KR19980081527A - 방사 필라멘트를 수동적으로 지연 냉각시키기 위한 장치 및방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따라서, 각 방적돌기 플레이트(2)에 대해 냉각 장치(9)로 이루어져 있으며, 그의 구멍(25)을 통해 냉매로서 주위 공기를 들여보내는 장치가 단열되고 개방용으로 고안되어 있으며, 열가소성 중합체로 만들어진 방사 필라멘트의 수동적인 지연 냉각방법이 제공된다.

Description

방사 필라멘트를 수동적으로 지연 냉각시키기 위한 장치 및 방법

본 발명은 냉매가 침투할 수 있는, 방적돌기 플레이트에 대해 하나의 냉각 장치가 필라멘트의 진행 방향에 배열되어 있고 동심형으로 필라멘트 다발을 둘러싸도록 이루어진, 열가소성 중합체의 용융 방사 필라멘트를 주위 공기에 의해 수동적으로 지연 냉각시키기 위한 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 공정을 실시하는 방법에 관한 것이다.

중합 야안과 필라멘트는 가장 다양한 용융-방사 조건에 따라 제조된다. 압출기 또는 직접 많은 축합 장치에 의해 제공되는 용융 유속으로 출발하여, 중합체는 나누어지고 방적 펌프에 의해 개개의 방적돌기로 운반된다. 방적돌기의 좁은 모세관 구멍으로부터 가느다란 필라멘트의 형태로 용융물이 배출된 후, 이들은 냉매에 의해 냉각되고, 다발로 묶이고, 방사 완성품이 되어 감겨진다.

필라멘트의 냉각은 중요한 처리 단계이다. 특히 균일성과, 필라멘트의 염료 친화력, 강도 및 신장 등의 직물 특성이 이에 의해 형성된다. 제조되는 필라멘트 야안의 요구되는 특성과 이 처리과정에서의 요구에 따라서, 완전히 다른 냉각 장치가 존재한다.

주로 직교류 급냉 시스템을 고려하여, 능동 냉각 시스템이 종래 방사 장치에서 사용되었다.

예를 들면, 독일 특허출원 DE-AS 1 410 427과 독일 특허출원 DE 26 44 996 A1은, 합성 중합체의 수직 압출된 용융 방사 필라멘트를 냉각시키는 장치에 관한 것이며 이 필라멘트는 수평 블로잉에 의해 고화된다. 일반적으로 급냉 시스템으로 불리는 이들 직교류 급냉각은 바람직하기로는 방적돌기 구멍의 원형 배열에서 방사된 야안 및 필라멘트의 다발에 대해 한쪽에서부터 능동적으로 냉매인 공기를 불어낸다. 방사된 재료를 냉각하는데 있어서 불규칙성은 이러한 구조의 일부이며, 약 1000m/분의 방사 속도로 제조되는 비교적 크기가 큰 합성 필라멘트와 섬유에 대한 종래의 요구들을 만족시켰다. 이들은 번수 약 2dtex, 및 바람직하기로는 1dtex 이하의 필라멘트를 3000m/분 이상, 특히 5000m/분 이상의 속도로 방사하는 소위 고속 방사 방법에 따라 최근에 제조되는 필라멘트에 있어서 특히 고도의 균일성이 요구되기 때문에 모든 점에서 부적합하다.

한편, 필라멘트가 지연되면서 냉각되는 방법이 또한 알려져 있다. 이러한 방법은 필라멘트를 운반하는, 복잡하고, 능동적으로 전기적으로 가열된 장치의 사용을 포함한다.

지난 몇 년에 걸쳐서 방사 분야에서, 한편으로는, 더 높이 증가되는 제조 속도, 및 한편으로는 번수 1dtex 이하의 더 가느다란 필라멘트의 제조에 있어서 발전이 있었다. 이러한 방법은 특별한 냉각 장치를 필요로 한다. 냉매 내에서의 난류(亂流) 및 필라멘트의 급속 냉각을 피해야 하며, 그렇지 않으면 필라멘트 절단률이 현저하게 증가한다. 독일 실용신안 DE 93 06 510 U1에는 구멍이 내어져 있거나 또는 다공성의 냉각 튜브가 청구되어 있으며, 예를 들면, 이 튜브는 조절 가능한 공기가 공급되는(송풍기 없이) 에어 박스 내에 위치해 있으며, 스크린 모양의 금속판으로 된 말단 플레이트가 있는 하부 말단에 제공되며, 바람직하기로는 금속판으로 된 깔때기 형태의 가이드 플레이트가 있는 이들의 내부에 제공된다. 이들 복잡한 구성 요소 모두는 야안에 의해 흡인된 공기의 흐름과 냉각 효과를 향상시키고 공기 선회와 압력 변동 효과를 감소시키도록 의도된 것이다.

또한 언급된 문제들을 해결하는데 도움을 주도록 의도된 장치가 예를 들면, 스위스 특허 CH 467 348 또는 유럽 특허 EP 0 530 652B1으로부터 알려져 있다. 이들 장치에 의해 필라멘트가 개방된 다공성 튜브를 통해 운반된다. 튜브의 형태는 방적돌기 구멍의 배열 형태에 따른다. 주위 공기에 의한 튜브 내에서 필라멘트의 냉각은 전적으로 튜브 내에서 필라멘트가 자체적으로 흡인하는 흡입 효과의 결과로서 발생한다. 두 문헌 모두는 매쉬 밀도가 60매쉬/㎠이고 자유 표면이 약 40%인 스크린으로 이루어진 장치를 청구한다. 원뿔형의 유사한 장치가 독일 특허 DE 19 14 556에 기재되어 있으며, 이 장치의 직경은 바닥으로 갈수록 좁아진다. 기능과 작동에 영향을 미치지 않는 다른 형태를 또한 생각할 수 있다.

그러나, 상기한 자체-흡인 냉각 장치의 기능에 있어서 냉매의 능동적 공급이 제공되지 않는다는 것이 매우 중요하다. 이 장치는 실온에서 주위 공기와 함께 작동한다.

이러한 시스템이 더 높은 제조 속도의 성취와 관련된다고 입증되었지만, 이들은 상당한 단점을 일으키고, 이들 단점은 하기에 더욱 상세히 설명할 것이다.

이러한 장치의 명백한 단점은, 공업 장치에서 통상의 개개 필라멘트 다발간 또는 방사 위치 간의 짧은 거리 때문에, 제조 기계의 길이에 걸쳐서 균일한 온도를 확신할 수 없다는 것이다. 가장 바깥쪽 방사 위치의 냉각 튜브는 기계 중심부에서의 튜브보다 온도가 낮다. 이런 식으로 감소된 냉각속도는 후에 중심부에서 제조된 실패와 비교하여 모서리에서 제조된 실패의 필라멘트에 있어서 다른 물품 특성을 초래한다.

냉각 튜브의 주위에서 고르지 못한 방사상 온도 분포는 특히 필라멘트 다발 내에서의 균일성에 불리한 영향을 미친다. 온도 피크는 인접한 방사 위치의 튜브에 대한 연결점에서 발생하며, 이것은 필라멘트 다발 내에서 고르지 못한 냉각을 초래한다.

특히 종래 기술의 장치의 냉각 튜브의 유지와 작동은 실제적인 사용에서 매우 이롭지 못하다. 필라멘트 다발은 정확히 튜브 중심을 통과하여야 하며, 그렇지 않으면 공기역학이 교란되고 제조되는 필라멘트 야안의 질이 떨어진다.

가장 중요한 단점은 방사 공정의 매 시작 전에 필라멘트 다발을 튜브를 통해 운반하는 것이 필요하다는 것이다. 또한, 예를 들면, 튜브가 단량체 또는 절단된 필라멘트에 의해 오염되었는지, 이른바 보풀이 생기는 지를 결정하기 위한 점검이 어렵다. 장착된 상태에서 튜브를 청결히 하는 것은 실질적으로 불가능하다.

종래 기술에서 설명된 방법은 높은 방사 속도에서 실시되기 위해 매우 높은 방사 온도를 필요로한다. 열거된 실시예에서, 방사온도는 통상의 수치를 최대 20K까지 초과한다. 이러한 높은 온도는 상당한 정도로 이 방법의 의존성에 부정적인 영향을 미치고 방사 기능부전 때문에 방해 빈도를 증가시킨다. 방사 기능부전은 다음과 같은 다른 이유로 유발될 수 있다:

a. 구멍의 가장자리에서 단량체 또는 연소된 용융물의 침전으로 인한 방적돌기의 오염

b. 열로 발생되는 중합 용융물에서의 이질성

c. 냉각하는 동안 공기역학적 난류

따라서, 본 발명은 향상된 직물의 기계적 특성 및 좀더 균일한 염색 친화력 및 방사 기능부전의 수가 감소된 필라멘트 야안을 제조하고, 생산 용량이 증가하고, 장치를 작동하고 이들을 청결하게 유지하는 것이 간단하게 된, 열가소성 중합체로 만들어진 필라멘트의 방사와 관련된 냉각 단계를 고안하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 냉각 장치의 전체도이다.

도 2a는 각각 냉각 장치를 갖는 다중 위치 방사 장치의 개략도이다.

도 2b는 냉각 장치, 덮개, 및 오목부를 갖는 방적돌기의 세부도이다.

도 2c는 교체가능한 즉 이동가능한 방적돌기 오목부를 갖는 것을 제외하고는 도2b와 같은 세부도이다.

도 3은 변형한 냉각 장치(부분적으로 열린)의 개략도이다.

도 4a는 온도 절연체 벽사이의 조절가능한 냉각 장치의 도면이다.

도 4b는 추가의 구멍난 측벽을 갖는 조절가능한 냉각 장치의 도면이다.

도 4c는 조절가능한 냉각 장치의 위에서 본 도면이다.

도 4d는 냉각 장치의 여러 가지 횡단면 형태의 개략도이다.

도 5a, 5b는 톱날 고리(set collar)에 의해 내부 직경을 바꿀 수 있는 여러가지 변형 구현예를 나타낸다.

도 6은 냉각 장치내 구멍의 여러 가지 열 배치의 개략도이다.

도 7은 냉각 장치 구멍의 뚫음 각도의 개략도이다.

도 8은 필라멘트 번수 및 냉각 장치 직경의 작용에 따른 유스터 값을 나타낸다.

도 9는 관 직경 D의 작용에 따른 번수를 나타낸다.

도 10a, b, c는 여러 가지 길이를 갖는 냉각 장치의 변형물을 나타낸다.

도 11a, b, c는 여러 가지 길이를 갖는 냉각 장치의 변형물을 나타낸다.

도 12는 냉각 장치에 따라서 측정된 온도 분포를 나타낸다.

도 13은 방사 완성품의 위치를 정하는 세부의 개략도를 나타낸다.

상기 목적은 청구항 1의 특징에 따르는 열가소성 중합체로 만들어진 용융 방사 필라멘트를 주위 공기에 의해 수동적으로 지연 냉각하는 장치에 의해, 그리고 청구항 17에 따르는 방법에 의해 달성된다.

특히 상기 목적은 각 냉각 장치의 횡단면에 걸쳐 그리고 생산 장치에서 모든 장치에 걸쳐 고른 온도 분포를 가능하게 하는 장치 및 방법에 의해 달성된다.

여기서, 본 발명에 따르는 장치의 작동에 있어서 필라멘트 다발을 운반하는 냉각 장치가 충분히 높은 온도를 갖지만, 과도한 온도는 아니며, 이 온도는 장치 길이에 걸쳐서 중합체의 고화점 이하가 되고, 작동하는 동안 장치의 횡단면에 걸쳐 대부분 일정하게 되는 것이 중요하다.

온도를 일정하게 하는 것은, 특히 방사 장치의 개개의 필라멘트 다발을 동심형으로 둘러싸고, 유리한 방식으로, 신장되고, 튜브 형태로 되고, 구멍이 내어진 엠보스피너렛(embospinneret)으로서 보스피너렛(bospinneret)이 되는 냉각 장치가 이들이 배치된 방적돌기 플레이트로부터 적어도 20㎜의 거리에서 부착되고, 열 절연체가 제공된다는 점에서 가능해 진다.

상기 열 절연체는 냉각 튜브의 주위에 걸쳐서 훌륭한 일정 온도 분포를 달성하는 것을 가능하게 할 뿐만 아니라, 인접한 냉각 장치가 또한 서로 열적으로 절연되는 것을 가능하게 해준다. 상기 절연은 특히 조밀한 구조와 관련하여 통상 인접한 방사 위치 간의 줄어든 거리 때문에 필요하다. 이것은 튜브 주위의 비대칭 온도 분포의 형성을 방지하고 기계 중심에서의 냉각 장치와 공업 장치에서의 외부 위치에서의 냉각 장치 간의 온도가 다른 것을 방지하는 것을 가능하게 해준다.

열 절연체는 바람직하기로는 상기한 낮은 열 전도도를 갖는 재료로 구성된다. 특정 구현예에서 절연체는 또한 추가의 가열 요소를 함유할 수 있다.

방적돌기가 열을 방출할 위험이 있기 때문에 냉각 장치는 방적돌기 플레이트와 직접 접촉하여 부착되어서는 안된다. 유리하게는 냉각 장치는 방적돌기와 냉각 장치 사이의 덮개를 통해 간접적으로 가열되며, 즉, 이 덮개는 열을 전도하는 금속 판 플레이트의 기능을 갖는다. 따라서 이 덮개는 방적돌기로부터 열의 제거를 방지한다. 또한, 이것은 냉각 장치를 충분하게 가열하기 위한 기회를 제공한다. 이 덮개는 유리하게는 방적돌기가 단순히 이것을 선회함으로써 세척될 수 있는 방식으로 구축된다.

이것을 청결하게 유지하는 이유 및 쉬운 작동을 위해, 바람직한 구현예에서 본 발명에 따른 냉각 장치는 개방용으로 2개의 부분적으로 긴 튜브로 이루어진다. 이러한 개방은 장치의 내부의 청결과, 장치가 장착된 상태에서 힘들이지 않고 세척하는데 있어서 정확한 점검 및 방사에서 절단 후 필라멘트 다발이 문제없이 삽입 되고 통과하도록 해준다.

또한 냉각 장치의 분리된 구현예는 냉각 장치의 내부 직경의 다양한 고안을 가능하게 해주고 따라서 방사의 다양한 용융 작업 처리 또는 형태에 적용되도록 해준다.

냉각 장치의 구멍이 내어진 보스피너렛은 원통형, 원뿔형, 타원형 또는 다각형의 횡단면을 가지며, 원통형의 것이 바람직하다.

냉각 장치는 유리하게는 방적돌기에 상응하는 횡단면 형태를 가지며 특정한 구현예에서 이들의 내부 직경은 결합된 방적돌기를 빠져나오는 필라멘트 다발의 직경에 맞춰진다.

다양할 수 있는 냉각 장치의 내부 직경은 특정한 구현예와 관련하여 스프링이 장착된 고정 장치에 의해 조정할 수 있다.

본 발명에 따른 장치의 냉각 장치는 충분히 고온에 도달할 수 있고 심지어는 수동적인 지연 냉각에 요구되는 온도 분포에 이를 수 있어서, 우수한 열 전도성을 위해 종래 기술에서와 같이 스크린으로서가 아니라 구멍이 내어진 적당한 벽 두께의 신장된 튜브 형태의 몸체로서 고안된다.

여기서, 튜브의 벽 두께는 본 발명에 따른 장치의 기능에 있어서 매우 중요하다. 이것은 주로 본 발명에 따라서 장치의 상부에서 하부로 단위 시간당 흐를 수 있는 열량을 결정한다. 대체로, 모든 구멍이 열 흐름을 방해한다. 그러나, 냉매인 공기의 자동 흡인에 의한 수동적인 냉각에 있어서 필라멘트 다발에 의해 방해받지 않는 것이 필수적이다.

만일 벽 두께가 1㎜ 미만이면, 주위 공기로의 열대류 때문에, 튜브가 너무 강하게 냉각되고, 따라서 필라멘트가 매우 뚜렷하게 냉각된다. 실제적으로 그리고 경제적인 이유로 벽 두께의 바람직한 상한은 10㎜이다. 특히 명백한 열 전도도를 갖는 물질이 바람직한 구조 재료이다. 경제적이며 기술적인 제조 이유로 본 발명에 따르는 장치의 튜브는 바람직하기로는 알루미늄 또는 구리로 만들어 진다.

또한, 냉각 장치의 벽 두께도 유리하게는 그 길이에 맞춘다. 이것은 또한 튜브 길이에 걸쳐서 벽 두께를 변화시키고 이런 방식으로 온도 분포를 고르게 하기 위해 제공될 수 있다.

이 경우에 바람직한 길이는 300㎜ 이상이고 최대 1800㎜이지만, 350 내지 1500㎜의 범위가 바람직하다.

튜브 길이를 변화시키기 위한 유리한 구현예에는:

망원경형(telescope-like) 구현예

풀무형(bellows-like) 구현예

끼워 넣을 수 있는(pluugable) 형의 구현예가 있다.

모든 구현예들에 있어서, 개개 튜브 부분 간의 방해받지 않는 열 전도가 필요하다.

냉각 장치의 큰 길이는 바람직하기로는 검은색으로 채색되고 특정한 변형 구현예에서 외부로부터 가열된다. 이를 위해, 요구되는 온도 프로파일이 라디에이터 또는 가열 부재의 도움으로 세로 방향으로 또는 주위에 설치될 수 있다. 다른, 특히 간단한 변형예는 즉시 냉각 장치를 열적으로 절연하는 재킷, 예를 들면 상자 또는 실린더로 싸는 것으로 이루어진다. 냉각 장치와 주위 간의 열 교환은 이에 의해 감소될 수 있다. 어떠한 경우에도 이 보조 재킷은 냉각 장치에서 필라멘트 다발의 자체 흡인 효과를 방해해서는 안된다. 이것도 역시 구멍이 내어져 있다.

단순화된 구현예에서, 절연 재킷은 간단히 냉각 장치의 플라스틱 코팅으로서 고안된다. 충분한 두께때문에, 이러한 코팅은 냉각 장치와 재킷 간의 절연체를 대신할 수 있다.

본 발명에 따라서, 가능한한 많은 열을 방적돌기 근처에 있는 냉각 장치의 상부에서 아래쪽으로 전달하기 위해, 구멍의 밀도, 특히 구멍의 크기, 갯수 및 형태는 유리하게는 냉각 장치의 길이에 대해 다양하다. 이 경우에, 대체로 구멍 간의 측면 거리 b는 필라멘트의 진행 방향에서 이들의 거리 a보다 크다. 낮은 구멍 밀도 또는 상대적 자유 표면은 필라멘트가 이들의 낮은 속도 때문에 단지 적은 공기를 흡인하는 상부 영역용으로 충분하다.

이른바 상대적 자유 표면은 또한 내부 재킷 표면과 관련하여 구멍의 자유 횡단면 또는 개방 면적으로 불린다. 냉각 장치의 구멍의 전체 표면에서와 같이, 유리하게는 필라멘트의 수와 번수에 맞춘다. 더 큰 상대적 자유 표면은 모세관이 거의 없는 제품보다는 다중 모세관 필라멘트 야안에 있어서 필요하다. 모든 경우에 상대적 자유 표면이 30 내지 70%, 바람직하기로는 35 내지 60%인 튜브가 충분하다. 필라멘트 수가 작을수록 요구되는 자유 표면은 감소되며, 번수가 증가할수록 요구되는 자유 표면이 증가되지만, 항상 상기한 30 내지 70% 범위에 있다.

정의된 상대적 자유 표면에 있어서, 큰 구멍이 주위와의 열 교환을 위해 더 적은 가장자리 표면을 제공하기 때문에, 몇 개의 큰 구멍은 많은 작은 구멍보다 더 이롭다. 튜브 아래로 일렬로 확장되어 있고 비스듬한 오목부가 없는 구멍의 열이 또한 이롭다.

일반적으로, 필라멘트의 자체-흡인 효과가 방해받지 않아서 난류가 피해지는 것이 중요하다. 반면, 만일 구멍이 너무 크지 않게 만들어져서 필라멘트가 매우 급속하게 냉각될 수 있다면 유리하다. 모든 경우에 냉각 장치의 각 부분에서 필라멘트의 고화는 구멍의 자유 표면의 크기의 함수이다.

냉각 장치의 유리한 변형 구현예는 필라멘트가 고화하는 세로 부분에 대해 충분한 자유 표면을 갖는 엠보스피너렛이다. 이들의 길이는 바람직하기로는 필라멘트의 고화지점을 지나는 100 내지 250㎜에서 끝난다.

유리한 변형 구현예에서 단위 표면당 벽 두께, 간격, 구멍의 표면 및 갯수는 적당한 방식으로 서로에 맞춰진다.

기본적으로 구멍의 형태는 약간 중요하다. 그러나, 강력한 냉각 효과를 위하여 튜브 축과 평행인 세로축을 갖는 신장된 구멍이 유리하다.

벽 두께/구멍 직경간의 비가 1인 경우에, 방사상 대칭의 이유로, 구멍 축 지점은 정확히 튜브 중심을 향하고, 바람직하기로는 필라멘트 다발의 중심에 따르는 것이 중요하다. 튜브 축에 대해 90℃ 미만의 구멍의 내경 각도는 필라멘트의 진행 방향에서 아래로 경사져서, 냉매는 필라멘트의 진행 방향에 반대로 흡인되지 않고, 야안의 균일성에 부정적으로 영향을 미칠 수 있는 난류가 피해진다.

열가소성 중합체의 용융 방사 필라멘트의 주위 공기에 의한 수동적인 지연 냉각 방법에 있어서, 동심형으로 다발을 둘러싸는 냉각 장치는 냉매인 공기를 침투시킬 수 있고, 필라멘트의 냉각을 열 절연체에 의해 지연시키며, 청구항 1 내지 16에 따르는 장치가 결합된 방적돌기를 배출하는 각 필라멘트 다발에 제공된다.

이러한 냉각 장치에 의해 방사속도 2300m/분 이상에서의 마이크로필라멘트, 또는 방사속도 5000m/분 이상에서 더 높은 필라멘트 번수를 갖는 필라멘트에 대하여 방사 온도를 최대 290℃로 낮추는 것이 가능하다.

이와 관련하여, 유리하게는 다음의 내용을 주목해야 한다:

튜브 벽 두께는 냉각 장치에서 필라멘트의 고화점까지 최적의 열 전도를 확실히 하기 위해 최소 두께 이하로 떨어져서는 안된다.

최소의 상대적 자유 표면은 필라멘트 다발의 자체-흡인 효과를 방해하지 않고 야안의 균일성에 부정적 영향을 미치지 않으면서 정의된 번수에 대해 선택된다.

하기 실시예 1은 실시예 4와 비교하여, 냉각장치의 형태와 방사 매개변수에 의해 10K 만큼 방사 온도를 감소시키는 것이 어떻게 가능한지를 보여준다. 냉각 장치의 직경은 반드시 방적돌기 형태와 상관관계가 있으며 방적돌기의 모세관 구멍의 원의 직경에 상응하는 최소의 값이다. 이것은 유스터(Uster)값에 반드시 영향을 미친다.

또한 각 면적에 대해 최적의 설치와 관련된 냉각 장치 직경을 주어진 방사 장치에 따라 이 기술에서 숙련자들이 쉽게 결정할 수 있다는 것이 번수에도 적용된다.

구멍 크기, 구멍의 수 및 구멍 간격과 상대적 자유 표면은 유리하게는 방사되는 필라멘트의 번수와 수의 상관관계로서 선택된다. 후자는 유리하게는 최소 30%이고 최대 70%이다.

냉각 장치와 필라멘트 간의 매우 짧은 거리는 기본적으로 둘간의 우수한 열 이동에 있어서 유리하다. 하한은 필라멘트와 튜브 벽 간의 접촉 때문에 필라멘트 절단의 증가하는 수에 있다.

방적돌기 구멍으로부터 나오는 필라멘트들 간의 거리 3 내지 15㎜와 관련하여, 튜브와 필라멘트 간의 거리는 최소 4 내지 최대 15㎜가 유리하고, 이에 의해 5 내지 8㎜가 바람직하다.

방적돌기 구멍이 단일 원으로 배열된 바람직한 구현예에서, 사용된 냉각 장치에서 각 필라멘트는 벽으로부터 동일한 거리를 가지며 따라서 동일한 냉각을 거친다. 이러한 방사상 대칭으로 특히 균일한 제품을 제조하게 된다.

바람직한 변형 구현예에서, 사용된 냉각 장치의 길이는 이미 방사된 가장 굵은 번수에 의해 결정된다.

필라멘트 다발의 고화 지점이 여전히 튜브 내에 위치한다는 것이 중요하다. 유리하게는 상기 지점은 적어도 장치의 말단 전 100㎜, 바람직하기로는 적어도 250㎜에 있다.

더 짧은 거리에 있어서 필라멘트 다발이, 튜브 구멍을 통과하는 대신 필라멘트 이동에 반대되는 튜브 말단을 통과하는 공기를 흡인할 위험이 있다. 이것은 상당한 난류를 유발한다.

종래 기술의 장치와 비교하여, 필라멘트의 고화가 증가된 내부 온도를 바탕으로 더 후에 발생하기 때문에 본 발명에 따르는 장치의 냉각 장치의 길이가 더 길다.

냉각 장치의 유리한 변형 구현예는 본 발명에 따르는 장치를 다양한 방적돌기 형태, 번수 및 필라멘트 수에 적용하며 따라서 다른 공기역학에 적용할 수 있도록 하기 위해 이들의 내부 직경과 이들의 길이 모두에 다양하게 적용될 수 있다.

바람직한 길이는 300㎜이상이며, 최대 1800㎜이지만, 바람직하기로는 350㎜내지 1500㎜이다.

유리한 변형 방법에서, 충분한 자유 표면을 갖는 냉각 장치가 필라멘트가 고화되는 세로 부분에 사용된다. 이들은 바람직하기로는 필라멘트의 고화 지점을 지나는 100 내지 250㎜에서 끝난다.

냉각 장치의 바람직한 총 길이는 300 내지 1800㎜이다.

다른 제품 번수와 관련하여 본 발명에 따르는 방법의 적용에 있어서, 방적돌기로부터 튜브의 거리는 20 내지 200㎜의 범위, 바람직하기로는 30 내지 150㎜의 범위이며, 방적돌기와 냉각 장치의 덮개의 높이는 40 내지 450㎜인 것이 유리하다.

또한 바람직한 변형 구현예에서, 방사 완성품의 사용은 장치에 의해 큰 번수 범위를 포함하기 위해 높이에 다양하게 적용될 수 있으며, 냉각 장치 내에 위치될 수 있다.

종래 기술로부터 방사 배향을 감소하기 위해서는 5000m/분 이상의 속도에서 필라멘트를 제조하기 위해, 또는 0.3 dtex 내지 0.8dtex의 필라멘트 번수를 갖는 필라멘트 야안을 제조하기 위해 더 높은 방사 온도를 적용하는 것이 필요하다는 것이 알려져 있다. 여기서 발생하는 단점은 이미 기재하였다.

본 발명에 따른 냉각 장치의 사용에 있어서, 놀랍게도 튜브의 간접 가열로 방사 속도 5200m/분 및 최종 번수 77dtex f36의 예와 관련하여 덮개에 의해 통상 297℃에서 287℃로 방사 온도를 감소시킬 수 있다는 것이 밝혀졌다.

비교에 의해 다음의 실시예 1 내지 4에서, 절단부에서 신장의 미리 결정된 수치에 대하여 감는 것을 6600m/분 까지 그리고 방사 속도를 5400m/분까지로 제조 속도를 증가시킬 수 있다는 것이 보여질 것이다.

독일 특허 DE 42 08 568 또는 유럽 특허 EP 0 530 652 B1에 따르는 종래 기술로부터 비교할 수 있는 모든 실시예와 관련하여, 방적돌기 온도 296 내지 301℃, 그러나 적어도 293℃가 이들 방사 속도에 대해 언급된다.

본 발명에 따른 장치의 냉각 장치를 사용하는 동안, 약 10℃, 적어도 6℃ 만큼의 방사 온도의 감소는 독일 특허 DE 196 26 051 A1 Spinneret with Integrated Heat Insulation에 기재된 바와 같이 방사 방법의 오랜 시간 안정성에 명확한 영향을 미친다. 알려진 방법과 비교하여, 용융 중합체의 명백히 감소된 열 분해 및 또한 방적돌기의 명확히 감소된 오염 때문에, 방적돌기 세척 간격을 70%까지, 그러나, 적어도 30% 까지 확장하는 것이 가능하다. 또한 놀라운 방법에서 본 발명에 따른 장치를 사용함으로써 감소된 방사 온도에서, 증가된 생산 속도에도 불구하고 야안 특성이 향상되었다는 것이 밝혀졌다. 실시예 2에서 보듯이, 특히 품질 번호가 증가 하며, 이것은 용융물 분해를 감소시킬 수 있다.

예를 들면, 독일 특허 DE 28 36 514 C2에서, 품질 번호는 절단력의 정확한 제품 및 절단부에서 신장의 제곱근으로서 정의된다.

낮은 방사 온도는 용융 중합체의 열적 분해 속도를 낮추고, 그의 분자량 분포는 바람직하기로는 일정하게 유지된다. 이에 의해 용액 점성도는 증가하고, 낮아진 방사 온도가 더 높은 야안 신장을 일으키기 때문에 용융물의 점성도도 증가한다. 증가된 야안 신장은 필라멘트를 안정화하고 감소된 유스터값(DIN 53 817에 따른다)으로 표현되는 균일성 정도를 높인다.

또한, 놀랍게도 낮은 제조 속도로 처리시에 냉각 장치를 사용할 때 방사 온도를 낮추는 것이 가능하며, 이에 의해 필라멘트당 1dtex 미만의 방사 번수를 갖는 제품을 제조하게 된다(실시예 5와 6). 이러한 가느다란 데니어 제품은 고속 방사 방법과 유사하게 매우 높은 방사 온도에서 상업적으로 제조된다(실시예 7).

본 발명에 따라 냉각 장치가 충분히 고온인 방법을 사용하는 것이 필요하다. 모든 알려져 있는 장치에서는 저온에서 필라멘트를 방사할 수 없다(실시예 3). 이들 장치는 이들 장치의 상부에서 하부로 불충분한 열을 전달할 뿐이다. 감소된 방사 온도에서 필라멘트는 매우 급속하게 냉각된다. 이들은 품질 번호가 높긴하지만 급격하게 증가된 절단률을 나타낸다(실시예 4와 비교된 실시예 3)

따라서, 본 발명에 따르는 방법에 의해 유리한 방법으로, 이들의 물리적 직물 특성, 특히 뛰어나게 균일한 염료 친화력과 특히 균일한 분자량 분포로써 구별되는 필라멘트 야안을 제조할 수 있다.

또한 본 방법의 잇점은 공정의 중단 빈도의 감소로 인해 상당히 길어진 제품 길이이다. 이러한 잇점 때문에 본 발명에 따르는 장치를 사용하는 경우, 낮은 방사 온도, 방적돌기의 오염의 축적, 및 제조 장치의 방사 구성 요소와 주입 및/또는 압출 구성요소에서 용융 중합체의 분해가 명백히 감소한다.

추가의 장점은 필라멘트 다발을 둘러싸는 냉각 장치의 튜브의 직경을 변화시킬 수 있다는 것이다. 이 때문에, 제품의 예를 들면 번수에서의 변경을 매우 빠르게 고칠수 있다.

본 발명에 따르는 방법 및 본 발명에 따르는 장치는 모든 열가소성 중합체로 만들어진 필라멘트에 적합하지만, 특히 폴리에스테르와 코폴리에스테르 및 폴리아미드로 만들어진 필라멘트에 적합하다.

실시예

이하, 본 발명에 따르는 방법 및 본 발명에 따르는 장치를 도 1 내지 13에서 예시 구현예에 의해 더욱 상세히 설명할 것이다.

도 1은 장치의 방적돌기(2), 소위 스핀상자(3), 장치에서 나온 필라멘트 다발(4), 관 모양의 구멍 뚫린 냉각장치(5), 측벽 형태의 온도 절연체(6) 및 구멍 뚫린 전면 껍데기(housing) 부재(7a)와 구멍 뚫린 후면 껍데기 부재(7b) 뿐만아니라 덮개(8)를 갖는 본 발명에 따른 장치의 전체도를 개략적으로 나타낸다. 후자는 스핀 상자(3)와 오른쪽 측벽(6) 및 두 개의 껍데기 부재(7a)와 (7b)로 형성된 껍데기(9) 사이의 연결을 제공한다. 덮개(8)의 한쪽면에는 플랩(10)이 제공되고, 이를 통해서 방적돌기 플레이트(2)에 접근을 확실하게 한다.

방사 장치에서 몇 개의 방사 위치를 도 2a에 개략적으로 나타내었고, 도면에서 명백하게 하기 위해 전면 껍데기 부재(7)를 부분적으로 잘라서 열린 도면을 나타내었다.

중합체 용해물을 스핀 상자(3)안의 개개의 방적돌기(2)에 용해 라인(1)을 경유하여 균일하게 공급한다. 전체 방적돌기 플레이트(2)는 한계(term) 방적돌기에 의해 덮어진다고 본 명세서에서 생각되고 있다. 용해물 S는 개개의 필라멘트 형태로 방적돌기 플레이트(2)의 구멍으로부터 빠져나온다. 이들은 냉각장치(5)를 통해 냉각 및 응고를 위해 이동되고, 감기기에 앞서 필라멘트 다발(4)로 결합된다. 이것은 방사 완성품 적용에 의해 바람직하게 수행된다(도 13a, 13b, 13c 참고).

방사하는 동안, 온도 절연체의 구멍 뚫린 껍데기(9)의 구멍 뚫린 전면 껍데기 부재(7a)는 닫힌다.

본 발명의 예로든 구현예에서 관 형태로 나타낸 관 모양의 구멍 뚫린 냉각 장치(5)는 온도 절연체의 벽에 의해 서로 분리된다. 이들은 개개의 방적돌기(2a)흐름(flush)에 인접하지 않고, 대신 길이 h 에서 덮개(8)아래의 스핀 상자(3)위에 설치된다(도 1 참고).

도 2b 및 도 2c 에서, 방적돌기 플레이트(3)로부터 본 발명에 따른 장치까지의 변화를 상세하게 나타내었다. 그렇지 않으면 방적돌기가 열을 손실할 위험이 있기 때문에, 냉각 장치의 관(5)들은 방적돌기(2) 흐름과 접하지 않는다. 이들 방적돌기(2)는 덮개(8)를 경유하여 간접적으로 가열될 수 있다. 덮개가 있는 관(5)의 우수한 온도 접촉은 충분한 가열을 위해 이롭다. 덮개(8)는 이러한 방법으로 설치되어 플랩(10)이 열리도록 간단히 살짝 건드림에 의해 방적돌기(2)의 세척을 할 수 있다.

이로운 변형물에 있어서 덮개(8)는 열 손실을 방지하기 위해 추가로 절연될 수 있다. 교란을 방지하게 위해 작은 구멍들이 더욱 제공될 수 있다.

스핀 상자(3)내에 오목부를 갖는 방적돌기 플레이트(2)를 도 2b 에 나타내었고, 도 2c 에는 조절 가능한 오목부 장치(11)를 갖는 변형물을 나타내었다. 이 조절 가능한 오목부 장치(11)에 의해 오목부가 움직일 수 있도록 조절하는 것이 가능하고, 그 결과 방적돌기 플레이트의 세척이 여전히 문제 없이 가능하다.

도 3은 부분적으로 절단되고 부분적으로 분해도인 본 발명에 따른 추가의 예로든 구현예를 개략적으로 나타낸다. 전체 장치의 열림은 한편으로는 방적돌기(2a)의 세척과, 다른 한편으로는 설치된 상태에서 전체 냉각 장치의 세척을 허용한다. 이 끝에서 관(5)은 부분적인 관(5a)와 (5b)로서 구현되고, 각각 측벽의 온도 절연체는 두 개의 부분적인 측벽(6a)와 (6b)로서 구현되고, 이들은 스핀 상자(3)방향으로 부분적인 관 (5a)와 (5b)의 끝을 지나가고, 그 결과 덮개(8)는 두 부분(이 변형물에서, 냉각 단위(13)의 전체 전면 반쪽은 돌저뀌 연결부(12)를 통해 선회할 수 있게 배치되기 때문에, 플랩(10)은 생략하였다.)으로 제공될 수 있다.

도 4a, 4b, 4c 및 4d 는 냉각장치의 구멍 뚫린 씨이트 금속 측면도(14)의 관 모양의 횡단면을 묘사한 여러 가지 구현예를 나타낸다.

도 4a 와 4b 에서 관과 유사한 형태의 필라멘트에 냉각 효과는 거의 같다. 도 4d 의 기하학적인 반측면도 18, 19, 20, 21 에 따른 구현예도 매우 우수한 결과를 보여준다.

도 4b 의 구현예에 따라서 추가의 구멍 뚫린 측면의 씨이트 금속판을 통한 공기의 들어감이 완전히 확실하게 되기 때문에, 도 4b 에 따라서 온도 절연체(6)의 측벽위의 스페이서(16)를 통해 고정시킴에 의해, 흡인 대칭이 도 4a와 비교해서 영향을 덜 받는다.

도 4c 에서 구멍 뚫린 씨이트 금속 반면(14)이 서로에 관해서 조절 가능한 나사(17)를 통해 어떻게 교체될 수 있는지와 또한 이런 방법으로 관 모양의 냉각 장치가 어떻게 변화될 수 있는지를 보여준다(비대칭임에도 불구하고).

냉각 장치(본 구현예에서 관 모양의 속이 빈 몸체)의 내부 직경의 다양한 구현예를 도 5a 와 5b 에 나타내었다.

도 5a 와 5b 에서 냉각장치의 직경은 스프링이 걸린 고정 장치에 의해 변화될 수 있다. 여기서 도 5a 에 나타난 장치는 구멍 뚫린 씨이트 금속 스프링 판(22)이고, 이것의 직경은 고정 장치(23)에 의해 바뀔 수 있다.

도 5b 에 따른 장치에 있어서, 도 5의 구멍 뚫린 씨이트 금속 스프린 판(22)은 긴조각(22)에 의해 대체되었고, 이것은 서로 일정한 간격으로 배열되어 있다. 사다리꼴 횡단면의 이들 긴조각(24)들 사이의 간격은 고정 장치(23)를 통해 계속 변화될 수 있고, 이것에 의해 미리 정해진 범위 내에서 직경을 조절하는 것이 가능하다.

도 6은 냉각 장치(5)의 관 모양의 몸체위의 유리한 구멍(25)의 열을 나타내고, 이들은 직선으로 위치하거나 또는 관 아래를 향해 비스듬하게 오목부로 위치한다.

그러나, 본 발명에 따른 장치의 기능은 구멍의 모양에 의해 제한되지 않는다. 각도는 수직선에 대해 0≤β≤45 범위내에 있다. 각도는 0≤β≤20 이 바람직하다.

도 7은 냉각 장치내의 구멍을 위한 벽 두께 d 에서 구멍의 뚫음 각도 α를 설명하고, 이것은 필라멘트의 풀림 방향으로 아래쪽으로 형성된다.

도 8에서 다양한 관 직경에서 다양한 번수의 유스터 값의 상관 관계로부터 각 번수에 유리한 냉각 장치의 최적의 관 직경이 보여질 수 있다.

도 9는 필라멘트 다발(4)의 전체 번수로부터 냉각 장치(5)의 최적의 관 직경의 상관 관계를 보여준다.

여러 가지 관 길이를 갖는 냉각 장치(5)의 특별한 구현예가 도 10a, b 및 c 에 나타나 있다.

도 10a 의 망원경형 구현예,

도 10b 의 풀무형 구현예,

도 10c 의 끼워 넣을 수 있는 형의 구현예.

여러 가지 관 길이를 갖지만 추가의 안정화 걸쇠가 있는 냉각 장치(5)의 추가의 변형물은 도 11a, b 및 c에 나타나 있다. 걸쇠와 관의 연결은 엠보 스피너렛이고, 이런 방법으로 필라멘트의 자체 흡인이 계속되어 예를들면 걸쇠에 사용되는 홀딩 고리가 바람직하게 주름지거나 또는 이들의 내부에 톱날이 제공되어 구멍 사이에서 관 몸체를 확실히 지지하는 것을 보장한다. 도 11c 에서 관 길이의 불연속적인 조절만이 가능한 반면, 도 11a 와 11b에 따른 구현예는 연속적인 조절이 허용된다.

도 12는 냉각장치(5)내의 온도 분포를 나타내고, 덮개 치수로부터 떨어져서 필라멘트의 냉각이 유리하게 지연되도록 한다. 상대거리 X 는 총 관길이에 대해서 아래쪽 끝(8)에서 시작하여 각각의 측정지점 까지의 거리를 나타낸다.

상대 온도 T 는 X = 0 (℃)에서 시작한 온도에 관해서 위치 X (℃)에서 측정된 온도이다.

방적한 필라멘트 다발의 첫 번째 길잡이로서 스핀 완성품 적용은 도 13a, b, 및 c 에 나타나 있다. 즉,

도 13a는 장치속으로 들어가지 이전,

도 13b는 냉각 장치 아래,

도 13c는 냉각 장치 내부.

소위 필라멘트 다발의 수렴점은 스핀 완성품 적용에 형성된다. 이러한 냉각장치로의 수렴의 높이 조절 가능한 지점을 교체하는 것은 필라멘트 다발에서 감소된 방사 장력 형성에 의해 구별된다. 낮은 방사 장력은 추가의 방적 과정에 특히 유리함을 나타낸다. 그러나 이어 붙이기는 방사 완성품 적용이 관 밖으로 확장된 경우에만 가능하다.

실시예 1 내지 4

실시예 5 내지 7

본 발명에 따라 향상된 직물의 기계적 특성 및 좀더 균일한 염색 친화력 및 방사 기능부전의 수가 감소된 필라멘트 야안을 제조하고, 생산 용량이 증가하고, 장치를 작동하고 이들을 청결하게 유지하는 것이 간단하게 된다.

Claims (23)

1. 냉매가 침투할 수 있는, 방적돌기 플레이트에 대해 하나의 냉각 장치가 필라멘트의 진행 방향에 배열되어 있고 동심형으로 필라멘트 다발(4)을 둘러싸도록 이루어진, 열가소성 중합체의 용융 방사 필라멘트를 주위 공기에 의해 수동적으로 지연 냉각시키기 위한 장치에 있어서, 상기 냉각 장치는 배치, 구멍 밀도, 구멍 형태 및 구멍 크기가 다른 구멍을 갖고, 방적돌기 플레이트로부터 20mm 이상의 거리에 배치되며 열 절연체(6)가 제공되어 있고, 1mm 이상의 벽 두께를 가지며 미리 결정된 내부 직경(D)을 갖고, 상기에서 냉각 장치(9)는 열 절연체(6)와 함께 개방되도록 고안되어 있으며, 냉각 장치(9)는 열전도 덮개(8)에 의해 스핀 상자(3)과 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 열가소성 중합체의 용융 방사 필라멘트를 주위 공기에 의해 수동적으로 지연 냉각시키기 위한 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 냉각 장치(9)가 30 내지 70%의 상대적 자유 구멍 표면을 갖는 신장되고, 튜브 형태이며, 구멍이 내어진 몸체(5)이고, 방적돌기 플레이트(2)에 맞춰진 횡단면 형태 및 필라멘트 다발(4)의 번수에 맞는 내부 직경을 갖고, 상기에서 구멍이 내어진 몸체의 재료와 형태는 몸체의 세로 방향에서 열을 가장 맣이 전도할 수 있게 해주는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 열 절연체(6)에 추가로 가열 부재가 제공된 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 냉각 장치(9)가 구멍이 내어진 하우징 또는 실린더에 의해 둘러싸여 있는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제 1항 내지 제 4항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 덮개(8)의 높이(h)가 40 내지 450mm인 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제 1항 내지 제 5항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 구멍이 내어진 몸체(5)가 원통형, 원뿔형, 타원형 또는 다각형의 횡단면을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제 1항 내지 제 6항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 구멍이 내어진 몸체(5)의 벽 두께가 바람직하게는 전체 길이에 걸쳐서 1 내지 10mm 사이에서 변할 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제 1항 내지 제 7항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 구멍이 내어진 몸체(5)가 우수한 열전도 특성을 갖는 재료, 바람직하기로는 구리 또는 알루미늄으로 이루어진 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제 1항 내지 제 8항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 구멍이 내어진 몸체(5)의 구멍(25)들이 열을지어 배열되어 있으며, 이러한 구멍들이 0≤β≤45 범위 내, 바람직하기로는 0≤β≤20 범위의 오목부를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제 1항 내지 제 9항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 구멍이 냉각 장치의 길이에 걸쳐서 크기, 수, 및 형태에서 다르게 엠보스피너렛된 것을 특징으로 하는 장치.
11. 제 1항 내지 제 10항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 구멍(25) 서로 간의 측면 거리(b)가 필라멘트 진행 방향에서 거리(a)보다 큰 것을 특징으로 하는 장치.
12. 제 1항 내지 제 11항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 구멍(25)이 냉각 장치(5)의 중심부로 향해 있는 것을 특징으로 하는 장치.
13. 제 12항에 있어서, 상기 구멍(25)이 필라멘트 진행 방향에서 90°각도로 또는 아래로 향해 있는 것을 특징으로 하는 장치.
14. 제 1항 내지 제 13항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 구멍(25)의 상대적 자유 표면이 전체 내부 재킷 표면의 35 내지 60%인 것을 특징으로 하는 장치.
15. 제 1항 내지 제 14항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 구멍이 내어진 몸체(5)의 길이가 300 내지 1800mm인 것을 특징으로 하는 장치.
16. 제 1항 내지 제 15항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 구멍이 내어진 몸체(5)의 내부 직경이 최소한 연결된 방적돌기 플레이트(3)로부터 나오는 필라멘트 다발(4)의 직경에 해당하는 것을 특징으로 하는 장치.
17. 방사 장치의 방적돌기 플레이트(2)에 대해, 냉매인 공기가 침투할 수 있으며, 정확히 동심형으로 필라멘트 다발을 둘러싸는 구멍이 내어진 몸체(5)로 이루어진 제 1항 내지 제 16항에 따른 장치에서 열가소성 중합체의 용융 방사 필라멘트를 주위 공기에 의해 수동적으로 지연 냉각시키기 위한 방법.
18. 제 17항에 있어서, 상기 장치가 방사속도 2300m/분 이상에서의 마이크로필라멘트, 또는 방사속도 5000m/분 이상에서 더 높은 필라멘트 번수를 갖는 필라멘트에 대하여 필라멘트의 냉각을 지연시키고, 방사 온도를 최대 290℃로 낮추는 것을 특징으로 하는 방법.
19. 제 17항 또는 제 18항에 있어서, 구멍 크기, 구멍 수 및 구멍 간격이 방사 필라멘트의 번수 및 수의 상관관계로서 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
20. 제 17항 내지 제 19항중 어느 하나의 항에 있어서, 구멍(25)의 상대적 자유 표면이 방사 필라멘트의 번수 및 수의 상관관계로서 선택되며, 총 표면의 30 내지 70%인 것을 특징으로 하는 방법.
21. 제 17항 내지 제 20항중 어느 하나의 항에 있어서, 냉각 장치(9)의 길이는 필라멘트의 고화 지점이 장치의 말단 전 100 내지 250mm에 위치하도록 선택된 것을 특징으로 하는 방법.
22. 제 17항 내지 제 21항중 어느 하나의 항에 있어서, 방적돌기 플레이트(2)로부터 나오는 필라멘트 서로간의 거리 3 내지 15mm, 냉각 장치(9)의 벽에 대한 거리 4 내지 15mm가 필라멘트의 번수와 수의 상관관계로서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
23. 제 17항 내지 제 22항중 어느 하나의 항에 있어서, 종래 기술에 따른 통상의 필라멘트의 방사 완성품이 냉각 장치(9)내로 합쳐지는 것을 특징으로 하는 방법.