KR100459383B1 - 극세 다섬조사의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건조된 칩을 용융 방사하여 극세다섬조사를 제조하는 방법에 있어서, 방사구금을 하나의 사각형 구금판에 30∼300홀을 갖는 2개의 구금을 통하여 방사하며, 용융 필라멘트가 보온부를 거쳐 냉각부에 이르렀을 때 냉각풍의 방향을 유도하고 정류하여 냉각시킨 후 급유 및 집속하고 연신하여 권취하는 방법으로 극세 다섬조사를 제조함으로 종래의 방법에 비하여 경쟁력이 뛰어나고 균제도가 양호하여 작업성 및 후가공성이 우수한 극세 다섬조사를 제공하는 것이다.

Description

극세 다섬조사의 제조방법{manufacturing method of high multi-fine denier yarn}

본 발명은 극세 다섬조사의 제조방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 일반적인 방사설비에 몇 가지 부가적 장치를 도입함으로써 단사 섬도가 0.5d 이하이며 필라멘트 수가 144∼384 필라인 극세 다섬조사를 생산하여 실용적 가치는 물론, 설비 투자를 감소하여 원가 부담을 낮춰 경쟁력 있는 극세다섬조사를 제공하기 위한 방법에 관한 것이다.

종래에는 극세섬유(필라멘트)를 제조하기 위해서는 직접방사방법, 해도형 복합섬유 및 고분자 블랜드 섬유에서 1성분을 제거하는 방법, 멜트 블로우법(melt-blown process), 플래쉬 방사법(flash spinning method), Circular Quenching방사법 등이 있으나 이들은 모두 고가의 특수 설비를 갖추어야만 0.5d 이하의 극세섬유의 생산이 가능하므로 투자설비가 막대하였으며, 공정관리의 어려움 및 숙련공이 아니면 작업이 어려워 생산성이 떨어지므로 원가상승의 부담 및 작업이 불리한 결점을 내포하고 있었기 때문에 상대적으로 고품질에도 불구하고 경쟁력이 떨어질 수밖에 없었다.

특히 해도형 복합섬유 및 고분자 블랜드 섬유에서 1성분을 제거하는 방법은 생산은 용이하였으나 불필요한 플리머를 제거하기 위하여 다량의 열량이나 알칼리가 소요되므로 에너지와 환경 친화적인 측면에서 바람직하지 못한 결점도 있었다.

본 발명은 상기한 종래기술의 결점을 해결하여 경쟁력 있는 극세 다섬조사를 제조하기 위한 것으로 설비투자비의 상승 및 생산성 저하의 결점을 보완할 수 있도록 기존의 일반 설비를 이용하여 극세 섬유를 생산하여 경쟁력 있는 제품을 생산하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.

즉, 건조된 중합체 칩(polymer chip)을 용융시켜 구금(nozzle)을 통해 토출하여 냉각구역에서 균일한 냉각으로, 구금하부에서의 중합체의 융착을 없애 줌으로 방사의 안정성을 부여하며, 집속 및 급유 가이드를 사용하여 방사의 사란으로 인한 물성 불균일을 방지하므로 안정된 사조를 얻을 수 있으며, 균일한 급유(oiling)로 더욱 효과적으로 권취부에 이송할 수 있는 것으로 연신사(FDY), 미연신사(POY) 등 모든 섬유의 제조에 적용될 수 있는 방법을 제공하고자 하는 것이다.

도1은 본 발명에 적용되는 방사장치의 개략적 구성도

도2는 본 발명에 적용되는 방사구금의 개략적 정면도

도3은 본 발명에 적용되는 방사구금의 개략적 측면도

- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 -

1,11 : 방사구금판 2 : 보온부 3 : 전면창

4 : 분할판 5 : 보조 공기정류판 6 : 공기흐름유도판

7 : 집속 및 급유장치 12 : 방사구금 13 : 방사구금 홀

상기한 목적을 달성하고 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은 단사 섬도가 0.5d 이하이고 단사수가 144∼384 필라멘트로 되는 극세 다섬조사를 제조하기 위하여는, 하나의 사(yarn)를 제조하는데 필요한 단사수와 같은 수의 방사구를 갖는 방사 구금본체를 사용하며, 수많은 단사 사조가 방사시에 냉각풍이나 사란에 의해 필라멘트가 서로 융착하는 것을 방지하는 기술이 절대적으로 필요한 것이다.

이를 위하여 본 발명에서는 기존의 용융 방사장치에서 방사구금의 형태와 냉각공기의 흐름을 유도하는 공기흐름 유도판 및 사조군을 전체적으로 균일하게 냉각하기 위한 보조 공기 정류판 등을 설치함으로써 본 발명에 이르게 된 것으로 이를 첨부도면에 따라 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1을 참조하면, 잘 건조된 칩을 용융토출시 압출기(extruder)를 거친 폴리머가 원하는 수의 방사구를 갖는 방사구금판(1)을 통하여 방사되는 용융상태의 필라멘트가 냉각부와 차단된 보온부(2)를 지나 전면창(3)이 형성된 냉각 장치에 들어오면 보조공기정류판(5) 쪽에 설치된 에어공급구를 통하여 0.2∼1.5m/s의 속도로 냉각풍을 용융상태의 필라멘트가 흐르거나 융착하지 않도록 불어넣어 냉각시킬 때 냉각풍이 사조방향으로 원활하게 흐르도록 공기흐름을 유도할 수 있도록 구금 하면에서 200∼1500mm의 거리에 공기흐름유도판(6)을 설치하여 공기의 와류가 발생하지 않도록 하며, 냉각풍에 의한 필라멘트간의 간섭을 최소화하며 냉각풍이 각 방향에서 균일하게 작용하도록 하며, 사란을 일으킬 수 있는냉각부의 단점을 보완하기 위하여, 권취되는 드럼 수에 맞추어 사조 사이에 분할판(4)을 수직으로 설치함으로 작업성 향상 및 물성의 안정화를 기할 수 있으며, 공기흐름유도판(6)은 필요에 따라 각도의 조정이 가능하도록 함으로서 미연신 필라멘트 사조가 원활하게 형성되며, 이들 멀티 필라멘트간의 간격이 조밀하므로 집속시 필라멘트가 융착하지 않아 집속성, 평활성 및 제전성을 부여하기 위하여 구금 하면으로부터 200∼1500mm 위치 즉, 공기흐름유도판(6)과 같은 위치이거나 그 직하에 설치된 집속 및 급유장치(7)에서 급유(oiling)를 시행하며 집속하면 미연신 멀티 필라멘트 사조가 되며 이후 제1고뎃롤러와 제2고뎃 롤러를 거치면서 연신하여 권취하므로 연신사(FDY)가 된다.

도 2 내지 3을 참조하면, 특히, 구금의 설계시에는 폴리머의 드래프트와 전단율에 합당한 구금설계가 필요하며, 이때 하나의 사각형 방사구금판(11)에 2개씩의 방사구금(12)을 설치함으로써 미연신사간의 균일한 냉각이 가능하였으며, 그 크기에 있어서도 종래에는 1개의 구금에 80∼200개의 방사구가 있었지만, 본 발명에서는 1개의 방사구금(12)에 최대 300개까지의 방사구금 홀(13)을 설치할 수 있었으며, 결국 1개의 방사구금판(11)에 최대 600개의 방사구금 홀(13)을 설치할 수 있으므로 보다 높은 밀도의 다섬조사를 제조할 수 있으며, 냉각 구역내에 권취 드럼수에 맞추어 분할판(4)을 설치함으로 더욱이 필라멘트의 사란 현상을 방지하면서 보다 안정된 미연인 멀티필라멘트를 제조함으로 각각의 다섬조사간의 물성편차가 없는 균일한 제품을 얻을 수 있는 것이다.

또한 냉각풍의 속도가 0.2m/s 미만인 경우에는 필라멘트의 냉각속도가 늦어지므로 흘러내릴 염려가 있으며, 1.5m/s를 초과하면 극세 필라멘트가 강풍에 의하여 사란을 일으키며 서로 접촉하여 융착될 염려가 있는 것이며, 냉각 공기흐름유도판 (6)의 위치가 구금 하면으로부터 200mm보다 가까우면 멀티 필라멘트의 냉각이 불완전하여 원하는 정도의 결정화가 되지 않아 필라멘트간에 융착 현상이 발생할 수 있으며, 1500mm를 초과하면 냉각이 과대하게 되어 집속시 필라멘트간 충돌에 의해 사절현상이 발생할 수도 있으며, 집속거리가 멀어 사란에 의한 융착이 발생할 수 있으며, 급유장치(7) 역시 그 위치가 200mm보다 가까우면 필라멘트가 용융 상태에서 급유됨으로 사의 장력이 떨어질 뿐만 아니라, 많은 양의 오일이 소모될 염려가 있으며, 바람직하기로는 냉각 공기흐름유도판(6) 위치보다 조금 먼 거리에 설치하거나, 필요에 따라 같은 위치에 사조 집속 가이드(별도로 도시하지 않음)와 함께 설치하는 것이 사의 물성에 효과적이다.

이하에 본 발명의 이해를 돕기 위하여 한 실시예를 통하여 보다 상세히 설명하지만 본 발명을 이 실시예로 한정하는 것은 아니다.

< 실시예 >

폴리에스터 폴리머 칩을 잘 건조시켜 290℃에서 192홀의 방사구금을 통하여직접방사 후 보온부를 거쳐 냉각장치의 공기정류판 안쪽에 설치된 보조공기정류판을 통하여 0.5m/s의 속도로 냉각풍을 불어넣으며 방사구금 하면에서 700mm의 위치에 45°의 각도로 냉각공기 흐름 유도판을 설치하여 공기의 흐름을 유도하며, 그 안쪽에 설치된 분할판을 지나며 냉각될 수 있도록 하여 필라멘트를 냉각시킨 후 방사구금 하단에서 800mm의 위치에 급유 및 집속 장치를 설치하고 급유(oiling)하면서 집속시킨 결과 105d/192f의 미연신사(POY)를 얻었으며, 이를 가연하여 극세다섬조사 가연사를 얻었다. 또한 1500m/min의 표면속도로 회전하는 80℃의 제1고뎃롤러와 3500m/min의 표면속도로 회전하는 120℃의 제2 고뎃롤러에서 2.3배의 연신비로 연신하여 65d/192f의 연신사(FDY)를 얻었다.

특히 얻어진 미연신사(POY)와 연신사(FDY)를 우스터균제도 시험기(uster evenness tester)에서 균제도 시험을 한 결과 모두 0.1∼1.0%의 U% 수준을 나타내어 매우 균일한 멀티 필라멘트임을 알 수 있었으며, 따라서 이를 염색, 제직, 제편 등의 후가공시의 작업성 및 품질면에서 극히 양호한 제품을 얻을 수 있게 되었으며, 특히 만권율(Full package ratio) 97% 이상으로 우수한 작업성을 나타내었다.

본 발명은 상기한 실시예에서 보는 바와 같이 종래의 일반적인 방사시설에서 일부 몇 가지 설비만을 부가적으로 설치함으로써 경쟁력이 뛰어나고 균제도가 양호하여 작업성 및 후가공성이 우수한 극세 다섬조사를 용이하게 제조할 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (4)

1. 극세 다섬조사를 제조하는 방법에 있어서,

   건조된 칩을 압출기를 통하여 용융하는 단계;

   상기 용융된 칩을 하나의 4각형 구금판에 30 내지 300홀을 갖는 2개의 방사구금을 통하여 토출하는 단계;

   상기 방사구금을 통하여 방사되는 용융상태의 필라멘트가 상기 방사구금 하부에 위치한 보온부를 거쳐 전면 창이 형성된 냉각장치에 이르렀을 때, 보조공기 정류판을 통하여 냉각풍을 불어넣고, 공기흐름 유도판을 사용하여 상기 필라멘트 사조와 같은 방향으로 냉각풍을 유도하여 상기 미연신 필라멘트를 냉각시키는 단계; 및

   상기 냉각된 필라멘트를 집속 및 급유장치를 통하여 권취하고 연신하는 단계를 포함하는 극세 다섬조사의 제조방법.
2. 제1 항에 있어서, 상기 보조공기 정류판이 냉각장치의 공기 정류판 안쪽에 설치되어 사란을 방지하고, 상기 냉각장치 내부에 권취 드럼수에 맞추어 분할판이 설치되어 있고, 상기 공기흐름 유도판이 방사구금 하면에서 200 내지 1500mm의 위치에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 극세 다섬조사의 제조방법.
3. 제2 항에 있어서, 상기 공기흐름 유도판이 각도를 자유로이 조정할 수 있도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 극세 다섬조사의 제조방법.
4. 제1 항에 있어서, 상기 급유장치가 방사 구금하면의 200 내지 1500mm의 위치에서 공기 흐름 유도판의 직하 또는 같은 위치에 집속 장치와 동시에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 극세 다섬조사의 제조방법.