KR101236857B1

KR101236857B1 - 용융 방사 장치의 방사 팩

Info

Publication number: KR101236857B1
Application number: KR1020100125553A
Authority: KR
Inventors: 카즈히로 카와모토; 마코토 니시오지
Original assignee: 티엠티 머시너리 가부시키가이샤
Priority date: 2010-01-19
Filing date: 2010-12-09
Publication date: 2013-02-26
Also published as: JP2011149111A; DE102011002757B4; DE102011002757A1; KR20110085860A; JP5452243B2; CN102127820A; CN102127820B

Abstract

[과제] 간단한 구조의 금속 패킹을 사용한 경우에도 간단한 구성에 의해 시일 성능의 저하를 방지할 수 있는 용융 방사 장치의 방사 팩을 제공한다.
[해결수단] 외곽을 구성하는 원통 형상의 팩 본체(11)와, 내부에 유로(20a·20b)가 형성되는 리테이너(20)와, 상기 리테이너(20)의 하부에 배치되어 상기 유로(20a·20b)와 연통하는 방사 구멍군(33a·33b)이 형성되는 스피너렛(30)과, 상기 리테이너(20)와 상기 스피너렛(30) 사이에 개재되는 금속 패킹(40)을 구비하는 용융 방사 장치(50)의 방사 팩(10)에 있어서, 상기 금속 패킹(40)의 상기 리테이너(20) 및 상기 스피너렛(30)과 접촉하는 측은 평면 형상으로 되고, 상기 리테이너(20)의 상기 금속 패킹(40)과 접촉하는 측에는 홈(25)이 형성된다.

Description

용융 방사 장치의 방사 팩{SPINNING PACK OF MELT SPINNING DEVICE}

본 발명은 용융 방사 장치의 방사 팩의 시일 기술에 관한 것이다.

종래, 고온에서 용융시킨 열가소성 수지(폴리머)를 미세 노즐로부터 압출하고, 냉각하면서 권취해서 사조(yarn)로 하는 용융 방사 장치의 기술은 공지가 되어 있다. 또한, 용융 방사 장치를 구성하는 부재로서, 폴리머를 여과 및 정류해서 여과 및 정류된 폴리머를 다수의 방사 구멍으로부터 토출하는 방사 팩도 공지되어 있다. 예를 들면, 특허 문헌 1은 방사 팩으로서의 용융 방사용 구금(口金) 팩을 개시하고 있다.

용융 방사 장치의 방사 팩은 외곽을 구성하는 원통 형상의 팩 본체와, 내부에 유로가 형성되는 리테이너와, 상기 리테이너의 하부에 배치되어 상기 유로와 연통하는 다수의 방사 구멍이 형성되는 스피너렛(spinneret)과, 상기 리테이너와 상기 스피너렛 사이에 개재되는 금속 패킹(packing)을 구비하는 구성으로 되어 있다.

용융 방사 장치의 방사 팩에 있어서는 방사 팩의 내부에 고압의 폴리머가 보내짐으로써 금속 패킹의 어긋남 또는 변형이 발생되어 금속 패킹의 시일 성능이 저하될 우려가 있다. 금속 패킹의 시일 성능이 저하되면 리테이너와 스피너렛 사이에 폴리머 리크(leak)가 발생될 우려가 있다. 또한, 내부에 복수개의 유로가 형성되는 방사 팩에서는 유로 사이에 폴리머 리크가 발생되는 경우가 있고, 이 경우에는 방사 팩으로부터 토출되는 사조의 토출압·사조의 토출량에 편차가 생기는 문제가 있다.

한편, 예를 들면 엔진의 실린더 헤드와 실린더 블록 사이에 개재되는 개스킷과 같이, 복잡한 구조에 의해 시일 성능을 향상시킨 금속 패킹도 존재한다. 그러나, 엔진의 개스킷이면 교환의 빈도는 그다지 높지 않지만 방사 팩의 금속 패킹은 방사 팩의 메인터넌스마다 빈번히 교환될 것이다. 그 때문에 방사 팩에 사용되는 금속 패킹은 저렴한 것이 요구되고 있고, 복잡한 구조의 금속 패킹이 아니라 평탄한 1층의 금속 박판으로 구성된 금속 패킹이 사용되는 경우가 많다.

: 일본 특허 공개 제 2009-243017 호 공보

본 발명이 해결하려고 하는 과제는 간단한 구조의 금속 패킹을 사용한 경우에도 간단한 구성에 의해 시일 성능의 저하를 방지할 수 있는 용융 방사 장치의 방사 팩을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하려고 하는 과제는 이상과 같고, 이어서 이 문제를 해결하기 위한 수단을 설명한다.

제 1 발명은 외곽을 구성하는 원통 형상의 팩 본체와, 내부에 유로가 형성되는 리테이너와, 상기 리테이너의 하부에 배치되어 상기 유로와 연통하는 방사 구멍군이 형성되는 스피너렛과, 상기 리테이너와 상기 스피너렛 사이에 개재되는 금속 패킹을 구비하는 용융 방사 장치의 방사 팩에 있어서, 상기 금속 패킹의 상기 리테이너 및 상기 스피너렛과 접촉하는 측은 평면 형상으로 되고, 상기 리테이너 또는 상기 스피너렛의 상기 금속 패킹과 접촉하는 측에는 오목부 또는 볼록부가 형성되는 것이다.

제 2 발명은 제 1 발명에 있어서, 상기 유로는 복수개 형성되고, 상기 각 유로는 인접하는 다른 유로와 제 1 경계부에 의해 구획되어 있고, 상기 제 1 경계부는 제 1 경계면에 의해 상기 금속 패킹과 접촉하고, 상기 방사 구멍군은 복수개 형성되고, 상기 각 방사 구멍군은 인접하는 다른 방사 구멍군과 제 2 경계부에 의해 구획되어 있고, 상기 제 2 경계부는 제 2 경계면에 의해 상기 금속 패킹과 접촉하고, 상기 오목부 또는 볼록부는 제 1 경계면 또는 제 2 경계면에 형성되는 것이다.

제 3 발명은 제 2 발명에 있어서, 상기 유로 및 상기 방사 구멍군은 2개 형성되고, 상기 제 1 경계면은 상기 리테이너의 지름 방향을 따라 직선상으로 형성되고, 상기 제 2 경계면은 상기 스피너렛의 지름 방향을 따라 직선상으로 형성되고, 상기 오목부는 상기 제 1 경계면 또는 상기 제 2 경계면에 형성되는 홈으로 되는 것이다.

제 4 발명은 제 2 또는 제 3 발명에 있어서, 상기 금속 패킹은 상기 금속 패킹의 지름 방향을 따라 폭이 대략 일정한 금속 패킹 경계부를 구비하고, 상기 오목부 또는 볼록부는 상기 금속 패킹 경계부와 접촉하는 것이다.

<발명의 효과>

본 발명의 용융 방사 장치의 방사 팩에 있어서는, 리테이너 또는 스피너렛의 금속 패킹과 접촉하는 측에는 오목부 또는 볼록부가 형성되기 때문에 리테이너 및 스피너렛과 접촉하는 측이 평면 형상으로 되는 금속 패킹은 오목부 또는 볼록부에 맞물리도록 소성 변형되고, 소성 변형된 금속 패킹은 리테이너 또는 스피너렛의 오목부 또는 볼록부에 맞물림으로써 강고하게 밀착되고, 금속 패킹의 변형 또는 어긋남이 방지되어 금속 패킹의 시일 성능의 저하를 방지할 수 있다.

본 발명의 용융 방사 장치의 방사 팩에 의하면 간단한 구조의 금속 패킹을 사용한 경우에도 간단한 구성에 의해 시일 성능의 저하를 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 의한 용융 방사 장치의 전체 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2는 방사 팩의 단면도이다.
도 3은 리테이너의 저면도 및 PP 단면도이다.
도 4는 스피너렛의 평면도 및 QQ 단면도이다.
도 5는 금속 패킹의 평면도 및 RR 단면도이다.
도 6은 다른 실시형태인 리테이너의 PP 단면도이다.

이어서, 발명의 실시형태를 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 의한 용융 방사 장치의 전체 구성을 나타내는 모식도, 도 2는 방사 팩의 단면도, 도 3은 리테이너의 저면도 및 PP 단면도이다. 도 4는 스피너렛의 평면도 및 QQ 단면도, 도 5는 금속 패킹의 평면도 및 RR 단면도, 도 6은 다른 실시형태인 리테이너의 PP 단면도이다.

도 1을 이용해서 용융 방사 장치의 방사 팩의 실시형태인 용융 방사 장치(50)에 대해서 설명한다.

용융 방사 장치(50)는 고온에서 용융시킨 열가소성 수지(폴리머)를 미세 노즐로부터 압출하고, 냉각하면서 권취해서 사조로 하는 장치이다. 용융 방사 장치에는 POY(일부 연신 사조)를 권취하는 POY용 방사 장치와, FDY(완전 연신 사조)를 권취하는 FDY용 방사 장치의 2종류의 장치가 있다. 본 발명에 의한 방사 팩(10)은 POY용 방사 장치 또는 FDY용 방사 장치 중 어느쪽의 장치에 대해서도 적용할 수 있지만 본 실시형태는 FDY용 방사 장치로서 설명한다.

용융 방사 장치(50)는 고온에서 건조시킨 폴리머 칩을 투입하는 호퍼(1)와, 폴리머 칩을 방사 가능한 점도까지 용융해서 고압으로 토출하는 익스트루더(extruder)(2)와, 토출된 용융 폴리머를 스핀 블록(4)까지 보내는 폴리머 파이프(3)와, 가열 매체를 봉입하고 정량 공급 수단으로서의 기어 펌프(도시 생략)를 구비하는 스핀 블록(4)과, 스핀 블록(4)에 장착되어 기어 펌프에 의해 정량 공급되는 가열된 폴리머를 여과 및 정류해서 여과 및 정류된 폴리머를 고압으로 토출하는 방사 팩(10)을 구비하고 있다.

또한, 용융 방사 장치(50)는 방사 팩(10)으로부터 방출된 사조(Y)를 냉각 관에 의해 냉각하는 냉각 침니(chimney)(5)와, 가이드 등과의 마찰을 저감하고 대전의 방지나 유연성 등을 주기 위한 유제를 사조(Y)에 공급하는 급유 가이드(6)와, 사조(Y)에 부여된 유제를 균일하게 교락(交絡)하기 위해서 사조(Y)의 흐름에 적절한 흐트러짐을 일으키는 교락 노즐(7)과, 사조(Y)의 방향을 변경하는 제 1 롤(8a) 및 제 2 롤(8b)과, 사조(Y)를 미연신 사조로서 권취하는 와인더(9)를 구비하고 있다.

도 2를 이용해서 방사 팩(10)에 대해서 설명한다. 또한, 도 2 내지 도 6의 화살표(Z)는 방사 팩(10)의 축 방향을 나타내고, 화살표(Z)의 방향을 상방으로 한다.

방사 팩(10)은 리테이너(20)와, 스피너렛(30)과, 금속 패킹(40)을 구비하고 있다. 방사 팩(10)의 본체는 원통 형상으로 구성되어 있다. 방사 팩(10)의 내부에는 덮개의 하방에 리테이너(20)가 배치되고, 리테이너(20)의 하방에 금속 패킹(40)을 개재해서 스피너렛(30)이 배치되어 있다.

방사 팩(10)에 있어서 리테이너(20)와 스피너렛(30)과 금속 패킹(40)은 2개의 유로(10a·10b)가 형성되는 상태에서 압박되고, 압박된 상태에서 나사 삽입되어 부착되는 구성으로 되어 있다.

도 3을 이용해서 리테이너(20)에 대해서 설명한다. 또한, 도 3은 리테이너(20)의 저면도와, 상기 저면도에 있어서의 PP 단면도를 나타내고 있다.

리테이너(20)는 내부에 유로(20a·20b)를 형성하는 지지체로서, 핀 구멍(21)과, 정류 구멍(22)의 집합체로서의 정류 구멍군(23)과, 오목부로서의 홈(25)을 구비하고 있다. 리테이너(20)의 유로(20a·20b)는 제 1 경계부로서의 리테이너 경계부(20d)에 의해 구획되고, 리테이너(20)의 Z방향의 단면으로부터 바라봐서 대략 직사각형 형상으로 형성되어 있다. 여기서, 리테이너 경계부(20d)의 저면으로서 금속 패킹(40)과 접촉하는 면을 제 1 경계면으로서의 리테이너 경계면(20c)으로 한다. 리테이너 경계면(20c)은 리테이너(20)의 Z방향의 단면으로부터 바라봐서 리테이너(20)를 2등분하도록 리테이너(20)의 지름 방향을 따라 직선상으로 형성되어 있다.

핀 구멍(21)은 리테이너(20)와 스피너렛(30)의 위상이 어긋나지 않도록 핀(도시하지 않음)을 삽입하는 것이다. 정류 구멍(22)은 폴리머를 정류하기 위해서 유로(20a·20b)의 도상에 있어서 유로(20a·20b)보다 더욱 작은 지름에 의해 유로(20a·20b) 각각에 대해서 복수개가 형성되어 있다. 즉, 리테이너(20)에는 유로(20a·20b) 각각에 있어서 정류 구멍(22)의 집합체로서 2개의 정류 구멍군(23)이 형성되어 있다.

홈(25)은 리테이너 경계면(20c)에 형성되어 있다. 또한, 홈(25)은 리테이너(20)의 Z방향의 단면으로부터 바라봐서 리테이너(20)를 2등분하도록 직선상으로 형성되어 있다. 또한, 홈(25)은 홈(25)의 형성 방향의 단면으로부터 바라봐서 V자 형상으로 형성되어 있다. 또한, 다른 실시형태로서 홈(25)을 홈(25)의 형성 방향의 단면으로부터 바라봐서 U자 형상으로 형성해도 좋다.

도 4를 이용해서 스피너렛(30)에 대해서 설명한다. 또한, 도 4는 스피너렛(30)의 평면도와 QQ 단면도를 나타내고 있다.

스피너렛(30)은 내부에 방사 구멍군(33a·33b)을 형성하는 지지체로서, 스피너렛 경계부(30d)와, 핀 구멍(31)과, 방사 구멍(32…32)으로 이루어지는 방사 구멍군(33a·33b)과, 모세관(34)을 구비하고 있다. 또한, 홈(35)은 다른 실시형태로서 구성되는 것으로서 상세한 사항은 후술한다.

방사 구멍군(33a·33b)을 구성하는 각 방사 구멍(32)은 스피너렛(30)의 Z방향의 단면으로부터 바라봐서 각각이 대략 직사각형 형상으로 분포되어 있다. 방사 구멍군(33a·33b)은 제 2 경계부로서의 스피너렛 경계부(30d)에 의해 구획되어 있고, 리테이너(20)의 유로(20a·20b)와 각각 연통하는 것이다. 여기서, 스피너렛 경계부(30d)의 상면으로서, 금속 패킹(40)과 접촉하는 면을 제 2 경계면으로서의 스피너렛 경계면(30c)으로 한다. 스피너렛 경계면(30c)은 스피너렛(30)의 Z방향의 단면으로부터 바라봐서 스피너렛(30)을 2등분하도록 직선상으로 형성되어 있다. 모세관(34)은 방사 구멍(32)보다 더욱 작은 지름으로 형성되어 있고, 방사 구멍(32)을 통과하는 폴리머를 스로틀링(throttling)하고 팽창시켜 방사 팩(10)으로부터 토출시키는 것이다. 또한, 방사 구멍(32)은 리테이너(20)의 정류 구멍(22) 각각에 대응하는 것은 아니다.

도 5를 이용해서 금속 패킹(40)에 대해서 설명한다. 또한, 도 5는 금속 패킹(40)의 평면도와 RR 단면도를 나타내고 있다.

금속 패킹(40)은 핀 구멍(41)과, 리테이너(20)의 저면의 외주 가장자리 부분과 스피너렛(30)의 상면의 외주 가장자리 부분에 접촉하는 면을 구비하는 금속 패킹 가장자리(40f)와, 리테이너 경계면(20c)과 스피너렛 경계면(30c)에 접촉하는 면을 구비하는 금속 패킹 경계부(40c)를 포함해서 형성되어 있다. 또한, 금속 패킹(40)의 리테이너(20)에 접촉하는 측 및 스피너렛(30)에 접촉하는 측은 모두 평면 형상으로 형성되어 있다. 또한, 본 실시형태의 금속 패킹(40)은 알루미늄 소재를 이용하여 제작되어 있다.

금속 패킹(40)은 리테이너(20)와 스피너렛(30) 사이에 있어서 리테이너(20) 및 스피너렛(30)의 외주 가장자리와, 유로(10a)[유로(20a)와 방사 구멍군(33a)이 연통하는 것]와 유로(10b)[유로(20b)와 방사 구멍군(33b)이 연통하는 것] 사이를 시일하는 부재이다. 바꿔 말하면, 금속 패킹(40)은 유로(20a)와 방사 구멍군(33a)과, 유로(20b)와 방사 구멍군(33b)을 각각 접속하는 것이다.

여기서, 방사 팩(10)의 사조의 생산성을 증가시키기 위해서는 리테이너(20) 및 스피너렛(30)의 Z축 방향의 단면으로부터 바라봐서 유로(10a·10b)의 면적을 크게 해서 폴리머의 통과량을 늘릴 필요가 있다. 한편, 유로(10a·10b)의 면적을 크게 하기 위해서는 리테이너 경계면(20c) 및 스피너렛 경계면(30c)은 폭이 작은 벨트 형상으로 형성된다. 그 때문에 리테이너 경계면(20c) 및 스피너렛 경계면(30c)에 접촉하는 금속 패킹 경계부(40c)는 폭이 작은 벨트 형상으로 형성된다.

금속 패킹 가장자리부(40f)와 금속 패킹 경계부(40c)에서 패킹의 어긋남 또는 변형의 발생을 비교하면 폭이 작은 벨트 형상으로 형성되는 금속 패킹 경계부(40c)에 있어서 어긋남 또는 변형이 발생되기 쉽다. 여기서, 리테이너(20)와 스피너렛(30)을 압박해서 조여도 금속 패킹 경계부(40c)를 유지하는 유지력을 충분히 확보할 수 없고, 고압의 폴리머에 의해 금속 패킹 경계부(40c)의 어긋남 또는 변형이 발생한다.

특히, 금속 패킹(40)의 어긋남 또는 변형은 메인터넌스 시에 금속 패킹(40)을 교환해서 처음으로 폴리머를 방사할 때에 대부분 보여진다. 교환된 금속 패킹(40)에 고압의 폴리머를 통과시키려고 한 순간에 폴리머가 작용해서 금속 패킹 경계부(40c)의 어긋남 또는 변형이 발생되는 경우가 많다.

금속 패킹 경계부(40c)의 어긋남 또는 변형이 발생되면 유로(10a·10b) 사이에 폴리머 리크가 발생되는 경우가 있고, 이 경우에는 방사 팩(10)으로부터 토출되는 사조의 토출압·사조의 토출량에 편차가 생기는 문제가 있다.

본 실시형태의 리테이너(20)의 금속 패킹(40)과 접촉하는 측에는 홈(25)이 형성되기 때문에 리테이너(20)와 접촉하는 측이 평면 형상으로 형성되는 금속 패킹(40)은 리테이너(20)와 금속 패킹(40)이 압박되어 맞붙여질 때에 홈(25)에 맞물리도록 금속 패킹 경계부(40c)가 소성 변형된다. 소성 변형된 금속 패킹 경계부(40c)는 리테이너(20)의 홈(25)에 맞물림으로써 리테이너(20)에 강고하게 밀착되고, 금속 패킹 경계부(40c)의 변형 또는 어긋남이 방지되어 금속 패킹 경계부(40c)의 시일 성능의 저하를 방지할 수 있다.

이와 같이 해서, 간단한 구조의 금속 패킹을 사용한 경우에도 간단한 구성에 의해 방사 팩(10)의 시일 성능의 저하를 방지할 수 있다. 또한, 리테이너(20)와 접촉하는 측 및 스피너렛(30)과 접촉하는 측은 평면 형상으로 형성됨으로써 간이한 구조의 금속 패킹(40)이 될 수 있다. 또한, 리테이너(20)에 홈(25)을 형성하는 것은 리테이너(20)를 금형에 의해 주조한 후에도 가공할 수 있으므로 기존의 금형을 교환할 필요는 없다.

본 발명의 다른 실시형태로서 리테이너(20)에 홈(25)을 형성하는 대신에 스피너렛(30)의 스피너렛 경계면(30c)에 홈(35)을 형성하는 구성으로 할 수도 있다. 홈(35)의 구성에 대해서는 리테이너(20)의 홈(25)과 같고 상세한 설명을 생략한다. 이와 같이 해서, 상술한 구성과 같은 작용 및 효과가 얻어진다.

또한, 본 발명의 다른 실시형태로서 홈(25) 또는 홈(35)을 리테이너 경계면(20c) 또는 스피너렛 경계면(30c)에 형성하고, 또한 리테이너(20)의 저면 또는 스피너렛(30)의 상면의 주위에 별도 홈을 형성함으로써 같은 작용 및 효과와 함께 리테이너(20) 및 스피너렛(30) 주위의 시일 성능의 저하를 방지할 수 있다. 또한, 홈(25·35) 대신에 리테이너(20) 또는 스피너렛(30)에 볼록부(26)를 형성하는 구성으로 해도 같은 작용 및 효과가 얻어진다. 즉, 도 6에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 리테이너(20)의 홈(25) 대신에 리테이너(20)에 볼록부(26)를 형성하는 구성으로 해도 같은 작용 및 효과가 얻어진다.

10 : 방사 팩 20 : 리테이너
20c : 리테이너 경계면 25 : 홈
30 : 스피너렛 30c : 스피너렛 경계면
40 : 금속 패킹 40c : 금속 패킹 경계부
50 : 방사 권취 장치

Claims

외곽을 구성하는 원통 형상의 팩 본체와,
내부에 유로가 형성되는 리테이너와,
상기 리테이너의 하부에 배치되어 상기 유로와 연통하는 방사 구멍군이 형성되는 스피너렛과,
상기 리테이너와 상기 스피너렛 사이에 개재되는 금속 패킹을 구비하는 용융 방사 장치의 방사 팩에 있어서:
상기 금속 패킹의 상기 리테이너 및 상기 스피너렛과 접촉하는 측은 평면 형상으로 되고;
상기 리테이너 또는 상기 스피너렛의 상기 금속 패킹과 접촉하는 측에는 오목부 또는 볼록부가 형성되는 것을 특징으로 하는 용융 방사 장치의 방사 팩.
제 1 항에 있어서,
상기 유로는 복수개 형성되고;
상기 각 유로는 인접하는 다른 유로와 제 1 경계부에 의해 구획되어 있고;
상기 제 1 경계부는 제 1 경계면에 의해 상기 금속 패킹과 접촉하고;
상기 방사 구멍군은 복수개 형성되고;
상기 각 방사 구멍군은 인접하는 다른 방사 구멍군과 제 2 경계부에 의해 구획되어 있고;
상기 제 2 경계부는 제 2 경계면에 의해 상기 금속 패킹과 접촉하고;
상기 오목부 또는 볼록부는 상기 제 1 경계면 또는 상기 제 2 경계면에 형성되는 것을 특징으로 하는 용융 방사 장치의 방사 팩.
제 2 항에 있어서,
상기 유로 및 상기 방사 구멍군은 2개 형성되고;
상기 제 1 경계면은 상기 리테이너의 지름 방향을 따라 직선상으로 형성되고;
상기 제 2 경계면은 상기 스피너렛의 지름 방향을 따라 직선상으로 형성되고;
상기 오목부는 상기 제 1 경계면 또는 상기 제 2 경계면에 형성되는 홈으로 되는 것을 특징으로 하는 용융 방사 장치의 방사 팩.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 금속 패킹은 상기 금속 패킹의 지름 방향을 따라 폭이 일정한 금속 패킹 경계부를 구비하고;
상기 오목부 또는 볼록부는 상기 금속 패킹 경계부와 접촉하는 것을 특징으로 하는 용융 방사 장치의 방사 팩.