KR20000070750A - 필라멘트원사 공기처리방법 및 당해 장치 - Google Patents

Abstract

필라멘트섬유사의 공기분사방법과 당해 장치에 관한것으로 14바(bar)이상의 고압공기를 사용하여 필라멘트섬유사를 신장연사가공하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 또한 필라멘트원사의 공기처리를 위한 장치에 관한 것으로서 한개 또는 복수개의 미세형 공기처리노즐, 14 내지 80바(bar) 특히 20내지 50바(bar)의 공기압축장치 및 특히 가공할 원사품질에 대한 섬유사인장하중, 속도 및 선택 작동압력에 대한 제어/조정장치를 가지고 있다.

특히 당해 장치는 연사신장치로서 구성되어 있으며 다수의 병렬 가공부분 신장 특히 POY-원사 또는 이에 상당한 섬유사속과 적어도 하나의 가열기, 냉각기 및 섬유사수량에 따른 다수의 공기처리-노즐을 가진 노즐블록 및 롤러 및 가열기전과 노즐블록후에 각 하나의 전달장치를 구비하고 있다.

Description

필라멘트원사 공기처리방법 및 당해 장치{Method and Device for Treating Filament Yarn with Air}

화학섬유로된 원사의 제조는 여러 제조과정으로 되어 있다. 개별무한-섬유사들은 고온의 유동성 열가소성 중합체-소재로부터 제사노즐을 거쳐 사출된 다음 연이어 냉각과정에서 경화된다. 소요성유사 개수는 여기에서 개별성유사 또는 연사(꼬임실)로 꼬여지며 이는 스테이플 파이버(staple Fiber)로 절단 되거나 연속섬유사상태로 놓아둔다. 이하 스테이플 파이버에 대해서는 더이상 다루지 않는다. 이것은 재래식 천연섬유연사의 제조 기본원리에 따라 공지되어 있는 바와 유사한 가공과정을 밟는다. 고압을 받아 발생한 대단히 미세한 섬유사는 또한 이에의하여 제조된 연사같이 몇가지 기본특성을 가지고 있다. 이로인하여 섬유제품의 제조에 필요한 안정되어 늘어나지 않는 섬유사의 직접적용을 방지한다. 섬유사의 중합시에는 연쇄분조구조가 당해 연쇄분자의 사전적응없이 형성된다. 이러한 원사의 인장강도를 높이면 상당한 길이의 소성변형이 발생한다. POY(프리오리엔티드 섬유사)로 표시한 이러한 원사의 대표적인것은 신률이 1:1.5 내지 1.8까지 소성변형이 된다.

30년전까지만 해도 대부분 여전히 LOY-품질로 제조되었으며 그율은 1:3 내지 3.8비율로 늘려야 했다. 당해 연신과정은 섬유사의 제조에 후에 사용하기 위하여 강제적으로 실시하고 있는 작업공정이다. 그이유는 불연이면 면형성부(늘어나지 않은 연사)가 1차 응력을 받을때 국부적으로 신장되지 않기 때문이다. 제 2의 특성은 반응후 직접 연사가 냉각될때 분자방향이 원사온도가 약 200℃ 및 그 이상에서 변화 할 수 있다는 데 있다. 유리변태온도이하의 온도 강하는 말하자면 웅력을 받아 변화된 분자방향의 고정역활을 한다. 제 3의 특성은 제 2의 특성에서 파생한다. 당해 원사는 고온상태에서 뒤틀림을 세게받아서 원사에 강한 꼬임을 부여한다. 이러한 조치는 다년간 널리 적용되고 있는데 이를 가연방법이라고 한다. 가연기로서는 현재 마찰스핀들이 가장많이 사용된다. 기계적으로 원사에 강제적인 꼬임을 주어서 원사내에 나선형 분자성향이 조성됨으로 안정후 이완된 상태에서 도 1의 선행기술에 따라서 그림의 우측에 약도로 도시되 있는 바와같이 개별 필라멘트는 굽어진 형태로 제공 가능하다. 이와같은 방법으로 형성되어 있는 나선형의 분자방향은 이완된 원사가 부피가커지거나 줄음진 구조로 될수 있다는 것이다. 이렇게 만든 제품은 가연사라고 하며 후의 최종제품에 섬유특성을 부여한다. 화학섬유원사의 또 다른 특성은 개별 필라멘트가 대단히 가늘다는데 있다. 경제적으로 생산실적을 올리기 위하여서는 다수의 필라멘트를 당해 수량의 원사들로부터 연속적이면서 대단히 고속도로 제조된다.

60년대에는 방사속도가 아직 약 1000m/분이었다. 이러한 속도는 그 이후로 연속 증가하여 국일에는 3000 ∼ 8000 m/분이 되었다. 기타 원사제조에 대한 2가지의 특수가공 방법에 대두되었다.

한가지 경우에서 꼬임은 직접 꼬임 과정과 연결되어 있으며 다른경우 (변수 〈1000 특히 〈 334)에서 가공은 꼬임과정과 분리되어야 한다. 제 2의 경우에서 방사속도(POY- 원사 3- 4000m/분)와 가능한 가공 속도간에는 큰 차이를 포함한다. 방사후에는 이에 따라서 리시브릴(receiver reel)을 구비해야 한다. 최종신장과 가공은 리시브릴에 의하여 장소와 시간에 따라 필라멘트-방사과정과 분리 실시되어야 한다.

조대한 가공원사의 경우에는 소위 BCF원사를 (숭고성 연속 필라멘트)직접 필라멘트 냉각 및 팽창으로 가공할 수 있다.

대표적인 BCF-생산속도의 범위는 2500 내지 5000 m/분이다. 가연사가공에 있어서 동시성과 연속늘림가공이 공지되어 있다. 양방법에서 섬유사진행 방향에 따라 우선 가열영역과 그 다음이 꼬임발생을 위한 기계 마찰 스핀들이 배설되는 것이 특징이다. 연속늘림 가공(도 1a)에서 1차단계로는 원사를 늘리며 우선 제 2의 연사응력을 참조하여 분리된 단계로 가연사가공이 실시된다. 섬유사 진행방향을 따라 꼬임작용은 후방으로 다음의 전방에 위치한 공급장치에 이르기까지 이루어짐으로 직접 가열영역을 지나 또한 꼬임기앞에서 냉각역이 배설되어 있다. 동기늘림 원사가공시에 늘림과 원사가공은 도 1b에 도시되어 있는 바와같은 과정내에서 이루어진다. 기계적 마찰스핀들에 의하여 현재 최대로 가능한 원사속도를 얻을 수 있다. 그러나 주로 감기, 원사의 최대허용 인장강도와 꼬임판에 대한 마찰저항에 의하여 부여되어 있는 자연적인 출력에는 한계가 있다. 꼬임판의 전달출력이 허용질량이상으로 증가하면 "맥동"현상이 일어난다. 이와동시에 이미 생성된 가연부분이 진행중인 섬유와 함께 섬유사 방향에 따라 전진 꼬임판을 뛰어 넘는다. 이로인하여 순간적으로 섬유사장력이 감소됨과 동시에 꼬임작용이 감소한다. 이러한 효과는 최근에 섬유제품에 주기적으로 반복하는 차이 예컨대 색상에 의한 불량에서 볼수 있다.

기술한 제 방법은 가열/냉각 및 분자 방향성의 기계적인 변화의 결합이다. 이에 반하여 예컨대 EP-PS 88 254 에 따르는 공기분사식 원사가공이 공지되어 있다. 당해 가공은 특히 공기노즐의 출구에서의 충격파 즉 공기력을 활용한다. 충격파는 각개의 섬유사에게 연속적으로 꼬임을 부여한다. 공기분사가공에서 연사는 과잉 양으로 공기노즐에 공급된다. 이러한 과잉공급은 공기분사 가공의 경우 모든 방향에 걸쳐서 섬유사내부에서 형성되는 꼬임에 대하여 필요하다. 꼬인연사의 안정성은 꼬임작용 특히 섬유상간의 마찰에의하여 유지된다. 가연사 가공시의 체적형성은 이에 반하여 새로 형성된 나선-분자방향성에 의한다. 공기분사 가공연사와 가연사 가공 연사에 관한 특성은 현저히 다르다. 양 연사의 품질은 각기 고유의 특수한 적용범위를 가지고 있다. 품질면의 차이(공기분사 및 가연사가공 연사)를 도외시하면 두가지 기술의 주요한 차이는 원사 가공장치의 구조상 치수에 있다. 기계적 마찰스핀들은 소위 공기분사가공노즐에 비하여 그 치수가 여러배나 크다. 기계적 마찰 스핀들은 초고속회전 부품을 가지고 있는데 반하여 당해 공기분사부품은 하등의 운동부품을 필요로 하지 않는다. 기계식 마찰스핀들의 두드러진 단점은 폭의 치수이다. 다수의 섬유사로된 병렬 섬유사 밴드를 가공해야 한다면 당해 장치의 폭은 매우 커지게 된다. 재래식 긴 또는 "낮은" 신장원사가 공기외에 예컨대 꼬임신장을 위한 특수기계가 제작되는데 이것은 깊이가 1 내지 2m로서 섬유사 1000개이상을 병렬로 하여 물론 원사가공 스핀들 없이 가공이 가능하다. 이는 꼬임장치의 경우에서도 같다. 바로 절선방향에의한 꼬임신장기는 공기처리가 극소공간에서도 가능함을 시사하고 있다. 소기의 목적은 이에 따라서 고압공기요소를 당해 소량의 형태로 발생 특히 최적의 동기성가공을 가능토록 한다.

US-PS 3 279 164에 의하면 이미 40년전에 기계식 꼬임기 대신에 공기노즐로 공지된 "Helanca" 연사를 제조하기 위하여 공기노즐의 성능을 연구하였다. 이와 동시에 최소한 음속의 1/2인 압축공기와 200,000 이상의 회전수를 원사에 가하여 시험한 바 있었다. 분당 1백만회전수 까지 도달하였다는 주장이 관심사이다. 소단면의 채널로 부터 일반적인 노즐단면에 이르기까지 여러 다양한 구조와 공기압을 1 내지 12 바(bar)정도까지 올려서 시험해 본것이다. 발표논문에 의하면 미리가공영역의 늘림작업공정에 의하여 연속적인 가공을 시도하였다. 특히 관심대상이 되는 것은 도 48의 도시로 이는 공정의 중요한 작업공정을 설명하고 있다. 과잉공급은 15%였다. 12바이상의 압력에서는 상당한 압력변화가 일어 났으며 이는 꼬임이 배가현상이 되는 원인이 되었다. 압력의 최적치로서는 8 내지 12바(bar)범위의 값이다. 가공속도는 대부분 100 내지 300m/분이다. 다만 이미 신규발명의 견지에서 극도의 낮은 원사관통속도가 아마도 주원인이 되었음으로 이러한 공기가연기술은 실제로 하등의 기회를 가질 수 없었다. 바로 동일한 시점에 즉 기계식 연사기의 상당한 성능향상이 되어서 30년이내에 가공속도가 4∼5배 까지 증가 즉 1000m/분이상에 이르렀다. 당업계에서는 또한 최근문헌 - 예컨대 이스탄불의 Demir박사가 입증한 바와같이(화학섬유 이스탄불, 46/996 Dr. Demir 페지 361-363)섬유사의 공기처리는 가연사가공에 있어서 경제적으로 달성할수 없다는 것이 현재까지의 정설이 었다.

본 발명은 관통하는 원사채널을 가진 섬유원사처리 노즐에의한 원사의 공기처리를 위한 방법 및 장치에 관한 것으로 그안에 횡찬넬을 거쳐서 압축공기 또는 개스형상의 유체가 특히 절선방향으로 유입된다.

본 발명은 개별 실시예를 들어서 보다 상세히 설명되며 도면의 내용은 다음과 같다:

도 1a, 1b 및 1c는 선행기술에 있어서의 가연사 가공방법이다.

도 2는 개별 섬유사의 발명에 따르는 가연가공 공정의 약도이다.

도 3a는 공기처리노즐의 적용에 대한 발명에 따른 작업창이다.

도 3b는 다양한 섬유사 장력도표이다.

도 4는 이중공기원사 가공공정에 의한 가연공정약도이다.

도 5및 6은 발명에 따르는 공기처리노즐의 2가지 형태이다.

도 7은 선행기술의 가연가공라인의 약도이다.

도 8은 발명에 따르는 가연신장가공라인이다.

도 9a, 9b및 9c 는 도 8의 압축공기분배도관이다.

도 10a는 개별노즐(도 10b)을 가진 섬유사꼬임에 대한 일련의 공기처리노즐

본 발명자는 기계적 운동부품없이 공기로 당해 원사 특히 가연사를 처리하기 위한 수단과 방법을 연구하거나 또는 당해방법을 개발하기 위한 과제를 설정하였다. 개별섬유나 또는 섬유속이 던간에 특히 동기신장과 가공도 그 목표였다. 또한 적용의 일부로서 기계식 연사기를 공기처리노즐로 대체하는 것이 당해 과제 부분이 었다.

본 발명에 따른 방법은 원사처리를 미세화된 형상의 공기처리노즐에서 14바아이상의 특히 20 내지 50바아의 범위에 있는 고압공기에의하여 행하여지는 것을 특징으로 한다.

적어도 가열영역 및 냉각영역과 연사기에의한 필라멘트원사의 신장가공을 위한 방법은 원료로서 일부신장원사, 특히 POY-원사가 동기신장 및 가공 또는 신장가공이 되며 공급압의 범위가 14 내지 80바인 공기처리 노즐에 의하여 원사의 꼬임이 이루어지는 것을 특징으로 한다. 관통원사 차넬에의하여 그리고 원사 챠넬내로 고압공기를 유입하기 위한 횡방향 찬넬을 가지고 필라멘트원사의 공기처리를 위한 이 발명에 따른 노즐은 당해 노즐은 16바(bar)이상 특히 20 내지 50바의 고압범위용 미세 노즐로 구성되어 있거나 그리고 또 그러나 공기공급을 위한 다수의 적어도 3개의 횡방향 찬넬을 가지는 것을 특징으로 한다.

이 발명은 또 필라멘트원사의 공기처리를 목적으로 하는 시설, 특히 장치에 관한 것이며, 적어도 미세형 공기처리노즐, 20 내지 50바(bar)범위의 공기압축기 및 임의의 작동압력 설정수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

공기처리노즐에 의한 원사의 공기처리에 대한 종전의 실상은 사실 공기압에 대한 주요한 상한이 존재한다는 것이 당해 발명자에게 공지되어 있다. 첫째로 압축기 또는 콤푸레샤가 1단으로 압축하면 약 12바(bar)가 자연적인 상한 압력한계로 된다.

둘째로 종전의 모든 공지되어 있는 연구 즉 US-PS 3 279 164 에서도 압력이 8 내지 12바(bar)의 범위를 상회하여 증가시켜도 구체적인 적용의 경우에 따라서 대부분 향상이 되지 않고 작동결과 악화만 초래한 것으로 나타나 있다. 따라서 압력을 2단이나 다단으로 올려서 예컨대 12-14바(bar)로 증가시켜도 의미가 없었다. 또한 각각의 경우에 있어서 공기압의 증가는 지대한 생산원가에도 불구하고 공기유속을 증가 시켜주기위하여 활용이 될수 없는 논리이다. 본 발명자는 즉 분명히 반대방법을 택하였다. 당해 발명자는 일찍이 다방면의 용도에서 공기속도만이 또는 공기속도 증대만이 주요한 것이 아니며 공기밀도의 증가와의 결합이 중요한 역활을 한다는 것을 알게되었다. 다양한 시험 종전의 관념과는 정반대에 의하여 100바부터 시작하여 점차적으로 공지된 값에 이르기까지 감소시켜서 당해 발명자는 예상외의 현저한 작업창구를 발견할 수 있었으며 이상적인 전제들은 특히 원사의 자연사가공에 대하여 제공하게 된다.

조사한 작업창구는 원사속도가 낮은 경우에 비교적 좁으며 다양한 원사 품질에 대하여 상이하다. 가늘은 원사 범위에서 당해 창은 자주 20내지 35바이다. 이러한 압력은 2또는 3단 컴푸렛샤로 용이하게 도달할 수 있다. 기타 의외인점으로 양호한 결과는 원사속도가 500m/분이상 800m/분 까지인 경우와 그 이상에 거의 보다 용이하게 도달할 수 있다는 데 있다. 따라서 예컨대 공지의 꼬임장치의 경우 직접인라인 적용을 허용하는 속도영역이 존재한다. 중요한 점은 공기력을 선행기술에서 보다도 훨씬 고도로 이용할 수 있다. 본 발명자는 가급적 아주 작은 원사차넬까지 고도의 공기연사강도를 이룩하고자 하였다. 이를 실현시키고자 고도의 원사회전속도시 이에 해당하는 상당한 다량의 공기-유량을 발생시켰다. 공기량이 다수의 작은 횡차넬을 따라서 절선방향으로 원사차넬에 유도될 때 꼬임은 보다 강력하다는 것이 판명되었다. 그러나 공기 질량압력이 작은 단면의 챠넬횡단에서 유지되도록 노즐유입구에서 당해 압력은 상기 20 내지 100바 범위내의 값으로 시험하였다. 시험결과는 가정한 정당성을 입증하였다. 2- 또는 다단으로 생성한 고압력 특 20바이상의 고압은 미세노즐로서 경제적인 활용이 가능할 수 있었다. 특히 상술한 바와같은 특수형상에 의하여 활용이 가능하다. 추가이득은 동시에 동일한 작동효율에서 압축공기소비가 현저하게 감소될 수 있다는 데 있다.

본 발명은 다양한 유리한 형태 또는 적용을 제공한다. 그중에서 특히 선택된 것으로 모든 찬넬단면이 원사챠넬에 대하여 절선방향으로 전적으로 싸이크론형의 와류가 형성되어 필라멘트원사가 사실상 가연사(꼬임)로 가공되도록 유입된다. 여기에서 당해 장점은 즉시 전환되는데 공기노즐은 양호한 기계식 연사기와 대등한 연사장치의 역활을 한다. 특히 우수한 것은 1회 또는 반복하여 작업창이 14 내지 150바 작동 압력 범위에서 범위영역 설정을 위하여 확정됨에 따라 당해 창 내에서 최적의 작동압력을 확정할 수 있다. 주어진 압축비로부터 가장좁은 단면내의 유동이 항시 임계상태/과임계상태이다. 당해 공기속도는 이에 따라서 음속/초음속 영역에 들어 있다. 공기속도는 보다 큰 압력을 가진 주어진 노즐형상에 있어서는 제한된 범위내에서 만이 증가할 수 있다. 모든 시험들은 더욱이 적어도 제한 영역내에서 전달 가능 하중은 공기밀도와 직접 비례하여 증가한다는 당해 발명자의 가정을 입증하고 있다. 압력창 하부의 압축영역은 불완전한 가공이 되며 압력이 급강하하면 섬유사응력의 급격한 상승에 의하여 그 즉시 방사의 파열에 이른다. 원사속도가 낮으며 공기의 공급압력이 클때 공기력은 대단히 큼으로 섬유사가 노즐내에서 직접 절단이 될 수도 있다. 압력창위 영역은 이미 기계식 스핀들에서 공지되어 있는 바와같이 "서징"(surging = 맥동)상태로 된다. 종전의 최상결과는 POY-원사가 원료로서 동시에 신장 가공될 때 이룰 수 있을 것이다. 원사이동 방향에 따라서 적어도 가열영역, 냉각영역 및 연이은 공기처리노즐을 가짐에 있어서 원사는 공기분사 노즐에의하여 400 내지 800m/분이상까지의 원사 유입속도로 가연이 되었다. 1차 시험에서 아직 최적의 작업장을 모르는 채로 US-PS 3 279 164 에 명시된 바와같은 유사한 조건하에서 FOY-품질만으로 필요한 결과를 얻을수 있게 되었다. 당해 시험은 품질의 타당성 당해 발명자에게 최초로 후에 공지된 US-PS 3 279 164의 경우에도 입증이 되고 있다. FOY원사품질은 경직한 상태 즉 최소로 늘어남으로 꼬아서 단축이 보상되도록 전달에 의한 부득이한 필요성에 따라 가공되어야 한다. 따라서 제 2의 꼬임형성이 문제가 된다.

발명에 따라서 특히 각 원사품질에 대하여 우선 최적의 작업창이 구해진다. 원사표준에 대한 최적의 원사장력은 공급압력범위가 20 내지 40바일 때 인장강도가 0.3 내지 0.6(CN/dtex)범위내에 들어 있다. 그러기 위하여 제어-/조정치로서 특히 원사속도, 작동압력 및 원사품질에 대한 원사장력을 선택하고 이에 따라서 최적치를 설정하기를 권장한다. 신규발명은 더욱이 단사이건 섬유속이건간에 원사의 가연신장가공을 허용한다. 원사는 예컨대 섬유사 속으로서 "직렬" 일단계로 롤러에 감기전에 직접 신장가공 할 수 있다. 공기처리노즐은 특히 다수 예컨대 4내지 10 또는 그이상 특히 4 내지 8 횡챤넬을 가지고 있다. 이것들은 반경방향 평면, 원사찬넬축에 평행한 평면 또는 양자의 결합으로 배설되어 있다. 횡찬넬은 강렬하면서 최대로 가능한 와류가 형성되도록 원사찬넬벽 인근에서 접선이 되도록 유입된다. 유리하게도 섬유사속의 병렬공기처리를 위하여 다수의 노즐이 서로 밀접즉 노즐 대 노즐이 압력분배몸체에 배설되어 있다. 동시에 2개나 복수개의 노즐들이 하나의 노즐브록내에 통합되어 들어 있을수 있다. 더욱이 노즐몸체를 일체형으로 하고 원통형 덮개로서 원통형 양 단부위에 설치된 패킹으로 구성할 수가 있으며 이 때 양 패킹사이에는 압축공기유입구가 배설되어 있다. 현재까지의 모든 시험결과로 보아 원사찬넬이 대칭이고 중간부위에서 원통형으로서 고도의 표면조도를 가지면서 중간부위의 횡구멍유입구와 절선방향에 따른 원사찬넬에의 유입에 대한 모든 횡구멍의 기하학적위치가 동일하게 배설되어 있을때가 최상의 결과를 가져왔다. 절선방향에 따르는 챤넬은 공통의 반경 방향이면 약간의 원추형 또는 특히 다수의 서로 편위된 반경방향면내에 위치한다. 기타의 형태에 따라 노즐몸체는 2개부분으로 구성되며 절선 방향 찬넬은 양 부분사이의 반경방향 분리면내에 배열되어 있다. 가연사가공을 위한 공기처리노즐의 삽입을 위하여 원사찬넬은 원사 유입 및 원사유출 영역에서 특히 동일하게 원추형으로 확장형성된다.

본 발명은 더욱이 필라멘트원사의 공기처리용 장치에 관한 것으로 적어도 미세형의 한개 또는 복수개의 공기처리노즐, 14 내지 80바(bar) 특히 20내지 50바(bar)의 공기압축장치 및 특히 가공할 원사품질에 대한 섬유사 장력의 원사속도 및 선택 작동압력을 위한 제어/조정장치를 가지고 있는 것을 특징으로 한다. 특히 당해 장치는 꼬임신장기로 구성되어 있는데 다수의 병렬로 가공된 일부신장된 특히 POY-원사, 또는 당해 섬유군과 가열기, 냉각기 및 섬유수에 따른 다수의 공기처리 노즐, 롤러 및 가열기전과 노즐블록뒤의 각 전달장치를 가지고 있다.

다음에 현재 실용 또는 선행기술을 설명하는 도 1a, 1b 및 1c를 참조한다. 도 1a에서 좌측 도 1/2을 보면 양 기본 공정순서가 나타나 있다. 동시에 꼬임(Tors) 및 열정착이 이루어진다. 매끄러운 원사(4)는 전달장치(LW1)를 거쳐서 당해 공정에 유입되며 전달장치(LW2)에 따라 원사(5)로서 스테이플 파이버(staple fiber)품질로 빼내진다. 매끈한 원사(4)는 도 1b와 도 1c에 따라서 연면스풀(漣綿 spool)(6)에서 취하며 예컨대 와인딩스풀(winding spool)(7)에 다시 감긴다. 회전전달기구로서는 기계식 회전전달기 예컨대 마찰스핀들(8)이 사용되고 있다. 열정착(3)(열고정)은 일반적으로 가열기(9)(H) 및 냉각기(10)(K)로 되어 있다. 꼬임장치(8)는 열정착의 전과정에 걸쳐서 작동한다. 당해 효과는 꼬임원사(11)로서 기호로 표시되어 있다. 그러나 가연이 있음으로 이것은 꼬임장치(8)를 지나면 다시 발생한다. 처리에 의하여 발생한 분자방향의 변화는 도 1의 우측에 도시되어 있으며 한편으로는 원사섬유의 외형배치로 또 한편으로는 분자의 내측방향으로 도시되어 있다. 이는 Dr. Demir가 발표한 chemical Fibers Internatronal, 46/1996 361 ∼ 363 페지를 참조하였다. 공지되어 있는 자연사 가공결과는 스테이플 파이버원사(5)로서 당해 잔유 내부구조의 변화에 의한 것이다. 도 1b는 연속신장가공방법을 도시하고 있다. 여기에서는 방사가공역(TZ)(12)전에 원사는 전달장치(1)에 의하여 분리되어 있는 신장영역(13)(STZ)에서 신장된다. 이와다르게 도 1c는 신장영역과 방사가공영역(14)(st. Z/TZ)에서 동시에 신장과 연사가공을 도시하고 있다. 이러한 과정은 동시신장/연사가공이라고 한다. 동시신장가공에 있어서는 공정거리가 단축됨으로 이러한 방법은 훨씬 경제적으로 운영할 수 있다. 서두에 언급한 바와같이 현재 마찰연사 장치에 의하여 상당히 고도의 생산고도로 운행할 수 있다.

직조하기 위하여서는 가공원사는 예컨대 1000 내지 2000의 병렬 개별섬유사로 500내지 1000 부분으로 꼬아야 한다(도 7). 꼬기는 여기서 상당히 다른 피치를 가지고 있음으로 직접 행할 수가 없다. 선행기술에서는 우선 제 1단계로 중간 스풀 또는 연면스풀(7)이 제작되어야 한다. 동시 신장가공에서는 신장과 연사가공이 한 기계장치에서 이루어질 수 있다. 롤러(22)에 감는 작업은 도 7이 도시하는 바와같이 이에의하여 분리된 2개 단계로 행해져야 한다. 도 7에서 또한 도시되어있는 바와같이 전체 가연사-신장가공장치는 적어도 다음 구성부분으로 되어 있다: 필라멘트원사 스풀의 스풀프레임 섬유속사(16)의 1차 섬유운반장치; 섬유속 가열판; 냉각체(강제 냉각 유 또는 무)(18); 가열분활장치(19); 2차 섬유사운반장치; 섬유속 테이크업롤러(takeup roller) 기계각부 모니터 링 장치.

도 2는 신규발명의 적용에 대한 제 1예를 도시하고 잇다. 동시에 당해 제 1부는 도 1c의 가열장치에 이르는 장치에 해당되며 꼬임기뒤의 원사연속이송도 이와같다. 꼬임장치는 신규발명에 따라서 미세노즐(30)이다. 이때 압축공기는 고압의 공기압축 발생장치(23) 예컨대 2단 압축기에서 미세노즐(30)에 유입된다. 다만 예로서 제 1 단계에는 12바(bar)이며 제 2 단계에서 33바가 된다. 이때 공기는 흡입구(24)를 거쳐서 흡입되어 제 1 압축단계(25)에서 1차 압축이 되고 배출밸브(26)와 공기냉각기(27)를 거쳐서 제 2 압축단계(28)로 유도된다. 제 2단에 의하여 공기는 배출밸브와 당해 미세노즐(30)의 압축공기라인(29)을 거쳐서 원사챤넬(33)로 공급된다. 압력 조정밸브는 31로 표시하고 압력조정수단 표시하였다.

도 3a은 도표에서 일정한 원사품질(PES POY 167 F30 VSL-swiss)에 대한 시험결과를 보여주고 있다. 실제로 사용된 노즐을 S3로 표시하였다. 드래프트비(늘림률)은 1:1,766 이었다. 가열기 온도는 200℃ 냉각레일의 길이는 1.7m였다. Rothschila 측정 헤드 10dcN을 사용하였다. 당해 도표는 노즐에 대하여 수직으로 섬유사 장력 F2를 나타내고 이에 대하여 압력 P는 바(bar)단위로 수평으로 나타내었다. 곡선군은 원사의 다양한 속도 V2를 보여주고 있다. 개별영역내의 각 경향은 굵은화살표로 표시하였다: 좌로 상 〈 매끈함은 매끈한 성질이 증가한다는 의미이고 〈Surg는 맥동(서징 = surging)의 증가를 의마한다; 〉Text.int는 감소하는 연사가공 강도; A/E는 작업창이며 유리한 조정영역이다. 그림에서 언급하듯이 신규발명의 "1/2"은 압축공기/ 작업창의 위상에 들어있다. 나머지 "1/2"은 공기처리노즐의 형상내에 해결방안의 핵심은 미세노즐의 결과는 작업창의 발견과 작업창이 미세노즐의 존재를 전제로 하고 있다는데 있다. 수평상에는 공급공기(20 내지 60 bar)의 압력과 수직으로는 원사장력이 CN으로 나타나 있는 데 5개 곡선 20, 21, 22, 23, 24 는 연사가공시험으로서 600 내지 1000 m/분으로 되어있다. 중간창 약 30 내지 40 bar에서 꽤 현저하게 이루어진 싱크(sink)로 되어 있다. 도표판정에 특히 중요한것으로는 공정 한계의 관찰이다. 이것은 원사가공이 나머지는 고작 제한이 되거나 전혀 이행되지 않는다는 사실이 좌측상에 나타나 있다. 스테이플파이버 대신에 결과로서 매끄러운 원사가 점증하거나 또는 항시 작은 원사 가공이 이루어진다. 우측에는 물론 가공의 증가는 서징(surging)으로 확인되었다. 그 사이에는 작업장 AIE가 놓여 있으며 굵게 처진 선 25에 의하여 경계를 이루고 있다. 작업창내에 유리한 조정영역을 구할 수 있다. 이것은 점선 26으로 경계를 부여할 수 있으며(이중 대각선 해칭) 원사의 유형에 따라서 당해 곡선은 예컨대 20 내지 30바나 또는 40바이상의 영역으로 밀린다. 도표로부터 명백히 표현되는 정말 의외인것은 작업창이 헤드에 얹혀 있다는데 있다. 전적으로 의외인 것은 즉 보다 고속영역에서(위)이미 창이 있으며 우수한 품질을 용이하게 얻을수 있다는 것을 보여주고 있다. 생산속도를 계속증대시키면 주어진 노즐형태인 경우 품질한계 또는 원사가공강도가 현저히 저하됨으로 당해 품질은 이 이상 더 충족 시킬 수 없다.

도 3b는 다른 원사 품질 PES POY 167f 30PP 를 가진 한가지 예를 도시하고 있다. 도 3b는 3가지 다른 작동 압력조정에의한 원사처리의 질적인 면의 변화를 나타내고 있다. 품질 표준으로서 섬유사 장력(F)의 변화는 수직이며 수평으로 시간을 나타낸다. 드래프트비는 1:1,766 이었고 원사속도는 600m/분 이었다. 가열거리의 길이는 3m이며 온도는 200℃이었다. 이러한 노즐은 도 2의 경우처럼 33바가 적용가능하다. 공급압력은 작업창 중앙에 위치하며 대단히 우수한 원사품질 또는 스테이플 파이브구조와 또한 아주 안정적인 값을 나타내었다. 25바인 경우에는 원사장력의 현저한 변화가 나타났으며 이때 가공원사의 품질은 확실히 조악하였다. 40바인 경우에 있어서는 파형의 원사장력의 변화가 심하게 나타나는데 이는 서징(surging)의 대표적인 것이다. 가공사의 당해 원사가공의 대응변화 강도는 원사품질을 무용지물로 만든다. 도 3b에 따른 예에서 작동압력은 33바로 조정하였다.

도 4는 결합형을 도시하고 있으며 가연사가공공정과 공기가연공정이 결합되어 있다. 가연-원사구조는 직접 가연에 의하여 개방되어 있다. 필라멘트들은 서로 짜맞추어져 있다. 이는 가연사가 공기가공이 가능하다는 기본전제이다. 이에 따라서 효과-실들/실(EFF)과 정-사(실)(STEH)FE도 또는 양 실타래중의 어느 하나만이 될 수 있다. 당해 제품은 고품질의 꼬임특성을 가진 실이다.

도 5와 6은 극도로 확대한 공기처리 노즐의 예들이 도시되어 있다. 원사챤넬(33)은 전형적으로 작은 dtex, 특히 1mm보다 작은 직경 D와 공급공기의 횡방향챤넬(40) d의 범위가 0.1 내지 0.3mm를 가진 세원사용이다. 노즐의 길이 L은 1내지 1.5cm정도 사이이며 실제적인 미세노즐이 존재한다. 도 5 내지 6은 이에 대하여 상당히 확대한 것이다. 절선형 유입구에 대한 기하학적 형상은 모든 횡방향챤넬(40)에 있어서 동일하다. 이것은 다음이 구조에서도 동일하다. 절선방향의 배열은 횡챤넬(4)의 외곽선이 원사챤넬의 외부면에 대하여 절선 방향으로 끝나도록 선정된다. 치수 S는 챤넬 직경 및 횡구멍직경에 대하여 선택한다. 도 5a와 5b는 한개의 노즐세트(47)를 도시하고 있으며 한개의 노즐블록(48)과 카운터 피스(49)의 2개로 나뉘어져 있다. 횡챤넬(40)은 도 5a에 도시되어 있는 바와같이 노즐블록내에 들어있다. 2개의 노즐블록(48, 49)의 접합면은 42로 표시되어 있다.

도 6a 내지 6d는 특히 유리한 노즐구조를 도시하고 있다. 노즐몸체 내의 재래식 구멍 대신 여러개의 박판(43)으로 제작되고 각각에는 한개의 횡챤넬(40)이 뚫려 있다. 박판(43)의 양측에는 각각 클로징 피스(44)및 카운터 피스(45)가 부착되어 있다. 소요개수 예컨대 8개의 박판(43), 클로징 피스(44)및 카운터 피스(45)가 끼워 마침 슬리브(46)에 밀려들어가서 함께 한개의 노즐(47)을 구성한다. 이러한 노즐(47)의 효과는 의외로 좋으며 각 횡구멍(40)은 평행한 횡평면상에 있으며 원주방향에 따라서 전위시킬수 있다. 도 6에 따르는 해결방법의 이점을 들면 박판개수를 선택함으로서 임의로 여러 횡챤넬의 부착이 가능하다. 적어도 시험결과는 횡구멍개수를 증가시킴에 따라 당해 효과가 개선됨을 입증하고 있다. 동시에 당해 횡챤넬은 여러 횡평면상에서 최상의 형태임이 판명되었다.

도 8은 섬유사속의 처리를 위한 신규 발명의 대단히 유리한 적용방법을 도시하고 있다. POY-품질의 원사는 스풀(6)로부터 풀려 전달장치(1)를 지나 가열기(17), 냉각기(18) 및 노즐분배블록(50)및 연이은 전달장치(2)에 의하여 섬유사속의 동시신장 연사가공이 이루어진다. 도 8은 다수의 병렬로 이동하는 섬유사의 처리가 향해지며 전달장치(2)를 지나 직접 롤러로 감기게 된다. 도7과 8에 비하면 신규발명은 신장가공과 롤러에 감는 작업을 한 단계에서 허용하며 공지되어 있듯이 100개 및 그이상의 개별섬유사를 병렬로 가공한다. 이에 따라서 공기노즐가지고는 동시 신장가공이 불가하며 적어도 경제적으로 불가하다는 종래의 편견을 비로서 제거할 수 있게 되었다.

도 9a는 약도로 압력분배도관(51)을 가진 노즐블록(5)을 도시하고 잇으며 이에 가공할 단 섬유사의 개수에 따라 발명에 따르는 공기처리 노즐이 조립되어 있다. 도 9b는 도 9a의 단면IX이며 압력분배 몸체에 부착되어 있는 미세노즐(30)을 도시하고 있다. 도 9c는 도 9b의 A측면도를 도시하고 있다. 단섬유사홈(52)과 원사가이드(53)를 가진 2개의 미세노즐이 도시되어 있다. 길이사양 LF는 대략 전체기계폭 또는 롤러(21)의 길이에 상당하다.

도 10a는 노즐이세트로서 일련의 미세노즐(30)의 단면을 도시하며 최소한의 가능한 간격으로 조밀하게 나열되고 압력분배도관(51)에 조립이 가능하다. 피치 T는 이에 따라서 1/2cm범위내 즉 체인신장기의 경우 병렬섬유사의 간격에 거의 가깝다. 노즐코어(54)는 도 10b에서 재차 도시되어 있다. 여기에서 횡챤넬(40)을 가진 압축 공기유입 영역(54)을 볼수 있다. 노즐코어는 E로 표시된 외부원통형 및 양측에 각각 1개씩의 패킹링(58)을 가지고 있다.

신규발명이 제안하고자 하는것은 POY-원사로 공지되어 있는 필라멘트원사 특히 부분신장원사로 하여금 신장가공 공기처리노즐을 거치도록 하는데 있다. 공기처리노즐들은 미세형상으로 구성되고 하나의 관통 원사챤넬을 가지고 있는데 14바(bar)이상 20과 50바사이의 영역 특히 지정작업창내에 고압공기를 주입하기 위하여 통해 있다. 신규발명에 의하여 최초로 공기꼬임장치로 POY-원사가 동시신장가공에 의하여 가공처리 할 수 있게 되었다. 본 발명은 개별섬유사와 같이 병렬섬유사속도 처리를 허용하며 최초로 500 내지 1000 및 그이상의 다수 섬유사의 동시 공기처리를 하는 가연사신장가공-꼬임장치 제작을 허용하게 되었다.

다음표는 기계식 연사장치와 대부분 전적으로 같은 값을 가지는 발명에 따르는 공기연사장치의 병렬시험 결과를 보여주고 있다

연사가공에 있어서 원사를 기계적인 방식이 아닌 고압공기의 분사노즐을 사용하여 특히 경제적으로 가연사 빔실(꼬임실)을 제조할 수 있다.

Claims (23)

1. 그 안으로 압축공기 또는 기체형 유체가 유입되는 관통 원사챤넬을 가진 원사 처리노즐에 의한 필라멘트 섬유원사의 공기처리 방법에 있어서,

   a) 원사찬넬이 미세화되게 구성되고

   b) 고압공기는 14바(bar)이상을 사용하며

   c) 압축공기는 횡방향 찬넬을 거쳐서 절선 방향으로 원사찬넬로 취입되어지는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   압축공기는 16바(bar)이상 특히 17 내지 40바(bar)범위로 사용되며 압도적인 선회운동이 생성되고 필라멘트원사는 가연사가공이 되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 항 또는 2항에 있어서,

   1회 또는 반복하여 작업창은 20 내지 50바(bar)범위의 작동공급압력이 산출되어 당해 작업창내에서 최적의 작업조건이 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1항에 있어서 적어도 가열영역 및 냉각영역및 꼬임발생기에 있어서,

   부분신장원사 특히 원료로서 2 미만의 섬도율을 가진 원사에 있어서 동시에 연사가공되며 원사의 꼬임은 공급압력이 14 내지 80바(bar)에 의하여 발생하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 1항 내지 4항에 있어서,

   원사는 공기분사처리노즐에 의하여 가연사로 가공되고 연속적으로 공기분사 가공되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 1항 내지 제항중의 어느 하나의 항에 있어서,

   원사유입은 400 내지 1000m/분으로 과다 공급없이 이루어 지는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 1항 내지 6항중의 어느 한 항에 있어서,

   최적의 작업창이 산출되고 원사인장강도CN/dtex는 0.3 내지 0.6과 원사강도에 적합한 공급압력을 가지며 제어조정치로서 특히 원사속도 작동압력 및 원사웅력을 선택하는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제 1항 내지 7항중의 어느 한 항에 있어서,

   원사는 개별 섬유사 또는 섬유사속으로서 병렬로 배열된 노즐에 의하여 가연신장가공 되는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제 8항에 있어서,

   원사(16)는 섬유사속으로 "일렬" 1단으로 감기전에 롤러(16)상에서 신장가공되는 것을 특징으로 하는 방법
10. 특히 원사 챤넬(3)내로 압축공기를 절산방향으로 유도하기 위하여 관통하는 원사찬넬과 횡방향찬넬을 가지고 필라멘트섬유원사의 공기처리를 위한 노즐에 있어서,

    당해 원사챤넬은 미세하게 구성되어 있으며 원사처리노즐은 고압범위가 14 바(bar)이상 특히 20 내지 50바(bar)로 되어 있으며 압축공기공급을 위한 적어도 3개의 횡방향찬넬을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제 10항에 있어서,

    당해 노즐은 4내지 10 또는 그이상, 바람직하게는 4내지 6개의 횡챤넬(40)을 가지고 있으며 반경방향에 따른 평면 원사챤넬축에 평행한 평면 또는 양 평면의 결합평면내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 노즐.
12. 제 10항 또는 제 11항에 있어서,

    모든 횡챤넬(40)은 원사챤넬 벽근처로 최대의 가능한 선회유동이 발생하도록 절선방향으로 유입되는 것을 특징으로 하는 노즐.
13. 제 10 내지 12항중의 어느 한 항에 있어서,

    섬유사속의 병렬공기처리를 위하여 다수의 노즐이 서로 밀착 즉 노즐과 노즐이 하나의 압력 분배몸체상에 배열되어 있는것을 특징으로 하는 노즐.
14. 제 10항 내지 14항중의 어느 하나의 항에 있어서,

    2개 또는 다수의 노즐이 하나의 노즐블록내에 통합되어 있는 것을 특징으로 하는 노즐.
15. 제 10항 내지 14항중의 어느 한 항에 있어서,

    노즐몸체는 일체형이며 원통외피형으로 되고 외피형의 양단부영역에 배열되어 있는 패킹링을 가지고 있는데 압축공기유입구는 양 패킹링 사이에 배설되어 있는 것을 특징으로 하는 노즐.
16. 제 10한 내지 15항중의 어느 한 항에 있어서,

    당해 원사챤넬은 중간부에서 원통형으로 되어 있으며 횡챤넬의 유입구는 중간부에 배설되어 있는 것을 특징으로 하는 노즐.
17. 제 10항 내지 16항중의 어느 하나의 항에 있어서,

    모든 횡방향찬넬의 기하학적인 위치는 절선방향의 유입부와 관련하여 동일하게 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 노즐.
18. 제 10항 내지 17항중의 어느 한 항에 있어서,

    적어도 4개 또는 4개 내지 8개의 절선 방향 챤넬은 공동 반경방향평면 또는 약간의 원추형을 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 노즐.
19. 제 10항 내지 제 17항중의 어느 하나의 항에 있어서,

    4개 또는 그이상 특히 4내지 10개의 절선방향챤넬이 서로 편위되어 있는 반경방향 평면상에 배설되어 있는 것을 특징으로 하는 노즐.
20. 제 10항 내지 17항중의 어느 한 항에 있어서,

    당해 노즐몸체는 2개로 분활되어 있으며 절선방향 챤넬은 양 부품사이의 반경방향에 따르는 분활면에 배설되어 있는 것을 특징으로 하는 노즐.
21. 제 10항 내지 20항중의 어느 한 항에 있어서,

    원사챤넬은 원사입출 영역에서 특히 동일하게 원추형으로 확장되어 있는 것을 특징으로 하는 노즐.
22. 단섬유들로서 필라멘트섬유원사를 공기처리하는 장치에 있어서,

    상당한 다수의 섬유사를 위한 제 10항에 따르는 적어도 한개 또는 다수의 공기처리노즐 특히 16내지 30바아 사이의 공기압축장치 또한 작동압력을 선택하기 위한 조정수단을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
23. 섬유사속을 가연사를 가공하기 위한 장치 특히 신장 원사가공-연사장치에 있어서 다수의 병렬가공부분 신장 POY-원사 또는 당해 섬유사속을 가지며 적어도 한개 가열기, 한개 냉각기 및 섬유사속에 따르는 다수의 원사 처리노즐및 가열기 앞및 노즐블록뒤의 섬유사속의 가연-신장-가공을 위한 각 전달장치를 가진 연사신장장치로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.