KR0131446B1 - 합성섬유 사조의 가연가공에 있어서의 열처리 장치 및 가연가공방법 - Google Patents

Abstract

히터 본체는 전장이 0.8∼1.2m 이며, 히터 본체 및 가열체가 가열장치의 상류측으로부터 하류측으로 1:3∼1:1.5의 길이 비율로 2분할되어 있으며, 2분할된 상류측 가열체(12)는 상류측 히터 본체(11)를 370℃를 초과하는 오도로 가열 가능함과 동시에 하류측 가열체(22)는 하류측 히터 본체(21)를 250∼320℃ 또는 370℃를 초과한 온도로 가열 가능하며, 2분할된 상류측 히터 본체에는 그 길이방향으로 실 가이드(14)가 30mm 이하의 피치로 설치되어 있는 동시에 하류측 히터 본체에는 그 길이방향으로 실 가이드(24)가 80∼120mm 의 피치로 설치되어 있다.

Description

합성섬유 사조의 가연가공에 있어서의 열처리장치 및 가연가공방법

제1도는 본 발명의 실시예의 세로방향 단면도.

제2도는 제1도의 Ⅱ-Ⅱ 단면도.

제3도는 본 발명의 열처리장치를 구비한 연신가연장치의 단면도.

제4도는 히터 설정온도- 히터 출구온도의 실측선도.

제5도는 가열장치 내에서의 실의 승온 커브이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

3 : 열처리장치 11 : 상류측 히터 본체

12 : 상류측 시스히터 13 : 상류측 온도센서

14 : 상류측 실가이드 21 : 하류측 히터 본체

22 : 하류측 시스히터 23 : 하류측 온도센서

24 : 하류측 실 가이드

[산업상의 이용분야]

본발명은 폴리에스테르, 폴리아미드와 같은 합성섬유 사조(絲條)의 열처리 장치에 관한 것이며, 특히 합성섬유 사조를 400m/분 이상의 고속으로 가연가공(假撚加工) 또는 연신가연 가공하는 장치에 사용되어, 하류위치에 설치된 가연장치에 의하여 합성섬유사조에 부여되어 그 합성섬유 사조를 따라서 지행되는 꼬임을 열고정하기 위한 히터, 소위 제 1 히터로서 사용되는 열처리장치에 관한 것이다.

[종래의 기술]

합성섬유 사조에 가연가공 또는 연신가연가공할 때에는, 하류위치에 설치된 가연장치에 의하여 합성섬유 사조에 꼬임을 부여하여, 그 합성섬유 사조를 따라서 진행되는 꼬임을 제 1 히터에 의해 열고정 하는 것이 행하여지고 있다.

종래 사용되고 있는 제 1 히터로서는, 주행사조에 직접 접촉하여 사조를 가열하는 타이프가 있다.

이러한 타입의 히터는 접촉식의 열판으로, 홈과 곡율을 가진 것이다. 도 가공속도에 따라 힐터 길이도 다르며, 통상 시판되고 있는 가공기의 히터 길이는 가공속도 100m/분 정도에 대해서는 1m 길이정도, 400m/분 정도에 대해서는 1.5m, 700m/분 정도에 대해서는 2.5m로 설계되어 있으며, 이들 히터 설계에서는 히터온도를 250℃ 이하로, 열 세트 시간을 0.17초 이상으로 하고 있다.

한편, 근년 생산성을 향상시키는 것을 목적으로 하여, 가연가공속도는 점차로 고속화되는 경향이 있다. 이고속 가연가공을 행하기 위하여, 가공속도에 따라서 열 세트성의 저하를 방지하기 위해 히터길이를 길게하거나 히터온도를 고온으로 하도록 하고 있다.

그 결과, 설비가 거대해지고, 저절로 사도(絲導)도 굴곡된 것으로 되어 꼬임소급 절감 및 열처리-냉각이 불충분하게 되어, 종래의 가공사의 품질이 유지될 수 없다. 또 접촉식 가열 타이프의 경우는 히터 길이가 길어지면 사조의 접촉 저항이 증대하여 모우(毛羽)가 발생하기 쉬워져 섬도가 가는 사조의 가공이나 고속에서의 가공이 곤란해진다.

게다가 가연가공중에 사조는 고속으로 가연회전하고 있기 때문에 가열 영역이 길면 사조 주행홈에서 벗어나 버리는 일이 있으며, 사속도를 높여 가면 벌루닝(ballooning)이 가연사조에 발행하여 실 끊어짐이 증가해 안정된 생산을 유지할 수 없게 된다. 또, 비교적 낮은 사조속도에서 서이징(surging) 현상(주행사조에 극단의 장력 변동이 생기는 현상)이 일어나서 고속으로 안정하게 가연가공하는 것이 곤란하다.

이의 대응으로서, 고속시의 가곡 안정성을 유지하기 위해 저속시 보다도 꼬임수를 적게하고 가공장력, 특히 가연장력을 높여 조정을 하는 일이 있으나, 당연히 양호한 가공사물성은 얻지 못한다.

한편, 히터 온도를 고온으로 하는 경우는 사조의 승온 커브의 기울기가 급해지고, 고온, 단시간의 가열이 되기 때문에 사조의 외층과 내층에서 온도차가 생겨 염착차 (染着差; 추내, 추간차)의 조절이 곤란하였다.

또, 종래 공지의 제 1 히터로서, 주행사조에 전혀 접촉하지 않거나 또는 거의 접촉하지 않고 사조를 가열하는 타이프의 히터가 있다.

예컨대, 일본국 특공소 38-24759호 공보에 있어서는, 가연장치의 상류위치에, 길이가 4인치(10cm)이고 전기 저항선에 의해 680℃로 가열된 제 1 대역 및 길이가 14인치(35cm)이고 250℃로 가열된 제 2 대역으로 된 열처리장치를 설치하고, 이 열처리장치의 출입구의 외측에 설치한 실 가이드에 의해 폴리아미드 사조를 열처리장치에 안내하면서 상기 가연장치에 의해 사종 꼬임을 부여하여 사조를 따라서 소급한 꼬임을 상기 열처리장치에 의해 열고정하여 370ft/분 (111m/분)의 속도로 감아올리고 있다.

그러나 이 특공소 38-24759호 공보에 개시된 장치에서는, 가공속도가 고속화되면 사조에 부여된 꼬임을 만족스럽게 열고정 할 수 없다는 문제가 있다. 그 이유는 이 특공소 38=24759호 공보에 개시된 열처리장치에서는 그 길이가 짧아 가공속도가 증가하면 열처리장치를 통과하는 중에 처리 사조에 충분한 열이 전달되지 않기 때문이다. 따라서, 특공소 38-24759호 공보에 개시된 열처리는 현재 요구되고 있는 400m/분 이상의 가공속도로 사용되는 열처리장치로서는 사용할 수가 없다.

이의 대책으로서는, 상기 특공소 38-24759호 공보 기재의 열처리장치의 길이를 길게하는 것을 생각할 수 있으나, 이와같이 특공소 38-24759호 공보 기재의 열처리장치의 길이를 길게한 경우에는 실 절단이 생겨서 만족스럽게 가공을 할 수 없어 가공사를 얻지 못하고, 또 가공사를 얻은 경우에도 품질이 떨어지고, 실용화되지 않는다는 문제가 있다.

한편 가연가공기, 연신가연가공기의 생산성을 높이기 위해, 최근 합성섬유 사조에 부여된 꼬임을 열고정 하는 열처리장치의 온도를 300℃ 이상으로 높이는 것이 행하여지고 있다(특개소 55-16936호 공보). 이 장치에 있어서, 합성섬유의 가연 또는 연신가연시의 열처리(꼬인의 열고정)에는 꼬임에 대한 저항이 적다는 것 등의 이유에서, 사조가 가열체에 직립접촉함이 없이 가열벽면에 의하여 둘러 싸인 사조통로를 주행하는 비접촉식 가열장치가 많이 사용되고 있다.

그러나, 비접촉식 가열장치에서는 가열장치내에서 사조가 진동(벌루닝)을 일으켜서, 진동에 따라 사조가 불안정 상태로 되어 양호한 열전달이 행하여 지지 못하여서 실 품질에 악영향을 준다는 문제가 있었다. 이 문제는 사조의 가공속도가 고속으로 됨에 따라서 한 층 현저해지고, 고속가공을 행하기 어려운 원인의 하나로 되어 있다.

특공평 2-60769호 공보에는 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 된 폴리에스테르 섬유를 가연가공할 때에, 제 1 히터를 비접촉 히터로 하여 그 온도를 350℃ 이상 800℃ 이하, 열처리 시간을 0.04초 이상 0.12초 이하로 유지하여 가연가공하고, 이때에 사조의 벌루닝을 방지하기 위해, 사조가 활모양의 호형상으로 주행하도록 사도규제용 가이드를 부착하는 것이 개시되어 있다.

가연사조를 고온으로 열처리 하는 경우에, 통상 히터 출구의 실 온도가 그 사조가 필요로 하는 온도가 되도록 히터의 온도설정을 행한다. 히터 설정온도는, 폴리에스테르의 경우에는 기본적으로 히터 출구부의 실 온도가 190∼230℃ (예컨대 220℃) 로 되도록 설정한다. 그리고 히터 설정온도는, 사속, 사조 굵기(데니어), 히터 길이 등의 조건을 고려하여 결정된다.

예컨대, 폴리에스테르의 경우, 고온처리 시간이 0.035초 이하가 되면 얻어진 사조의 사질이 저하하는 (권축 특성이 나빠지는) 현상이 관측되고 있다. 이 이유는 단시간에 열처리하면 실의 표면부와 중심부의 온도차가 커지기 때문이다. 따라서, 열처리에 있어서는, 단지 히터 길이를 짧게하여 요구하는 히터 출구 실온도가 되도록 보다 고온으로 처리한다고 좋은 것은 아니다.

또한, 통상, 가연기 또는 연신가연기에 있어서는, 그 기계 사양에 맞춰 종래 일정 길이의 히터를 설정하고 있다. 이와 같이 종래장치에서는 히터 길이가 일정하여 가공 조건으로서 변화시킬 수 있는 범위가 좁아지게 된다.

그러나, 폴리에스테르나 나일론 사조를 가공하는 경우에, 히터 설정온도를 사조의 융점 이상에서 사용하면, 실처리 중에 어떤 원인으로 실이 절단되는 경우 사조가 히터 내부에 남아, 그 사조가 히터 내부에 설치한 사도 규제용 가이드부에 융해 부착한다. 청소구를 사용하여 부착물을 제거하면 간단하게 다시 실을 걸 수 있으나, 히터의 부착 장소에 따라서는 이 고온으로 가열된 히터에서 사람 손으로 부착물을 제거하는 작업이 곤란하다.

이 경우에 가공 조건에 따라서는 히터 설정온도를 400℃ 미만으로 할 필요가 생긴다. 예컨대, 특공평 2-60769호 공보의 방법에서는, 고열수축율[ T.C가 25∼35% 인 고 T.C]의 가연가공사를 얻는 것은 유리하나, 반대로 열수축율이 낮은 가연가공사(일반적으로 T.C가 15∼25%)을 얻는데는 불리하다. 즉, 히터온도 350℃ 미만에서 가공함으로써 저 T.C가 공사가 얻어진다.

이와같이 히터 온도를 설정한 경우, 권입 모우 등의 원인으로 실이 절단되며 히터내의 가이드 등에 용융폴리머가 부차하고, 이 때문에 상술한 바와 같이 실의 절단이 발생할 시에 장시간 실을 걸 수 없다는 문제가 발생한다. 히터 설정온도에 의하여는, 부착물이 기화(베퍼라이즈)하여 액체상이 없어지게 될 때까지 장시간을 필요로 한다. 그리고 가령 부착물이 베퍼라이즈 하기전에, 다시 실걸기를 한 때에는 열용량이 큰 고온 액상체가 주행사에 부착함으로써 실을 융해, 절단시키게 된다. 따라서 액체상의 부착물이 사도 규제용 가이드에 부착하고 있는 사이는 다시 실걸기를 행할 수 없다. 이와같은 결과, 조업 생산성이 저하하여 종래의 조업생산 레벨을 유지할 수 없다.

상기의 여러 가지 문제를 감안하여, 본 출원인은 실 절단의 발생시에 장시간 실걸기를 할 수 없다는 문제를 해소하고, 실의 절단시에도 수작업에 의한 청소를 요하지 않고 단시간에 셀프 클리닝이 되어, 재차 실걸기를 할수 있는 설비를 제공하는 것을 목적으로 하고, 또한 광범위한 가공조건을 얻는 열처리장치를 제공하는 것을 목적으로 하여, 앞서, 가연 또는 연신 가연중의 합성섬유 사조의 전부 또는 일부를 비접촉 상태로 에워싸는 히터 본체, 그 히터 본체에 설치되어 히터 본체의 가열벽면을 고온으로 가열하는 가열체 및 히터 본체의 가열 벽면에 의해 둘러싸인 사조통로내에 설치된 실 가이드로 된 합성섬유 사조의 열처리장치에 있어서, 상기 히터 본체 및 가열체가 가열장치의 길이 방향으로 적어도 2분할 되어 있는 것을 특징으로 하는 합성섬유 사조의 열처리장치를 제안하였다(특개평 3-234834 호 공보).

이 앞선 제안에 있어서의 본 출원인의 지견에 의하면, 일례로서, 폴리에스테르 섬유사조를 처리할 때에 융착물이 없어질때까지의 시간은, 히터온도가 370℃에서 60분 정도, 450℃에서 2분정도, 500℃에서 10초정도이며, 따라서 히터의 설정온도를 400℃ 이상으로 함으로써 사도 가이드에 부착한 사조가 단시간에 베퍼라이즈하여 셀프킬리닝(자기청정성) 기능을 갖는 히터로 할수 있다는 것이다.

특개평 3-234834호 공보에 개시된 제안장치에 있어서는, 히터 본체는 전장이 1m이며, 길이방향으로 상류측 히터가 0.7m, 하류측 히터가 0.3m로 2분할되고, 이들 히터본체를 가열하는 시스히터가 히터 본체내에 설치되어 있다. 시스히터는 양쪽 모두 동시에 가열하여도 좋고, 또 한쪽의 시스히터 만을 주로 가열하여도 좋고, 또 양 시스히터의 가열조건을 변경되도록 하여도 좋고, 히터 본체에는 사조(Y)의 주행방향으로 실 가이드가 등간격을 두어 돌출 설치되어 있고, 사주행로에 오목부가 형성되어 있고, 오목부의 바닥부(사조가 주행하는 부위)를 길이방향으로 연결한 선을 전체적으로 가벼운 활모양을 이루도록하여 사조의 진동(벌루닝)을 없애고 있다.

상술한 바와같이, 특개평 3-234834호 공보에 기재된 장치에서는, 히터 설정 온도는, 폴리에스테르의 경우에는 기본적으로 히터 출구부의 실 온도가 190∼230℃ (예컨대 220℃) 가 되도록 설정한다. 이 실 온도는 히터길이, 사속, 실의 데니어, 히터 설정온도에 의해 결정되고, 굵은 데니어의 사조의 열처리에 있어서는 분할한 각 히터를 동일한 고온도로 설정하고, 한편 가는 데니어의 사조의 열처리에 있어서는 분할한 히터의 한쪽을 주로 가열하여 히터 온도를 상승시켜, 예컨대 하류측 히터의 실 가이드 온도가 400℃ 이상이고 사조(Y)의 하류측 히터 통과 시간이 0.035초 이상인 경우에는, 상류측 히터는 승온시키지 않는다.

한편, 하류측 히터의 실 가이드 온도가 400℃ 이상이거나 사조(Y)의 하류측 히터 통과시간이 0.035초 이하인 경우에는, 상류측 히터는 실이 융착하지 않는 가이드 온도(250℃ 이하)가 되도록 히터 온도를 설정하여 전체 히터 통과시간을 증가시킨다. 폴리에스테르 섬유의 가연 또는 연신가연가공에 있어서, 상기 제안 장치에 의해 400℃ 이상의 온도(바람직하게는 450℃ 이상)로 열처리함으로써, 실이 절단될 대에 실 가이드부에 사조가 융착하였다해도 열에 의해 단시간에 부착물이 베퍼라이즈하여 실 가이드 표면이 원래의 상태로 되어 용이하게 다시 실 걸기가 행하여져, 가연기, 연신가연기에 있어서는, 가공하는 실의 종류가 많고, 요구되는 사질에 의해서는 그 가공속도도 범위가 넓다. 이와같은 상황하에서도 이 제안의 열처리장치에 의하면 폭넓은 조건 범위내에서 셀프 클리닝 히터로 기능할 수 있는 것이다.

[발명이 해결하려고 하는 과제]

그러나 상기 제안장치에 의해서 폴리에스테르, 나일론 등의 합성섬유의 POY사조를 연신가연가공한 바, 얻어진 가공사의 실 강도가 저하하거나, 염반(染斑)이 생기는 일이 있고, 또 공급원사 팩키지의 실단부 간을 에어 스플라이서(air splicer)를 사용하여 연결한 경우에, 그 노트부(know portion; 매듭부) 근방에서 염색이상이 인지되는 일이 있다는 문제가 생겼다.

[발명의 목적]

본 발명은 상기의 특개평 3-234834호 공보에 개시된 장치에 부수하는 염반(염색얼룩)이 생기거나, 노트부 근방에 염색 이상이 생기는 문제를 제거하고, 실의 절단이 생길때에 장시간 실걸기를 할수 없다는 문제를 해소하며, 실의 절단시에도 수작업에 의한 청소를 요하지 않고 단시간에 셀프 클리닝(self cleaning) 되어 다시 실 걸기를 할수 있는 설비를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명 또한 광범위한 가공 조건에 적용되는 가연가공용 열처리장치 및 고속 가연가공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

(과제를 해결하기 위한 수단)

본 발명에 있어서는, 상기의 목적을, 하류위치에 가연장치가 설치되어 있고, 그 가연장치에 의해 부여된 꼬임이 상류측으로 진행되어 있는 합성섬유 사조의 전부 또는 일부를 비접촉 상태로 에워싸는 히터본체, 그 히터 본체에 설치되어 히터 본체의 가열 벽면을 고온으로 가열하는 가열체 및 히터 본체의 가열 벽면에 의하여 둘러싸인 사조통로내에 설치된 실 가이드로 이루어지고, 상기 히터 본체는 전장이 0.7∼1.3m, 바람직하게는 0.8∼1.2m 이고, 상기 히터 본체 및 가열체가 가열장치의 상류측에서 하류측으로 1:3 ∼1:1.5의 길이 비유로 2분할되어 있고, 그 2분할된 상류측 가열체는 상류측 히터 본체를 370℃를 초과한 온도로 가열함과 동시에 하류측 가열체는 하류측 히터 본체를 200∼320℃ (바람직하게는 250 내지 320℃) 또는 370℃를 초과한 온도로 가열하며, 상기 2분할된 상류측 히터 본체에는 그 길이방향으로 상기 실 가이드가 30mm 이하의 피치로 설치되는 동시에 하류측 히터본체에는 그 길이방향으로 상기 실 가이드가 80 내지 120mm의 피치로 설치된 것을 특징으로 하는 합성섬유 사조의 열처리장치에 의해서 달성한다.

또 본 발명에 있어서는, 상기의 목적을 하류위치에 가연장치가 설치되어 있고, 그 가연장치에 의해서 부여된 꼬임이 소급하여 있는 합성섬유 사조의 전부 또는 일부를 에워싸는 히터에 의해 가열하여 가연가공함에 있어서, 상기 히터를 사조 진행방향으로 상류측 히터 본체 및 하류측 히터 본체의 2개로 분할한 비접촉 히터로 하고, 상류측 히터 본체의 히터 길이를 0.2∼0.5m 로 하고, 하류측 히터 본체의 히터 길이를 0.5∼0.8m 로 하고, 상류측 히터 본체의 온도를 400℃ 이상 800℃ 이하, 상류측 히터 본체에서의 열처리 시간을 0.01초 이상 0.04초 이하로 하고, 하류측 히터 본체의 온도를 320℃ 이하, 하류측 히터 본체에서의 열처리 시간을 0.03초 이상 0.08초 이하로 유지하여, 연신과 동시에 가연가공하는 것을 특징으로 하는 고속 가연가공 방법에 의해 달성한다.

[작용]

본 발명의 주요작용을 설명하면 다음과 같다. 즉, 실 가이드에 융착한 사조가 단시간에 셀프 클리닝되기 위해서는, 400℃ 이상의 온도로 가열될 필요가 있으나, 실제의 작업공정에서는 가연기, 연신가연기에 있어서는 다수의 추가 병설되어 있어, 작업자가 실절단추를 발견한 경우에 소요의 처치를 행하고, 그 시점에서 재차 실걸기가 가능하다면 즉시 재차 실걸기를 하던가, 재차 시걸기를 할수 없을 때에는 다음 추의 처리를 행하고, 그후 실절단추의 재차 실걸기를 행한다. 따라서 실 가이드가 370℃ (바람직하게는 390℃)를 초과하면 실 가이드의 부착물이 비교적 단시간에 재차 실걸기 가능한 상태로 되므로, 실제상 문제가 없게 된다.

또한 실 가이드 온도가 340℃ (바람직하게는 320℃) 미만이면, 부착물의 열용량이 작아서 재차 실걸기한 사조에 부착하여도 실절단이 생기는 일없이 사조에 묻어 나가므로, 실제 공정에서는 재차 실걸기한 사조가 절단된다는 문제가 생기지 않는다.

또한, 이 온도범위에서는 실 절단시에 가이드로의 부착이 거의 없으므로 재차 실걸기도 수분이내에 가능하며, 조업 생산성도 양호하다. 특히, 실 가이드가 수평 하향하거나 경사져 하향하는 경우에는 실 절단시에 실이 낙하하므로 가이드에 융착하기 힘들다. 본 발명은 이상의 기술사상을 토대로 한다.

본 발명에 있어서는, 히터 본체 및 가열체가 2분할되어 있고, 가열장치의 상류측은 하류측보다 짧게 되어 있다. 그리고 상류측 및 하류측 양쪽의 가열체를 동시에 가열하여, 상류측을 370℃를 초과한 고온도로 가열하고, 하류측 가열체는 200∼320℃ (바람직하게는 250∼320℃)의 저온도 또는 370℃를 넘는 고온도로 가열하거나, 또는 상류측을 승온시키지 않고 하류측의 가열체만을 250∼320℃ 또는 370℃를 초과하는 온도로 가열하도록 하고 있다. 그리고 370℃를 초과하는 고온도로 가열되는 상류측 히터 본체에는 30mm 이하의 피치로 실 가이드가 설치되고, 하류측 히터 본체에는 80∼120mm 의 피치로 실 가이드가 설치되어 있다.

고온의 상류측 히터로 사조를 급속하게 승온시키며, 저온의 하류측 히터에 의해 사조의 온도가 소망하는 히터 출구측 온도가 되게 한다. 이 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는 상류측 히터를 고온가열한다. 고온히터의 길이가 길어지면, 사조가 강신도 한계를 넘어서 가열됨으로써, 얻어진 가공사의 강도가 저하한다는 문제가 있으나, 본 발명에 의하면 고온가열하는 상류측 히터를 짧게 하고 있어 실강도 저하의 문제가 극복된다.

상류측 히터 본체내에 있어서는 사조는 종래의 것 보다 훨씬 조밀하게 설치된 실 가이드에 의해 그 벌루닝이 규제되어, 고온도로 가열되는 상류측 히터 본체에서 사조로의 열전달의 변동(요동)이 규제됨으로써, 얻어지는 가공사의 염반이 방지되며 양호한 가공사가 얻어진다.

이에 대하여, 상기의 특개평 3-234834호 공보에 개시된 장치에 있어서는 상류측의 히터 본체 및 하류측의 히터 본체의 실 가이드의 피치가 동등하고, 그 피치는 종래의 것과 같이 약 100mm 이기 때문에, 상하류의 히터 본체내에서 같은 정도의 벌루닝이 주행 사조에 생기며, 이 때문에 고온으로 가열되는 상류측 히터내에 있어서 벌루닝에 의해 사조로의 열전달이 변동하여(요동하여) 염반이 생기는 문제점이 있었다.

또 이 특개평 3-234834호 공보에 개시된 장치에 있어서는, 상술한 바와같이 고온으로 가열되는 상류측 히터내에 있어서 사조로의 열전달이 변동하기(요동하기) 쉬웠기 때문에, 에어 스플라이서에 의한 실맺는 처리를 받아 그것에 의해 기계적인 변화를 받은 노트부가 통과할 때에 염색 이상이 생겼었다. 그러나 본 발명에 의하면 조밀하게 설치된 실 가이드에 의해서 고온도로 가열이 되는 상류측 히터내에 있어서 사조의 벌루닝이 충분히 규제되므로 상류측 히터 본체에서 사조로의 열전달의 변동(요동)이 규제되고 노트부에도 염색 이상이 생기지 않는다.

게다가 본 발명에 있어서는 상술한 특개평 3-234834호 공보에 개시된 장치에 비교하여, 히터 본체 및 가열체의 분할비율이 상류측 및 하류측에서 역으로 되어 있고, 이에 따라, 상술한 염반이나 노트부 근방의 염색 이상을 양호하게 방지할 수 있고, 광범위한 가공조건이 얻어지는 것이다.

[실시예]

이하 본 발명의 실시예를 도시한 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 발명에 관한 합성섬유 사조의 열처리장치를 조입한 연신가연장치의 단면도인 제3도에 있어서 공급사(1)로부터 인출로울러(50)에 의해 인출한 사조(Y)는, 한쌍의 로울러(2a, 2b)로 이루어진 제 1 송출로울러 및 제 2 송출로울러(6) 와의 사이에서 소정의 배율로 연신되는 것과 동시에 마찰벨트, 마찰원반, 가연(假撚) 스핀들 등의 공지의 가연장치(5)에 의해 사조(Y)에 꼬임이 부여된다. 또한 연신과 동시에 가연하는 대신 연신후에 가연하는 장치도 무방하다.

가연장치(5)에 의해 사조(Y)를 따라서 진행된 꼬임은 제1송출로울러(2a, 2b)의 방향을 향해서 사조(Y)를 따라 진행된다. 사조(Y)를 따라서 진행된 꼬임은 열처리장치(3)에 의해 열고정되고, 다시 열처리장치(3)의 하류에 설치된 고정대(4a, 4b)에서 냉각된다.

이와같이 해서 제 1 송출로울러(2a, 2b) 및 제 2 송출로울러(6)사이에서 가연장치(5)의 상류의 사조(Y)에 가연이 부여되며, 가연장치(5)를 나온후 사조(Y)는 꼬임이 풀어지고 제 2 송출로울러(6)로부터 권취장치(7)로 보내진다.

권취장치(7)는 사조를 좌우로 트래버스 하는 트래버스장치(8), 사조(Y)를 권취하는 보빈을 장착하는 보빈홀더(10) 및 보빈 또는 보빈에 권취된 사조에 압접되어 회전되는 프릭션로울러(9)로 이루어져 있다.

본 발명에 관한 열처리장치의 실시예의 상세를 제1도 및 제2도를 참조해서 상세하게 설명한다. 히터 본체는 전장이 0.7∼1.3m (바람직하게는 0.8∼1.2m)이며, 제1도에 도시하는 바와 같이 본 발명의 열처리장치(3)는 히터 본체 및 가열체(본 실시예에 있어서는 시스히터로 개시되어 있으며, 실시예에서는 가열체와 동일한 부재번호로 표시된다)가 가열장치의 상류측으로 부터 하류측으로 1:3∼1:1.5의 길이 비율로 2분할되어 있다. 또 실의 속도가 1000m/분 이상의 경우, 상류측 히터 본체의 길이는 0.2∼0.5m, 하류측 히터 본체의 길이는 0.5∼0.8m로 설정한다.

또한 가열체로서는 시스히터 이외의 것 예를 들면 플레이트 히터로 해도 된다.

본 발명의 히터 본체는 길이방향으로 2분할된 상류측 히터 본체(11) 및 하류측 히터본체(21)로 이루어지고, 이 히터 본체(11, 21)들을 가열하는 상류 및 하류측 시스히터(12, 22)가 히터 본체(11, 21)내에 설치되어 있다. 또 (13, 23)은 히터 본체(11, 21)에 설치된 상류측 및 하류측 온도센서이다.

2분할된 상류측 시스히터(12)는 370℃를 초과하는 온도로 가열됨과 동시에 하류측 시스히터(22)는 200∼320℃ (바람직하게는 250∼320℃) 또는 370℃를 초과하는 온도로 가열되며, 시스히터(12, 22)는 양쪽 모두 동시에 가열해도 좋으나 시스히터(12)만을 가열하거나 또는 시스히터(22)만을 가열해도 좋다. 또 시스히터가 370℃를 초과하여 800℃ 이하이면 히터의 내구성 등에 큰 결함은 없으나, 800℃를 초과하면 히터의 내구성, 에너지 원가가 상승되고, 또한 열세트 시간이 짧아지므로 기대한 열세트 효과를 얻을 수 없으므로, 800℃ 이하로 온도를 유지해야 한다. 이것들의 조건 설정은 도시하지 않은 제어기에 의해 행하도록 되어 있다.

또한 히터 본체(11, 21)의 바깥쪽은 보온재(31)에 의해 보온되어 있으며, 또다시 그 바깥쪽에 보온커버(32)가 설치되어 있다.

제2도에 도시하는 바와 같이, 이 실시예에 있어서는 사조(Y)의 주행방향으로 상류 및 하류측 실가이드(14, 24)가 간격을 두고 돌출설치되어 있다. 여기에 2분할된 상류측 히터 본체(11)에는 실 가이드(14)(24)가 그 길이방향으로 30mm 이하로 일정한 간격으로 설치되어 있다. 피치간격은 10∼30mm, 또는 15∼30mm를 유지하는 것이 더욱 유리하다. 또 하류측 히터 본체(21)에는 그 길이방향으로 실 가이드(24)가 80∼10mm의 피치로 일정한 간격으로 설치되어 있다. 실 가이드(14, 24)에는, 제2도에 도시하는 바와 같이 실 주행로에 오목부(14a, 24a)가 형성되어 있고, 오목부(14a, 24a)의 밑바닥부(사조가 주행하는 부위)를 길이방향으로 연결하는 선은, 제2도에 도시하는 바와같이 전체적으로 활형상이 되도록 하면, 사조의 진동(벌루닝)이 제거된다. 또한 히터 본체(11, 21) 및 실 가이드(14, 24)는 열전도성이 좋은 재질로 구성되며, 표면에 세라믹 코오팅을 해도 좋다.

열처리 시간은 실의 속도, 데니어 등에 따라 다르나, 실의 속도가 1000m/분 이상이고 하류측 히터 본체의 온도가 320℃ 이하의 경우에는 상류측 히터 본체의 열처리 시간을 0.01초 이상, 0.04초 이하로 유지한다. 이 경우 세트시간이 0.01초 미만에 있어서는 권축율이 충분하게 올라가지 않게되며, 또 그 가공사의 강도도 저하되므로 바람직하지 않다. 150 데니어 이하의 경우, 0.04초를 초과하면 염색의 착색이 담염(淡染)으로 되며, 또한 염색 얼룩이 발생하여 눈에 잘 띄게 되므로 바람직하지 않다. 한편 하류측 히터 본체의 열처리 시간을 0.03초 이상 0.08초 이하로 유지한다. 이 시간이 0.03초 미만이면 강도가 떨어지는 일이 있으며, 서징이 발생하기 쉽고, 염착 불량이 발생하기 쉽다. 0.08초를 초과하는 영역에 있어서는 비교적 미세한 데니어의 경우에는 가공모우(加工毛羽)가 발생하여 품위에 영향을 끼치므로 바람직하지 않다.

실의 속도를 1000m/분 이상으로 하는 경우에는, 가공후의 섬도의 굵기는 20∼150 데니어로 하는 것이 바람직하다. 가공후 150 데니어를 초과하는 경우에는, 목표로 하는 실의 강도 및 권축 특성을 얻기 위해서 가공속도를 낮추면 된다.

한편, 가공후 20 데니어 미만에 있어서는 실의 속도를 1000m/분 이상으로 하면 크리일(creel)로 부터의 해서(解舒)로 부하가 발생하여, 약간의 장력변동으로 꼬임을 풀지 못하는 일이 발생하기 쉽고 또한 염색얼룩이 발생하기 쉽게되어 바람직하지 않다.

상기한 바와같이, 히터의 설정온도는 폴리에스테르의 경우에는 기본적으로 히터출구부의 실의 온도가 190∼230℃ (예를들면 220℃)가 되도록 설정한다. 이 실의 온도는 히터의 길이, 실의 속도, 실의 데니어, 히터의 설정온도에 따라 설정된다. 일예로서 150 데니어, 100 데니어, 75 데니어, 50 데니어, 30 데니어(가공사의 데니어)의 POY 폴리에스테르 사조의 경우에 대해서 설명한다.

실시예에 도시하는 히터에 있어서는 상류의 히터 본체(11)가 0.26m, 하류의 히터 본체(21)가 0.64m 이며, 계 0.90m 의 길이를 갖고 있다.

(1) 150 데니어의 경우

2분할한 히터 전체(히터의 길이는 0.90m)를 동일하게 가열할 경우, 제4도로부터 명백한 바와 같이, 실의 속도가 800m/분∼1500m/분의 범위에 있어서 실의 온도를 220℃로 하기 위한 히터의 설정온도는 456℃∼582℃가 된다. 따라서 상류측 및 하류측 히터를 모두 370℃를 초과하도록 승온시킴으로써, 실이 끊어졌을 때 실 가이드에 사조가 융착해도 실 가이드 온도가 고온(400℃ 이상) 이므로 단시간에 융착물이 없어져서 셀프클리닝되며, 단시간에 재차 실걸기를 행할 수 있다. 또한 상기한 바와 같이, 실 가이드 온도가 370℃ (바람직하게는 390℃)를 초과하면 실 가이드의 부착물이 비교적 단시간에 없어지고 재차 실걸기가 가능하므로, 경우에 따라서는 하류측 히터를 400℃ 미만에서 370℃를 초과하도록 설정해도 좋다.

(2) 75 데니어의 경우

히터의 길이가 0.90m (2분할된 양쪽 모두 가열)이면, 제4도로부터 명백해지는 바와같이 실의 속도가 800m/분∼1500m/분의 범위에서 실의 온도를 220℃로 하기 위한 히터 설정온도는 355℃∼455℃가 된다. 약 1050m/분 이하의 실의 속도에서 가이드 온도(=히터 설정 온도)가 400℃ 미만을 유지하면 융착된 사조는 용융상태로 장시간에 걸쳐 실 가이드에 부착하고 있다.

그래서, 2단히터(실시예 0.26m+0.64m) 중, 길이 0.26m의 상류측 히터를 400℃ 이상으로 승온하고, 0.64m 의 하류측 히터를 250∼320℃의 온도로 승온한 상태로 하면, 상기 실의 속도범위에서의 상류측 히터 설정온도는 410℃∼500℃로 되어 셀프클리닝되므로, 재차 실걸기를 실시했을 때의 실걸기의 성공률이 대단히 높아지게 된다.

(3) 더 미세한 실을 가공할 경우, 히터를 분할하고 있으므로 다음과 같은 사용방법이 활용된다.

길이 0.26m 쪽의 상류측 히터의 온도를 400℃ 이상으로 하고, 하류측 히터의 온도를 저온으로 한다. 또한 경우에 따라서는, 상류측 히터를 오프(OFF)하고 길이 0.64m 쪽의 히터온도를 370℃를 초과하는 온도로 해서 히터의 출구실의 온도를 190∼230℃의 소정온도(예를 들면 200℃)로 할 수도 있다.

이상의 조건의 한 예를 표 1 에 도시한다.

이 경우에 상류측 및 하류측의 어느 하나의 히터 온도도 320∼370℃ 의 범위가 되지 않도록 한다. 이 범위 보다 고온의 경우에는, 가령 사조가 절단되어도 재차 실걸기시에 400℃ 미만에서도 부착물은 비교적 단시간에 없어지고, 재차 실걸기를 행할 수 있으며, 또 400℃ 이상에서는 상기한 바와같이 극히 짧은 시간내에 융착물이 기화하기 때문에 실의 끊어지는 일이 발생하지 않는다. 또 이 범위보다 저온의 경우에는 부착물의 열용량이 작아지게 되어 있어, 실을 절단시키는 일없이 사조에 묻어나가므로, 실질적으로 실의 끊어짐을 걱정할 필요가 없다.

본 발명에 있어서는, 히터 본체 및 가열체가 가열장치의 상류측으로 부터 하류측으로 1:3∼1:1.5의 길이비율로 2분할되어 있으며 2분할된 상류측 가열체는 370℃를 초과하는 온도로 가열함과 동시에 하류측 가열체는 250∼320℃ 또는 370℃를 초과하는 온도로 가열하도록 하고 있다. 또한 본 발명에 있어서는 상류측 히터 본체에는 그 길이방향으로 실 가이드가 30mm 이하의 피치로 설치되어 있다. 피치간격은 10∼30mm 또는 15∼30mm을 유지하는 것이 더욱 유리하다. 이와같은 구성으로 함으로써, 표 2 에 도시하는 바와 같이 노트부 근방의 염색 이상의 저감을 도모함과 동시에 염색얼룩이 없는 양호한 가공사를 얻을 수 있다. 또한 표 2 중에서, ◎은 대단히 좋은, ○은 좋음, △은 허용 한계를 표시하고, 또 히터 길이는 mm로 표시되어 있으며, 비교예의 실 가이드 피치는 100mm 이다.

그 이유를 제5도를 참조해서 설명한다. 제5도는 가열장치 내에서의 실의 승온 커브를 도시하고 있으며, 실제는 곡선상으로 승온하나, 처리가 단시간인 것으로 설명을 간단하게 하기 위해서 직선으로 도시하고 있다. 제5도에 있어서 A는 길이가 0.3m인 상류측 및 0.7m인 하류측을 같은 온도로 설정하고 실 가이드의 피치를 100mm 로 했을 경우, 즉 전장이 1m의 히터(1단히터라 함, 종래의 히터)와 똑같은 가열상태로 했을 때, 히터 출구에 있어서 사조의 온도(T)는 220℃이다. 이 상태에서 실의 노트부가 히터내를 통과하면, 사조는 노트부에 의해 진동하고, 이 진동에 의해 열전달량이 증가한다. 이 때문에 히터내에 있어서 사조의 온도는 선(a)으로 도시하는 바와 같이 높아지고, 히터 출구부에 있어서 사조의 온도(T)는 통상 히터 출구부의 온도(T) 보다도 높아져 (온도차 △T), 노트부 근방에 염색이상이 발생한다.

한편, B는 실 가이드 피치를 100mm로 하고 상류측의 0.3m를 500℃로 가열하고 하류측 0.7m를 270℃로 했을 때의 승온 커브를 도시하고 있으며, 히터 출구부에 있어서 사조의 온도(T)는 상기T가 되도록 (T= T) 설정되어 있다. 이 상태로 노트부가 히터내를 통과하면, 상류측에서는 노트부에 의해 진동하고 이 진동에 의해 열전달량이 증가하여 히터내에 있어서 사조의 온도가 선(b)으로 도시하는 바와 같이 높아지나, 하류측에서는 히터의 온도가 낮으므로 그 변화가 작으며 히터 출구부에 있어서 사조의 온도(T)는 통상의 히터 출구부 온도(T)보다 약간 높아질 뿐이며 (△T), 즉 △T△T노트부 근방에서의 염색 이상은 별로 발생하지 않는다.

또한 본 발명에 있어서는, 상류측 히터 본체에는 그 길이방향으로 실 가이드가 30mm 이하의 피치로 설치되어 있다. 피치간격은 10∼30mm, 나아가서 15∼30mm를 유지하는 것이 더욱 유리함은 전술한 바와 같다. 이와같이 실 가이드의 피치를 협소하게 함으로써, 히터내에 있어서 사조의 온도 상승은 제5도의 2점 쇄선으로 도시한 선(c)과 같이 된다. 즉 0.3m의 상류측 히터 본체에 있어서 사조의 진동이 조밀한 실 가이드에 의해 억제되어 0.3m부에서 선(b) 보다도 작은 경상로 되고, 0.7m의 하류측 히터 본체에 있어서 실 가이드의 피치를 100mm 로 한 경우, 0.7m부에서는 선(b)과 실질적으로 평행이 된다. 그 결과 히터 출구부에서의 사조의 온도(T)는 T보다 낮아 T에 가까워져서 염색 이상은 한층 더 감소된다.

실 가이드 피치와 염색 이상 및 염색 얼룩의 관계에 대해서 표 3 에 도시했다. 표 3 에 도시하는 바와 같이 실 가이드 피치를 좁게 한 쪽이 염색 이상 및 염색얼룩의 방지효과를 효율적으로 수행한다.

또한 표 3 은 길이 1m의 1단 히터를 사용하여 히터 온도를 320∼480℃로 20mm 피치로 변화시켜서 염색이상 및 염색 얼룩 방지효과를 측정한 결과를 종합적으로 판정한 것으로서, 표 3 중

◎은 대단히 좋은, ○은 좋음, △은 허용 한계, ×는 불량을 나타낸다.

본 발명은 제5도 및 표 2, 표 3으로부터 알수 있는 것과 같이, 단순히 히터를 2분할한 것 뿐만 아니라 또 단순히 실 가이드 피치를 조밀하게 한 것 뿐만 아니라 양자를 조합하여 사조에 온도의 영향이 잘 나타나는 고온의 상류측 히터 본체에 있어서, 실 가이드의 피치를 조밀하게 함으로써 염색 이상 및 염색 얼룩을 완전하게 방지하고 있다.

또, 상기의 실시예에서는 실 가이드의 피치를 균일하게 했으나, 본 발명에 있어서는 상류측 히터 본체 및 하류측 히터 본체에 설치하는 실 가이드의 피치를 불균등 피치로 해도 된다. 이와같이 실 가이드를 설치함으로써, 실 가이드를 절(節)로 하여 불안정 진동을 방지할 수 있어서, 염색 얼룩의 발생방지 및 노트부 근방의 염색이상의 방지가 도모되는 것이다.

[발명의 효과]

이상의 설명으로 명백해지는 바와 같이, 본 발명에 의하면 염색 얼룩이 발생하거나 노트부 근방에 염색 이상이 발생하지 않는다.

가연기, 연신가연기에 있어서는, 가공하는 실의 종류가 많으며, 요구되는 실의 질에 따라서는 그 가공속도도 범위가 넓다. 이와같은 상황하에서도 본 발명의 열처리자치에 따르면, 폭넓은 조건범위에 대응할 수 있고, 게다가 셀프클리닝 히터로 이용할 수 있으며, 또한 실질적으로 실의 끊김이 발생하지 않는다.

본 발명에 의하면, 히터 청소가 불필요하게 되며, 가연기, 연신가연기에 있어서 히터설치 장소에 히터 청소를 고려한 설계를 하지 않아도 되어 설비가 간단해져 설비비가 싸게 된다.

본 발명에 의하면, 가열장치를 큰폭으로 짧게할 수 있으며, 1000m/분 전후의 고속으로 가공할 경우, 종래의 접촉식 타입의 히터에 비해서 절반 이하의 길이로 할수 있게 되어, 설비를 소형화 할수 있음과 동시에 균일하고 충분한 열처리가 시행된다.

또한 실이 절단되었을 때 재차의 실걸기 능률을 개선하여 조업생산을 가능하게 하고, 권축 T.C의 조절 폭이 넓어지게 되어 범용화가 이루어진다. 또, 열처리장치를 짧게 함으로써 사조의 접촉 저항이 적으며, 모우의 발생을 적어지게 함과 동시에 고속가연 가공시의 서징현상을 억제하므로 고속으로 안정된 가연가공이 실현되는 것이다.

Claims (11)

1. 함성섬유사조의 일부를 이 합성섬유사조를 접촉하지 않고 에워싸는 히터 본체, 및 그 히터본체의 하류위치에 설치되어 사조에 사조의 길이를 따라서 진행하는 꼬임을 부여하는 가연장치; 상기 히터 본체의 벽명을 고온으로 가열하는 가열체; 상기 히터본체의 상기 가열벽면에 의해 둘러싸인 사조통로내에 설치된 실 가이드로 이루어지고; 상기 히터본체 및 상기 가열체 각각은 각각 적어도 2분할되어 그 중 한 개는 열처리 장치의 상류측에 설치되고; 분할된 히터본체의 길이를 따라서 측정할 때, 상기 상류측 히터본체의 인접 실 가이드상의 대응점간의 거리는 상기 남은 히터 본체의 인접 실 가이드상의 대응점간의 거리보다 짧은 것을 특징으로 하는 합성섬유사조의 열처리장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 히터 본체는 전장이 0.7∼1.3m이며, 상기 히터본체 및 상기 가열체가 상기 열처리장치의 상기 상류측으로 부처 상기 하류측으로 1:3∼1:1.5의 길이 비율로 2분할되어 있는 것을 특징으로 하는 합성섬유 사조의 열처리장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 상류측 히터 본체의 길이가 0.2∼0.5m 이며, 상기 하류측 히터본체의 길이가 0.5∼0.8m인 것을 특징으로 하는 합성섬유 사조의 열처리장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 상류측 가열체는 상기 상류측 히터 본체를 370℃를 초과한 온도로 가열하는 수단을 가지며, 남은 가열체는 남은 히터 본체를 200∼320℃ 또는 370℃를 초과한 온도로 가열하는 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 합성섬유 사조의 열처리장치.
5. 제1항, 제2항, 제3항 및 제4항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 하류측 히터 본체의 인접 실 가이드상의 대응점간의 거리가 80∼120mm 인 것을 특징으로 하는 합성섬유 사조의 열처리장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 상류측 가열체는 상기 상류측 히터 본체를 400℃ 이상의 온도로 가열하는 수단을 가지며, 상기 하류측 가열체는 상기 하류측 히터 본체를 250∼320℃ 또는 400℃ 이상의 온도로 가령하는 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 합성섬유 사조의 열처리장치.
7. 제5항에 있어서, 상기 히터 본체 각각에 설치되어 있는 상기 실 가이드의 피치를 불균등 피치로 한 것을 특징으로 하는 합성섬유 사조의 열처리장치.
8. 상류측 및 하류측 히터 본체로 분할된 히터본체, 및 사조에 사조의 길이를 따라서 진행하는 꼬임을 부여하는 가연장치를 포함하며, 상기 히터본체는 삽성섬유사조의 일부를 이 사조를 접촉하지 않고 에워싸도록 형성되고, 상류측 히터본체는 길이가 0.2∼0.5m 이고, 하류측 히터본체는 길이가 0.5∼0.8m 인 사조처리장치를 제공하는 단계; 상류측 히터본체의 온도를 400℃ 이상 800℃ 이하로 설정하는 단계; 상류측 히터본체에서 합성섬유사조를 0.01초이상 0.04초 이하동안 처리하는 단계; 하류측 히터 본체의 온도를 320℃ 이하의 온도로 설정하는 단계; 및 하류측 히터 본체에서 사조를 0.03초이상 0.08초 이하동안 처리하는 단계로 이루어져 사조처리장치에서 사조를 연신과 동시에 가연가공하는 것을 특징으로 하는 사조의 고속 가연가공방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 방법에 의해 가공된 상기 사조의 섬도가 20de∼150de 인 것을 특징으로 하는 사조의 고속 가연가공방법.
10. 제8항에 있어서, 항기 사조가 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 된 폴리에스테르 섬유인 것을 특징으로 하는 사조의 고속 가연가공방법.
11. 제1항에 있어서, 상기 상류측 히터본체를 남은 히터본체보다 높은 온도로 가열하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 합성섬유사조의 열처리장치.