KR0149509B1 - 연속적인 섬유물질 토우를 크림프하는 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토우를 초기 성형하고 견인하는 한 쌍의 성형 로울러, 토우를 성형한 후 토우가 크림프되는 스터퍼 상자 크림퍼에 공급하는 한 쌍의 크림프 로울러를 포함하는 연속 섬유 토우를 크림프하는 장치에 관한 것이다. 새로운 성형 로울러쌍은 장방형 공간을 형성하도록 로울러들 사이의 닙의 단부에서 측판과 협동하는 두개의 이격된 회전가능한 로울러들 포함한다. 토우 물질은 상기 공간을 통과하여 장방형 형태로 압착되어 성형된다. 초기 성형된 다음 토우는 크림프 로울러쌍을 통해 토우가 크림프되는 스터퍼 상자로 공급된다. 새로운 토우 크림프 장치를 사용함으로써 크림프된 토우의 균일성과 토우의 처리능력이 굉장히 개선된다. 또한 새로운 장치는 성형 로울러와 크림프 로울러에 가해지는 힘을 감소시킴으로써 토우 물질의 필라멘트 비틀림을 감소시킨다.

Description

연속적인 방적 재료 토우를 크림프하는 장치 및 방법

제1도는 성형 롤러와, 크림프 롤러와, 스터퍼 상자에 대한 토우 배치관계를 도시한 본 발명의 스터퍼 상자 크림프 장치의 개략적인 측면도.

제2a도는 성형 롤러의 개략적인 정면도.

제2b도는 롤러 사이에 물린 토우와 측판과 롤러와의 관계를 도시하는 크림핑 롤러의 개략적인 측면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 크림프 장치 12, 14, 16 : 토우

22, 24 : 성형 롤러 42, 44 : 크림프 롤러

60 : 스터퍼 상자 65 : 챔버

본 발명은 성형된 토우(tow)를 스터퍼 상자(stuffer box)에 공급하는 한쌍의 크림프 롤러와, 이와 연결되는 스터퍼 상자와, 토우가 크림프 롤러에 들어가기 전에 상기 토우를 성형하는 한쌍의 성형 롤러를 이용하여, 크림프된 토우를 제조하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 성형 롤러를 추가로 제공함으로써 크림프된 토우의 성형성을 개선할 수 있을 뿐만 아니라, 토우의 연부 품질을 개선할 수 있으며, 스터퍼 상자를 통과하는 크림프된 토우의 미끄럼 저항으로 인한 작업 중의 고장을 감소 시킬 수 있다. 특히, 어떤 실시예의 경우 평행 필라멘트의 토우는 토우가 공급되는장방형의 성형 닙(mold nip)을 형성하도록 배치된 한쌍의 측판과 협력하는 한쌍의 평행하고 회전가능한 성형 롤러에 의해 장방형의 단면으로 성형된다. 토우의 성형과 함께, 성형 롤러는 토우를 성형 롤러로 견인하여 압착하므로써, 그 표면에 남아잇는 잔류 액체를 제거한다. 성형 롤러에 이어, 성형된 토우는 크림프 롤러에 의해 형성된 유사한 장방형의 닙을 통해 공급된다. 성형된 토우 재료는 성형 롤러로부터 스터퍼 상자에 공급되어 크림프된다.

종래 장치의 경우, 연속한 필라멘트 토우는 측판과 함께 한쌍의 평행하고 부드러운 회전가능한 원통형의 크림프 롤러에 의해 견인되어, 습기제거되고, 장방형으로 성형된 후, 크림프 챔버로 언급되는 스터퍼 상자로 공급된다. 일반적으로, 스터퍼 상자는 그 출구에 가중 방출문(weighted discharge door)(또는 플래퍼)을 갖는 장방형의 폐쇄된 압력 영역을 형성한다. 크림프 롤러에 의해 토우가 스터퍼 상자에 공급될 때, 필라멘트들은 스터퍼 상자의 내벽 저항에 대항하여 그 자신 위에 앞, 뒤로 감겨 크림프된 뭉치(wad)를 형성한다. 이러한 뭉치는 측벽과 가중 플래퍼의 마찰에 의해 스터퍼 상자를 통과할 때 압축된다. 토우를 챔버에 연속적으로 공급하는 크림프 롤러의 동작에 의해 토우에는 이후 열(또는 유체)처리에 의해 효과적으로 고정될 수 있는 크림프들이 형성된다. 이렇게 크림프된 토우는 크림프 롤러에 공급되는 공급 비율에 비례하는 속도로 스터퍼 상자로부터 방출된다.

각각의 크림프 롤러는 양방향으로 회전가능하며, 그 단부는 측판을 따라 배치되어 토우가 2개의 롤러와 2개의 측판 사이에서 장방형으로 성형되게 하는 장방형 닙을 형성한다. 이러한 동작에 의해, 토우는 닙을 통해 인장되며, 크림프 롤러와 측판 사이의 장방형 공간의 형상과 일치하는 형태로 성형되며, 토우로부터 처리 유체를 배출한다.

크림프 롤러에 있어서, 일반적으로 한쪽 롤러는 예를 들어 유압 실린더에 의해 조정가능하며, 다른쪽 롤러는 고정되도록 배치된다. 토우를 견인하고, 성형하며, 수분제거하고 공급하는 모든 동작을 수행하기 위해, 토우재료에는 조정 가능한 롤러에 의해 상당한 힘이 가해질 것을 요한다. 특히, 250 mm토우의 경우, 모든 원하는 기능을 완수하기 위해 조정가능한 롤러에는 12톤 내지 15톤의 힘이 공급된다. 닙안의 이러한 큰 힘은 베어링과 같은 설비의 수명을 단축시키며, 필라멘트들을 손상시켜 토우 재료를 손상시키는 것으로 판명되었다. 이러한 손상의 한 유형으로는 필라멘트를 왜곡시키는 것으로서, 예를들면, 필라멘트를 둥근 형태로부터 바람직하지 못한 장방형으로 바꾸는 것이다. 또한, 큰 닙 힘이 토우 재료를 측판에 압착하여 토우 재료를 측판에서 연소시키거나 용융시킨다는 사실이 발견되었다. 즉, 토우 재료가 측판에 과도하게 압착되어 토우 재료의 온도가 상승됨으로서 그러한 용융현상이 발생되는 것이다. 스터퍼 상자의 벽에 의해 장방형으로 성형된 토우에 대한 저항이 고르게 분포될 때, 최적의 상태로 크림프된 토우 재료가 생산된다. 고른 저항을 달성하기 위한 요소중 하나로는 균일하게 성형된 토우 재료를 스터퍼 상자에 공급하는 것으로서, 이는 상기 크림프 롤러들이 토우 재료를 균일한 장방형 단면을 갖도록 성형할 것을 요한다. 크림프된 토우가 균일하지 못하면, 토우와 스터퍼 상자의 벽 사이에는 균일하지 않은 저항이 발생되어, 토우를 스터퍼 상자에 공급할 때 저항이 고르게 분포되지 않는다는 문제점을 초래한다. 그러나, 이 상태는 스터퍼 상자에 인입하여 상당히 복잡한 문제를 야기시키는 토우내 부스러기를 감소시킨다. 한편, 인입하는 토우 재료에 대한 저항의 증가는 크림핑 장치의 오동작과, 불균일한 토우 크림핑을 초래하게 된다. 따라서, 크림프 롤러가 균일하게 장방형으로 성형된 토우를 스터퍼 상자에 공급하는 것이 바람직하다. 토우를 크림프하는 별도의 장치에 있어서, 공급 롤러는 토우를 견인하여 습기를 제거하기 위해 크림프 롤러의 앞에 설치된다. 이러한 공급 롤러들은 크림프 롤러처럼 압착되지 않으며, 토우를 제한적으로 성형한다. 그러나, 이러한 공급 롤러가 이들 두 기능을 충분히 수행한다 하더라도 성형된 토우의 비성형성을 개선하는데 있어서는 만족스럽지 못한 것으로 판명되었다. 또한 토우가 균일하게 성형되지 않았다는 문제점은 크림프 롤러로부터 스터퍼 상자까지 계속 공급되어 상술한 바와 같은 공급에 저항을 초래하는 것으로 발견되었다. 부가적인 공급 롤러를 추가로 사용하면 꼬임(doglegging)이라 공지되어 잇는 바와 같이 토우의 측연부가 가늘어지는 것으로 발견되었다. 본 발명자들은 토우 측연부가 가늘어지는 현상은 측연부와 크림프 롤러와의 접촉이 감소되기 때문에 크림프의 손실을 초래하는 것으로 믿고 있다.

다음의 인용례들은 적어도 스터퍼 상자와 크림프 롤러들을 포함하는 필라멘트(또는 섬유) 토우를 크림프하는데 사용되는 다양한 장치에 관한 것을 기재하고 있다. 미국 특허 제 3,353,239 호에는 토우를 크림프하는 방법과 장치가 기재되어 있다. 크림프 롤러와 스터퍼 상자를 포함하는 통상 적인 스터퍼 상자 크림프 장치에 유입되기 전에, 토우는 한쌍의 안내 롤러(2)를 통과한다. 상기 특허에는 토우를 보다 양호하게 파지하고 토우를 스터퍼 상자안에서 생성된 크림프에 수직한 방향으로 크림프하는 융기된 표면을 갖는 크림프 롤러가 기재되어 있다. 또한, 이러한 특허에 따르면 안내 롤러는 크림프 롤러와 유사한 표면형태를 포함할 수 있도록 기재되어 있으며, 융기되거나 굴곡된 표면 형태의 사용은 롤러 표면의 맞물림을 개선할 수 있으며 토우에 생성된 다방향 크림프에 양호한 영향을 미칠 수 있다. 그러나, 이와 같은 표면형태로 인해 비균일한 틈새나 닙이 발생한다.

미국 특허 제 4,004,330 호에는 종래의 스터퍼 상자 크림퍼를 사용하여 섬유 토우재료를 크림프 스터퍼하기 위한 크림프 장치가 기재되어 있다. 크림퍼에는 크림프 롤러의 원주면에 평행하면서 이에 인접하여 장착된 부가 롤러(제7도의 17)가 포함된다. 상기 부가 롤러는 크림프 롤러가 닙으로 토우 공급을 보다 양호하게 개선하는 역활을 한다.

미국 특허 제 4,095,318 호에는 제1도 및 제2도에 도시된 바와 같이 스터퍼 상자와, 크림프 롤러와, 공급 롤러(16)를 포함하는 크림프 장치가 서술되어 있다. 공급 롤러와 크림프 롤러는 모터(21)에 연결된 기어 시스템(28)에 의해 구동된다.

미국 특허 제 3,813,740 호에는 적어도 총 데니어가 5,000인 필라멘트나 섬유를 크림프 하는 스터퍼 상자용 크림프 장치가 기재되어 있다. 토우는 한쌍의 크림프 롤러와 스터퍼 상자를 포함하는 통상적인 스터퍼 상자 크림퍼에 인입되기 전에 일련의 기어 바퀴를 통과한다. 이들 기어 바퀴는 토우를 보다 평행하게 정렬한 토우대(tow band)로 성형하고, 크림퍼 하우징에서 토우의 성형성을 보장하고 과도한 크림프를 저지한다.

유럽 특허출원 제 159,285 호에는 토우가 이송되는 장방향 닙을 형성하기 위해 크림프 롤러와 협동하는 한쌍의 측판을 포함하는 필라멘트 또는 섬유 토우를 크림프하는 스터퍼 상자용의 크림프 장치가 기재되어 있다. 그후, 성형된 토우는 인접한 스터퍼 상자에 전달된다.

종래 장치는 크림프 롤러의 토우 재료 이송을 개선하려는 반면에, 토우 재료가 크림프 롤러에 인입하기 전에 토우 재료의 장방형 성형에 대한 것을 개선하려는 것이 아니므로, 균일하게 성형된 토우 재료의 획득에 따른 문제점의 극복에 대해서는 그다지 양호한 것은 아니다. 예를 들어 추가 롤러가 토우 재료를 견인하여 습기를 제거하기 위해 추가되는 경우, 크림프 롤러가 전체적으로 성형단계를 계속 실행하고 있기 때문에 토우 재료의 성형성이 개선되지 않는다. 즉, 크림프 롤러로의 토우 재료 이송을 향상시켜도 토우 재료의 전체적인 성형성은 향상되지 않는다. 실제로, 토우 재료의 공급을 개선함으로써 토우 재료를 처리하는데 있어 또 다른 문제를 초래할 수 잇는 것으로 판명되었다.

크림프 토우 재료의 성형성을 개선하는 것 외에, 크림프 롤러에 가해지는 힘을 감소시켜 장치를 개선하는 것이 바람직하다. 롤러가 토우를 견인하여 수분 제거하고 성형한 후 이송시킬 수 있도록, 현재 크림프 롤러에는 10 내지 15톤의 힘이 가해지고 있다. 이러한 힘이 작을수록 장비의 마모가 감소될 뿐만 아니라 토우내 필라멘트의 변형을 감소시켜 토우 재료의 품질을 향상시키며, 토우의 측방향 용융을 감소시킨다.

그러나, 토우 재료의 성형성을 향상시킬 뿐만 아니라 토우 재료의 처리를 향상시켜 크림프된 토우 재료의 전체적인 품질이 향상될 수 있는 스터퍼 상자용 크림프 장치가 요망되고 있다.

따라서 본 발명의 다른 목적은 스터퍼 상자를 사용해 크림프된 토우 재료의 품질을 향상시킬 뿐만 아니라, 크림프 롤러에 가해진 힘을 현저하게 감소시킴으로써 균일하면서도 변형되지 않은 필라멘트인 크림프된 토우 재료를 생산하는 것이다.

본 발명은 토우 재료를 견인하여 수분제거 및 성형하는데 효과적인 성형 롤러셋트를 토우의 성형 형태를 유지하고 성형된 토우를 스터퍼 상자에 공급하는 크림프 롤러셋트와 조합한다. 본 발명은 크림프된 토우의 품질을 향상시킬 뿐만 아니라 토우 처리를 개선하기 위해 토우를 성형하고 이를 스터퍼 상자에 공급하는 독특한 방법으로 성형 롤러와 크림프 롤러의 결합을 사용한다. 특히, 본 발명은 토우를 견인하여 수분제거하고 성형하기 위해 한쌍의 측판과 협력하는 한쌍의 성형 롤러와, 토우의 성형 형태를 유지하고 성형된 토우를 스터퍼 상자에 공급하기 위해 다른 쌍의 측판과 협력하는 한쌍의 크림프 롤러를 포함한다.

본 발명은 방적재료의 연속적인 토우를 크림프하는 장치에 있어서, 그 사이에 성형 공간을 형성하는 동시에 상기 성형 공간을 통과하는 토우에 압력을 가하여 토우를 성형공간의 형상에 대응하는 형태로 성형하는 성형 닙을 형성하기 위해, 평행한 한쌍의 회전가능한 성형 롤러 및 한쌍의 제1측판과, 상기 한쌍의 성형 롤러의 하류측에 설치되고 그 사이에 크림프 닙을 형성하는 동시에 상기 닙을 통과하는 토우에 압력을 가하여 토우의 형상을 유지하는, 평행배치된 한쌍의 회전가능한 크림프 롤러 및 한쌍의 제2측판과, 상기 토우를 크림프처리하는 동시에 상기 한쌍의 크림프 롤러의 하류측에 근접하여 설치된 입구와, 크림프 처리된 상기 토우를 송출하는 출구를 구비하는 스터퍼 상자 챔버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 또한 상기 장치로 제조된 크림프된 섬유 토우를 포함하는 것을 특징으로 한다.

첨부도면을 참조하여 본 발명의 양호한 예를 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 원리는 특히 제1도에 도시된 바와 같은 연속적인 토우를 크림프하는 스터퍼 상자 크림프 장치(10)에 구체화될 때 유용하다.

크림프 장치(10)는 일반적으로 토우(tow)로 언급되는 인조 섬유 필라멘트의 연속적인 토우(12)를 크림프 하는데 사용된다. 이와 같은 인조 필라멘트는 당업자라면 용이하게 연상할 수 있는 나일론과 이와 유사한 방적재료(textile material)를 포함한다. 적당한 방적 재료로는 폴리에스테르(즉, 폴리에틸렌 테레프탈레이트)와, 예를 들어 66 나일론(즉, 폴리헥사메틸렌 아디프아미드)과 6-나일론, 11 나일론, 610 나일론 같은 나일론계(폴리카본아미드)와, 터폴리머를 포함하는 섬유 형성 공중합물을 들 수 있다. 본 발명에 따라 처리될 실 또는 가닥(strand)용의 다른 적당한 폴리머계 재료에는 폴리하이드로카본(즉, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌), 폴리아크릴로니트릴 및 폴리아크릴로니트릴과 다른 비닐혼합물의 공중합물, 염화비닐과 염화비닐리텐의 공중합물, 폴리우레탄같은 열가소성 섬유형성 재료가 대부분 포함된다. 스터퍼 상자 크림프에 적당한 토우는 일반적으로 약 20,000 내지 약 5,000,000 데니어(denier)를 갖는다. 이러한 수치는 단순히 예시적이며, 열가소성 등의 적절한 합성물을 제외하는 것은 아니다.

본 발명에 다르면, 토우는 적절한 공급원으로부터 인출되며, 가열된 오일 표면과는 미끄럼접촉없이 연속적인 롤 세트에 의해 또는 이들 사이에서 가열되며, 뜨거울 동안에 스터퍼 상자 크림프 장치에 채워지며, 이 장치내에서 길이방향으로 압축되어 크림프된 형태로 좌굴된다. 인입된 토우는 통상적으로 롤닙에 견인되고, 상기 롤닙으로부터 연장되는 공통 내부 접선을 따라 병렬설치된 장치 입구로 견인된다. 그후, 크림프된 토우는 압출되며, 만일 토우가 미리 예열되어 있지 않았다면 크림프된 토우는 오븐을 통과하게 되고, 스테이플 섬유(staple filament)로 절단된다.

토우 필라멘트는 희망하는 크림프 온도로 스터프 챔버에 인입된다. 이러한 온도는 챔버내 합성물과 데니어와 처리율과 시간 등에 의존하며, 일반적으로 대기 온도와 204.4 ℃(400℉)의 범위에 속한다. 크림프 압축이 진행되고 있는 한, 단열상태를 유지하던지 또는 열손실(또는 마찰열)을 보상하기 위해 열을 가하거나 제거해 크림프 동작이 끝날때까지 일정한 온도를 유지하는 것이 바람직하다.

도면에는 다섬조(multi filament)를 처리하는데 사용되는 토우 스터퍼 상자 장치가 도시되어 있다. 전부는 아닐지라도 많은 적당한 합성물이 연신되어 길이가 증가됨으로써 그 고분자 성분들이 길이방향으로 배치될 수 있지만, 처리되는 실(또는 가락)의 연신력에 대한 상세한 고찰은 서술되지 않았다.

섬유의 벌크(bulk), 피복성, 촉감, 텍스쳐(texture) 등을 증진시키기 위해 섬유에 어떠한 크림프 처리가 제공되든지간에, 장소와 시간(종래기술, 보통 오래전의 종래기술)에 구애받지 않는 연신 처리에 의해 연신가증한 섬유에 대한 방향을 달성하는 것이 일반적이다. 대부분의 크림프 처리는 연부 크림프, 기어 크림프, 분사 크림프 및 비틀림 크림프에서처럼 실(또는 가닥)을 축방향으로 연장할 동안 이를 길이방향의 횡방향으로 변형시키려는 경향을 갖는다. 하나이상의 부가적인 단계의 실시와 동시에, 연신 바로 직후에 상술한 연장 크림프 처리를 수행하는 것으로 생각하는 것이 일리가 있기는 하지만, 연장 크림프 처리는 스터퍼 크림프와 같은 압축성 크림프는 아니다. 미국 특허 제 4,004,330호는 스터퍼 상자 크림프를 포함하는 토우의 처리에 사용된 완전한 공정을 개략적으로 기재하고 있다. 본 발명의 용도는 이와 같은 처리에 한정되지 않고 방적 산업에 어떻게 사용되느냐에 따라 다양하게 배치된다.

제1도에 있어서, 크림프 장치(10)는 인입된 토우(12)를 견인하여 성형된 토우(14)로 성형하는 한쌍의 성형 롤러(20)와, 성형된 토우 재료를 인접한 스터퍼 상자(60)에 공급하기 위해 성형 롤러(20)의 하부에 배치되는 한쌍의 크림프 롤러(40)를 구비하며, 상기 성형 롤러(20)와 크림프 롤러(40)는 두 롤러의 속도를 동일하게 하는 구동수단(70)에 의해 회전된다.

성형 롤러(20)는 상부의 정지 롤러(22)와 하부의 가동 롤러(24)를 포함한다. 상기 롤러들은 상부에는 가동 롤러를, 하부에는 정지 롤러로 서로 바뀌어 배치될 수도 있다. 각각의 성형 롤러(22, 24)는, 서로 수직한 두 표면의 교차부를 형성하기 위해 원통형 표면의 각각의 단부에 단부 견부(22a, 24a)와 부드러운 원통형 표면(때로는, 이 표면은 거칠 수도 있다)을 갖는 중실의 원통형 부재이다. 스터브 축(23)은 각각의 단부 견부(22a, 24a)와 일체로 형성되며 그 표면에 수직하게 외측으로 돌출된다. 일반적으로 각각의 성형 롤러(22, 24)의 직경은 약 30 mm에서 약 250 mm 이고, 길이는 약 10 mm에서 360 mm이다. 성형 롤러(22, 24)의 길이와 크림프 롤러(40)의 길이는 동일한 것이 바람직하다. 상기 롤러들은 일반적으로 스테인레스강이나 철강으로 제조되며, 그 원통형 표면은 고무로 피복될 수 있으며, 이때 상기 고무의 표면은 약 40 내지 60 의 쇼어 경도를 갖는다. 또한 이들 롤러들은 토우 재료를 성형하기 위해 롤러에 가해지는 압력 때문에 발생하는 20 톤에 달하는 힘을 견딜 수 있도록 제조되어야 한다.

상부의 성형 롤러(22)는 종동회전되도록 크림프 장치(10)상에 장착되지만 측부이동이나 수직이동에 대해서는 정지된다. 이를 위해, 크림프 장치에 고정 장착된 베어링(도시않음)에 스터브 축(23)이 장착된다. 하부의 성형 롤러(24)는 종동회전되도록 장착되며, 또한 상부 롤러(22)로 수직이동이 가능하도록 장착된다. 이를 위해, 하부 롤러(24)의 회전을 허용하는 운반대(27)에 축(25)이 장착된다. 상부 롤러(22)를 구동하기 위해, 상기 하부 롤러(24)와 상부 롤러(22)는 구동벨트(29)에 의해 연결된다. 양호한 실시예의 경우, 상부 롤러(22)와 하부 롤러(22)는 롤러(22, 24)사이의 간격을 허용하기 위해 가요성 유니버셜 조인트를 포함하는 유니버셜 기어박스에 의해 구동된다. 유압 실린더(28)는 운반대(27)에 고정되며, 운반대(27)와 하부 롤러(24)는 상기 유압 실린더(28)가 작동될 때 상부 롤러(22)로 왕복 이동한다.

하부 롤러(24)는 상부 롤러(22)에 대해 상하부 롤러(22, 24)의 원통형 표면이 서로 반경방향으로 이격되면서 평행하게 되도록 배치된다. 상기 상하부 롤러(22, 24)의 원통형 표면 사이의 거리는 장방형의 성형 닙(26)의 일부를 형성한다. 상기 장방형의 성형 닙의 단부를 형성하는 것은 두개의 디스크형 고정 측판(30, 31)이며, 이러한 측판은 각각 제2A도에 도시된 바와 같이 롤러(22, 24)의 각 단부에 배치된다. 특히, 각각의 측판은 장방형의 성형 닙(26)을 형성하기 위해 롤러(22, 24)의 단부 견부(22a, 24a)에 접촉지지되는 평탄한 표면을 포함한다. 이를 위해, 측판(30, 31)은 각각의 롤러(22, 24)의 회전축선(22', 24')에 평행하게 연장하도록 정렬된 중심 축선(32)을 갖는다. 각각의 측판(30, 31)은 측판(30, 31)을 롤러(22, 24)에 접촉유지시키는 적절한 홀더(33, 34)에 의해 정 위치에 지지된다. 롤러(22, 24)와 홀더(33, 34)의 과도한 마모를 피하기 위해, 측판(30, 31)은 롤러 보다 경도가 작은 재료로 제조되며, 특히 측판들은 황동으로 제조되는 것이 바람직하다.

회전동작은 구동수단(70)에 의해 축 (25)을 통해 하부 롤러(24)에 전달된다. 제1도에 개략적으로 도시된 바와 같이, 구동수단(70)은 구동 체인(76)에 의해 가변 기어상자(78)에 연결된 전기 모터(72)를 포함하며, 상기 가변 기어상자(78)는 다시 구동체인(80)에 의해 축(25)에 장착된 스프라켓(도시않음)에 연결된다. 하부 롤러(24)는 성형 닙(26)을 통해 토우가 견인되도록 일정한 속도록 회전한다. 이것은 토우가 종동의 상부 고정 롤러(22)와 종동 하부 롤러(24)사이에 끼였을 때 발생한다. 토우(12)는 롤러(22, 24)에 의해 형성된 장방형의 성형닙(26)과 한쌍의회전가능한 디스크형 측판(30, 31)을 통해 견인된다.

이러한 배치에 의해, 토우(12)는 스터퍼 상자 크림프 장치(10)로 견인되어 습기가 제거된 후 장방형의 성형 닙(26)의 형상으로 성형된다. 압력은 상부 롤러(22)쪽으로 가압되는 하부 롤러(24)의 동작에 의해 토우(12)에 가해지며, 이 때 롤러들은 제1도의 화살표(a)로 도시된 방향으로 회전한다. 이때 가해지는 압력은 1/10 톤 내지 20 톤이다. 토우가 성형 닙(26)을 통과할 때, 토우는 자신과 마찰하는 측판(30, 31)에 가압된다. 그 결과, 성형 토우(14)는 성형 닙(26)의 형태에 대응하는 장방형 형태를 갖게 된다.

본 발명의 크림프 롤러(40)는 기본적으로 성형 롤러(20)의 구성요소와 동일한 구성요소를 포함하며, 이들은 성형 롤러(20)와 유사한 방식으로 장착되어 동일한 방법으로 동작된다. 그러나, 크림프 롤러는 본 발명에서 성형 롤러(20)와는 다른 목적을 달성한다. 즉, 크림프 롤러(40)는 성형된 토우의 성형 형태를 유지하고 이와 같이 성형상태가 유지된 토우를 스터퍼 상자(60)에 공급하는 작용을 한다.

불필요한 설명을 피하기 위해, 크림프 롤러(40)의 요소는 본 기술분야의 당업자가 성형 롤러(20)와 크림프 롤러(40)의 동작의 유사성을 이해할 수 있을 정도로만 서술될 것이다. 제1도와 제2B도에는 크림프장치(10)내의 크림프 롤러(40)가 개략적으로 도시되어 있다. 크림프 롤러(40)는 상부 종동롤러(42)와 하부 가변롤러(44)를 포함하며, 이러한 각각의 롤러(42, 44)는 평탄한 원통형 표면과 상기 원통형 표면의 단부에 장착된 단부판(42a, 44a)을 갖는다. 스터브 축(43, 45)은 각각의 단부판 (42a, 44a)에 장착되어 외측으로 수직돌출된다. 크림프 롤러(42, 44)의 크기와 형태는 상술한 성형 롤러(22, 24)의 형태 및 크기와 동일하다.

크림프 롤러(42, 44)의 각각의 길이방향 단부에는 롤러(44)와 협동하여 제2B도에 도시된 장방형의 크림프 닙(46)을 형성하는 디스크형 측판(50, 51)이 설치된다.

상부의 정지 크림프 롤러(42)는 크림프 장치(10)상에 장착되어 종동회전되지만, 그러나 상술한 정지형 성형 롤러(22)와 마찬가지로 측방향이나 수직 이동에 대해서는 정지된다. 하부 가동 크림프 롤러(44)는 종동회전되며, 상부 고정 롤러(42)로 수직이동하도록 하부 성형 롤러(24)와 유사하게 장착된다. 이를 위해, 하부 롤러(44)의 축(45)은 가동 운반대(47)에 의해 상호 연결되며, 상부 롤러(42)는 구동 벨트(49)에 의해 상호연결되어 상부 롤러(42)를 구동한다. 유압 실린더(48)는 운반대(47)와 하부 롤러(44)가 상부 고정 롤러(42)로 왕복이동하도록 운반대(47)에 고정된다.

하부 롤러(44)는 이러한 두 요소를 직접 연결하고 있는 구동벨트(74)를 통해 구동수단(70)에 의해 직접 회전된다. 본 기술분야에 공지된 바와 같이, 롤러와 구동수단을 연결하기 위해 풀리나 기타 다른 장치가 구동수단의 축에 사용될 수 있다. 크림프 롤러쌍은 성형 롤러(20)의 속도보다 빠르거나 같은 또는 느린 속도로 회전될 수 있다. 이들 속도 관계에 대한 결정은 크림프 롤러에 대해 최적의 토우 장력을 얻기 위해 경험에 따라 이루어진다.

제1도에 도시된 바와 같이, 성형롤러(20)와 크림프 롤러(40)는 스터브축(23, 45)의 중심점으로부터 측정된 거리(d)만큼 수평으로 이격된다. 롤러 사이의 종래 거리는 스터브 축(23, 45)의 중심점으로부터 약 1.397cm(5.5인치) 내지 38.1 cm(15인치)이다. 이러한 거리는 토우의 처리중 수축량과 안정성에 의해 변화되는 것으로 판명되었다.

상기 크림프 롤러(40)는 성형 롤러(20)에 유입되는 토우를 견인하여 토우 재료의 성형 형태를 유지한후, 성형된 토우를 스터퍼상자(60)에 공급한다. 당업자라면 알 수 있는 바와 같이, 이러한 성형 상태의 유지는 토우 형태를 균일하게 한다.

그후, 성형된 토우 재료(16)는 스터퍼 상자(60)에 공급된다. 상기 스터퍼 상자(60)는 크림프 롤러(40)에 인접한 입구(62)와, 한쌍의 평행 이격된 상부판 및 하부판(63, 64)과, 상기 상부판 및 하부판 반대측에 토우를 통과시킬 길이 방향의 크림프 챔버(65)를 형성하도록 배치된 한쌍의 평행이격된 측판(제1도에는 도시않음)을 포함한다. 크림프 챔버(65)의 출구 단부에는 플래퍼(66)의 일단부가 힌지되어 유압실린더(68)에 의해 이동가능하게 설치된다.

성형된 토우(16)는 크림프 롤러(40)에 의해 스터퍼 상자(60)에 공급되며, 그 전방으로 진행중 스터퍼상자 챔버를 형성하는 측판과 마찬가지로 상부판 및 하부판(63, 64)의 내측 표면의 내측벽에 강하게 압착되며, 그 움직임은 플래퍼(66)에 의해 방해받는다. 토우 재료의 속도는 전방으로 나아갈수록 감소되기 때문에, 필라멘트와 내측벽 사이의 접촉 면적은 증가하게 된다. 이러한 작용에 의해 토우가 크림프된다.

폴리에스테르 토우 재료의 크림프에 관해 본 발명과 종래기술을 비교하는 실험이 실행되었다.

[실시예 1]

본 발명에 따라, 고강도이며 중간정도의 폴리에스테르 1.5 dpf, 315,000데니에의 토우가 처리된다. 특히, 토우는 저장통에서 견인되어 약 200 ℃로 가열되고 적당한 윤활 마무리제(lubricant finish)로 분사피복된다. 성형 닙과 크림프 닙 사이의 거리는 27.9 cm(11인치)로 설정된다. 스터퍼상자의 크기는 폭이 3.81 cm(1.5인치), 높이가 2.54 cm(1인치), 길이가 20.48 cm(12인치)이며, 인치당 13개의 크림프를 목적으로 한다.

일단 폴리에스테르 필라멘트의 토우가 크림프되어 열고정되면, 크림프된 토우는 그 성형성과 연부의 품질에 고나한 실험이 실행된다. 관찰자가 연부를 제외한 토우폭 전반을 눈으로 관찰하는 시각 실험에 의해 크림프된 토우의 성형성이 실험되며, 이에 의해 크림프 빈도(crimp frequency)의 변동이 측정된다. 변동은 1-5 범위로 측정되는데, 여기서 5는 균일한 크림프 빈도, 즉 인치당 크림프의 수(CPI)가 변하지 않는 것을 의미한다. 다음은 범위와 크림프 빈도의 변동간의 상호관계를 나타낸 것이다.

특히, 관찰자는 6.35 mm(0.25인치)의 연부를 제외한 토우폭 전반을 관찰한다. 실험에서는 인치당 크림프의 수에 대한 변동이 검사된다. 예를 들어, 크림프빈도가 10 CPI 이고 실제 크림프빈도가 9 내지 11 CPI에서 변동된다면(즉, CPI 의 변동이 2이라면), 크림프된 토우의 성형성은 4가 된다.

연부의 품질 측정은 연부 마디(edge snag)와, 연부 용융(edge fusion)과 연부에서의 1차 크림프 빈도를 포함하는 3가지 변수에 대한 평균 측정이다. 연부 마디는 토우 연부로부터 돌출된 파손된 필라멘트로서 다음과 같이 측정된다.

두번째 변수는 가열로 인해 토우 연부에 발생하는 용융양(결핍양)을 나타내는 연부 용융이다. 연부 용융은 다음과 같이 측정된다.

세번째 변수는 연부에서의 1차 크림프로서, 연부에서 관찰된다는 것만 제외하고는 크림프된 토우의 성형성 실험과 동일하게 측정되고 아래 범위에 근거한다.

연부 품질은 상술한 3가지 측정을 더한 후 3 으로 나눈 값으로 결정한다.

하기의 실험에 있어서, 실험 A. B 는 토우 재료가 성형 롤러쌍을 통해 처리되지 않은 실험이며, 이때 크림프 롤러쌍에 가해진 공기압은 3.85 kg/㎠(55 lb/in )이었다.

실험 C 의 경우, 토우 재료는 성형 롤러와 크림 롤러를 통해 처리되며, 각각의 롤러쌍에는 3.85 kg/㎠(55 lb/in )의 공기압이 가해졌다.

실험 D-H 의 경우에는 성형 롤러와 크림프 롤러에 가해진 공기압이 변화되었다. 특히, 실험 G 와 H 의 경우, 성형 롤러에는 0.7 kg/㎠(10 lb/in )의 공기압이 가해졌고, 크림프 롤러에는 단지 2.45 kg/㎠(35 lb/in )의 공기압이 가해졌다.

실험 A 및 B 는 실험 C-H 의 개선된 값과 비교할 때 크림프된 토우의 성형성과 연부 품질이 저하된 것을 예시한다. 특히, 실험 A 및 B의 크림프 빈도의 변동은 6 CPI 이상이며, 연부 품질은 3.0 이다. 성형 롤러의 공기압을 실험 C에서처럼 부가하면 크림프된 토우의 성형성과 연부 품질을 즉시 개선할 수 있는 것으로 판명되었다. 특히, 크림프된 토우의 성형성은 6 CPI 에서 4 CPI 이하로 향상되었고, 연부 품질은 4.0을 넘도록 개선되었다. 성형 로울러의 공기압이 감소되는 실험 G 와 H 의 경우, 크림프된 토우의 변동은 2 CPI 이하이며, 연부 품질은 4.3 이상이었다.

Claims (10)

1. 방적재료의 연속적인 토우를 크림프하는 장치에 있어서, 그 사이에 성형공간을 형성하는 동시에 상기 성형 공간을 통과하는 토우에 압력을 하가여 토우를 성형 공간의 형상에 대응하는 형태로 성형하는 성형 닙(26)을 형성하기 위해, 평행한 한쌍의 회전가능한 성형 롤러(20) 및 한쌍의 제 1 측판(30, 31)과, 상기 한쌍의 성형 롤러(20)의 하류측에 설치되고 그 사이에 크림프 닙(46)을 형성하는 동시에 상기 닙을 통과하는 토우에 압력을 가하여 토우의 형상을 유지하는, 평행배치된 한쌍의 회전가능한 크림프 롤러(40) 및 한쌍의 제 2 측판(50, 51)과, 상기 토우를 크림프처리하는 동시에 상기 한쌍의 크림프 롤러(42, 44)의 하류측에 근접하여 설치된 입구(62)와, 크림프처리된 상기 토우를 송출하는 출구를 구비하는 스터퍼 상자 챔버(65)를 포함하는 것을 특징으로 하는 토우 크림프 장치.
2. 연속적인 필라멘트의 토우를 크림프하는 방법에 있어서, 토우가 통과되어 그 한정된 공간의 형태로 성형되는 한정된 공간을 갖는 토우 성형수단을 통해 연속한 필라멘트의 토우를 통과시키는 단계와, 상기 토우 성형수단으로부터 상기 성형수단의 한정된 공간과 유사한 한정된 공간을 가지며 토우의 형태가 유지되도록 토우에 압력을 가하는 크림프 수단내로 상기 성형된 토우를 연속적으로 유도하는 단계와, 상기 성형된 토우를 스터퍼 상자에 연속적으로 공급하고 상기스터퍼 상자 챔버내에 상기 토우를 크림프처리하기에 충분한 시간을 유지하는 단계와, 크림프처리된 토우를 상기 스터퍼 상자로부터 제거하는 단계를 포함하며, 상기 크림핑 수단은 성형된 토우의 형태를 지지하도록 토우상에 압력을 발휘하는 것을 특징으로 하는 토우 크림프 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 성형 롤러(20)중 적어도 하나와 상기 크림핑 롤러(40)중 적어도 하나를 회전시키기 위한 수단을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 토우 크림프 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 각각의 성형 롤러(20)와 각각의 크림핑 롤러(40)는 종동롤러인 것을 특징으로 하는 토우 크림프 장치.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 성형 롤러(20)중 적어도 하나와 상기 크림핑 롤러(40)중 적어도 하나를 회전시키기 위한 수단은 종동 체인(74)에 이해 상기 크림핑 롤러중 하나에 연결되고 가변형 기어상자를 통해 상기 성형 롤러중 하나에 연결되는 전기 모터(72)를 포함하는 것을 특징으로 하는 토우 크림프 장치.
6. 제 3 항에 있어서, 상기 롤러(22, 42)는 상부 롤러로서 측부 이동 및 수직 이동에 대해 정지되어 있으며, 상기 롤러(24, 44)는 하부 롤러로서 롤러(22, 42)에 대해 수직 이동되어 성형 롤러(20)와 크림프 롤러(40)사이의 공간을 변화시키도록 장착되며, 측판(30, 31)은 상기 롤러(22, 24)의 각각의 단부에서 롤러(22, 24)와 접촉되어 있으며, 측판(50, 51)은 상기 롤러(42, 44)의 각각의 단부에서 롤러(42, 44)와 접촉되는 것을 특징으로 하는 토우 크림프 장치.
7. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 성형 롤러(22, 24)와 제 1 측판(30, 31)에 의해 형성된 성형 닙(26)은 크림프 롤러(42, 44)와 제 2 측판(50, 51)에 의해 형성된 크림프 닙(46)과 동일한 크기 및 형상을 포함하는 것을 특징으로 하는 토우 크림프 장치.
8. 제 7 항에 있어서, 성형 닙(26)과 크림프 닙(46)은 장방형인 것을 특징으로 하는 토우 크림프 장치.
9. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 성형 롤러(20)는 상부 롤러(22)와 하부 롤러(24)를 포함하며, 이들 각각의 롤러들은 부드러운 원통형 표면을 가지며, 상기 크림핑 롤러(40)는 상부 롤러(42)와 하부 롤러(44)를 포함하며, 이들 각각의 롤러들은 부드러운 원통형 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 토우 크림프 장치.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 성형 롤러(22, 24)와 상기 크림프 롤러(42, 44)는 상부 성형 롤러(22)의 중심점으로부터 상부 크림프 롤러(42)의 중심점까지 약 13.97cm(5.5 인치)내지 약 38.1 cm(15인치)의 거리로 분리된 것을 특징으로 하는 토우 크림프 장치.