KR101798339B1 - 해도사 방사용 노즐 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 한 가닥의 실에 여러 가닥의 실이 포함되어 있는 형태의 해도사(Sea island cotton yarn)를 방사할 때 사용하는 노즐 장치에 관한 것이다.
본 발명은 해도사의 도 성분 방사를 위해 복수 개의 군(群)를 이루고 있는 도 성분 공급로 내의 관을 긴밀하게 잡아줄 수 있는 새로운 노즐 본체 구조를 구현함으로써, 도 성분 공급로 내에 설치되어 있는 관의 견고한 결착 상태를 유지할 수 있고, 결국 열수축 등이 가해지는 조건에서도 관의 이탈을 효과적으로 방지할 수 있는 등 노즐 장치의 내구 수명 향상과 더불어 불량 발생을 줄여 제품의 품질을 확보할 수 있는 해도사 방사용 노즐 장치를 제공한다.

Description

해도사 방사용 노즐 장치{Spinning nozzle for sea island cotton yarn}

본 발명은 해도사 방사용 노즐 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 한 가닥의 실에 여러 가닥의 실이 포함되어 있는 형태의 해도사(Sea island cotton yarn)를 방사할 때 사용하는 노즐 장치에 관한 것이다.

일반적으로 해도사(海島絲)는 한 가닥의 실에 여러 가닥의 실이 포함되어 있는 형태로서, 해(海) 성분 내에 도(島) 사(絲) 성분들이 분산된 단면구조를 갖는 원사이다.

이러한 해도사는 방사 후 후속 가공 공정에서 해 성분을 용출 또는 용해하여 제거하면 도 성분만이 남기 때문에 수지의 낭비와 해 성분을 용출시키기 위한 용제의 사용 등으로 인한 비용증가 및 환경오염이 발생하는 문제는 있으나, 통상의 극세섬유 제조방법으로는 얻을 수 없는 초극세사의 제조가 가능하여 인조스웨이드나 필터, 클리닝 제품과 같은 산업용 소재 제조용 원사로 널리 사용되고 있다.

이와 같은 해도사를 사용하여 스웨이드조 직편물 등을 제조하는 공정은 감량, 기모, 염색 등의 복잡한 여러 단계를 거쳐야 하고, 무엇보다도 극세화된 도 성분 섬유의 섬도 균일성과 균일한 기모성이 품질의 안정화에 있어서 매우 중요하므로, 도 성분 섬유의 단면 내 배열과 구성이 품질을 결정하는 핵심 인자라 할 수 있다.

따라서, 해도사는 도 성분의 활용을 극대화 하기 위하여 알칼리 이용해성(易容解性) 폴리머를 해 성분으로 사용하고, 섬유형성성 폴리머를 도 성분으로 사용하여 이들을 해도형으로 복합 방사하여 제조되며, 주로 극세섬유를 제조하기 위한 목적으로 생산되고 있는 한편, 도 성분 섬유의 극세화 정도에 따라서 최종제 품질 향상을 기할 수 있으므로, 도 성분 섬유의 섬도를 보다 더 극세화하기 위한 연구ㆍ개발이 많이 진행되고 있는 추세이다.

현재까지 통상적으로 상업화되어 있는 기술은 도 성분 섬유의 개수가 37개 이하의 수준이며, 또한 극세화된 도 성분 섬유의 섬도가 0.05 denier 수준에 머무르고 있는 것이 현실이다.

그러므로, 도 성분의 섬유의 개수를 38개 이상으로 확대하므로서 도 성분 섬유의 섬도를 0.04 denier 이하로 제조할 수 있는 기술 개발이 필요하다.

그러나, 도 성분의 개수가 38개 이상일 경우에는 단면의 형성 구조가 매우 중요하며, 해도사 단면 내의 도 성분 섬유 배열이 매우 정교하게 설계되어야만 한다.

보통 해도사 제조용 노즐 장치의 토출부에는 각각의 튜브가 끼워져 있는 복수 개의 도 성분 공급로와 해 성분 공급로가 갖추어지게 되고, 각각의 공급로를 통해 도 성분과 해 성분을 주입하면 노즐 장치 내부에서 해 성분 공급로에 공급된 해 성분이 토출부로 유입되어 토출부 내부를 충진하면서 도 성분 공급로를 에워싸게 되며, 이러한 과정을 통해 해 성분의 내부에 형성된 다수 개의 도 부분을 가지는 해도사를 생산할 수 있는 것이다.

그러나, 해도사 제조용 노즐 장치의 경우 약 300℃ 이상의 고온에서 원사를 방사하는 환경에서 운용되기 때문에 도 성분 공급로에 삽입 설치되어 있는 관이 열수축 등에 의해 쉽게 이탈되는 문제가 있는 등 노즐 장치의 내구 수명 저하는 물론 불량 발생이 빈번하여 제품의 품질을 확보하는데 어려움이 있다.

한국 등록특허 10-0953437호 한국 공개특허 10-2011-0108465호 한국 공개특허 10-2011-0108815호

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 해도사의 도 성분 방사를 위해 복수 개의 군(群)를 이루고 있는 도 성분 공급로 내의 관을 긴밀하게 잡아줄 수 있는 새로운 노즐 본체 구조를 구현함으로써, 도 성분 공급로 내에 설치되어 있는 관의 견고한 결착 상태를 유지할 수 있고, 결국 열수축 등이 가해지는 조건에서도 관의 이탈을 효과적으로 방지할 수 있는 등 노즐 장치의 내구 수명 향상과 더불어 불량 발생을 줄여 제품의 품질을 확보할 수 있는 해도사 방사용 노즐 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 해도사 방사용 노즐 장치는 다음과 같은 특징이 있다.

상기 해도사 방사용 노즐 장치는 노즐 본체와, 도 성분 방사를 위해 복수 개의 군을 이루면서 노즐 본체 상에 형성되는 도 성분 방사를 위한 다수 개의 도 성분 공급로 및 상기 각 도 성분 공급로의 내부에 동축 구조로 삽입 설치되는 관과, 상기 노즐 본체 상에 형성되면서 다수 개의 도 성분 공급로를 포함하는 각 군의 주변에 배치되는 다수 개의 해 성분 공급로를 포함하는 구조로 이루어진다.

특히, 상기 해도사 방사용 노즐 장치는 관이 속해 있는 도 성분 공급로 일측의 노즐 본체 상에는 노즐 본체 전면에서 안쪽으로 움푹 패인 형태의 노치부가 형성되고, 상기 노치부의 형성에 따른 노즐 본체의 밀림살에 의해 관이 가압되면서 도 성분 공급로 내에서 관이 견고하게 결착될 수 있도록 하는 것이 특징이다.

여기서, 상기 노치부는 군 내에 속해 있는 각 도 성분 공급로 중에서 원주 방향을 따라 서로 이웃하는 도 성분 공급로 간의 사이에 형성되므로서, 하나의 노치부에 의해 원주 방향 양편의 관을 동시에 가압할 수 있도록 하거나, 상기 노치부는 군 내에 속해 있는 각 도 성분 공급로 중에서 반경 방향을 따라 서로 이웃하는 도 성분 공급로 간의 사이에 형성되므로서, 하나의 노치부에 의해 반경 방향 양편의 관을 동시에 가압할 수 있도록 할 수 있다.

그리고, 상기 노치부는 군 내에 속해 있는 각 도 성분 공급로 중에서 군의 중심에 배치되는 도 성분 공급로에 대해서는 이 도 성분 공급로를 가운데 두고 그 둘레를 따라서 다수 개가 배치되는 형태로 형성될 수 있다.

바람직한 실시예로서, 상기 노치부의 직경과 깊이는 0.5∼1.0㎜의 범위로 설정되도록 할 수 있다.

본 발명에서 제공하는 해도사 방사용 노즐 장치는 다음과 같은 장점이 있다.

해도사 도 성분의 원사가 실질적으로 방사되는 관이 속해 있는 도 성분 공급로 일측의 노즐 본체 상에는 노즐 본체 전면에서 안쪽으로 움푹 패인 형태의 노치부를 형성하여, 이러한 노치부의 형성에 따른 노즐 본체의 밀림살에 의해 관이 가압되면서 도 성분 공급로 내에서 관이 견고하게 결착될 수 있도록 함으로써, 도 성분 공급로 내에 설치되어 있는 관의 견고한 결착 상태를 유지할 수 있고, 따라서 열수축 등이 가해지는 조건에서도 관의 이탈을 효과적으로 방지할 수 있는 등 노즐 장치의 내구 수명 향상과 더불어 불량 발생을 줄여 제품의 품질을 확보할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해도사 방사용 노즐 장치를 나타내는 정면도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 해도사 방사용 노즐 장치에서 도 성분 공급로의 한 묶음을 나타내는 정면도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 해도사 방사용 노즐 장치에서 도 성분 공급로의 한 묶음을 나타내는 사시도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 해도사 방사용 노즐 장치에서 도 성분 공급로의 한 묶음을 나타내는 단면도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 해도사 방사용 노즐 장치의 사용상태를 나타내는 단면도

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해도사 방사용 노즐 장치를 나타내는 정면도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 상기 해도사 방사용 노즐 장치는 도 성분의 섬유와 해 성분의 섬유를 토출시키는 노즐 본체(10)를 포함한다.

상기 노즐 본체(10)는 대략 원형이나 사각형 등의 블럭 형태로서, 노즐 장치(미도시)의 선단 토출부위에 배치되며, 도 성분의 섬유와 해 성분의 섬유를 각각의 경로를 통해 최종 토출시키는 역할을 하게 된다.

이러한 노즐 본체(10)에는 복수 개의 그룹으로 구획되어 이루어진 군(11), 즉 다수 개의 도 성분 공급로(12)를 한 묶음 형태로 만들어 놓은 복수 개의 군(11)이 구비된다.

이러한 군(11)은 하나의 노즐 본체(10)의 전체 면적에 걸쳐 소정의 배치구조를 이루며 복수 개가 구비될 수 있으며, 이렇게 배치되는 다수 개의 도 성분 공급로(12)를 포함하는 각 군(11)의 주변으로는 다수의 해 성분 공급로(14)가 배치될 수 있게 된다.

이에 따라, 상기 군(11)의 도 성분 공급로(11)를 통해 중심측에서 토출되는 도 성분 섬유와 해 성분 공급로(14)를 통해 외곽측에서 토출되는 해 성분 섬유는 함께 합체되면서 하나의 해도사로 제조될 수 있게 된다.

여기서, 상기 노즐 본체 상의 도 성분 공급로와 해 성분 공급로를 통해 토출되는 도 성분 섬유와 해 성분 섬유를 이용하여 해도사를 제조하는 방식은 당해 기술분야에서 통상적으로 알려져 있는 방식이라면 특별히 제한되지 않고 채택될 수 있으므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 해도사 방사용 노즐 장치에서 도 성분 공급로의 한 묶음을 나타내는 정면도, 사시도 및 단면도이다.

도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 해도사 방사용 노즐 장치는 도 성분 방사를 위해 노즐 본체(10) 상에서 복수 개의 군(11)을 이루면서 도 성분의 섬유를 방사하는 다수 개의 도 성분 공급로(12) 및 상기 각 도 성분 공급로(12)의 내부에 동축 구조로 삽입 설치되는 관(13)을 포함한다.

상기 도 성분 공급로(12)는 원형의 홀 형상으로서, 각각의 홀이 소정의 배치구조, 예를 들면 각각의 홀이 동심원을 이루는 여러 개의 직경이 다른 각 원 궤적을 따라 배치되는 구조를 이루는 형태로 이루어지게 된다.

이때, 동심원을 이루는 각 원의 궤적을 따라 배치되는 도 성분 공급로(12)는 반경 방향을 따라서도 열을 맞춰 일렬로 나란하게 배치될 수 있게 된다.

여기서, 상기 도 성분 공급로(12)의 직경은 0.1∼0.3mm, 상기 해 성분 공급로(14)의 직경은 0.1∼0.3mm, 도 성분 공급로(12)가 모여서 형성된 하나의 군(11)의 직경은 8∼12mm 정도로 설정하는 것이 바람직하다.

이러한 도 성분 공급로(12)에는 실질적으로 원사의 방사 통로 역할을 하는 원형의 관(13)이 결합되며, 이때의 관(13)은 도 성분 공급로(12) 내에 동축 구조를 이루며 억지끼워맞춤 구조로 결합될 수 있게 된다.

특히, 본 발명에서 제공하는 해도사 방사용 노즐 장치는 도 성분 공급로(12)에 결합되어 있는 관(13)의 결합 상태를 긴밀하게 결속시킬 수 있는 수단, 즉 열수축 등에 의해 관(13)이 도 성분 공급로(12)에서 빠지지 않도록 잡아주는 수단으로 노치부(15)를 포함한다.

상기 노치부(15)는 노즐 본체(10)의 전면에서 안쪽으로 움푹 패인 형태, 예를 들면 노즐 본체(10)의 전면을 펀치 등으로 가압하거나 눌러 찍어서 일정 깊이로 움푹 들어가도록 한 형태로 이루어지게 된다.

이러한 노치부(15)는 관(13)이 끼워져 있는 도 성분 공급로(12)에 인접한 그 주변에 형성될 수 있게 된다.

이에 따라, 상기 도 성분 공급로(12)의 주변, 즉 관(13)에 인접한 위치에 노치부(15)가 형성되면서 노즐 본체 살이 노치부로부터 그 주변으로 밀려나게 되고, 이렇게 밀려나는 노즐 본체의 밀림살(16)이 관(13)이 가압하게 되므로서, 도 성분 공급로(12) 내에서 관(13)이 견고하게 결착될 수 있게 된다.

즉, 상기 관(13)의 인접 위치에 노치부(15)가 형성되고, 이때의 노치부(15)에 의해 밀려나는 밀림살(16)이 관(13)의 외주면을 가압하게 되며, 이와 동시에 관(13)의 외주면에 홈부(17)가 형성되면서 이때의 홈부(17) 내에 밀림살(16)이 파고 들어가 결속될 수 있게 된다.

그 결과, 상기 밀림살(16)과 홈부(17) 간의 걸림 구조에 의해 관(13)은 도 성분 공급로(12) 내에 긴밀하게 결착되면서 도 성분 공급로(12)에서 빠지지 않게 된다.

이와 같은 노치부(15)의 위치에 대한 일 예로서, 군(11) 내에 속해 있는 각 도 성분 공급로(12) 중에서 원의 궤적을 그리며 원주 방향을 따라 서로 이웃하는 도 성분 공급로(12) 간의 사이에 형성될 수 있게 된다.

이에 따라, 하나의 노치부(15)가 원주 방향으로 서로 이웃하는 도 성분 공급로(12) 내에 결합되어 있는 양편의 관(13)을 동시에 가압할 수 있게 된다.

상기 노치부(15)의 다른 예로서, 군(11) 내에 속해 있는 각 도 성분 공급로(12) 중에서 반경 방향을 따라 일렬로 나열되어 있는 서로 이웃하는 도 성분 공급로(12) 간의 사이에 형성될 수 있게 된다.

이에 따라, 하나의 노치부(15)가 반경 방향으로 서로 이웃하는 도 성분 공급로(12) 내에 결합되어 있는 중심쪽 및 외곽쪽 2개의 관(13)을 동시에 가압할 수 있게 된다.

상기 노치부(15)의 또 다른 예로서, 군(11) 내에 속해 있는 각 도 성분 공급로(12) 중에서 원형을 이루는 군(11)의 중심에 배치되는 1개의 도 성분 공급로(12)의 경우, 이때의 노치부(15)는 중심 1개의 도 성분 공급로(12)를 가운데 두고 그 둘레를 따라서 다수 개가 배치되는 형태로 형성될 수 있게 된다.

이에 따라, 다수 개의 노치부(15)가 중심에 위치하는 도 성분 공급로(12) 내에 결합되어 있는 관(13)을 함께 가압할 수 있게 된다.

이러한 노치부(15)의 경우에 다양한 규격으로 형성될 수 있는데, 예를 들면 직경과 깊이는 0.5∼1.0㎜의 범위로 설정될 수 있으며, 이러한 노치부 직경과 깊이는 도 성분 공급로의 직경, 즉 관의 직경 등에 따라 적절히 선택될 수 있게 된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 해도사 방사용 노즐 장치의 사용상태를 나타내는 단면도이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 노즐 본체(10)의 각 군(11)에 속해 있는 복수 개의 도 성분 공급로(12), 즉 도 성분 공급로(12)에 결합되어 있는 관(13)으로는 용융ㆍ압출된 도 성분 섬유, 즉 도사(120)가 유입되어 아래로 토출되며, 이와 동일한 원리로 노즐 본체(10)의 각 군(11)의 주변(또는 군의 영역 내에)에 형성되어 있는 해 성분 공급로(14)를 통해서도 용융ㆍ압출된 해 성분 섬유, 즉 해사(110)가 유입되어 아래로 토출된다.

여기서, 상기 관(13) 및 해 성분 공급로(14)의 모양에 따라 도사 및 해사의 단면이 원형 뿐만 아니라 Y형, I형, ㅁ형 등의 이형 단면 해도사로도 만들 수 있게 되며, 이와 같이 다양한 형태의 해도사 단면으로 변형 가능하여 다양성을 확보할 수 있다.

그리고, 본 발명의 해도사 방사용 노즐 장치를 통해 제조된 해도사의 섬도는 통상의 해도사의 단사 섬도를 만족하면 충분하나 바람직하게는 0.5∼30 데니어의 단사섬도를 가질 수 있다.

상기 해도사 중 도 부분의 단사섬도는 0.0001∼1.0 데니어인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 사용될 수 있는 해도사의 해 부분 및/또는 도 부분은 통상의 해도사의 재질로 사용되는 어떠한 성분이라도 사용 가능하며, 바람직하게는 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 코폴리에틸렌나프탈레이트(co-PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET),폴리카보네이트(PC), 폴리카보네이트(PC) 얼로이, 폴리스타이렌(PS), 내열폴리스타이렌(PS), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 아크릴로니트릴부타디엔스티렌(ABS), 폴리우레탄(PU),폴리이미드(PI), 폴리비닐클로라이드(PVC), 스타이렌아크릴로니트릴혼합(SAN),에틸렌초산비닐(EVA), 폴리아미드(PA), 폴리아세탈(POM), 페놀, 에폭시(EP), 요소(UF), 멜라닌(MF), 불포화포리에스테르(UP), 실리콘(SI), 엘라스토머 및 사이크로올레핀폴리머 중 어느 하나 이상일 수 있다.

특히, 상기 도 성분 공급로(12)에 있는 관(13)을 통해서 도 성분의 섬유가 방사될 때, 이때의 관(13)의 경우 노치부(15)가 만들어내는 밀림살(16)과 홈(17) 간의 결속 구조에 의해 견고한 결합상태를 유지할 수 있게 되고, 이에 따라 약 300℃ 이상의 고온에서 방사가 이루어지는 환경에서도 열수축 등이 발생하더라도 관(13)의 이탈을 방지할 수 있게 되며, 결국 노즐 장치의 전체적인 내구 수명 향상은 물론 불량 발생 문제를 해결하여 제품의 품질을 확보할 수 있다.

이상에서와 같이, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것이다.

10 : 노즐 본체
11 : 군(群)
12 : 도 성분 공급로
13 : 관
14 : 해 성분 공급로
15 : 노치부
16 : 밀림살
17 : 홈부
100 : 해도사
110 : 해사
120 : 도사

Claims (5)

1. 해도사 방사용 노즐 장치에 있어서,
   노즐 본체(10);
   도 성분 방사를 위해 복수 개의 군(11)을 이루면서 노즐 본체(10) 상에 형성되는 도 성분 방사를 위한 다수 개의 도 성분 공급로(12) 및 상기 각 도 성분 공급로(12)의 내부에 동축 구조로 삽입 설치되는 관(13);
   상기 노즐 본체(10) 상에 형성되면서 다수 개의 도 성분 공급로(12)를 포함하는 각 군(11)의 주변에 배치되는 다수 개의 해 성분 공급로(14);
   를 포함하며, 상기 관(13)이 속해 있는 도 성분 공급로(12) 일측의 노즐 본체(10) 상에는 노즐 본체 전면에서 안쪽으로 움푹 패인 형태의 노치부(15)가 형성되고, 상기 노치부(15)의 형성에 따른 노즐 본체의 밀림살(16)에 의해 관(13)이 가압되면서 도 성분 공급로(12) 내에서 관(13)이 결착될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 해도사 방사용 노즐 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 노치부(15)는 군(11) 내에 속해 있는 각 도 성분 공급로(12) 중에서 원주 방향을 따라 서로 이웃하는 도 성분 공급로(12) 간의 사이에 형성되어, 하나의 노치부(15)에 의해 양편의 관(13)을 동시에 가압될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 해도사 방사용 노즐 장치.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 노치부(15)는 군(11) 내에 속해 있는 각 도 성분 공급로(12) 중에서 반경 방향을 따라 서로 이웃하는 도 성분 공급로(12) 간의 사이에 형성되어, 하나의 노치부(15)에 의해 양편의 관(13)을 동시에 가압될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 해도사 방사용 노즐 장치.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 노치부(15)는 군(11) 내에 속해 있는 각 도 성분 공급로(12) 중에서 군(11)의 중심에 배치되는 도 성분 공급로(12)에 대해서는 이 도 성분 공급로(12)를 가운데 두고 그 둘레를 따라서 다수 개가 배치되는 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 해도사 방사용 노즐 장치.
   
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 노치부(15)의 직경과 깊이는 0.5∼1.0㎜의 범위로 설정되는 것을 특징으로 하는 해도사 방사용 노즐 장치.

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