KR100222724B1 - 편평단면 합성섬유의 용융 방사방법 및 방사구금 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스타킹용 커버링사를 제조하기 위한 편평단면의 합성섬유, 특히 폴리아마이드 섬유의 용융방사 방법에 관한 것으로서, 스리트(Slit) 타입의 토출공을 천공한 멀티필라멘트용 구금을 이용하여, 편평형상의 폴리아마이드계 멀티필라멘트를 용융방사하고, 동시에 일방 송풍방식으로 냉각풍을 공급하여 냉각시키는 공정에 있어서, 편평단면의 장축방향이 냉각풍의 방향과 5이상 25이하로 배열된 토출공을 통하여 방사하는 것을 특징으로 하는 방사 안정성과 균제도가 향상된 편평단면 폴리아마이드 섬유의 용융 방사방법에 관한 것이다.
또한 본 발명은 토출공의 장축방향가 냉각풍 방향과의 각도()가 5 25
Description
제1도는 본 발명 방사구금의 평면도.
제2(a)도는 토출공의 장축방향이 냉각풍의 방향과 평행을 이루도록 배열된 스리트형 방사구금의 평면도.
제2(b)도는 토출공의 장축방향이 냉각풍의 방향과 상관없이 배열된 스리트형 방사구금의 평면도.
제3(a)도는 편평단면섬유의 장축방향이 냉각풍의 방향과 수직을 이루는 경우를 나타낸 도면.
제3(b)도는 편평단면섬유의 장축방향이 냉각풍의 방향과 평행을 이루는 경우를 나타낸 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 냉각풍 2 : 편평단면섬유
3 : 방사구금 4 : 토출공
: 편평단면섬유의 장축길이 w : 편평단면섬유의 폭
: 토출공의 장축방향과 냉각풍 방향과의 각도
본 발명은 편평단면 합성섬유의 용융방사방법 및 방사구금에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 편평단면섬유의 장축방향이 냉각풍의 방향과 5 25의 각을 이루도록 방사하는 방법 및 토출공이 상기 각으로 천공된 방사구금에 관한 것이다.
폴리아마이드 섬유는 폴리에스터 섬유와 더불어 대표적인 의류용 합성섬유이다. 폴리아마이드 섬유의 가장 큰 용도중의 하나는 여성용 스타킹인데 최근에 들어 여성용 스타킹을 고탄력성이 강조되고 있으며, 그 수요도 급증하고 있는 추세이다.
폴리아마이드 섬유로 만든 고탄력 스타킹은 주로, 폴리아마이드 섬유로 탄성이 있는 섬유(주로 스판덱스섬유)를 커버링하여 만든 커버링 섬유로 스타킹을 제편하여 만든다. 최근에는 커버링성을 향상시키기 위하여 편평형상을 지닌 편평단면 폴리아마이드 섬유를 사용하는 제품이 개발되어, 생산되고 있다. 편평단면섬유는 커버링성을 향상시킬 뿐 아니라, 착용감과 투명성이 뛰어나서 여러 연구자들에 의하여 연구되고 있다.
그러나 편평단면섬유는 단면 형상에서 비롯되는 문제점으로 인하여, 용융방사 공정에서의 방사 안정성과 균제도가 저하되는 문제점을 내포하고 있다. 그 이유는 제3도에서와 같이 냉각풍과 편평단면섬유의 교차각도에 따라서 냉각효과가 저하되기도 하고, 냉각 영역에서의 사란이 심하게 되기 때문이다.
제3(a)도의 경우는 편평단면의 장축방향이 냉각풍의 방향가 수직을 이루는 경우로서, 사란이 극심하게 되어 방사 안정성과 균제도가 극히 불량하게 된다. 한편 제3(b)도의 경우에는 편평단면의 장축방향이 냉각풍의 방향과 평행한 경우로서, 사란을 최소화할 수 있지만, 냉각이 지연되어 방사 안정성이 저하되어, 강도 저하 등의 문제점이 일어난다.
기존의 편평단면 섬유 방사용 구금은 제2(a)도와 같이 편평단면의 장축방향이 냉각풍의 방향과 평행하게 토출공을 배열하거나, 제2(b)도와 같이 편평단면의 장축방향이 냉각풍의 방향과 상관없이 동심원상으로 토출공을 배열하였다.
전자의 경우는 사란이 극소화되지만, 방사 안정성이 저하되어, 고속방사로는 생산이 불가능하다. 또한, 후자의 경우에는 필라멘트 각각의 냉각정도 차이가 발생하여 균일한 제품의 섬유를 제조하기가 곤란하며, 강도 등의 물성 저하도 심하게 수반된다.
본 발명은 스타킹용 커버링사를 제조하기 위한 편평단면의 합성섬유, 특히 폴리아마이드 섬유의 용융방사 방법에 관한 것으로서, 스리트(Slit) 타입의 토출공을 천공한 멀티필라멘트용 구금을 이용하여, 편평형상의 폴리아마이드계 멀티필라멘트를 용융방사하고, 동시에 일방 송풍방식으로 냉각풍을 공급하여 냉각시키는 공정에 있어서, 편평단면의 장축방향이 냉각풍의 방향과 5이상 25이하로 배열된 토출공을 통하여 방사하는 것을 특징으로 하는 방사 안정성과 균제도가 향상된 편평단면 폴리아마이드 섬유의 용융 방사방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 토출공의 장축방향과 냉각풍 방향과의 각도()가 5 25가 되도록 천공된 편평단면 합성섬유의 용융방사 구금을 포함한다.
편평단면섬유는 단면 형상에서 비롯되는 문제점으로 인하여 용융방사 공정에서의 방사 안정성과 균제도가 저하되는 문제점을 내포하고 있으며, 그 이유는 제3도에서와 같이 냉각풍과 편평단면 섬유의 교차각도에 따라서 냉각효과가 저하되기도 하고, 냉각영역에서의 사란이 심하게 되기 때문이다.
그러므로 본 발명자들은 스리트 타입의 토출공을 천공한 멀티필라멘트용 구금을 이용하여 편평형상의 폴리아마이드계 멀티필라멘트를 용융방사하고, 동시에 일방송풍 방식으로 냉각풍을 공급하여 냉각시키는 공정에 있어서, 편평단면의 장축방향이 냉각풍의 방향과 5이상 25이하인 토출공을 통하여 방사하므로써 방사 안정성이 매우 향상되어 권취속도 4,500m/분에서도 절사율이 5이하로 생산이 가능하였으며, 또한 권취된 섬유(POY, Partially Orientd Yarn)의 균제도를 우스터 측정기로 측정한 결가 0.6이하의 매우 우수한 균제도를 얻을 수 있었다.
그렇지 않고, 편평단면의 장축방향이 냉각풍의 방향과 5미만의 각도를 이루도록 토출공을 배열한 경우에는 냉각영역에서의 사란은 줄어들었으나, 냉각이 지연되어 방사 안정성이 저하되어 강도가 저하될 뿐만 아니라 4,000m/분 이상의 권취속도에서는 안정된 권취가 불가능하였다.
한편, 편평단면의 장축방향이 냉각풍의 방향과의 각도가 25를 초과하도록 토출공을 배열한 경우에는 냉각영역에서의 사란이 극심하고, 1.5이상의 균제도를 갖는 매우 불균제한 결과를 나타내었다.
냉각풍과 장축방향과의 각도()는 섬유 장축길이와 폭의 비율에 따라 5 25범위에서 조절가능하며 섬유 장축길이()에 비해 폭(w)의 비율이 작을 경우에는의 각도를 작게하여 사란을 감소시키며 반대로 섬유길이에 비해 폭의 길이 비율이 클 경우에는 각도를 크게하여 균일한 냉각이 되도록 조절할 수 있다.
이러한 결과는 용융방사공정에서 가장 중요한 공정의 하나인 냉각공정에서 일어나는 필라멘트와 냉각풍간의 열전달과 필라멘트 표면에서의 냉각풍의 흐름상에 관한 깊이 있는 연구를 통하여 얻을 수 있었다. 즉, 편평단면섬유는 단면 형상에 의하여 장축방향과 단축방향으로 구성되어 있다 할 수 있으며, 장축방향의 표면에서 열전달이 주로 이루어지며 또한 냉각풍의 저항을 많이 유발하여 와류를 일으킬 수 있기 때문이다.
그러므로 이론적으로는 장축방향을 빨리 냉각시키면서도 장축 방향의 표면에서의 냉각풍의 와류를 최소화하여야 방사 안정성을 향상시킬 수 있는 것이라 할 수 있다. 이와같은 이론적 근거에서 출발하여, 많은 실험을 통하여 본 연구자들은 스리트 타입의 토출공을 천공한 멀티필라멘트용 구금을 이용하여 편평형상의 폴리아마이드계 멀티필라멘트를 용융 방사하고, 동시에 일방 송풍방식으로 냉각풍을 공급하여 냉각시키는 공정에 있어서, 편평단면의 장축방향이 냉각풍의 방향과 5이상 25이하가 되도록 토출공을 배열하여 방사 안정성이 극히 향상되어 4,500m/분에서도 절사율이 5이하이며, 균제도가 0.6이하인 매우 우수한 편평단면 폴리아마이드섬유를 제조할 수 있었다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하겠는 바, 본 발명이 실시예로 인하여 한정되는 것은 아니다.
[실시예 및 비교예]
98황산 상대점도가 2.68인 나일론-6 수지를 이용하여 5개의 편평단면 토출공을 천공한 구금을 사용하여 최종 연신사에서 15데니어가 되도록 권취속도에 따라 토출량을 조절하여 270에서 용융 방사하고 동시에 15의 냉각풍을 일방송풍 방식으로 공급하여 냉각 고화하고, 3,000m/분내지 4,500m/분의 고속으로 권취하여 표 1에서와 같은 실시예 1부터 실시예 11까지와, 비교예 1부터 비교예 8까지의 반연신사를 제조하였다.
표 1에서 알 수 있듯이 본 발명의 조건을 만족할 경우에는 냉각영역에서의 사란이 거의 없으며, 권취 절사율로 평가한 방사 안정성이 우수할 뿐만 아니라 강도의 저하가 전혀 없으며, u로 평가한 균제도가 우수한 결과를 얻을 수 있었다.
반면에 본 발명의 조건을 만족하지 않는 경우에는 냉각영역에서의 사란이 매우 심하며 권취 사절율이 매우 크게 저하되어 방사 안정성이 나빠지는 결과를 보였으며, 또한 강도의 저하가 매우 크게 일어났으며 균제도가 매우 불량하여 후공정에 사용할 수 없을 정도의 결과를 보였다.
Claims (2)
- 스리트(Slit) 형태의 토출공을 천공한 멀티필라멘트용 방사구금을 통하여 편평단면형상의 합성섬유 멀티필라멘트를 용융 방사하고 냉각시키는데 있어서, 편평단면섬유의 장축방향이 냉각풍의 방향과 5 25의 각을 이루도록 하는 것을 특징으로 하는 편평단면 합성섬유의 용융방사방법.
- 토출공의 장축방향과 냉각풍 방향과의 각도()가 5 25가 되도록 천공된 것을 특징으로 하는 스리트 타입의 편평형상 합성섬유의 멀티필라멘트 용융방사구금.
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