KR20010049438A - 용융 방사 공정에서 필라멘트사를 상호혼합, 완화작용 및/또는 열경화하는 장치, 이와 연관되는 처리방법 그리고 이 장치로 제조되는 필라멘트사 - Google Patents

Abstract

설명된 장치(80)는 용융 방사 공정에서 필라멘트사(50)를 상호혼합, 완화작용 및/또는 열경화하는 만능 방식으로 사용될 수 있다. 이 장치는 본질적으로 정적인 중압 및 증가된 온도하의 가스로 채워질 수 있는 처리실(80, 81)을 포함하고 필라멘트사(50)의 통로를 위해 노즐로서 바림직하게 설계되는 입구구멍(83)과 출구구멍(84)으로 특징을 이루는데, 여기에서 압력경감시 상기 구멍들을 통하여 가스가 필라멘트사(50)의 이동방향에 대항하여 또는 이동방향으로 각각 유동한다.

Description

용융 방사 공정에서 필라멘트사를 상호혼합, 완화작용 및/또는 열경화하는 장치, 이와 연관되는 처리방법 그리고 이 장치로 제조되는 필라멘트사{DIVICE FOR INTERMINGLING, RELAXING, AND/OR THERMOSETTING OF FILAMENT YARN IN A MELT SPINNING PROCESS, AS WELL AS ASSOCIATED PROCESSES AND THE FILAMENT YARN MANUFACTURED THEREWITH}

본 발명은 용융 방사 공정에서 필라멘트사를 상호혼합, 완화작용 및/또는 열경화하는 장치, 이와 연관되는 처리방법 그리고 이 장치로 제조되는 필라멘트사에 관한 것이다.

필라멘트를 용융방사 할 때, 용융 방사 가능한 폴리머는 용융되며 이 상태에서 방사노즐 플레이트의 미세한 노즐 오리피스를 통하여 압출된다. 이 결과 공기 스트림에서 냉각에 의해 고체화되며 미세한 필라멘트를 형성하기 위해 표면속도를 증가시킴으로 인해 다수의 롤러에 걸쳐 인발되어 다수의 용융 스트랜드가 생성된다. 그 다음 이것이 혼합하여 단일의 필라멘트사를 형성하여 마침내 보빈에 감긴다.

한편으로는, 고데(godet)의 냉각 통로 상류 지역에서 필라멘트가 아직 고체화되지 않고 폴리머가 완전히 결정화되지 않아서 아직 다소 유동가능성이 있다면, 필라멘드의 인발은 유효하다. 또한 이러한 것은 방사 인발이라 한다. 다른 한편으로는, 고체화 후에 필라멘트는 거의 기계적으로 인발되고 그 결과 폴리머의 고분자의 설정방향 효과가 성취되고 필라멘트사의 최종 팽창값 및 강도값이 설정된다.

방사 인발 대 기계적 인발 비율은 방사 속도에 달려있다. 방사 속도가 낮아질수록, 소위 완전히 인발된 필라멘트사를 얻기 위해 요구되는 기계적 인발의 정도가 보다 높아진다. 이러한 상황에서 인발률은 1:4까지 될 수 있다. 그러므로, 낮은 작동 속도의 중간(사용된 폴리머에 따라 예컨대 약 50m/s 까지)에서, 인발구역 있어서의 필라멘트가 인발을 용이하게 하기 위해 2 등급 유리의 전이점 이상의 온도까지 가열될 필요가 있다. 고 방사 속도(사용된 폴리머에 따라 예컨대 약 85m/s)에서, 인발률은 실질적으로 보다 작고, 전형적으로 단지 약 1:1.3에 달한다. 그 결과 이러한 추가적인 열처리는 제거될 수 있다.

분출 후에 즉 방사 인발 및/또는 인발 후에, 필라멘트사의 안정성 형성을 해치는 내부 인장력이 필라멘트에 남아있고, 보빈상에 인장력이 형성됨에 따라 짧은 필라멘트사가 유도될 수 있다. 그 결과, 최소한, 어떠한 조정 없이는 와인딩을 계속하는 것이 불가능하게 된다. 이러한 상황에서 나타나는 힘은 심지어 보빈튜브의 파괴를 유도할 수 있다. 이러한 역효과를 회피하기 위해서, 대부분의 경우, 인발이 수행된 후 필라멘트사는 열처리를 반복하게 된다. 이에 의하여 무엇보다도 필라멘트사가 와인딩하기 전에 이미 짧아지는데 이 효과를 소위 완화수축 이라 한다.

제조 후에, 예컨대 100 ℃ 또는 그 이상의 보다 높은 온도로 된다면, 각각의 필라멘트사는 또한 더 짧아지는 경향이 있다. 길이방향 수축에 대한 이러한 경향은 비등점(물 95℃-100℃)에서의 수축 또는 고온 공기 수축(고온 공기 160℃-200℃)으로서의 온도처리에 달려 있는데, 이러한 상황에서 하류 산업은 수축값이 예컨대, 6% 와 11%사이의 비등점에서의 수축 같은 소정의 한계내에 있는 필라멘트사를 묵인 할 것이다. 열수축으로서 언급되는 이러한 절차는 인발시 열경화성으로서 이하에 명시될 필라멘트사의 열처리에 의해 또한 감소될 수 있다. 그러나 완화작용에 비교하여, 보다 높은 온도 및/또는 보다 긴 처리기간의 달성이 요구된다. 또한 방사 속도를 증가시킴으로써 고분자의 설정방향은 추가적인 열경화성 없이 필라멘트사가 종래의 상업용의 열수축값을 특징짓는 방식으로 증가될 수 있다는 것이 또한 보여진다. 이러한 경우에 있어서, 완화작용은 보빈에서 필라멘트사의 적절한 길이방향의 안정성을 달성하기에 충분하다.

따라서, 필라멘트사에 있는 개개의 필라멘트의 점착을 개선시키기 위해, 소위 스레드(thread) 점착을 개선시키고, 상호혼합이 와인딩하기 전에 최종 단계로서 수행되지만 인발후 임의의 경우에서는 인발 후에 수행되기도 하기 때문에 필라멘트는 빈번하게 스레드 점착 매체를 또한 구비하게되고 그리고/또는 얽히게된다. 이러한 것과 소위 예비 상호혼합사이에 구별이 유발될 필요가 있다. 순차적인 인발 공정시 개개의 필라멘트의 파손과 분할을 억제하기 위하여 이러한 처리는 스레드상에 방사 마무리 준비의 배분과 필라멘트의 점착의 소정의 정도를 제공하기 위해서만 작용한다. 적용되는 예비-상호혼합 공정의 많은 부분은 인발 공정에 의해 가치가 없게 된다.

(종래기술)

종래기술에서 공지된 것은 상호혼합, 완화작용, 및 열경화성을 위한 장치 및 처리방법 이지만 사용하기가 힘들거나 적어도 프로세싱의 3가지 형태에 관하여 동시적으로 또는 적어도 선택적으로 비효과적이고 게다가 복잡하거나 고가에 의한 및/또는 에너지 또는 처리가스의 소비가 많은 장치이다.

낮은 중간 방사 속도로 생산되는 필라멘트사의 경우에 있어서, 종래기술은 스레드가 되는 것에 의해 성취될 열 수축값의 제어를 고려하여, 인발 후에, 가열된 인발 고데에 의해 열처리가 조정 가능하다.

상기한 바와 같이, 방사 속도를 증가시키는 것은 인발 후에, 열처리 없이도 필라멘트사가 시판용의 종래적인 열수축을 형성하는 방식으로 증가될 스레드에 있는 고분자의 설정방향을 고려한 것이다. 이러한 경우에 있어서, 보빈상의 필라멘트사의 수축을 피하고 이 필라멘트사의 손상을 피하기 위해 필라멘트사의 유일한 완화작용이 요구된다. CH 623 611은 이러한 과정을 설명하고 이에 의해 필라멘트사는 인발후에 가열되지 않은 고데에 의해 하나 또는 그 이상의 증기제트를 통해 가이드 되고, 측면에 개방되는 처리실에 있는 구멍으로부터 나오는 증기는 필라멘트사에 대해 거의 직각으로 배열된다. 이 증기는 약 1.7 bar(g)의 중압으로 공급되지만, 이 증기가 노즐로부터 나올 때에는 거의 전체적으로 대기압으로 완화된다. 그 결과, 필라멘트사는 대기압에서 가공된다고 말할 수 있다. 따라서, 성취될 수 있는 필라멘트사용 최대 증기 프로세싱 온도는 오직 약 150℃이다. 완화작용뿐만 아니라, 이러한 공정를 하는 동안, 필라멘트사의 개개의 필라멘트의 상호혼합 또한 일어난다.

US 5,750,215 및 US 5,558,826은 열경화성 조정으로 만들어진 것을 언급하고 또한 완화 공정 및 증기와 상호혼합에 유사한 방식으로 기술되어 있다. 이러한 경우에 있어서, 이 설명에 따라, 필라멘트사는 대기압하에서 처리된다. 그러나 와인딩전에, 필라멘트의 소정길이는 증기처리를 따르기 위해 약 2-3m인데, 이 기간동안 필라멘트사는 추가적인 완화작용("래깅(lagging)"으로 인함)을 겪는다. 따라서, 기술된 증기처리는 그 자체로 충분히 효과적인지가 의심스럽다. 이뿐만 아니라, 인발점을 결정하기 위해 필라멘트사의 비교 가능한 제1 증기 프로세싱은 두 쌍의 고데 사이의 인발구역 만큼 빠르게 수행되는데, 이 인발구역은 제2 증기 처리의 효과에 악영향을 미친다. 인발점의 결정을 위한 예측은, 말하자면, 3000m/min로부터 한정된 인발점을 설정하는 것이 더 이상 가능하지 않고, 따라서 더 이상 모니터할 필요도 없고 모니터할 수도 없는 DE 2204397 과 반대이다.

여러가지의 스레드가 감아 올려지기 전에 대기압에서 증기실을 통해 만들어지는 것을 공지하는 WO 98/23797에서 한층 더한 장치가 기술되어있다. 증기실에서, 증기는 스레드상에 직접 닿지는 않고 측면 구멍을 통하여 외부로 방출된다. 유일하게 완화작용만이 달성되고 열경화하는 또는 상호혼합을 위해 만들어지는 어떠한 준비도 없다.

US 5,634,249 와 이에 상응하는 EP 0 703 306은 증기의 수단에 의한 꼬임 공정에서 상호혼합 효과를 기술되지만, 이러한 것은 제1 작동단계에서 이미 제조된 그리고 유일하게 부분적으로 방향 잡힌 필라멘트사의 처리와 관계되어 있다. 584 및 800 m/min의 각각의 작동속도는 상대적으로 낮다. 이러한 사실의 견지에서 제안된 과정에서, 상호혼합은 동시적으로 그리고 인발로서 동일한 위치에서 수행되고, 이러한 상황에서 만연하는 높은 인발된 필라멘트 인장으로 얼마나 효과적인 상호혼합이 일어나는지는 알 수 없다.

DE 19546784는 동적으로 적합한 조건이 증기의 완전한 응축을 위해 얻어지도록 그리고 노즐 기하학의 그 특정 설계를 사용하는 필라멘트사의 열처리를 완화시켜 바람직한 열이 필라멘트사로 전달되게 하는 증기실의 형태를 기술한다. 이러한 상황에서, 필라멘트사는 동일한 노즐구멍을 통하여 어느 정도 이동하고 이 구멍을 통하여 증기가 유동하고 있다. 이 설비는 장치의 흡입구역에 개개의 상호혼합 처리실을 위해 만들어지는데, 이 흡입구역에서 증기 제트는 측면으로부터 필라멘트사에 부과된다.

또한 사용법은 고온 증기를 필요로 하는 증기실을 통해 필라멘트사를 만들어내는 기술로 형성되어 인발을 용이하게 할 목적으로 특히, 낮은 중간 작동속도로 필라멘트사를 가열시킨다. 이에 상응하는 장치는 예컨대, US 5,487,860, DE 2643787, DE 2204397 또는 DE 33 46 677 에 공지되어 있다.

본 발명이 기초로하는 목적은 서문에서 언급한 용융 방사 타입에 대하여 전반적으로 적용가능한 장치를 제공하는 것인데, 이 장치에 의하여 요구되는 필라멘트사가 완화되고, 상호혼합되어 이에 의해 열수축 조정이 또한 효과적으로 수행될 수 있다. 게다가 장치는 작동에 있어서 단순하며 경제적인 설계로 또한 이루어져야 한다. 이러한 목적은 청구항 1을 특징으로 하는 장치뿐만 아니라 청구항 13 및 14에서 기술되는 처리방법에 의한 본 발명에 따라 해결된다. 장점을 가지고 있는 실시예와 그 이상의 실시예는 종속항에서 특징지워진다.

도 1은 본 발명에 따른 장치를 갖추고서 용융 방사하기 위한 시스템의 개략도,

도 2는 본 발명에 따른 장치에 대한 처리실의 단면도,

도 3은 도 3a 및 도 3b를 비교하고 각각의 경우에 있어서 종래기술에 따른 종래 처리실의 수직 및 수평 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 처리실의 노즐구멍의 여러가지 단면과 종래기술에 따른 처리실의 노즐구멍의 여러가지 단면을 서로 비교하는 다이어그램,

도 5는 본 발명에 따른 처리실을 위한 다른 노즐 가하학을 도 5a 내지 도 5d로서 도시하는 단면도,

도 6은 본 발명에 따른 장치로 유도되는 열수축도의 압력 의존도 뿐만 아니라 종래기술에 따라 이에 상응하는 압력 의존도을 비교하는 다이어그램, 그리고

도 7은 본 발명에 따른 장치로 제조된 필라멘트사 뿐만아니라 종래기술에 따른 두 개의 필라멘드사를 위해 특정 스레드 인발력의 작용으로서 상대적인 상호혼합을 보여주는 다이어그램.

본 발명을 따른 장치는 필수적인 정적인 중압과 상승된 온도하의 가스로 채워질 수 있는 처리실과, 압력유출하의 가스가 통과가능하며 이에 따라서 각각의 필라멘트사의 진행방향에 반대로 압력 유출하에 가스가 흘러나가게 하는 필라멘트사의 통로용 입구 및 출구구멍을 포함한다.

따라서, 본 발명을 따른 장치는 진행방향에 본질적으로 직교하는 프로세싱 가스를 상호혼합하기 위해 프로세싱 가스의 제트를 필라멘트사로 인도할 수 있는 임의의 노즐을 포함한다. 본 발명에 따른 장치는 필라멘트사의 진행방향에 반대하거나 그 방향으로의 압력 경감을 가진 이들 구멍을 통하여 유출하는 가스 때문에, 필라멘트가 처리실의 입구 및/또는 유출 구멍을 통과하자 마자 필라멘트사 또는 필라멘트의 상호혼합을 초래한다.

상기 제안은 가장높은 상호혼합 효과가 가스의 각도를 90。 로하여 필라멘트사에 충격을 가함으로써 성취되는 것이기 때문에 이러한 상황에서 일어나는 상호혼합 효과는 현저하고, 각도가 감소함에 따라 상호혼합이 이에 비례하여 크게 감소된다는 것이 알려져 있다. 따라서, 0。에 근접하는 값에서는 실질적으로 더 이상의 상호혼합이 기대될 수 없다. 그러나 특히, 필라멘트사가 (적어도) 하나의 상호혼합 노즐 자체(처리실의 입구 및/또는 출구 구멍의 형성에 있어서)를 통과한다는 사실 때문에, 본 발명에 따른 장치로 인한 상호혼합은 여전히 일어난다.

종래적인 상호혼합노즐로 인해 획득된 상호혼합률은 적용되는 가스압력에 의해 직접적으로 결정되므로 필라멘트사에 가스제트가 부여되는 스러스트에의해 결정되는 것이된다. 대조적으로, 본 발명에 따른 장치에 의해 성취되는 상호혼합은 상대적으로 적용되는 가스압력에 영향을 받지 않고 심지어 종래의 상호혼합 프로세싱 가스 압력레벨을 초과한다.

달성되는 필라멘트사의 상호혼합은 매우 바람직하다. 이 결과는 필라멘트사의 표면에 보다 적은 손상을 미친다고하는 사실과 종래의 제조된 필라멘트사 보다 낮은 필라멘트사/세라믹 마찰값을 형성한다. 이러한 것은 필라멘트사가 그 이상의 프로세싱 단계에서 장점으로 사용될 수 있다는 것을 의미한다.

놀랍게도, 본 발명에 따른 장치로 제조된 필라멘트사는 스레드의 전체길이에 걸쳐 실질적으로 어떠한 구멍도 없는 수조형식으로 스레드를 완전히 근접하게 점착하게 한다는 것이 발견됐다. 비교에 의해, 종래의 방식으로 제조된 필라멘트사는 6cm 내지 8cm의 간격으로 수조 구조를 형성한다. 이 사이에서, 스레드는 스레드의 개개의 필라멘트내로 부푸는 방식으로 바깥으로 오픈된다. 본 발명을 따른 장치로 달성될 수 있는 정도의 바람직한 스레드 점착은 그 이상의 프로세싱에 대하여 큰 장점 이다.

더 발견되는 바와 같이, 놀랍게도, 본 발명에 따른 장치로 만들어낸 스레드의 점착과 상호혼합은 인장하에서 현저하게 안정적이다. 따라서, 인장 응력이 증가함에 따라, 적어도 0.5 cN/dtex의 특정 스레드 인장 강도까지, 단위 길이당 매듭의 수의 감소는 종래기술에 따라 비교가능한 필라멘트사 보다 낮은 적어도 하나의 크기의 정도(10의 1승)이다. 0.5 cN/dtex로 언급된 특정 스레드 인장강도는 예컨대 직기로의 직물삽입에서 일어나는 하중에 대체적으로 상응한다. 따라서, 일반적으로 실질상 대부분의 스레드가 받는 만큼의 하중에 상응한다. 본 발명의 목적은 이러한 정도까지 청구항 16에서 특징으로 하는 것으로서 50% 이상이 아니라 특정적으로는 많아야 30%에 의해 0.5 cN/dtex의 특정 스레드 인장강도 까지 단위 길이당 매듭의 수가 감소하는 얽힌 필라멘트사 만들어내는 것이다.

본 발명에 따라 이러한 현저하게 높은 상호혼합 안정성이 있는 필라멘트사는 위빙 밀(weaving mill)준비 단계에서 효율성 정도에 특히 장점적인 효과를 갖는다. 꼬임작업 및 비밍(beaming)작업의 경우에 있어서, 중단이 보다 적게 일어나고, 물질의 낭비가 감소되어 작동문제가 전반적으로 없는 밀 구동의 결과를 낳는다.

한편으로는, 본 발명에 따른 장치를 갖춘 처리실이 증가된 온도와 본질적으로 정적인 중압의 가스로 채워질 수 있기 때문에, 이 가스는 보다 바람직한 완화작용을 초래하는 처리실를 통해 전체통로를 관통하는 압력과 온도에 종속된다는 장점을 갖는다. 다른 한편으로는, 처리실에서 낮은 압력으로 적절한 완화작용이 가능하므로 작동적인 창은 실질적으로 또한 팽창된다. 열경화성 조정에 관하여, 적용된 압력과 프로세싱 기간 사이의 적절한 종속관계가 예시되어 원하는 수축이 특정적으로 조정 가능하다.

바람직하게, 처리실의 입구 및/또는 출구 구멍은 필라멘트사를 근접하게 둘러싸는 노즐로서 설계되고, 한편 처리실은 노즐에 관하여 실질적으로 보다 큰 단면을 형성한다. 이러한 것은 처리실에서 큰 정적인 중압의 생성을 용이하게 하고 처리가스 유출도 감소시켜서 가스소비에 대한 바람직한 효과를 갖게 한다. 종래의 상호혼합 노즐과 비교하여, 예컨대 이러한 가스유출은 약 1/3 내지 1/4 로만 감소될 수 있다. 상호혼합 효과는 결과적으로 악영향을 미치지 않고 오히려 그 효과는 향상된다.

게다가 입구구멍 및/또는 출구 구멍의 단면은 바람직하게는 직사각형이고, 이 결과 필라멘트사의 필라멘트가 처리실을 통하여 이동할 때, 필라멘트는 편평한 길쭉한 조각을 형성하도록 일정 간격을 두고 인발된다. 이러한 형태에 있어서, 이들은 처리실에 있는 가스에 큰 표면적을 제공하여 가스에 의해 보다 효과적으로 가열된다.

필라멘트사의 이동방향으로 처리실의 팽창으로 인해, 처리의 임시 길이에 영향을 미치는 것이 용이하다. 심지어 보다 높은 작동적인 속도로 적절하게 긴 기간을 이루기 위하여, 처리실의 팽창이 입구 및 출구구멍 사이에서의 처리실의 너비(대개 수평)보다 이들 입구 및 출구구멍사이에서의 처리실의 팽창이 실질적으로 크다면 바람직하다.

더 바람직한 실시예에 따라, 처리실은 처리가스용 공급구멍을 형성하고, 이 구멍의 단면은 입구 및/또는 출구 구멍의 단면보다 실절적으로 크다. 이러한 것은 종래의 상호혼합실의 경우에서 처럼 가스가 처리실내로 들어가자 마자 유출되지 않게 하여, 고속 제트로서 필라멘트사에 공기를 부여한다. 오히려 처리실의 일정한 충만과 많은 정적인 압력의 형성이 처리실에서 이루어진다. 처리가스의 압력이 본질적으로 발생하여, 가스는 입구 및/또는 출구 구멍을 통해 외부로 유동할 때까지 압력이 완화된다.

상기하는 바에 따라, 처리실은 처리가스를 위해 입구 및 출구구멍 그리고 공급구멍을 제외하고 폐쇄되어 있어야 한다는 것이 이해될 수 있다.

처리실 제조용 재료로서, 금속 또는 바람직한 마모저항을 가지고 있는 세라믹이 고려될 수 있다는 것이 이해될 수 있다. 또한 이 금속은 마모저항 코팅을 갖춘 금속이 적합하다.

본 발명에 따른 장치는 방사 인발 및/또는 예비 인발라인을 갖춘 용융 방사 시스템뿐만 아니라 이들 두 위치사이에 필라멘트사용 감아 올림 장치에 있는 장점을 이용한다. 특히, 75m/s 로부터의 범위내에 있는 높은 방사 속도에서, 본 발명에 따른 장치의 효과는 특히 완화영향과 열경화성에 대하여 필라멘트사의 예비 가열 없이도 높기 때문에, 어떠한 수단도 필라멘트사의 가열을 위한 인발라인에 제공되지 않더라도 이러한 속도에서 바람직하다.

언급된 시스템에 있어서, 또한 본 발명에 따른 장치는 감아 올림 스테이션의 바로 앞에 배열될 수 있다; 다시 말하면 필라멘트사의 더 이상의 처리가 요구되지 않고, 임의의 여분의 시간이 가능한한 더 짧게될 수 없어서 추가적인 통로를 활용한다.

본 발명에 따른 장치는 처리가스로서 증기로 바람직하게는 물증기로 작동되고 이 처리가스를 위해 약 10 bar까지의 절대압력으로 설계되어야 한다.

본 발명에 따른 장치는 전체 적정농도 범위 즉, 매크로 필라멘트사로부터 낮은 적정농도를 통하여 직물사까지 그리고 특히, BCF사(카페트사) 뿐만 아니라 특수사에서 활용될 수 있다.

(실시예)

본 발명은 이하, 도면에 관련하여 실시예를 기초로 하여 더 상세히 설명할 것이다.

도 1의 용융 방사 시스템을 사용하여, 종래의 용융상태의 재료를 압출하는 압출기(도시 않됨)로 용융 방사 가능한 폴리머는 우선 적합한 상대적인 점성으로 용융되고, 방사노즐 플레이트(11)를 갖춘 방사 패키지(10)에 인도된다. 용융된 폴리머는 방사노즐 플레이트(11)내의 다수의 구멍에 따라 방사 마무리 준비 어플리케이터(30)에 의해 냉각되고 다발 지어지는 조절된 공기유동(화살표)에 의해 동일 개수의 용융 스트림(20)내로 방사노즐을 통하여 압출되고, 그 다음 예비상호혼합장치(40)를 통해 인도된다. 그 다음 필라멘트사(50)는 한정된 속도로 짝을 이루며 동력으로 움직이고 가열되지 않은 한 쌍의 제 1 고데(60)에 의해 인발된다. 이와 마찬가지로 짝을 이루며 또한 가열되지 않은 한 쌍의 제2 고데(70)는 특정 양에 의해 보다 빨리 진행되는 만큼 필라멘트사를 인발한다. 이들 고데는 바람직하게 한정된 낮은 조도(粗度)의 매끄러운 세라믹 표면을 구비한다.

한 쌍의 제 2 고데를 지난후, 필라멘트사는 스트림 처리실(80)을 통과하고 그 다음 처리실(80)에서 일어나는 완화수축에 의해 한 쌍의 최종 고데(70)의 원주속도 보다 낮은 속도로 종래의 시판용 와인더(90)에 의해 감긴다.

도 2는 처리실의 구조를 도시한다. 이것은 연결노즐 또는 이송구멍(82)을 각각 경유하여 한정된 과도한 압력으로 처리가스가 제공되는 필라멘트사(50)의 흡입구멍 및 배출구멍을 제외하고 외부에 실제적으로 패쇄되며 길이방향으로 연장되는 처리실(81)을 도시한다. 연결노즐(82)이 처리실내로 오픈되어 있는 단면이 상당히 크므로 그 결과 언급할 만한 가치가 있는 어떠한 압력강하도 이 구역에서 일어나지 않고, 처리실(81)은 이송 또는 연결노즐(82)에 또한 부수되는 동일한, 절반의 정적인 압력을 필수적으로 형성한다. 이러한 형성에 의해, 흡입구멍(83) 및 배출구멍(84) 단면이 필라멘트사의 단면 보다 매우 미세하게 큰 상태로 흡입구멍(83)과 배출구멍(84) 양자는 필라멘트사(50)를 인접하게 에워싸는 노즐로서 설계된다. 스레드 가이드요소(85, 86)는 처리실(81)을 통하여 서로 마주보는 구멍(83, 84)의 축선으로 정확하게 필라멘트사를 가이드 한다. 처리실(81)의 정면커버(87)는 진행하는 필라멘트사(50)를 삽입시키기 위해 이동될 수 있다.

도 3a 및 도 3b는 종래기술에 따른 두개의 종래의 상호혼합하는 노즐의 주요 배열을 비교하여 도시하는데, 여기에서 도면의 상부에는 각각의 경우에 있어 수직단면이 도시되고 도면의 하부에는 각각의 경우에 있어 수평 단면을 도시한다. 도 3a는 개방 조절판 처리기술로 스레드당 두개의 가스 구멍을 갖춘 노즐을 도시하고, 한편, 도 3b는 스레더의 길게 째진 틈과 필라멘트사의 오픈된 흡입구 및 배출구를 갖춘 설계를 도시한다. 이들 공지된 상호혼합하는 노즐을 사용하여,필라멘트사의 상호혼합은 필라멘트사가 지나감에 따라 필라멘트사상에 가스유동의 충격에 의해 초래되는데, 이러한 상황에서 가스구멍(88)과 스레드사이의 각은 45。 와 90。사이에 있을 수 있다. 도 3에 도시될 수 있는 바와 같이, 종래의 처리실은 가스 구멍(88)의 출구에 필라멘트사가 형성될 수 있도록 강렬한 가스유동을 위해 필요한 경우에 개방한다. 따라서, 본질적으로 대기 압력은 스레드의 면적에 이들 처리실에 관련한다.

도 2와 도 3을 비교함으로써, 본 발명은 종래기술보다 실질적으로 다른 상호혼합 메카니즘에 기초한다는 것이 특히 명백하게 될 것이다. 본 발명을 사용하여, 상호혼합은 필라멘트사에 횡단으로 침범하는 가스유동에 의해서 달성되는 것이 아니라 본 발명에 따른 처리실(81)의 좁은 노즐구멍(83, 84)으로부터 필라멘트사의 진행방향과 필라멘트사의 반대방향으로 또는 함께 나타나는 가스유동으로 유도된다.

도 4는 본 발명에 따라 설계된 처리실에서, 특히 구멍의 효용성을 나타내는 이들 노즐구멍(83, 84)의 표면 사이즈와 도 2에 따른 형태의 사이즈를 길이 대 너비로 도시한다. 이들을 비교하여, 종래의 상호혼합노즐의 가스구멍(68)의 종래의 침범표면이 도 3을 따라 도시되어 있는데, 이것은 지각할 만큼 다소 크다. 도 4에 표시되는 노즐 타입 명칭은 부수적으로 다음과 같이: Z=도 2, G=도 3a 및 O=도 3b 앞서 언급한 명칭에 상응한다. 본 발명에 따라 노즐타입(Z)의 가스발생에 사용되는 노즐구멍(83, 84)의 단면은 필라멘트사의 단면만큼 더욱 추가적으로 감소한다. 결과적으로, 종래의 처리기술 보다 본 발명에 따른 처리실의 작동은 실질적으로 보다 적은 고온가스가 요구되어 그 결과 상호혼합 공정의 경제성의 실질적으로 증가된다.

도 5는 노즐구멍(83, 84)의 설계를 위한 바람직한 기하학을 도시한다. 이에 의해 다양한 다른 기하학이 입구노즐(83)과 출구노즐(84)에 가능하고 다수의 다른 효과가 이에 따라 성취될 수 있다. 예를 들면, 입구와 출구에서, 도 5d에 따른 노즐 형태를 사용함으로써, 방사의 매우 바람직한 밀봉이 아주 적은 가스소비로 성취될 수 있다. 입구에서의 노즐형상 도 5a와 출구에서의 노즐형상 도 5c 의 조합은 챔버의 입구 및 출구에서 양호한 가스 인도효과와 적합한 스레드 인장을 발생시킨다. 입구에서의 도 5b와 출구에서의 도5c를 따른 노즐로 인해, 입구 구멍에서의 예비 상호혼합과 출구구멍에서의 최종 상호혼합에 의해 높은 상호혼합효과가 성취될 수 있다. 다른 노즐형상들과 이들의 조합 또한 생각해낼 수 있다는 몇 개의 실례가 있다;

또한, 도 4에 도시될 수 있는 바와 같이, 입구 및/또는 출구 구멍의 단면은 바람직하게는 0.1mm²및 1 mm²사이에 있다. 도 4에 더 도시된 바와 같이, 노즐 구멍은 또한 바람하게는 1:5 및 1:10 사이의 사이드 비율과 그리고 바람직하게는 0.5mm 및 2.5mm사이의 길이와 바람직하게는 0.2 및 0.5mm사이의 너비를 갖춘 바람직하게는 직사각형이다. 노즐 단면과 비교하여, 처리실(81)은 바람직하게는 10mm²과 30 mm²사이로 실질적으로 보다 큰 단면을 형성한다. 한편, 입구 구멍(83) 및 출구 구멍(84)사이의 팽창부분은 이것에 직교하는 너비보다 실질적으로 더 크고, 바람직하게는 30mm 내지 150mm에 이른다. 공급구멍(82)의 단면은 바람직하게는 100mm²및 200mm²사이에 이른다. 이하, 표1을 기초하여, 본 발명으로 얻어지는 장점이 보다 자세하게 상술된다.

* 수조에서 가시적인 스레드 컴펙션 평가 =〉 0-5 0 = 스레드 바로 오픈, 적고 불규칙한 상호혼합 3 = 비교적 규칙적인 매듭, 매듭들 사이의 스레드 오픈 5 = 완성한, 계속적으로 패쇄된 스레드** REM에 의해 스레드 표면 평가 =〉 a-c a = 모세관 표면이 울뚱불뚱함, 손상없음 b = 미세한 울뚱불뚱한 없음, 스레드 표면에 대한 손상의 빈번한 경우 c = 미소침전물이 거의 없음, 손상이 거의 없음***필라멘트사가 감아올려 질수 없음

표 1에 따른 실례 1 내지 18에서의 작동의 기본수단은 다음과 같다: 직물필라멘트사를 방사하기에 적합한 고유의 점성을 가진 용융-방사가능한 폴리머가 방사노즐로의 방사펌프에 의해 실행되는 단계와 미세구멍으로 통해 압출되는 단계로 이루어진 공지된 방법으로 압출기에서 용융된다. 장치에 의해 형성되는 필라멘드는 냉각되고, 방사오일이 첨가되어 이 필라멘드는 방사속도로 고데 롤러에 의해 감겨진다. 스레드는 특정양에 의해 보다 빠르게 구동되는 인발롤러에 의해 FDY(완전히 인발된 필라멘트사)로 인발된다. 그 후, 동일 작동사이클을 제외하고,필라멘트사는 증기가 각각의 경우에서 도입되는 처리실을 통해 안내되어 결국 감겨진다.

종래적인 시판용 처리실 또는 상호혼합 노즐은 압축된 가스를 갖춘 작동을 위해 종래적으로 사용되었는데 이 압축된 가스 이외에 이들 실례 1 내지 5 그리고 8에서 증기와 작동하는 경우, 상기 실례들은 명칭(O)을 갖춘 종래적인 시판용 처리실 또는 상호혼합 노즐을 각각 사용하는 공지된 수단에 의한 작동방법이다. 이러한 것은 도 3b에서 도시된 것과 실질적으로 상응한다.

실례 6은 도 3a와 유사한 공지된 설계에서와 마찬가지로 명칭(G)으로 고온가스매체를 갖춘 작동을 위해 매우 적합한 특정 처리실(노즐)을 사용한다. 또한, 이러한 상황에 있어서, 냉각고데의 인발이 수행되고 안정적인 보빈구조가 얻어진다. 증기 소비는 상기 노즐구멍에 상응하여 비교적 높고 열수축에 대한 임의의 영향은 사소한 정도에서만 가능하다(도 6 을 참조하여 이하, 보다 자세히 설명될 것이다). 이러한 방법으로 제조된 필라멘트사는 명칭"H4S"로 또한 공지되어 있다.

실례 7에 있어서, 이 구조는 실례6의 구조에 상응하지만, 증기처리노즐은 냉각고데롤러들 사이에 인발구역에 추가적으로 삽입된다. 증기노즐에서 처리길이는 49mm이고 압력은 1.5bar(g) 이다. 완화작용을 위해, 동일한 상호혼합노즐(G)은 실례 6에서 증기와 작동된다. 이러한 작동방법은 서문에서 언급한 US 제5,750,215호에서 설명된 것에 상응한다. 필라멘트사가 와인딩 보빈상에 더 수축하고 압축되고, 척으로부터 보빈을 제거하는 것이 불가능하기 때문에 상기 방법으로 제조된 필라멘트사는 감겨질 수 없으므로 보다 큰 보빈을 필요로 한다. 필라멘트사는 인발구역에서 완화 열에 가깝게 열처리되어 충분한 완화작용도 순차적인 완화처리와 보빈상에 스레드 수축에서를 이룰 수 없어서 그 결과 보빈과 필라멘트사 양자가 손상된다. 그러나 필라멘트사의 적은 양은 이러한 기술을 이용하여 수집되고, 2.5%로 되는 인발력(CV %)의 균일성을 위해 체크될 수 있다. 비교적 증기인발없이 1.7% 값이 이러한 값으로 부터 얻어진다.

실례 9 내지 18은 실질적으로 도 2를 따라 명칭(Z)을 가진 처리실을 사용하는 본 발명의 개념을 따른 기술이다. 본 발명에 따른 챔버로 인해, 필라멘트사는 특정 가스압력 즉 중압으로 특정시간동안 처리된다. 이러한 방식으로 처리된 필라멘트사는 형성된 스레드 인장력하에 감겨진다. 명칭 "H5S" 은 본 발명에 따라 제조된 필라멘트사에 부여된다.

표 1에 있는 숫자로부터 쉽게 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 기술은 종래기술에 비교하여 실질적인 장점을 갖고 있다:

- 공지된 기술(실례 5 및 10)과 비교하여, 적절한 스레드 완화작용으로 인한 본 발명에 따른 기술을 가지고서 낮은 증기 압력에서 작업이 가능하기 때문에, 작동적인 창은 실질적으로 넓어진다.

-본 발명을 따라 제조된 필라멘트사의 정련수축은 넓은 범위를 걸쳐 처리기간과 증기 압력 세팅 가능성에 의해 조절될 수 있는데, 이것은 비교 실례(실례 3, 4, 13 및 16 각각 참조)를 따른 기술로는 가능하지 않다. 이러한 의존도 즉 PET(titre 84 f 36 dtex)의 실례를 가진 정련수축상 증기압력의 영향은, 보다 낮은, 보다 가파른 라인이 본 발명에 따른 기술을 가진 의존도와 그리고 보다 상부에, 점선으로 그려진 라인이 종래적인 기술을 나타내고 있는 도 6의 다이어그램에 명백하게 도시되어 있다.

-본 발명에 따른 기술로 인해 생기는 상호혼합은 가스압력값에 비교적 독립적이지만, 그럼에도 불구하고 실질적으로 보다 높은 가스소비로 종래 장치에서 발견되는 크기의 정도로 한다.

-본 발명에 따라 제조된 필라멘트사는 종래기술에 따라 제조된 것과 비교하여 일정하게 보다 낮은 스레드/세라믹 마찰값을 형성한다. 또한 이들 값은 표 1에서 다시 발생되고 스위스 쮜리히 Rothschild-Messinstrumente 사의 F-미터로 측정되었다. 이들 적절한 마찰값에 대한 근거는 본 발명에 따라 제조된 필라멘트사가 스레드 표면상에 손상을 거의 주지 않는 경우에 형성하는 것인데, 이러한 것은 스레드의 단면이 SEM(주사 전자현미경)으로 약 2000배의 비율로 검사될 때 명백하게 입증 될 수 있고, 스레드가 움직임에 따라 동일방향으로 인도되는 상호혼합 가스제트에 도움을 줄 수 있다.

-전세계를 통하여 공지된 필라멘트사를 테스팅하는 방법은 더 상세하게는 수조에서 스레드 점착 검사이다. 이러한 상황에 있어서, 다수의 상호혼합 포인트는 소정된 스레드 길이로 물표면상에 놓여진 스레드의 단편에 기인한다. 이 방법은 상호혼합 포인드 특질에 영향을 미치기 때문에 다양한 자동화된 방법에 걸쳐 장점을 갖는다. 이러한 테스트 방법에 관련하여, 본 발명에 따라 제조된 필라멘트사는 전체의 스레드 길이에 걸쳐 어떠한 개구 없고 또는 실제적으로 없다는 것을 보여주는 일정하게 폐쇄된 스레드 합성을 특징으로 한다는 것을 놀랍게도 발견하었다. 이와 대비함에 의해, 종래에 제조된 필라멘트사는 6 내지 8 cm의 간격으로된 구조를 보여주고 이들 사이에서 부푸는 방식으로 스레드가 스레드의 개개의 모세관내로 오픈된다. 본 발명에 따른 기술과 부수할 정도의 바람직한 스레드 점착은 그 이상의 프로세싱을 위해 바람직한 장점으로 이루어져 있다.

또한, 실례 3, 6, 8, 11 및 12로부터의 필라멘트사는 투명한 트릴로발 22 디텍스 에프 1 보일(trilobal 22 dtex voile f 1 voile)로 만들어진 체인에 직물로서 투사물 직기에 의해 도입되었다. 필라멘트사의 위빙(weaving)성질의 다음의 평가가 유도되었다.

실례	적정농도	와인딩 속도(m/min)	증기처리노즐	공기압력(bar)	600me당 스레드 끊김	스레드 점착(시각적으로 판단됨)
비교예3	110 f 24	5007	O	3,8	10	많이 오픈
비교예6	55 f 48	5003	G	3,5	3	만족스러움
12	55 f 48	5008	Z	2,9	1	바람직한 스레드 외형
비교예8	55 f 48	4998	O	2,8	2	만족스러움
11	110 f 24	5003	Z	2,4	0	매우 좋음

공기 압력에 관하여 표 2로부터 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 필라멘트사를 45% 까지 위브하기 위해 덜 압축된 공기가 스레드를 직기내로 삽입하기 위해 필요하다. 본 발명에 따라 제조된 필라멘트사의 형태 양자는 위빙시 보다 적은 스레드 브레이크 개수들로부터 확인가능한 감지할 수 있는 정도의 보다 적은 결점을 보여준다.

서술된 실례로 사용되는 프로세싱 매체는 증기이다. 그러나 이 기술은 증기에 제한되지는 않고, 열수축에 대한 영향이 보다 열악한 열전달 값으로 인해 다소 적게 압축된 공기에도 적합하다.

보다 적게 압축공기를 소비함으로써 종래기술과 비교하여 에너지를 저축하는 잇점을 가진 본 발명에 따른 장치는 상호혼합 장치로도 사용될 수 있다.

또한, 도 7은 본 발명에 따라 제조된 "H5S"필라멘트사를 위해 스레드 점착의 안정성과 상호혼합 공정의 안정성(얽힘 안정성 또한 편물 강도로서 언급됨)각각을 다이어그램으로 도시한다. "H4S"실이 도 3a를 따라 증기에 의해 작동되는 처리실의 사용으로 제조되고 "표준"실이 압축공기에 의해 작동되는 도3b를 따라 처리실을 사용하여 제조된 상태로, 이들을 비교함에 있어서, 동일한 의존성이 종래기술에 따라 제조된 두개의 다른 "표준" 및 "H4S"필라멘트사를 위해 또한 나타내어 진다. 모든 3개의필라멘트사는 적정농도 110 디텍스 에프 24(titre 110 dtex f 24)를 가지고 있고 동일한 상호혼합에 대한 초기 상태(0.05 cN/dtex)에 있어서, 미터당 약 20 개의 매듭을 형성한다.

도 7은 cN/dtex(CentiNewton/decitex)에 있어서의 특정 스레드 인장강도에 대항하여, 낮은 특정 스레드 인장강도만으로 상호혼합의 퍼센트로서 "상대적인 상호혼합"을 도시한다. 도 7에 들어간 측정된 값은 독일 헤인즈 버그 Akzo Nobel Faser AG(Enka Technica Division)로부터 "아이테맷 랩 티에스아이(Itemat Lab TSI)"로서 명칭된 상호혼합 측정장치로 결정된다. 이러한 장치로 인해, 처음에 단위 길이당 상호혼합 매듭의 개수는 낮은 스레드 인장으로만으로 움직이는 스레드상에서 결정되고 그 다음 증가된 스레드 인장으로 직접 결정된다.

본 발명에 따른 "H5S"실은 0.5 cN/dtex의 특정 스레드 인장력까지 매듭의 실제적으로 일정한 높은 숫자가 예기치 않게 보여진다. 매듭의 개수는 약 10%만으로 보여지는 범위에서 감소된다. 양자의 필라멘트사를 비교함으로써, 동일한 인장력 범위에서 노트의 개수는 약 80% 나 그 이상만큼 감소한다. 따라서 본 발명에 따른 필라멘트사는 0.5 cN/dtex의 특정 스레드 인장강도 까지 길이당 매듭의 개수에서 확실히 많아야 50% 특정적으로는 심지어 많아야 30%의 감소를 나타낸다.

용융 방사 공정에서 전반적으로 적용가능하고 필라멘트사를 상호혼합하고 열경화하고 완화하여 열수축 조정이 또한 효과적으로 수행될 수 있고 작동에 있어서 단순하며 경제적인 설계로 이루어져 있는 장치 및 이와 연관되는 처리방법 그리고 이 장치로 제조되는 필라멘트사를 제공하는 것이다.

Claims (17)

1. 처리실(80)을 가지고서 용융 방사 공정에서 필라멘트사(50)를 상호혼합, 완화작용 및/또는 열경화하는 장치에 있어서, 처리실(80,81)은 본질적으로 정적인 과도한 압력 및 증가된 온도하의 가스로 채워질 수 있고, 압력완화시 이 가스에 대해 침투가능한 필라멘트사(50)의 통로용 입구구멍(83)과 출구구멍(84)을 형성하는 것을 특징으로 하는 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 처리실(80, 81)의 입구구멍(83) 및/또는 출구구멍(84)은 바람직하게는 0.1mm²및 1mm²사이의 단면을 가지고서 필라멘트사를 인접하게 에워싸는 노즐로서 설계되어 있고, 비교에 의해 처리실(80,81)은 바람직하게는 10mm²과 30mm²사이의 실질적으로 보다 큰 단면을 형성하는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 입구구멍(83) 및/또는 출구구멍(84)은 바람직하게는 0.5mm 및 2.5mm 사이의 길이와 바람직하게는 0.2mm 및 0.5mm사이의 너비를 가지고서 다이들 사이에 바람직하게는 1:5 및 1:10 사이의 비율을 갖춘 직사각형의 단면을 형성하는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 입구구멍(83)과 출구구멍(84)사이에서 처리실(80,81)의 팽창부는 처리실에 직각으로 하는 너비보다 실질적으로 크고 바람직하게는 30mm 및 150mm 사이인 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 처리실(80,81)은 증가된 온도와 중압하의 가스용 공급구멍(82)을 형성하고, 이러한 공급구멍(82)의 단면은 입구구멍(83) 및/또는 출구구멍(84)의 단면 보다 크며 바람직하게는 100mm²및 200mm²사이의 크기인 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제 5 항에 있어서, 처리실(80, 81)은 입구구멍(83), 출구구멍(84) 그리고 공급구멍(82)를 제외하고 완전히 패쇄되는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 처리실은 금속 즉, 마모방지 코팅된 금속으로 만들어진 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 처리실은 세라믹 재료로 만들어지는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제 1 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 필라멘트사의 제조용 시스템(10-90)에서 방사 인발 길이 및/또는 인발 길이(60,70) 그리고 필라멘트사(50)용 감아올림 장치(90)사이에 폴리머 집단의 용융물을 방사함에 의해 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제 9 항에 있어서, 유일한 기계적인 수단이 인발 및/또는 필라멘트사(50) 인발을 위해 방사 인발길이 및/또는 인발길이(60, 70)에 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 장치는 감아올림 스테이션(90) 바로 앞의 상기 시스템에 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
12. 제 1 항 내지 제 11 항중 어느 한 항에 있어서, 1.5 및 10 bar 사이의 절대압력하의 가스로서의 증기로 작동되는 것을 특징으로 하는 장치.
13. 중압하의 가스가 최소의 완화작용을 가지고서 유동하는 노즐을 갖춘 장치(80)를 사용하여 용융 방사 공정에서 필라멘트사(50)를 상호혼합하는 처리방법에 있어서,

    필라멘트사(50)는 노즐(83, 84)을 통하여 가스의 유동방향으로 또는 이에 대향하여 이동하는 것을 특징으로 하는 처리방법.
14. 용융방사 공정에서 필라멘트사(50)를 완화작용 및/또는 열경화하는 처리방법에 있어서,

    필라멘트사(50)는 거의 일정한 중압하의 고온가스를 가지고서 특정길이에 걸쳐 상기 목적을 위해 설계된 장치에(80)에서 가공되는 것을 특징으로 하는 처리방법.
15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 제 1 항 내지 제 12 항중 어느한 항에 따른 하나의 장치가 장치(80)로서 사용되는 것을 특징으로 하는 처리방법.
16. 단위 길이당 매듭의 특정 개수를 갖춘 상호혼합된 필라멘트사에 있어서,

    0.5 cN/dtex의 특정 스레드 인장력에 이르는 단위 길이당 매듭의 개수가 50% 이상까지는 감소되지 않는 것을 특징으로 하는 필라멘트사.
17. 제 16 항에 있어서, 0.5 cN/dtex의 특정 스레드 인장력에 이르는 단위 길이당 매듭의 개수가 30% 이상까지는 감소되지 않는 것을 특징으로 하는 필라멘트사.