺旋状に巻き付けられている。そして螺旋状に巻かれた中空糸Ｈは、ツバ付きボビン２３のツバ３１，３３に対して巻き取り角度θをなしている。ツバ付きボビン２３が一往復すると、シャフト２９周りには二層分の中空糸Ｈが巻き付けられる。そして、一層目の中空糸Ｈ1は、同図の左側に巻き取り角度θをなしており、二層目の中空糸Ｈ2は、一層目とは反対側に巻き取り角度θをなしている。巻き取り角度θは、ツバ付きボビン２３の回転軸線Ａに直交して延びるツバ３１，３３と、巻き取られている中空糸Ｈとの間に形成される鋭角である。そして巻き取り角度θは、ツバ付きボビンのシャフト部の周長と、ツバ付きボビン一回転当りの軸方向の移動量（以下、トラバース速度）によって決定される。例えば、直径２０ｍｍのコアを有するツバ付きボビンに直径３０ｍｍまで中空糸膜を巻き取る場合、巻き取り開始直後ではトラバース速度７ｍｍで巻き取り角度０．６４度を達成することができるが、巻き終わり時にはトラバース速度７ｍｍのままでは巻き取り角度０．４３度となってしまうため、巻き径（周長）に比例させトラバース速度を変更する制御をすることが好ましい。巻き径３００ｍｍの場合は、１．５倍のトラバース速度１０．５ｍｍとなる。
【００１８】
本発明の発明者等による実験では、この巻き取り角度θを０．５〜１．０度にすることによって、巻き取った中空糸を延伸工程にかけたときに糸切れを好適に抑制できることが見いだされた。
【００１９】
即ち、巻き取り角度θを０．５〜１．０度に設定することによって、中空糸の巻き取り時に中空糸がツバ付きボビン２３のツバ３１，３３に接触するのを最小限に抑制することができ、これにより巻き取り時に中空糸が傷付くのを防止することができることが判明した。また、巻き取り時の角度が１．０度よりも大きくなるとツバ付きボビン２３と中空糸Ｈとの接触時間を減らすことができるが、この場合、ツバ付きボビン２３に巻き取られた中空糸Ｈによって形成された層間において中空糸同士の交差角度（２θ）が小さくなってしまい、その結果、中空糸Ｈ1，Ｈ2同士が点で接触した状態で積層されてしまう。そして中空糸Ｈ同士が点で接触した状態で積層されると、中空糸Ｈ1，Ｈ2同士が傷付けあう恐れが増加してしまう。従って、巻き取り時の角度を０．５〜１．０度とすることによって、ツバ付きボビン２３のツバ３１，３３と中空糸Ｈとの接触を減らすことができる。これにより、ツバ付きボビン２３のツバ３１，３３が中空糸Ｈを傷付けるのを防止することができる。また、中空糸Ｈ1，Ｈ2同士の交差角度を適切に保つことによって中空糸Ｈ1，Ｈ2同士が傷付けあうのを防止することができる。
【００２０】
次に、本発明の実施例について詳述する。
【実施例】
【００２１】
ツバ付きボビンは、ボビンコア径２００ｍｍ、ボビン幅が２１０ｍｍであり、６０ｍｍの幅を有するツバを備えたものを用いた。そして膜外径が５４０μｍで膜厚が９５μｍの中空糸を紡糸速度７０ｍ／分で紡糸しながらツバ付きボビンを往復運動させ、巻き径３００ｍｍまで中空糸膜を巻き取った。トラバース速度は、巻き取り角度が０．６４度となるよう、７ｍｍから１０．５ｍｍに経時的に変化するよう制御した。このようにしてツバ付きボビンに巻き取られた中空糸を、延伸工程によって延伸したときの歩留まりは９０％前後であった。
【００２２】
［比較例］
ツバ付きボビンは、上述の実施例のものと同じものを用いた。そしてトラバース速度は、巻き取り角度が０．４６度となるよう、５ｍｍから７．５ｍｍに経時的に変化するよう制御した。このようにしてツバ付きボビンに巻き取られた中空糸を、延伸工程によって延伸したときの歩留まりは５０％前後であった。
【符号の説明】
【００２３】
７    中空糸製造装置
１３  巻き取り装置
２３  ツバ付きボビン
２５  制御部
Ｈ    中空糸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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