KR102498347B1 - 냉각 효율이 향상된 다공형 원사 제조 장치 및 방법 - Google Patents

냉각 효율이 향상된 다공형 원사 제조 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 냉각효율이 향상된 다공형 원사 제조 장치는, 방사용 용융물이 토출되는 복수의 토출구를 갖는 방사부; 및 복수의 토출구를 둘러싸도록 배치되며 복수의 토출구로부터 토출되는 방사용 용융물을 향하여 공기를 분사하도록 구성되는 복수의 공기 분사구를 갖는 냉각부를 포함할 수 있고, 복수의 공기 분사구는 방사부의 중심으로부터 편심된 위치를 향하여 공기를 분사하도록 배치될 수 있다.

Description

냉각 효율이 향상된 다공형 원사 제조 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING POROUS YARNS WITH IMPROVED EFFICIENCY IN COOLING}
본 발명은 자동차용 매트 등을 생산하기 위한 다수의 중공을 갖는 다공형 원사의 제조 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 다공형 원사는 중공부를 가지므로 다른 원사와 비교하여 동일 두께 대비 큰 강성을 갖는다. 또한, 다공형 원사의 중공부는 소음을 흡수하는 기능을 수행한다.
따라서, 다공형 원사가 산업용 소재에 사용되는 경우, 산업용 소재의 경량성과 흡음성이 향상될 수 있다. 그리고, 산업용 소재를 사용하는 장치 또는 부품의 중량이 저감될 수 있고, 산업용 소재를 사용하는 장치 또는 부품에서 발생하는 소음이 저감될 수 있다.
특히, 다공형 원사는 자동차용 매트 또는 플로어 카펫에 사용될 수 있다. 이 경우, 자동차용 매트 또는 플로어 카펫이 차량에서 발생하는 소음을 줄이는 효율을 더 향상시킬 수 있다.
다공형 원사를 제조하는 방법과 관련된 선행 기술로서, 대한민국 특허 제10-1627234호(특허문헌 1)는 복수의 슬릿을 갖는 노즐을 사용하여 원착사를 제조하는 방법을 제시하고 있다. 복수의 슬릿으로부터 방사용 용융물이 외부로 방사된 다음 냉각됨에 따라 내부에 중공부를 갖는 다공형 원사가 형성된다.
하나의 노즐을 구성하는 복수의 슬릿으로부터 토출되는 방사용 용융물이 서로 결합됨에 따라 내부에 중공부를 갖는 다공형 원사가 형성된다. 따라서, 복수의 슬릿으로부터 토출되는 방사용 용융물이 서로 적절하게 결합되어 중공율이 향상된 다공형 원사가 생성될 수 있도록, 방사용 용융물을 적절하게 냉각시킬 필요가 있다. 또한, 복수의 다공형 원사가 냉각 전에 서로 부착되거나 일체화(합사)되지 않고 각각 개별적인 다공형 원사로서 유지될 수 있도록, 방사용 용융물을 적절하게 냉각시킬 필요가 있다.
대한민국 특허 제10-1627234호
본 발명의 목적은, 복수의 토출구로부터 토출되는 방사용 용융물을 적절하게 냉각시킴으로써, 복수의 다공형 원사가 냉각 전에 서로 부착되거나 일체화(합사)되지 않고 각각 개별적인 다공형 원사로서 유지될 수 있도록 할 수 있는, 다공형 원사 제조 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 다공형 원사 제조 장치는, 방사용 용융물이 토출되는 복수의 토출구를 갖는 방사부; 및 복수의 토출구를 둘러싸도록 배치되며 복수의 토출구로부터 토출되는 방사용 용융물을 향하여 공기를 분사하도록 구성되는 복수의 공기 분사구를 갖는 냉각부를 포함할 수 있고, 복수의 공기 분사구는 방사부의 중심으로부터 편심된 위치를 향하여 공기를 분사하도록 배치될 수 있다.
복수의 토출구는 방사부의 중심으로부터 이격된 위치에서 방사부의 둘레 방향으로 배치될 수 있다.
복수의 공기 분사구는 방사부의 중심을 기준으로 나선형으로 공기를 분사하도록 배치될 수 있다.
복수의 공기 분사구는, 복수의 토출구로부터 방사용 용융물이 토출되는 방향 및 방사부의 둘레 방향으로 미리 설정된 간격으로 이격되게 배치될 수 있다.
복수의 공기 분사구는 서로 다른 유속으로 공기를 분사하도록 구성될 수 있다.
복수의 공기 분사구로부터 분사되는 공기의 유속은, 방사부에서의 복수의 토출구의 배치 밀도에 따라 달라질 수 있다.
복수의 공기 분사구로부터 분사되는 공기의 유속은, 방사부에서의 복수의 토출구 각각의 단위 면적당 크기에 따라 달라질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 다공형 원사 제조 장치는, 복수의 토출구로부터 토출된 방사용 용융물을 냉각하여 형성되는 복수의 다공형 원사를 집속하여 연신하는 적어도 하나의 연신부; 및 연신부가 복수의 다공형 원사를 연신하는 과정 중 복수의 다공형 원사를 열처리하는 적어도 하나의 열처리부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 다공형 원사 제조 장치는, 연신부에 의해 연신된 복수의 다공형 원사를 압착하는 압착부; 및 복수의 다공형 원사에 주름을 형성하는 크림핑부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 다공형 원사 제조 방법은, 전술한 다공형 원사 제조 장치를 사용하여 다공형 원사를 제조하는 방법으로서, 원사 재료를 가열하여 용융시켜 방사용 용융물을 형성하는 단계; 방사용 용융물을 복수의 토출구로부터 토출시키는 단계; 복수의 토출구로부터 토출되는 방사용 용융물을 냉각시켜 복수의 다공형 원사를 생성하는 단계; 복수의 다공형 원사를 집속하고 연신하는 단계; 복수의 다공형 원사를 연신하는 단계 중 복수의 다공형 원사를 미리 설정된 온도를 열처리하는 단계; 복수의 다공형 원사를 압착하는 단계; 및 복수의 다공형 원사에 주름을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 토출구로부터 토출되는 방사용 용융물을 냉각시켜 복수의 다공형 원사를 생성하는 과정에서, 복수의 다공형 원사 사이에 공기를 균일하게 유동시킴으로써, 복수의 다공형 원사를 균일하게 냉각시킬 수 있고, 이에 따라, 복수의 다공형 원사가 냉각 전에 서로 부착되거나 일체화(합사)되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 다공형 원사 제조 장치가 개략적으로 도시된 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 다공형 원사 제조 장치의 방사부의 노즐 팩의 하부가 개략적으로 도시된 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 다공형 원사 제조 장치의 방사부의 노즐 팩의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 다공형 원사 제조 장치의 방사부의 노즐 팩에 구비되는 토출구가 개략적으로 도시된 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 다공형 원사 제조 장치의 방사부 및 냉각부가 개략적으로 도시된 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 다공형 원사 제조 장치의 방사부의 노즐 팩의 하부가 개략적으로 도시된 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 다공형 원사 제조 장치의 냉각부의 다른 예가 개략적으로 도시된 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 다공형 원사 제조 장치가 개략적으로 도시된 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 다공형 원사 제조 장치의 방사부 및 냉각부가 개략적으로 도시된 도면이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 다공형 원사 제조 장치의 방사부의 노즐 팩의 하부가 개략적으로 도시된 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 개시의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 개시의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 개시는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 본 개시의 실시예들에서 사용되는 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 다공형 원사 제조 장치 및 방법에 대하여 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 다공형 원사를 갖는 다공형 원사 제조 장치는 압출부(1), 방사부(2), 냉각부(31), 복수의 연신부(4, 6, 8), 복수의 열처리부(5, 7), 압착부(9), 크림핑부(10)를 포함할 수 있다.
압출부(1)는 원사 재료를 가열하고 용융시켜 방사용 용융물을 형성하도록 구성된다. 압출부(1)는 방사용 용융물을 방사부(2)로 압출하도록 구성된다. 예를 들면, 압출부(1)는 칩 형태의 원사 재료가 투입되는 호퍼와, 호퍼로 투입된 칩 형태의 원사 재료를 가열하는 히터로 구성될 수 있다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 방사부(2)는 방사용 용융물이 토출되는 복수의 토출구(211)를 갖는 노즐 팩(21, 구금)을 포함한다. 방사용 용융물이 복수의 토출구(211)로부터 토출됨에 따라 복수의 다공형 원사(F)가 형성될 수 있다.
복수의 토출구(211)는 노즐 팩(21)의 중심으로부터 미리 설정된 간격으로 이격된 위치에서 노즐 팩(21)의 둘레 방향으로 배치될 수 있다. 즉, 복수의 토출구(211)는 환형(링형)으로 배치될 수 있다. 즉, 노즐 팩(21)의 중심에는 복수의 토출구(211)가 배치되지 않는다. 이러한 구성에 따르면, 환형으로 배치되는 복수의 토출구(211)로부터 방사용 용융물이 토출되고 냉각되어 복수의 다공형 원사(F)가 형성되므로, 복수의 다공형 원사(F)가 냉각 전에 서로 부착되거나 일체화(합사)되는 것이 방지될 수 있다.
각각의 토출구(211)는 복수의 슬릿(212)으로 구성될 수 있다. 도 4에서는 2개의 슬릿(212)을 갖는 토출구(211)가 도시되지만, 본 발명은 슬릿(212)의 개수에 한정되지 않는다. 예를 들면, 슬릿(212)의 개수는 3개 이상일 수 있다. 복수의 슬릿(212)은 서로 이격되게 배치된다. 하나의 토출구(211)를 구성하는 복수의 슬릿(212)으로부터 토출되는 방사용 용융물이 서로 결합됨에 따라 내부에 중공부를 갖는 다공형 원사(F)가 형성될 수 있다.
냉각부(31)는 방사부(2)로부터 토출된 방사용 용융물을 냉각시켜 복수의 다공형 원사(F)를 생성하도록 구성된다. 냉각부(31)는 방사부(2)로부터 토출되는 방사용 용융물을 향하여 냉각용 공기(도 1의 A)를 분사함으로써 복수의 다공형 원사(F)를 생성한다.
냉각부(31)는, 방사부(2)의 노즐 팩(21)을 감싸도록 구성되는 바디(311)와, 바디(311)에 둘레 방향으로 형성되는 복수의 공기 분사구(312)를 포함한다.
예를 들면, 바디(311)는 원통형으로 형성될 수 있다. 바디(311)의 상단 및 하단이 개방된다. 따라서, 노즐 팩(21)의 복수의 토출구(211)로부터 토출되는 방사용 용융물이 바디(311)의 상단으로부터 바디(311)의 내부로 유입될 수 있다. 또한, 방사용 용융물이 바디(311)의 내부를 통과하면서 냉각되어 형성되는 복수의 다공형 원사(F)가 바디(311)의 하단을 통하여 바디(311)의 외부로 배출될 수 있다.
복수의 공기 분사구(312)는 노즐 팩(21)을 둘러싸도록 배치된다. 즉, 복수의 공기 분사구(312)는 복수의 토출구(211)를 둘러싸도록 배치된다. 도 5를 참조하면, 복수의 공기 분사구(312)는 냉각부(31)의 외주면 상측에 환형으로 이격되어 한 줄로 형성될 수 있다. 복수의 공기 분사구(312)는 복수의 토출구(211)로부터 토출되는 방사용 용융물을 향하여 공기를 분사하도록 구성된다. 따라서, 복수의 토출구(211)로부터 토출되는 방사용 용융물이 복수의 공기 분사구(312)로부터 분사되는 공기에 의해 냉각됨에 따라, 복수의 다공형 원사(F)가 형성될 수 있다.
복수의 공기 분사구(312)에는 공기를 공급하는 공기 공급원(미도시)이 복수의 공기 공급 라인(미도시)을 통해 연결될 수 있다. 복수의 공기 공급 라인에는 하나 이상의 유량 조절 밸브(미도시)가 구비될 수 있다. 유량 조절 밸브는 제어부(미도시)와 연결되어 제어될 수 있다. 복수의 공기 공급 라인을 통하여 공급되는 공기의 유량이 개별적으로 조절될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 복수의 다공형 원사(F)가 냉각 전에 서로 부착되거나 일체화(합사)되지 않고 각각 개별적인 다공형 원사(F)로서 유지될 수 있도록, 복수의 공기 분사구(312)는 노즐 팩(21)을 중심으로부터 편심된 위치를 향하여 공기를 분사하도록 배치될 수 있다.
예를 들면, 복수의 공기 분사구(312)는 노즐 팩(21)을 중심으로 둘레 방향으로 배치되어, 노즐 팩(21)을 중심으로부터 편심된 위치를 향하여 공기를 분사할 수 있으며, 이에 따라, 공기가 노즐 팩(21)을 중심으로 나선형으로 분사될 수 있다.
이와 같이, 공기가 노즐 팩(21)을 중심으로 나선형으로 분사되므로, 복수의 다공형 원사(F) 사이에서 공기가 균일하게 유동할 수 있다. 따라서, 복수의 다공형 원사(F)가 균일하게 냉각될 수 있다. 따라서, 복수의 다공형 원사(F)가 냉각 전에 서로 부착되거나 일체화(합사)되는 것이 방지될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 복수의 공기 분사구(312)는, 복수의 토출구(211)로부터 방사용 용융물이 토출되는 방향 및 노즐 팩(21)의 둘레 방향으로 미리 설정된 간격으로 이격되게 배치될 수 있다. 즉, 복수의 공기 분사구(312)는 공기가 수평 방향 및 수직 방향으로 나선형으로 유동하도록 배치될 수 있다.
이와 같이, 공기가 수평 방향 및 수직 방향으로 나선형으로 유동하므로, 복수의 다공형 원사(F) 사이에서 공기가 균일하게 유동할 수 있다. 따라서, 복수의 다공형 원사(F)가 균일하게 냉각될 수 있다. 따라서, 복수의 다공형 원사(F)가 냉각 전에 서로 부착되거나 일체화(합사)되는 것이 방지될 수 있다.
또한, 복수의 다공형 원사(F)가 냉각 전에 서로 부착되거나 일체화(합사)되지 않고 각각 개별적인 다공형 원사(F)로서 유지될 수 있도록, 복수의 공기 분사구(312)는 서로 다른 유속으로 공기를 분사하도록 구성될 수 있다.
일 예로서, 복수의 공기 분사구(312)가 서로 다른 유속(V1, V2, V3)으로 공기를 분사할 수 있도록, 복수의 공기 분사구(312)의 크기가 상이할 수 있다. 다른 예로서, 복수의 공기 분사구(312)와 각각 연결되는 유량 조절 밸브를 제어하는 것에 의해, 복수의 공기 분사구(312)가 서로 다른 유속(V1, V2, V3)으로 공기를 분사할 수 있다.
복수의 공기 분사구(312)로부터 분사되는 공기의 유속(V1, V2, V3)은 복수의 공기 분사구(312)가 배치되는 방향으로 순차적으로 달라질 수 있거나 교번적으로 달라질 수 있다. 예를 들면, 복수의 공기 분사구(312)로부터 분사되는 공기의 유속(V1, V2, V3)은 복수의 공기 분사구(312)가 배치되는 방향으로 순차적으로 증가할 수 있거나, 순차적으로 감소할 수 있거나, 교번적으로 증가할 수 있거나, 교번적으로 감소할 수 있다.
일 예로서, 복수의 공기 분사구(312)로부터 분사되는 공기의 유속(V1, V2, V3)은 복수의 토출구(211)의 배치 밀도(단위 면적당 복수의 토출구(211)의 개수)에 따라 달라질 수 있다.
다른 예로서, 복수의 공기 분사구(312)로부터 분사되는 공기의 유속(V1, V2, V3)은 복수의 토출구(211) 각각의 단위 면적당 크기(공극율)에 따라 달라질 수 있다. 즉, 복수의 공기 분사구(312)로부터 분사되는 공기의 유속(V1, V2, V3)은 단위 면적당 슬릿(212)의 크기에 따라 달라질 수 있다.
이와 같이, 복수의 토출구(211)의 배치 형태, 배치 밀도, 크기 등에 따라 복수의 공기 분사구(312)로부터 분사되는 공기의 유속(V1, V2, V3)이 달라지므로, 복수의 토출구(211)의 배치 형태, 배치 밀도, 크기 등의 조건에 맞게 공기를 분사할 수 있다. 따라서, 복수의 다공형 원사(F) 사이에서 공기가 균일하게 유동할 수 있다. 따라서, 복수의 다공형 원사(F)가 균일하게 냉각될 수 있다. 따라서, 복수의 다공형 원사(F)가 냉각 전에 서로 부착되거나 일체화(합사)되는 것이 방지될 수 있다.
제1 연신부(4)는 복수의 다공형 원사(F)를 집속하는 역할을 수행할 수 있다. 제1 연신부(4)는 복수의 다공형 원사(F)에 소정의 장력을 인가하여 복수의 다공형 원사(F)를 연신시키는 역할을 수행할 수 있다. 따라서, 복수의 다공형 원사(F)의 섬도(fineness)가 조절될 수 있다.
제1 연신부(4)는 복수의 롤러(41)를 포함한다. 제1 연신부(4)의 복수의 롤러(41) 중 하나는 캡스턴 롤러일 수 있다. 복수의 롤러(41) 중 하나는 인버터(미도시)와 연결될 수 있고, 인버터에 의해 롤러(41)의 회전 속도가 조절될 수 있다. 롤러(41)의 회전 속도를 조절하는 것에 의해 다공형 원사(F)에 가해지는 장력을 조절할 수 있다. 다공형 원사(F)에 가해지는 장력을 조절하는 것에 의해 다공형 원사(F)의 섬도를 조절할 수 있다.
제1 열처리부(5)는 미리 설정된 온도에서 다공형 원사(F)를 열처리한다. 예를 들면, 제1 열처리부(5)는 50℃ 내지 60℃의 온도 범위 내에서 다공형 원사(F)를 열처리한다. 예를 들면, 제1 열처리부(5)는 스팀을 사용하여 다공형 원사(F)를 열처리할 수 있다. 제1 열처리부(5)에서 다공형 원사(F)가 가열되므로, 제2 연신부(6)에서 다공형 원사(F)가 원활하게 연신될 수 있다.
제2 연신부(6)는 복수의 다공형 원사(F)에 소정의 장력을 인가하여 복수의 다공형 원사(F)를 연신시키는 역할을 수행할 수 있다. 제2 연신부(6)는 복수의 롤러(61)를 포함한다. 제2 연신부(6)의 복수의 롤러(61) 중 하나는 캡스턴 롤러일 수 있다. 복수의 롤러(61) 중 하나는 인버터(미도시)와 연결될 수 있고, 인버터에 의해 롤러(61)의 회전 속도가 조절될 수 있다. 롤러(61)의 회전 속도를 조절하는 것에 의해 다공형 원사(F)에 가해지는 장력을 조절할 수 있다. 다공형 원사(F)에 가해지는 장력을 조절하는 것에 의해 다공형 원사(F)의 섬도를 조절할 수 있다.
제2 열처리부(7)는 미리 설정된 온도에서 다공형 원사(F)를 열처리한다. 예를 들면, 제2 열처리부(7)는 78℃ 내지 85℃의 온도 범위 내에서 다공형 원사(F)를 열처리한다. 예를 들면, 제2 열처리부(7)는 스팀을 사용하여 다공형 원사(F)를 열처리할 수 있다. 제2 열처리부(7)에서 다공형 원사(F)가 가열되므로, 제3 연신부(8)에서 다공형 원사(F)가 원활하게 연신될 수 있다.
제3 연신부(8)는 복수의 다공형 원사(F)에 소정의 장력을 인가하여 복수의 다공형 원사(F)를 연신시키는 역할을 수행할 수 있다. 제3 연신부(8)는 복수의 롤러(81)를 포함한다. 제3 연신부(8)의 복수의 롤러(81) 중 하나는 캡스턴 롤러일 수 있다. 복수의 롤러(81) 중 하나는 인버터(미도시)와 연결될 수 있고, 인버터에 의해 롤러(81)의 회전 속도가 조절될 수 있다. 롤러(81)의 회전 속도를 조절하는 것에 의해 다공형 원사(F)에 가해지는 장력을 조절할 수 있다. 다공형 원사(F)에 가해지는 장력을 조절하는 것에 의해 다공형 원사(F)의 섬도를 조절할 수 있다.
한편, 제1 연신부(4), 제2 연신부(6) 및 제3 연신부(8)에 의한 3 단계의 연신 과정을 통해 다공형 원사(F)의 섬도를 조절할 수 있다. 예를 들면, 다공형 원사(F)의 굵기를 3 데니어(denier)까지 줄일 수 있다.
압착부(9)는 한 쌍의 롤러(91)를 포함할 수 있다. 한 쌍의 롤러(91)는 복수의 다공형 원사(F)를 가압할 수 있다.
크림핑부(10)는 받침대(101) 및 커터(102)를 포함할 수 있다. 받침대(101) 상에 복수의 다공형 원사(F)가 놓인 상태에서 커터(102)가 받침대(101)를 향하여 이동함에 따라 복수의 다공형 원사(F)가 미리 설정된 크기로 절단될 수 있다. 한편, 크림핑부(10)는 복수의 다공형 원사(F)에 소정의 주름을 형성하는 역할도 함께 수행할 수 있다. 예를 들면, 커터(102)가 받침대(101)에 접촉된 상태에서 압착부(9)의 한 쌍의 롤러(91)에 의해 이동되는 복수의 다공형 원사(F)가 커터(102)의 일면에 대해 가압되어 압축됨에 따라 복수의 다공형 원사(F)에 주름이 형성될 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 다공형 원사 제조 방법은; 압출부(1)에 의해 원사 재료를 가열하여 용융시켜 방사용 용융물을 형성하는 단계; 방사부(2)에 의해 방사용 용융물을 복수의 토출구(211)로부터 토출시키는 단계; 복수의 토출구(211)로부터 토출되는 방사용 용융물을 냉각시켜 복수의 다공형 원사(F)를 생성하는 단계; 복수의 다공형 원사(F)를 집속하고 연신하는 단계; 복수의 다공형 원사(F)를 연신하는 단계 중 복수의 다공형 원사(F)를 미리 설정된 온도를 열처리하는 단계; 연신된 복수의 다공형 원사(F)를 압착하는 단계; 복수의 다공형 원사(F)에 주름을 형성하는 단계; 및 복수의 다공형 원사(F)를 미리 설정된 크기로 절단하는 단계를 포함할 수 있다.
이하, 도 8 내지 도 10을 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 다공형 원사 제조 장치 및 방법에 대하여 설명한다. 이하, 전술한 본 발명의 제1 실시예에서 설명한 부분과 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 다공형 원사제조 장치는 압출부(1), 방사부(2), 냉각부(32), 복수의 연신부(4, 6, 8), 복수의 열처리부(5, 7), 압착부(9), 크림핑부(10)를 포함할 수 있다.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 냉각부(32)는 방사부(2)로부터 토출된 방사용 용융물을 냉각시켜 복수의 다공형 원사(F)를 생성하도록 구성된다. 냉각부(32)는 방사부(2)로부터 토출되는 방사용 용융물을 향하여 냉각용 공기(도 8 및 도 9의 A)를 분사함으로써 복수의 다공형 원사(F)를 생성한다.
냉각부(32)는, 방사부(2)의 노즐 팩(21)을 감싸도록 구성되는 바디(321)와, 바디(321)의 일측에 배치되는 적어도 하나의 공기 분사구(322)를 포함한다.
예를 들면, 바디(321)는 원통형으로 형성될 수 있다. 바디(321)의 상단 및 하단이 개방된다. 따라서, 노즐 팩(21)의 복수의 토출구(211)로부터 토출되는 방사용 용융물이 바디(321)의 상단으로부터 바디(321)의 내부로 유입될 수 있다. 또한, 방사용 용융물이 바디(321)의 내부를 통과하면서 냉각되어 형성되는 복수의 다공형 원사(F)가 바디(321)의 하단을 통하여 바디(321)의 외부로 배출될 수 있다.
공기 분사구(322)는 복수의 토출구(211)의 일 측에 배치된다. 따라서, 공기 분사구(322)는 복수의 토출구(211)로부터 토출되는 방사용 용융물을 향하여 공기를 일 방향으로 분사하도록 구성된다. 복수의 토출구(211)로부터 토출되는 방사용 용융물이 공기 분사구(322)로부터 일 방향으로 유동하는 공기에 의해 냉각됨에 따라, 복수의 다공형 원사(F)가 형성될 수 있다.
한편, 도 10에 도시된 바와 같이, 노즐 팩(21)(즉, 방사부(2))의 중심을 포함하는 노즐 팩(21)의 영역을 제1 영역(R1)이라 하고, 공기가 유동하는 방향에 수직하는 방향으로의 제1 영역(R1)의 양측의 영역을 제2 영역(R2)이라 할 때, 제2 영역(R2)에서의 복수의 토출구(211)의 배치 밀도(단위 면적당 복수의 토출구(211)의 개수)는 제1 영역(R1)에서의 복수의 토출구의 배치 밀도보다 작을 수 있다.
노즐 팩(21)의 중앙에는 토출구(211)가 형성되지 않으므로, 복수의 토출구(211)를 동일한 배치 밀도로 배치한 경우, 제2 영역(R2)에서 공기의 유동 방향으로의 배치되는 복수의 토출구(211)의 개수가 제1 영역(R1)에서 공기의 유동 방향으로의 배치되는 복수의 토출구(211)의 개수가 상대적으로 많다. 따라서, 제2 영역(R2)에서 복수의 다공형 원사(F)가 서로 부착되거나 일체화(합사)될 가능성이 크다.
따라서, 도 10에 도시된 바와 같이, 제2 영역(R2)에서의 복수의 토출구(211)의 배치 밀도를 제1 영역(R1)에서의 복수의 토출구의 배치 밀도보다 작게 함으로써, 제2 영역(R2)에서 복수의 다공형 원사(F)가 서로 부착되거나 일체화(합사)되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 복수의 토출구(211)의 배치 밀도를 다르게 하는 방법 대신에 또는 복수의 토출구(211)의 배치 밀도를 다르게 하는 방법에 추가적으로, 제2 영역(R2)을 통과하는 공기의 유속(V2)은 제1 영역(R1)을 통과하는 공기의 유속(V1)보다 낮을 수 있다. 따라서, 제2 영역(R2)에서 상대적으로 낮은 유속으로 공기가 통과하면서 복수의 다공형 원사(F)를 냉각시킬 수 있으므로, 복수의 다공형 원사(F)가 공기의 유동에 의해 서로 부착되거나 일체화(합사)되는 것이 방지될 수 있다.
한편, 복수의 토출구(211)로부터 토출되는 방사용 용융물을 보다 원활하고 균일하게 냉각할 수 있도록, 공기 분사구(322)는 복수로 구비되는 것이 바람직하다. 복수의 공기 분사구(322)는 복수의 토출구(211)로부터 방사용 용융물이 토출되는 방향으로 미리 설정된 간격으로 이격되게 배치될 수 있다. 이와 같은 구성에 따르면, 복수의 다공형 원사(F) 사이에서 공기가 균일하게 유동할 수 있다. 따라서, 복수의 다공형 원사(F)가 균일하게 냉각될 수 있다. 따라서, 복수의 다공형 원사(F)가 냉각 전에 서로 부착되거나 일체화(합사)되는 것이 방지될 수 있다.
복수의 공기 분사구(322)에는 공기를 공급하는 공기 공급원(미도시)이 복수의 공기 공급 라인(미도시)을 통해 연결될 수 있다. 복수의 공기 공급 라인에는 하나 이상의 유량 조절 밸브(미도시)가 구비될 수 있다. 유량 조절 밸브는 제어부(미도시)와 연결되어 제어될 수 있다. 복수의 공기 공급 라인을 통하여 공급되는 공기의 유량이 개별적으로 조절될 수 있다.
한편, 복수의 다공형 원사(F)를 더욱 원활하고 균일하게 냉각시킬 수 있도록, 복수의 공기 분사구(322)는 서로 다른 유속으로 공기를 분사하도록 구성될 수 있다.
즉, 복수의 토출구(211)로부터 방사용 용융물이 토출되는 방향으로 미리 설정된 간격으로 이격되게 배치되는 복수의 공기 분사구(322)로부터 분사되는 공기의 유속은 복수의 공기 분사구(322)가 배치되는 방향으로 순차적으로 달라질 수 있거나 교번적으로 달라질 수 있다. 예를 들면, 복수의 공기 분사구(322)로부터 분사되는 공기의 유속은 복수의 공기 분사구(322)가 배치되는 방향으로 순차적으로 증가할 수 있거나, 순차적으로 감소할 수 있거나, 교번적으로 증가할 수 있거나, 교번적으로 감소할 수 있다.
일 예로서, 복수의 공기 분사구(322)가 서로 다른 유속으로 공기를 분사할 수 있도록, 복수의 공기 분사구(322)의 크기가 상이할 수 있다. 다른 예로서, 복수의 공기 분사구(322)와 각각 연결되는 유량 조절 밸브를 제어하는 것에 의해, 복수의 공기 분사구(322)가 서로 다른 유속으로 공기를 분사할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예가 예시적으로 설명되었으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에 한정되지 않으며, 청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경될 수 있다.
1: 압출부
2: 방사부
31, 32: 냉각부
4, 6, 8: 연신부
5, 7: 열처리부
9: 압착부
10: 크림핑부

Claims (7)

  1. 방사용 용융물이 토출되는 복수의 토출구를 갖는 방사부; 및
    상기 복수의 토출구를 둘러싸도록 배치되며 상기 복수의 토출구로부터 토출되는 상기 방사용 용융물을 향하여 공기를 분사하도록 구성되는 복수의 공기 분사구를 갖는 냉각부를 포함하고,
    상기 복수의 공기 분사구는 상기 방사부의 중심으로부터 편심된 위치를 향하여 공기를 분사하도록 배치되며,
    상기 복수의 공기 분사구는 상기 방사부의 중심을 기준으로 공기가 수평 방향으로 나선형으로 유동하도록 배치되고, 상기 복수의 공기 분사구는 상기 냉각부의 외주면 상측에 환형으로 이격되어 한 줄로 형성되며,
    상기 토출구는 미리 설정되는 곡률을 갖는 슬릿이 복수 개 이격되어 환형으로 배치되고,
    상기 복수의 공기 분사구로부터 분사되는 공기의 유속은 상기 방사부에서의 상기 복수의 토출구 각각의 단위 면적당 크기에 따라 달라지고,
    상기 복수의 토출구로부터 토출된 상기 방사용 용융물을 냉각하여 형성되는 복수의 다공형 원사를 집속하여 연신하는 적어도 하나의 연신부; 및
    상기 연신부가 복수의 다공형 원사를 연신하는 과정 중 상기 복수의 다공형 원사를 열처리하는 제1열처리부와 제2열처리부를 더 포함하며,
    상기 제1열처리부는 50℃ 내지 60℃의 온도 범위 내에서 상기 복수의 다공형 원사를 열처리하는 것을 특징으로 하는 냉각효율이 향상된 다공형 원사 제조 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 토출구는 상기 방사부의 중심으로부터 이격된 위치에서 상기 방사부의 둘레 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각효율이 향상된 다공형 원사 제조 장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 공기 분사구는, 상기 복수의 토출구로부터 상기 방사용 용융물이 토출되는 방향 및 상기 방사부의 둘레 방향으로 미리 설정된 간격으로 이격되게 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각효율이 향상된 다공형 원사 제조 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 청구항 1, 청구항 2 또는 청구항 4에 따른 냉각효율이 향상된 다공형 원사 제조 장치를 사용하여 다공형 원사를 제조하는 방법에 있어서,
    원사 재료를 가열하여 용융시켜 방사용 용융물을 형성하는 단계;
    상기 방사용 용융물을 복수의 토출구로부터 토출시키는 단계;
    상기 복수의 토출구로부터 토출되는 방사용 용융물을 냉각시켜 복수의 다공형 원사를 생성하는 단계;
    복수의 다공형 원사를 집속하고 연신하는 단계;
    복수의 다공형 원사를 연신하는 단계 중 복수의 다공형 원사를 미리 설정된 온도를 열처리하는 단계;
    복수의 다공형 원사를 압착하는 단계; 및
    복수의 다공형 원사에 주름을 형성하는 단계를 포함하는 방법.


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