KR101339137B1 - 생분해성 원사 제조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 생분해성 원사 제조장치에 관련되며, 구성에 특징으로 살펴보면, 생분해성 수지를 용융 방사하도록 일단에 노즐바디(12)가 구비되는 압출부(10); 상기 노즐바디(12) 하부에 위치되어 온수가 저장되고, 방사된 원사를 수중으로 안내하는 복수개의 가이드부재(22)가 구비되는 온수조(20); 및 상기 온수조(20) 일측에 구비되어 원사를 연신하도록 복수개의 연신롤러(32)가 구비되는 연신부(30);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명은 노즐바디를 통하여 방사된 생분해성 원사가 온수조를 거쳐 설정된 온도범위에서 서냉됨에 따라 주변온도에 영향을 받지 않고 원사의 내외측 경질화가 균일하게 진행되어 원사의 구간별 데니어가 일정하게 유지되면서 품질이 형상되는 효과가 있다.

Description

생분해성 원사 제조장치{Biodegradable yarn manufacturing device}
본 발명은 생분해성 원사 제조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 생분해성 수지를 용융방사하여 원사를 제조하는 생분해성 원사 제조장치에 관한 것이다.
통상적으로 국내외에서 주로 사용되는 나이론, 또는 폴리에스테르 원사의 경우는 제조 과정에서 에너지 소모가 많고, 폐기시 이산화탄소 및 환경호르몬 배출이 심각함에 따라 환경친화적인 원사의 개발이 시급한 실정이다.
따라서, 근자에는 생분해성 수지(PLA(Poly Lactic Acid, 이하 “PLA”), PBS(Poly Buthylene Succinate, 이하 “PBS"), PCL(폴리 카프로락탐,( P(HB-HV), 전분/PVA계등)를 이용한 원사 제조기술이 개발되고 있지만, 생분해성 수지는 대체로 융점이 낮고 결정화도가 낮아 용융방사에 불리하여 섬유형성성이 저하되는 문제점이 따랐다.
이에 종래에 특허공개번호 10-2011-56144호에서 연신존에서 다단연신장치에 가열냉각시스템을 부가하여 가열과 냉각을 반복하면서 연신비를 높이면서 균일하게 연신되도록 한 생분해성 폴리락트산(PLA) 고강력 섬유사의 제조방법이 공개된바 있다.
또, 특허 공개번호 10-2009-92154호에서 PLA(POLYLACTICACID)를 개질하는 단계와, 개질된 PLA를 용융된 상태로 압출시키는 단계와, 압출된 PLA를 노즐바디를 통해 PLA 실로 뽑아져 나오도록 하는 방사 단계와, 방사된 PLA 실이 이송중 경질화가 방지 되도록 60℃∼80℃에서 인취시키는 단계와, 인취단계를 거친 PLA실을 히팅 로울러로 70℃∼90℃에서 늘려주는 연신 단계와, 연신단계를 거친 PLA 실의 원사를 감는 1차 와인딩단계와, 와인팅된 PLA 실의 원사를 140℃∼160℃에서 어닐링 시키는 결정화 단계로 이루어져, 인체에 무해한 친환경소재로 섬유를 만들기 위한 실을 제조함과 동시에 생분해 처리가 가능한 인체친화용 실의 제조방법이 선 공개된바 있다.
그러나, 생분해성 수지의 경우 낮은 용융점으로 인해 저온에서 융용됨에 따라 방사단계에서 쉽게 냉각되고, 특히 노즐바디를 통하여 압출되는 시점에서 주변온도에 민감하게 반응하여 냉각속도 편차로 인해 구간별 데니어가 서로 상이하게 형성되는 실정이다.
즉, 노즐바디를 통하여 방사된 원사가 공기중에 노출되어 자연냉각되는바, 주변온도가 내려가면 원사가 급냉되어 데니어가 방사직전의 굵기로 형성되고, 주변온도가 올라가면 냉각속도가 지연되면서 방사된 원사가 이송 중 쉽게 늘어나 굵기가 축소되므로, 구간별 데니어 편차가 심하게 발생되는 문제점이 따랐다.
또, 주변온도에 의해 원사가 급냉시 원사의 내외측 경질화 정도의 편차로 인해, 이후 공정인 연신단계에서 원사의 내외측 연신율이 서로 상이하여 연신불량율(원사 외피층 갈라짐, 원사 단락 등)이 증가되는 폐단이 따랐다.
이에 따라 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 착안 된 것으로서, 생분해성 수지를 용융방사하여 원사를 제조하는 과정에서 주변온도에 영향을 받지 않고 원사의 품질이 균일하게 유지되도록 하기 위한 생분해성 원사 제조장치를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 특징은,
생분해성 수지를 용융 방사하도록 일단에 노즐바디(12)가 구비되는 압출부(10);
상기 노즐바디(12) 하부에 위치되어 온수가 저장되고, 방사된 원사를 수중으로 안내하는 복수개의 가이드부재(22)가 구비되는 온수조(20);
상기 온수조(20) 일측에 구비되어 원사를 연신하도록 복수개의 연신롤러(32)가 구비되는 연신부(30);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 온수조(20)에 저장된 온수는 50~75도로 유지되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가이드부재(22)는 온수조(20)상에서 원사의 이송방향으로 선회각이 조절되도록 구비되는 각조절구(22a)와, 각조조절구(22a)상에서 길이조절되도록 설치되는 연장봉(22b)과, 연장봉(22b) 일단에 회전되도록 설치되는 가이드롤러(22c)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이상의 구성 및 작용에 의하면, 본 발명은 노즐바디를 통하여 방사된 생분해성 원사가 온수조를 거쳐 설정된 온도범위에서 서냉됨에 따라 주변온도에 영향을 받지 않고 원사의 내외측 경질화가 균일하게 진행되어 원사의 구간별 데니어가 일정하게 유지되면서 품질이 형상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 생분해성 원사 제조장치를 전체적으로 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 생분해성 원사 제조장치의 온수조를 나타내는 구성도.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 살펴본다.
본 발명은 생분해성 원사 제조장치에 관련되며, 이때 생분해성 원사 제조장치는 생분해성 수지를 용융방사하여 원사를 제조하는 과정에서 주변온도에 영향을 받지 않고 원사의 품질이 균일하게 유지되도록 하기 위해 압출부(10), 온수조(20), 연신부(30)를 포함하여 주요구성으로 이루어진다.
본 발명에 따른 압출부(10)는 생분해성 수지를 용융 방사하도록 일단에 노즐바디(12)가 구비된다. 압출부(10)는 생분해성 수지 원료가 투입되는 호퍼와, 호퍼를 통하여 투입된 생분해성 수지 원료를 용융하는 가열로와, 가열로에서 용융된 생분해서 수지를 압출하는 이송부(실린더 또는 스크류타입)와, 이송부를 통하여 압출된 생분해성 수지를 복수 가닥으로 방사하는 노즐바디(12)로 구성된다.
이때, 압출부(10)는 180~200도의 온도에서 생분해성 수지를 융용하고, 융용된 생분해성 수지는 노즐바디(12)를 통하여 방사되는 즉시 후술하는 온수조(20)로 투입되어 일정한 온도에서 냉각되는바, 이에 따른 온수조(20)의 상세한 설명은 후술하는 내용을 참조한다.
또한, 본 발명에 따른 온수조(20)는 노즐바디(12) 하부에 위치되어 온수가 저장되고, 방사된 원사를 수중으로 안내하는 복수개의 가이드부재(22)가 구비된다. 온수조(20)는 상부가 개방된 상태로 내부에 온수가 저장되되, 온수는 외부에서 가열되어 공급되거나, 상온수를 온수조(20)로 투입 후 별도의 열원에 의해 설정된 온도로 가열하게 된다.
이때, 상기 온수조(20)에 저장된 온수는 50~75도로 일정하게 유지된다. 이에 노즐바디(12)를 통하여 방사된 원사가 온수조(20)로 투입되어 설정된 온도(예컨대, 50~75도)에서 냉각됨에 따라 주변온도에 영향을 받지 않고 설정된 온도에서 냉각속도가 일정하게 유지되므로 방사된 원사의 구간별 굵기(데니어)가 일정하게 유지되고, 특히 온수 내에서 원사의 내외측부분이 일정한 속도로 균일하게 냉각되어 내외측부분의 경질화 편차로 인한 품질저하 현상이 방지된다.
한편, 온수가 50도 미만으로 유지되면 원사의 냉각속도가 빨라져 원사의 내외측부분 경질화 편차가 심하게 발생되고, 75도 초과하면 원사가 이송중에 쉽게 늘어나 굵기가 가변되거나 단락되는 문제점이 따르므로, 온수의 온도는 온도센서에 의해 수시로 검출되어 제어부에 의해 50~75도로 자동 설정되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 가이드부재(22)는 온수조(20)상에서 원사의 이송방향으로 선회각이 조절되도록 구비되는 각조절구(22a)와, 각조조절구(22a)상에서 길이조절되도록 설치되는 연장봉(22b)과, 연장봉(22b) 일단에 회전되도록 설치되는 가이드롤러(22c)를 포함하여 구성된다.
도 2에서, 가이드부재(22)는 3개소에 구비된 상태를 도시하되, 첫번째 가이드부재(22)는 노즐바디(12)를 통하여 방사된 원사가 수직하강하여 온수조(20)로 최단거리로 투입되도록 배치되고, 두번째 가이드부재(22)는 온수조(20)에 투입된 원사가 일정한 깊이의 수중에서 이송되도록 안내하며, 세번째 가이드부재(22)는 온수조(20)를 거친 원사가 주변에 간섭을 받지 않고 연신부(30)로 이송되도록 각조조절된 상태를 도시한다.
또한, 본 발명에 따른 연신부(30)는 온수조(20) 일측에 구비되어 원사를 연신하도록 복수개의 연신롤러(32)가 구비된다. 연신롤러(32)는 지그재그위치에 배치되고, 각각의 연신롤러(32)는 열원에 의해 10~140도 사이에서 서로 상이한 온도(저온:10~60도, 고온:60~140도)로 가열된다. 이에 온수조(20)를 통과한 원사가 각각의 연신롤러(32)를 경유하여 이송되는 중에 저온롤러와 고온롤러를 교대로 거치면서 열고정된다.
한편, 도 1에서 연신부(30)는 연신롤러(32)의 온도가 서로 상이하게 셋팅된 연신부를 2~3개소에 연속 배치된 상태를 도시한다.
10 : 압출부 20: 온수조 30: 연신부

Claims (3)

  1. 생분해성 수지를 용융 방사하도록 일단에 노즐바디(12)가 구비되는 압출부(10);
    상기 노즐바디(12) 하부에 위치되어 온수가 저장되고, 방사된 원사를 수중으로 안내하는 복수개의 가이드부재(22)가 구비되는 온수조(20); 및
    상기 온수조(20) 일측에 구비되어 원사를 연신하도록 복수개의 연신롤러(32)가 구비되는 연신부(30);
    상기 가이드부재(22)는 온수조(20)상에서 원사의 이송방향으로 선회각이 조절되도록 구비되는 각조절구(22a)와, 각조조절구(22a)상에서 길이조절되도록 설치되는 연장봉(22b)과, 연장봉(22b) 일단에 회전되도록 설치되는 가이드롤러(22c)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 생분해성 원사 제조장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 온수조(20)에 저장된 온수는 50~75도로 유지되는 것을 특징으로 하는 생분해성 원사 제조장치.

  3. 삭제
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