KR101943333B1 - 투포원 연사기를 이용한 나일론연사물의 열고정방법 - Google Patents

투포원 연사기를 이용한 나일론연사물의 열고정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열과 장력에 민감한 나일론원사의 경우에도, 투포원연사기를 이용한 연사과정에서, 나일론원사에 고T/M의 꼬임을 부여한 다음 열고정한 나일론연사물을 얻고, 상기 나일론연사물을 이용하여 착용감과 신축성 및 형태안정성이 우수한 고품질의 나일론원단을 제조할 수 있게 한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은 투포원연사기에 구성된 연사부와 권취부 사이에 열처리부를 부가구성하여, 연사부에서 얻어진 고T/M의 나일론연사물이 권취부로 이동하는 과정에서, 열처리부를 지나면서 나일론원사에 가해진 꼬임이 열고정되게 한 다음, 권취부이동, 권취구에 권취되게 한 것으로서, 나일론연사물의 연사와, 열고정이 연사단일공정에서 이루어질 수 있게 한 것이다.

Description

투포원 연사기를 이용한 나일론연사물의 열고정방법{HEAT SETTING METHOD OF NYLON TWISTED YARN BY TWO-FOR-ONE TWISTER}
본 발명은 투포원 연사기를 이용한 고T/M 나일론연사물의 열고정방법에 관한 것으로서, 나일론원사를 투포원 연사기로 연사하는 과정에서, 연사부를 통하여 나일론원사에 꼬임이 부여된 나일론연사물을 얻고, 상기 나일론연사물에 가해진 꼬임을 열처리부를 통하여 열고정시킨 다음, 권취부의 권취구에 권취되게 함으로서, 고T/M 나일론연사물의 열고정이 연사단일공정에서 이루어지게 한 것이다.
일반적으로 골프웨어, 스포츠웨어 및 아웃도어용에 사용되는 대부분의 소재는 폴리아미드계(나일론6)소재이며, 국내에서도 범용폴리에스터 소재보다는 구김저항성이 크고, 촉감이 우수한 나일론소재를 주로 사용하고 있다.
최근 소비자들의 요구는 야외활동증가로 착용감 뿐만아니라, 새로운 느낌의 터치감 및 기능성이 탁월한 차별화된 고품질의 제품을 요구하고 있는 추세이다.
따라서 아웃도어 및 스포츠웨어용 원단은 점차 경량화되고 있으며, 여가활동증가로 편안하고 안락한 착용감과 구김저항성 및 신축성이 우수한 경량직물 개발의 필요성이 요구되고 있다.
이러한 시장의 요구에 가장 적합한 제품은 강연으로 가공된 나일론연사물이 최적이나, 상기 나일론원사의 물성을 폴리에스터원사와 대비할 경우 용융온도(215℃)및 유리전이온도(45℃)가 낮고, 연사공정에서 장력편차에 민감하다.
나일론의 경우, 연사후 꼬임을 고정하기 위한 열처리공정, 즉 히트셋팅(Heat Setting)공정은 다음과 같이 이루어지게 된다.
즉 연사기를 통하여 연사된 나일론연사물을 실린더와 같은 권취구에 다층으로 권취하고, 상기 권취구를 히트셋팅장치에 투입하고, 일정시간동안 열처리하는 것이나, 권취구에 나일론연사물이 다층으로 권취되어 있어 내,외층간에 열처리되는 조건이 상이하게 된다.
따라서 권취구에 권취된 나일론연사물의 위치에 따라, 열고정을 통한 꼬임의 형태안정성에서 차이가 발생하게 되고, 이런 차이는 염착성의 차이로 나타나게 되므로, 제직후 염색결과물에 경사줄이 발생하게 되는 등의 문제가 있어, 시장의 요구는 크나, 안정적인 기술이 완성되지 않아 적용에 어려움이 있고, 이러한 문제때문에 나일론연사물 대신에 가호(사이징)공정을 통한 나일론사이징물이 주로 적용되고 있는 실정이다.
한편 산업용 및 가방지제직을 위한 굵은 실, 즉 태 데니어(Denier)의 나일론연사물은 개발되고 있으나, 제직성 확보차원의 연사작업으로서, 낮은 T/M으로 연사하여 열고정없이 생산되고 있으며, 의류용으로서 열고정한 나일론연사물의 경우 연사공정에서 연사하고, 다시 별도의 열처리공정을 통하여 열고정하는 수단들이 제공되고 있으나, 열과 장력에 민감한 나일론원사의 특성때문에 상업화되지 못하고 있는 실정이다.
나일론연사물과 관련한 선행기술을 검토하여 보면, 특허 제10-1155454호 "고신축성 나일론6 가연복합사의 제조방법"(특허문헌 1)과, 특허 제10-1220617호 "새섬도 나일론 고신축가열사의 제조방법"(특허문헌 2)등이 제공된바 있다.
상기 특허문헌 1의 기술구성을 검토하여 보면, 이종의 나일론인 나일론6과 공중합나일론6을 용융시킨후, 방사속도 3500~4800m/분으로 사이드-바이-사이드형의 부분연신복합필라멘트를 제조한후, 상기 부분연신복합필라멘트를 제1피드롤러에 통과시키고, 165~195℃의 제1차히터에서 열처리한후, 마찰벨트 또는 디스크로 이루어진 가연장치를 이용하여 가연비 1.25~1.45로 가연하면서, 제2피드롤러를 통과시키면서 연신비 1.25~1.38로 연신한후, 교락한후, 오일처리하여 사속 350~600m/분으로 권취한 것이다.
특허문헌 1의 기술내용을 검토하여 보면, 나일론66 완전연신사(SPY사)FMF 제피드롤러로 공급한후, 히터온도 180~230℃로 열처리한후 냉각판을 거쳐 냉각하고, 가연비 1.2~1.6으로 마찰디스크형 가연장치에 의해 가연을 한후, 연신비 1.0~1.3이 되도록 제2피드롤러를 통과시키고, 교락노즐에서 교락한후, 제2오버피드율 1.5~3.0이 되도록 제3피드롤러를 통과시키고 권취하여 세섬도나일론고신축가연사를 제조한다는 것이다.
그러나 상기 특허문헌 1, 2에 적용되는 연사의 경우, 순수한 꼬임이 아니라 가연을 통하여 벌키성과 신축성을 부여하는 것이 목적으로 발명에서 제공하고자 하는 고T/M의 나일론연사물 제조와는 전혀 상이한 기술이다.
특허 제10-1155454호 "고신축성 나일론6 가연복합사의 제조방법" 특허 제10-1220617호 "새섬도 나일론 고신축가열사의 제조방법"
본 발명은 열과 장력에 민감한 나일론원사의 경우에도, 투포원연사기를 이용한 연사과정에서, 나일론원사에 고T/M의 꼬임을 부여한 다음 열고정한 나일론연사물을 얻고, 상기 나일론연사물을 이용하여 착용감과 신축성 및 형태안정성이 우수한 고품질의 나일론원단을 제조할 수 있게 한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은 투포원연사기에 구성된 연사부와 권취부 사이에 열처리부를 부가구성하여, 연사부에서 얻어진 고T/M의 나일론연사물이 권취부로 이동하는 과정에서, 열처리부를 지나면서 나일론원사에 가해진 꼬임이 열고정되게 한 다음, 권취부이동, 권취구에 권취되게 한 것으로서, 나일론연사물의 연사와, 열고정이 연사단일공정에서 이루어질 수 있게 한 것이다.
본 발명은 투포원연사기에 구성된 연사부와 권취부 사이에 열처리부를 부가구성하여, 연사부에서 얻어진 고T/M의 나일론연사물이 권취부로 이동하는 과정에서, 열처리부를 지나면서 나일론원사에 가해진 꼬임이 열고정되게 한 다음, 권취부이동, 권취구에 권취되게 함으로서, 열과 장력에 민감한 나일론원사의 꼬임과 열고정이 연사단일공정에서 이루어질 수 있게 하고, 상기 나일론연사물을 이용하여 착용감과 신축성 및 형태안정성이 탁월한 고품질의 나일론원단을 제조하고, 상기 나일론원단을 이용, 스포츠웨어 및 아웃도어용 의류에 적용하여 상품성이 우수한 의류제품을 얻을 수 있게 되는 등의 효과가 있는 것이다.
도 1 : 본 발명 장치의 요부사시도
도 2 : 본 발명 장치의 측면개략구성도
도 3 : 본 발명의 열처리부에 구성된 히팅박스의 단면구성도
이하 본 발명의 실시예를 첨부도면에 따라 상세히 설명한다.
본 발명은 일반적으로 사용되고 있는 투포원연사기에 발명이 적용되는 열처리부를 부가설치하여, 연사부에서 나일론원사에 꼬임을 부여하고, 열처리부에서 나일론원사에 가해진 꼬임을 열고정시키고, 권취부에서 열고정된 나일론연사물이 권취되게 하는 것으로서, 연사단일공정에서 연사와 열고정이 동시에 이루어질 수 있게 한 것이다.
도면을 기준으로 발명에서 제공하고자 하는 나일론연사물의 열고정장치에 대하여 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명이 적용되는 투포원연사기(100)의 연사부(200)와 권취부(300) 사이에 별도의 열처리부(400)를 설치한 개략구성도이고, 도 3은 열처리부(400)를 구성하는 히팅박스(410)의 구성을 도시한 것이다.
발명이 적용되는 투포원연사기(100)의 경우 일반적으로 널리 사용되는 것으로서, 구성을 간략히 설명하면 연사부(200)와 권취부(300)로 구성된다.
연사부(200)는 구동벨트(210)에 의해 회전하는 스핀들(220)에 연사하고자 하는 나일론원사(y)가 권취된 보빈(230)이 꽂혀있고, 보빈(230)에는 톱가이드(240)가 결합되어 있다.
따라서 보빈(230)에 권취된 나일론원사(y)를 풀어내어 보빈(230) 상단에 위치한 톱가이드(240)를 통하여 하단에 위치한 펀커버(250)의 사도로 배출되게 한 다음, 스핀들(220) 직상부에 위치한 가이드(260)로 안내되게 하는 과정에서 나일론원사(y)에 꼬임이 부여된 나일론연사물(y1)을 얻는다.
꼬임이 부여된 나일론연사물(y1)은 권취부(300)에 구성된 트라버스가이드(310)을 통하여 실린더나 보빈과 같은 권취구(320)에 권취되며, 권취구(320)는 드럼(330)에 의해 회전한다.
상기에서 설명한 연사부(200)와 권취부(300)의 구성은 일반적으로 사용되는 투포원연사기와 동일하다.
발명에서 제공하고자 하는 나일론연사물의 열고정장치는, 연사부(200)와 권취부(300) 사이에 열처리부(400)를 설치하여 연사부(200)에서 꼬임이 부가된 나일론연사물(y1)이 권취부(300)에 구성된 권취부(320)에 권취되기 전에, 열처리부(400)에서 열을 가하여 꼬임이 열고정되게 한 다음 권취되게 한다는 것이다.
연사부(200)와 권취부(300) 사이에 설치되는 열처리부(400)는 다음과 같이 구성된다.
투포원연사기(100)의 본체 상에 히팅박스(410)를 설치하고, 히팅박스(410) 상단 전방에 제1텐션조절구(420)를 설치하고, 상하부에는 상부가이드바(421) 및 하부가이드바(422)를 설치하고, 전면에는 가이드롤러(423)를 각각 설치한다.
히팅박스(410)의 구성은 다음과 같다.
즉 히팅박스(410) 내면 상하부에 저장관체(440)를 설치하고, 상기 저장관체(440) 양측에는 연결관(441)을 설치하되, 상기 연결관(441)을 통하여 상하부에 위치한 저장관체(440)가 서로 연결되게 한다.
연결관(441) 내면에는 중공부(442)가 형성된 가열관(443)을 설치하되, 가열관(443) 상하단부는 히팅박스(410)를 관통하여 외부로 돌출되게 하고, 외부로 돌출된 가열관(443) 상하단부에는 상부사도(444)와 하부사도(445)를 각각 설치한다.
저장관체(440) 및 연결관(441) 내면에는 열매유(446)를 충진하고, 상기 열매유(446)는 전기히터(447)에 의해 가열되게 하고, 전기히터(447)에 의해 가열되는 열매유(446)는 감지센서(448)에 의해 가열온도가 조절된다.
히팅박스(410) 내면에는 단열재(411)를 채워넣어 가열된 열매유(446)의 열방출이 차단되게 한다.
연사부(220)와 권취부(300) 사이에 열처리부(400)가 부가설치된 투포원연사기(100)를 이용한 나일론연사물의 열처리과정을 설명한다.
스핀들(220)에 결합된 보빈(230)으로부터 나일론원사(y)를 풀어낸 다음, 니들(도시안됨)을 이용하여 나일론원사(y)를 톱가이드(240) 내부로 투입시켜, 하단에 위치한 펀커버(250)의 사도로 배출되게 한 다음, 보빈(230) 직상부에 위치한 가이드(260)로 안내하고, 가이드(260)로 안내된 나일론원사는 다시 제1텐션조절구(420)와 상부가이드바(421)를 통하여 히팅박스(410) 내에 설치된 가열관(443) 내부로 안내되게 하고, 다시 하부가이드바(422)와 가이드롤러(423), 제2텐션조절구(311), 트라버스가이드(310)를 경유, 권취구(320)에 권취되게 한다.
이때 나일론원사(y)는 여러가닥의 나일론필라멘트사가 합사된 40데니어, 50데니어, 70데니어 등 여러 굵기의 나일론원사(y)를 사용한다.
스핀들(220)을 이용하여 나일론원사(y)에 가해지는 꼬임수는 1000~2000T/M으로 설정하고, 꼬임이 가해진 나일론연사물(y2)의 사속은 분당 1500~2000m로 설정하고, 저장관체(440) 및 연결관(443)에 채워진 열매유(446)는 전기히터(447)를 이용하여 150~170℃로 조정되게 하되, 온도의 설정은 나일론원사(y)의 굵기, 사속, 꼬임수 등을 고려하여 적합한 온도를 설정한다.
또한 제1,2텐션조절구(420)(311)를 이용하여 이동하는 나일론연사물(y1) 및 열고정된 나일론연사물(y2)에 적절한 장력이 부여되게 한다.
상기 텐션조절구는 투포원연사기(100)에서 일반적으로 사용되고 있는 것으로서, 텐션조절구를 회전시키는 방향에 따라서 통과하는 나일론연사물에 적절한 장력이 부가되게 한다.
상기와 같이 준비한 상태에서 투포원연사기(100)를 작동시키면 구동벨트(210)가 회전하면서 스핀들(220)을 회전시키게 되고, 따라서 보빈(230)에 권취된 나일론원사(y)는 톱가이드(240)를 경유하여 하단에 위치한 펀커버(250)로 인출되면서 꼬임이 부여된 나일론연사물(y1)을 얻고, 상기 나일론연사물(y1)은 다시 상부에 위치한 가이드(260)로 안내된다.
연사부(200)에서 얻어진 나일론연사물(y1)의 꼬임수는 1000~2000T/M의 범위내에서 연사한다.
연사부(200)에서 연사된 나일론연사물(y1)은 가이드(260)를 지나 발명이 적용되는 열처리부(400)로 이동되어, 나일론연사물(y1)에 가해진 꼬임을 열고정시키게 된다.
가이드(260)를 지난 나일론연사물(y1)은 제1텐션조절구(420)를 지나면서 적절한 장력이 부여되고, 상기한 상태에서 상부가이드바(421) 및 상부사도(444)로 안내되고, 상부사도(444)로 안내된 나일론연사물(y1)은 가열관(441)의 중공부(442)를 통하여 하부사도(445)로 배출된 다음, 하부가이드바(422)를 통하여 히팅박스(410) 전면에 위치한 가이드롤러(423)로 안내된다.
연사부(200)에서 얻어진 나일론연사물(y1)은, 열처리부(400)의 히팅박스(410) 내에 설치된 가열관(443)의 중공부(442)를 분당 1500~2000m의 사속으로 지나면서 약1~2초간 열처리되므로 고T/M의 꼬임이 주어진 나일론연사물(y1)이 가열되었다가, 히팅박스(410)를 벗어나 자연냉각되는 과정에서 꼬임이 고정되어, 열고정된 나일론연사물(y2)이 얻어진다.
상기에서 열처리부(400)의 가열관(443)을 지나는 나일론연사물(y1)의 사속은, 나일론연사물(y1)의 굵기나 꼬임수 등 연사조건에 따라 조정된다.
나일론섬유(나일론6)의 경우 융용온도가 215℃이고, 유리전이온도가 45℃정도로 대체로 낮기 때문에, 가열관(443)의 중공부(442)온도를 150~170℃로 유지시킨 상태에서, 꼬임이 주어진 나일론연사물(y1)을 약1~2초간 통과시키면, 낮은 유리전이점의 영향으로 물성이 변하면서 통과하게 되고, 가열관(443)을 통과한 나일론연사물이 냉각하는 과정에서 나일론연사물(y1)에 가해진 꼬임이 고정되고, 열고정된 나일론연사물(y2)은 하부가이드바(422) 및 가이드롤러(423)로 안내된다.
히팅박스(410) 내에 설치된 가열관(443)을 통과하면서 가열된 나일론연사물은, 하부가이드바(422) 및 가이드롤러(423)를 지나면서 스핀들(220)과 보빈(230)의 회전에 의해 발생하는 바람에 의해 자연냉각된다.
이때 히팅박스(410) 내면에 설치된 가열관(443)은 저장관체(440) 및 연결관(441)에 채워진 열매유(446)에 의해 가열되며, 상기 열매유(446)는 전기히터(447)에 의해 가열된다.
상기 열매유(44)의 온도조절은 컨트롤박스(도시안됨)에 설치된 온도조절스위치에 의해 조정되며, 열매유(446)의 온도측정은 온도감지센서(449)에 의해 측정된다.
또한 히팅박스(410) 내면에 충진된 단열재(411)는 방열을 차단하여 가열된 열매유(446)의 보온기능을 하게 된다.
가이드롤러(423)로 안내된 열고정된 나일론연사물(y2)은 권취부(300)에 설치된 제2텐션조절구(311)에서 장력이 조절된 다음 좌우왕복운동하는 트라버스가이드(310)를 통하여 권취구(320) 상에 골고루 권취되게 함으로서 발명이 완료된다.
이상에서 설명한 바와 같이 나일론원사가 권취된 보빈을 투포원연사기에 설치하여 연사부에서 1000~2000T/M의 강한 꼬임이 주어진 나일론연사물을 얻고, 상기 나일론연사물을 권취하기 전에 열처리부(400)에서 150~170℃로 열처리하여 꼬임이 열고정된 나일론연사물을 얻고, 상기 나일론연사물을 권취부에서 권취되게 함으로서, 투포원연사기를 이용한 연사단일공정에서, 연사와 함께 열고정이 이루어지게 된다.
상기에서 얻어진 1000~2000T/M의 열고정된 나일론연사물을 경사 및 위사로 제직하여 나일론원단을 얻고, 상기 나일론원단을 소재로 스포츠웨어나 아웃도어용 제품에 적용사용토록 함으로서, 새로운 느낌의 착용감과 터치감, 구김저항성 및 신축성이 우수한 고품질의 제품을 제공할 수 있게 된다.
(y)--나일론원사 (y1)--나일론연사물
(y2)--열고정된 나일론연사물
(100)--투포원연사기 (200)--연사부
(210)--구동벨트 (220)--스핀들
(230)--보빈 (240)--톱가이드
(250)--펀커버 (260)--가이드
(300)--권취부 (310)--트라버스가이드
(311)--제2텐션롤러 (320)--권취구
(330)--드럼 (400)--열처리부
(410)--히팅박스 (411)--단열재
(420)--제1텐션롤러 (421)--상부가이드바
(422)--하부가이드바 (423)--가이드롤러
(440)--저장관체 (441)--연결관
(442)--중공부 (443)--가열관
(444)--상부사도 (445)--하부사도
(446)--열매유 (447)--전기히터
(449)--온도감지센서

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  3. 나일론원사에 꼬임을 부여하여 나일론연사물을 얻는 연사부(200)와, 상기 나일론연사물을 권취하는 권취부(300)로 구성되는 투포원연사기에 있어서, 상기 투포원연사기(100)의 연사부(200)와 권취부(300) 사이에 열처리부(400)를 설치하고, 상기 열처리부(400)를 통하여 연사부(200)에서 얻어진 나일론연사물(y1)의 꼬임이 열고정되게 하되, 연사부(200)에서 얻어진 나일론연사물(y2)의 꼬임은 1000~2000T/M으로 하고, 상기 나일론연사물(y1)의 열처리는, 나일론연사물(y1)이 열처리부(400)에 설치된 가열관(443)의 중공부(442) 내를 통과하면서 열처리하되, 상기 가열관(443)의 중공부(442) 온도는 150~170℃로 유지되게 하고, 열처리된 나일론연사물이 가열관(443)의 중공부(442)를 지나, 자연냉각되게 함으로서, 꼬임이 열고정된 나일론연사물(y2)을 얻고, 상기 열고정된 나일론연사물(y2)이 트라버스가이드(310)를 통하여 권취부(300)의 권취구(320)에 권취되게 하는 것을 특징으로 하는 투포원연사기를 이용한 나일론연사물의 열고정방법.
  4. 제3항에 있어서, 열처리부(400)에 구성된 가열관(443) 상하단부에 상부사도(444)와 하부사도(445)를 설치하여 가열관(443)의 중공부(442)를 통과하는 나일론연사물(y1)이 안내되게 하고, 상기 가열관(443)은 히팅박스(410)에 구성된 연결관(441) 내에 설치하고, 상기 연결관(441) 상하부에 저장관체(440)를 설치하되, 저장관체(440) 및 연결관(441)에 열매유(446)를 채운 다음, 전기히터(447)에 의해 가열되게 함으로서, 연결관(441) 내에 위치하는 가열관(443)이 가열되게 함을 특징으로 하는 투포원연사기를 이용한 나일론연사물의 열고정방법.
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