KR100513848B1

KR100513848B1 - 냉각 공기 차단 유니트가 구비된 화학 섬유사 제조 장치

Info

Publication number: KR100513848B1
Application number: KR10-2003-0087458A
Authority: KR
Inventors: 최영호
Original assignee: 최영호
Priority date: 2003-12-04
Filing date: 2003-12-04
Publication date: 2005-09-09
Also published as: KR20050054128A

Abstract

본 발명은 냉각 공기 차단 유니트가 구비된 화학 섬유사 제조 장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는, 용융된 폴리머를 방사하여 화학 섬유사를 제조하는 장치의 냉각 필터로부터 분출된 냉각 공기가 방사팩까지 확산되는 것을 차단하고, 방사팩과 근접한 공기를 가열할 수 있는 냉각 공기 차단 유니트가 구비된 화학 섬유사 제조 장치에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명은, 용융된 폴리머를 방사하는 방사팩과 근접한 소정 위치에 설치되어 냉각 필터로부터 분출된 냉각 공기가 방사팩까지 확산되는 것을 차단하고, 소정 크기의 제1 천공부가 형성되어 방사팩으로부터 방사된 필라멘트가 통과하며 냉각 필터부가 선택적으로 삽입되는 플레이트를 포함한다. 본 발명인 냉각 공기 차단 유니트가 구비된 화학 섬유사 제조 장치는 방사팩 하부의 온도가 저하되는 것을 방지하여 제조되는 필라멘트의 물성을 더욱 향상시킬 수 있다.

Description

냉각 공기 차단 유니트가 구비된 화학 섬유사 제조 장치{Chemical yarn manufacturing apparatus provided quenching air isolation unit}

본 발명은 냉각 공기 차단 유니트가 구비된 화학 섬유사 제조 장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는, 용융된 폴리머를 방사하여 화학 섬유사를 제조하는 장치의 냉각 필터로부터 분출된 냉각 공기가 방사팩까지 확산되는 것을 차단하고, 방사팩과 근접한 공기를 가열할 수 있는 냉각 공기 차단 유니트가 구비된 화학 섬유사 제조 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 화학 섬유사의 제조 공정은 노즐을 통하여 용융된 폴리머를 방사하고, 방사된 폴리머에 냉각 공기를 공급하여 고화시킨 후 집속하고, 보빈에 권취하는 공정을 포함한다.

상기 냉각 공기는 노즐 중심의 하측에 설치된 냉각 필터로부터 분출된다. 상기 냉각 공기는 필터로부터 0.05∼0.7m/s의 속도로 분출되어 주위로 확산되면서 방사된 폴리머를 냉각시킨다. 상기 냉각 공기의 온도는 약 15∼200℃ 정도로서, 용융 폴리머의 온도인 200∼400℃에 비하여 낮다. 이로 인하여, 냉각 공기가 방사팩의 하부에 닿게 되면 방사팩 하부의 온도가 떨어지게 된다. 방사팩 하부의 온도가 떨어지게 되면 용융된 폴리머의 물성이 변하게 되어 원하는 품질의 필라멘트를 얻을 수 없게 되는 문제점이 생긴다.

본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 냉각 공기가 방사팩까지 확산되는 것을 차단할 수 있는 냉각 공기 차단 유니트가 구비된 화학 섬유사 제조 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 방사팩과 근접한 공기를 가열할 수 있는 냉각 공기 차단 유니트가 구비된 화학 섬유사 제조 장치를 제공하는데 있다.

상기 문제점들을 해결하기 위해서 본 발명에 따른 냉각 공기 차단 유니트가 구비된 화학 섬유사 제조 장치는, 용융된 폴리머를 방사하는 방사팩과 근접한 소정 위치에 설치되어 냉각 필터로부터 분출된 냉각 공기가 방사팩까지 확산되는 것을 차단하고, 소정 크기의 제1 천공부가 형성되어 상기 방사팩으로부터 방사된 필라멘트가 통과하며 냉각 필터부가 선택적으로 삽입되는 플레이트를 포함한다.

바람직하게, 상기 냉각 공기 차단 유니트는 가열수단을 더 포함하여, 상기 방사팩과 플레이트 사이의 공기를 선택적으로 가열한다.

또한, 상기 냉각 공기 차단 유니트는 상기 플레이트에 설치되는 서브 플레이트를 더 포함하고, 상기 서브 플레이트는 상기 제1 천공부와 상응하는 제2 천공부를 구비하여 상기 필라멘트가 상기 제2 천공부를 통과하고 상기 냉각 필터부가 상기 제2 천공부에 선택적으로 삽입되는 것이 바람직하다.

더욱 바람직하게, 상기 플레이트는, 상부 플레이트와, 상기 상부 플레이트와 대향하는 하부 플레이트; 및 상기 상부 플레이트와 하부 플레이트 사이에 설치되어 상기 상부 플레이트와 하부 플레이트를 소정간격 이격 시키는 간격재를 포함하고, 상기 서브 플레이트는 일측에 설치된 손잡이 부재를 더 포함하여 상기 상부 플레이트와 하부 플레이트 사이의 공간에 슬라이딩 가능하게 설치된다.

아울러, 상기 서브 플레이트는 상기 방사팩과 서브 플레이트 사이의 공기를 선택적으로 가열하는 가열수단을 더 포함하는 것이 바람직하다.

여기에서, 상기 냉각 공기 차단 유니트는 상기 화학 섬유사 제조 장치에 설치되는 가이드 부재를 더 포함하여, 상기 플레이트가 상기 가이드 부재에 슬라이딩 가능하게 설치되는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면들을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 냉각 공기 차단 유니트가 구비된 화학 섬유사 제조 장치를 나타낸 측면도이고, 도 2는 상기 냉각 공기 차단 유니트의 서브 플레이트가 플레이트에 설치된 것을 나타낸 평면도이고, 도 3은 상기 도 2의 A-A 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 냉각 공기 차단 유니트(100)는 방사팩(30)과 근접한 위치에 설치된다. 상기 냉각 공기 차단 유니트(100)는 냉각 공기를 차단하는 플레이트(10)와, 상기 플레이트(10)에 선택적으로 설치되는 서브 플레이트(20)를 포함한다.

상기 플레이트(10)는 소정 크기로 형성된 제1 천공부(12)를 구비한다. 상기 제1 천공부(12)는 방사팩(30)으로부터 방사된 필라멘트(40)와 냉각 필터(52)의 절연부재(54)가 통과할 수 있다. 상기 절연부재(54)의 상부에는 돌기(미도시)가 형성되어 노즐(32)의 하면에 형성된 요홈(미도시)에 삽입되어 고정된다. 이것은 냉각 필터(52)를 노즐(32) 하면의 중앙에 정확하게 위치시키기 위함이다.

상기 절연부재(54)는 방사팩(30)의 고온의 열이 냉각 필터(52) 쪽으로 전달되는 것을 방지하기 위하여 설치된다. 상기 절연부재(54)의 하부에 설치된 냉각 필터(52)의 측면에는 미세 구멍(pore)이 형성되어 냉각 공기가 주위로 분출된다. 상기 플레이트(10)는 절연부재(54)의 하면(54a)과 동일한 높이에 설치되거나, 또는 냉각 공기가 분출되는 미세 구멍 보다 상측에 설치되는 것이 바람직하다.

상기 냉각 필터(52)를 포함하는 냉각 필터부(50)의 이동은 이동부재(60)에 의해 이루어진다. 즉, 상기 이동부재(60)에 의해 냉각 필터부(50)의 냉각 필터(52)가 제1 천공부(12)에 삽입되고, 절연부재(54)의 돌기(미도시)가 노즐(32)의 요홈(미도시)에 삽입된다.

상기 이동부재(60)는 수직 이동을 가능하게 하는 수직 이동부재(62)와 수평 이동을 가능하게 하는 수평 이동부재(64)를 포함한다. 상기 수직 이동부재(62)와 수평 이동부재(64)는 각각 유압 또는 공압으로 작동하는 피스톤과 실린더를 구비한다. 상기 이동부재(60)는 제어 부재(미도시)에 연결되어 제어되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 서브 플레이트(20)는 제1 천공부(12)와 상응하는 위치에 형성된 제2 천공부(22)를 포함한다. 즉, 상기 서브 플레이트(20)가 플레이트(10)에 설치되면, 제2 천공부(22)와 제1 천공부(12)는 서로 겹치게 되어 냉각 필터부(50)와 방사된 필라멘트(40)가 통과할 수 있다.

바람직하게, 상기 서브 플레이트(20)는 플레이트(10)에 슬라이딩되어 설치된다. 이를 위하여, 상기 플레이트(10)는, 도 3 및 도 4에 나타난 바와 같이, 상부 플레이트(11a)와, 상기 상부 플레이트(11a)와 대향하는 하부 플레이트(11b), 및 상기 상부 플레이트(11a)와 하부 플레이트(11b) 사이에 설치되어 상부 플레이트(11a)와 하부 플레이트(11b)를 소정간격 이격 시키는 간격재(14)를 포함한다. 상기 간격재(14)는 플레이트(10)의 양측에 설치되고 상기 간격재(14) 사이로 서브 플레이트(20)가 삽입된다. 바람직하게, 상기 서브 플레이트(20)가 삽입되는 입구(18)의 반대편에는 스토퍼(16)가 더 설치된다. 상기 스토퍼(16)는 서브 플레이트(20)의 제2 천공부(22)와 플레이트(10)의 제1 천공부(12)가 일치하는 위치에 상기 서브 플레이트(20)가 정지되도록 한다. 상기 상부 플레이트(11a)와 하부 플레이트(11b)에는 각각 제1 천공부(12)가 형성된다.

또한, 상기 슬라이딩 방법에 대한 대안으로서, 상기 플레이트(10)와 서브 플레이트(20)를 나사 결합 또는 볼트 결합시킬 수도 있다.

상기 서브 플레이트(20)는, 도 5에 나타난 바와 같이, 일측에 설치된 손잡이 부재(24)를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 손잡이 부재(24)는 서브 플레이트(20)를 상기 상부 플레이트(11a)와 하부 플레이트(11b) 사이에 슬라이딩시켜 장착하는 역할을 한다.

상기 서브 플레이트(20)는 상기 방사팩(30)과 서브 플레이트(20) 사이의 공기를 선택적으로 가열하는 가열수단(26)을 구비할 수 있다. 상기 가열수단(26)은 서브 플레이트(20)에 설치된 전열선(27)과 상기 서브 플레이트(20)의 온도를 측정하는 온도 센서(28)를 포함한다.

상기 전열선(27)은 서브 플레이트(20)에 설치되어 상기 서브 플레이트(20)를 소정 온도로 가열하는 역할을 한다. 상기 온도 센서(28)는 서브 플레이트(20)의 온도를 측정하여 제어 부재(미도시)로 전달하는 역할을 한다. 상기 온도 센서(28) 뿐만 아니라 방사팩(30)과 서브 플레이트(20) 사이의 공기 온도를 측정하여 제어 부재(미도시)로 전달하는 온도 센서(미도시)를 추가로 설치하는 것이 바람직하다. 즉, 서브 플레이트(20)의 온도, 또는 방사팩(30)과 서브 플레이트(20) 사이의 공기 온도를 측정하고, 그 온도를 제어 부재로 전달하여 전열선(27)에 공급되는 전원(미도시)을 제어한다.

상기 방사팩(30)과 서브 플레이트(20) 사이의 온도는 제조하는 화학 섬유사의 종류에 따라 다를 수 있지만, 일반적으로 100∼320℃ 사이인 것이 바람직하다. 너무 고온이 되면 용융된 폴리머의 물성이 변할 수 있고, 너무 저온이면 용융된 폴리머의 유동성에 문제가 생길 수 있다.

상기 냉각 공기 차단 유니트(100)는 화학 섬유사 제조 장치(300)에 슬라이딩 가능하게 설치되는 것이 바람직하다. 이를 위하여, 상기 냉각 공기 차단 유니트(100)는, 도 6에 나타난 바와 같이, 화학 섬유사 제조 장치(300)의 프레임(72)에 설치된 가이드 부재(70)를 더 포함한다. 단, 도 1에는 냉각 공기 차단 유니트(100)를 나타내기 위하여 상기 가이드 부재(70)가 생략되었다.

상기 가이드 부재(70)는 하부 가이드 부재(70b)를 포함한다. 또한, 상기 가이드 부재(70)는 상기 하부 가이드 부재(70b)와 소정 간격 떨어진 상부 가이드 부재(70a)를 더 구비할 수도 있다. 상기 소정 간격은 플레이트(10)가 슬라이딩되어 삽입될 수 있는 간격이다.

상기 냉각 공기 차단 유니트(100)를 화학 섬유사 제조 장치(300)에 설치하는 방법은 상기 가이드 부재에 슬라이딩시켜 설치하는 방법 이외에 나사 결합 또는 볼트 결합 등을 이용하여 설치할 수도 있다.

본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 냉각 공기 차단 유니트가 구비된 화학 섬유사 제조 장치의 냉각 공기 차단 유니트는 서브 플레이트(20)를 제외하고 플레이트(10)만 포함한다. 즉, 서브 플레이트(20)를 장착하지 않은 냉각 공기 차단 유니트를 화학 섬유사 제조 장치에 설치한다. 바람직하게, 상기 냉각 공기 차단 유니트는 가이드 부재(70)에 슬라이딩 가능하게 설치된다.

또한, 상기 플레이트(10)도 서브 플레이트(20)의 가열수단(26)과 동일한 가열수단을 더 포함하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 플레이트(10)는 전열선 및 온도 센서를 포함하는 가열수단을 구비하여 방사팩(30)과 플레이트(10) 사이의 공기를 선택적으로 가열할 수 있다.

그러면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 냉각 공기 차단 유니트(100)가 구비된 화학 섬유사 제조 장치(300)를 이용하여 화학 섬유사를 제조하는 공정을 설명하기로 한다.

먼저, 냉각 공기 차단 유니트(100)를 화학 섬유사 제조 장치(300)에 설치한다.

가이드 부재(70)를 화학 섬유사 제조 장치(300)에 설치하고, 플레이트(10)를 상부 가이드 부재(70a)와 하부 가이드 부재(70b) 사이에 슬라이딩시켜 설치한다. 플레이트(10)를 가이드 부재(70)에 설치한 다음에는 상부 플레이트(11a)와 하부 플레이트(11b) 사이로 서브 플레이트(20)를 슬라이딩시켜 설치한다.

이때, 제2 천공부(22)와 제1 천공부(12)가 서로 일치되도록 설치한다. 스토퍼(16)가 구비된 경우에는 서브 플레이트(20)가 상기 스토퍼(16)에 닿도록 밀어 넣기만 하면 제1 천공부(12)와 제2 천공부(22)가 서로 일치된다. 서브 플레이트(20)를 설치한 후에는 전열선(27)을 전원과 연결하고, 온도센서(28)를 제어 부재(미도시)와 연결한다.

플레이트(10)를 가이드 부재(70)에 설치한 후 서브 플레이트(20)를 슬라이딩시켜 플레이트(10)에 장착하는 방법 뿐만 아니라, 미리 상기 서브 플레이트(20)를 플레이트(10)에 슬라이딩시켜 장착한 후에 상기 플레이트(10)를 가이드 부재(70)에 설치하는 방법도 있다.

상기 플레이트(10)와 서브 플레이트(20)를 설치한 다음에는 이동 부재(60)를 이용하여 냉각 필터부(50)를 제1, 2 천공부(12)(22)에 삽입한다. 이 때, 절연부재(54)의 돌기(미도시)가 노즐(32)의 하면에 형성된 요홈(미도시)에 삽입되도록 한다. 이것은 냉각 필터(52)를 노즐(32)의 중앙에 정확하게 위치시키기 위함이다.

이어서, 용융 폴리머가 노즐(32)을 통하여 방사된다. 방사된 폴리머 즉, 필라멘트는 제1 천공부(12)와 제2 천공부(22)를 통과한 후, 냉각 필터(52)의 측면에서 분출되는 냉각 공기에 의하여 냉각된다. 상기 냉각 공기의 온도는 일반적으로 15∼200℃이고, 분출 속도는 0.05∼0.7m/s이다. 또한, 상기 냉각 필터(52) 상부의 풍속을 하부의 풍속보다 약 0∼20%정도 빠르게 하는 것이 효과적인 냉각을 위하여 바람직하다. 이 때, 상기 냉각 공기 차단 유니트(100)는 냉각 공기가 방사팩(30) 쪽으로 확산되는 것을 차단하는 역할을 한다.

다음으로, 상기 필라멘트(40)를 집속하여 섬유사(42)를 제조한다. 섬유사(42)를 제조한 후에는 오일 공급부재(80)의 오일 제트 가이드(oil jet guide)(82)(84)를 이용하여 섬유사(42)에 오일을 공급하고, 공급된 오일을 마이그레이션 노즐(migration nozzle)(86)을 이용하여 섬유사에 골고루 분산시켜 준다. 상기 오일은 정전기 발생을 방지하고, 섬유사에 평활성을 부여하여 연신 공정에서의 취급을 용이하게 한다.

다음으로, 권취기(미도시)를 이용하여 섬유사를 권취한다.

이상의 본 명세서는 중앙 공기 확산법을 이용하는 화학 섬유사 제조 장치에 설치된 냉각 공기 차단 유니트(100)를 설명하고 있으나, 상기 냉각 공기 차단 유니트(100)는 상기 중앙 공기 확산법 뿐만 아니라 횡류 공기 확산법을 이용하는 화학 섬유사 제조 장치에도 설치되어 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 냉각 공기 차단 유니트가 구비된 화학 섬유사 제조 장치는 냉각 공기가 방사팩까지 확산되는 것을 차단하여 방사팩 내부의 용융 폴리머의 온도 저하를 방지함으로써 물성이 향상된 섬유사를 제조할 수 있다.

아울러, 본 발명에 따른 냉각 공기 차단 유니트가 구비된 화학 섬유사 제조 장치는 방사팩과 근접한 공기를 선택적으로 가열함으로써 물성이 향상된 섬유사를 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 냉각 공기 차단 유니트가 구비된 화학 섬유사 제조 장치를 나타낸 측면도이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 냉각 공기 차단 유니트가 구비된 화학 섬유사 제조 장치의 냉각 공기 차단 유니트를 나타낸 평면도이다.

도 3은 도 2의 A-A 단면도이다.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 냉각 공기 차단 유니트가 구비된 화학 섬유사 제조 장치의 플레이트를 나타낸 평면도이다.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 냉각 공기 차단 유니트가 구비된 화학 섬유사 제조 장치의 서브 플레이트를 나타낸 평면도이다.

도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 냉각 공기 차단 유니트가 구비된 화학 섬유사 제조 장치를 나타낸 정면도이다.

<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>

10:플레이트 20:서브 플레이트

30:방사팩 40:필라멘트

50:냉각 필터부 60:이동 부재

70:가이드 부재 80:오일 공급 부재

100:냉각 공기 차단 유니트 300:화학 섬유사 제조 장치

Claims

용융된 폴리머를 방사하는 방사팩과 근접한 소정 위치에 설치되어 냉각 필터로부터 분출된 냉각 공기가 방사팩까지 확산되는 것을 차단하고, 소정 크기의 제1 천공부가 형성되어 상기 방사팩으로부터 방사된 필라멘트가 통과하며 냉각 필터부가 선택적으로 삽입되는 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 공기 차단 유니트가 구비된 화학 섬유사 제조 장치.
제1항에 있어서,

상기 냉각 공기 차단 유니트는 가열수단을 더 포함하여, 상기 방사팩과 플레이트 사이의 공기를 선택적으로 가열하는 것을 특징으로 하는 냉각 공기 차단 유니트가 구비된 화학 섬유사 제조 장치.
제1항에 있어서,

상기 냉각 공기 차단 유니트는 상기 플레이트에 설치되는 서브 플레이트를 더 포함하고,

상기 서브 플레이트는 상기 제1 천공부와 상응하는 제2 천공부를 구비하여 상기 필라멘트가 상기 제2 천공부를 통과하고 상기 냉각 필터부가 상기 제2 천공부에 선택적으로 삽입되는 것을 특징으로 하는 냉각 공기 차단 유니트가 구비된 화학 섬유사 제조 장치.
제3항에 있어서,

상기 플레이트는,

상부 플레이트와, 상기 상부 플레이트와 대향하는 하부 플레이트; 및

상기 상부 플레이트와 하부 플레이트 사이에 설치되어 상기 상부 플레이트와 하부 플레이트를 소정간격 이격 시키는 간격재를 포함하고,

상기 서브 플레이트는 일측에 설치된 손잡이 부재를 더 포함하여 상기 상부 플레이트와 하부 플레이트 사이의 공간에 슬라이딩 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 냉각 공기 차단 유니트가 구비된 화학 섬유사 제조 장치.
제3항 또는 제4항에 있어서,

상기 서브 플레이트는 상기 방사팩과 서브 플레이트 사이의 공기를 선택적으로 가열하는 가열수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 공기 차단 유니트가 구비된 화학 섬유사 제조 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 냉각 공기 차단 유니트는 상기 화학 섬유사 제조 장치에 설치되는 가이드 부재를 더 포함하여, 상기 플레이트가 상기 가이드 부재에 슬라이딩 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 냉각 공기 차단 유니트가 구비된 화학 섬유사 제조 장치.