KR100389668B1 - 중합체 필라멘트의 방사 공정 - Google Patents

중합체 필라멘트의 방사 공정 Download PDF

Info

Publication number
KR100389668B1
KR100389668B1 KR10-2000-7011200A KR20007011200A KR100389668B1 KR 100389668 B1 KR100389668 B1 KR 100389668B1 KR 20007011200 A KR20007011200 A KR 20007011200A KR 100389668 B1 KR100389668 B1 KR 100389668B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
tube
filament
yarn
quench
height
Prior art date
Application number
KR10-2000-7011200A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20010042546A (ko
Inventor
그레고리 유젠 스위트
죠오지 바실라토스
Original Assignee
이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니 filed Critical 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
Publication of KR20010042546A publication Critical patent/KR20010042546A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100389668B1 publication Critical patent/KR100389668B1/ko

Links

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/08—Melt spinning methods
    • D01D5/088—Cooling filaments, threads or the like, leaving the spinnerettes
    • D01D5/092—Cooling filaments, threads or the like, leaving the spinnerettes in shafts or chimneys
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2913—Rod, strand, filament or fiber
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2913—Rod, strand, filament or fiber
    • Y10T428/2933—Coated or with bond, impregnation or core
    • Y10T428/2964—Artificial fiber or filament
    • Y10T428/2967—Synthetic resin or polymer

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)

Abstract

연속 중합체 필라멘트를 방사시키기 위한 용융-방사 공정에서, 냉각 기체는 방사구 아래 대역에 있는 새롭게 압출된 용융 필라멘트에 도입된다. 이 필라멘트 및 냉각 기체는 제한된 크기이고 필라멘트가 냉각되는 동안 필라멘트를 둘러싸는 튜브를 통해 이 대역의 밖으로 함께 통과된다. 이 튜브의 상부는 방사구의 정면 아래 80 cm까지 배치된다. 기체가 필라멘트 속도 미만인 속도로 튜브를 떠나도록 기체를 가속시킴으로써, 또한 튜브의 상부를 방사구 아래 80 cm 미만의 거리에 배치함으로써, 조작 문제를 일으키지 않고 개선된 균일성을 갖는 얀을 생성하는 것이 가능하다. 덧붙여, 이러한 공정으로, 신장율의 상응하는 감소 또는 인취 장력의 증가 없이 얀의 인출 속도를 증가시키는 것이 가능하다.

Description

중합체 필라멘트의 방사 공정 {Process for Spinning Polymeric filaments}
대부분의 합성 중합체 필라멘트는 용융 방사된 것이다. 즉, 이들은 가열된 중합체 융액으로부터 압출된다. 이는 나일론을 발명한 더블유. 에이취. 캐로더스 시대 이후로 50년 이상 동안 행해져 왔다. 오늘날에는, 새롭게 압출된 용융 섬유 스트림은 방사구로부터 나온 이후, 경화를 촉진시키기 위해 냉각 기체의 흐름에 의해 급냉되어, 연속 필라멘트 사의 포장 단위를 형성하도록 권취되거나 또는 다르게 가공될 수 있다. 예를 들면, 프로세싱을 위해 한 다발의 평행 연속 필라멘트로서, 예를 들면, 연속 필라멘트 토우로 모아질 수 있고, 스테이플로의 변환 또는 다른 공정에 들어갈 수 있다.
당업계에서 급냉 장치는 브라운리의 영국 특허 제1 034 166호 및 미국 특허 제3,336,634호에 기재된 것들을 포함한다. 영국 특허 제1 034 166 A호의 도 2에는 실시예 앞 페이지 2에 논의된 바대로, 공기가 입구 문 (22) 및 천공된 부분 (24)를 통해 들어가는 것을 보여주는 화살표가 있다. 브라운리의 상기 문헌들 중 어느 것도 밀폐된 급냉기를 포함하지 않으므로, 얼마나 많은 기체 용량이 바깥의 실내 공기로부터 필라멘트에 의해 빨아들여지는지, 또 얼마나 많은 양의 기체가 공급된 냉각 기체를 따라 튜브를 통과하는지를 아는 것은 불가능하다. 그러므로, 어떤 속도로 기체가 튜브를 통과하는지, 그리고 기체가 필라멘트의 속도보다 작은 속도로 튜브를 떠나는지를 아는 것이 불가능하다. 유사하게, 미국 특허 제3,336,634호는 공기가 공기통 (10)의 상부로 들어가는 것을 보여준다. 더처어트의 미국 특허 제3,067,458호는 도 4에 감소된 직경의, 튜브, 또는 깔때기 (26)을 개시하고 있다. 더처어트의 급냉기는 밀폐되어 있고, 사용된 유량 및 깔때기 직경 계산에 의해, 깔때기내에서의 기체 속도가 권사 속도보다 작다는 결론이 가능하다. 그러나, 더처어트는 깔때기를 떠나는 필라멘트의 속도 및 이들의 속도가 깔때기를 빠져나가는 기체 속도와 관련하여 중요성을 갖는지에 대해 언급하지 않는다. 그러므로, 이 문단에 언급된 어느 참고 문헌도 기체가 가속되지만 필라멘트의 속도보다 작은 속도로 튜브를 떠나도록 하기 위해 튜브의 치수 및 위치를 조절하는 것을 개시하지 않는다.
1980년대에, 바씰라토스 및 스제는 중합체 필라멘트의 고속 방사를 현저하게 개선시켰고 이러한 사실 및 생성된 개선된 필라멘트를 미국 특허 제4,687,610호 (바씰라토스), 제4,691,003호, 제5,034,182호 (스제 및 바씰라토스) 및 제5,141,700호 (스제)에 개시하였다. 이들 특허는 기체는 필라멘트의 온도 및 약화 프로파일을 조절하기 위해 새롭게 압출된 필라멘트 주위를 둘러싸고, 기체 속도는 공기가 필라멘트에 대해 당기는 효과를 나타내도록 필라멘트 속도의 적어도 1.5배 내지 약100배가 되도록 하는 기체 조작 기술을 개시하고 있다.
테이진의 일본 특허 제03 180508호 (테이진 '508)는 방사구로부터 직경이 감소된 부분까지의 거리의 중요성을 논의한다. 구체적으로, 테이진 '508은 직경이 감소된 부분의 위치가 캡 표면으로부터 80 cm 미만의 거리에 있으면, 얀은 방사 중 절단 시간에서 차단되어, 조작상 문제가 있을 수 있음을 개시하고 있다.
본 발명은 중합체 필라멘트의 방사 공정, 및 더욱 구체적으로, 이러한 필라멘트가 가열된 중합체 융액으로부터 압출되어, 경화하고 이후 권취되거나 또는 달리 가공된 후 급냉되는 방법에 관한 것이다.
발명의 요약
선행 기술의 교시와 대조적으로, 본 발명자들은 필라멘트의 속도보다 작은 속도로 튜브를 떠나도록 기체를 가속시킴으로써, 또한 튜브의 상부를 방사구 아래 80 cm 미만의 거리에 배치시킴으로써 조작상의 문제를 일으키지 않고 개선된 균일성을 갖는 얀을 생산하는 것이 가능함을 알아내었다. 덧붙여, 본 발명자들은 이러한 공정에 의해, 신장률의 상응하는 감소 또는 인취 장력 증가없이 얀의 인출 속도를 증가시키는 것이 가능함을 알아내었다.
그러므로, 본 발명에 의해 방사구에 있는 가열된 중합체 융액으로부터 500 m/분 이상의 표면 속도로 작동되는 롤에 이르는 경로로 연속 중합체 필라멘트를 방사시키는 용융-방사 공정이 제공된다. 냉각 기체는 방사구 아래 대역에서 새롭게 압출된 용융 필라멘트를 향해 도입된다. 필라멘트 및 냉각 기체는 제한된 치수를 갖고 필라멘트가 냉각되는 동안 필라멘트를 둘러싸는 튜브를 통해 대역 밖으로 함께 빠져나간다. 튜브의 상단은 방사구 아래 80 cm 미만, 바람직하게는 64 cm 미만의 거리에 배치된다. 튜브의 크기와 위치 및 기체의 양은 기체가 가속되지만 필라멘트의 속도보다 작은 속도로 튜브를 떠나도록 조절된다.
도면의 간단한 설명
도 1은 도 2에 제시된 본 발명에 따른 기구와의 비교를 위해 대조용으로서 사용되었던 선행 기술 기구의 부분적 단면의 도식적 정면도이다.
도 2는 실시예 7 및 8에 사용된 바대로, 실시예 1 내지 6에 사용된 급냉 장치의 다양한 요소를 위해 사용된 높이를 표시하기 위해, 본 발명을 실시하기 위한 기구의 한 실시 양태의 부분적 단면의 도식적 정면도이다.
도 3은 실시예 1 내지 6에 사용된 바대로, 본 발명을 실시하기 위한 또다른 실시 양태의 기구의, 부분적 단면의 도식적 정면도이다.
도 4는 본 발명의 공정에 따라 만들어진 생산품, 및 비교를 위한, 기존 시판 제품 및 선행 기술의 실시예의 얀에 대한 데니어 스프레드 (DS) 대 필라멘트 당 데니어 (dpf)의 플롯이다.
바람직한 실시 양태의 상세한 설명
본 발명에 의해, 연속 중합체 필라멘트를 방사시키는 용융-방사 공정이 제공된다. 용어 "필라멘트"는 본원에서 포괄적인 의미로 사용되고, 필라멘트가 합성 중합체가 일반적으로 초기에 용융 방사 (압출)된 상태 그대로의 연속 중합체 필라멘트의 형태로 제조되더라도, 절단된 섬유 (흔히 스테이플로 언급됨)를 반드시 배제하지는 않는다. 본 발명은 폴리에스테르 필라멘트에 제한되지 않고, 폴리아미드, 예를 들면 나일론 6,6 및 나일론 6, 폴리올레핀, 예를 들면, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌과 같은 다른 중합체 및 몇 가지 예만 들더라도 공중합체, 혼합된 중합체, 혼합물 및 분지쇄 중합체에 적용될 수 있다.
대조용으로 사용되는 급냉 장치 및 공정은 우선 도면의 도 1을 참조로 설명될 것이다. 도 1에 제시된 급냉 장치는 바씰라토스가 미국 특허 제4,687,610호에 교시한 것의 변형이다. 도 1의 이 급냉 장치는 하우징 (50)의 외벽 (51)에 형성된유입관 (54)를 통해 유입되는 가압된 냉각 기체가 공급된 쳄버 (52)를 형성하는 하우징 (50)을 포함한다. 쳄버 (52)는 쳄버 (52) 상반부의 내부 표면을 한정하고, 하우징 (50)에 대해 중심에 위치되고 하우징 (50)이 접해 있는 정면 (16a, 방사 팩 (16)의)로부터 인출되는 방사구 정면 (17)에 있는 구멍 (제시되지 않음)을 통해 가열된 방사 팩 (16) 내의 가열된 융액으로부터 새롭게 압출되고 여전히 용융된 한 다발의 필라멘트 (20)이 통과하는, 방사구 정면 (17) 아래의 대역 (18)으로 가압된 냉각 기체가 쳄버 (52)로부터 내부로 방사적으로 유입되는 원통형 급냉 스크린 장치 (55) 아래, 쳄버 (52)의 하반부에서, 내벽 (66)에 부착된 바닥 벽 (53)을 가진다. 필라멘트 (20)은 필라멘트를 둘러싸는 내벽 (66)에 의해 형성된 튜브를 통해 대역 (18)로부터 급냉 장치를 벗어나 풀러 롤 (34)까지 아래로 이어져 있고, 이것의 표면 속도를 필라멘트 (20)의 인출 속도라고 한다.
하기 치수는 이들이 통상적인 방사 급냉 대조용들을 위해 제시되므로 (예를 들면, 표 1 내지 9), 도 1에 제시된다:
A - 급냉 지연 높이, 정면 (16a) 위 방사구 정면 (17)의 높이임;
B - 급냉 스크린 높이, 원통형 급냉 스크린 장치 (55)의 높이임 (정면 (16a)로부터 내벽 (66)의 상단부까지 확장); 및
C - 튜브 높이, 필라멘트가 원통형 급냉 스크린 장치 (55)의 바닥 아래를 통과한 후 하우징 (50)의 바닥 (53) 아래를 통과할 때까지 필라멘트 (20)를 둘러싸는 내벽 (66)의 높이임.
이해할 수 있겠지만, 본 발명자들이 방사구 (정면)로부터 튜브 출구까지 대조용으로서 사용한 공정에 대한 총 높이는 A + B + C이었다.
이제 본 발명에 따른 바람직한 급냉 장치 및 공정을 이제 도면의 도 2를 참조로 기술할 것인데, 유사한 참고 숫자는 가열된 방사 팩 (16), 하우징 (50)이 부착된 방사 팩의 정면 (16a), 방사구 정면 (17), 대역 (18), 필라멘트 (20), 풀러 롤 (34), 하우징 (50)의 외벽 (51), 쳄버 (52), 바닥 벽 (53), 유입구 (54) 및 원통형 급냉 장치 (55)를 위한 도 1에서와 같은 요소들을 표시한다. 그러나, 원통형 급냉 스크린 장치 (55) 아래로 더 진행하면, 급냉 장치 및 공정은 도 1에 제시되고 상기 기술된 대조용과 다르다. 아래로 진행하면, 필라멘트는 원통형 급냉 스크린 장치 (55)와 내경이 동일한 짧은 튜브 (71)을 효과적으로 통과하고, 바람직하게는 점차 가늘어지는 부분 (72)를 통과한 후 내경이 더 작은 튜브 (73)으로 들어갈 수 있고, 이때 이 요소들의 크기는 필라멘트 (20)이 튜브 (73)으로 들어감에 따라 작아지고, 유입구 (54)로 유입되어 필라멘트(20)과 함께 튜브(73) 밖으로 나오는 냉각 기체의 양을 고려할 때, 튜브 (73)을 떠나는 이러한 기체의 속도는 튜브 (73)을 떠날 때 필라멘트 (20)의 속도보다 작다. 필라멘트 (20)은 바람직하게는 튜브 (73)을 떠나기 전에 이미 경화될 것이고, 이러한 경우, 튜브 (73)을 떠날 때 필라멘트의 속도는 이미 롤 (34)에서 이들의 인출 속도와 동일한 속도일 것이다.
도 1에 제시되어 있는 상기 논의된 높이 치수 A 및 B에 덧붙여, 표 1 내지 9는 도 2에 대해 다음을 더 열거한다:
C1- 연결 튜브 높이 , 짧은 튜브 (71)의 높이임; 또는
C2- 테이퍼 높이를 연결, 점차 가늘어지는 부분 (72)의 높이임; 또는
C3- 튜브 높이, 이 경우에는, 냉각 기체를 대역 (18)로부터 가속시키는 제한된 내경의 튜브 (73)의 높이.
이해할 수 있겠지만, 방사구 (정면)로부터 튜브 출구까지 본 발명의 얀을 만들기 위해 사용된 공정에 대한 총 높이는 A + B + C1+ C2+ C3이다.
도 1 및 2에 제시된 바대로, 필라멘트 (20)은, 급냉 장치를 떠난 후, 가열된 방사구로부터 이들의 경로에 있는 필라멘트 (20)을 당기는 작동 롤 (34)까지 아래로 게속 진행하고, 그래서 롤 (34)에서의 이들의 속도는 작동 롤 (34)의 표면 속도 (미끄럼 무시)와 동일하며, 이 속도는 인출 속도로서 알려진다. 통상적으로 (도면에 제시되지 않음) 피니쉬는 이들이 얀으로서 작동 롤 (34)에 도달하기 전에 고체 필라멘트 (20)에 적용된다. 이때, 상이한 형태의 권사 장치가 사용될 수 있고, 3롤 권사 장치는 녹스의 미국 특허 제4,156,071호에 제시된 바대로, 그에 제시된 바대로 인터레이싱된, 연속 필라멘트사, 또는 예를 들면, 소위 고데트-레스 (godet-less) 계를 위해 바람직하고, 여기서 얀은 도 1의 (34)와 같이 제시된 제 1 작동 롤상에 한 포장 단위로서 짜여지고 이후 권취되거나, 또는, 예를 들면, 필라멘트는 짜여지거나 또는 권취되지 않고 토우로서 가공을 위해 한 다발의 평행 연속 필라멘트로서 통과될 수 있고, 몇몇 이러한 다발들은 일반적으로 토우-공정을 위해 함께 혼합된다.
도 3을 참조로, 본 발명에 따른 8개의 급냉 장치의 도식적 배열이 실시예에 의해 단일 확산기내에 제시된다. 다양한 요소들이 도 2 (및 이후 실시예에 있는 표)를 참조로, 질서있게, 윈쪽에 있는 시스템상에 제시되어 있으며, 여기서 "지연"은 방사구 정면 (17)과 정면 (16a) 사이의 "급냉 지연 높이 A"에 해당하고, "스크린 튜브"는 원통형 급냉 장치 (55)의 바닥 및 짧은 튜브 (71)의 상단까지 뻗어 있는 "급냉 스크린 높이 B"에 해당하고, "슬리브"는 점차 가늘어지는 부분 (72)의 상단까지 뻗어 있는 "연결 튜브 높이 (C1)"에 해당하고, "콘"은 더 작은 내경의 튜브 (73)의 상단까지 뻗어 있는 "연결 60o테이퍼 높이 (C2)"에 해당하고, "튜브"는 "튜브 높이 (C3)", 즉, 더 작은 직경의 튜브 (73) 그 자체에 해당한다. 후자인 "튜브"는 조정가능한 것으로 제시되고, 오른쪽에 있는 시스템에 대해 상승되어 있고, 이는 이러한 튜브의 위치를 조절하기 위한 수단을 제공하는 것을 주목하게 할 것이다. 또한 상이한 크기의 튜브로 치환하고(하거나) 냉각 기체의 공급 (공통의 "공기 유입구"를 통해 유입됨)을 용량 및/또는 온도면에서 조정하여 급냉 조건을 조정하고 기체 속도가 가속되는 것 (그러나 필라멘트의 소도보다 작게만 가속됨)을 확실히 할 수 있다.
본 발명의 장치 및 공정은 필라멘트의 인출 속도의 약 1/4 내지 약 1/2의 가속된 기체 속도로 작동될 수 있다. 튜브를 지나는 기체 속도는 공급된 기체 용량및 튜브의 단면적으로부터 계산하는 것이 용이하고, 필라멘트의 인출 속도는 튜브를 떠나므로 필라멘트의 속도보다 측정하는 게 더욱 용이하다. 필라멘트는 튜브를 떠나기 전에 경화되어서, 필라멘트가 바람직하게는 이들이 필라멘트보다 더 느린 속도로 기체가 있는 튜브를 떠나므로 이미 인출 속도 또는 거의 인출 속도에 있는 것이 바람직하다. 기체와 필라멘트의 상대 속도는 원하는 결과에 따라 다를 수 있다. 예를 들면, 기체 속도는 필라멘트 속도의 약 20% 내지 약 60%만큼 작거나, 또는 원한다면, 90% 또는 95%에 이를 만큼 클 수 있지만, 본 발명자들은 당업계에 이미 제안된 것과 대조적으로, 둘다 급냉 장치의 바닥으로부터 나오므로 필라멘트의 속도보다 크게 기체 속도를 가속시키는 것을 피하는 것이 중요함을 알아내었다.
그러므로, 본 발명에 따르면, 냉각 기체는 새롭게 압출된 필라멘트가 분리된 스트림으로써 모세관을 통해 방사구로부터 용융된 형태로 나오는 방사구 아래 대역에 우선 도입된다. 냉각 기체의 이 도입은 다양한 방식으로 수행될 수 있다. 예를 들면, 냉각 기체를 도입시키는 통상적인 방법이 사용될 수 있거나, 또는 새로운 방법들이 고안될 수 있다. 어떤 방법이 선택되든지, 냉각 기체는 아마도 방사구로부터 천천히 멀어져가는 필라멘트의 움직임의 방향으로 비교적 작은 성분의 속도로 대역에 도입될 것이다. 이러한 대역의 단면적은 새롭게 압출된 필라멘트속의 단면적보다 상당히 큰 것이 통상적이었다. 그러나, 대역을 떠나기 위해, 본 발명에 의해, 냉각 기체는 제한된 단면적 (대역의 단면적보다 작음)의 튜브로 들어가야 하고, 그래서 기체는 이것이 들어가서 아래로 통과함에 따라 가속해야 한다. 이는 냉각 기체를 필라멘트속에 유입시키고, 이는 필리멘트에 대한 이 기체의 냉각 효과를 증진시키는 것으로 여겨진다.
튜브에 점차 가늘어지는 입구를 제공하는 것이 바람직하다. 적절히 가늘어지는 튜브 입구는 냉각 기체의 가속을 고르게 해주며, 말단간 균일성의 감소를 유도할 수 있는 난류를 피하게 해준다. 점차 가늘어지는 튜브 입구는 30o, 45o및 60o의 테이퍼 각을 갖는 것이 사용되었고, 최적의 테이퍼 각은 인자들의 조합에 의존한다. 1 인치 (2.5 cm) 직경의 튜브가 실제에 있어서 매우 유용한 것으로 밝혀 졌다. 1.25 인치 (3.2 cm) 직경의 튜브 또한 효과적으로 사용되었다. 튜브의 상단이 방사구로부터 너무 멀리 떨어져 있지 않은 것이 바람직하다. 튜브의 상단은 방사구 정면으로부터 80 cm 또는 그 미만, 바람직하게는 방사구 정면으로부터 64 cm 또는 그 미만으로 떨어져 있어야 한다. 그러므로, 상기 논의된 바와 같은 높이, A + B + C1+ C2는 80 cm 미만, 바람직하게는 64 cm 미만이어야 한다.
본 발명은 필라멘트의 원형 배열을 둘러싸는 급냉 장치에 제한되지 않고 더욱 광범위하게, 예를 들면, 방사구 아래 대역에 있는 적합한 구성의 새롭게 압출된 용융 필라멘트 배열에 냉각 기체를 도입시키는 다른 적합한 급냉 장치에 적용될 수 있다. 더욱이, 치수가 제한된 튜브의 형태는 단면이 원통형이어야 할 필요는 없고, 특히 비원형 필라멘트 배열이 압출될 때, 다양할 수 있다. 예를 들면, 정사각형, 직사각형, 타원형 또는 다른 단면이 사용될 수 있다. 이러한 튜브의 단면의 크기는 공급되는 냉각 기체의 용량과 연결하여, 튜브로부터 나오는 냉각 기체의 속도를 계산하는 데 중요하다.
냉각 기체는 공기가 다른 기체보다 싸기 때문에, 특히 폴리에스테르 가공의 경우 바람직하게는 공기이나, 다른 기체, 예를 들면, 증기, 또는 불활성 기체가 사용될 수 있다.
본 발명의 공정에 의해, 균일성을 개선시키고/또는 신장율 (EB)에 있어서의 상응하는 감소 또는 인취 장력의 증가 없이 얀의 인출 속도를 증가시키는 것이 가능하다. 데니어 스프레드 (DS)는 본원에서 개선된 균일성을 보이기 위해 사용된다. 데니어 스프레드는 얀을 따라 규칙적인 간격으로 측정된 중량 변화를 계산함으로써 얻어지는 얀의 말단간 불균일성에 대한 척도이다. 파괴점 신장율은 얀이 끊어질 때까지 얀을 잡아늘일 수 있는 정도에 관한 척도이고, 미국 특허 제5,066,447호에 기술된 바대로, 원래 길이에 대한 백분율로서 측정된다.
그러므로, 본 발명에 따르면, 파괴점 신장율이 약 100% 이상인 연속 필라멘트 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 얀이 제조된다. 이 얀은 25 내지 150개의 필라멘트를 포함한다. 이 얀은 하기 식에 의해 주어진 데니어 스프레드를 갖는다:
%데니어 스프레드 ≤ 0.11 (데니어/필라멘트) + 0.76 (1)
이 식 (식 (1))은 필라멘트 당 4.0 미만의 데니어 (필라멘트 당 4.5 dtex 미만)의 얀에 대해 타당하다.
도 4는 하기 실시예에 따른 본 발명의 얀, 및 유사한 데니어 및 필라멘트수의 선행 기술의 얀에 대한 데니어 스프레드 대 필라멘트 당 데니어를 도시한다.
바람직하게는, 본 발명의 얀은 25% 이상의 정련 수축률 (boil offshrinkage, BOS)을 갖는다. 정련 수축은 얀의 형태를 정량화하며 당업계에 기술된 바대로 통상적으로 측정된다.
본 발명은 하기 실시예에 추가로 설명된다. 실시예에서 논하는 대부분의 섬유의 성질은 통상적인 인장 및 수축 성질이고, 통상적으로 또는 인용된 종래 문헌에 기술된 바대로 측정된다. 상대 점도는 흔히 본원에 "LRV"로서 언급되고, 용매 10 ml에 있는 중합체 80 mg의 용액의 점도 대 용매 자체의 점도의 비율이고, LRV를 측정하기 위해 본원에 사용된 용매는 황산 100 ppm을 함유하는 헥사플루오로이소프로판올이고, 이 측정은 브로더스의 미국 특허 제5,104,725호 및 던칸의 미국 SIR H1275에 기술된 바대로, 25oC에서 이루어졌다.
본원에서의 데니어 스프레드 (DS)는 슬롯내의 순간적 중량에 반응하는 축전기 슬롯을 통해 얀을 이동시킴으로써, 하기와 같이 정의되고 측정된다. 시험 샘플은 0.5 m 마다 측정하는 8개의 30 m 서브섹션으로 전자적으로 나뉘어진다. 각각의 8개의 서브섹션내에서 최대 및 최소 중량 측정치 사이의 차이들이 평균내어 진다. 본원의 데니어 스프레드 (DS)는 얀의 총 240 m에 대한 평균 중량에 의해 나뉘어진 이 평균 차이의 백분율로서 기록된다. 시험은 렌징 테크닉 (오스트리아, 렌징, A-4860)으로부터 구입 가능한 기계, ACW400/DVA (Automatic Cut and Weigh/Denier Variation Accessory) 상에서 수행될 수 있다.
그램으로 나타낸 인취 장력은 1.7배의 인취비, 및 180oC의 가열기 온도에서 측정되었다. 인장력은 배향의 척도로서 사용되고, 특히 피드 얀 (feed yarn)을 텍스쳐링하는 데 매우 중요한 요구 사항이다. 인취 장력은 역시 렌징 테크닉으로부터 이용 가능한, DTI 400 인취 장력 기계 상에서 측정될 수 있다. 보통, 인출 속도의 증가에는 인취 장력 증가 및 신장율 감소가 수반되고, 이러한 현상은 바람직하지 않은데, 본 발명은 이후 하기 실시예에 보여지는 바대로, 인취 장력 증가 또는 신장율 감소 없이 인출 속도를 증가시키는 결과를 얻었다.
이들 실시예는 유사하게 진향하나 본 발명에 따르지 않는 대조 실시예와의 비교를 제공한다. 본 발명에 따른 하기 실시예의 각각에서 공기 속도가 각 표에 보여질 수 있는 바대로, 상응하는 대조 실험에서의 공기 속도에 비해 항상 현저히 증가되었다 하더라도, 공기 속도는 필라멘트와 공기가 튜브를 떠나므로 필라멘트의 속도보다 항상 현저히 작았던 것으로 여겨진다.
실시예 1
127 데니어 - 34 필라멘트, 원형 단면의 폴리에스테르 얀 (표 1 참조)을 상기 기술되고 도 2를 참조로 예시되었으며 해당 공정 파라미터가 표 1에 제시된 급냉 장치를 이용하여 21.5 LRV의 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 중합체로부터 297oC에서 방사하여, 파라미터가 또한 표 1에 주어진 얀을 얻었다. 급냉 스크린 (55)의 내경은 3 인치 (7.5 cm)이었고, 그 아래에는 표 1에 "연결 30o테이퍼 높이"로서 언급된, 감소된 내경 1 인치 (2.5 cm) 및 높이 C3의 튜브 (73)으로 연결하는 높이 C2의 점차 가늘어지는 부분 (72)이 있었다. 언급된 "30o테이퍼"는 점차 가늘어지는 부분에 포함된 30o각이다. 즉, 점차 가늘어지는 표면은 수직으로부터 15o각도로 기울어져 있다. 이 형상은 방사구 정면 (17)으로부터 13.6 인치 (34.5 cm) 떨어져 있는 튜브 (73)의 입구에 위치한다.
비교를 위해, 대조용 얀 'A'를 또한 상기 기술되고 도 1을 참조로 예시된 급냉 장치를 사용하여 295oC에서 유사한 중합체로부터 뽑았고, 적절한 프로세싱 및 생성된 얀 파라미터는 또한 표 1에 비교를 위해 제시된다. 이 대조용 얀 'A'의 경우, 급냉 스크린 (55)의 내경은 3 인치 (7.6 cm)였고, 2.75 인치 (7.0 cm)의 배기 배출구 (66)가 뒤따르고, 그래서 이 튜브로부터 나오는 공기 속도는 본 발명에 따라 나오는 공기에 대한 속도보다 훨씬 낮았다.
급냉 공기 34.9 cfm (16.5 L/초)을 실시예 1에서 사용하고 대조용 'A'를 위해 43.5 cfm (20.5 L/초)을 사용하였다. 공기는 초기에 실온이었다.
제2 대조용 얀 "B"를 중합체 및 289oC의 방사 온도를 사용하여 길이 47.2 인치 (119.9 cm), 폭 32.7 인치 (83.1 cm), 및 단면적 1543 in2(9955 cm2)의 확산 스크린을 통해 6개의 나선형 선 당 1278 cfm (603 liters/sec)을 공급하는 크로스플로우 급냉 장치로 뽑았다..
표 1
공정 파라미터 대조 얀'A' 대조 얀 'B' 실시예 1
급냉 장치 치수, 인치 (cm)
크로스플로우 급냉 스크린 폭 32.7 (83.1)
크로스플로우 급냉 스크린 높이 47.2 (119.9)
급냉 지연 높이 A 3.9 (9.9) 3.7 (9.5) 3.9 (9.9)
급냉 스크린 높이 B 6.0 (15.2) 6.0 (15.2)
연결 튜브 높이 (C1) 0 0
연결 30o테이퍼 높이 (C2) 3.7 (9.4)
튜브 높이 (C 및 C3) 7.5 (19.0) 12.0 (30.5)
튜브 입구의 방사구 (A+B+C1+C2) 13.6 (34.5)
총 높이 17.4 (44.2) 25.6 (65.0)
(방사구-튜브 출구)
속도
튜브 출구 공기 속도, mpm 321 1952
인출 속도,mpm 3265 3025 3886
얀 파라미터 (3.75 dpf, 4.2 dtex/fil)
개구/필라멘트 수 34 34 34
데니어 (dtex) 127.4 (141.4) 127.3 (141.4) 127.8(141.9)
데니어 스프레드, % 1.60 1.45 1.09
인취 장력, 그램 62.5 62.3 63.0
강인성, gpd (g/dtex) 2.5 (2.3) 2.4 (2.2) 2.4 (2.2)
파괴 신장율, % 135 131 128
실시예 1의 얀은 1.09% 대 1.60% 및 1.45%로서, 통상의 방사 또는 크로스플로우 급냉 대조 얀 'A' 또는 'B' 보다 놀랍고도 현저하게 더 좋은 (더 낮은) 데니어 스프레드를 가졌음이 주목될 것이다 (대조 얀 'A' 및 'B'보다 각각 32% 및 25% 더 낮음). 이는 현저하게 개선된 얀 생성물이고, 여기서 데니어 스프레드는 상기 언급되고 도 4의 정보로부터 유도된 식 (1)에 따른 값들을 갖는 것이 드러난다.
본 발명으로, 두개의 대조 얀에 비교할만한 실시예 얀의 다른 성질 (즉, 인취 장력, 강인성, 파괴 신장율)을 얻었다. 실시예 1의 얀이 대조 얀 'A' 및 'B' 보다 각각 19% 및 28% 이상 더 빠른 인출 속도 (3886 대 3265 및 3025 mpm)로 방사되었음에도 불구하고 데니어 스프레드의 개선이 이루어졌다. 그러나, 만약 다른 대조 얀을 실시예 1에 사용된 인출 속도 (3886 mpm)로 통상적 방사 또는 크로스플로우 대조 급냉 장치를 사용하여 방사한다면, 이 다른 대조 얀의 인취 장력은 100 그램 이상으로 증가할 것이고 그로 인해 그 얀의 인취성을 제한할 것이다.
본 발명에 따른 실시예 1에서 감소된 직경 (직경이 불과 1 인치)의 튜브를 사용함으로써, 냉각 공기의 속도를 본 발명에 따른 321 mpm (대조용 'A'에서) 내지 1952 mpm로 약 6배 증가시켰다. 그러나 이 더 높은 공기 속도는 필라멘트의 인출 속도의 약 50%에 불과했다.
실시예 2
유사한 115-34, 원형 단면의, 가벼운 데니어 폴리에스테르 얀을 실시예 1에서와 동일한 급냉 장치를 사용하여 뽑았고, 이 파라미터들은 표 2에 제시된다. 통상적 방사 급냉 장치 및 미국 특허 제4,529,368호 (마칸시)에 기술된 바대로 튜브형 지연 어셈블리를 사용하는 변형된 크로스플로우 급냉 장치에 대한 비교를 위한 대조 얀을 또한 뽑았고, 이 파라미터들도 표 2에 제시된다.
34.9 cfm (16.5 liters/sec)의 급냉 공기를 실시예 2에서 대조 얀 'A'를 위해 41.4 cfm (19.4 liters/sec) 및 대조 얀 'B'에 대해서는 나선 당 52.5 cfm (24.8 liters/sec)의 급냉 공기를 사용하였다. 대조용 'B'를 위한 크로스플로우 급냉 장치는 폭 2.75 인치 (7.0 cm) 및 길이 30 인치 (76.2 cm)의 확산 스크린 치수를 갖는 8개의 분할된 셀로부터 만든다.
표 2
공정 파라미터 대조 얀 'A' 대조 얀 'B' 실시예 1
급냉 장치 치수, 인치 (cm)
크로스플로우 급냉 스크린 폭 2.75 (7.0)
크로스플로우 급냉 스크린 높이 30.0 (76.2)
급냉 지연 높이 A 3.9 (9.9) 3.1 (7.9) 3.9 (9.9)
급냉 스크린 높이 B 6.0 (15.2) 6.0 (15.2)
연결 튜브 높이 (C1) 0 0
연결 30o테이퍼 높이 (C2) 3.7 (9.4)
튜브 높이 (C 및 C3) 7.5 (19.0) 12.0 (30.5)
튜브 입구의 방사구 (A+B+C1+C2) 13.6 (34.5)
총 높이 17.4 (44.2) 25.6 (65.0)
(방사구-튜브 출구)
속도
튜브 출구 공기 속도, mpm 303 1952
인출 속도 3155 3110 3730
얀 파라미터 (3.4 dpf, 3.8 dtex/fil)
개구/필라멘트 수 34 34 34
데니어 (dtex) 115.5 (128.2) 115.3 (128.1) 115(128.2)
데니어 스프레드, % 1.44 1.43 1.05
인취 장력, 그램 55.0 54.6 55.8
강인성, gpd (g/dtex) 2.4 (2.2) 2.5 (2.3) 2.4 (2.2)
파괴 신장율, % 131 128 126
실시예 2에서도, 말단간 데니어 균일성에서 현저한 개선이 이루어져, 1.05% 대 1.44% 및 1.43%의 더 낮은 데니어 스프레드 (각각 대조용 'A' 및 대조용 'B' 보다 27% 더 낮음)를 나타내었고, 이 실시예의 데니어 스프레드 값은 도 4의 데니어 스프레드 대 dpf 식에 의해 얻어지는 값보다 더 낮다. 실시예 2는 현저히 더 높은 인출 속도, 대조용보다 18-20% 이상 더 높은 3730 mpm에서 방사되었으면서도 비교할만한 인취 장력, 강인성, 파괴 신장율을 가졌다. 냉각 공기의 속도 역시 냉각 공기를 감소된 직경 (급냉 스크린 직경의 1/3)의 튜브에 통과시킴으로써 실시예 2에서 1952 mpm으로 약 6배 증가하였다 (대조 얀 'A' 튜브 공기 속도 303 mpm 대비). 이러한 공기 속도는 여전히 인출 속도의 약 52%이다.
실시예 3
110-34, 3엽형 단면의, 가벼운 데니어 폴리에스테르 얀 (표 3 참조)을 상기 기술되고 도 2를 참조로 예시된 급냉 장치를 사용하여 방사하였고, 이 실시예 3에 대한 파라미터들은 표 3에 제시되며 방사 급냉 대조 얀도 마찬가지이다. 실시예 3에서는, 필라멘트를 297oC에서 중합체로부터 뽑았고, 반면 대조용 얀은 296oC에서 중합체로부터 뽑았다.
실시예 얀을 32.0 cfm (15.1 liters/sec)을 사용하여 급냉시켰고, 반면 대조용 얀은 30.0 cfm (14.2 liters/sec)를 사용하였다. 두 경우 모두, 급냉 공기는 약 실온 (70oF, 21oC)이었다.
표 3
공정 파라미터 대조 얀 실시예 3
급냉 장치 치수, 인치 (cm)
급냉 지연 높이 A 3.9 (9.9) 3.9 (9.9)
급냉 스크린 높이 B 6.0 (15.2) 6.0 (15.2)
연결 튜브 높이 (C1) 0 0
연결 30o테이퍼 높이 (C2) 3.7 (9.4)
튜브 높이 (C 및 C3) 7.5 (19.0) 12.0 (30.5)
튜브 입구의 방사구 (A+B+C1+C2) 13.6 (32.0)
총 높이 17.4 (44.2) 25.6 (65.0)
(방사구-튜브 출구)
속도
튜브 출구 공기 속도, mpm 223 1787
인출 속도 3342 3731
얀 파라미터 (3.24 dpf, 3.60 dtex/fil)
개구/필라멘트 수 34 34
데니어 (dtex) 110.0 (122.2) 110.0 (122.1)
데니어 스프레드, % 1.49 0.91
인취 장력, 그램 75.0 75.7
강인성, gpd (g/dtex) 2.6 (2.3) 2.4 (2.2)
파괴 신장율, % 121 122
실시예 3에서, 말단간 데니어 균일성에서 현저한 개선이 이루어져, 대조 얀의 1.49%에 비해 39% 더낮은 데니어 스프레드 0.91%였다. 이 실시예의 데니어 스프레드는 도 4의 공식을 사용하여 계산된 값보다 더 낮다. 실시예 3은 11.6% 더높은 인출 속도 (3731 mpm 대 3342 mpm)에서 방사되었으나, 대조용과 비교할만한 인취 장력, 강인성, 및 파괴 신장율을 가졌다. 냉각 공기 속도는 감소된 직경의 튜브에 공기 및 필라멘트를 통과시킴으로써 대조 얀보다 8배 더 크게 증가하였고, 실시예 공기 속도는 인출 속도의 48%였다.
실시예 4
미세한 dpf, 115-100, 둥근 폴리에스테르 얀을 상기 실시예와 유사한 급냉 장치를 사용하여 뽑았고, 비교를 위해, 표 4에 제시된 바와 같은 대조 얀을 사용하였다.
실시예 4는 23.5 cfm (11.1 liters/sec)의 냉각 공기를 사용하였고, 대조 얀은 27.2 cfm (12.8 liters/sec)의 냉각 공기를 사용하였다. 공기는 초기에 실온 (70oF, 21oC)이었다.
표 4
공정 파라미터 대조 얀 실시예 4
급냉 장치 치수, 인치 (cm)
급냉 지연 높이 A 3.9 (9.9) 3.9 (9.9)
급냉 스크린 높이 B 6.0 (15.2) 5.0 (12.7)
연결 튜브 높이 (C1) 0 0
연결 30o테이퍼 높이 (C2) 3.7 (9.4)
튜브 높이 (C 및 C3) 7.5 (19.0) 12.0 (30.5)
튜브 입구의 방사구 (A+B+C1+C2) 12.6 (32.0)
총 높이 17.4 (44.2) 24.6 (62.5)
(방사구-튜브 출구)
속도
튜브 출구 공기 속도, mpm 201 1316
인출 속도 2743 3283
얀 파라미터 (1.15 dpf, 1.28 dtex/fil)
개구/필라멘트 수 100 100
데니어 (dtex) 115.6 (128.4) 117.3 (129.0)
데니어 스프레드, % 1.08 0.87
인취 장력, 그램 69.0 70.1
강인성, gpd (g/dtex) 2.8 (2.5) 2.8 (2.6)
파괴 신장율, % 131 131
실시예 4는 0.87% 대 1.08%로서 더 낮은 데니어 스프레드 (실시예 4는 대조용보다 19% 더 낮음)를 나타내어, 데니어 스프레드에 있어서 현저한 개선을 보여준다. 이 실시예의 데니어 스프레드 값은 도 4의 식에 의해 주어진 값보다 더 낮다. 실시예 4에 대한 인취 장력, 강인성, 및 파괴 신장율은 대조용에 비교할만 하였다;그러나, 실시예 4는 20% 더 높은 인출 속도 (3283 mpm 대 2743 mpm)로 방사하였다. 이 실시예에서 냉각 공기 속도는 대조용 속도의 6배 이상 (1316 mpm 대 201 mpm)이었지만, 여전히 이 실시예의 인출 속도의 40% (1316 mpm 대 3283 mpm)였다.
실시예 5
170 데니어 (189 dtex), 136 필라멘트 폴리에스테르 사를 상기 기술되고 도 2를 참조로 예시되었으며 해당 공정 파라미터가 표 5에 제시된 급냉 장치를 이용하여 방사하였다; 비교를 위해, 대조 얀을 도 1을 참조로 예시된 방사 급냉 장치를 이용하여 방사하였다. 실시예 5에서, 필라멘트를 298oC에서 공칭 21.5 LRV의 중합체로부터 방사한 반면, 대조용 사는 296.5oC에서 유사한 중합체로부터 방사하였다. 더 높은 중합체 온도에도 불구하고, 본 발명자들은 적은 급냉 공기 (70oF, 즉, 21oC에서), 실시예 5에서 얀 당 오직 19.1 CEM (9.0 liters/sec)을 사용하였다. 즉, 대조 얀을 위해 사용된 얀 당 26.2 CEM (12.4 liters/sec)의 오직 73%를 사용하였다.
표 5
공정 파라미터 대조 얀 실시예 5
급냉 크기, 인치 (cm)
급냉 지연 높이 A 2.6 (6.6) 2.6 (6.6)
급냉 스크린 높이 B 6.0 (15.2) 4.0 (10.2)
연결 튜브 높이 (C1) 0 0
연결 30o테이퍼 높이 (C2) 3.7 (9.4)
튜브 높이 (C 및 C3) 7.5 (19.0) 12.0 (30.5)
튜브 입구의 방사구 (A+B+C1+C2) 10.3 (26.2)
총 높이 16.1 (40.9) 22.3 (56.6)
(방사구-튜브 출구)
속도
튜브 출구 공기 속도, mpm 194 1065
인출 속도 2542 2990
얀 파라미터
개구/필라멘트 수 136 136
데니어 (dtex) 170.8 (189.6) 170.2 (189.0)
데니어 스프레드, % 1.12 0.85
인취 장력, 그램 70.0 101.5
강인성, gpd (g/dtex) 2.7 (2.4) 2.7 (2.4)
파괴 신장율, % 152 145
실시예 5에서 급냉 지연 높이 A는 이전 실시예에서 사용된 3.9 인치 (9.9cm)과 비교하여, 2.6 인치 (6.6 cm)로 감소하였다.
실시예 5에서, 170 데니어, 136 필라멘트 사가 공칭 100 데니어, 즉 필라멘트 당 1 데니어 미만 (즉, "서브데니어"로)의 미세함을 갖는 필라멘트로 당겨질 수 있도록 얀에서 145%의 파괴 신장율을 보유하면서, 0.85% 대 1.12%의 더 낮은 데니어 스프레드을 나타내어, 균일성에서 현저한 개선이 이루어 졌다. 이 미세한 데니어/필라멘트 사의 균일성에서의 개선은 현저하게 더 높은 인출 속도로 방사시키는 동안 얻어졌고, 2990 ypm은 2542 ypm 보다 17.6% 정도 더 높다. 공기 속도를 감소된 직경의 튜브를 통해 공기 및 필라멘트를 통과시킴으로써 표준 방사 공정보다 5배 내지 6배 증가시켰으나, 공기 속도는 여전히 필라멘트의 인출 속도의 약 36%에 불과했다. 실시예 5 얀의 데니어 스프레드는 도 4의 식에 의해 주어진 것보다 더 낮았고, 이전의 방사 급냉 형태를 사용하여 방사한 170 데니어, 136 필라멘트 대조용 사의 데니어 스프레드와 함께 도 4에 나타난다. 균일성에 있어서의 이러한 개선은 냉각 공기 용량의 단지 약 73%로 얻어졌다.
실시예 6
115 데니어 (128 dtex), 136 필라멘트 폴리에스테르 사( 표 6 참조), 즉 서브데니어 필라멘트로 만들어진 얀을 상기 기술되고 도 2를 참조로 예시되었으며 해당 공정 파라미터가 표 6에 제시된 급냉 장치를 이용하여 방사하였다. 비교를 위해, 115 데니어, 136 필라멘트 대조 얀을 도 1을 참조로 예시된 이전의 방사 급냉 형태를 이용하여 방사하였다. 실시예 6에서, 필라멘트를 304oC의 중합체 온도를 사용하여, 공칭 21.5의 LRV를 갖는 중합체로부터 방사하였으며, 대조 얀은 295.5oC에서 유사한 LRV 중합체로부터 방사하였다.
표 6
공정 파라미터 대조 얀 실시예 6
급냉 장치 치수, 인치 (cm)
급냉 지연 높이 A 2.6 (6.6) 2.6 (6.6)
급냉 스크린 높이 B 6.0 (15.2) 4.0 (10.2)
연결 튜브 높이 (C1) 0 N/A
연결 30o테이퍼 높이 (C2) 3.7 (9.4)
튜브 높이 (C 및 C3) 7.5 (19.0) 12.0 (30.5)
튜브 입구의 방사구 (A+B+C1+C2) 10.3 (26.2)
총 높이 16.1 (40.9) 22.3 (56.6)
(방사구-튜브 출구)
속도
튜브 출구 공기 속도, mpm 194 1065
인출 속도 2606 2903
얀 파라미터
개구/필라멘트 수 136 136
데니어 (dtex) 115.8 (128.6) 116.1 (128.9)
데니어 스프레드, % 1.02 0.79
인취 장력, 그램 75.0 74.0
강인성, gpd (g/dtex) 2.8 (2.5) 2.8 (2.5)
파괴 신장율, % 130 135
실시예 6의 얀이 11% 이상 증가된 인출 속도 및 원료 처리량, 및 증가된 방사 온도에서 생성되었다 하더라도, 적은 급냉 공기 용량 (70oF, 21oC) 즉, 대조용에 대해 얀 당 26.2 CFM (12.4 liters/sec)이 것과 비교하여 얀 당 19.1 CFM (9.0 liters/sec)을 실시예 6에서 사용하였다. 실시예 6의 서브데니어 사는 대조 얀에서의 데니어 스프레드가 1.02%인 것과 비교하여, 단지 0.79%의 데니어 스프레드를 갖는, 그러한 미세한 데니어/필라멘트 사에 대한 놀라울 정도로 좋은 균일성을 가졌다. 실시예 6 얀의 데니어 스프레드는 도 4의 식에 의해 주어진 것보다 더 낮고, 이전의 방사 급냉 형태를 사용한 115 데니어, 136 필라멘트 대조 얀의 데니어 스프레드와 함께 도 4에 나타난다. 이 서브데니어 사의 균일성의 23% 개선은 냉각 공기의 용량의 단지 73%를 사용하여, 생성율을 증가시키면서 얻어졌다.
실시예 7
125-34 가벼운 데니어 포리에스테르 사 (표 7 참조)를 292oC에서 상기 기술되고 도 2를 참조로 예시되었으며 해당 공정 파라미터가 표 7에 제시된 급냉 장치를 이용하여 21.9 LRV의 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)중합체로부터 방사하여, 파라미터가 또한 표 7에 제공된 얀을 얻었다. 급냉 스크린 (55)의 내경은 3 인치 (7.5 cm)이었고, 그 아래에는 "연결 60o테이퍼 높이"로서 언급된, 감소된 내경 1 인치 (2.5 cm) 및 높이 C3의 튜브 (73)으로 연결하는 높이 C2의 점차 가늘어지는 부분(72)이 있었다. 언급된 "60o테이퍼"는 점차 가늘어지는 부분에 포함된 60o각이다. 즉, 점차 가늘어지는 표면은 수직으로부터 30o각도로 기울어져 있다.
비교를 위해, 대조 얀을 또한 상기 기술되고 도 1 을 참조로 예시되었으며 해당 공정 및 생성된 얀 파라미터가 또한 표 7에 비교를 위해 제시된 급냉 장치를 이용하여 292oC에서 유사한 중합체로부터 방사하였다. 이 대조 얀에 대해, 급냉 스크린 (55) 및 이 스크린 아래의 튜브 (66)의 내경은 모두 3 인치 (7.5 cm)였고, 즉, 급냉 스크린 아래의 감소된 직경의 튜브가 사용되지 않았고, 그래서 이 튜브로부터 나오는 공기 속도는 이 실시예에서 나오는 공기에 대한 속도보다 훨씬 낮았다.
급냉 공기의 동일한 양(30 CFM, 14 liters/sec)을 실시예 7에서 대조용을 위해 사용하였다. 공기는 초기에 실온이었다.
표 7
공정 파라미터 대조 얀 실시예 7
급냉 장치 치수, 인치 (cm)
급냉 지연 높이 A 1 (2.5) 1 (2.5)
급냉 스크린 높이 B 8 (20) 8 (20)
연결 튜브 높이 (C1) 3 97.5
연결 30o테이퍼 높이 (C2) 2 (5)
튜브 높이 (C 및 C3) 8 (20) 18 (46)
총 높이 17 (43) 32 (84)
속도
튜브 공기 속도, mpm 187 1680
인출 속도, mpm 3290 4015
얀 파라미터 (3.7 dpf, 4.1 dtex)
개구/필라멘트 수 34 34
데니어 (dtex) 127 (141) 126 (140)
데니어 스프레드, % 1.43 1.15
인취 장력, 그램 60 59
강인성, gpd (g/dtex) 2.6 (2.3) 2.4 (2.2)
EB, % 127 123
BOS, % 61 66
실시예 7의 얀이 1.15% 대 1.43% (이는 1.15% 보다 20% 더 큰 것임)로서, 대조용보다 놀라울 정도로 현저히 더 좋은 (더 낮은) 데니어 스프레드를 가졌음이 주목될 것이다. 이는 본 발명의 사용으로부터 유도되는 주목할만한 잇점이다. 출원들은 비교할만한 두 얀의 다른 성질을 얻었다. 데니어 스프레드에 있어서의 개선이 실시예 7의 얀이 20% 이상 더 빠른 (4015 대 3290 mpm) 인출 속도로 방사되었음에도 불구하고 이루어 졌다. 그러나, 또다른 대조 얀이 실시예 7에 사용된 인출 속도 (4015 mpm)로 동일한 조절 급냉 장치를 사용하여 방사했을 때, 이 다른 대조 얀의 인취 장력은 150 그램 이상으로 증가하였다.
본 발명에 따른 실시예 7에서 감소된 직경 (단디 1 인치 직경)의 튜브로 동일한 양의 냉각 공기를 사용함으로써, 냉각 공기의 속도를 본 발명에 따른 200 mpm (대조용에서) 미만 내지 거의 1700 mpm로 약 9배 증가시켰다. 그러나 이 더 높은 공기 속도는 필라멘트의 인출 속도의 약 40%에 불과했다.
실시예 8
유사하지만 더 무거운 데니어 (260-34)의 폴리에스테르 사를 실시예 7에서와 다소 유사한 급냉 장치를 사용하여 방사하였고, 이 파라미터들은 이 실시예 8, 및 비교를 위해 대조용 사에 대해 표 8에 제시된다. 실시예 8에서, 필라멘트를 296oC에서 유사한 중합체로부터 방사하였으며, 대조 얀을 293oC에서 중합체로부터 방사하였다. 급냉 공기 35 CFM (16 liters/sec)를 각각의 얀에 대해 사용하였다.
표 8
공정 파라미터 대조 얀 실시예 8
급냉 크기, 인치 (cm)
급냉 지연 높이 A 1 (2.5) 1 (2.5)
급냉 스크린 높이 B 15 (37.5) 15 (37.5)
연결 튜브 높이(C1) 7.5 (19)
연결 60o테이퍼 높이 (C2) 2 (5)
튜브 높이 (C 및 C3) 1 (2.5) 12 (30)
총 높이 (방사구-튜브 출구) 17 (43) 37.5 (94)
속도
튜브 공기 속도, mpm 218 1960
인출 속도, mpm 3570 4530
얀 파라미터 (7.6 dpf, 8.5 dtex)
개구/필라멘트 수 34 34
데니어 (dtex) 254 (282) 259 (287)
데니어 스프레드, % 4.72 2.85
인취 장력, 그램 122 121
실시예 8에서도, 비교할만한 인취 장력으로, 현저히 더 높은 인출 속도 (4530 mpm은 3570 mpm 보다 25% 이상 더 큼)에서, 2.85% 대 4.72% (65% 정도 더 높음)의 더 낮은 데니어 스프레드를 나타내어, 균일성에서 있어서 현저한 개선이 이루어졌다. 냉각 공기의 속도도 감소된 직경 (급냉 스크린 직경의 1/3, 대조용에서 사용된 하부 튜브의 직경은 급냉 스크린에 대한 것과 동일함)의 튜브에 냉각 공기를 통과시킴으로써 대조용에서의 218 mpm에서 실시예 8에서의 1960 mpm으로 약 9배 증가하였다.
실시예 9
170-200 폴리에스테르 사 (표 9 참조), 즉, 서브데니어 필라멘트를 본 발명에 따라 뽑았고, 비교를 위해, 표 9에 제시한 바를 제외하고, 실시예 7에서와 같이 필수적으로 대조용을 사용하였다. 실시예 9에서, 튜브 (73)의 상단은 급냉 스크린 장치의 바닥에 있었다. 즉 연결 플라레드 부분 (본 발명자들은 이것을 사용하면 결과가 개선될 것이라 믿음)을 사용하지 않았다.
표 9
공정 파라미터 대조 얀 실시예 9
급냉 장치 치수, 인치 (cm)
급냉 지연 높이 A 1 (2.5) 1 (2.5)
급냉 스크린 높이 B 8 (20) 8 (20)
튜브 높이 (C 및 C3) 8 (20) 18 (46)
총 높이 (방사구-튜브 출구) 17 (43) 27 (69)
속도
튜브 공기 속도, mpm 187 1680
인출 속도, mpm 2560 3130
얀 파라미터 (0.85 dpf, 0.94 dtex)
개구/필라멘트 수 200 200
데니어 (dtex) 170 (189) 170 (189)
데니어 스프레드, % 5.26 1.13
인취 장력, 그램 101 98
실시예 9에서도, 1.13% 대 5.26% (이는 1.13%의 4배 이상 더 큼)의 더 낮은 데니어 스프레드, 약간 더 나은 인취 장력, 및 실시예 9에서의 인출 속도, 3130 mpm은 대조 얀의 인출 속도 2560 mpm보다 20% 이상 더 큼을 나타내어, 균일성에 있어서 매우 현저한 개선이 이루어졌다. 또다른 대조용 사를 동일한 대조 급냉 장치를 사용하고 실시예 9에 사용된 인출 속도 (3130 mpm)에서 방사했을 때, 이 다른 대조용 사의 인취 장력은 170 그램 이상으로 증가하였다.
상기 실시예에 덧붙여, 제시된 급냉 장치 또는 다른 급냉 장치를 이용하여 다른 실험에서도 중합체 필라멘트를 방사하였다. 하기 사항이 제한된 범위에 걸쳐 주목되었다:
1. 감소된 크기의 튜브 (73)의 길이를 증가시키는 것은 필라멘트의 인취 장력을 감소시키기 위해 사용될 수 있다; 이 감소는 현저한 정도일 수 있지만, 그 효과는 데니어/필라멘트, 인출 속도, 튜브 직경, 및 이후 언급되는 다른 사항들과 같은 다른 조건에 의존한다.
2. 방사구의 정면 (17)로부터 제한된 크기의 튜브 (73)의 상단까지의 거리를 감소시키는 것은 필라멘트의 인취 장력을 일반적으로 휠씬 더 작은 정도만, 즉 미세 조정에 가깝게 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 이 경우에는 앞서 언급했듯이다른 조건에 의존한다.
3. 특히 방사구의 정면 (17)로부터 감소된 크기의 튜브 (73)의 상단까지의 거리가 너무 많이 감소되고 튜브가 방사구에 가까워지면, 공기 흐름을 증가시키는 것은 일반적으로 인취 장력을 감소시키지만 또한 데니어 스프레드를 증가시킨다.
4. 방사 온도를 증가시키는 것은 또한 필라멘트의 인취 장력을 감소시키는 효과를 가질 수 있으며, 이 경우에도 앞서 언급했듯이 다른 조건에 의존한다.
주목할 중요한 점은 본 발명의 이용이 급냉 공정에 대한 간단한 조정법을 제공하며, 이 조정에 의해 생성되는 필라멘트에서 요구되는 성질을 개선시키고 필요할 때 수정을 가하는 것이 가능하다는 것이다. 이것을 3-5 km/분의 범위의 인출 속도에 대해 입증하였는데, 이는 이런 인출 속도로 방사된 필라멘트 형태가 상업적으로 매우 다량 생산되어 왔고 그래서 상업적 중요성이 상당하기 때문이다. 잇점은 더 낮은 속도 및 더 높은 속도로 상이한 형태의 필라멘트 및 최종 용도를 위해 본 발명을 실행함으로써 얻어질 수 있다. 본 발명의 급냉 장치의 효율은 가장 효과적인 급냉이 크로스플로우 방식에서 상업적으로 행해져온 것과 같이 필라멘트속을 통해 반대편에서 필라멘트로부터 벗어나게 냉각 공기를 가능한 한 많이 유입시킴으로써 얻어질 수 있다는 이전의 의견과 대조를 이룬다.

Claims (4)

  1. 방사구에 있는 가열된 중합체 융액으로부터 500 m/분 이상의 표면 속도로 작동되는 롤까지의 경로로 연속 중합체 필라멘트를 방사시키는 용융 방사 공정에 있어서, 냉각 기체가 방사구 아래 대역에 있는 새롭게 압출된 용융 필라멘트를 향해 도입되고, 필라멘트 및 냉각 기체는 함께 상기 대역을 벗어나 필라멘트가 냉각되는 동안 필라멘트를 둘러싸는 감소된 크기의 튜브를 통과하게 되며, 또한 튜브의 상단은 방사구 정면에서 아래쪽으로 80 cm 미만의 거리에 배치되고, 이 튜브의 크기 및 위치, 및 기체의 양은 기체가 가속되지만 필라멘트의 속도보다 작은 속도로 튜브를 떠나도록 조절되는 용융 방사 공정.
  2. 제1항에 있어서, 필라멘트가 500 m/분 이상의 롤 속도로 튜브를 떠나는 공정.
  3. 제1항에 있어서, 냉각 기체가 방사구 아래 대역에 방사상으로 유입됨으로써 새롭게 압출된 필라멘트를 향해 도입되는 공정.
  4. 제1항에 있어서, 튜브의 상단이 방사구 정면에서 아래쪽으로 64 cm 미만의 거리에 배치되는 공정.
KR10-2000-7011200A 1998-04-08 1999-04-02 중합체 필라멘트의 방사 공정 KR100389668B1 (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US8100998P 1998-04-08 1998-04-08
US60/081,009 1998-10-16
US09/174,194 1998-10-16
US09/174,194 US6090485A (en) 1996-10-16 1998-10-16 Continuous filament yarns
US9/174,194 1998-10-16

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010042546A KR20010042546A (ko) 2001-05-25
KR100389668B1 true KR100389668B1 (ko) 2003-06-27

Family

ID=26764722

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2000-7011200A KR100389668B1 (ko) 1998-04-08 1999-04-02 중합체 필라멘트의 방사 공정

Country Status (9)

Country Link
US (1) US6090485A (ko)
EP (1) EP1070162A1 (ko)
JP (1) JP3394523B2 (ko)
KR (1) KR100389668B1 (ko)
CN (1) CN1188552C (ko)
BR (1) BR9909596A (ko)
ID (1) ID25819A (ko)
TR (1) TR200002892T2 (ko)
WO (1) WO1999051799A1 (ko)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1248870B1 (en) * 2000-01-20 2011-08-24 INVISTA Technologies S.à.r.l. Method for high-speed spinning of bicomponent fibers
US6692687B2 (en) * 2000-01-20 2004-02-17 E. I. Du Pont De Nemours And Company Method for high-speed spinning of bicomponent fibers
CA2411874A1 (en) * 2000-07-10 2002-01-17 E.I. Du Pont De Nemours And Company Method of producing polymeric filaments
DE10134073C1 (de) * 2001-07-13 2003-02-06 Zimmer Ag Verfahren zum Aufspulen von Filamenten
KR20030058353A (ko) * 2001-12-31 2003-07-07 백석기 열가소성 합성섬유세사 방사장치의 냉풍 제어방법 및제어장치
WO2005108661A2 (en) * 2004-04-15 2005-11-17 Invista Technologies S.A.R.L. High tenacity polyester yarns
EP2078106B1 (en) * 2006-10-31 2012-06-06 E.I. Du Pont De Nemours And Company Process for the production of yarn
WO2009024994A1 (en) 2007-08-17 2009-02-26 Reliance Industries Limited Continuous polymeric filament yams having enhanced fiber uniformity with increased productivity
US20110177738A1 (en) * 2008-10-10 2011-07-21 Invista North America S.A R.L. High load bearing capacity nylon staple fiber and nylon blended yarns and fabrics made therefrom
CN102459737B (zh) * 2009-05-18 2015-07-08 欧拓管理公司 用于汽车应用的簇绒地毯
EP2664702B1 (en) 2012-05-15 2014-06-18 Autoneum Management AG Needle punched carpet
US20170253997A1 (en) 2014-10-15 2017-09-07 Invista North America S.A R.L. High tenacity or high load bearing nylon fibers and yarns and fabrics thereof
BR112020007709A2 (pt) 2017-10-20 2020-10-20 Invista Textiles (U.K.) Limited fibras têxteis de náilon de alta capacidade de suporte de carga com aditivo, fios e tecidos combinados dos mesmos
CN115023456A (zh) 2020-01-24 2022-09-06 3M创新有限公司 可堆肥的多组分构造
KR102618136B1 (ko) 2020-04-15 2023-12-27 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 캄파니 퇴비화 가능한 조성물, 물품, 및 퇴비화 가능한 물품의 제조 방법
DE102022003354A1 (de) 2022-09-12 2024-03-14 Oerlikon Textile Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zur Herstellung synthetischer Fäden

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5141700A (en) * 1986-04-30 1992-08-25 E. I. Du Pont De Nemours And Company Melt spinning process for polyamide industrial filaments

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3067458A (en) * 1959-04-07 1962-12-11 Du Pont Melt spinning apparatus and process
GB1034166A (en) * 1963-11-08 1966-06-29 Du Pont Yarn-quenching apparatus
US3336634A (en) * 1966-04-22 1967-08-22 Du Pont Quenching chimney
JPS5370124A (en) * 1976-12-01 1978-06-22 Unitika Ltd Process for melt spinning polyamide fiber
CH613232A5 (ko) * 1977-02-23 1979-09-14 Schutz Fuer Ind Forschung Ag
US4156071A (en) * 1977-09-12 1979-05-22 E. I. Du Pont De Nemours And Company Poly(ethylene terephthalate) flat yarns and tows
US4204828A (en) * 1978-08-01 1980-05-27 Allied Chemical Corporation Quench system for synthetic fibers using fog and flowing air
JPS59163410A (ja) * 1983-03-04 1984-09-14 Toray Ind Inc 合成繊維の溶融紡糸方法
IT1175869B (it) * 1984-10-19 1987-07-15 Val Lesina Spa Metodo ed apparecchiatura per la produzione di catene di tessitura in filo sintetico termoplastico monofilamento
US4702871A (en) * 1985-06-20 1987-10-27 Toray Industries, Inc. Method for melt-spinning thermoplastic polymer fibers
US5288553A (en) * 1991-01-29 1994-02-22 E. I. Du Pont De Nemours And Company Polyester fine filaments
US5250245A (en) * 1991-01-29 1993-10-05 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process for preparing polyester fine filaments
US4691003A (en) * 1986-04-30 1987-09-01 E. I. Du Pont De Nemours And Company Uniform polymeric filaments
US5034182A (en) * 1986-04-30 1991-07-23 E. I. Du Pont De Nemours And Company Melt spinning process for polymeric filaments
US4687610A (en) * 1986-04-30 1987-08-18 E. I. Du Pont De Neumours And Company Low crystallinity polyester yarn produced at ultra high spinning speeds
US5104725A (en) * 1988-07-29 1992-04-14 E. I. Dupont De Nemours And Company Batts and articles of new polyester fiberfill
JPH02216213A (ja) * 1989-02-14 1990-08-29 Unitika Ltd ポリエステル繊維の高速紡糸方法
JP2888888B2 (ja) * 1989-12-05 1999-05-10 帝人株式会社 ポリエステル繊維の製造方法及び密閉縦型紡糸筒
GB9011464D0 (en) * 1990-05-22 1990-07-11 Ici Plc High speed spinning process
US5741587A (en) * 1991-01-29 1998-04-21 E. I. Du Pont De Nemours And Company High filament count fine filament polyester yarns
DE4129521A1 (de) * 1991-09-06 1993-03-11 Akzo Nv Vorrichtung zum schnellspinnen von multifilen faeden und deren verwendung
USH1275H (en) * 1991-09-30 1994-01-04 E. I. Du Pont De Nemours And Company Polyester fibers
TW268054B (ko) * 1993-12-03 1996-01-11 Rieter Automatik Gmbh

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5141700A (en) * 1986-04-30 1992-08-25 E. I. Du Pont De Nemours And Company Melt spinning process for polyamide industrial filaments

Also Published As

Publication number Publication date
BR9909596A (pt) 2001-11-27
ID25819A (id) 2000-11-09
WO1999051799A1 (en) 1999-10-14
TR200002892T2 (tr) 2000-12-21
KR20010042546A (ko) 2001-05-25
WO1999051799A8 (en) 2001-05-17
US6090485A (en) 2000-07-18
CN1296532A (zh) 2001-05-23
CN1188552C (zh) 2005-02-09
JP3394523B2 (ja) 2003-04-07
EP1070162A1 (en) 2001-01-24
JP2002510754A (ja) 2002-04-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100389668B1 (ko) 중합체 필라멘트의 방사 공정
JP4545951B2 (ja) ポリマーフィラメントを紡糸するための装置および方法
US5824248A (en) Spinning polymeric filaments
KR20010050209A (ko) 다섬조사의 용융방사 방법 및 장치
EP0034880A1 (en) Process for forming a continuous filament yarn from a melt spinnable polyethylene terephthalat and novel polyester yarns produced by the process
US6478996B1 (en) Method and apparatus for producing a highly oriented yarn
US5612063A (en) Apparatus for melt spinning multifilament yarns
US5362430A (en) Aqueous-quench spinning of polyamides
US5976431A (en) Melt spinning process to produce filaments
EP0245011B1 (en) New uniform polymeric filaments
EP1299580B1 (en) Method of producing polymeric filaments
US5360589A (en) Process for producing synthetic filaments
US4965033A (en) Process for spinning high-strength, high-modulus aromatic polyamides
JPH07501365A (ja) 合成無端フィラメントの製造方法及び装置
MXPA00009812A (es) Proceso para hilar filamentos polimericos
JPS6024843B2 (ja) 合成繊維の直接紡糸延伸法
KR20050016438A (ko) 고속 방사에 의한 고 인장강도 폴리아미드 필라멘트의제조 방법 및 장치
MXPA00008285A (en) Process and apparatus for the spinning of a multifilament yarn

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee