KR20000069096A

KR20000069096A - 가연기

Info

Publication number: KR20000069096A
Application number: KR1019997004560A
Authority: KR
Inventors: 로렌츠헬무트
Original assignee: 이.파우. 뢰르허; 바마크 악티엔게젤샤프트
Priority date: 1997-09-26
Filing date: 1998-09-22
Publication date: 2000-11-25
Also published as: EP0943022A1; CN1097104C; WO1999016949A1; EP0943022B1; US6212867B1; DE59802429D1; CN1241228A

Abstract

본 발명은 가연 텍스쳐기계에 쓰이는 합성 멀티필라멘트사를 위한 가연기에 관한 것이다. 가연기는 각각 1개의 축 상에 배치되어 동일한 방향으로 회전하는, 3개 이상의 원판 세트로 되어 있다. 축들은 등변 다각형 형상으로 배치되어 원판들이 상기 다각형의 중심부에서 서로 겹칠 수 있도록 되어 있다. 빠른 사속에서 가능한 한 낮은 사의 장력을 달성하기 위하여 원판들의 원주면은 크기가 연사 지름의 최소한 35배가 되는 원주면 반지름을 갖는 구(球)나 도넛형의 구역 면이 된다.

Description

가연기{FALSE TWIST DEVICE}

가연 텍스쳐기계에 있어서 합성 멀티필라멘트사가 가연기를 통과할 때 예를 들어 2,000 rpm 이상으로 꼬인 상태로 이동되고 이렇게 꼬여진 상태에서 용융 한계까지 가열되고 그런 후에 다시 1차수의 전이점 미만의 온도까지 냉각된다는 원칙을 바탕으로 한다.

꼬임을 주기 위하여 US 4,235,071에 공지되어 있는 가연기를 사용한다. 이 가연기는 각 1개의 축 상에 배치되어 동일한 방향으로 회전하는 원판 세트 3개로 되어 있다. 축들은 등변 다각형의 꼭지점 상에 배치되기 때문에 원판들이 다각형의 중심에서 서로 겹친다. 사는 다각형의 중심에서 가연기를 통해 안내되며, 이때 사가 회전하는 원판들의 원주면과 접촉되고 그럼으로써 꼬여진다. 꼬임을 주어 미리 결정된 형태는 가연 텍스쳐기계 내에서의 가열과 뒤따른 냉각을 거쳐 고정됨으로써 꼬임이 풀어진 후에도 사에서의 권축이 유지되어 있다.

여기에서 요즘에는 가연 텍스쳐기계에서 폴리에스테르, 특히 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리아미드 6(펄론) 또는 폴리아미드 6.6(나일론)으로 된 사가 가공된다는 점을 고려해야 한다. 이때 사는 부분적으로 방향설정된 이송 사로부터 처리된다. 부분적으로 방향설정된 이송 사는 고속으로 방사되며, 이 때문에 텍스쳐기계에서 폴리에스테르의 경우에는 2:1 이하, 바람직하게는 1.8:1 이하의 비율로, 폴리아미드의 경우에는 1.3:1 이하의 비율로 적은 연신에 맡겨진다.

이러한 연신 공정에서 폴리에스테르사는 가열 구역에서 190℃ 내지 210℃의 온도에, 나일론사는 190℃ 내지 205℃에, 펄론사는 약 170℃의 온도에 맡겨진다.

가열 구역에서 유효 사 온도가 180℃, 바람직하게는 200℃를 넘어야 한다는 기술적 요구사항은 사속의 증가를 초래하고 공지된 냉각 장치를 이용할 경우에는 사가 과열된 온도로 가연기 내로 진입되는 결과를 낳는다. 사의 온도는 가연기 내로의 진입시 100℃ 보다 크게될 수 있다.

가연을 제공할 때 사속의 증가는 안정된 덱스쳐공정을 얻기 위해 더 높은 사의 장력을 필요로 한다. 이러한 사의 장력은 연신률을 높임으로써 달성할 수 있는데, 이것은 재차 사의 특성의 원치 않았던 변화(주로 저신장도)를 유발한다.

본 발명은 제 1 청구항의 대개념에 따라 가연 텍스쳐기계에 쓰이는 합성 멀티필라멘트사를 위한 가연기(假撚機)에 관한 것이다.

도 1은 가연기의 개략도, 및

도 2와 3은 원판 위로의 사의 통과뿐만 아니라 가연기 원판을 도시한 단면도.

따라서 본 발명의 과제는 전술된 종류의 가연기를 가연 텍스쳐기계의 가연 구역 내에서 1,000 m/min, 특히 1,200 m/min 이상의 사속에서 안정된 사의 통과가 이루어지도록 개량시키는 것이다.

이러한 과제는 본 발명에 따라 제 1 청구항의 특징을 갖는 가연기에 의해 해결된다.

본 발명은 가연기의 원판들이 사와 접촉하는 원주면에서 상응하는 큰 반지름을 가질 경우에, 증가된 사속에서 안정된 공정을 유지하는 가운데 사의 장력이 더 적은 정도로 증대되어야 한다는 인식을 바탕으로 한다. 측정 기술적으로 마찰계수의 감소가 확인된다. 이것은 원판 외피의 반지름이 -원판의 방사상 단면에서 보았을 때- 너무나 커서 그 결과 유발된 윤활제로 적신 사의 접촉 구간의 연장 때문에 마찰계수 또는 사의 장력의 증대(오일러의 법칙)를 기대할 수 있다는 면에서 놀라운 것이다. -반면에 아이텔바인의 법칙에 따르면 마찰계수 또는 사의 장력은 둘러싸여진 면의 반지름이나 길이가 아니라 오로지 접촉각에 의해서만 좌우된다는 점을 예상할 수 있다.- 실제로 마찰계수 또는 사의 장력의 감소는 늘어난 곡률 반경에 의해 유발된 사의 내부 마찰의 감소에 근거한다. 사의 내부 마찰은 가연기 내에서 사의 교번굽힘 스트레스에서 기인한다. 원주면 반지름이 증대할 수록 그만큼 교번굽힘 스트레스는 감소될 수 있다. 사의 교번굽힘 스트레스는 사의 지름이 작을수록 커지기 때문에 원주면 반지름(r)이 연사 지름(d_F)과의 비율에 있어서 연사 지름(d_F)의 최소 35배 이상이 되는 소정의 크기를 가져야 한다는 점이 밝혀졌다. 다음에서 '원주면'이란 원판 중 사와 접촉하는 면을 의미하며 외부면이란 전체 원판 면(전면 제외)을 의미한다.

현재 가연 텍스쳐기계에서는 주로 폴리에스테르사나 폴리아미드사가 가공된다. 이때 170 dtex 보다 작은 데니어를 갖는 폴리아미드사와 170 dtex 보다 큰 데니어를 갖는 폴리에스테르사가 주로 가공된다. 따라서 제 2 청구항에 따른 본 발명의 더 발전된 형태는 특히 폴리에스테르사의 가공용으로 이용된다.

폴리아미드사를 유리하게 가공하기 위하여 본 발명에 따른 가연기를 제 3 청구항에 따라 형성할 수 있다.

본 발명에 따른 가연기의 특히 선호되는 실시 형태에 있어서 원주면 반지름 (r)은 원판 높이(h)와의 관계에 있어서 원주면 반지름의 중심점이 원판의 중앙면 바깥쪽에, 바람직하게는 진입 모서리와 원판의 중앙면 사이에 오도록 하는 관계로 형성되어 있다. 그럼으로써 특히 마찰계수가 큰 원판의 경우 원주면이 대체적으로 외부면과 같고, 사가 전면의 모서리 위로 지나가지 않게 될 수 있다. 꼬임을 부여함으로써 사는 원판을 둘러쌀 때 사가 원판의 원주면과의 더 큰 경사각을 갖고 진입하고 원주면과의 더 작은 경사각을 갖고 송출되는 식으로 영향을 받게 된다. 그럼으로써 원판의 비대칭적 구조에 의하여 진입측 상에는 송출측 상보다 더 짧은 도넛형면의 단면만이 이용될 수 있다. 주로 예를 들어 폴리우레탄이나 고무같이 마찰에 강한 소재로 된 원판에 이용되는 이러한 형태의 가연기에서는 원판이 소정의 장착 위치에만 투입될 수 있다. 조립시 위치 에러를 방지하기 위하여 이러한 종류의 원판의 전면에 표시를 한다(예를 들어 찍힌 문구, 링 홈 등으로).

빠른 사속에도 불구하고 충분한 공정 안정성을 유지하면서 필요한 비틀림(예를 들어 2,000 rpm 이상)을 사에 부여하기 위하여 선호되는 발전된 형태의 가연기의 원판은 내열성 엘라스토머로 제조되었다. 이에 있어서 엘라스토머의 내열성 덕분에 원판에서 100℃ 이상의 사의 온도가 가능해진다.

본 발명의 특히 선호되는 발전 형태에 있어서 원판은 내열성 고무, 특히 수소로 포화된 니트릴 부타디엔 고무로 되어 있다. 이 소재는 높은 내열성을 보이면서도 또한 내마모성이 특히 좋고, 그밖에도 합성 멀티필라멘트사에 대하여 우수한 마찰성을 보이기 때문에 특히 유리하다. 따라서 이 소재는 빠른 사속과 고온에서의 사 가공에 특히 적합하다.

다음에서 첨부된 도면을 참고하여 한가지 실시예를 상술하겠다.

도 1은 본 발명에 따른 가연기의 한가지 실시예를 도시한다. 이 가연기는 예를 들어 EP 0 641 877에 개시된 텍스쳐기계에 설치되어 있을 수 있다. 따라서 당해 문서의 내용을 참조하도록 한다.

가연기는 평행한 3개의 축(4.1, 4.2, 4.3)으로 이루어졌다. 축(4.1, 4.2, 4.3)은 한쪽 끝(구동 말단)이 회전할 수 있게 베어링블럭 내에 위치하고 있고 축이 각각 등변 삼각형의 꼭지점에 위치할 수 있도록 배치되어 있다. 축(4.1)에는 자유단 쪽에서 원판 세트(3)가 꽂혀 있다. 원판 세트(3)는 서로 간격을 두고 배치되어 있는 개별 원판(3.1, 3.2, 3.3) 3개로 이루어졌다. 축(4.2)에는 원판 세트(6)가, 축(4.3)에는 원판 세트(5)가 꽂혀 있다. 원판 세트(6)와 원판 세트(5)도 역시 각각 서로 간격을 두고 배치된 개별 원판 3개로 이루어졌다. 원판 세트(3, 5, 6)의 원판들은 축들에 의해 형성된 등변삼각형의 가운데 구역에서 서로 겹친다. 축(4.1, 4.2, 4.3)은 구동 말단에서 여기에 도시하지 않은 구동 장치와 연결되어 있다. 이 구동 장치에 의하여 축과 동시에 원판 세트(3, 5, 6)의 원판들이 같은 방향으로 구동된다. 구동은 예를 들어 EP 0 744 480에 공지된 바와 같이 벨트 구동으로 이루어질 수 있다. 이 점에 있어서 당해 문서를 참조한다.

1개 원판 세트 내의 원판의 숫자는 예로 든 것이다. 그 이상 또는 그 이하의 원판을 1개의 축에 꽂을 수 있다.

가연기의 진입측에는 사가이드(7)가 배치되어 있다. 사(2)는 사가이드(7)를 통하여 오버랩 구역, 사실상 이 등변삼각형의 중심 구역에 도달한다. 그런 다음에 사(2)는 나선형으로 가연기의 구동측 쪽으로 안내된다. 이때 원판 세트(3, 5, 6)의 원판들은 원주면에서 사에 감싸여진다. 이를 위하여 사는 미리 정해진 송출 속도로 가연기에 연결된 하류의 이송 장치로 송출된다. 그럼으로써 사(2)에 가연기 상류에 배치된 가연 구역에서 세팅되는 가연이 가해진다. 가연기 내에서 사의 장력의 손실을 줄이기 위하여 원판은 원주면에서 비교적 큰 반지름을 갖는다.

도 2에서 도시하듯이 원판의 원주면은 일정한 반지름을 갖는 구(球)나 도넛형의 구역의 면처럼 형성되어 있다. 도 2는 도 1에서 도시한 가연기 원판의 방사상 단면도이다. 본 발명에 따른 원판 형태에서는 원주면(11)의 반지름(r)이 전체 원주면이 원판 높이(h)의 구역에서 균일하게 굴곡져 있도록 크게 형성되어 있다. 도 2에서는 일례로서 도 1에서 도시한 가연기의 원판(3.1)이 도시되어 있다. 이 예에서 원판(3.1)은 대칭으로 형성되어 있다. 원주면 반지름(r)의 중심점(M)은 원판(3.1)의 중앙면(9) 내에 위치한다. 원주면(11)은 사(2)에 의해 전체 원판 높이(h)에 걸쳐 둘러싸인다. 사(2)는 진입모서리(8)에 걸쳐 원주면(11)에 진입한다. 원판의 아래측에서 사(2)는 송출 모서리(10)를 거쳐 원주면(11)을 벗어난다. 이때 진입면에서 사(2)의 진입각(α)은 원판(3.1)의 송출면에서의 송출각(α)와 똑같은 크기이다.

원주면 반지름(r)은 본 발명에 따라 연사의 사 지름(d_F)보다 최소 35배 이상 크다. 사의 지름(d_F)은 사 데니어, 컬링 및 사 재료의 밀도를 바탕으로 산출할 수 있다. 따라서 각각의 사의 지름에 있어 마찰 원판을 최적으로 배치할 수 있는 가능성이 존재한다. 예를 들어 데니어 335 dtex의 폴리에스테르사의 경우 사의 지름(d_F)을 0.198 mm로 정할 수 있다. 본 발명에 따라 원주면 반지름(r)의 최소 크기가 8 mm가 되어야 한다는 결론이 도출된다. 데니어 110 dtex의 폴리아미드사의 예를 들어보면 사의 지름(d_F)이 0.123 mm이라는 결과가 산출된다. 본 발명에 따라 가연기의 원판들은 팩터 35를 유지하기 위하여 원주면에서 예를 들어 5 mm의 반지름을 가져야 한다.

도 3에서는 도 1의 가연기에 사용할 수 있을 원판의 또 다른 실시예를 도시하고 있다. 도 3에 도시한 원판에서는 원주면 반지름(r)의 중심점(M)이 중앙면(9)에 위치하지 않는다. 원주면(11)은 원판 높이(h)내에서 비대칭적으로 형성되어 있다. 특히 마찰계수가 큰 원판 소재의 경우에 사의 꼬임은 사의 진입각과 송출각이 달라지는 결과를 낳는다. 보통 원판 진입면에서의 진입각(α1)은 원판 송출면에서의 송출각(α2)보다 작다. 따라서 원판의 전체 높이(h)에 걸쳐 사가 원주면(11) 상에 균일하게 접촉하도록 하기 위하여 중심점은 각의 분할에 맞춰 중앙면(9)으로 이전되어야 한다. 원판(3.1)에서의 사의 전체 감싸은 각은 각(α1 +α2)들의 합으로 산출된다.

본 발명에 따른 가연기의 내열성, 내마모성 및 원판 원주면에서의 큰 곡률 반지름에 의한 사의 장력의 손실 감소로 인하여 사는 높은 안정성을 가지고 빠른 생산 속도로 가공될 수 있다. 본 발명은 엘라스토머나 고무 같은 상기된 원판 소재에만 국한되지 않는다. 가연기의 원판은 물론 금속이나 세라믹으로도 제작할 수 있다.

표시 번호 목록

1 베어링블록

2 사

3 원판 세트, 원판

4 축

5 원판 세트, 원판

6 원판 세트, 원판

7 사가이드

8 진입 모서리

9 중앙면

10 송출 모서리

11 원주면

Claims

각각 1개의 축 상에 배치되어 동일한 방향으로 회전하는, 3개 이상의 원판 세트를 포함하는 가연 텍스쳐기계에 쓰이는 합성 멀티필라멘트사용 가연기로서, 이때 축들은 1개의 등변 다각형의 꼭지점 상에 배치되어 있고 원판들은 다각형의 중심에서 서로 겹쳐져 원판의 원주면과 함께 나선형으로 감는 사의 경로를 형성하게 되어 있는 상기 가연기에 있어서, 원판의 원주면이 연사 지름(d_F)의 최소한 35배가 되는 크기의, 구나 도넛형의 방사상 단면에 위치한 반지름(r)을 갖는 구나 도넛형의 구역 면이 되는 것을 특징으로 하는 가연기.
제 1 항에 있어서, 170 dtex 보다 큰 데니어의 텍스쳐 가공된 사의 경우 원주면 반지름(r)이 연사의 지름(d_F)의 35배 이상 되는 것을 특징으로 하는 가연기.
제 1 항에 있어서, 170 dtex 보다 작은 데니어의 텍스쳐 가공된 사의 경우 원주면 반지름(r)이 텍스쳐 가공된 사의 지름(d_F)의 40배 이상 되는 것을 특징으로 하는 가연기.
이전 항들 중의 어느 한 항에 있어서, 원주면 반지름(r)이 원주면 반지름의 중심점(M)이 원판의 중앙면 바깥쪽에, 바람직하게는 진입 모서리와 원판의 중앙면 사이에 오도록 원판 높이(h)와 관계하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가연기.
제 1 항 내지 제 4 항 중의 한 항에 있어서, 원판들이 최소한 원주면 구역에서 100℃ 이상의 열에 저항을 갖는 내열성 엘라스토머로 되어 있는 것을 특징으로 하는 가연기.
제 5 항 또는 제 1 항의 전제부에 있어서, 원판이 내열성 고무, 특히 수소로 포화된 니트릴 고무(수소화 니트릴 부타디엔 고무(HNBR))로 되어 있는 것을 특징으로 하는 가연기.