KR101557597B1 - 스팀 연신 장치 - Google Patents

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아키시게 다다
이사오 오오키
유키히로 미즈토리
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미쯔비시 레이온 가부시끼가이샤
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Abstract

가압 스팀이 도입되는 증기실(10)과, 상기 증기실의 사조 입구에 인접하는 제 1 시일실(2) 및 상기 증기실의 사조 출구에 인접하는 제 2 시일실(3)을 구비하며, 주행하는 사조(Z)에 가압 스팀의 부여와 연신을 실행하는 스팀 연신 장치이다. 상기 증기실은, 스팀을 도입하는 스팀 도입부(4)를 갖고, 상기 제 1 및 제 2 시일실(2, 3)은, 각각이 내벽면 상하로부터 각각 상기 사조를 향해 복수의 판편이 연장 설치된 래버린스 시일부(22, 32)를 구비한다. 상기 스팀 연신 장치는, 주행하는 사조가 상기 판편에 접촉하는 것을 방지하는 제 1 및/또는 제 2 사조 위치 규제바(8, 7)를 갖고 있다. 각 사조 위치 규제바는 상기 사조의 주행 방향에 대해 직교하는 방향이면서 수평인 방향으로 연장되며, 상기 스팀 도입부(4)에 대해 상기 사조를 사이에 둔 반대측에 배치된다.

Description

스팀 연신 장치{STEAM DRAWING DEVICE}
본 발명은 섬유 사조의 스팀 연신 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 특히 아크릴계 탄소 섬유용 전구체 섬유 사조를 고배율로 안정되게 연신할 수 있는데 적합한 스팀 연신 장치에 관한 것이다.
섬유 제조 분야에 있어서 가압 스팀을 이용한 연신 기술은 종래부터 알려져 있다. 가압 스팀은, 대기압 조건하의 열수(熱水)보다도 고온을 얻을 수 있는 동시에, 수분의 존재가 섬유소 고분자의 가소화 효과를 낳아, 고배율의 연신이 가능해지기 때문이다.
한편, 가압 스팀을 이용하는 연신 장치에서는, 분출하는 가압 스팀에 의해서 사조가 요동하여, 장치 내부의 구성 부재와 마찰되는 경우가 있다. 특히 스팀 연신 장치의 래버린스 시일 부분에서는, 증기의 시일성을 높이기 위해서, 시일실의 내벽면으로부터 사조를 향해 직각으로 연장되는 판편을 복수개 갖는 래버린스 시일 구조를 채용하는 것이 바람직하지만, 이 래버린스 시일 부분과 사조가 접촉했을 경우, 사조 표면에 흠이 나는 동시에, 단섬유의 절단, 보풀의 발생, 사조 전체의 절단과 같은 트러블의 발생 원인이 된다. 이러한 트러블은, 계속되는 내염화, 탄소화 등의 공정에서, 추가로 보풀이 발생하여 얻어지는 탄소 섬유의 품위를 손상시키는 원인이 된다.
가압 스팀을 사용하는 연신 장치에 있어서 사조의 보풀 발생을 방지하는 방법으로서는, 지금까지, 예컨대 일본 특허 공개 제 1995-70862 호 공보[특허문헌 1]와 같이, 스팀이 사조에 닿기 직전에 사조를 짜는 방법이나, 또한 일본 특허 공개 제 1996-246284 호 공보(특허문헌 2)와 같이, 도입 사조를 예열하기 위한 스팀 박스를 구비하는 방법, 또한 일본 특허 공개 제 2008-240203 호 공보(특허문헌 3), 일본 특허 공개 제 2009-174073 호 공보(특허문헌 4) 등과 같이, 연신 장치의 직전에 원통 형상의 가이드를 배치하고, 동일 가이드를 사조에 접촉시킴으로써 꼬임을 제거하는 방법이 제안되어 있다.
일본 특허 공개 제 1995-70862 호 공보 일본 특허 공개 제 1996-246284 호 공보 일본 특허 공개 제 2008-240203 호 공보 일본 특허 공개 제 2009-174073 호 공보
그런데, 상기 특허문헌 1 내지 4에 개시되어 있는 기술을 이용했다고 해도 사조와 래버린스 부분과의 접촉을 완전하게 방지할 수 있는 것은 아니어서, 단섬유 절단에 의한 품위의 저하, 생산 효율의 저하를 대폭적으로 개선할 수는 없었다.
본 발명의 목적은, 사조에 가압 스팀 연신을 실시할 때, 사조와 스팀 연신 장치의 래버린스 시일 부분과의 접촉을 방지함으로써, 보풀의 발생이나 단사 트러블을 대폭적으로 개선하여 고품위의 탄소 섬유용 전구체 섬유의 제조를 가능하게 한 스팀 연신 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 기본 구성은, 가압 스팀이 도입되는 증기실과, 상기 증기실의 사조 입구에 인접하는 제 1 시일실 및 상기 증기실의 사조 출구에 인접하는 제 2 시일실을 구비하고, 주행하는 사조에 가압 스팀의 부여와 연신을 실행하는 스팀 연신 장치로서, 상기 증기실은 스팀을 도입하는 스팀 도입부를 갖고, 상기 제 1 시일실 및 상기 제 2 시일실은 내벽면 상하로부터 각각 상기 사조를 향해 연장 설치된 복수의 판편(板片)을 갖는 래버린스 시일부를 구비하고, 상기 스팀 연신 장치는 주행하는 사조가 상기 판편에 접촉하는 것을 방지하는 제 1 사조 위치 규제바를 갖고, 상기 제 1 사조 위치 규제바는, 상기 사조의 주행 방향에 대해 직교하는 방향이면서 수평인 방향에 있어서, 상기 사조에 대해 상기 스팀 도입부와 반대측에 있으며, 상기 사조에 대해 상기 스팀 도입부와 동일한 상측 또는 하측에 위치하며 증기실에 가장 가까이 있는 상기 제 2 시일실의 판편과 상기 스팀 도입부와의 사이에 배치되며, 상기 제 1 사조 위치 규제바의 사조에 가장 가까운 점을 지나는 수평면이, 상기 사조에 대해 상기 제 1 사조 위치 규제바와 동일한 상측 또는 하측에 있는 상기 제 2 시일실의 상기 복수의 판편 중 상기 사조에 가장 가까운 점을 지나는 수평면에 대하여 0.1㎜ 이상 사조에 가까운 위치에 배치되어 있다.
바람직한 태양에 의하면, 상기 제 1 사조 위치 규제바가 봉 형상 또는 판 형상이며, 그의 사조에 가까운 부분이 사조 주행 방향으로 R 가공되어 있다. 나아가 상기 제 1 사조 위치 규제바는, 증기실에 있어서, 상기 제 1 사조 위치 규제바의 사조에 가장 가까운 점이 상기 증기실의 사조 출구 평면으로부터 상기 증기실의 사조 주행 방향의 길이에 대해 1/4 이하인 거리에 배치되면 좋다. 또한, 상기 판편의 사조에 가까운 부분이 사조 주행 방향으로 R 가공된 판편인 것이 바람직하다.
또한, 상기 스팀 연신 장치는 주행하는 사조가 상기 판편에 접촉하는 것을 방지하는 제 2 사조 위치 규제바를 갖고, 해당 제 2 사조 위치 규제바는, 상기 사조의 주행 방향에 대해 직교하는 방향이면서 수평인 방향에 있어서, 상기 사조에 대해 상기 스팀 도입부와 반대측에 있어서의, 상기 사조에 대해 상기 제 1 사조 위치 규제바와 동일한 상측 또는 하측 및 증기실에 가장 가까이 있는 상기 제 1 시일실의 판편과 상기 스팀 도입부와의 사이에 배치되며, 상기 제 2 사조 위치 규제바의 사조에 가장 가까운 점을 지나는 수평면이, 상기 사조에 대해 상기 제 2 사조 위치 규제바와 동일한 상측 또는 하측에 있는 상기 제 1 시일실의 상기 복수의 판편 중 상기 사조에 가장 가까운 점을 지나는 수평면에 대하여 0.1㎜ 이상 사조에 가까운 위치에 배치되는 것이 바람직하다.
상기 제 2 사조 위치 규제바가 봉 형상 또는 판 형상이며, 그의 사조에 가까운 부분이 사조 주행 방향으로 R 가공되어 있는 것이 바람직하며, 상기 제 2 사조 위치 규제바는, 증기실에 있어서, 상기 제 2 사조 위치 규제바의 사조에 가장 가까운 점이 상기 증기실의 사조 입구 평면으로부터 상기 증기실의 사조 주행 방향의 길이에 대해 1/4 이하인 거리에 배치되는 것이 바람직하다. 또한 상기 판편의 사조에 가까운 부분이 사조 주행 방향으로 R 가공된 판편인 것이 바람직하다.
또한, 제 3 사조 위치 규제바가, 상기 사조의 주행 방향에 대해 직교하는 방향이면서 수평인 방향에 있어서, 사조를 사이에 둔 상측 및/또는 하측의, 상기 제 1 시일실에 있어서의 판편 중 장치의 사조 입구에 가장 가까운 판편으로부터 사조 주행 방향 상류측의 근접 위치에 배치되며, 상기 제 3 사조 위치 규제바의 사조에 가장 가까운 점을 지나는 수평면이, 상기 사조에 대해 상기 제 3 사조 위치 규제바와 동일한 상측 또는 하측에 있는 상기 제 1 시일실의 상기 복수의 판편 중 상기 사조에 가장 가까운 점을 지나는 수평면에 대하여 0.1㎜ 이상 사조에 가까운 위치이며 또한 제 3 사조 위치 규제바의 사조에 가장 가까운 점과 상기 사조 입구에 가장 가까운 판편의 사조에 가장 가까운 점과의 거리가 100㎜ 이하인 위치에 배치되어 있어도 좋다.
그리고, 또한 제 4 사조 위치 규제바를, 상기 사조의 주행 방향에 대해 직교하는 방향이면서 수평인 방향에 있어서 사조를 사이에 두고 상측 및/또는 하측의 상기 제 2 시일실에 있어서의 판편 중, 장치의 사조 출구에 가장 가까운 판편으로부터 사조 주행 방향 하류측의 근접 위치에 배치하며, 상기 제 4 사조 위치 규제바의 사조에 가장 가까운 점을 지나는 수평면이, 상기 사조에 대해 상기 제 4 사조 위치 규제바와 동일한 상측 또는 하측에 있는 상기 제 2 시일실의 상기 복수의 판편 중 상기 사조에 가장 가까운 점을 지나는 수평면에 대하여 0.1㎜ 이상 사조에 가까운 위치이며 또한 제 4 사조 위치 규제바의 사조에 가장 가까운 점과 상기 사조 출구에 가장 가까운 판편의 사조에 가장 가까운 점과의 거리가 100㎜ 이하인 위치에 배치할 수 있다.
상기 제 3 사조 위치 규제바 및/또는 상기 제 4 사조 위치 규제바의 각각 사조에 가까운 부분이 사조 주행 방향으로 R 가공되어 있는 봉 형상 또는 판 형상이어도 좋다. 또한 상기 판편의 사조에 가까운 부분이 사조 주행 방향으로 R 가공된 판편인 것이 바람직하다.
상기 각 사조 위치 규제바를 비회전바로 할 수 있으며, 상기 각 사조 위치 규제바의 표면 조도(Ra)가 0.4a 이하의 값이면 좋다.
상기 증기실이 튜브형 증기실이어도 좋고, 혹은 박스형 증기실이어도 좋다.
상기 각 사조 위치 규제바가 세라믹 코팅된 스테인리스제나 티탄제, 혹은 경질 크롬 도금된 철 또는 경질 크롬 도금된 스테인리스제인 것이 바람직하다.
본 발명에 의해, 가압 스팀 연신 장치의 래버린스 시일 부분과 사조가 접촉하는 것을 확실히 방지할 수 있어서, 단섬유의 절단, 보풀의 발생, 사조 전체의 절단과 같은 트러블을 방지하여, 얻어지는 사조의 품위를 높게 유지하고, 안정되게 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명을 예시 설명하기 위한, 사조 위치 규제바를 구비한 스팀 연신 장치의 개략 횡단면도,
도 2는 본 발명을 예시 설명하기 위한, R 가공한 래버린스 시일부 판편을 구비한 스팀 연신 장치의 개략 단면도,
도 3은 도 1에 도시하는 스팀 연신 장치의 증기실 부분을 확대한 개략 횡단면도,
도 4는 도 2에 도시하는 스팀 연신 장치의 증기실 부분을 확대한 개략 횡단면도,
도 5는 도 1에 도시하는 스팀 연신 장치의 사조 입구 부분을 확대한 개략 횡단면도,
도 6은 도 2에 도시하는 스팀 연신 장치의 사조 입구 부분을 확대한 개략 횡단면도,
도 7은 도 1에 도시하는 스팀 연신 장치의 사조 출구 부분을 확대한 개략 횡단면도,
도 8은 도 2에 도시하는 스팀 연신 장치의 사조 출구 부분을 확대한 개략 횡단면도.
이하, 본 발명의 대표적인 실시형태를 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 주행하는 사조를 가압 스팀의 분위기 중에서 연신하기 위한 스팀 연신 장치(1)의 개략 구성을 도시하는 횡단면도이다. 본 발명의 가압 스팀 연신 장치(1)를 적용할 수 있는 범위는 섬유의 종류, 공정 등에 의해서 특별히 한정되지 않지만, 특히, 높은 방사 속도가 요구되는 경우에 유효하며, 또한 아크릴 섬유로 대표되는 탄소 섬유 전구체 섬유 등의 사조나 그 이외의 합성 섬유 사조의 세섬도화, 고배율에서의 연신, 고속화 등에 특히 적합하다.
가압 스팀 연신의 전후에, 섬유 제조의 분야에서 공지의 공정을 적절히 실행할 수 있다. 예컨대, 아크릴계 섬유를 용액 방사하는 경우는, 원료 중합체로서 아크릴로니트릴의 호모폴리머 혹은 코모노머를 포함한 아크릴로니트릴계 공중합체를, 공지의 유기 또는 무기 용제에 용해한 용액을 방사한 후, 연신할 때에 본 발명의 스팀 연신을 실행할 수 있다. 이러한 경우, 방사 방법은 이른바 습식, 건습식, 건식 중 어느 것이어도 좋고, 그 후의 공정에서 탈용제, 욕중 연신, 유제 부착 처리, 건조 등을 실시할 수 있다. 스팀 연신은 섬유 제조의 어떠한 단계에서 실시해도 좋은데, 용액 방사의 경우는 사조 중에 용제를 어느 정도 제거한 후, 즉 세정 후 또는 욕중 연신 후, 혹은 건조 후인 것이 바람직하지만, 고배향의 섬유를 얻는 관점에서 건조 후가 보다 바람직하다.
본 발명에 있어서, 사조란, 단섬유가 복수개 묶인 섬유 다발을 의미한다.
연신 분위기의 스팀압은, 가압 상태 즉 대기압보다 높은 압력으로 적절히 설정할 수 있고, 목적을 따르는 것이면 좋으며, 특별히 한정되지 않는다. 즉, 연신하는 섬유의 종류, 스팀 연신 공정에서의 처리 상태, 혹은 목적으로 하는 섬유 특성 등에 따라 적절히 설정할 수 있다.
본 발명의 가압 스팀 연신 장치(1)에 있어서는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 가압 스팀이 도입되는 증기실(10)과, 해당 증기실(10)의 사조 주행 방향의 전후에 각각 배치된 사조 입구측의 제 1 시일실(2) 및 사조 출구측의 제 2 시일실(3)을 구비하고 있다.
상기 증기실(10)은 고압이며 고온인 스팀 도입부(4)를 갖고 있다. 본 실시형태에 있어서의 스팀 도입부(4)는, 상기 증기실(10)의 저부 중앙에 형성된 스팀 도입구(11)와, 외부의 도시하지 않는 스팀 공급원 및 상기 스팀 도입구(11)의 사이를 접속하는 스팀 배관(12)을 갖고 있다. 도시예에서는, 상기 스팀 도입부(4)를 증기실(10)의 저부 중앙에 배치하고 있지만, 증기실(10)의 천정부 중앙, 혹은 저부 중앙과 천정부 중앙의 쌍방에 배치할 수도 있다.
상기 제 1 시일실(2) 및 상기 제 2 시일실(3)은, 내벽면 상하로부터 각각 상기 사조를 향해 연장 설치되는 복수의 판편을 갖는 래버린스 시일부(22, 32)를 갖고 있다.
제 1 및 제 2 시일실(2, 3)의 각 사조 주행로(13, 14)에는, 도 1 내지 도 8에 도시하는 바와 같이, 각 시일실(2, 3)의 내벽면(21, 31)의 상하로부터, 일방향으로 주행하는 사조(Z)를 향해 다수의 판편(9, 21a, 21b; 31a, 31b)이 직각으로 연장되어 있으며, 각각이 제 1 및 제 2 시일실(2, 3) 내의 래버린스 시일부(22, 32)를 구성한다. 이들 판편(9, 21a, 21b; 31a, 31b) 중, 판편(9) 이외는 동일한 높이를 갖고 있지만, 예컨대 도 2, 도 4, 도 6 및 도 8에 도시하는 바와 같이, 각 래버린스 시일부(22, 32)의 각 사조 입구 및 사조 출구에 각각 가장 가까운 부위에 배치된 판편(9)을 다른 판편에 비해 높이를 높게 설정하는 경우가 있다. 나아가, 이 키가 큰 판편(9)의 선단에는, 사조 주행 방향으로 R 가공이 이루어져, 사조(Z)와의 마찰을 극력 방지하고 있다. 여기서, 후술하는 제 1 내지 제 4 사조 위치 규제바(8, 7, 5, 6)를 대신하여 상기 키가 큰 판편(9)을 사조 위치 규제바로서 사용하는 것도 가능하다.
물론, 일반적으로는 상기 판편(9)을 배제하고 복수의 동등 높이의 상기 판편(21a, 21b; 31a, 31b)만을 제 1 및 제 2 시일실(2, 3)의 각 내벽면(21, 31)의 상하로부터 사조(Z)를 향해 연장 설치되게 하고 있다. 또한, 이들 복수의 판편(21a, 21b; 31a, 31b)은 내벽면(21, 31)의 상하로부터 연장 설치될 뿐만 아니라, 내벽면(21, 31)의 상하 좌우로부터 각각 사조(Z)를 향해 직각으로 연장되도록 배치할 수도 있다.
가압 스팀 연신 장치(1)의 사조 입구(2a)로부터는, 연속하는 복수개의 사조(Z)가 수평으로 배열되어 제 1 시일실(2)에 도입되며, 증기실(10)의 사조 입구(10a) 및 사조 출구(10b)의 사이에 형성되는 슬릿 형상 단면의 사조 주행로(14)를 통과하여, 제 2 시일실(3)의 사조 출구(3a)를 향해 연속하여 주행한 후, 동일한 사조 출구(3a)로부터 외부의 도시하지 않는 다음 공정으로 송출된다. 상기 사조(Z)는 상기 사조 주행로(13)로부터 사조 주행로(14)를 지나서 주행하는 동안에 증기실(10)의 고온·고압의 스팀 분위기 내에서 소정의 연신 배율로 연신된다.
본 발명의 스팀 연신 장치(1)는 제 1 사조 위치 규제바(8)를 구비하고 있다. 제 1 사조 위치 규제바(8)는, 주행하는 사조(Z)가 스팀의 흐름 등에 의해 요동했을 경우에, 최초로 제 1 사조 위치 규제바(8)에 접촉시키는 것에 의해, 제 2 시일실(3) 내의 상기 판편(31a, 31b)에의 접촉을 방지하는 것이다.
그렇게 함으로써, 사조의 단섬유의 절단, 보풀의 발생, 사조 전체의 절단과 같은 트러블을 회피할 수 있을 뿐만 아니라, 얻어지는 사조의 품위 저하도 방지할 수 있다.
제 1 사조 위치 규제바(8)는, 복수개의 사조(Z)가 상기 판편에 접촉하는 것을 방지하기 위해서, 사조의 주행 방향에 대해 직교하는 방향이면서 수평인 방향으로 연장 설치되어 있다.
제 1 사조 위치 규제바(8)는 스팀 도입부(4)에 대해 상기 사조(Z)를 사이에 두고 반대측에 설치되어 있다.
스팀 도입부(4)로부터 스팀이 도입되기 때문에, 주행하는 사조(Z)가 스팀 도입부(4)의 반대측으로 요동하기 쉽고, 제 2 시일실(3) 내의 가장 증기실(10)에 가까운 상기 판편(31a, 31b)에 접촉하는 경우가 많으므로, 스팀 도입부(4)에 대해 상기 사조(Z)를 사이에 둔 반대측에 설치하는 것이 필요하다. 또한 상기 스팀 도입구(11)와 동일한 상측 또는 하측에 설치해도 상관없다.
제 1 사조 위치 규제바(8)는, 상기 제 2 시일실(3)의 상기 복수의 판편(31a, 31b) 중에서, 상기 사조(Z)에 대해 상기 제 1 사조 위치 규제바(8)와 동일한 상측 또는 하측 및 증기실(10)에 가장 가까이 있는 판편(31a, 31b)과 상기 스팀 도입부(4)와의 사이에 배치되어 있다. 제 1 사조 위치 규제바(8)는 제 2 시일실(3) 내의 가장 증기실(10)에 가까운 상기 판편으로부터 상류측에 있으면 좋고, 증기실(10) 내라도 좋으며, 제 2 시일실(3) 내라도 좋다.
또한, 도 3에 도시하는 바와 같이, 제 1 사조 위치 규제바(8)는, 제 1 사조 위치 규제바(8)의 사조(Z)에 가장 가까운 점을 지나는 수평면이, 상기 사조(Z)에 대해 상기 제 1 사조 위치 규제바(8)와 동일한 상측 또는 하측에 있는 상기 제 2 시일실(3)의 상기 복수의 판편(31a, 31b) 중에서, 상기 사조(Z)에 가장 가까운 점을 지나는 수평면에 대한 거리(h3)가 0.1㎜ 이상 사조에 가까운 위치에 배치되어 있다.
이와 같이 설정함으로써, 제 2 시일실(3)의 래버린스 시일부(32)의 판편(31a, 31b)에 사조(Z)가 접촉하는 것을 방지하여, 단섬유의 절단, 보풀의 발생, 사조 전체의 절단과 같은 트러블의 발생을 방지할 수 있다.
상기 거리(h3)는, 상기 판편(31a)과의 접촉을 보다 방지하는 관점에서 0.2㎜ 이상이 바람직하며, 0.3㎜ 이상이 보다 바람직하다.
또한, 상기 거리(h3)의 상한값은 특별히 제한되지 않지만, 시일 효과의 관점에서 0.5㎜ 이하가 바람직하다.
제 1 사조 위치 규제바(8)는 제 1 사조 위치 규제바(8)의 사조(Z)에 가까운 부분이 사조 주행 방향으로 R 가공되어 있는 봉 형상 또는 판 형상인 것이 바람직하다.
상기 사조(Z)에 가까운 부분이란, 사조(Z)가 흔들거렸을 때에 제 1 사조 위치 규제바(8)에 접촉하는 부분이다. 접촉 부분을 R 가공함으로써, 사조(Z)의 단섬유의 절단, 보풀의 발생, 사조 전체의 절단과 같은 트러블의 발생을 방지하기 쉬워진다.
상기 제 1 사조 위치 규제바(8)를 증기실(10)에 대해서 배치하는 경우는, 상기 제 1 사조 위치 규제바(8)의 사조(Z)에 가장 가까운 점이 상기 증기실(10)의 사조 출구 평면으로부터 상기 증기실(10)의 사조 주행 방향의 길이에 대해 1/4 이하인 거리에 배치하는 것이 바람직하다.
스팀 도입부(4)는 통상 증기실(10)의 중앙에 배치되기 때문에, 상기 거리를 1/4 이하로 함으로써, 스팀의 영향을 억제할 수 있어서, 제 2 시일실(3)의 래버린스 시일부(32)의 판편(31a, 31b)에의 접촉을 방지하기 쉬워진다.
구체적으로는, 상기 증기실(10)의 사조 출구 평면으로부터 제 1 사조 위치 규제바(8)의 사조(Z)에 가장 가까운 점과의 거리를 70㎜ 이하로 하는 것이, 제 2 시일실(3)의 래버린스 시일부(32)의 판편(31a, 31b)에의 사조(Z)의 접촉을 방지하기 쉬워지는 점에서 바람직하다. 상기 거리는 상기 접촉을 방지하는 관점에서 50㎜ 이하가 바람직하고, 30㎜ 이하가 보다 바람직하다.
제 1 사조 위치 규제바(8)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 래버린스 시일부(32)의 판편(31a, 31b) 중 증기실(10)에 가장 가까운 판편(31a, 31b)의 사조(Z)에 가까운 부분을 사조 주행 방향으로 R 가공한 판편이어도 좋다.
이러한 경우, 제 1 사조 위치 규제바(8)는 제 2 시일실(3) 내에 배치되게 되며, 제 1 사조 위치 규제바(8)의 사조에 가장 가까운 점과 제 1 사조 위치 규제바(8)에 가장 가까운 래버린스 시일부의 판편의 측면과의 거리는 70㎜ 이하가 바람직하며, 30㎜ 이하가 더욱 바람직하다.
상술한 바와 같이, 제 1 사조 위치 규제바(8)를 구비하는 것에 의해, 사조(Z)가 실내에 도입된 증기에 의해서 움직였다고 해도, 제 2 시일실(3)의 내벽면으로부터 사조를 향해 직각으로 연장되는 판편(31a, 31b)을 복수개 갖는 래버린스 시일과의 접촉을 방지할 수 있어서, 단섬유의 절단, 보풀의 발생, 사조 전체의 절단과 같은 트러블을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 얻어지는 사조의 품위 저하도 방지하기 쉬워진다.
또한 본 발명에서는, 상기 제 1 사조 위치 규제바(8)에 부가하여, 제 2 사조 위치 규제바(7)가, 상기 사조(Z)의 주행 방향에 대해 직교하는 방향이면서 수평인 방향, 상기 스팀 도입부(4)에 대해 상기 사조(Z)를 사이에 둔 반대측, 상기 제 1 시일실(2)의 상기 복수의 판편 중에서 상기 사조에 대해 상기 제 2 사조 위치 규제바(7)와 동일한 상측 또는 하측 및 증기실(10)에 가장 가까이 있는 판편(21a, 21b)과 상기 스팀 도입부(4)와의 사이에 배치되며, 상기 제 2 사조 위치 규제바(7)의 사조(Z)에 가장 가까운 점을 지나는 수평면이, 상기 사조(Z)에 대해 상기 제 2 사조 위치 규제바(7)와 동일한 상측 또는 하측에 있는 상기 제 1 시일실(2)의 상기 복수의 판편(21a, 21b) 중에서 상기 사조(Z)에 가장 가까운 점을 지나는 수평면에 대하여 0.1㎜ 이상 사조(Z)에 가까운 위치에 배치하는 것이 바람직하다.
이 제 2 사조 위치 규제바(7)는, 주행하는 사조(Z)가 제 1 시일실(2)의 래버린스 시일부의 판편(21a, 21b)에 접촉하지 않도록 하는 것이다. 제 2 사조 위치 규제바(7)는, 증기실(10)의 사조 주행 방향의 중간 부분에서 보아서, 제 1 사조 위치 규제바(8)와 대상의 위치에 있으며, 제 2 사조 위치 규제바(7)와 제 1 시일실(2)의 배치 관계는 제 1 사조 위치 규제바(8)와 제 2 시일실(3)의 배치 관계와 동일한 배치가 바람직하다.
또한, 제 2 사조 위치 규제바(7)의 형상도 제 1 사조 위치 규제바(8)의 형상과 동일한 것이 바람직하다.
또한, 도 5 및 도 7에 도시하는 바와 같이, 제 1 및 제 2 시일실(2, 3)의 사조 입구(2a) 및 사조 출구(3a)에, 주행하는 사조(Z)를 사이에 두고 상하 한쌍의 제 3 및 제 4 사조 위치 규제바(5a, 5b; 6a, 6b)를 마련할 수도 있다. 이러한 경우, 상기 제 1 및 제 2 사조 위치 규제바(8, 7)의 설치와 함께, 사조(Z)는 제 1 및 제 2 시일실(2, 3) 내의 래버린스 시일부(22, 32)를 구성하는 제 1 및 제 2 시일실(2, 3)의 내벽면 상하로부터 사조(Z)를 향해 직각으로 연장되는 상하 판편(21a, 21b; 31a, 31b)과의 접촉을 방지할 수 있어서, 단섬유의 절단, 보풀의 발생, 사조 전체의 절단과 같은 트러블을 회피할 수 있게 되어, 얻어지는 사조의 품위 저하를 효과적으로 방지할 수 있다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 제 3 사조 위치 규제바(5)가, 상기 사조(Z)의 주행 방향에 대해 직교하는 방향이면서 수평인 방향으로, 사조(Z)를 사이에 둔 상측 및/또는 하측, 상기 제 1 시일실(2)에 있어서의 판편(21a, 21b) 중 사조 입구(2a)에 가장 가까운 판편(21a, 21b)으로부터 사조 주행 방향 상류측의 근접 위치에 배치되며, 상기 제 3 사조 위치 규제바(5)의 사조(Z)에 가장 가까운 점을 지나는 수평면이, 상기 사조(Z)에 대해 상기 제 3 사조 위치 규제바(5)와 동일한 상측 또는 하측에 있는 상기 제 1 시일실(2)의 상기 복수의 판편(21a, 21b) 중에서 상기 사조(Z)에 가장 가까운 점을 지나는 수평면에 대하여 0.1㎜ 이상 사조에 가까운 위치에 있으며, 제 3 사조 위치 규제바(5)의 사조(Z)에 가장 가까운 점과 상기 사조 입구(2a)와의 거리(d1)가 100㎜ 이하인 위치에 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 도 7에 도시하는 바와 같이, 제 4 사조 위치 규제바(6)가, 상기 사조(Z)의 주행 방향에 대해 직교하는 방향이면서 수평인 방향으로, 사조(Z)를 사이에 둔 상측 및/또는 하측에 있어서, 상기 제 2 시일실(3)에 있어서의 판편(31a, 31b) 중 사조 출구(3a)에 가장 가까운 판편(31a, 31b)보다도 사조 주행 방향 하류측의 근접 위치에 배치되며, 상기 제 4 사조 위치 규제바(6)의 사조(Z)에 가장 가까운 점을 지나는 수평면이, 상기 사조(Z)에 대해 상기 제 4 사조 위치 규제바(6)와 동일한 상측 또는 하측에 있는 상기 제 2 시일실(3)의 상기 복수의 판편(31a, 31b) 중에서 상기 사조(Z)에 가장 가까운 점을 지나는 수평면에 대하여 0.1㎜ 이상 사조에 가까운 위치에 있어서, 제 4 사조 위치 규제바(6)의 사조(Z)에 가장 가까운 점과 상기 사조 출구(3a)와의 거리(d4)가 100㎜ 이하인 위치에 배치되는 것이 바람직하다.
제 3 사조 위치 규제바(5) 및 제 4 사조 위치 규제바(6)의 배치는 사조(Z)를 사이에 둔 상측 또는 하측 중 어느 하나라도 좋으며, 상하 양쪽에 배치해도 좋다. 제 3 사조 위치 규제바(5) 및 제 4 사조 위치 규제바(6)는 스팀 도입구(11)로부터 거리가 떨어져 있어서 스팀의 영향을 받기 어렵기 때문에, 반드시 스팀 도입구(11)의 사조(Z)를 사이에 둔 반대측에 설치할 필요는 없다.
제 3 사조 위치 규제바(5)의 사조(Z)에 가장 가까운 점과 제 1 시일실(2)의 사조 입구(2a)와의 거리(d1)는 100㎜ 이하가 바람직하다.
상기 거리(d1)가 100㎜ 이하이면, 제 1 시일실(2)의 래버린스 시일부(22)의 판편(21a, 21b)에 접촉하는 것을 방지하기 쉬워서, 단섬유의 절단, 보풀의 발생, 사조 전체의 절단과 같은 트러블을 회피할 수 있게 되어, 얻어지는 사조의 품위 저하를 효과적으로 방지할 수 있다.
상기 접촉을 방지하는 관점에서, 상기 거리는 70㎜ 이하가 보다 바람직하며, 30㎜ 이하가 더욱 바람직하다.
그 이외의 배치, 사조 위치 규제바의 형상은 제 2 사조 위치 규제바(7)와 동일하면 좋다.
또한, 도 7에 도시하는 바와 같이, 제 4 사조 위치 규제바(6)의 사조(Z)에 가장 가까운 점과 제 2 시일실(3)의 사조 출구(3a)와의 거리(d4)는 100㎜ 이하가 바람직하다.
상기 거리(d4)가 100㎜ 이하이면, 제 2 시일실(3)의 래버린스 시일부(32)의 판편(31a, 31b)에 접촉하는 것을 방지하기 쉬워서, 단섬유의 절단, 보풀의 발생, 사조 전체의 절단과 같은 트러블을 회피할 수 있게 되어, 얻어지는 사조의 품위 저하를 효과적으로 방지할 수 있다.
상기 접촉을 방지하는 관점에서, 상기 거리(d4)는 70㎜ 이하가 보다 바람직하며, 30㎜ 이하가 더욱 바람직하다.
그 이외의 배치, 사조 위치 규제바의 형상은 제 1 사조 위치 규제바(8)와 동일하면 좋다.
이들 사조 위치 규제바(5 내지 8)는, 도 1 내지 도 8에 도시하는 바와 같이, 원형 단면의 고정바 또는 자유 회전 롤, 사조에 가까운 부분이 R 가공된 판 형상, 혹은 도 2, 도 4, 도 6 및 도 8에 도시하는 바와 같이, 래버린스 시일부(22, 32)의 사조 출입구 단부에 배치되는, 다른 판편(21a, 21b; 31a, 31b)보다 키가 큰 판편(9) 중 어느 것이어도 좋지만, 판편(9)의 선단부에서 사조(Z)에 가까운 부분을 R 가공하고 있다.
판편(9)을 제 1 및 제 2 시일실(2, 3) 내에 배치하는 경우는, 배치의 용이함, 스팀을 시일하는 관점에서, 래버린스 시일부(22, 32)의 판편(9)의 사조에 가까운 부분을 R 가공하는 것이 바람직하며, 그 이외의 배치로 하는 경우는, 배치의 용이함, 감김에 의한 트러블을 방지하는 관점에서, 원형 단면의 고정바로 하는 것이 바람직하다.
상기 각 위치 규제바(5 내지 8)의 표면 조도(Ra)가 0.4a 이하의 값인 것이 바람직하다.
표면 조도(Ra)가 0.4a 이하의 값이면, 사조(Z)와 각 위치 규제바(5 내지 8)가 접촉했다고 해도 사조(Z)에 미치는 데미지는 적어서, 단섬유의 절단, 보풀의 발생, 사조 전체의 절단과 같은 트러블이 발생하는 일은 없다.
또한, 각 사조 위치 규제바는 사조(Z)를 구성하는 단섬유가 바에 감기는 것을 억제하는 점에서는 회전하지 않는 고정바인 것이 바람직하다. 다만, 이러한 경우에는 고정바 표면에 평활 가공을 실시하여 조금이라도 마찰을 작게 하는 것이 중요하다. 각 사조 위치 규제바는 자유 회전 롤에 의해 구성할 수도 있다.
증기실(10)에 대해서는 튜브형 혹은 박스형 중 어느 것이어도 좋다.
본 발명은 단추(單錘) 처리에 적합한 튜브형, 다추(多錘) 처리에 적합한 박스형 중 어느 것에도 채용할 수 있다.
상기 각 사조 위치 규제바(5 내지 9)는 세라믹 코팅된 스테인리스제인 것이 바람직하다.
또한, 사조 위치 규제바의 마찰에 의한 사조(Z)의 찰과를 억제하려면, 상술한 바와 같이, 그 표면을 평활 가공하여 조도를 극히 작게 하는 것이 바람직하므로, 전술한 바와 같이, 각 위치 규제바(5 내지 9)로서 세라믹 코팅된 스테인리스제가 바람직하지만, 그 이외에도, 경질 크롬 도금된 철 또는 스테인리스제, 혹은 티탄제를 들 수 있다.
상술의 제 1 및 제 2 사조 위치 규제바(8, 7)와 제 3 및 제 4 사조 위치 규제바(5, 6)에는, 사조에의 데미지를 억제하기 위해서 R 가공을 실시하여 두는 것이 바람직하다. 또한, 제 1 및 제 2 시일실(2, 3) 내의 래버린스 시일부(22, 32)를 구성하는 판편(21a, 21b; 31a, 31b)에도 R 가공을 실시하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 가압 스팀 연신 장치(1)에서는, 주행하는 사조(Z)를 가압 스팀으로 연신하기 위한 증기실(10)의 사조 주행 방향의 전후에 제 1 시일실(2)과 제 2 시일실(3)을 설치하고, 이 제 1 및 제 2 시일실(2, 3)의 적합한 실시형태로서는, 그 시일 구조를 래버린스 시일에 의해 구성하는 것이 바람직하다. 이 래버린스 시일은, 각 시일실(2, 3)의 내벽면(21, 31)으로부터 각각 사조를 향해 직각으로 연장되는 다수의 판편(21, 31a)으로 구성되는 래버린스 시일부(22, 32)로 이루어진다. 여기서, R 가공이 된 판편(21a, 31a)에, 제 1 시일실(2)의 사조 입구(2a)로부터 제 2 시일실(3)의 사조 출구(3a)에 도달하는 동안에 사조(Z)가 접촉하지 않는 것이 중요하다. 이러한 접촉을 방지하는 것이, 단섬유의 절단, 보풀의 발생, 사조 전체의 절단과 같은 트러블의 발생이 없어져, 얻어지는 사조(Z)의 품위 저하도 방지하는 것으로 이어진다.
제 2 시일실(3)의 래버린스 시일부(32)에 있어서의 가장 출구측에 위치하는 R 가공된 판편(9)을 제 4 사조 위치 규제바로 하는 경우, 제 4 사조 위치 규제바의 사조에 가장 가까운 점과 서로 이웃하는 판편(31a)의 측면과의 거리가 70㎜ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 제 1 시일실(2)의 래버린스 시일부(22)에 있어서의 가장 사조 입구측에 위치하는 제 3 사조 위치 규제바가 되는 R 가공된 판편(9)의 중심과 서로 이웃하는 판편(21a)의 측면과의 거리가 70㎜ 이하인 것이 바람직하다. 이 거리를 70㎜ 이하로 함으로써, 사조(Z)의 래버린스 시일부(22, 32)와의 접촉 방지 효과가 충분히 얻어져, 단섬유의 절단, 보풀의 발생, 사조 전체의 절단과 같은 트러블의 발생 등을 저감할 수 있어서, 얻어지는 사조의 품위 저하를 방지할 수 있다.
또한, 제 2 시일실(3)의 가장 사조 출구(3a)측에 위치하는 R 가공된 래버린스 시일부(32)의 판편을 제 4 사조 위치 규제바로 하는 경우, 제 4 사조 위치 규제바의 사조(Z)에 가장 가까운 점을 지나는 수평면과, 상기 제 2 시일실(3)의 판편(31a) 중에서 사조(Z)에 가장 가까운 점을 지나는 수평면과의 사이의 거리(h4)가 0.1㎜ 이상 0.5㎜ 이하인 범위에서 사조에 가까운 위치의 배치로 규정하고 있다.
또한, 상기 제 1 시일실(2)의 가장 사조 입구(2a)측에 위치하는 R 가공된 래버린스 시일부(22)의 판편을 제 3 사조 위치 규제바로 하는 경우, 제 3 사조 위치 규제바의 사조(Z)에 가장 가까운 점을 지나는 수평면과, 상기 제 1 시일실의 판편(21a) 중에서 사조(Z)에 가장 가까운 점을 지나는 수평면과의 사이의 거리(h1)가 0.1㎜ 이상 0.5㎜ 이하인 범위에서 사조에 가까운 위치의 배치로 규정하고 있다. 이 거리를 0.1㎜ 이상 0.5㎜ 이하로 함으로써, 래버린스 시일부(22, 32)의 각 판편(21a, 31a)과의 접촉을 방지하고, 또한 제 1 및 제 2 사조 위치 규제바(8, 7)와의 접촉도 필요 최소한으로 억제할 수 있기 때문에, 단섬유의 절단, 보풀의 발생, 사조 전체의 절단과 같은 트러블의 발생을 방지할 수 있다.
이상과 같은 구성을 구비한 가압 스팀 연신 장치를 사용하여 사조, 특히 탄소 섬유의 전구체인 아크릴로니트릴계 사조를 연신함으로써, 단섬유의 절단, 보풀의 발생, 사조 전체의 절단과 같은 트러블의 발생을 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 얻어진 탄소 섬유용 전구체 사조는 보풀이 적기 때문에, 그 후에 소성해도, 고성능, 고품위를 갖는 탄소 섬유를 얻을 수 있다.
실시예
이하, 실시예에 근거하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
또한, 본 실시예 중, 연신 사조의 보풀의 발생 상황의 평가는 스팀 연신 후의 주행 상태에 있는 사조를 육안으로 3분간 관찰하여, 사조 표면의 보풀의 수를 계측하는 것에 의해 실행했다.
(실시예 1)
아크릴로니트릴 98%, 메타크릴산 2%로 이루어지는 아크릴계 공중합체를 디메틸포름아미드에 용해하여 중합체 농도 23%의 방사 원액을 조정했다. 이러한 방사 원액을, 방사 노즐을 이용하여, 온도 10℃, 농도 80%로 이루어지는 응고욕 중에 토출하여 응고사를 얻었다. 이 응고사를, 세정, 냉연신 및 열수중 연신을 실시하고, 유제 부착 및 건조 치밀화 처리를 실행하여 아크릴계 사조를 얻었다.
얻어진 아크릴계 사조를, 도 1에 도시하는 바와 같이, 사조 주행 방향의 길이가 500㎜인 가압 스팀이 도입되는 증기실과, 상기 증기실의 사조 입구 및 출구에 각각 인접하는 제 1 시일실 및 제 2 시일실을 구비하는 스팀 연신 장치에 두고, 시일실로서 시일실의 내벽면 상하로부터 각각 사조를 향해 직각으로 연장되는 복수의 판편으로 이루어지는 래버린스 시일을 이용하며, 표면 조도(Ra)가 0.4a로 R 가공된 회전하지 않는 티탄제의 제 1 및 제 2 사조 위치 규제바를, 증기실 내의 사조 입구 및 출구의 내측에 소정 거리를 이격시키고, 또한 스팀 도입구와 사조를 사이에 두고 반대측에 배치했다. 또한, 제 3 및 제 4 사조 위치 규제바를 제 1 시일실과 제 2 시일실의 외측에 각각 소정 거리를 이격시켜서, 사조의 상하가 되도록 한쌍씩 배치했다.
증기실 내의 사조 출구면과 제 1 사조 위치 규제바의 사조에 가장 가까운 점과의 사이가 가장 가까운 거리(d3)와, 증기실 내의 사조 입구면과 제 2 사조 위치 규제바의 사조에 가장 가까운 점과의 사이가 가장 가까운 거리(d2)와, 제 3 사조 위치 규제바의 사조에 가장 가까운 점과 제 1 시일실의 사조 입구면과의 사이가 가장 가까운 거리(d1)와, 제 2 시일실의 사조 출구면과 제 4 사조 위치 규제바의 사조에 가장 가까운 점과의 사이가 가장 가까운 거리(d4)를, 각각 10㎜로 했다.
제 1 사조 위치 규제바의 사조에 가장 가까운 점을 지나는 수평면과, 상기 사조에 대해 상기 제 1 사조 위치 규제바와 동일한 상측 또는 하측에 있는 상기 제 2 시일실의 상기 복수의 판편 중 상기 사조에 가장 가까운 점을 지나는 수평면과의 사이가 가장 짧은 거리(h3)와, 제 2 사조 위치 규제바의 사조에 가장 가까운 점을 지나는 수평면과, 상기 사조에 대해 상기 제 2 사조 위치 규제바와 동일한 상측 또는 하측에 있는 상기 제 1 시일실의 상기 복수의 판편 중 상기 사조에 가장 가까운 점을 지나는 수평면과의 사이가 가장 짧은 거리(h2)와, 제 3 사조 위치 규제바의 사조에 가장 가까운 점을 지나는 수평면과, 상기 사조에 대해 상기 제 3 사조 위치 규제바와 동일한 상측 또는 하측에 있는 상기 제 1 시일실의 상기 복수의 판편 중 상기 사조에 가장 가까운 점을 지나는 수평면과의 사이가 가장 짧은 거리(h1)와, 제 4 사조 위치 규제바의 사조에 가장 가까운 점을 지나는 수평면과, 상기 사조에 대해 상기 제 4 사조 위치 규제바와 동일한 상측 또는 하측에 있는 상기 제 2 시일실의 상기 복수의 판편 중에서 상기 사조에 가장 가까운 점을 지나는 수평면과의 사이가 가장 짧은 거리(h4)를, 각각 0.3㎜가 되도록, 각 사조 위치 규제바를 설치했다.
또한, 제 1 시일실 및 제 2 시일실의 상하 래버린스 시일부 판편의 간격을 1.6㎜로 하고, 스팀 연신 장치 내의 스팀 압력은 0.4㎫로 하여 사조를 4배로 연신했다. 그 후, 건조하여, 단섬유 섬도가 0.7dtex이며 단섬유 수가 12000인 탄소 섬유 전구체 사조를 얻었다.
얻어진 전구체 사조의 보풀의 발생 상황을 평가한 결과를 표 1에 나타냈다.
[표 1]
Figure 112014014783530-pct00001

(실시예 2 내지 14)
위치 규제바의 설치 위치를 표 1에 나타내는 바와 같이 변경한 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여 탄소 섬유용 전구체 사조를 얻었다. 얻어진 전구체 사조의 보풀의 발생 상황을 평가한 결과를 표 1에 나타냈다.
(실시예 15)
제 1 시일실에 있어서의 판편 중 사조 입구에 가장 가까운 판편을 R 가공하여 제 3 사조 위치 규제바로 하고, 제 2 시일실에 있어서의 판편 중 사조 출구에 가장 가까운 판편을 R 가공하여 제 4 사조 위치 규제바로 하여, 표 1에 나타내는 바와 같이 변경한 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 탄소 섬유용 전구체 사조를 얻었다. 얻어진 전구체 사조의 보풀의 발생 상황을 평가한 결과를 표 1에 나타냈다.
제 3 사조 위치 규제바는 제 1 시일실 내, 제 4 사조 위치 규제바는 제 2 시일실 내에 배치되어 있다.
(실시예 16)
제 2 시일실에 있어서의 판편 중 증기실에 가장 가까운 판편을 R 가공하여 제 1 사조 위치 규제바로 하여, 표 1에 나타내는 바와 같이 변경한 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여 탄소 섬유용 전구체 사조를 얻었다. 얻어진 전구체 사조의 보풀의 발생 상황을 평가한 결과를 표 1에 나타냈다.
제 1 사조 위치 규제바는 제 2 시일실 내에 배치되어 있다.
(비교예 1)
위치 규제바를 이용하지 않은 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 탄소 섬유용 전구체 사조를 얻었다. 얻어진 전구체 사조의 보풀의 발생 상황을 평가한 결과를 표 1에 나타냈다.
(비교예 2 내지 4)
위치 규제바 설치 위치를 표 1에 나타내는 바와 같이 변경한 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 탄소 섬유용 전구체 사조를 얻었다. 얻어진 전구체 사조의 보풀의 발생 상황을 평가한 결과를 표 1에 나타냈다.
표 1로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 13, 14를 제외하고, 제 1 및 제 2 시일실의 사조 출입구 근방의 소정 위치와 증기실 내의 소정 위치의 각각에 사조 위치 규제바를 마련함으로써, 가압 스팀 연신 장치를 일방향으로 연속 주행하는 사조가, 가압 스팀을 분출하는 증기실의 전후에 배치된 제 1 및 제 2 시일실 내의 래버린스 시일부를 구성하는 다수의 판편에 접촉하는 일 없이, 원활하게 연속 주행할 수 있게 되어, 이러한 연신시에 있어서의 사조의 절단이나 보풀 발생이 없이 안정된 제조가 가능하다.
또한 실시예 13에 있어서도, 장치 입측 및 출측에 제 3 및 제 4 사조 위치 규제바를 마련하고 있지 않지만, 증기실 입측 및 출측에 제 2 및 제 1 사조 위치 규제바를 마련하는 것에 의해서, 다른 실시예와 큰 차이가 없는 보풀 발생 수에 들어가 있다.
또한 실시예 14에 있어서는, 장치 입측 및 출측에 제 3 및 제 4 사조 위치 규제바를, 증기실 입측에 제 2 사조 위치 규제바를 마련하고 있지 않지만, 증기실 출측에 제 1 사조 위치 규제바를 마련하는 것에 의해서, 다른 실시예와 큰 차이가 없는 보풀 발생 수에 들어가 있다.
이로써, 적어도, 증기실 출측에 제 1 사조 위치 규제바를 마련하는 것에 의해서, 사조의 보풀의 발생을 방지하기 쉬워지는 것을 알 수 있다.
실시예 15 및 16에 있어서는, 시일실 내의 래버린스 시일부 중의 복수의 판편 중 가장 단부에 설치되어 있는 판편을 R 가공하여, 사조 위치 규제바로 해도, 보풀 방지의 효과가 있는 것을 알 수 있다.
한편, 비교예를 보면, 특히 비교예 1 및 비교예 2와 같이, 증기실 내에 사조 규제 가이드를 마련하지 않는 경우는 보풀 발생 수가 극단적으로 많아지고, 또한 비교예 4와 같이, 사조 위치 규제바와 판편의 높이가 동일한 경우도 보풀 발생 수가 극단적으로 많아졌다.
비교예 3과 같이, 증기실 입측에만 사조 위치 규제바를 마련한 경우는, 증기실 출측에만 사조 위치 규제바를 마련한 실시예 14와 비교하여, 보풀 발생 수가 많아졌다.
1 : 가압 스팀 연신 장치 10 : 증기실
10a : (증기실의) 사조 입구 10b : (증기실의) 사조 출구
11 : 스팀 도입구 12 : 스팀 배관
13 : (제 1 시일실의) 사조 주행로 14 : (제 2 시일실의) 사조 주행로
2 : 제 1 시일실 2a : 사조 입구
21 : 내벽면 21a, 21b : (상하) 판편
22 : 래버린스 시일부 3 : 제 2 시일실
3a : 사조 출구 31 : 내벽면
31a, 31b : (상하) 판편 32 : 래버린스 시일부
4 : 스팀 도입부 5 : 제 3 사조 위치 규제바
5a, 5b : (상하) 제 3 사조 위치 규제바
6 : 제 4 사조 위치 규제바
6a, 6b : (상하) 제 4 사조 위치 규제바
7 : (증기실 내의) 제 2 사조 위치 규제바
8 : (증기실 내의) 제 1 사조 위치 규제바
9 : R 가공된 래버린스 시일부의 판편(사조 위치 규제바)
Z : 사조

Claims (17)

  1. 가압 스팀이 도입되는 증기실과, 상기 증기실의 사조 입구에 인접하는 제 1 시일실 및 상기 증기실의 사조 출구에 인접하는 제 2 시일실을 구비하고, 주행하는 사조에 가압 스팀의 부여와 연신을 실행하는 스팀 연신 장치에 있어서,
    상기 증기실은 스팀을 도입하는 스팀 도입부를 갖고,
    상기 제 1 시일실 및 상기 제 2 시일실은 내벽면 상하로부터 각각 상기 사조를 향해 연장 설치되는 복수의 판편을 갖는 래버린스 시일부를 구비하고,
    상기 스팀 연신 장치는 주행하는 사조가 상기 판편에 접촉하는 것을 방지하는 제 1 사조 위치 규제바를 갖고,
    상기 제 1 사조 위치 규제바는,
    상기 사조의 주행 방향에 대해 직교하는 방향이면서 수평인 방향으로 연장되고, 상기 사조에 대해 상기 스팀 도입부와 반대측에 있으며, 상기 사조에 대해 상기 스팀 도입부와 동일한 상측 또는 하측에 위치하고 상기 증기실에 가장 가까이 있는 상기 제 2 시일실의 판편과 상기 스팀 도입부와의 사이에 배치되며,
    상기 제 1 사조 위치 규제바의 사조에 가장 가까운 점을 지나는 수평면이, 상기 사조에 대해 상기 제 1 사조 위치 규제바와 동일한 상측 또는 하측에 있는 상기 제 2 시일실의 상기 복수의 판편 중 그 선단이 상기 사조에 가장 가까운 점을 지나는 수평면에 대하여 0.1㎜ 이상 사조에 가까운 위치에 배치된
    스팀 연신 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 사조 위치 규제바가 봉 형상 또는 판 형상이며, 그의 사조에 가까운 부분이 사조 주행 방향으로 R 가공되어 있는
    스팀 연신 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 사조 위치 규제바는, 증기실에 있어서의 상기 제 1 사조 위치 규제바의 사조에 가장 가까운 점과 상기 증기실의 사조 출구 평면과의 사이의 거리가 상기 증기실의 사조 주행 방향의 길이에 대해 1/4 이하인 거리에 배치되는
    스팀 연신 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 판편의 사조에 가까운 부분이 사조 주행 방향으로 R 가공되어 있는
    스팀 연신 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 스팀 연신 장치는 주행하는 사조가 상기 판편에 접촉하는 것을 방지하는 제 2 사조 위치 규제바를 추가로 갖고,
    상기 제 2 사조 위치 규제바는,
    상기 사조의 주행 방향에 대해 직교하는 방향이면서 수평인 방향으로 연장되고, 상기 사조에 대해 상기 스팀 도입부와 반대측에 있으며, 상기 사조에 대해 상기 제 2 사조 위치 규제바와 동일한 상측 또는 하측에 위치하고 상기 증기실에 가장 가까이 있는 상기 제 1 시일실의 판편과 상기 스팀 도입부와의 사이에 배치되며,
    상기 제 2 사조 위치 규제바의 사조에 가장 가까운 점을 지나는 수평면이, 상기 사조에 대해 상기 제 2 사조 위치 규제바와 동일한 상측 또는 하측에 있는 상기 제 1 시일실의 상기 복수의 판편 중 그 선단이 상기 사조에 가장 가까운 점을 지나는 수평면에 대하여 0.1㎜ 이상 사조에 가까운 위치에 배치된
    스팀 연신 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 사조 위치 규제바가 봉 형상 또는 판 형상이며, 그의 사조에 가까운 부분이 사조 주행 방향으로 R 가공되어 있는
    스팀 연신 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 사조 위치 규제바는, 증기실에 있어서의 상기 제 2 사조 위치 규제바의 사조에 가장 가까운 점과 상기 증기실의 사조 출구 평면과의 사이의 거리가 상기 증기실의 사조 주행 방향의 길이에 대해 1/4 이하인 거리에 배치되는
    스팀 연신 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 판편의 사조에 가까운 부분이 사조 주행 방향으로 R 가공되어 있는
    스팀 연신 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 스팀 연신 장치는 제 3 사조 위치 규제바와 제 4 사조 위치 규제바 중 적어도 하나를 갖고,
    상기 제 3 사조 위치 규제바가, 상기 사조의 주행 방향에 대해 직교하는 방향이면서 수평인 방향으로 연장되고, 사조를 사이에 둔 상측과 하측 중 적어도 하나에 위치하며, 상기 제 1 시일실에 있어서의 판편 중 장치의 사조 입구에 가장 가까운 판편으로부터 사조 주행 방향 상류측의 근접 위치에 배치되고,
    상기 제 3 사조 위치 규제바의 사조에 가장 가까운 점을 지나는 수평면이, 상기 사조에 대해 상기 제 3 사조 위치 규제바와 동일한 상측 또는 하측에 있는 상기 제 1 시일실의 상기 복수의 판편 중 상기 사조에 가장 가까운 점을 지나는 수평면에 대하여 0.1㎜ 이상 사조에 가까운 위치에 있어서, 제 3 사조 위치 규제바의 사조에 가장 가까운 점과 제 1 시일실 입구와의 거리가 100㎜ 이하인 위치에 배치되고,
    상기 제 4 사조 위치 규제바가, 상기 사조의 주행 방향에 대해 직교하는 방향이면서 수평인 방향으로 연장되고, 사조를 사이에 둔 상측과 하측 중 적어도 하나에 위치하며, 상기 제 2 시일실에 있어서의 판편 중 장치의 사조 출구에 가장 가까운 판편으로부터 사조 주행 방향 하류측의 근접 위치에 배치되고,
    상기 제 4 사조 위치 규제바의 사조에 가장 가까운 점을 지나는 수평면이, 상기 사조에 대해 상기 제 4 사조 위치 규제바와 동일한 상측 또는 하측에 있는 상기 제 2 시일실의 상기 복수의 판편 중 상기 사조에 가장 가까운 점을 지나는 수평면에 대하여 0.1㎜ 이상 사조에 가까운 위치에 배치되며, 제 4 사조 위치 규제바의 사조에 가장 가까운 점과 제 2 시일실 출구와의 거리가 100㎜ 이하인 위치에 배치되는
    스팀 연신 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 스팀 연신 장치가 갖는 상기 제 3 사조 위치 규제바와 상기 제 4 사조 위치 규제바 중 적어도 하나가 봉 형상 또는 판 형상이며, 그의 사조에 가까운 부분이 사조 주행 방향으로 R 가공되어 있는
    스팀 연신 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 판편의 사조에 가까운 부분이 사조 주행 방향으로 R 가공되어 있는
    스팀 연신 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각 사조 위치 규제바가 비회전 바인
    스팀 연신 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각 사조 위치 규제바의 표면 조도(Ra)가 0.4a 이하의 값인
    스팀 연신 장치.
  14. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    증기실이 튜브형 증기실인
    스팀 연신 장치.
  15. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    증기실이 박스형 증기실인
    스팀 연신 장치.
  16. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각 사조 위치 규제바가 세라믹 코팅된 스테인리스제인
    스팀 연신 장치.
  17. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각 사조 위치 규제바가 티탄제, 경질 크롬 도금된 철 또는 경질 크롬 도금된 스테인리스제인
    스팀 연신 장치.
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