KR101626786B1 - 내열성과 저수축성의 인조가발용 원사의 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내열성과 저수축성의 인조가발용 원사의 제조장치에 관한 것으로 방사부에 의해 열가소성 고분자 중합물이 융점 이상의 온도에서 방사금구를 통하여 방사되는 원사의 제조장치에 있어서, 방사된 원사에 유리전이온도(glass transition tempreture) 이상의 온도를 가하여 고연신비로 신장하는 고데트 롤러인 연신롤러가 다단으로 배치된 연신부와; 고연신비로 신장된 원사 내부의 결정부분에 의해 내열성을 부여하기 위해 열세팅(heat setting)하는 세라믹 원적외선 히터가 구비된 가열부와; 상기 열세팅 된 원사에 저 수축성을 부여하기 위해 충분히 냉각하는 냉각수단이 구비된 냉각부의; 결합으로 구성된 것이다.
본 발명에 의하면, 방사된 원사가 연신부에 구비된 고데트 롤러인 다단 연신 롤러에 의해 가열 및 고연신비로 신장되어 가열부에 의해 연신된 원사 내부의 결정부분에 내열성을 부여하기 위해 열세팅되고 냉각부에 의해 냉각되어 내열성과 저수축성이 우수한 인조 가발용 원사를 제조할 수 있다.

Description

내열성과 저수축성의 인조가발용 원사의 제조장치 {The apparatus for manufacturing a wig for the heat resistance and low shrinkage yarn of artificial}

본 발명은 내열성과 저수축성의 인조가발용 원사의 제조장치에 관한 것으로 방사부에 의해 열가소성 고분자 중합물이 융점 이상의 온도에서 방사금구를 통하여 방사되는 원사의 제조장치에 있어서, 방사된 원사에 유리전이온도(glass transition tempreture) 이상의 온도를 가하여 고연신비로 신장하는 고데트 롤러인 연신롤러가 다단으로 배치된 연신부와; 고연신비로 신장된 원사 내부의 결정부분에 내열성을 부여하기 위해 열세팅(heat setting)하는 세라믹 원적외선 히터가 구비된 가열부와; 상기 열세팅 된 원사에 저수축성을 부여하기 위해 원사를 충분히 냉각하는 냉각수단이 구비된 냉각부를; 포함하여 구성된 것이다.

본 발명에 의하면 방사된 원사가 연신부에 구비된 고데트 롤러인 다단 연신 롤러에 의해 가열 및 고연신비로 연신되어 가열부에 의해 원사 내부의 결정부분에 내열성이 부여되고 냉각부에 의해 저수축성이 부여되어 원스텝으로 내열성과 저수축성이 우수한 인조 가발용 원사를 제조할 수 있다.

인조 가발(人造 假髮)용 섬유는 미용과 패션을 위하여 각종 형태로 조형 세팅하게 되며 이때 사람의 모발과 달리 인조 가발용 섬유는 가열 후의 열수축이 심하여 원하는 가발의 형태가 유지되지 못하고 변형되기 쉬운 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해소하기 위하여 인조 가발용 원사에 대한 여러 가지 방사기술이 알려져 있다.

예를 들면, 인조가발 섬유제품으로 널리 이용되는 폴리에스텔 원사를 제조하는 방법으로서 방사구를 통하여 방사 한 후에 상온에서 제1고데트 롤러와 제2고데트롤러를 거쳐 미연신사를 제조하여 권취하고 상기 미연소사를 예열롤러와 열처리판을 거쳐 별도의 연신공정을 거쳐 제조하는 공법이 있다.

등록특허공보 10-0236422 (1999.12.15.공고)의 인조모발용 폴리에스테르 섬유의 제조방법은 인조모발용 폴리에스테르 섬유를 방사한 다음 수냉부에 침지하여 수냉시킨 다음 80℃~100℃의 3열 고데트롤러에 의하여 800~2000m/분의 권취속도로 연신비는 연신사가 인조모발의 요구강도(2~3g/d) 및 신도 20~30% 충족시키도록 하여 제조된 것이다.

등록특허공보 10-0426685(2004.04.14.공고)의 폴리에스테르 인조모발용 원사는 폴리에스테르 인조모발용 원사의 섬유단면형태가 타원형으로, 그 내부에 중공률이 5-50%의 범위이며 서도가 약 30-90 데니어 인 가발용 필라멘트가 다른 형태의 가발용 필라멘트와 혼합하여 사용하되 본 발명의 상기 필라멘트가 약 10-70%로 함유된 것을 특징으로 하고 있다.

상기의 선행기술의 인조모발용 원사는 내열성과 저수축성을 목적으로 제조하고 있으나, 원사가 열고테트 롤러에 의해 연신될 때 롤러면에 원사의 접촉과 비접촉 부분의 온도구배가 일정하지 않아 균일한 신장율을 갖지 못하고 합성 고분자의 분자쇄의 섬유축으로의 배향성이 높지 못하여 신장된 원사는 가발을 제조한 후 열 세팅할 때 수축율이 높아, 모발의 형태가 변형될 우려가 있는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 인조가발의 제조에 많이 사용되는 합섬섬유(Nylon, PET, Acryl,PVC,PP 등)의 인조 가발사를 방사부에서 방사하게 된 것에 있어서, 합섬섬유의 원사를 고연신비로 신장하는 다단 고데트 롤러인 연신롤러가 다단으로 구비된 연신부와, 연신된 원사의 분자쇄의 고배열을 결정화 하기 위해 열세팅하는 세라믹 원적외선 히터가 구비된 가열부와, 가열된 원사를 충분히 냉각하는 냉각부를 포함하여 구성된 내열성과 저수축성의 인조 가발사의 제조장치를 제공하는데 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 방사부(A)에 의해 열가소성 고분자 중합물이 융점 이상의 온도에서 방사금구를 통하여 방사된 원사에 유리전이온도(glass transition tempreture) 이상의 온도를 가하여 고연신비로 신장하는 고데트 롤러인 연신롤러가 다단으로 배치된 연신부(B)가 구비된 내열성과 저수축성의 인조가발용 원사의 제조장치에 있어서, 가열실(3)의 상부와 하부 측에 상하 어긋나게 배치된 복수의 이동롤러(3a)~(3f)에 의해 고연신비로 신장된 원사(t)가 가열실의 공간을 이동하는 중에 원사(t) 내부의 결정부분에 내열성을 부여하기 위해 150℃~270℃의 온도로 열세팅(heat setting)하는 세라믹 원적외선 히터가 구비된 가열부(C)와; 냉각실(4)의 상부와 하부 측에 상하 서로 어긋나게 배치된 복수의 이동롤러(4a)~(4e)에 의하여 열세팅 된 원사(t)가 상기 냉각실(4)의 공간을 이동하는 중에 저 수축성을 부여하기 위해 5℃ ~ 10℃ 의 온도로 냉각하는 냉각수단이 구비된 냉각부(D);의 결합으로 구성된 내열성과 저수축성의 인조가발용 원사의 제조장치인 것이다.

상기 방사부의 방사실에는 압출기와 방사금구가 구비되어 열가소성 고분자 중합물을 융점이상의 온도로 압출기 및 방사금구에 의해 여러 가닥의 필라멘트를 방사하여 방사된 필라멘트를 합사(合絲)한 원사를 냉각실에서 냉공기에 의해 일단 냉각 된 다음 냉각된 원사의 표면에 유제 도포 롤러에 의해 유제를 도포하여 상하 한 쌍으로 배치된 권취롤러에 의해 권취하게 된다.

원사에 유제를 도포하는 이유는 원사의 연신과정에서 필라멘트가 흩어지는 것을 방지하기 위해서이다.

상기 방사부의 측방에 배치된 연신부는 원사를 가열하면서 신장하는 2개의 고데트롤러(hot godet roller)인 연신롤러가 좌우 대칭으로 배치되어 1셋트를 이루고 1셋트의 연신롤러가 좌열에 3단, 또 우열에 3단으로 배치되어 모두 6셋트의 연신롤러가 연동기구에 의해 같은 방향으로 연동가능하게 배치되어 있다.

상기 연신롤러는 상기한 6 셋트로 한정되는 것은 아니고 연신롤러의 수는 원사의 연신목적에 따라 증감될 수 있다.

상기 연신롤러는 고데트 롤러로서 롤러의 내부에 구비된 열 공급수단에 의해 약 240℃의 열을 공급하게 되어 있고 각 셋트 별 연신롤러의 회전비는 서로 다르게 되어 있다.

따라서 방사부에서 방사되어 권취된 원사는 좌측 하단부에 배치된 연신롤러를 거쳐 상단부에 배치된 연신롤러 측으로 이동되고 좌측 상단 측의 연신롤러에서 우측 상단 측에 배치된 연신롤러를 거쳐 우측 하단부에 배치된 연신롤러 측으로 이동하면서 연신된다.

다시 말하면, 원사는 연신부의 초입에서 최종의 출구로 나오기까지 반복적으로 고데트 롤러에 원사의 표면이 균일하게 접촉되면서 열을 받기 때문에 원사의 열구배가 균일하게 되어 원사의 배향결정화 과정에서 동일한 탄성응력(彈性應力)을 갖게 되므로 균일하게 연신(延伸)될 수 있다.

또한 방사된 초기의 원사의 분자쇄는 무질서하게 정렬되어 있으나 원사에 대하여 유리전이온도( glass transition tempreture) 이상의 온도로 가열하면서 원사의 진행 방향으로 인장(引張)하기 때문에 원사의 분자쇄는 용이하게 섬유축으로 배향된다.

상기 원사가 연신부를 통과하는 속도는 통상적으로 600~2000m/분이며 이동중에 각단의 고데트 롤러의 회전비의 차이에 의해 원사는 4~20배의 신장율로 신장된다.

상기 연신부에서 연신된 원사는 분자쇄의 배향이 강제로 이루어지기 때문에 원사를 제조한 후에 가발로 사용하는 과정에서 원사의 연신 중에 공급된 에너지 이상의 인조 가발사에 에너지가 투입되면 원사내 분자쇄들이 자유로운 운동이 일어나면서 배향성이 흐터지고 이는 결국 원사의 수축율이 높아지는 결과가 된다.

이러한 수축율이 높은 가발용 원사는 인조가발의 패션을 추구하기 위하여 각종 열가공을 통하여 다양한 양태로 활용하는데 저해요인이 된다.

따라서 원사를 내열성과 저수축성을 부여하기 위하여, 연신부에서 연신된 원사는 가열부에 의해 가열세팅(heat setting)하게 된다. 즉,

상기 가열부의 가열실에는 복수의 이동롤러가 상부와 하부의 서로 어긋난 위치에 배치되어 상하의 이동롤러에 의하여 상기한 연신된 원사가 상하 지그재그로 이동하여 가열실 공간을 통과하는 중에 세라믹 원적외선 히터의 열과 균일한 온도분포를 위하여 별도로 공급되는 열풍에 의해 원사 내부의 결정부분에 내열성이 부여된 열세팅이 이루어지게 된다.

상기 열세팅 온도에서 PET는 240℃, 폴리프로필렌은 150℃, 나일론은 210℃로 하는 것이 바람직하다.

또한 상기 냉각부의 냉각실은 복수의 이동롤러가 상부와 하부에 서로 어긋난 위치에 배치되어 상하의 이동 롤러에 의하여 원사가 상하 지그재그로 이동하여 냉각실의 공간을 통과하는 중에 냉풍에 의해 약 5℃~10℃로 냉각되어 가열부에서 가열된 원사를 충분히 냉각시키어 내열성과 저수축성의 인조 가발용(假髮用) 원사를 제조한다.

본 발명은 상기한 장치에 의해 인조 가발용 원사가 제조됨으로 가발을 만든 다음 사용중에 모발의 패션을 위하여 여러 가지 모양으로 열세팅할 때 가공이 용이하고 수축율이 적어 변형이 거의 없어 천연 모발처럼 유용하게 사용할 수 있다.

본 발명은 원사를 내열성과 저수축성을 부여하기 위하여, 연신부에서 연신된 원사는 가열부에 의해 가열세팅(heat setting)하게 된다. 즉,
상기 가열부(C)의 가열실(3)에는 복수의 이동롤러(3a)~(3f)가 상부와 하부의 서로 어긋난 위치에 배치되어 상하의 이동롤러에 의하여 상기한 연신된 원사(t)가 상하 지그재그로 이동하여 가열실(3) 공간을 통과하는 중에 세라믹 원적외선 히터의 열과 균일한 온도분포를 위하여 별도로 공급되는 열풍 약 150℃~270℃로 수초 내외의 가열에 의해 원사 내부의 결정부분에 내열성이 부여된 열 세팅이 이루어지게 된다.
또한 가열실(3)을 통과한 원사(t)는 냉각실(4)의 상부와 하부 측에 배치된 이동롤러(4a)~(4e)에 의해 상하 지그재그로 냉각실(4)의 공간을 통과하는 중에 냉풍에 의해 약 5℃~10℃로 냉각하여 원사(t)에 저수축성을 부여하여 정렬된 분자쇄의 배열이 고정되어 물리적인 변형을 방지할 수 있다. 즉 가열부(C)에서 가열된 원사(t)를 냉각부(D)에서 충분히 냉각시키어 내열성과 저수축성의 인조 가발용(假髮用) 원사를 제조한다.
본 발명은 상기한 장치에 의해 인조 가발용 원사가 제조됨으로 가발을 만든 다음 사용중에 모발의 패션을 위하여 여러 가지 모양으로 열 세팅할 때 가공이 용이하고 수축율이 적어 변형이 거의 없어 천연 모발처럼 유용하게 사용할 수 있는 장점이 있다.

상기와 같이 본 발명은 방사된 원사가 연신부에 구비된 고데트 롤러인 다단 연신 롤러에 의해 가열 및 고 연신비로 연신되고 가열부에 의해 연신된 원사 내부의 결정부분에 내열성을 부여하여 열세팅 된 다음 냉각부에 의해 열세팅 된 원사가 충분히 냉각되어 저 수축성이 부여된 원스텝으로 인조 가발용 원사를 제조하였기 때문에 인조가발용 원사가 내열성과 저수축성이 우수하여 인조가발을 만든 다음 각종 모양으로 가공이 용이하고 가공 후의 변형이 거의 없어 천연 모발처럼 매우 유용하게 사용할 수 있는 효과가 있다.

도1은 본 발명의 인조 가발사의 제조장치의 실시 예시도 이다.

본 발명의 한 실시예를 첨부 도면에 의해 상세하게 설명하면 다음과 같다. 방사부(A)의 방사실(1)에 구비된 압출기(1p)와 방사금구(1d)에 의해 열가소성 고분자 중합물이 융점이상의 온도로 가열 및 방사된 여러 가닥의 필라멘트(f)가 합사(合絲)된 원사(t)가 냉각실(1a)에서 냉각되고 상기 냉각실(1a)에 구비된 유제 도포 롤러(r)에 의해 원사의 표면에 유제가 도포하게 된다.

도1에 표시된 바와 같이, 상기 방사부(A)의 외측에 원사(t)를 권취하는 상하로 대향된 한 쌍의 권취롤러(r1)(r2)가 구비되고 이어서 연신실(2)에 2개의 고데트롤러(hot godet roller)(gr)를 1셋트로 하여 2열 3단으로 연신롤러(2a)~(2f)가 배치된 롤러 연신부(B)와; 상기 롤러 연신부(B)의 측방에는 연신된 원사의 섬유축 방향으로 정렬된 분자쇄의 배열을 열세팅하여 내열성을 부여하는 원적외선 히터(도시되지 않음)가 구비된 가열부(C); 및 원사의 열세팅 된 원사를 저수축성을 부여하기 위해 충분히 냉각하는 냉각수단이 구비된 냉각부(D)를; 결합하여 구성되어 있다.

상기 롤러 연신부(B)는 2개의 고데트롤러(gr)인 연신롤러가 좌우 대칭으로 배치되어 1셋트를 이루고 1셋트의 연신롤러가 좌열에 3단, 또 우열에 3단으로 배치되어 모두 6셋트의 연신롤러(2a)~(2f)가 연동기구에 의해 같은 방향으로 연동가능하게 배치되어 있다.

본 실시예의 도면에는 연신롤러가 6셋트로 표시되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니고 연신롤러의 수는 원사의 연신목적에 따라 증감될 수 있다.

또한 가열부(C)의 가열실(3)은 복수의 이동롤러(3a)~(3f)가 상부와 하부의 서로 어긋난 위치에 배치되어 상하의 이동롤러(3a)~(3f)에 의하여 연신된 원사(t)가 상하 지그재그로 이동하여 가열실(3)의 공간을 통과하는 중에 도시되지 아니한 세라믹 원적외선 히터의 열과 가열온도의 균일한 분포를 위해 가열실(3)에 공급된 별도의 열풍 약 150℃ ~ 270℃로 수초 내외로 가열에 의해 원사 내부의 결정부분에 내열성이 부여된 열세팅이 이루어지게 되어 있다.

또한 냉각부(D)의 냉각실(4)은 복수의 이동롤러(4a)~(4e)가 상부와 하부에 서로 어긋난 위치에 배치되어 상하의 이동 롤러(4a)~(4e)에 의하여 원사(t)가 상하 지그재그로 이동하여 냉각실(4)의 공간을 통과하는 중에 냉풍에 의해 저수축성의 원사의 정렬된 분자쇄의 배열성을 고정하여 최종으로 내열성과 저수축성의 인조 가발용 원사(t)를 안내롤러(5a)를 통하여 권사실(5)의 권취보빈(5b)에 권취하게 되어 있다.

상기한 구성으로 된 본 발명에 의하면, 상기 방사부(A)의 방사실(1)에 구비된 압출기(1p) 및 방사금구(1d)에 의해 합섬고분자 중합물이 압출 및 방사된 여러 가닥의 필라멘트가 합사된 원사(t)는 냉각실(1a)에서 냉풍에 의해 약 5℃~10℃로 냉각되는 동시 냉각실(1a)에 구비된 유제 도포 롤러(r)에 의해 원사(t)의 표면에 유제가 도포되어 원사의 연신 중에 필라멘트의 흩어짐을 방지하게 된다.

상기 방사부(A)에서 방사되어 냉각된 원사는 권취롤러(r1)(r2)에 의해 권취되면서 다음의 연신부(B)로 이동된다.

연신부(B)로 이동된 원사는 좌측 열의 하단부에 배치된 고데트 롤러(gr)인 연신롤러(2a)에서 상단부에 배치된 연신롤로(2c)에 순차적으로 권회(捲回)하고 좌측 열의 상단부에 배치된 연신롤러(2c)에서 우측 열의 상단부에 배치된 연신롤러(2d)로 이동하여 우측 열의 하단부 측에 배치된 연신롤러(2f) 측으로 권회되어 다음의 가열부(C) 측으로 이동된다.

연신부(B)의 연신실(2)에는 2열 3단으로 고데트 롤러인 연신롤러가 배치되어 있기 때문에 연신부의 초입에서 최종의 출구로 나오기까지 반복적으로 연신롤러에 모든 원사의 표면이 균일하게 접촉되면서 열을 받기 때문에 원사의 열 구배가 균일하게 되어 원사의 배향결정화 과정에서 동일한 탄성응력(彈性應力)을 갖게 되므로 균일하게 연신(延伸)될 수 있다.

방사된 초기의 원사(t)의 분자쇄는 무질서하게 정렬되어 있으나 원사(t)에 대하여 유리전이온도( glass transition tempreture) 이상의 온도로 가열하면서 원사의 진행 방향으로 인장(引張)하기 때문에 원사의 분자쇄의 방향성이 섬유축 방향으로 정렬된다.

상기 원사가 연신부(B)를 통과하는 속도는 통상적으로 900~2000m/분이며 이동중에 각단의 고데트 롤러의 회전비의 차이에 의해 원사는 4~20배의 신장율로 신장된다.

상기 연신부(B)의 연신실(2)에서 연신된 원사(t)는 분자쇄의 배향을 고정하고 원사에 내열성과 저수축성을 부여하기 위하여, 연신부(B)에서 연신된 원사(t)는 가열부(C)의 가열실(3)에 의해 보다 높은 열로 열세팅(heat setting)하게 된다.

즉,가열실(3)의 상부와 하부 측에 배치된 복수의 이동롤러(3a)~(3f)에 의해 연신된 원사(t)가 상하 지그재그로 가열실(3)의 공간을 이동하는 중에 가열실에 구비된 도시되지 않은 세라믹 원적외선 히터에서 방출되는 열과 균일한 온도분포를 위해 공급되는 별도의 열풍에 의해 원사(t)는 약 150℃~270℃로 수초 내외로 가열되어 열세팅 된다.

상기 열세팅 온도에 있어, PET는 240℃, 폴리프로필렌은 150℃, 나일론은 210℃로 원사의 재질에 따라 차이를 두는 것이 바람직하다.

상기 연신부(B)에서 원사(t)의 연신과정을 통하여 원사의 분자쇄의 배향이 섬유축 방향으로 정렬되고 가열실(C)에서 열세팅 된 것을 냉각부(D)에서 충분히 냉각한다.

즉, 가열실(3)을 통과한 원사(t)는 냉각실(4)의 상부와 하부 측에 배치된 이동롤러(4a)~(4e)에 의해 상하 지그재그로 냉각실(4)의 공간을 통과하는 중에 냉풍에 의해 약 5℃~10℃로 냉각하여 원사의 정렬된 분자쇄의 배열이 고정되어 물리적인 변형을 방지할 수 있다.

냉각된 원사는 권취실(5)에 안내롤러(5a)를 통하여 권취보빈(5b)에 권취된다,

본 발명의 인조 가발용 원사는 내열성과 저수축성의 물리적인 특성을 구비하고 있기 때문에 가발을 만든 다음 모발의 패션을 위하여 여러 가지 모양으로 열세팅할 때 가공이 용이하고 가발의 변형이 거의 없어 천연 모발처럼 유용하게 사용할 수 있다.

1 : 방사실, 1a : 냉각실, 1d : 방사금구, 1p : 압출기, r1,r2 : 권취롤러,
2 : 연신실, 2a~2f : 연신롤러
3 : 가열실, 3a~3f : 이동롤러
4 : 냉각실, 4a~4e : 이동롤러
5 : 권사실 5a : 안내롤러, 5b: 권취보빈
A : 방사부, B ; 연신부, C : 가열부, D : 냉각부, r : 유제 도포 롤러,
t : 원사

Claims (4)

1. 방사부(A)에 의해 방사된 원사에 유리전이온도 이상의 온도를 가하여 고연신비로 신장하는 고데트 롤러인 연신롤러가 다단으로 배치된 연신부(B)가 구비된 내열성과 저수축성의 인조가발용 원사의 제조장치에 있어서,
   가열실(3)의 상부와 하부 측에 상하 어긋나게 배치된 복수의 이동롤러(3a)~(3f)에 의해 고연신비로 신장된 원사(t)가 가열실의 공간을 이동하는 중에 원사(t) 내부의 결정부분에 내열성을 부여하기 위해 150℃~270℃의 온도로 열세팅(heat setting)하는 가열부(C)와;
   냉각 실(4)의 상부와 하부 측에 상하 어긋나게 배치된 복수의 이동롤러(4a)~(4e)에 의하여 열세팅 된 원사(t)가 상기 냉각 실(4)의 공간을 이동하는 중에 저 수축성을 부여하기 위하여 5℃~10℃의 온도로 냉각하는 냉각부(D);
   의 결합으로 구성된 것을 특징으로 하는 내열성과 저수축성의 인조가발용 원사의 제조장치.
   
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