KR102556666B1 - 중력을 이용한 pcs 섬유 방사 장치 및 방법 - Google Patents

중력을 이용한 pcs 섬유 방사 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 집속된 PCS 섬유 토우가 이동하는 권취 가이드의 안내에 따라 이동하는 권취 플레이트 위에 낙하하여 일정한 패턴으로 적층된다. 이로 인해, 집속된 PCS 섬유 토우를 보빈에 감고 푸는 과정이 없기 때문에, 이 과정에서 장력에 의해 PCS 섬유가 손상되거나 단선되는 것이 방지될 수 있다. 또한, PCS 섬유 토우를 보빈에 감고 푸는 과정이 없어, SiC 섬유의 제조 공정을 간단히 하고 제조 시간을 단축할 수 있다. 또한, PCS 섬유 토우를 연속적으로 적층할 수 있으므로, 길이가 긴 섬유를 제조할 수 있다. 따라서, 최종적으로 SiC 섬유의 품질과 경제성을 향상시킬 수 있다.

Description

중력을 이용한 PCS 섬유 방사 장치 및 방법{PCS fiber spinning apparatus and method using gravity}
본 발명은 PCS 섬유 방사 장치 및 방법에 관한 것이다.
SiC 섬유는 알루미나 섬유, 탄소 섬유 등에 비해 1,200℃ 이상의 고온에서도 산화 또는 크리프로 인한 강도 저하가 일어나지 않기 때문에 고온 내산화성이 요구되는 복합소재의 강화제로 개발되었다.
초고온용 SiC 섬유는 완전결정화로 잔류 탄소와 산소를 제거하고 1,400 ℃ 이상에서 물성 저하 없이 일정하게 사용할 수 있는 섬유로서, 항공기 엔진, 발전소 터빈, 방위산업용 부품 소재 등에 주로 사용되어 왔으며 최근 차량용으로 확산되는 추세이다.
일반적으로, SiC 섬유는 출발 물질인 PCS(polycarbosilane)를 용융 방사하여 PCS 섬유를 만든 후 이를 열처리하여 제조된다. 이때, PCS 섬유를 방사 후 바로 열처리하게 되면 용융온도 범위에서 섬유 형상을 유지하지 못하고 녹아버리게 된다. 이러한 현상을 막기 위해 PCS 섬유를 저온의 산화 분위기에서 장시간 유지시키는 안정화(불융화) 공정을 거치게 된다.
종래기술에 따르면, 수백 가닥의 PCS 섬유 필라멘트를 집속하여 형성된 단일 가닥의 PCS 섬유를 보빈에 감고, 안정화 공정을 수행하기 위해 보빈에 감긴 PCS 섬유를 다시 풀어낸다. 왜냐하면, 산소가 PCS 섬유 필라멘트의 표면에서 균일하게 반응하게 하기 위함이다.
그런데, 용융 방사를 통해 공급되는 PCS 섬유는 약해서 손상되기 쉽다. 따라서, PCS 섬유를 보빈에 감고 다시 되푸는 과정에서, 장력에 의해 PCS 섬유 필라멘트가 손상을 받게 되거나 단선되기도 한다. 또한, PCS 섬유를 보빈에 감고 푸는 과정은 SiC 섬유의 제조 시간을 증가시킬 뿐만 아니라 공정제어를 어렵게 하고, 최종적으로 SiC 섬유의 품질 저하로 이어질 수 있다.
한국등록특허(10-1377430)
본 발명의 목적은, 상술한 문제점을 해결할 수 있는 중력을 이용한 PCS 섬유 방사 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 중력을 이용한 PCS 섬유 방사 장치는,
합성된 PCS를 용융 방사하여 복수 가닥의 PCS 섬유 필라멘트를 형성하는 방사 노즐부;
상기 방사 노즐부의 하부에 위치되며, 상기 방사 노즐부에서 형성된 복수 가닥의 상기 PCS 섬유 필라멘트를 안내하며 한 가닥의 PCS 섬유 토우로 집속하는 집속 가이드부;
집속된 상기 PCS 섬유 토우를 설정된 속도로 당겨주는 섬유 가이드부; 및
상기 PCS 섬유 토우가 낙하하여 일정한 패턴으로 놓이는 섬유 권취부를 포함하며,
상기 섬유 권취부는,
일정 폭으로 왕복 이동하며, 상기 PCS 섬유 토우의 낙하위치를 안내하는 권취 가이드; 및
상기 권취 가이드의 왕복 이동 방향에 대해 교차하는 방향으로 일정 속도로 전진 또는 후진 이동하며, 상기 권취 가이드로부터 안내된 상기 PCS 섬유 토우가 낙하하여 일정한 패턴으로 놓이는 권취 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적은,
합성된 PCS를 나누어 용융 방사하여 복수 가닥의 PCS 섬유 필라멘트를 형성하는 복수 개의 방사 노즐부;
각 방사 노즐부의 하부에 각각 위치되며, 각 방사 노즐부에서 형성된 복수 가닥의 상기 PCS 섬유 필라멘트를 모아서 한 가닥의 PCS 섬유 토우로 집속하는 복수 개의 서브 집속 가이드부;
상기 복수 개의 서브 집속 가이드부의 하부에 위치되며, 각 서브 집속 가이드부에서 집속된 각 PCS 섬유 토우를 안내하며 한 가닥의 PCS 섬유 토우로 집속하는 집속 가이드부;
집속된 상기 PCS 섬유 토우를 설정된 속도로 당겨주는 섬유 가이드부; 및
상기 PCS 섬유 토우가 낙하하여 일정한 패턴으로 놓이는 섬유 권취부를 포함하며,
상기 섬유 권취부는,
일정 폭으로 왕복 이동하며, 상기 PCS 섬유 토우의 낙하위치를 안내하는 권취 가이드; 및
상기 권취 가이드의 왕복 이동 방향에 대해 교차하는 방향으로 일정 속도로 전진 또는 후진 이동하며, 상기 권취 가이드로부터 안내된 상기 PCS 섬유 토우가 낙하하여 일정한 패턴으로 놓이는 권취 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 중력을 이용한 PCS 섬유 방사 장치에 의해 달성된다.
또한, 상기 목적은,
합성된 PCS를 용융 방사하여 복수 가닥의 PCS 섬유 필라멘트를 형성하는 제1단계;
상기 복수 가닥의 PCS 섬유 필라멘트를 안내하여 한 가닥의 PCS 섬유 토우로 집속하는 제2단계;
상기 PCS 섬유 토우를 설정된 속도로 당겨주는 제3단계;
권취 가이드가 일정 폭으로 왕복 이동하며, 상기 PCS 섬유 토우의 낙하위치를 안내하는 제4단계; 및
내부가 그물망 형태인 권취 플레이트가 상기 권취 가이드의 왕복 이동 방향에 대해 교차하는 방향으로 일정 속도로 전진 또는 후진 이동하며, 상기 권취 가이드로부터 안내된 상기 PCS 섬유 토우가 낙하하여 상기 권취 플레이트 위에 일정한 패턴으로 놓이는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 중력을 이용한 PCS 섬유 방사 방법에 의해 달성된다.
또한, 상기 목적은,
합성된 PCS를 나누어 용융 방사하여 복수 가닥의 PCS 섬유 필라멘트를 복수 개 형성하는 제1단계;
각 복수 가닥의 PCS 섬유 필라멘트를 안내하여 한 가닥의 PCS 섬유 토우로 각각 집속하는 제2단계;
집속된 각 PCS 섬유 토우를 안내하여 한 가닥의 PCS 섬유 토우로 집속하는 제3단계;
상기 PCS 섬유 토우를 설정된 속도로 당겨주는 제4단계;
권취 가이드가 일정 폭으로 왕복 이동하며, 상기 PCS 섬유 토우의 낙하위치를 안내하는 제5단계; 및
내부가 그물망 형태인 권취 플레이트가 상기 권취 가이드의 왕복 이동 방향에 대해 교차하는 방향으로 일정 속도로 전진 또는 후진 이동하며, 상기 권취 가이드로부터 안내된 상기 PCS 섬유 토우가 낙하하여 상기 권취 플레이트 위에 일정한 패턴으로 놓이는 제6단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 중력을 이용한 PCS 섬유 방사 방법에 의해 달성된다.
본 발명은 집속된 PCS 섬유 토우가 이동하는 권취 가이드의 안내에 따라 이동하는 권취 플레이트 위에 낙하하여 일정한 패턴으로 적층된다. 이로 인해, 집속된 PCS 섬유 토우를 보빈에 감고 푸는 과정이 없기 때문에, 이 과정에서 장력에 의해 PCS 섬유가 손상되거나 단선되는 것이 방지될 수 있다. 또한, PCS 섬유 토우를 보빈에 감고 푸는 과정이 없어, SiC 섬유의 제조 공정을 간단히 하고 제조 시간을 단축할 수 있다. 또한, PCS 섬유 토우를 연속적으로 적층할 수 있으므로, 길이가 긴 섬유를 제조할 수 있다. 따라서, 최종적으로 SiC 섬유의 품질과 경제성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 집속된 PCS 섬유 토우가 내부가 그물망 형태인 판 형상의 권취 플레이트에 적층된다. 이로 인해, PCS 섬유 토우가 한정된 공간에 권취되지 않아 공간 활용성이 좋다. 또한, PCS 섬유 토우 사이의 공간이 넓어 공기의 흐름이 양호하다. 따라서, 권취 플레이트에 적층된 상태로 안정화, 열처리 공정이 진행될 때, 균일한 안정화가 가능하고 섬유의 융착이 방지된다. 또한, 물성이 향상되고, 수율이 상승하며, 품질 안정화를 달성할 수 있다.
본 발명은 복수 개의 방사 노즐부를 구비하여, PCS 섬유 필라멘트의 방사를 분산하여 수행할 수 있다. 복수 가닥의 PCS 섬유 필라멘트를 하나의 방사 노즐부로 방사하는 것보다 복수 개로 나누어 방사하는 것이 공정 시간을 줄이고 작업을 수월하게 한다. 이로 인해, 용융 방사 공정을 균일하고 장기적으로 운용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 중력을 이용한 PCS 섬유 방사 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 집속 가이드부의 변형예를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 섬유 권취부를 나타낸 도면이다.
도 4는 권취 플레이트에 쌓인 PCS 섬유 토우를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 중력을 이용한 PCS 섬유 방사 장치를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 중력을 이용한 PCS 섬유 방사 방법을 나타낸 순서도이다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 중력을 이용한 PCS 섬유 방사 방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 본 발명의 제1실시예에 따른 중력을 이용한 PCS 섬유 방사 장치를 자세히 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 중력을 이용한 PCS 섬유 방사 장치는, 방사 노즐부(10), 집속 가이드부(30), 섬유 가이드부(40), 섬유 권취부(50A)로 구성된다.
[방사 노즐부(10)]
합성된 PCS는 용융 챔버에서 가열 용융된다. 용융된 PCS는 교반을 통하여 균일하게 용해된 후 탈포 처리 과정을 거쳐 방사 노즐부(10)를 통해 방사된다.
방사 노즐부(10)는 합성된 PCS(Polycarbosilane)를 용융 방사하여 복수 가닥의 PCS 섬유 필라멘트(F)를 형성한다.
방사 노즐부(10)는 용융된 PCS가 방사되는 복수 개의 방사구를 구비한다. 본 실시예에서는 500개의 방사구를 구비한다. 방사구를 통해 500가닥의 PCS 섬유 필라멘트(F)가 형성되어 나온다.
이렇게 형성된 PCS 섬유 필라멘트(F)는 결합이 약해 약간의 하중을 가해도 절단되거나 손상되기 쉽다.
[집속 가이드부(30)]
집속 가이드부(30)는 방사 노즐부(10)의 하부에 위치된다. 집속 가이드부(30)는 방사 노즐부(10)에서 형성된 복수 가닥의 PCS 섬유 필라멘트(F)를 안내하여 한 가닥의 PCS 섬유 토우(P)로 집속한다.
집속 가이드부(30)는 내부에 PCS 섬유 필라멘트(F)가 통과하여 집속되는 원기둥 형상의 통로를 포함한다. 원기둥 형상의 통로로 방사 노즐부(10)에서 형성된 복수 가닥의 PCS 섬유 필라멘트(F)가 통과하여 하나로 모아진다.
집속 가이드부(30)의 통로의 내벽면은 세라믹 연마, 메탈 코팅, 엠보싱 중 어느 하나로 처리될 수 있다. 이로 인해, 마찰력을 줄여 집속 가이드를 통과하는 복수 가닥의 PCS 섬유 필라멘트(F)의 손상을 방지할 수 있다.
이 때, 집속 가이드부(30)는 복수 가닥의 PCS 섬유 필라멘트(F)를 하나로 모아주고 당기면서 동시에, 복수 가닥의 PCS 섬유 필라멘트(F)에 집속제 또는 유제를 도포시킬 수 있다. 이로 인해, 서로 이격된 복수 가닥의 PCS 섬유 필라멘트(F)가 모아져 한 가닥의 PCS 섬유 토우(P)가 될 수 있다.
변형예로, 도 2에 도시된 바와 같이, 집속 가이드부(30A)는 내부에 PCS 섬유 필라멘트(F)가 통과하여 집속되는 원뿔 형상의 통로를 포함할 수 있다. 이렇게 집속 가이드부(30A)의 내부 통로가 원뿔 형상으로 형성될 경우, 퍼져있는 복수 가닥의 PCS 섬유 필라멘트(F)가 더 잘 모아질 수 있다.
[섬유 가이드부(40)]
섬유 가이드부(40)는 집속 가이드부(30)의 하부에 위치된다. 섬유 가이드부(40)는 집속된 PCS 섬유 토우(P)를 설정된 속도로 당겨주며, PCS 섬유 토우(P)를 전송한다.
섬유 가이드부(40)는 복수 개의 롤러로 구성된다. PCS 섬유 토우(P)는 롤러의 표면에 일부 접촉되어 안내될 뿐 보빈에 감기듯이 롤러의 표면에 완전히 감기지는 않는다. PCS 섬유 토우(P)는 롤러에 의해 설정된 속도로 이동하도록 안내된다. 이때, 롤러 표면의 일부 접촉으로 마찰력은 존재할 수 있지만, PCS 섬유 토우(P)가 롤러에 감기지는 않으므로 PCS 섬유 토우(P)에 장력이 크게 작용하지는 않는다.
[섬유 권취부(50A)]
섬유 권취부(50A)는 섬유 가이드부(40)의 하부에 위치된다. 섬유 권취부(50A)는 PCS 섬유 토우(P)가 낙하하여 일정한 패턴으로 놓인다.
도 3에 도시된 바와 같이, 섬유 권취부(50A)는 권취 가이드(51)와 권취 플레이트(53)로 구성된다.
권취 가이드(51)는 일정 폭으로 왕복 이동하며, PCS 섬유 토우(P)의 낙하위치를 안내한다. 권취 가이드(51)는 상술한 집속 가이드부(30)와 동일한 형상으로 형성된다. 권취 가이드(51)는 PCS 섬유 토우(P)에 유제를 도포시킬 수 있다. 권취 가이드(51)를 왕복 이동시키는 구동부(미도시)는 모터, 볼스크류, 엘엠가이드, 공압실린더 등을 사용하여 다양하게 구성될 수 있다.
권취 플레이트(53)는 권취 가이드(51)의 왕복 이동 방향에 대해 교차하는 방향으로 일정 속도로 전진 또는 후진 이동한다. 이동하는 권취 플레이트(53) 위에는 권취 가이드(51)로부터 안내된 PCS 섬유 토우(P)가 낙하하여 일정한 패턴, 즉 나선형으로 놓인다. 권취 플레이트(53)를 전진 또는 후진 시키는 구동부(미도시)는 모터, 볼스크류, 엘엠가이드, 공압실린더 등을 사용하여 다양하게 구성될 수 있다.
권취 플레이트(53)는 길이가 긴 사각 판 형상이며, 내부가 그물망 형태로 형성된다. 권취 플레이트(53)의 테두리는 스테인리스 스틸로 이루어진다.
도 4에 도시된 바와 같이, PCS 섬유 토우(P)는 권취 플레이트(53) 위에 적층된 후, 적층된 상태로 안정화 공정이 진행된다.
이와 같이 적층되는 경우, PCS 섬유 토우(P) 사이의 공간이 넓어 공기의 흐름이 양호하다. 따라서, 균일한 안정화가 가능하고 섬유의 융착이 방지된다.
또한, 집속된 PCS 섬유 토우(P)가 종래기술에서와 같이 보빈에 감겨 장력으로 당겨지지 않기 때문에, 장력에 의해 PCS 섬유가 손상되거나 단선되는 것이 방지될 수 있다.
또한, PCS 섬유 토우(P)를 보빈에 감고 푸는 과정이 없어, SiC 섬유의 제조 공정을 간단히 하고 제조 시간을 단축할 수 있다.
이하, 본 발명의 제2실시예에 따른 중력을 이용한 PCS 섬유 방사 장치를 자세히 설명한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 중력을 이용한 PCS 섬유 방사 장치는, 복수 개의 방사 노즐부(110), 서브 집속 가이드부(20), 집속 가이드부(30), 섬유 가이드부(40), 섬유 권취부(50A)로 구성된다.
제2실시예에 따른 중력을 이용한 PCS 섬유 방사 장치의 섬유 가이드부(40), 섬유 권취부(50A)는, 제1실시예에 따른 중력을 이용한 PCS 섬유 방사 장치의 섬유 가이드부(40), 섬유 권취부(50A)와 구성이 동일하므로, 그 설명을 생략한다. 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 사용한다.
[방사 노즐부(110)]
제2실시예는 제1실시예와 달리 복수 가닥의 PCS 섬유 필라멘트(F)가 하나의 방사 노즐부(10)에 의해 한꺼번에 방사되어 형성되지 않고, 복수 개의 방사 노즐부(110)에 의해 분산 방사되어 복수 가닥의 PCS 섬유 필라멘트(F)가 복수 개로 나뉘어 형성된다.
방사 노즐부(110)는 복수 개가 구비되며, 합성된 PCS를 나누어 용융 방사하여 복수 가닥의 PCS 섬유 필라멘트(F) 복수 개를 형성한다.
본 실시예에서는 2개의 방사 노즐부(110)에서 250가닥의 PCS 섬유 필라멘트(F)가 각각 형성된다. 따라서 각 방사 노즐부(110)는 250개의 방사구를 구비하고, 각 방사구를 통해 250 가닥의 PCS 섬유 필라멘트(F)가 형성되어 총 500 가닥의 PCS 섬유 필라멘트(F)가 형성된다.
복수 가닥의 PCS 섬유 필라멘트(F)를 하나의 방사 노즐부(10)로 방사하는 것보다 복수 개로 나누어 방사하는 것이 공정 시간을 줄이고 작업을 수월하게 한다.
[서브 집속 가이드부(20) 및 집속 가이드부(30)]
서브 집속 가이드부(20)는 복수 개로 구비되어, 각 방사 노즐부(110)에 대응하여 각 방사 노즐부(110)의 하부에 각각 위치된다. 각 서브 집속 가이드부(20)는 각 방사 노즐부(110)에서 형성된 복수 가닥의 PCS 섬유 필라멘트(F)를 안내하여 한 가닥의 PCS 섬유 토우(P)로 각각 집속한다.
집속 가이드부(30)는 서브 집속 가이드부(20)의 하부에 위치된다. 집속 가이드부(30)는 각 서브 집속 가이드부(20)에서 집속된 각 PCS 섬유 토우(P)를 안내하여 한 가닥의 PCS 섬유 토우(P)로 집속한다.
이하, 본 발명의 제1실시예에 따른 중력을 이용한 PCS 섬유 방사 방법을 자세히 설명한다. 도 1 내지 도 4를 기본적으로 참조한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 중력을 이용한 PCS 섬유 방사 방법은,
합성된 PCS를 용융 방사하여 복수 가닥의 PCS 섬유 필라멘트를 형성하는 제1단계(S11);
상기 복수 가닥의 PCS 섬유 필라멘트를 안내하여 한 가닥의 PCS 섬유 토우로 집속하는 제2단계(S12);
상기 PCS 섬유 토우를 설정된 속도로 당겨주는 제3단계(S13);
권취 가이드가 일정 폭으로 왕복 이동하며, 상기 PCS 섬유 토우의 낙하위치를 안내하는 제4단계(S14); 및
내부가 그물망 형태인 권취 플레이트가 상기 권취 가이드의 왕복 이동 방향에 대해 교차하는 방향으로 일정 속도로 전진 또는 후진 이동하며, 상기 권취 가이드로부터 안내된 상기 PCS 섬유 토우가 낙하하여 상기 권취 플레이트 위에 일정한 패턴으로 놓이는 제5단계(S15)로 구성된다.
이하, 제1단계(S11)를 설명한다.
PCS를 합성한다. PCS 합성은 전구체 물질인 PDMS(Polydimethyldisilane)를 열분해 재배열을 통하여 전환시킴으로써 이루어질 수 있다.
합성된 PCS는 가열 용융된다. 용융된 PCS는 교반을 통하여 균일하게 용해된 후 탈포 처리 과정을 거쳐 복수 가닥의 PCS 섬유 필라멘트(F)로 방사된다.
본 실시예에서는 500가닥의 PCS 섬유 필라멘트(F)가 형성된다.
이하, 제2단계(S12)를 설명한다.
복수 가닥의 PCS 섬유 필라멘트(F)는 서로 붙지 않도록 서로 이격되어 방사된다. 이렇게 방사된 복수 가닥의 PCS 섬유 필라멘트(F)를 설정된 지름의 통로를 통과시키면서 모아서 한 가닥의 PCS 섬유 토우(P)로 집속한다.
또한, 복수 가닥의 PCS 섬유 필라멘트(F)를 하나로 모아주고 당기면서 동시에, 복수 가닥의 PCS 섬유 필라멘트(F)에 집속제 또는 유제를 도포시킬 수 있다.
이하, 제3단계(S13)를 설명한다.
집속된 PCS 섬유 토우(P)는 복수 개의 롤러로 구성된 섬유 가이드부(40)에 의해 설정된 속도로 당겨져 전송된다.
PCS 섬유 토우(P)가 전송될 때, PCS 섬유 토우(P)는 롤러의 표면에 일부 접촉되어 안내될 뿐 보빈에 감기듯이 롤러의 표면에 완전히 감기지는 않는다. PCS 섬유 토우(P)는 롤러에 의해 설정된 속도로 이동하도록 안내된다. 이때, 롤러 표면의 일부 접촉으로 마찰력은 존재할 수 있지만, PCS 섬유 토우(P)가 롤러에 감기지는 않으므로 PCS 섬유 토우(P)에 장력이 크게 작용하지는 않는다.
이하, 제4단계(S14)를 설명한다.
권취 가이드(51)가 일정 폭으로 왕복 이동하며, PCS 섬유 토우의 낙하위치를 안내한다.
권취 가이드(51)는 PCS 섬유 토우(P)를 안내할 때 PCS 섬유 토우(P)에 유제를 도포시킬 수 있다.
이하, 제5단계(S15)를 설명한다.
내부가 그물망 형태인 권취 플레이트(53)가 권취 가이드(51)의 왕복 이동 방향에 대해 교차하는 방향으로 일정 속도로 전진 또는 후진 이동한다. 그러면, 권취 가이드(51)로부터 안내된 PCS 섬유 토우(P)가 낙하하여 권취 플레이트(53) 위에 일정한 패턴으로 놓이게 된다.
즉, 판 형상의 권취 플레이트(53)를 길이 방향으로 조금씩 일정 속도로 이동시키고, 이와 함께 권취 가이드(51)를 권취 플레이트(53)의 폭 방향으로 왕복 이동 시키면, PCS 섬유 토우(P)가 권취 가이드(51)의 안내를 따라 낙하하여 권취 플레이트(53) 위에 나선형의 일정한 패턴을 그리며 놓이게 된다. 권취 플레이트(53)가 전진 또는 후진 이동하면, PCS 섬유 토우(P)가 연속적으로 권취 플레이트(53) 위에 적층될 수 있다.
이하, 본 발명의 제2실시예에 따른 중력을 이용한 PCS 섬유 방사 방법을 자세히 설명한다. 도 5를 기본적으로 참조한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 중력을 이용한 PCS 섬유 방사 방법은,
합성된 PCS를 나누어 용융 방사하여 복수 가닥의 PCS 섬유 필라멘트를 복수 개 형성하는 제1단계(S21);
각 복수 가닥의 PCS 섬유 필라멘트를 안내하여 한 가닥의 PCS 섬유 토우로 각각 집속하는 제2단계(S22);
집속된 각 PCS 섬유 토우를 안내하여 한 가닥의 PCS 섬유 토우로 집속하는 제3단계(S23);
상기 PCS 섬유 토우를 설정된 속도로 당겨주는 제4단계(S24);
권취 가이드가 일정 폭으로 왕복 이동하며, 상기 PCS 섬유 토우의 낙하위치를 안내하는 제5단계(S25); 및
내부가 그물망 형태인 권취 플레이트가 상기 권취 가이드의 왕복 이동 방향에 대해 교차하는 방향으로 일정 속도로 전진 또는 후진 이동하며, 상기 권취 가이드로부터 안내된 상기 PCS 섬유 토우가 낙하하여 상기 권취 플레이트 위에 일정한 패턴으로 놓이는 제6단계(S26)로 구성된다.
제4단계(S24), 제5단계(S25), 제6단계(S26)는 제1실시예에 따른 중력을 이용한 PCS 섬유 방사 방법의 제3단계(S13), 제4단계(S14), 제5단계(S15)와 동일하므로, 자세한 설명은 생략한다.
이하, 제1단계(S21)를 설명한다.
PCS를 합성한다.
합성된 PCS를 가열 용융된다. 용융된 PCS는 교반을 통하여 균일하게 용해된 후 탈포 처리 과정을 거친다. 용융된 PCS를 나누어 방사하여 복수 가닥의 PCS 섬유 필라멘트(F) 복수 개를 형성한다.
본 실시예에서는 250가닥의 PCS 섬유 필라멘트(F) 2개가 형성된다.
이하, 제2단계(S22) 및 제3단계(S23)를 설명한다.
복수 개로 방사된 복수 가닥의 PCS 섬유 필라멘트(F)는 서로 붙지 않도록 서로 이격되어 방사된다. 이렇게 방사된 각각의 복수 가닥의 PCS 섬유 필라멘트(F)를 설정된 지름의 통로를 통과시키면서 모아서 한 가닥의 PCS 섬유 토우(P)로 각각 집속한다.
본 실시예에서는 250가닥의 PCS 섬유 필라멘트(F) 묶음 2개를 설정된 지름의 통로를 통과시키면서 모아서 한 가닥의 PCS 섬유 토우(P) 2개를 형성한다.
이때, 복수 가닥의 PCS 섬유 필라멘트(F)를 하나로 모아주고 당기면서 동시에, 복수 가닥의 PCS 섬유 필라멘트(F)에 집속제 또는 유제를 도포시킬 수 있다.
10, 110: 방사 노즐부 20: 서브 집속 가이드부
30, 30A: 집속 가이드부 40: 섬유 가이드부
50A: 섬유 권취부 51: 권취 가이드
53: 권취 플레이트 F: PCS 섬유 필라멘트
P: PCS 섬유 토우

Claims (4)

  1. 합성된 PCS(polycarbosilane)를 용융 방사하여 복수 가닥의 PCS 섬유 필라멘트를 형성하는 방사 노즐부;
    상기 방사 노즐부의 하부에 위치되며, 상기 방사 노즐부에서 형성된 복수 가닥의 상기 PCS 섬유 필라멘트를 안내하여, 한 가닥의 PCS 섬유 토우로 집속하는 원기둥 형상의 통로를 가지며, 상기 원기둥 형상의 통로 내벽에는 세라믹 연마, 메탈 코팅, 엠보싱 중 어느 하나가 형성된 집속 가이드부;
    집속된 상기 PCS 섬유 토우를 설정된 속도로 당겨주는 섬유 가이드부; 및
    상기 PCS 섬유 토우가 낙하하여 일정한 패턴으로 놓이는 섬유 권취부를 포함하며,
    상기 섬유 권취부는,
    상기 PCS 섬유 토우가 통과하는 원기둥 형상의 통로를 가지며, 일정 폭으로 왕복 이동하며 상기 PCS 섬유 토우의 낙하위치를 안내하며, 상기 PCS 섬유 토우에 유제를 도포하는 권취 가이드; 및
    상기 권취 가이드의 왕복 이동 방향에 대해 교차하는 방향으로 일정 속도로 전진 또는 후진 이동하며, 상기 권취 가이드로부터 안내된 상기 PCS 섬유 토우가 낙하하여 일정한 패턴으로 놓이는 권취 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 중력을 이용한 PCS 섬유 방사 장치.
  2. 합성된 PCS를 나누어 용융 방사하여 복수 가닥의 PCS 섬유 필라멘트를 형성하는 복수 개의 방사 노즐부;
    각 방사 노즐부의 하부에 각각 위치되며, 각 방사 노즐부에서 형성된 복수 가닥의 상기 PCS 섬유 필라멘트를 모아서 한 가닥의 PCS 섬유 토우로 집속하는 복수 개의 서브 집속 가이드부;
    상기 복수 개의 서브 집속 가이드부의 하부에 위치되며, 각 서브 집속 가이드부에서 집속된 각 PCS 섬유 토우를 안내하여, 한 가닥의 PCS 섬유 토우로 집속하는 원기둥 형상의 통로를 가지며, 상기 원기둥 형상의 통로 내벽에는 세라믹 연마, 메탈 코팅, 엠보싱 중 어느 하나가 형성된 집속 가이드부;
    집속된 상기 PCS 섬유 토우를 설정된 속도로 당겨주는 섬유 가이드부; 및
    상기 PCS 섬유 토우가 낙하하여 일정한 패턴으로 놓이는 섬유 권취부를 포함하며,
    상기 섬유 권취부는,
    상기 PCS 섬유 토우가 통과하는 원기둥 형상의 통로를 가지며, 일정 폭으로 왕복 이동하며 상기 PCS 섬유 토우의 낙하위치를 안내하며, 상기 PCS 섬유 토우에 유제를 도포하는 권취 가이드; 및
    상기 권취 가이드의 왕복 이동 방향에 대해 교차하는 방향으로 일정 속도로 전진 또는 후진 이동하며, 상기 권취 가이드로부터 안내된 상기 PCS 섬유 토우가 낙하하여 일정한 패턴으로 놓이는 권취 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 중력을 이용한 PCS 섬유 방사 장치.
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