KR101567667B1 - 모노 필라멘트 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단사 섬도가 20데니어 이상인 제품의 냉각을 용이하게 하여 섬도 변동률 및 단면 변동률을 최소한으로 줄여 특히 정밀도를 요하는 의료용 원사 및 인쇄용 스크린샤 등에 적합한 모노 필라멘트 및 그 제조방법에 대한 것으로, 상기한 본 발명의 모노 필라멘트의 제조 방법은, 통상적인 모노데니어 제조장치를 사용하지만 종래의 공랭식 냉각 장치 또는 수랭식 냉각장치 대신에 방사 구금 직하단에 사의 진행방향과 동일한 방향으로 냉각수가 유입되는 수랭식 냉각 설비와 고압의 냉각 풍을 토출하는 공랭식 냉각 설비를 동시에 설치하여 이중 냉각을 실시하여 제조하는 것을 특징을 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 모노 필라멘트는 기존의 공랭식으로 생산하는 모노 필라멘트 대비 더 높은 섬도의 원사를 섬도 변동률 및 단면 변동률이 낮게 생산할 수 있으며, 수랭식으로 생산하는 모노 필라멘트 대비 양호한 생산성과 우수한 조업성으로 생산할 수 있어, 의류용 및 인쇄용 스크린샤로 적용하는데 적합하다.

Description

모노 필라멘트 및 그 제조방법{Monofilament and the preparing process thereof}

본 발명은 모노 필라멘트 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 단사 섬도가 20데니어 이상인 제품의 냉각을 용이하게 하여 섬도 변동률 및 단면 변동률을 최소한으로 줄여 특히 정밀도를 요하는 의료용 원사 및 인쇄용 스크린샤 등에 적합한 모노 필라멘트 및 그 제조방법에 대한 것이다.

일반적으로, 모노 필라멘트는 방사 구금에 한 개의 토출 홀을 통해 용융 폴리머를 토출한 후 냉각 고화시키고, 그런 다음 연신 열처리하고 권취하여 얻어지는 것으로, 이렇게 생산된 모노 필라멘트는 의료용 봉합사, 메시 직물, 스크린샤 등으로 사용된다.

그런데, 최근 의류용 봉합사의 사용 범위가 확대되고 전자 회로의 인쇄 분야 등에 있어서는 인쇄 정밀도에 대한 요구가 커지고 있으므로 섬도 및 단면 변동률을 최소로 하는 고강도의 모노 필라멘트가 요구되어 지고 있는 실정이다.

한편, 상기한 모노 필라멘트의 물성을 제어하여 고급용도로 사용하기 위한 발명이 꾸준히 제안되어 왔는데, 예를 들어 대한민국 특허공개공보 제2009-0096044(특허문헌 1)에서 안료용출이 억제된 흡수성 모노필라멘트에 대해 용출억제를 적용한 모노필라멘트 생산을 제안했지만, 수조를 사용한 수랭식 설비를 사용함으로 인해 생산성이 현저히 떨어지고, 공정이 복잡해지는 문제를 안고 있다. 또한 대한민국 특허공개공보 제2011-0115565(특허문헌 2)에서는 심초형 구금을 사용하여 방사한 폴리머의 연신조건 및 보빈 형태를 제어하여 물성이 균일한 인쇄용 모노필라멘트 생산을 제안하고 있지만 공랭식 냉각설비를 사용함으로써 적용할 수 있는 섬도 범위가 제한되어 있으며, 섬도 및 단면 변도율이 높아지는 문제점을 가지고 있다.

특허문헌 1: 대한민국 특허공개공보 제2009-0096044호 특허문헌 2: 대한민국 특허공개공보 제2011-0115565호

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 실정을 감안하여 된 것으로, 본 발명의 주요 목적은 모노 필라멘트의 제조에 있어서 기존 냉각설비 대신에 냉각 효율이 향상된 수랭식, 공랭식 냉각설비를 동시에 설치함으로 공정이 간단하고, 섬도 및 단면 변동률이 낮은 모노 필라멘트를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기한 특성을 갖는 모노 필라멘트를 우수한 작업성으로 보다 용이하게 제조할 수 있는 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 또한 상기한 명확한 목적 이외에 이러한 목적 및 본 명세서의 전반적인 기술로부터 이 분야의 통상인에 의해 용이하게 도출될 수 있는 다른 목적을 달성함을 그 목적으로 할 수 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 모노 필라멘트의 제조 방법은, 통상적인 모노데니어 제조장치를 사용하지만 종래의 공랭식 냉각 장치 또는 수랭식 냉각장치 대신에 방사 구금 직하단에 사의 진행방향과 동일한 방향으로 냉각수가 유입되는 수랭식 냉각 설비와 고압의 냉각 풍을 토출하는 공랭식 냉각 설비를 동시에 설치하여 이중 냉각을 실시하여 제조하는 것을 특징을 한다.

본 발명의 바람직한 구성에 따른 모노 필라멘트의 제조 방법은;

열가소성 수지를 방사 구금을 통해 용융방사하여 필라멘트를 형성한 다음 구금 직하에 설치된 수랭식 냉각 설비와 공랭식 냉각설비를 통해 냉각 및 고화시켜 연신 후 모노 필라멘트를 제조하는 단계로 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 수랭식 냉각 설비는 분사형의 것임을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 모노 필라멘트는 2.5 내지 6.0배의 연신비로 연신하고, 생산속도 3500 내지 6000mpm으로 제조하는 것임을 특징으로 한다.

상기한 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 모노 필라멘트는;

열가소성 수지를 방사 구금을 통해 용융방사하여 필라멘트를 형성한 다음 구금 직하에 설치된 수랭식 냉각 설비와 공랭식 냉각설비를 통해 냉각 및 고화시켜 연신 후 제조된 것으로, 모노 필라멘트의 섬도는 20데니어 이상인 것임을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 모노 필라멘트는 섬도 변동률이 1.0% 미만이며 단면 변동률은 4.0% 미만이고, 강도는 4.0 내지 11g/de임을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 모노 필라멘트 및 그 제조방법은 생산설비에 있어서 방사 구금 직하단에 사의 진행방향과 동일한 방향으로 냉각수가 유입되는 수랭식 냉각 설비와 고압의 냉각 풍을 토출하는 공랭식 냉각설비를 병렬로 동시에 가지도록 하여 제조하므로, 이를 통해 얻어진 모노필라멘트는 방사 섬도가 20데니어 이상이면서 낮은 섬도 변동률 및 단면 변동률로 정밀도를 요하는 의료용 원사 및 인쇄용 스크린샤 등에 적용할 수 있는 고품격의 모노 필라멘트를 제공한다.

도 1은 종래의 통상적인 공랙식 냉각설비를 가지고 있는 모노 필라멘트 제조장치의 개략적인 도면이고,
도 2는 종래의 통상적인 수랭식 냉각설비를 가지고 있는 모노 필라멘트 제조장치의 개략적인 도면이고,
도 3은 본 발명에 바람직한 실시형태에 따른 모노 필라멘트 원사를 제조하는 설비를 개략적으로 도시한 설비 개략도이다.

이하, 본 발명을 첨부도면을 참고로 하여 바람직한 실시형태에 의해 보다 자세하게 설명하지만, 본 발명의 범주가 여기에 한정되는 것이 아님은 물론이다.

도 3은 본 발명에 바람직한 실시형태에 따른 모노 필라멘트 원사를 제조하는 설비를 개략적으로 도시한 설비 개략도이다. 도 3에서 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 모노 필라멘트의 제조방법은 먼저, 열가소성 수지를 방사 구금을 통하여 용융하여 방사한 후 방사 구금 하단에 설치된 수랭식 냉각설비(2)에서 분출된 냉각수와 접촉시켜 일차 냉각을 시킨 후 공랭식 냉각설비(3)로부터 고압의 냉각풍으로 더 냉각 및 고화한 후 각 고뎃롤러(4, 5 및 6)를 이용하여 연신 및 열처리시킨 후 권취기에 권취하여 제조할 수 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 본 발명은 열가성 수지를 방사 구금을 통하여 용융방사하여 사조를 형성한다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 열가소성 수지는 섬도는 20데니어 이상이며, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리아미드, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리테트라에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등이며, 수지의 종류 및 고유 점도를 특별히 제한하지 않는다.

또한, 섬유 단면형상은 방사 구금의 형태를 원형 또는 이형단면으로하여 사의 형태도 특별한 것에 한정하지 않는다.

이렇게 형성된 사조는 구금 직하부에 설치된 수랭식 냉각설비(2)에 의해 냉각되며, 이때 냉각수는 냉각 챔버에 수직으로 부착된 분사노즐을 통해 분사될 수 있다.

이렇게 일차냉각된 사조는 고압의 냉각풍이 분사되는 공랭식 냉각설비(3)로 이동되며 냉각 및 고화가 이뤄지며 상기 수랭식 냉각설비(2)를 거치며 부착되어 있는 수분을 제거시키면서 연신 롤러에서 연신 균일성을 확보시켜준다.

다음으로 고화된 원사를 각 고뎃롤러(4, 5 및 6)를 이용하여 연신 후 열처리를 한 후 권취기를 통해 권취하여 모노 필라멘트를 제조한다. 이때 2.5 내지 6.0배의 연신비로 연신하여, 생산속도 3500 내지 6000mpm에서 권취하는 것이 바람직하며, 이렇게 생산된 원사의 섬도변동률은 1.0% 미만이며 단면변동률은 4.0% 미만이다. 또한, 단사섬도는 20데니어 이상이며, 강도는 4.0 내지 11g/de 수준을 유지한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따라 제조된 모노 필라멘트는 의료용 소재 및 인쇄용 스크린샤로 이용될 수 있다.

이하, 실시예 및 비교예를 통해 본 발명에 대해 구체적으로 설명한다. 하지만, 본 발명이 하기 실시예 만으로 보호범위가 한정되는 것이 아님은 물론이다.

하기 실시예에서 섬도 변동률은 섬도를 9m씩 10회씩 측정한 값의 표준편차를 평균으로 나눠 백분율을 한 값이다.

조업성적은 풀 보빈(Full Bobbin)률로 평가하였다.

또한, 단면 변동율은 1mm 단위로 10회씩 단면적을 측정한 값의 표준편차를 평균으로 나눠 백분율을 한 값이며, 분석기기는 브라이트 인스트루먼트 컴파니(BRIGHT INSTRUMENT COMPANY)사의 OPTIPOT-2 Model과 Image Analyzer를 사용하였다.

실시예 1

고유점도 0.85이며 이산화티타늄을 0.3% 함유한 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지를 용융한 후 방사구금을 통해 토출하여 30데니어인 모노 필라멘트를 생산하였다. 이때 도 3에 도시된 냉각설비를 통해 50℃의 냉각수를 분사노즐을 통해 분사시키고, 19℃ 에어를 50mpm의 속도로 분사하여 냉각 및 고화를 시킨 후 4.8배로 연신하여 생산속도 4030으로 권취하였다. 이렇게 제조된 모노 필라멘트의 단면 및 섬도 변동률 및 조업성적을 각각 측정하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

실시예 2

고유점도 0.95이며 이산화티타늄을 0.3% 함유한 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지를 용융한 후 방사구금을 통해 토출하여 40데니어인 모노필라멘트를 생산하였다. 이때 도 3에 도시된 냉각설비를 통해 50℃의 냉각수를 분사노즐을 통해 분사시키고, 19℃ 에어를 50mpm의 속도로 분사하여 냉각 및 고화를 시킨 후 5.1배로 연신하여 생산속도 4080mpm으로 권취하였다. 이렇게 제조된 모노 필라멘트의 단면 및 섬도 변동률 및 조업성적을 각각 측정하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

비교예 1

공랭식 냉각설비를 통해 50mpm의 속도로 냉각시키는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 모노필라멘트를 제조하였다. 이렇게 제조된 모노필라멘트의 조업성적 및 물성을 각각 측정하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

비교예 2

도 1에 도시된 바와 같은 수조를 통해 냉각시키는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 모노필라멘트를 제조하였다. 이렇게 제조된 모노필라멘트의 조업성적 및 물성을 각각 측정하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

비교예 3

고유점도 0.95이며 이산화티타늄을 0.3% 함유한 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지를 용융한 후 방사 구금을 통해 토출하여 40데니어인 모노 필라멘트를 생산하였다. 이때 도 1에 도시된 수조를 통해 냉각시킨 후 6.3배로 연신하여 생산속도 3500mpm으로 권취하였다. 이렇게 제조된 모노 필라멘트의 조업성적 및 물성을 각각 측정하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

실시예 1	실시예1	실시예2	비교예1	비교예1	비교예2
조업성 (%)	98%	97%	64%	71%	92%
섬도변동률(%)	0.75	0.81	2.2	1.4	0.9
단면변동률 (%)	2.8	3.1	12.4	4.8	4.2
강도 (g/de)	7.8	8.9	8.4	8.5	8.6

상기와 같이 본 발명으로 생산한 모노 필라멘트는 기존 공랭식 설비로 생산한 모노필라멘트에 비해 섬도 변동률 및 단면 변동률이 우수하며, 수랭식 설비로 생산한 모노 필라멘트보다 조업성적이 우수하고 생산성이 우수하다.

상기 본 발명의 상세한 설명에서는 특정한 모노 필라멘트와 그 제조방법에 대한 바람직한 실시형태에 대해 기술하였지만, 그 내용은 상기 실시형태에 기술된 내용에만 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

1: 방사구금 2: 수랭식 냉각설비
3: 공랙식 냉각 설비 4: 1고뎃롤러
5: 2고뎃롤러 6: 3고뎃롤러
7: 권취기 8: 보빈

Claims (5)

1. 열가소성 수지를 방사 구금을 통해 용융방사하여 필라멘트를 형성한 다음 구금 직하단에 사의 진행방향과 동일한 방향으로 냉각수가 유입되는 수랭식 냉각 설비와 고압의 냉각 풍을 토출하는 공랭식 냉각 설비를 동시에 설치하여 이중 냉각을 실시하여 냉각 및 고화시켜 연신 후 모노 필라멘트를 제조하는 단계로 구성되고, 여기서 상기 수랭식 냉각 설비는 분사형의 것임을 특징으로 하는 모노 필라멘트의 제조 방법.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 모노 필라멘트는 2.5 내지 6.0배의 연신비로 연신하고, 생산속도 3500 내지 6000mpm으로 제조하는 것임을 특징으로 하는 모노 필라멘트의 제조 방법.
   
4. 열가소성 수지를 방사 구금을 통해 용융방사하여 필라멘트를 형성한 다음 구금 직하에 설치된 수랭식 냉각 설비와 공랭식 냉각설비를 통해 냉각 및 고화시켜 연신 후 제조된 것으로, 모노 필라멘트의 섬도는 20데니어 이상이고, 섬도 변동률이 1.0% 미만이며 단면 변동률은 4.0% 미만이고, 강도는 4.0 내지 11g/de임을 특징으로 하는 모노 필라멘트.
5. 삭제

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