KR100619475B1 - 고 배향 사를 생산하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 방법 및 장치는 고 배향 사(HOY)를 생산하는 것을 설명한다. 이러한 방법 및 장치에 의해, 사는 적어도 6,500 m/min의 인출속도로 방사노즐로부터 연신된다. 사를 형성하는 필라멘트는 필라멘트의 응고시 연신되어 고 배향 분자구조가 폴리머에 형성된다. 필라멘트에 과도한 응력을 주지 않고 고 연신 속도로 발생되는 인출 인장력에 견디기 위해, 필라멘트는 이것의 응고 이전에 필라멘트의 전진에 도움을 받아서 응고 이전에 필라멘트사에 인장응력 완화 되어 응고시 감소되는 인출 인장력이 필라멘트가 연신되는 동안 필라멘트상에 유효하게 된다.

방사 헤드, 방사 노즐, 냉각 실린더, 필라멘트, 냉각 샤프트, 이음매 ,수축기, 디퓨져, 석션 스터브, 진공 생성기, 윤활 장치, 이송 시스템, 롤, 권취장치

Description

고 배향 사를 생산하기 위한 장치 및 방법{METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING A HIGH ORIENTED YARN}

본 발명은, 열가소성 재료로부터 고 배향 사(HOY)를 생산하는 방법 및 청구항 12의 서문에 한정된 고 배향 사를 용융방사하기 위한 방사 장치에 관한 것이다.

한 공정 단계에서 열가소성 용융물로부터의 합성 다중 필라멘트 사의 생산에 있어서, 부분적으로 연신된 사와 전체적으로 연신된 사 사이에는 근본적인 차이가 있다. 부분적으로 연신된 사는 제2 공정 단계에서 후속의 연신을 요구하는 부분적으로 배향성이 있는 분자 구조를 갖는다. 예비 배향 사(POY)가 설명된다. 이와 비교하여, 완전히 연신된 사(FDY)는 후속의 연신 없이도 후속 공정에 그 자체로 적합하다. FDY 사는 연신 시스템에 의해 고 비율로 방사공정에서 연신되므로, 정렬된 분자구조가 폴리머에 형성된다.

폴리머 분자의 배향성이 가능한한 가장 높은 상태의 사를 생산하기위해, 사가 폴리머의 응고 바로 전에 굳는 동안에 고 비율로 연신되는 방법이 공지되어 있다. 고 배향 사(HOY)로서 공지된 이들 사에 있어서, 응력이 유도되는 결정화는 폴리머에 있어서 분자의 배향을 야기한다. FDY사와 비교하여, 공지된 HOY사는 보다 낮은 탄성한계를 갖는다. 후속 공정의 방법에 따라 이들 사에 작용하는 힘으로 인해 이러한 것이 영구적인 변형을 야기할 수 있어서, 불규칙한 착색력을 야기한다. 이 공지된 HOY사는 또 하나의 공정의 방법에 매우 부적합한데, 여기에서는 주 응력의 최대한도가 사에 작용된다.

인출속도를 증가시킴으로써 HOY사의 탄성한도를 증가시키는 것은 이론적으로 가능하지만, HOY사의 용융방사에서, 사를 형성하는 필라멘트는 사에 손상을 주지않고 안전한 인출을 확보하기 위해 연신시 단지 제한된 결정도를 가질 수 있기 때문에, 이러한 공정에서는 물리적인 한계가 설정되어 있다. 매우 고도하게 예비 결정화된 필라멘트는 그 구조에서 너무나 많이 응고 되어서 과도한 응력 없이도 항복점에서 나타나는 힘에 견딜 수 없다.

종래기술에 있어서, 예컨대 EP 0 530 652 는 합성 사를 생산하는 방법 및 장치를 개시하는데, 여기에서 필라멘트는 응고 이전에 지연된 냉각을 받는다. 또한 이러한 것은 필라멘트의 결정화를 지연시키는데, 이것은 사의 탄성한계를 증가 시킨다. 그러나, 공기유동에 의해 필라멘트의 안정성이 부족하면, 이 영역내에서 필라멘트가 서로 들러붙을 위험성이 증가하는 것으로 나타나기 때문에, 이 공지된 장치 및 방법은 지연되는 냉각 시간을 매우 한정시켜야 한다는 단점이 있다.

EP 244 217 (= U.S. 5,141,70?) 과 U.S. 5,034,182 는 가압된 냉각 샤프트를 통과한 후에 공기 스트림에 의해 냉각 샤프트로부터 필라멘트를 제거하는 것이 제안되었다. 또한 이러한 것은 필라멘트의 지연된 결정화를 성취하게 하였고 또한, EP 0 682 720 에서는 동반하는 공기스트림이 응고 이전에, 필라멘트로 향하게 된다는 점에서 폴리머의 지연된 결정화가 달성된다.

당업계에 공지된 방법 및 장치는 실질적인 변화를 겪는 물리적인 특성 없이 가능한한 가장 높은 권취 속도로 합성 사를 생산한다는 것을 목적으로 한다. 따라서 이러한 공지된 방법에 있어서, 보다 높은 인출 속도에서 신장의 감소가 방사 라인에서의 폴리머의 지연된 결정화에 의해 상쇄된다. 그러나, 이러한 방법은 보다 높은 탄성한계와 보다 높은 강도를 가진 HOY사를 생산하는데에는 부적합하다.

고 배향 사의 생산에 있어서, 공지된 사는 매우 높은 신장값과 매우 낮은 강도 값을 갖는다는 문제점이 있었다. 사의 신장값은 인출속도 증가에 의해 개선될 수 있다. 예컨대, EP 0 530 652에 개시된 장치에서, 인출속도의 증가는 인출 인장력에서의 증가를 야기시키지만, 필라멘트의 낮은 강도로 인해 연신시 필라멘트가 과도한 응력을 받는다.

본 발명의 목적은 완전히 연신된 사(FDY)의 전형적인 강도 값과 신장값을 나타내고 고 방사 신뢰도를 가지고 생산될 수 있는 고 배향 사(HOY)를 생산하는 방사 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따라, 본 발명의 목적은, 청구항 1의 특징을 갖는 방법 및 청구항 12의 특징을 갖는 방사장치에 의해 성취된다.

본 발명은 필라멘트의 과도한 응력이 사 형성 공정에서 존재한다는 것을 기초로 한다. 고속 방사에 있어서, 방사노즐로부터의 사 방출과 필라멘트의 응고점사이에 사 속도의 어떠한 균일한 상승도 발견되지 않는다. 필라멘트가 방사노즐로부터 나타난 후에, 응력을 유도하는 결정화가 시작할 때 까지 초기에 비교적 늦은 가속도가 설정된다. 매우 짧은 센티미터 내에서, 응력을 유도하는 결정화는 인출속도에 대하여 필라멘트의 가속도를 야기한다. 이러한 경우에, 필라멘트의 강도는 필라멘트 파괴를 피하도록 사의 가속도에 필요한 힘 보다 커야만 한다. 본 발명에 따라, 필라멘트가 응고하기 전에 공기의 마찰력에 기인하는 어떠한 주요한, 추가적인 인장응력도 필라멘트상에 작용하지 않도록 필라멘트가 응고되기 전에 필라멘트의 전진에 있어 도움을 받는다. 따라서, 필라멘트는 응고되기 전에 완화되어 필라멘트의 응고시 연신되는 동안 감소된 인출 인장력이 필라멘트에 작용한다. 이로 인해, 한편으로는, 연신시 분자의 고 배향이 달성될 것이고, 다른 한편으로는, 높은 인출속도가, 이에 상응하는 가능한한 고 인출 인장력을 가진 상태로, 가능하게 된다. 이러한 공정에 있어서, 인출 인장력은 적어도 6,500 m/min 의 인출 속도에 의해 생성된다. 따라서, 4cN/dtex보다 큰 강도 값과 30%의 범위에 있는 신장값을 가진 고 배향 사를 생산할 수 있다는 것을 보여준다.

필라멘트가 응고 되기 이전에, 필라멘트의 이동을 돕거나 또는 필라멘트가 응고 되기 이전에, 필라멘트상에 작용하는 힘을 완화시키기 위하여 본 발명에 따라 기본적으로 두 가지 변형된 방법을 적용하는 것이 가능하다. 첫 번째 변형에서는 필라멘트의 압출에 있어서 보다 높은 사출 속도로 연신 이전에 전진하는 사의 속도가 증가 된다는 것이다. 사실상, 이러한 가능성은 방사노즐의 상류에서 고 압력 하강으로 인해 오직 소정의 정도까지만 유효하다.

본 발명의 또 하나의 변형에 있어서, 필라멘트상에 작용하는 공기 마찰이 영향을 받는다. 이 때문에, 필라멘트의 압출 이후에 필라멘트는 냉각매체를 통하여 전진한다. 필라멘트의 응고 바로 이전에, 냉각매체 스트림이 발생하여 필라멘트의 이동을 돕는다. 이러한 조치는 필라멘트에 제동작용을 일으키는 공기 마찰을 감소시키는 효과가 있다. 이 냉각매체는 바람직하게는 공기이다.

특히, 청구항 4에 따른 방법의 특히 이점적인 변형에 있어서, 냉각매체 스트림은 필라멘트의 응고 이전에 전진하는 필라멘트의 속도와 실질적으로 동일한 유동속도를 갖는다. 따라서 어떠한 제동 유동력도 필라멘트에 작용하지는 않아서 필라멘트의 전진속도가 더 증가한다.

응고시 작용하는 인장력의 보다 많은 감소를 위해, 청구항 5항에 따라 필라멘트가 응고하기 이전에, 전진하는 필라멘트의 속도보다 큰 유동속도를 갖춘 냉각매체 스트림을 생성할 수 있다. 이러한 것은 훨씬 높은 공정속도에서 큰 강도를 가진 고 배향 사의 생산을 가능하게 한다.

청구항 6에 따른 방법의 특히 이점적인 변형에 있어서, 냉각 매체 스트림을 생성하기 위해, 필라멘트는 수축기 및 디퓨져를 통하여 전진한다. 이러한 것은 방사 라인의 매우 짧은 거리에 걸쳐 어느 한 점에서 의도적으로 냉각 매체 스트림을 발생시키는 것을 가능하게 한다. 바람직하게, 수축기의 가장좁은 단면이 필라멘트의 응고 지점 바로 앞에 있도록 방사라인에 위치된다. 이러한 조치는 필라멘트내에 응력을 유도하는 예비 배향을 감소시킨다. 사는 매우 짧은 거리내에서 굳어지는데, 이것은 특히 폴리머에서 분자 사슬의 고 배향성을 야기한다.

청구항 7항에 따른 방법의 특히 이점적인 또 다른 방법의 개량에 있어서, 공기 침투가능한 원통형 벽을 통하여 주위 공기에 연결되는 냉각 샤프트를 통하여 필라멘트의 응고 이전에 그리고 필라멘트 압출 후에 필라멘트가 전진한다. 따라서, 필라멘트의 지연된 냉각으로 인해 항복힘이 이점적으로 영향을 받고 인출 인장력의 한층 더한 완화를 야기시킨다. 이러한 조치는 한편으로는 필라멘트의 연신시 인출 인장력을 증가시키고, 다른 한편으로는 용융된 필라멘트의 예비배향을 실질적으로 감소시킨다는 점에서 두 가지점에서 이점이 있다.

이러한 조치는 청구항 8항의 방법의 변형에의해 더욱 개량될 수 있다. 이 때문에, 필라멘트는 가열구역을 통하여 방사노즐로부터 나온 후에, 바로 전진하는데, 여기에서, 열은 필라멘트로 제공된다.

장치를 가능한한 가장 적은 비용이 드는 방법으로 작동시키기 위해, 청구항 9항에 따른 방법의 변형은 특히 이점적이다. 이러한 경우에 있어서, 인출 인장력은 권취장치의 권사 속도로 직접 생성된다.

가능하다면, 질적으로 특히 우수한 균질의 사를 생산하기 위해, 청구항 10항을 따른 방법의 변형을 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 경우에 있어서, 인출인장력은 이송시스템에 의해 형성된다. 권사로 인해 사 인장력의 변동은 방사라인에서 이점적으로 유효하지 않도록,이송시스템이 권취장치의 상류에 배열되어 있다. 매우 균일한 인출 인장력으로 사를 생산하는 것이 가능하다.

본 발명에 따라, 방사라인에 영향을 미침으로써, 완전히 연신된 사와 실질적으로 유사한 특성을 갖춘 고 배향 사를 생산하는 것이 가능해 진다. 이와 관련하여, 청구항 12에 청구된 바와 같은 본 발명의 방사장치는 상기 방법을 수행하는데 특히 유리한 이점이 있다. 본 발명에 따라, 수축기와 디퓨져는 냉각 장치로부터 수축기의 출구측에 배열되어 있다. 수축기는 필라멘트에 의해 동반된 공기의 큰 가속도에 영향을 미친다. 이러한 공정에 있어서, 냉각 공기 스트림은 가장 좁은 단면에서 최대속도로 가속된다. 수축기의 가장좁은 단면을 지나간 직후에, 디퓨져는 냉각가스를 팽창하게 한다. 따라서, 공기의 유동속도가 늦어지고 이에 의하여 매우 짧은 시간 동안 필라멘트 이동을 돕는다. 예비 배향을 일으키는 보다 긴 처리 구역은 필요 없게 된다.

청구항 13항에 따라서, 본 발명에 따른 방사 장치의 특정적으로 더 이점적인 개량은 필라멘트가 수축기에 들어감에 따라 필라멘트의 전진에 영향을 미치는 어떠한 공기난류도 생기지 않는다는 것을 달성한다는 것이다.

본 발명의 변형은 고 배향 사를 생산하는데 있어 필라멘트의 전진을 천천히 하게 하는 공기 마찰을 감소시키거나 없게 하기 위해 충분하다. 청구항 14에 따라 방사장치를 구성하는 것이 바람직하다.

이에 연관하여, 방사장치가 청구항 15에 따라 구성된다는 점에서 필라멘트를 둘러싸는 공기 스트림의 팽창시 냉각 장치의 출구 끝에서의 난류를 없애는 것이 가능하다. 따라서, 동반되는 공기가 필라멘트 다발의 전체 외주에 걸쳐 균일하게 제거된다.

사의 생산에 있어서, 바람직한 유동 프로필을 달성 하기 위해, 수축기는 최소 10mm 내지 최대 40mm 의 직경의 가장좁은 단면을 가져야만 한다.

특히, 필라멘트를 냉각시킬 뿐만 아니라 공기스트림을 형성하기 위해 필라멘트 다발의 중앙과 방사라인에 있는 충분한 공기의 양을 유용하게 하기 위해, 청구항 18의 방사 장치의 구성은 특히 이점적일 것이다. 이러한 구성은 냉각 샤프트와 주위사이에 차이 압력에 관계 없이 그리고 필라멘트속도에 관계 없이 냉각 샤프트내로의 공기 유동 양에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 필라멘트의 특성에 고의적인 영향을 미치는 것이 가능하다. 이러한 경우에, 입구 실린더의 벽을 통하여 들어가는 공기 양은 비례적으로 가스 투과성 또는 벽의 다공성에 좌우된다. 따라서, 가스의 고 투과성인 경우에 있어서, 단위시간당 공기의 보다 큰 양은 그 밖의 점에서의 일정한 조건하에 냉각 샤프트내로 수용된다. 이와 반대로, 벽의 가스의 낮은 투과성인 경우에 있어서, 비례적으로 보다 작은 공기 양이 방사 샤프트로 들어간다. 한 구역에서 다른 구역으로의 가스 투과성의 변화는, 보다 큰 유동 차이를 회피하기 위해, 단계가 없는 것이 바람직하다. 그러나 가스투과성의 단계적인 변화도 가능하다.

사의 생산에 있어서, 방사라인에 있는 각각의 필라멘트가 결합될 때 까지 균일하게 처리되는 것이 특히 중요하다. 청구항 19항에 따른 방사장치의 구성은 수축기에서 발생되는 유동이 각각의 필라멘트에 균질적으로 유효하게 하는 것을 확보한다.

본 발명에 따른 방사 장치의 또 하나의 특히 바람직한 개량에 있어서, 청구항 20에 청구된 바와 같이, 사는 이송시스템에 의해 방사노즐로부터 인출된다. 이러한 것은 사가 권사 될 때 서로 독립적으로 사의 인장력과 인출 인장력을 조정하 는 것을 가능하게 한다. 더욱이 고도로 균일한 인출 인장력을 생성하는 것이 가능하다.

방사 플렌트에서 나란히 평행한 복수의 사를 생산 가능하게 하기 위해서, 청구항 21에 따른 방사 장치의 구성은 특히 이점적이다. 이러한 실시예에 있어서, 사 인장력 감소는 롤상의 사에 의해 루프형성되는 정도에 의해 조정된다.

필라멘트의 조급한 예비 배향을 방지하기 위해서, 청구항 22에서 청구된 본 발명에 따른 방사장치의 실시예는 특히 이점적이다. 이러한 실시예에 있어서, 가열 장치는 방사노즐과 필라멘트를 열적으로 처리하기 위한 냉각 실린더 사이에 제공된다.

본 발명의 장치 및 방법 양자는 폴리에스테르, 폴리아미드 또는 폴리프로필렌의 고 배향 직물사를 생산하는데 적합하다.

또한 본 발명의 장치 뿐만 아니라 방법의 어떤 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명된다.

도 1은 본 발명에 따른 방사장치의 제1 실시예를 도시하는 도면,

도 2는 본 발명에 따른 방사장치의 또 하나의 실시예를 도시하는 도면,

도 3은 방사노즐의 실시예에 대한 평면도,

도 4는 냉각실린더에 대한 실시예의 개략적인 단면도, 그리고

도 5는 인출속도의 함수로서 사의 강도를 나타내는 다이어그램.

도 1은 고 배향 사를 방사하기 위한, 본 발명에 따른 방사장치의 제1 실시예를 도시한다. 이러한 장치에 있어서, 사(12)는 열가소성 재료로부터 방사된다. 이 때문에, 열가소성재료는 공급호퍼(43)를 경유하여 압출기(40)에서 용융된다. 압출기(40)는, 제어 유니트(42)에 연결되어 제어되는 구동기(41)를 경유하여 구동된다. 예컨대, 압력의 함수로서 제어될 수 있다. 이 때문에, 제어유니트(42)는 압출기(40)의 출구끝에 배열되는 압력센서(48)에 연결된다. 압출기(40)로부터, 용융물은 융융라인(47)을 통하여 배분펌프(44)로 전진한다. 이러한 인도와 관련하여, 펌프(44)는 구동기(45)와 제어기(46)에 의해 제어된다. 배분펌프(44)는 용융라인(3)을 경유하여 가열된 방사헤드(1)로 용융물을 인도한다. 방사헤드(1)는 하부에 방사노즐(2)을 장착한다. 방사노즐(2)은 하부에 복수의 노즐보어를 포함한다. 압력하에 용융물은 노즐보어를 통하여 압출되어 파인 필라멘트 스트랜드(5)의 형태로 방사노즐에서 나온다. 필라멘트(5)는 냉각실린더(4)에 의해 형성되는 냉각샤프트(6)를 통하여 전진한다. 이 때문에, 냉각실린더(4)는 방사헤드(1)의 바로 하류에서 뻗어 있고 필라멘트(5)를 에워싼다. 전진하는 사의 방향으로 냉각실린더(4)의 자유 끝 아래에 있는 것은 수축기(9)이다. 전진하는 사의 방향으로, 수축기(9)는 냉각채널(6)을 좁힌다. 수축기(9)의 가장 좁은 단면에 디퓨져(10)가 배열되어 있다. 이음매(8)는 수축기(9) 및 디퓨져(10)를 서로 연결한다. 디퓨져(10)는 전진하는 사의 방향으로 냉각채널(6)을 넓게 한다. 끝에서, 디퓨져(10)는 진공실(11)에서 종결한다. 진공실(11)에서 스크린 실린더(30)는 디퓨져(10)의 연장상으로 뻗어 있다. 스크린실린더(30)는 공기 침투가능한 벽을 가지고 있고 진공실(11)을 통하여 아래쪽으로 뻗어있다. 진공실(11)의 하부에서 출구개구(13)는 전진하는 사의 평면에 배열되어 있다. 석션 스터브(14)는 진공실(11)의 한 측면에서 종결한다. 석션 스터브(14)의 자유끝부에 배열된 진공발생기(15)가 석션 스터브(14)를 경유하여 진공실(11)에 연결된다. 진공발생기(15)는 예컨대 진공실(11) 및 디퓨져(10)에 진공을 생성하는 진공펌프 또는 송풍기일 수 있다.

전진하는 사의 평면내에 있어서, 진공실(11)의 하류에 윤활장치(16)와 권취장치(20)가 배열되어 있다. 권취 장치(20)는 사 가이드(19)를 포함한다. 이러한 사 가이드(19)는 사 트래버싱 장치(21)의 트래버싱 사 가이드의 왕복운동에 의해 형성되는 트래버싱 삼각형의 시작을 나타낸다. 사 트래버싱 장치(21)의 하류에 접촉롤(22)이 배열되어 있다. 접촉롤(22)은 권사되는 패키지(23)의 표면에 대하여 놓여 있다. 회전하는 권사 스핀들(24)은 패키지(23)를 권사한다. 이 때문에, 권사 스핀들(24)은 스핀들모터(25)를 통하여 구동된다. 권사 스핀들(24)의 구동은 접촉롤(22)의 회전 속도의 함수로 제어되어 패치지의 원주속도는 권사시 실질적으로 일정하다.

도 1에 도시되는 방사장치에서, 용융된 폴리머는 방사 헤드(1)로 인도되고 방사노즐(2)을 경유하여 복수의 필라멘트(5)로 압출된다. 권취 장치(20)는 필라멘트 다발을 인출한다. 이에 의해 필라멘트 다발은 증가하는 속도로 냉각 샤프트(6)을 통하여 냉각 실린더(4)내에서 전진한다. 이어서, 필라멘트 다발은 수축기(9)내로 빨려 들어간다. 수축기(9)는 디퓨져(10)를 경유하여 진공발생기(15)에 연결되어 있다. 따라서, 이 진공작용으로 인해, 냉각실린더(4)의 외부를 에워싸는 주위공기가 냉각 샤프트(6)내로 빨려들어간다. 냉각 샤프트(6)에 들어가는 공기의 양은 냉각 실린더(4)의 벽(7)의 가스 투과율에 비례한다. 유입하는 공기가 필라멘트를 예 냉각시켜 필라멘트의 표면층이 단단하게 된다. 이음매(8)의 가장 좁은 단면으로 인해, 공기 유동이 진공발생기(15)의 작용하에 가속되어 필라멘트의 이동에 대항하는 공기유동이 감소되거나 회피된다. 따라서, 필라멘트는, 응고 영역에서의 필라멘트의 연신시 오직 감소된 인출 인장력만이 유효 하도록 이동을 돕는다. 인출 인장력의 완화는 제동 작용을 하는 공기 마찰이 상쇄되는 정도에 좌우된다. 이점과 관련하여, 가능하다면, 필라멘트 속도의 범위로 유동속도를 가속시키려고 한다.

이음매(8)의 바로 하류에서, 필라멘트가 응고된다. 필라멘트가 디퓨져(10)내에서 계속하여 전진함에 따라 필라멘트는 더 냉각된다. 디퓨져(10)의 출구 영역에서 가능한한 난류가 생성되지 않도록 하기 위해, 그래서 가능한한 일정한 유동 프로필을 위해, 공기 스트림은 디퓨져를 경유하여, 진공실(11)내부로 뻗어 있고 진공발생기(15)에 연결되어 있는 스크린 실린더(30)내로 인도된다. 그 다음, 이 공기는 석션 스터브(14)를 경유하여 진공실(11)로부터 빨려 나가 제거된다. 필라멘트(5)는 출구 개구(13)를 통하여 진공실(11)의 아래쪽에서 나타나서, 윤활장치(16)내로 전진한다. 윤활장치(13)는 필라멘트를 사(12)로 결합시킨다. 사에 강도를 증가시키기 위해, 사는 권사되기 전에 엉킴 노즐에서 엉킴된다. 권취장치(20)에서, 사(12)는 패키지(23)에 권사된다.

도 2는 본 발명에 따른 방사장치의 또 하나의 실시예를 도시한다. 도 2의 방사 장치의 기초적인 구조는 도 1의 장치와 실질적으로 동일하다. 도 1의 상기 설명은 이러한 정도까지, 참조로서 여기에 포함 되었다. 도 2의 방사장치의 구조에 있어서 다른 점이 설명되어 진다.

도 2에 도시된 방사장치에 있어서, 방사 헤드(1)에 직접 배열되어 있는 가열장치(31)는 방사노즐(2)과 냉각실린더(4)사이에 연장되어 있다. 가열 장치(31)는 예컨대, 복사에너지 가열기 또는 원통형 저항 가열기일 수 있다. 추가적인 가열 장치(31)는 방사노즐(2)의 노즐 보어를 통하여 필라멘트가 압출된 후에 필라멘트의 열처리를 가능하게 하여 냉각 지연을 발생시킨다.

게다가, 도 2에 도시된 방사장치는 윤활장치(16)와 권취장치(20)사이에 이송시스템(17)을 포함한다. 이 이송시스템은 두개의 구동 롤(18.1, 18.2)에 의해 형성된다. 사(12)는 구동 롤에 대하여 S-형상으로 된다. 따라서, 사(12)는 이송시스템(17)과 권취장치(20)에 의해 방사노즐(2)로부터 인출된다. 롤(18.1, 18.2)의 원주속도는 권사 속도보다 빨라서 이송시스템(17)과 권취장치(20)사이의 사의 인장을 감소시킨다. 본 실시예에 있어서, 롤상의 고리형상의 각도는 일정하게 미리 정해져 있지만, 롤(18.1, 18.2)의 조정도 가능하여 다른 고리형상의 각으로 조정될 수 있다. 도 2의 방사장치의 추가적인 이송 시스템의 본질적인 장점은 트래버싱 이동으로부터 야기된 사의 인장에서의 변동이 오직 이송 시스템에 전해질 수 있다는 것이다. 방사 구역에서 인출 인장력은 변함없고 이것은 사 형성을 균일하게 한다.

도 3은, 예컨대 도 1 또는 도 2의 방사장치에서 사용될 수 있는, 방사노즐(2)의 실시예의 평면도이다. 방사노즐(2)의 실시예에 있어서, 노즐보어(33)는 보어의 라인(34)을 따라 환상으로 배열되어 있다. 보어의 라인(34)에 있어서, 노즐보어(33)는 동등하게 이격된 관계로 방사노즐(2)에 배열되어 있다. 더욱이, 노즐보어는 보어의 라인(34)과 동심으로 보어의 제2 라인(36)을 따라 배열되어 있다. 보어의 내부 라인(36)의 노즐보어가 보어의 외부라인(34)의 두 개의 인접 노즐보어 사이에 놓여 있도록 보어 양자의 라인(34, 36)의 노즐보어(33)는 서로 오프셋 되어 있다. 보어의 이러한 배열은 노즐보어를 가지고 있지 않은 중앙 입구 영역(35)을 둘러싼다. 이러한 구조로 인해, 원뿔대 모양의 수축기와 원뿔대 모양의 디퓨져의 사용으로 인해, 유동 프로필은 각각 개별의 필라멘트상에 실질적으로 균일하게 영향을 미치는 가장 좁은 단면에 형성되는 것이 성취된다. 알 수 있는 바와 같이, 유동에 의해 트레버스된 원형체의 유동 프로필은 주위영역을 향해 감소하는 최대유동속도를 이것의 중앙에서 보여준다. 따라서, 방사노즐에 있는 노즐보어의 환상 배열은 수축기에 의해 형성되는 유동속도가 일정한 영역으로 필라멘트를 전진시킨다.

도 4는 도 1 및 도 2의 방사장치에 사용될 수 있는 냉각실린더의 실시예를 도시한다. 냉각 실린더(4)는 두 개의 다른 천공(29, 26)을 갖춘 천공된 시트 요소로 구조된 벽(7)을 갖는다. 방사노즐(2)와 면하는 냉각 실린더의 끝에 상부 구역 는 작은 직경을 갖춘 천공(29)를 포함한다. 상부구역에 있는 천공은 유입프로필(28)를 개략적으로 나타나게 한다. 화살표에 의해 상징되는 유입프로필(28)은 냉각 샤프트(6)에 들어가는 공기량에 대한 측정을 제공한다. 천공(29)은 상부구역내에서 동일하다. 따라서, 수축기(9)에서의 진공 작용 및 증가하는 필라멘트 속도 때문에 방사노즐로부터의 거리가 멀어짐에 따라 공기양은 증가한다.

수축기(9)에 면하고 끝에 형성되는 하부 구역에서, 벽(7)은 보다 큰 개구 단면을 갖춘 천공(26)을 포함한다. 유입 프로필(27)을 상징함으로써 도시된 바와 같이, 보다 많은 공기의 양은 하부구역에서 냉각 샤프트(6)내로 들어갈 것이다. 또한, 사용자는 방사노즐로부터의 거리가 멀어짐에 따라 공기의 양이 증가하는 경향을 인지할 것이다.

냉각실린더의 벽위에 도 4에 도시된 유입 프로필은 필라멘트의 매우 느린 예 냉각을 인지하는데 특히 적합하다. 이러한 것은 특정적으로 사의 매우 균일한 단면을 야기시킨다. 이로 함께, 공기양을 필라멘트의 열처리에 적용시키는 것이 가능하다. 예 냉각 및 냉각 스트림의 형성 양자에 유익하게 영향을 미치는 것이 가능하다.

본 발명의 방법은 직접적인 또 하나의 공정을 허용하는 물리적인 특성을 갖는 HOY 사의 생산을 가능하게 한다. 그렇지 않다면, 이 특성을 가진 FDY 사 생산을 가능하게 한다. FDY 사의 전형적인 강도와 연신률은 각각 4 cN/dtex 이상이고 약 30%이다. 이와 비교하여, 표 1은 본 발명의 발명에 의해 생산된 두 개의 폴리에스터 사를 보여준다. 이러한 공정에서, 본 발명의 별도의 방법은 도 2의 방사장치의 배열에 따라 적용된다. 인출속도는 7,500 m/min로 설정된다. 필라멘트의 전진을 돕기위해, 공기 스트림이 약 2,500 m/min의 속도에 도달하는 수축기에서 발생된다. 고 인출속도에도 불구하고, 강도 값은 분명히 4 cN/dtex 이상으로 얻어진다. 55 dtex 와 83 dtex의 사 데니어를 가지고서 연신률은 각각 34% 및 83% 이다. 두 개의 사는 매우 바람직한 계수 비율에 의해 자체를 구별한다. 약 3% 내지 2,8%의 비등수축이 만족할 만하다.

도 5는 선도를 예시하는데, 여기에서 폴리에스터 사의 강도는 인출속도의 함수로서 나타난다. 두개의 곡선은 소문자 a 및 b 에 의해 표시된다. 이 두 경우에 있서, 83 dtex의 데니어를 갖춘 폴리에스터 사가 방사된다. a 로 표시된 강도 곡선은 당업계에서 공지된 공정에 의해 생산되는 사의 강도를 보여준다. 도시된 바와 같이, 강도는 6,500m/min의 인출속도에 도달하기 바로 전에 떨어지기 시작하여 인출속도가 증가함에 따라 떨어진다. 파괴 강도의 하락은 이 공정의 사의 과도한 응력 때문이다. 항복점에서 매우 바람직하게 결정화되어 구조적으로 응고된 사가 여전히 연신되기 때문에, 필라멘트는 항복점에서 과도한 응력을 받는다. 따라서, 종래기술의 방법에 있어서 개별의 필라멘트 파괴가 6,500 m/min 이상의 속도에서 일어난다.

b 로 표시된 강도 곡선은 본 발명의 방법에 의해 생산된 폴리에스터 사의 강도의 진행을 보여준다. 고 인출 속도에도 불구하고 강도가 일정하게 증가한다는 것을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 보다 큰 인출속도로 고 배향 사를 생산하는 것을 가능하게 할 것이고 한편, 본 발명은 심지어 7,500 m/min이상의 인출속도로 방사 신뢰도을 유지한다. 따라서, 적절한 측정에 의해, 보다 쉽게 알아볼 수 있는, 보다 높은 인출속도가 고 배향 사를 생산하기 위해 달성될 수 있다.

"부호의 설명"

1 방사 헤드 2 방사 노즐

3 용융 라인 4 냉각 실린더

5 필라멘트 6 냉각 샤프트

7 벽 8 이음매

9 수축기 10 디퓨져

11 진공실 12 사

13 출구 개구 14 석션 스터브

15 진공 생성기 16 윤활 장치

17 이송 시스템 18 롤

19 선단 사 가이드 20 권취장치

21 사 트래버싱 장치 21 접촉 롤

23 패키지 24 권사 스핀들

25 스핀들 구동기 26 천공

27 유입 프로필 28 유입 프로필

29 천공 30 스크린 실린더

31 가열 장치 33 노즐 보어

34 보어 라인 35 입구 구역

36 보어 라인 40 압출기

41 구동기 42 제어 유니트

43 공급 호퍼 44 배분 펌프

45 구동기 46 제어기

47 용융라인 48 압력 센서

Claims (22)

1. 열 가소성 재료로부터 고 배향 사(HOY)를 생산하는 방법에 있어서,

   열 가소성재료가 융융되어 스트랜드형상의 복수의 필라멘트로 압출되고; 필라멘트가 인출 인장력하에서 인출되고, 응고되면서 연신되고, 또한 냉각되고; 필라멘트가 응고 한 후에, 필라멘트가 사로 결합되고; 그리고 인출 인장력을 생성시키기 위해, 사가 소정된 인출 속도로 인출되어 패키지에 권사되어, 인출 인장력은 적어도 6,500m/min의 인출속도에 의해 생성되고, 필라멘트는, 필라멘트의 응고 이전에 필라멘트가 인장 응력으로부터 완화되도록, 필라멘트의 응고 이전에 필라멘트의 전진에 있어 도움을 받고, 필라멘트가 응고하는 동안 연신되면서 감소된 인출 인장력이 필라멘트에 작용하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   필라멘트의 전진속도는, 필라멘트의 압출시 사출 속도를 상승시킴으로써, 연신 이전에 증가되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   압출 이후에 필라멘트는 냉각매체를 통하여 전진하고 필라멘트의 응고 바로 전에 냉각매체 스트림이 생성되어 이것이 필라멘트의 이동을 돕는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   냉각 매체 스트림은 필라멘트의 응고 이전에 필라멘트의 전진 속도와 실질적으로 동일한 유동 속도를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 3 항에 있어서,

   냉각 매체 스트림은 필라멘트의 응고 이전에 필라멘트의 전진 속도보다 큰 유동 속도를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 3 항에 있어서,

   필라멘트의 응고 이전에, 출구 끝에서 가장 좁은 단면을 가지며, 냉각 매체 스트림을 생성하기 위해 진공이 적용되는 디퓨져에 연결되는 수축기를 통하여 필라멘트가 전진하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   필라멘트의 압출 후와 이것의 응고 이전에, 공기 투과성 원통벽을 통하여 주위 공기에 연결되는 냉각 샤프트를 통하여 필라멘트가 전진하는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   필라멘트의 압출 바로 후에, 필라멘트는 열량이 필라멘트에 적용되는 가열 구역을 통하여 전진하는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   인출 인장력은 인출 속도가 권사 속도로 미리 정해진 상태에서, 권취장치에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

    이송 시스템의 인출 속도가 권취장치의 권사 속도보다 큰 상태로, 인출 인장력은 권취장치의 상류에서 사 경로에 배열된 이송 장치에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제 10 항에 있어서,

    이송시스템이 두개의 롤에 의해 형성되어, 사가 S-형상 또는 Z-형상으로 루프형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 열가소성 용융물로부터 고 배향 사(HOY)를 용융방사하는 방사장치로서, 복수의 필라멘트(5)를 압출하기 위해 복수의 노즐 보어(33)를 상기 장치 하부에 포함하는 방사노즐(2), 냉각 장치, 필라멘트를 사로 결합하기 위한 윤활 장치(16), 그리고 권취장치(20)를 갖춘 상기 방사장치에 있어서,

    냉각 장치는 필라멘트가 통과하여 전진하는 수축기(9), 수축기의 출구 끝에 배열된 디퓨져를 포함하고, 상기 수축기와 디퓨져(10)는 가장 좁은 단면이 수축기(9)와 디퓨져(10)사이에 있는 연결 이음매에 존재하도록 사가 전진하는 방향에 따라 변화하는 유동 단면을 각각 가지는 것을 특징으로 하는 방사 장치.
13. 제 12 항에 있어서,

    수축기(9)와 방사노즐(2)의 사이에 위치되어 있고, 하향으로 전진하는 필라멘트(5)를 에워싼 공기 투과 가능한 관형상 벽(7)을 포함한 냉각실린더(4)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방사 장치.
14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,

    디퓨져(10)는 진공 발생기(15)에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 방사장치.
15. 제 14 항에 있어서,

    디퓨져(10)는 출구 끝에서 공기 투과 가능한 스크린 실린더(30)에 연결되고, 스트린 실린더는 진공실(11)내에 있는 필라멘트(5)를 에워싸고, 진공실(11)에 연결된 진공 발생기(15)와 디퓨져(10)사이에 연결을 제공하는 것을 특징으로 하는 방사장치.
16. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,

    수축기(9)는 가장 좁은 단면에서 최소 10mm 내지 최대 40mm의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 방사장치.
17. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,

    수축기(9)와 디퓨져(10)는 각각 원뿔대 모양으로 만들어져 있는데, 수축기(9)의 콘의 각도가 디퓨져(10)의 콘의 각도 보다 큰 것을 특징으로 하는 방사장치.
18. 제 13 항에 있어서,

    냉각 실린더(4)는 전진하는 사의 방향에서, 벽(7)의 가스 투과성이 다르게 되어 있는 몇몇의 구역으로 구획되는 것을 특징으로 하는 방사장치.
19. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,

    보어들 중 한 라인의 보어(33)가 서로 동일하게 이격되어 있는 상태로, 방사노즐의 노즐보어(33)는 하나 또는 그 이상의 환형의 보어라인(34, 36)을 따라 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 방사장치.
20. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,

    디퓨져(10)와 권취장치(20)사이의 사 경로에 배열되는 이송시스템(17)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방사장치.
21. 제 20 항에 있어서,

    이송 시스템(17)은 두개의 롤(18.1, 18.2)를 포함하는데, 여기에서 두개의 롤(18.1, 18.2)중 적어도 하나가 구동될 수 있고, 상기 롤(18.1, 18.2)은 사 경로내에서 사가 부분적으로 루프형성되도록 서로에 대하여 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 방사장치.
22. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,

    필라멘트(5)를 열적으로 처리하는 가열장치(31)가 방사노즐(2)과 냉각실린더(4) 사이에 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 방사장치.

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