KR100344007B1 - 필라멘트의용융방사방법 - Google Patents

Abstract

새로이 방사된 필라멘트에서 필라멘트 응력이 필라멘트 및 인접하는 공기층 사이의 공기마찰을 방지하거나 제한되어 감소된다.

이러한 목적으로, 공기기류가 발생되는데, 사의 진행방향으로 필라멘트의 표면속도와 동일하거나 거의 같은 속도로 흐른다.

공기기류는 튜브를 통하여 필라멘트 표면에 인도될 수 있다.

Description

필라멘트의 용융방사방법

제 1도는 최신 POY 필라멘트 방사방법에서 노즐판과 권사기(스풀러) 사이의 사경로(방사라인)의 개략도를 나타낸다.

제 2도는 본 발명에 따르는 신규의 방법의 대응도면을 나타낸다.

제 3도는 제 2도에 따르는 방법을 실행하기 위한 장치의 개략도를 나타낸다.

제 4도는 매우 가는 필라멘트를 방사하기 위한 보충장치의 대응도면을 나타낸다.

제 5도는 연장된 방법의 선도이다.

제 6도는 이런 연장된 방법의 바람직한 변형을 개요로 나타낸다.

본 발명은 예컨대, 폴리에스테르, 폴리아미드(중축합물) 또는 폴리프로필렌으로 만들어지는 필라멘트의 제조(방사) 방법에 관한 것이다. 방법에 알맞은 장치가 또한 제안된다.

효율성 때문에, 방사노즐을 통하여 용융체를 가압하여 형성되는 필라멘트의 이송속도를 증가시키는 것이 항상 추구되는 목표로 되어 있다. 이 "이송속도"의 크기는 모든 방사방법에 적용될 수 있는 절대적 값은 아니다. 오히려 이것은 방사되는 실에 좌우된다. 예컨대 테크닉사와 섬유사 간에는 근본적인 차이가 있고, 섬유사 자체는 이제 POY(부분적으로 배향된 사) 또는 FDY(완전히 연신된 사)로서 방사되고 있다.

더 높은 이송속도의 추구는 보통 공지된 이송속도의 영향들에 의해 제한되는데, 이들 영향은 주로 필라멘트를 형성하는 중합체의 형태변화 때문이다. 이들 변화는 그 원하는 목적에 더이상 적합치 않도록 예컨대 사의 강도나 스트레치를 감소시킨다. 이것은 또한 방법이 더 높은 속도에서 제어될 수 없게 되는 경우에 간접적으로 적용되어, 제어될 수 없는 변화(및 결국 불균일한 사특성) 및/또는 사절단(진행문제)이 일어난다.

발명의 목적

본 발명의 목적은 동일한 사 특성을 유지하면서 증가된 이송속도 및/또는 동일한 속도를 유지하면서 개선된 사 특성을 이루는 것이다.

종래기술

더 높은 이송속도에서, 사와 그 수반되거나 인접한 공기층 사이의 마찰력이 달성되어야 하는 사 특성에 영향을 줄 수 있다는 것은 적어도 20년 동안 당업계에서 공지되어 왔다(US-4,049,763). 동시에 느린 방법의 정특성을 되찾기 위해 "조력화" 수반 공기기류의 발생에 의해 이들 마찰력을 방지하는 것이 제안되어 왔다(US-4,185,062 및 US-4,202,855). 제안된 해결책 -수반공기기류-는 다른 이유 때문이지만, 이미 오래전에 제안되었다(US-2,252,684). "조력하는 수반공기기류" 란 말은 여기에서 수반 공기기류를 발생하는 특수장치의 영향을 의미하는데, 사가 공기를 통과함으로써 사와 동반하게 되는 결과인 어떠한 경우에서 일어나는 수반공기기류와는 구별된다. 전술한 제안들 모두는 사의 고화 후에, 조력하는 공기기류의 발생을 위하여 제공되었다.

동시에 사가 고화되기 전에 인장력에 사를 놓이게 하는 것이 제안되었다(US-3,706,826). 이 인장력은 공기기류에 의해 발생될 수 있다. 유사한 제안이 US-4,496,505(=EP-56 963)에서 얼마후에 다시 나타나 있는데, 여기서 공기기류는 아스피레이터에 의하여 발생되어, 방사노즐에 접해 있는 가열지대를 통과하여 사의 통로를 따라간다. 가열지대는 WO 90/02222 에 포함되지 않으며, 아스피레이터는 "방사챔버" 를 통과하여 방사노즐과 연결된다.

관련된 또는 변형된 제안들이 이어서 발표되었다.

예컨대 한제안에 의하면, 방사노즐 통로를 따라 사는 소정의 압력이 유지되어 있는 샤프트를 통과한다(US-4,702,871; 4,863,662 및 US-4,973,236). 샤프트내에서 압력을 유지하기 위해서는 특수밀봉장치가 요구된다. 이 문제는 US-5,034,183 및 US-5,141,700(=EP-244217)에서 다루어졌는데, 공기(소정의 압력을 유지하기 위해 사용된 후임)가 증가되는 속도로 샤프트로 부터 나오게 한다.

이들 위의 제안의 목적은 분명하지 않다. 모두 명백하게 이런저런 유형의 유리한 효과를 내고자 하고 있다. 언급된 특허 명세서들은 실험적으로 결정된 현상이외의 현상이 수반되는지는 말하고 있지 않다. 어떤 경우에서는, 명세서는 방사노즐에 근접한 사에 인장력의 선택적인 적용의 목적을 말하고 있다.

완전성 때문에, 여기에서 부직포 제품의 형성에서 사를 이송하는데 사용된 장치를 참고로 한다(예컨대, US-3,707,593). 이들 장치는 EP 244217에서 이미 언급한 이유로 본 발명에 관련되지 않고 그 이유를 여기서 반복하지 않는다.

기본개념

본 발명은 저널 "Chemiefasern/Textilindustrie"(Chemical Fibres/Textile Industry), 1992, 9.페이지 662ff중의 Dr. H. Breuer외에 의한 "Rapid Spinning of Polyamide 6.6" 논문에 부분적으로 기술된 지식에 기초를 둔다.

이 지식에 따르면, 섬유제조 기술과 형태에 관련되는 빠르게 방사된 중축합물의 특성은 방사조건에는 크게 무관하고 단지 방사속도만이 확실한 효과를 발휘한다.

본 발명은 방사속도의 효과가 실제로 사가 고화되는 지점에 이르기까지, 사에 하중(필라멘트 응력)으로 적용된다는 추가의 지식을 기초로 한다. 그러므로 본 발명은 이 응력 그리고 결국 사 특성에 선택적으로 영향을 주는 방법을 사용한다.

본 발명

본 발명의 제 1의 양상은 공기의 흐름이 사의 진행방향에서 사의 표면상의 발생되는 용융방사방법을 제안하는데, 이것은 공기의 흐름이 중합체 물질이 아직 고화되지 않은 사의 길이의 적어도 일부에 걸쳐 흐르고, 사 이송의 방향에서 사의 이 부분길이에 걸치는 공기의 흐름의 속도는 사와 인접하는 공기층 사이의 마찰로 인한 응력을 사가 받지 않거나 또는 다만 무시할 수 있는 양의 이런 응력을 받는 정도인 특징이 있다.

사는 소정의 속도로 바람직하게는 권사장치 및 그 안에 있는 보빈(패키지)에 이송된다. 권사속도는 사 진행방향에서 공기의 흐름에 의한 도움이 없다면, 방사라인중의 소정의 지점으로부터 우세한 사속도가 사와 인접한 공기층 사이의 마찰이 사 특성에 영향을 주는 부가의 응력을 사가 받게 하는 정도로 될 수 있다. 본 발명에 따르면, 공기기류는 상기 지점에서 발생되는데, 그것은 사와 인접한 공기층간의 마찰력이 중요하게 사 특성에 영향을 미치는 제한이하로 남아있도록 하는 사의 진행 방향으로의 속도를 갖는다.

공기기류는 바람직하게는 적어도 사 특성이 상기 마찰력에 의해 더 이상 본질적으로 영향받지 않는 방사라인에서의 지점, 즉 중합체가 고화되는 지점에 근접한 지점까지 사를 동반한다. 이 지점까지, 공기기류는 원하지 않은 마찰력이 생겨나지 않는 그런 속도로 유지된다.

공기기류는 바람직하게는 사 이송의 방향에서 가능한한 균일하게 흐르는 방식으로 발생되며, 즉 그것은 최소의 난류를 보이고 그리고 최소한 측면 힘이 사 위에 미치게 한다.

본 발명의 제 2의 양상은 사가 소성의 속도로 보빈상에 감기는 권사장치에 사를 이송시키는 용융방사방법을 제안하는데, 권사속도는 사의 진행방향으로의 공기의 흐름에 의한 도움이 없다면, 사 진행중에 "네킹"이 일어나며, 사의 진행방향중의 공기의 흐름이 네킹을 방지하도록 도움을 주는 것을 특징으로 하는 수준으로 설정된다.

본 발명의 제 1의 양상은 제 2의 양상과 유리하게 결합할 수 있는데, 특정한 이점은 고화동안의 사 응력이 2가지 방식, 즉 사에 작용하는 힘을 가소시키는 것과 고화 이전의 사의 가늘어짐(네킹)을 방지하는 것므로 감소된다는 사실에 의해 달성된다.

본 발명의 추가예는 다음의 도면을 참고로 하여 더욱더 상세하계 설명된다.

본 발명의 먼저, 제 2의 양상의 설명에 의해 복잡해지지 않도록 매우 단순화된 방사 라인에 대하여 기술한다.

이런 이유 때문에, POY 방법을 실시예로 선택하였다.

본 발명은 이 실시예에 제한되지 않으며, 다른 방법들 예컨대 공지의 고데트(godet)의 적용에 의하여 적합시킬 수 있다. 이것은 하기의 도면의 설명에 따라 다시 간단하게 언급된다.

제 1도는 개략적 형태로 노즐판(10)의 일부, 이 판(10)에 단일구멍(12), 이 구멍을 통해 용융체(14)가 나타내지 않은 장치에 의해 가압되고 그 결과인 필라멘트(16)를 나타낸다. 단순화하기 위해 오직 하나의 필라멘트(16)를 나타내었지만, 그러나 공지된 것과 같이 다수의 필라멘트(16)가(각각 판(10)의 단일 구멍을 통해서) 동시에 형성될 수 있다. 제 1도에서 나타낸 방법은 권사체(권사기 또는 스풀러)(20)내의 보빈(18)상에 감기는 필라멘트(16)로 완성된다.

초기 액체 중합체는 노즐판(10)과 권사기(20) 사이에서 냉각되며, 이 냉각은 뜨거운 중합체로부터 그 주위의 가스(공기)로 열의 이동에 의해 실행된다. 열의 이동은 적어도 중합체 물질이 경화(고화) 될 때까지 계속되며, 이 고화는 사 진행중의 확인할 수 있는 지점(또는 적어도 확인할 수 있는 범위내) 에서 일어난다. "고화지점"은 제 1도에서 위치(EP)로 지시되며, 이 위치는 실질적으로 방사조건에 의해 영향받기 쉽다(상기 언급된 논문 저널 Chemiefasen/Textilindustrie, 1992. 9참조).

고화지점(EP)위에서(즉 이 지점과 노즐판(10)사이에서), 필라멘트가 가늘어져, 그것의 단면은 구멍(12)으로부터 압축되는 지점에서 초기단면에 비하여 감소된다. 고화지점(EP) 이하에서, 필라멘트의 단면의 더이상의(중요한) 변화는 없다. 그러므로 노즐판과 권사기 사이의 "중합체 파티클"의 속도는 매우 복잡한 효과를 받고, 그중 일부는 아직 조사되고 있지 못하다. 중합체의 경화에 이어서, 이 속도("방사속도")는 오직 권사기(20)에 의해 결정된다. 그후, 고화지점(EP)으로 부터 권사기(20)까지 이 속도가 우세하다.

보통 종래방법에서는, 필라멘트와 그와 인접한 공기층 사이에 상대적 운동이 일어난다. 공기층에 관한 필라멘트의 속도는 예컨대,

-사 진행이 어떤 수단에 의해 일반적인 실내공기로 부터 분리되는지 여부.

-사 부근에서 공기를 움직이기 위한 특별한 수단이 있는지 여부, 만약 있다면 어느 방향인지의 다수의 인자에 의해 결정된다.

필라멘트와 인접한 공기층 사이의 마찰은 보통 공기가 사의 진행방향으로 사와 "함께 연신" 되는 결과를 가져온다.

그러므로, 사 경로상의 어떤 지점에서 사의 부분에 작용하는 힘은: Fb-가속력, Fr-공기 마찰로 인한 힘, Fs-중력, FR-권사기에 적용되어야만 하는 계산된 힘이다.

이것으로 부터 FR=Fb+Fr-Fs의 관계가 얻어진다.

여기서, 처음 어림에서는 중력은 무시될 수 있다.

이들 변수들이 방사방법의 충분한 설명을 나타내지 않는다. 본 발명에 실질적인 개념에 집중할 목적으로 다수의 변수들이 무시되었다. 방법의 좀더 자세한 설명은 예컨대 하기의 논문; "Polymer Engineering and Science", 1992, 4, Vol. 22, NO. 5, 페이지 292ff에서의 Henry H. George에 의한 "Model of Steady-State Spinning At Intermediate Take-up Speeds" 에 있다.

그러므로 사의 상기 부분에서 일어난 응력은 하기와 같이 주어진다:

여기에서 Q는 사의 상기 부분의 단면적의 크기이다. 응력, 계산된 힘 FR 및 면적크기 Q는 모두 노즐판(10)에서 부터의 거리의 함수이다.

필라멘트가 방사노즐로 부터 나온 직후 지점에서, 이 영역에서 필라멘트 속도가 비교적 낮다는 사실로 인해, 필라멘트 응력은 공기마찰에 의해 거의 영향받지 않는다. 이 영역에서 응력은 세로방향으로의 가속도와 점도에 의존한다. 그러나 필라멘트 속도가 일정한 제한위로 가속된 후 부가의 응력을 방지하거나 제한하는 방법을 취하지 않으면 상당한 부가의 응력이 생겨난다.

필라멘트의 고화중의 응력의 수준은 일정한 필라멘트 특성(예컨대, 파괴신도, 파괴강도, 보일링 수축을 포함함)을 결정한다. 예컨대 POY방사에서는, 이 응력이 높을수록 이들 사 특성을 달성할 수 있는 값이 낮아진다.

그러므로, "수학적으로", 정으로 영향을 미치는 값의 가능한 2가지 방식이 있다:

-한편으로는, 계산된 힘 FR이 감소될 수 있다. 종래방법에서는, 이것은 사 속도의 감소를 가져온다.

-다른 한편으로는, 고화 이전의 면적값 Q가 증가될 수 있다(즉, 주어진 데시텍스/필라멘트에 대하여)

실제로, 이하 제 2도에 참고로 기술된 것과 같이, 이들 "수학적" 선택은 둘다 사용될 수 있다.

제 2도의 부재들은 본질적으로 제 1도에 나타낸 것과 동일하고, 그것들은 같은 부호로 나타낸다. 차이점은 사의 진행 방향으로 공기기류(LS)를 발생시키는 수단(제 2도에 나타내지 않음)이 제공된다는 것이다. 공기기류(LS)는 공기층을 형성하는데, 이것은 다음에 고화지점(EP)위에 필라멘트(16)에 인접하며, 공기층은 필라멘트의 표면의 속도와 대등한(또는 거의 대등한) 속도(VR)로 사의 진행방향으로 흐른다. 그러면 이것으로 마찰력 Fr은 무시해도 좋게 되어, 그것에 의해 계산되는 힘 FR이 감소한다. 공기기류(LS)는 먼저 판(10) 아래 거리(A) 만큼 떨어져 위치하는 지점(EB)에서 필라멘트(16)와 접촉하며, 이것은 고화지점(EP)에 이르기까지 필라멘트와 접촉해 있게 된다.

고화지점(EP)위에서 사 움직임의 도움은 노즐판과 지점(EP)사이의 사의 각 부분에서 응력을 감소시킨다.

필라멘트 응력의 이러한 감소는 보통 네킹을 가져오는 것들보다 상당히 더 높은 사속도에서 "네킹" -고화직전에 일어나는 필라멘트 단면이 갑작스런 가늘어짐 그것에 의해 고화된 필라멘트의 단면이 감소한다.- 을 방지한다.

제 3도는 신규한 원리의 실제 실현을 위한 제 1의 구체예를 나타낸다.

노즐판은 여기에서 부호(25)로 나타내며, 권사기는 부호(27)로 그리고 권사기내에 형성된 보빈은 부호(28)로 나타낸다. 다수의 필라멘트(29)가 판(25)에서 형성되어(도면에는 3개가 나타나 있다), 이것들은 하나의 사(F)를 형성하기 위해 소정의 지점(P)에서 합해진다. 권사기(27)전에 미터링 유니트(31)에 의해 증백이 가해지며, 필요하다면 유니트(33)에 의해 난류를 조장한다. 이 도면에서는 단위 시간당 소정의 부피로 방사노즐(25)에 용융체를 이송하는 미터링 펌프는 나타나 있지 않다.

노즐판의 구멍의 수와 방사속도와 함께 이 부피는 필라멘트 각각의 두께, 소위 데시텍스/필라멘트를 결정한다. 여기까지는, 방법은 보통 종래의 방법과 동일하다.

빠르게 흐르는 공기층을 생성하기 위해서, 고화지점(EP) 위쪽의 사 진행은 방사튜브(35) 안에 에워싸여 있다. 이 튜브는 부압발생기(37)에 의해 제조된 공기기류를 운반한다.

튜브(35)의 상부선단(39)은 열려져 있어 이로써, 실내로 부터 공기가 유입되게 하고, 그 후에 튜브내에서 상기 공기기류가 형성된다. 튜브(45)의 하부선단(41)은 직사각형 챔버(43)쪽으로 열려 있어, 하기에서 좀더 자세히 설명되는 것과 같이 튜브(35)와 부압 발생기(37)를 연결하는데 도움이 된다.

챔버(43)는 튜브(35)및 챔버(43)를 통한 통로를 따라 사가 빗나가는 일없이 출구(45)로 나갈 수 있도록 사의 진행방향으로 튜브(35)의 연장부를 형성한다. 출구(45)는 사 이송을 방해하지 않으면서 실내공기의 챔버(43)로의 유입에 대항하도록 제작된다. 세라믹 사 가이드(46)가 출구(45)에 제공될 수 있다. 출구(45)와 유니트(31) 사이의 거리는 고화된 사 위에서의 공기마찰에 기인하는 장력의 유의한 증가가 없도록 선택될 수 있다.

챔버(43)의 하부선단 부분은 구멍뚫린 표면(47)으로 형성되고, 채널(51)을 통하여 부압발생기(37)와 연결되는 집적링(49)으로 둘러싸여진다. 채널(51) 내부나 아니면 위에, 공기기류 속도를 제어할 수 있는 수단들, 예컨대 밸브(53), 제한기(55) 그리고 제한기 전후의 차이있는 압력을 측정하기 위한 미터(57)가 바람직하게 제공된다. 이런 배열은 당업자에게 공지되었기 때문에, 그것들은 이 명세서에서 더이상 기술하지 않는다.

챔버(43)는 사의 진행방향으로 넓어지는 연결조각("트럼펫") (58)을 통해 튜브(35)와 연결된다. 이것은 공기가 챔버(43)에 들어가기 전에 튜브(35)내에서 높은 공기속도를 어느 정도 감소시킨다. 공기는 챔버(43)로부터 집적링(49)까지의 그 통로에서 더욱더 느려진다. 이들 수단들은 공기류에서의 난류의 위험을 감소시킨다. 튜브(35)이하에서 공기속도의 감소는 사 장력이 증가될 수 있게 하며, 이것은 권사에 유리할 수 있다. 종래 권사방법에서는, 사 이송장격은 0.08 내지 0.15CN/데시텍스의 범위에 놓이게 해야 한다.

같은 이유로, 사 진행방향으로 가늘어지는 마우스피스("깔실내")(59)가 튜브(35)의 상부 선단(39) 위쪽에 제공된다. 깔실내(59)의 내부표면(그리고, 적용가능한 경우, 트럼펫(58)의 내부표면)은 바람직하게는 최소량의 난류가 공기기류에생성되는 그런 프로파일이다. 깔실내(59)는 공기를 실내로부터 흡수하는 구멍뚫린 실린더(61) 내부에 배치된다. 이 구멍뚫린 실린더(61)는 방사노즐(25)로 이루어지는 가열 박스(63)까지 뒤를 연장한다.

제 2의 구멍뚫린 실린더(65)가 공기난류를 방지하는 것을 더욱더 돕는 고정공간(67)을 형성하기 위해 제 1실린더(61) 주위에 제공될 수 있다.

예시된 배열의 변형

롤러(고데트)나 롤러 집합체가 챔버(43)의 출구이후에 제공될 수 있다(권사기전에). 이것은 챔버로부터 나오면서 "예비사" 를 연산하는데 사용될 수 있으며, FDY나 테크닉사의 제조에 사용될 수 있다. 고데트는 또한 스트레칭 없이, 권사전에 사 장력을 조절하는데 간단히 사용될 수 있다.

구멍뚫린 실린더(61)는 와이어 메시, 구멍뚫린 금속시트, 소결된 성형체 또는 섬유부재로 구성될 수 있다. 실린더(61)의 최소직경은 정지한(두꺼운) 액체 필라멘트(29)가 실린더(61)의 내부표면과 접촉하지 않도록 되어야 한다. 실린더는 5 내지 200cm의 축길이를 가질 수 있다.

튜브(35)는 예컨대 0.5cm 내지 20cm 의 내경을 갖을 수 있다. 튜브재료는 중요하지 않으며, 필라멘트가 튜브 내부표면과 접촉시 점착하지 않고 벽자체가 용융되지 않기만하면 된다. 부압발생기(37)에 관한 튜브(35)의 내경은 요구되는 공기속도가 튜브(35) 내부에서 유지되도록 선택된다. 이 공기속도는 바람직하게는 방사속도 즉, 고화 후의 필라멘트 속도보다 크거나 또는 같도록 한다.

보호지대(Z)는 방사노즐(25)과 유입된 공기가 처음 필라멘트와 접하는 지점사이에 제공될 수 있다. 이 지대(Z)는 방사노즐(27) 바로아래에 가열박스(63)상에 링(64)을 설치함으로써 형성될 수 있다. 다른 방법으로 가열박스(63) 자체가 방사노즐(25) 아래에 돌출할 수 있다. 유입되는 공기가 예열될 수 있다.

필라멘트(29)가 튜브(35)의 내부표면에 접하는 위험을 감소시키기 위해 공기분출수단(60)이 튜브의 상부선단(39)에(튜브(35)와 깔실내(59) 사이) 제공될 수 있는데, 주입공기는 튜브축의 방향으로 튜브(35)의 내부표면을 따라 분출된다. 이들 공기분출수단(60)은 또한 드레딩하는 것을 돕는데 사용될 수 있다.

상기 도면의 설명 도입부에서 언급했듯이, 도면에 따르는 "간단한" 방사라인은 공지된 효과를 달성하기 위해 부가의 유니트에 의해 보충될 수 있다. 이런 배열의 예로서(대부분이 당업자에 공지된것), 여기에서는 고화 후 사의 가열을 제안한 DE-A-21 17 659 및 DE-C-40 21 545 만을 언급한다.

DE 2117659는 또한 사의 스트레칭을 위한 롤러 집합체(고데트쌍)을 제공한다.

제 4도는 방사노즐(25)로부터 나올때 중합체가 갑자기 경화되는 것을 방지하기 위해 사의 냉각을 지연시키는 변형을 나타낸다. 이 경우에는 노즐(25)은 가열된 슬리브(70)으로 이어지는데 이것은 사 온도의 급격한 강하를 방지한다. 이 효과는 실린더(61)가 디바이더(72)에 의해 상부부분(61A) 및 하부부분(61B)로 나누어져 비교적 차가운 실내공기는 실린더부분(61B)으로 들어오게 하면서, 더운공기는 디바이더 위의 실린더 부분(61A)으로 전달되는 것으로서 더 도움이 된다.

튜브(35)내의 공기기류는 튜브의 상부선단쪽으로 불어오는 공기에 의해 형성될 수 있다.

튜브(35)쪽으로 들어오는 공기속도는 실린더(61)를 둘러싸고 있고 사의 진행방향으로 실린더에 대하여 이동할 수 있는 격막(74)에 의해 조절될 수 있다. 격막(74)은 구멍뚫려있지 않으며, 따라서 구멍뚫린 실린더(61)로 실내공기의 유입을 제한한다(또는 격막(74)이 아래쪽으로 이동할때 공기가 들어오게 한다).

상기에서 설명한 것과 같이, 튜브(35)내의 공기속도는 사속도와 같아야 한다. 튜브내의 공기기류를 형성하는 실내공기는 바람직하게는 소위 "가로질러 흐름"(사의 길이에 수직)으로 흡입된다. 실내공기의 이런 유입은 사 특성의 불균일에 원인이 되는 어떠한 난류가 나타나지 않아야만 한다. 그러므로, 많은 부피의 공기는 난류의 증가되는 위험을 수반하기 때문에 공기의 부피는 가능한한 제한되어야만 한다(비교적 작은 직경의 튜브(35)의 선택으로).

본 발명의 유리한 효과, 이용 실시예

더 높은 필라멘트 응력의 효과는 중합체 구조의 결정성과 배향이 증가하는 것이다. 따라서, 본 발명의 효과는 결정성 또는 배향을 제한하는 것이다. 그러므로 바람직한 이용분야는 이들 효과가 가장 큰 이점을 제공하는 분야들이다. 이것을 설명하기 위해, 우선 하기의 "사 유형"간의 구별이 있어야만 한다.

a)테크닉사 - 이들 사는 보통 2단계로 제조되는데, "예비사" 가 제 1단계에서 방사되고, 강도를 크게 증가시키는 목적을 위해 제 2단계에서 이(경화된) 예비사가 연신된다. 예비사에서는, 제 2단계에서 최대의 스트레칭을 갖기 위해, 결정성과 배향모두 가능한한 낮아야 한다. 완전성을 위하여, 상기 단계들은 "2 단계" 또는 "1 단계" 로 수행됨을 여기에서 언급해야만 한다. 소위 2단계 방법에서는, 예비사는 낮은 속도로 권사되고, 보빈은 스트레칭을 위한 다른 기계로 이동된다. 1 단계에서는, 예비사는 권사되기 전에 고데트 집합체에서 스트레칭된다.

b) POY섬유사 - 이 "부분적으로 배향된 사" 는 추가의 공정, 즉 스트레칭 또는 드래프트 텍스쳐링(draft texturing)을 위한 예비사로서 제공된다. 제 2단계에서 최적 효과를 이루기 위해, 결정성은 일정한 상한선을 초과하지 않아야 한다.

예컨대 PES사는 바람직하게는 최대 20%의 결정성을 가지며 약 80 내지 150%의 신도와 약 50 ±10%의 보일링수축율을 부여한다.

c) FDY섬유사 - 이 "충분히 연신된 사"는 어떤 추가의 공정단계 없이 최종사용을 위해 적합하다. 이 경우에서는 예컨대 PES-FDY 사에서는 약 20 내지 50%의 더 높은 결정성이 조건에 맞으며, 25 내지 45%의 신도, 3 내지 5CN/데시텍스의 강도 및 0내지 10%의 보일링수축율을 부여한다.

이들 실시예는 명백하게 알맞은 결정성이 이용분야에 따라 크게 다양함에도 불구하고, 각 이용에 대하여 상한이 있다는 것을 나타낸다.

그러므로 주어진 공기속도에 대한 결정성 또는 배향의 정도에 영향을 주는 본 발명은 하기의 효과를 이루기 위해 사용될 수 있다.

- 보통 종래의 속도보다 빠른 이송속도를 소정의 특성을 갖는 사를 방사하는 것(예컨대, 보통 공지된 사 특성을 유지하면서 2500 내지 5500m/min의 보통 규정속도 대신에 7000 내지 8000m/min의 이송속도에서 0.5내지 30 데시텍스/ 필라멘트를 갖는 POY사를 방사하는 것.)

- 보통 불가능한 경우인 경제적인 이송속도로 일정한 중합체로부터 더 가는 필라멘트나 또는 필라멘트를 방사하는 것(예컨대, 약 3000m/min의 이송속도로 약 0.1 내지 0.5 데시텍스/필라멘트의 PES POY사를 방사하는 것.).

일정한 사 유형을 방사하기 위한 공지된 방법의 하기의 변형은 본 발명의 이용의 실시예로서 주어진다.

FDY PES사에 대한 공지된 방법

PES(폴리에스테르)사는 약 3600m/min의 속도로 고데트 집합체에 이송된다.(권사없음). 집합체은 약 1.45의 드래프트를 도입하여, 스트레치된 사는 약 5200m/min의 방사속도로 권사되어 6데시텍스/필라멘트까지의 사가 주어진다.

FDY PES 사에 대한 신규한 방법

본 발명에 의하여, 고데트 집합체으로의 이송속도가 기준사의 특성이 크게 변화됨없이 약 7000m/min 로 증가된다.

드래프트는 변화없이 그대로이고, 그결과 공지된 사의 특성이 유지된다.

권사종결속도는 10,000m/min 이상으로 증가된다.

테크닉 사에 대한 공지된 방법(예컨대 코드직물)

PES 또는 PA(폴리아미드)사는 400 내지 600m/min의 속도로 고데트 집합체에 이송된다(예컨대 PES코드 직물은 약 400m/min).

고데트 집합체에서 스트레칭에 이어서 사는 약 2000 내지 3500m/min의 권사종결속도로 권사된다.(예컨대 PES 코드직물은 2200 내지 2500m/min) 권사된 사는 10 데시텍스/필라멘트 까지에 대하여 7 내지 9g/데니어의 강도를 갖는다.

테크닉 사에 대한 신규한 방법

본 발명의 적용을 통하여, 특성이 공지의 방법과 같이 남아 있으면서, 사는 노즐로부터 고데트 집합체까지 1000m/min의 속도로 이송될 수 있다. 이것은 권사된 사의 특성이 공지의 방법과 같이 남아있으면서 권사종결속도가 5500m/min 이상으로 증가될 수 있게 한다.

HMLS 사에 대한 공지의 방법

"고 모듈러스 저 수축율"(HMLS) 사는 최근에 코드직물에 대하여 사용되고 있다. 방사에서는 PES사는 3000 내지 3500m/min의 속도로 예비사가 스트레치되는 고데트 집합체에 이송된다.

스트레치된 사가 약 6000m/min의 권사종결속도로 권사된다. 그것의 비교적 높은 배향과 높은 결정성에도 불구하고, 이 사는 일정한 이용분야의 규정된 프로파일을 충족시킬 수 있다.

HMLS에 대한 신규한 중합체

HMLS 방법은 다른 중합체가 방사조건에 다르게 반응하기 때문에, 다른 유형의 중합체로 곧바로 이동될 수 없다. 서술된 방사조건하에서, 폴리프로필렌(PP) 및 PA(PA 6.6을 포함)는 제 1고데트에서도 PES보다 더욱더 높은 결정성을 나타내는데, 그 결과 스트레칭에서 문제가 된다.

본 발명은 이 조건에 맞지않은 결정성을 감소시키는 그런 경우에 적용될 수 있다.

필라멘트가 일정한 제한 이하의 응력수준에서 처리될때, 필라멘트는 고화지점에 이르기까지 꾸준히 가늘어지며, 고화는 소위 유리온도에서 일어난다. 응력이 증가되면, 중합체는 유리온도이상에서 고화되며(비록 냉각조건이 달리 변하지 않고 그대로 일지라도), 이 고화는 증가하는 결정성을 수반한다. 이것은 실질적으로 "네킹"의 위험을 증가시킨다.

더 높은 사속에서, 필라멘트 절단의 위험이 남아 있다. 이 위험은 응력의 감소로 크게 줄어들지만, 이것은 또한 한층더 이 위험을 감소(제어)시키기 위해 다른 방사조건을 조절하는 것이 유리할 수도 있다. 이런 조건은 예컨대 가속도, 단위 길이당 신도(△x/x) 및 냉각을 포함한다. 이들 조건은 다음의 방법 변수에 의해 영향받을 수 있다: 거리A(튜브의 상부선단에서 노즐판까지), 튜브길이, 공기기류속도 및 공기온도. 이들 수단에 의해 보통 종래조건과 거의 동일한 방사조건들을 내는 것이 가능하다.

예컨대 EP 456 505 의 경우와 같이 온도변화를 통하여 효과를 달성하는 것이 본 발명의 주 목적은 아니다. 그러나 이것은 하기에 제 5도 및 제 6도를 참고로 하여 설명된 것과 같이 열처리에 의존하는 방법과 매우 잘 결합될 수 있다. 이들 도면에서는, 제 3도에 따르는 구체예에서와 같은 부품들은 같을 부호로 지시된다.

따라서, 제 5도에 따르는 구체예는 예컨대 방사노즐(25), 튜브(35), 챔버(43) 및 공기 드레프트(51)로 이루어진다. 노즐(25)과 튜브(35) 사이의 영역은 제 5도에서 자세하게 나타내지 않지만, 제 3도 또는 제 4도로 부터 유추할 수 있다.

제 5도에서는 챔버(43)아래에 열처리 채널(80)이 있다.

이 채널내에서는, 뜨거운 공기(예로서 200내지 240℃ 온도) 가 위쪽으로 흐름으로써 고화된 사는 유리점(그러나 용융온도이하) 위의 온도까지 재가열된다. 채널에서 나온 사는 고데트 쌍(82,84)으로 이송되지만, 사는 고데트에 의해 스트레치 되지 않는다. 고데트 쌍으로 들어가는 드레드의 장력은 사가 스트레칭 또는 신장지점(DP)상에서 스트레치되는 그런 방식이다. 고데트쌍 이후의 드레드 장력은 권사기(27)에 드레드를 권사하기에 적당한 것이다.

이 연장된 방법의 바람직한 변형을 제 6도의 개략도에 나타내는데, 열처리가 본 발명에 제공된 장치에 통합되어 있다. 제 6도는 튜브(35)의 하부선단 부분(고화지점(EP)의 부근)을 나타낸다. 제 3도의 챔버(43)는 여기에서 예컨대, 약 7000m/min에서 약 500m/min까지 공기기류속도를 감소시키기 위한 목적으로 비교적 더 큰 연장채널(90)에 의해 대체되고 있다.

채널(90)내에서 느리게 흐르는 공기는 사가 유리점 이상 그러나 용융점 이하의 온도에 이르도록 가열수단(92)에 의해 가열된다. 공기기류의 늦음은 또한 공기저항(공기마찰)을 증가시켜, 그 결과 드레드 장력이 일치하여 증가된다. 이것은 채널(90)의 하부에서 스트레칭이나 신장지점(DP)을 생성한다. 스트레칭은 결정성을 증가시켜, 낮은 비등수축율을 생성한다. 이 방법에 의해 제조된 사는 직접 섬유 이용분야(예컨대, 편직, 제직)에 사용될 수 있다.

Claims (10)

1. 공기기류를 사의 진행방향으로 사 표면에 발생시키는 용융방사방법에 있어서, 공기기류는 중합체 물질이 아직 고화되지 않은 사 길이의 적어도 일부에 걸쳐 흐르고, 사의 이 일부길이에 걸쳐서 사의 진행방향으로의 공기기류속도는, 필라멘트와 인접 공기층 사이에 단지 무시할 수 있는 마찰력이 일어나는 정도로, 진행하는 필라멘트의 속도에 적어도 밀접하게 대응하여, 필라멘트에 작용하는 공기가 끄는 힘을 감소시켜 이로써 고화시 필라멘트응력을 감소시키는 것을 특징으로 하는 용융방사방법.
2. 제 1 항에 있어서, 사는 소정의 속도로 권사장치 및 그 내부의 보빈(패키지)에 이송되며, 권사속도는 사의 진행방향으로 공기흐름의 도움이 없다면, 방사라인중의 소정의 지점으로 부터 우세한 사속도가 사와 인접 공기층 사이의 마찰력이 사 특성에 영향을 주는 부가의 응력을 사에 미치도록 되는 정도이고, 공기기류가 상기 지점으로부터 발생되는데 이 공기기류는 사와 인접 공기층 사이의 마찰력이 사 특성에 크게 영향을 줄수 있는 한계 아래에 있도록 하는 사의 진행방향으로의 속도를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 공기기류는 적어도 사 특성이 더 이상 상기 마찰력에 의해 영향받지 않는 방사라인중의 지점까지, 즉 중합체 물질이 고화되는지점에 근접한 지점까지 사를 동반하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 사가 소정의 속도로 보빈으로 권사되는 권사장치로 이송되며, 여기서 권사속도는 사의 진행방향으로 공기의 흐름에 의한 도움이 없다면 사 진행에서 "네킹"이 일어나게 되는 수준으로 설정되는 용융방사방법에 있어서, 사의 진행방향으로의 공기기류속도가, 필라멘트와 인접 공기층 사이에 단지 무시할 수 있는 마찰력이 일어나는 정도로, 진행하는 필라멘트의 속도에 대응하거나 또는 밀접하게 대응하여, 필라멘트에 작용하는 공기가 끄는 힘을 감소시켜 이로써 고화시 필라멘트응력을 감소시키며, 따라서 높은 권사속도에서 낮은 배향의 사의 제조를 허용하도록 하는, 공기의 흐름이 네킹이 방지되도록 도와주는 것을 특징으로 하는 용융방사방법.
5. 제 4 항에 있어서, 방법이 또한 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 따라 행해지는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 방사노즐과 권사기를 갖는 필라멘트의 용융방사장치에 있어서, 사의 진행방향으로 공기기류를 발생시키는 수단이 제공되며, 사의 표면상의 공기기류의 속도는, 다만 무시할 수 있는 마찰력이 사와 인접 공기층 사이에서 일어나고 상기 수단이 공기기류에 의한 도움이 없다면 사 특성에 영향을 주는 마찰력이 일어나게 되는 방사라인중의 한 지점으로부터 공기기류가 흐르도록 형성되는 방식으로, 사의 표면속도와 일치하며, 공기기류는 필라멘트가 고화되는 지점에까지 흐르는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제 6 항에 있어서, 수단이 공기기류가 필라멘트의 근방에서 튜브를 통하여 인도되도록 방사라인을 에워싸는 튜브로 이루어지는 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 공기기류가 부압의 발생에 의해 만들어지는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제 7 항에 었어서, 실내공기가 공기기류를 형성하기 위해 튜브의 상부선단으로 유입되는 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 수단이 필라멘트가 노즐 출구로 부터 나온 후, 그것의 냉각을 지연시키기 위해 방사노즐에 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.