KR101003461B1 - 슬라이버 권취용 노즐 장치 및 이를 이용한 슬라이버 권취 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 슬라이버를 고속으로 권취할 수 있는 노즐장치 및 이를 이용한 슬라이버 권취 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 노즐장치는 침지액을 저장하는 노즐박스, 침지액에 습윤된 슬라이버를 집속시키는 제 1 노즐부와 제 2 노즐부, 노즐부 주변에서 발생된 공기와 침지액을 통과시키는 에어홀 및 부유물을 걸러줄 수 있는 거름망을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 슬라이버 권취방법은 이러한 노즐장치를 통과한 슬라이버를 권취 가이더 및 빔을 이용하여 권취함으로써 수행되고, 슬라이버 표면의 손상없이 고속 권취가 가능한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 노즐장치를 이용하여 슬라이버를 권취하면 슬라이버 표면의 손상없이 권취 속도를 높여 생산성을 향상시킬 수 있다.

슬라이버, 고속 권취, 노즐장치, 슬라이버 염색, 슬라이버 가공

Description

슬라이버 권취용 노즐 장치 및 이를 이용한 슬라이버 권취 방법{Nozzle assembly for winding of sliver and method for winding of sliver using thereof}

본 발명은 고속 권취용 노즐장치 및 이를 이용한 슬라이버 권취 방법에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 노즐박스, 제 1 노즐부와 제 2 노즐부, 에어홀 및 거름망을 포함하는 노즐장치와, 이를 이용하여 슬라이버를 고속으로 권취할 수 있는 방법에 관한 것이다.

슬라이버(sliver)란 꼬임 없는 로프와 같은 섬유의 집합체를 말하며, 섬유를 원료 상태에서 방적에 알맞은 상태로 분리 및 배열하는 카딩(carding) 공정을 거쳐 카드 슬라이버가 되고 이후 소면(combing)공정을 거쳐 소면슬라이버가 된다. 이러한 슬라이버는 정방(spinning) 공정을 거쳐 실을 제조하는 방적 중간제품으로서 통상적으로 캔에 권취된 형태로 보관된다.

슬라이버는 그 자체로 염색이 가능하며, 선행기술인 한국등록특허 제481738호는 슬라이버 염색 방법에 관한 기술을 개시하고 있다. 상기 선행기술은 슬라이버를 습윤제가 함유된 수용액에 침지하고, 패더를 이용해 패딩한 후 빔에 감아, 슬라 이버 형태로 다양한 염색 방법을 적용할 수 있도록 하였다. 이러한 선행기술에 따르면, 패더를 통과한 슬라이버의 모양은 패더에 의해 압착되어 납작한 띠모양이 되므로, 이송 시 패더와의 접촉 면적이 커서 패더 표면에 면섬유가 접착되는 문제점이 발생한다. 또한 패딩 처리된 슬라이버의 인장강도가 충분치 않아 권취시 장력 조절과 속도 조절이 어렵고, 슬라이버가 끊어지지 않도록 주의를 하여야 하는 문제점을 가지고 있다.

본 발명과 관련된 또 다른 선행기술로 한국등록특허 제633512호가 있다. 상기 선행기술은 슬라이버를 침지액이 저장된 침지조에서 습윤시킨 후, 나팔모양 노즐의 작은 구멍을 통과시키는 방법을 이용하여 슬라이버를 권취한다. 도 1은 상기 선행기술을 설명하기 위한 도면이다. 도 1을 참조하면, 슬라이버(101)는 침지조(102) 내의 구동 롤러(103)를 지나면서 침지액(104)에 자연스럽게 습윤되고, 나팔 모양 노즐(105)을 통과하게 된다. 나팔 모양 노즐(105)을 통과한 슬라이버(101)는 일정한 픽업률을 가지며, 패더(106) 위를 통과한다. 패더(106)를 통과한 슬라이버(101)는 권취 가이더(107)의 수평이동에 따라 빔(108)에 균일하게 권취된다. 빔(108)에 권취된 슬라이버(101)는 염색 또는 가공 공정으로 들어간다. 이러한 선행기술에서는 침지조와 노즐이 분리되어 있고, 노즐 통과 시 배출되는 공기와 침지액이 슬라이버의 진행방향과 반대방향으로 흘러 슬라이버의 표면을 손상시키는 문제점을 가지고 있다. 또한 이러한 문제점 때문에 권취속도를 높이는 것에 한계가 있으므로 분당 20m 이상의 고속 권취는 불가능하였다.

본 발명의 목적은 슬라이버를 고속으로 권취할 수 있는 장치와 방법을 제공하는 것이다. 특히 본 발명은 슬라이버를 침지액에 습윤시켜 권취하는 경우, 노즐부 주변에서 배출된 공기나 침지액의 흐름에 의하여 슬라이버 표면이 손상되는 것을 방지하고, 슬라이버의 권취속도를 증가시켜 생산성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 슬라이버 권취용 노즐장치는, 침지액을 저장하는 노즐박스와, 노즐박스의 하부에 결합되고 침지액을 통과한 슬라이버를 집속시키는 노즐이 형성된 노즐부를 포함한다.

본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따른 슬라이버 권취용 노즐장치의 노즐부는, 침지액을 통과한 슬라이버를 1차 집속시키는 제 1 노즐부와, 제 1 노즐부에서 1차 집속된 슬라이버를 2차 집속시키는 제 2 노즐부를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따른 슬라이버 권취용 노즐장치의 제 1 노즐부에는, 2차 집속 시에 배출된 공기와 침지액이 상기 노즐박스 방향으로 이동되도록 하는 적어도 하나의 에어홀이 형성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따른 슬라이버 권취용 노즐장치는, 노즐박스 방향으로 이동되는 침지액에 포함된 부유물을 걸러내기 위한 거름망을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따른 슬라이버 권취용 노즐장치는, 노즐부가 복수 개일 수 있다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 슬라이버 권취 방법은, 슬라이버 끝단을 노즐장치의 노즐박스로부터 노즐부를 관통하도록 통과시켜 빔에 고정하는 단계와, 노즐장치의 노즐박스에 침지액을 공급하는 단계와, 슬라이버를 침지액에 습윤시키며 빔에 권취하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 고속 권취용 노즐장치를 사용하여 슬라이버를 권취하면, 슬라이버의 인장강도를 향상시켜 장력에 의한 절단 문제를 감소시킬 수 있고, 슬라이버의 권취속도를 보다 획기적으로 향상시켜 생산성을 높일 수 있다.

아래에서 본 발명은 실시 예를 기초로 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명된다. 제시된 실시 예는 예시적인 것으로 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.

슬라이버는 섬유의 집합체로서 실을 제조하는 데 사용되는 방적 중간제품이다. 슬라이버는 통상적으로 캔에 권취된 형태로 조방(roving) 또는 정방(spinning) 공정에 투입되는데, 이때 슬라이버가 염색 또는 가공을 통해 미리 염색이 되거나 특정 가공액에 의하여 물성이 개선된 상태로 공정에 공급될 수 있다.

슬라이버를 권취하려면 슬라이버 자체가 일정 크기 이상의 장력에 견딜 수 있어야 하는데, 슬라이버는 꼬임이 없는 섬유의 집합체이므로 장력에 의하여 쉽게 끊어지는 특성을 가지고 있다. 그러나 슬라이버가 특정 조성의 침지액에 습윤되면 인장강도가 커지고, 침지액의 조성에 따라 다양한 형태의 가공이 이루어질 수도 있다.

본 발명은 슬라이버를 침지액에 습윤시켜 권취하는데 사용되는 노즐장치와, 이를 이용하여 슬라이버를 권취하는 방법에 관한 것이다.

도 2는 본 발명에 따라 슬라이버를 침지액에 습윤시켜 권취하는 공정을 도식적으로 나타낸 것이다. 도 2를 참조하면, 먼저 슬라이버(201)가 침지액(202)이 저장된 노즐장치(203)에 공급되고, 이어서 노즐장치(203)에서는 슬라이버(201)가 침지액(202)에 습윤되고, 이어서 습윤된 슬라이버가 권취 가이더(204)에 의하여 빔(205)에 균일하게 권취된다. 권취 가이더(204)는 빔(205)에 슬라이버(201)를 균일하게 권취하기 위하여 슬라이버(201)를 반복적으로 수평이동시키는 장치이고, 빔(205)은 슬라이버(201)를 염색하거나 가공하기 위하여 사용되는 수단이다. 노즐장치(203)는 슬라이버(201)를 특정 조성의 침지액으로 습윤하기 위한 수단으로 아래에서 별도의 도면을 이용하여 보다 자세히 설명된다.

도 3은 본 발명에 따른 슬라이버 권취용 노즐장치를 도식적으로 나타낸 것이다. 도 3의 (a)는 노즐장치의 수직방향 단면을 도시한 것이고, (b)는 (a)의 도면에서 A-A' 방향의 수평단면을 도시한 것이다. 도 3의 (a)와 (b)를 참조하면, 노즐장치는 노즐박스(301), 제 1 노즐부(302), 제 2 노즐부(303) 및 거름망(304)을 포함하고, 제 1 노즐부(302)에는 제 1 노즐(302b)과 에어홀(302a)이 형성되어 있다.

노즐박스(301)는 침지액(미도시)을 저장하는 역할을 한다. 침지액은 다양한 종류의 슬라이버 가공액이 될 수 있는데, 슬라이버는 고속으로 노즐박스(301)를 통과하게 되므로 고속 권취를 위하여 침지액은 강한 침투력을 가지는 것이 유리하다.

제 1 노즐부(302)는 침지액에 습윤된 슬라이버(미 도시)를 1차 집속하며, 제 2 노즐부(303)로 유도한다. 제 1 노즐부(302)는 제 1 노즐(302b)과 에어홀(302a)을 포함한다. 제 1 노즐(302b)의 직경은 제 2 노즐(303a)보다 크고, 제 2 노즐부(303) 방향으로 갈수록 직경이 줄어드는 형상일 수 있다. 에어홀(302a)은 제 1차 노즐(302b) 측면에 형성될 수 있고, 슬라이버가 집속되는 과정에서 발생된 공기와 침지액이 이동하는 통로가 된다.

제 2 노즐부(303)는 제 1 노즐부(302)에서 1차 집속된 슬라이버를 2차적으로 집속시키는 역할을 한다. 제 2 노즐부(303)는 노즐장치로 공급되는 슬라이버의 굵기에 따라 다양한 직경으로 형성될 수 있는 제 2 노즐(303a)을 포함하고 있다.

거름망(304)은 에어홀(302a)을 통하여 노즐박스(301) 방향으로 이동되는 침지액에 포함된 부유물을 걸러내기 위한 수단으로, 노즐박스(301)의 하단과 제 1 노즐(302b)의 상단에 도우넛 형태로 설치될 수 있다. 다만, 거름망(304)은 침지액의 부유물을 걸러내는 역할을 하는 범위에서 다양한 위치에 다양한 형태로 설치될 수 있다.

노즐장치의 노즐박스(301), 제 1 노즐부(302) 및 제 2 노즐부(303)는 분리가능하게 결합될 수 있다. 이러한 각 부분의 결합은 오링(O-ring)을 이용하는 것과 같은 다양한 방법으로 이루어져 침지액이 누수되지 않도록 할 수 있다.

도 4는 슬라이버가 본 발명의 슬라이버 권취용 노즐장치를 통과하며 침지액 에 습윤되고 집속되는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 4를 참조하면, 슬라이버(400)는 노즐박스(401)에 저장된 침지액(405)에 습윤된 상태로 제 1 노즐(402b)과 제 2 노즐(403a)을 통과하고 집속된다.

슬라이버(400)의 1차 집속은 제 1 노즐(402b)에서 일어나는데, 이러한 1차 집속은 슬라이버(400)가 제 1 노즐(402b)보다 직경이 작은 제 2 노즐(403a)로 통과하는 것을 도와준다. 슬라이버(400)의 2차 집속은 이후의 슬라이버 가공 목적에 적합하도록 습윤된 슬라이버(400)의 픽업률을 조절하는 역할과, 슬라이버가 쉽게 끊어지지 않도록 슬라이버(400)를 집속시켜 장력을 부여하여 권취속도를 증가시킬 수 있도록 하는 역할을 동시에 수행한다.

슬라이버(400)가 2차 집속되는 과정에서, 습윤된 슬라이버(400)에서 공기와 침지액이 배출된다. 만약 제 1 노즐부(402)가 없다면, 배출된 공기와 침지액이 슬라이버의 공급방향과 반대 방향의 흐름을 형성하여 슬라이버 표면과 마찰을 일으킬 수 있다. 이러한 마찰은 슬라이버(400) 표면을 손상시켜 침지액에 부유물을 발생시키고, 누적되어 발생된 부유물은 노즐을 막아 생산성을 악화시킬 수 있다. 제 1 노즐부(402)는 이러한 슬라이버(400)의 표면 손상을 방지한다. 제 1 노즐부(402)의 에어홀(402a)은 배출된 공기와 침지액이 노즐박스(401) 방향으로 이동하는 통로가 된다. 제 1 노즐(402b)은 이러한 공기 및 침지액의 흐름(406)과 슬라이버(400) 표면 사이에 벽을 형성하여 슬라이버(400) 표면이 손상되는 것을 방지한다.

부유물의 발생은 제 1 노즐(402b)의 끝단과 제 2 노즐(403a)의 앞단 사이에서도 약하게 일어날 수 있다. 거름망(404)은 이렇게 발생된 소량의 부유물이 다시 제 1 노즐(402b)로 유입되는 것을 방지하는 역할을 한다.

제 1 노즐(402b) 제 2 노즐(403a)의 직경은 처리되어야 할 슬라이버(400)의 굵기, 처리 속도 및 침지액(405)의 침투속도 등을 고려하여 자유롭게 변경이 가능하다. 특히 제 2 노즐(403a)은 이러한 인자들을 고려하여 침지액(405)이 충분히 슬라이버(400)에 침투할 수 있고, 침지액(400)이 노즐장치 아래로 누설되지 않도록 적정한 직경을 가져야 한다. 노즐장치에 포함되는 노즐박스(401), 제 1 노즐부(402), 제 2 노즐부(403), 에어홀(402a) 및 거름망(404) 등이 적정한 조건에서 결합되면 분당 50m이상의 고속 권취가 가능하게 된다.

본 발명의 노즐장치를 이용하여 슬라이버를 권취하면, 제 2 노즐의 단면 형상을 따라 슬라이버가 집속되므로 슬라이버의 단면을 거의 원형으로 유지하며 권취할 수 있다. 이와 같이 슬라이버의 단면이 원형이 되면 슬라이버의 집속에 의한 효과에 의하여 보다 높은 장력에도 슬라이버가 끊어지지 않는 효과를 보인다. 따라서, 슬라이버 권취 시에 장력에 의한 절단 문제가 감소하고, 권취속도를 증가시킬 수 있다.

도 5는 다수 개의 노즐장치가 하나로 결합된 형태의 복수노즐장치이다. 도 5의 (a)와 (b)는 각각 복수노즐장치의 단면과 평면을 나타낸다. 도 5를 참조하면, 하나의 노즐박스(501) 하부에 8개의 노즐부(502)들이 결합되어 있다. 필요한 경우 선택적으로 각 노즐부(502)에 따라 노즐박스(501)를 분리시키는 칸막이(503)가 형성될 수도 있다. 복수노즐장치를 이용하면 다수 개의 슬라이버를 동시에 침지 및 집속시켜 하나의 또는 별개의 빔에 권취할 수 있으므로 생산성을 향상시킬 수 있 다.

아래에서 본 발명의 노즐장치를 이용한 슬라이버 권취 방법에 대하여 실시 예를 이용하여 상세하게 설명한다. 제시된 실시 예는 예시적인 것이며 본 발명의 범위는 제시된 실시 예에 의하여 제한되지 않는다.

슬라이버를 빔에 권취하기 위하여 슬라이버의 끝단을 노즐장치와 권취 가이더에 통과시켜 빔에 고정하였다. 이어서, 노즐장치에 침지액을 채우고 빔을 회전시켜 슬라이버를 분당 50m 이상의 속도로 권취하였다. 침지액은 Sandozin XTRA (clariant社)을 5~10 g/ℓ정도의 농도로 물에 혼합하여 사용하였다. 슬라이버는 노즐장치의 제 1 노즐부를 통과하며 1차 집속되어 제 2 노즐부를 통과하기 쉬운 형태가 되며, 제 2 노즐부를 통과하면서 배출되는 슬라이버 내부의 공기와 침지액이 에어홀을 통하여 노즐박스 방향으로 이동된다. 에어홀의 크기는 노즐박스와 제 1 노즐부의 구조를 고려하여 충분히 큰 직경을 가지도록 형성하였고, 형성 위치는 제 1 노즐부의 측면이며, 개수는 2~4개로 형성하였다. 제 2 노즐의 직경은 슬라이버의 정량 및 염액의 픽업률에 따라 조절하였고, 제 2 노즐의 통과 길이에 따라 슬라이버의 장력이 달라지는데 통상 10~15㎜ 정도가 가장 적절한 것으로 나타났다. 이와 같은 노즐장치를 이용하여 본 발명의 노즐장치를 사용하지 않은 슬라이버 권취장치보다 5-10배 높은 권취속도를 얻을 수 있었다.

본 발명이 실시 예를 이용하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 실시 예에 대한 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이러한 변형 및 수정 발 명에 의하여 제한되지 않는다.

도 1은 종래기술에 따른 슬라이버 권취방법을 도시한 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 슬라이버 권취방법을 도시한 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 슬라이버 권취용 노즐장치를 도식적으로 나타낸 것이다.

도 4는 본 발명의 슬라이버 권취용 노즐장치에서 슬라이버가 침지액에 습윤되고 집속되는 과정을 나타낸 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 복수노즐장치를 도식적으로 나타낸 것이다.

Claims (6)

1. 침지액을 저장하는 노즐박스; 및

   상기 노즐박스의 하부에 결합되고, 상기 침지액을 통과한 슬라이버를 집속시키는 노즐이 형성된 노즐부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬라이버 권취용 노즐장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 노즐부는,

   상기 침지액을 통과한 슬라이버를 1차 집속시키는 제 1 노즐부; 및

   상기 제 1 노즐부에서 1차 집속된 슬라이버를 2차 집속시키는 제 2 노즐부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬라이버 권취용 노즐장치.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 제 1 노즐부에는,

   상기 2차 집속 시에 배출된 공기와 침지액이 상기 노즐박스 방향으로 이동되도록 하는 적어도 하나의 에어홀이 형성된 것을 특징으로 하는 슬라이버 권취용 노즐장치.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 노즐박스 방향으로 이동되는 침지액에 포함된 부유물을 걸러내기 위한 거름망을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슬라이버 권취용 노즐장치.
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 노즐부는 복수 개인 것을 특징으로 하는 슬라이버 권취용 노즐장치.
6. 슬라이버 끝단을 노즐장치의 노즐박스로부터 노즐부를 관통하도록 통과시켜 빔에 고정하는 단계;

   상기 노즐장치의 노즐박스에 침지액을 공급하는 단계; 및

   상기 슬라이버를 상기 침지액에 습윤시키며 빔에 권취하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬라이버 권취 방법.

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