KR20020006644A - 초저장력 릴랙스 공정 및 장력 게이트 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저 장력 릴랙스 공정 및 상응하는 장치를 설명하고 있는데, 여기에서 장력 게이트는 얀 생산 공정에서 릴랙스 지역으로 도입된다. 장력 게이트는 에어 드래그 장치, 액체 드래그 장치 또는 고체 표면 접촉 드래그 장치 또는 이들의 조합체와 같은 얀 쓰레드라인에 드래그를 생성하는 임의의 것일 수 있다. 장력 게이트는 릴랙스 지역에 사용될 때 진입 얀 장력보다 큰 배출 얀 장력을 가져 장력 차를 초래하는 장치이다. 장력 게이트는 1 데니어당 적어도 5 mg의 장력 차를 제공한다. 릴랙스 지역은 스핀-드로잉 공정, 드로우-꼬임 공정, 드로우-감기 공정 또는 드로우-팽화 공정에서 통상적으로 발견된다. 본 발명은 장력 게이트가 1 데니어당 적어도 5 mg의 얀 장력 차를 초래하는 릴랙스 지역에 장력 게이트를 구비하고 있는 얀 제조 공정을 설명하고 있다.

Description

초저장력 릴랙스 공정 및 장력 게이트 장치{ULTRA LOW TENSION RELAX PROCESS AND TENSION GATE APPARATUS}

1. 기술분야

본 발명은 장력 게이트가 얀의 생산에서 릴랙스 지역에 도입되는 초저장력 릴랙스 공정 및 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 얀이 이의 수축율을 조절하기 위해 릴랙스되고 장력 게이트가 단계식으로 얀의 불안정성을 감소시키지 않으면서 장력을 증가시키기 위해 사용되는 릴랙스 지역에 관한 것이다. 얀 불안정성은 측면 얀 운동(예를 들면, 릴랙스 롤 상에서), 얀 랩핑 및 얀 파괴로 특징지워진다. 본 발명의 장치 및 공정은 두가지 직접적인 이점, 즉: 1) 얀 생산 공정의 릴랙스 지역에 사용될 때, 릴랙스율이 상당히 증가하여 이러한 장력 게이트를 구비하지 않는 통상의 공정과 비교하여 얀의 수축율을 감소시킬 수 있고, 2) 양호한 얀 안정성이 성취되도록, 통상의 장치와 비교하여 단계식으로 장력이 증가하는 이점을 가진다. 얀 생산에서 릴랙스 지역을 구비하고 있는 통상의 공정은 스핀-드로잉, 드로우-꼬임, 드로우-감기 및 드로우-팽화 공정이다.

2. 선행기술

McClary의 U.S. 특허 4,414,169의 도 4는 통상의 스핀-드로잉 공정을 도시한다. 섬유는 방사 구금으로부터 스피닝된 다음 일련의 롤에 의해 드로잉된다. 얀을 드로잉한 후에, 통상적으로 드로우 롤보다 저속으로 구동되는 롤 세트가 있어서, 릴랙스(저 장력) 지역을 형성한다. 실시예에 의해 설명된 것처럼, 권취 속도는 1분당 대략 2700 미터이다. 초래되는 수축율은 175℃에서 4 내지 9%의 공기 범위에서 측정된다.

통상의 스핀-드로잉 공정에서 매우 고수준의 릴랙스를 달성할 수 없는 이유는, 고수준의 릴랙스로는 얀의 장력이 작아서, 매우 불안정하게 되고 종종 얀의 파괴를 유도하기도 하는 릴랙스 롤 주위에 얀 랩을 초래하기 때문이다. 양호한 얀 안정성을 제공하고 얀 파괴를 방지하기 위해, 최소의 쓰레드라인 장력이 요구된다. 이러한 최소의 장력 이하에서 작업하는 것은 불가능한데, 따라서 고수준의 릴랙스가 통상의 스핀-드로잉 공정에서는 불가능하다. 다수의 랩이 릴랙스 롤 상에서 사용되는 이유는 얀이 릴랙스 롤에 의해 결정된 정해진 속도로 이동함을 보장하고(일정한 얀 속도가 양호한 작업을 유지하기 위해 권취기에 필요하다) 권취기에서 장력을 분리하기(이는 양호한 팩키지를 얻기 위해 필요하다) 위해서이다.

Hofs 등의 U.S. 특허 5,925,460은 스핀-드로잉 공정에서 177℃에서 측정된 3.7 내지 5.9% 범위의 드로잉 얀 수축율을 기재하고 있다. Hofs 등은 1분당 6000 미터 이상의 빠른 권취 속도를 기재하고 있다.

Martin 등의 U.S. 특허 4,096,226은 폴리아마이드 얀의 스핀-드로잉-텍스춰라이징(texturizing) 공정을 기재하고 있다. 텍스춰라이징 장치(또한 드로우-팽화로 알려짐)는 10-50%의 과잉 공급량을 가진다.

Saito 등의 U.S. 특허 4,491,657은 고 탄성율, 저 수축 타이어 얀을 기재하고 있다. 표 1 및 2는 일반적으로 공정 속도가 증가함에 따라, 수축율은 감소함을 보여준다.

Thaler의 U.S. 특허 4,973,657은 고 탄성율, 저 수축 타이어 얀을 기재하고 있다. 표는 체류 가열 시간이 길어질수록, 수축율은 감소함을 보여준다(실시예 5와 6을 비교). 또한 온도가 하강함에 따라, 수축율은 증가함을 보여준다(실시예 4와 5를 비교).

Neal의 U.S. 특허 5,227,858은 산업용 얀을 기재하고 있고 온도가 상승함에 따라 수축율이 감소함을 보여준다. 이 특허는 또한 얀을 접촉시키기 위한 특별한 표면을 가지는 롤을 사용하는 장점을 교시하고 있다.

Nishikawa 등의 U.S. 특허 5,066,439는 혼합기를 제 2 드로우 롤과 릴랙스 롤 사이에 권취 직전에 도입함에 의한, 폴리에스테르 얀의 연속 스핀 드로우 제조공정을 교시하고 있다. 컬럼 4의 20줄에서 Nishikawa 등은 릴랙스비가 제 2 드로우 롤(6)과 릴랙스 롤(10) 사이에서 얀에 혼합 처리를 적용함으로써 크게 향상될 수 있음을 상술한다. 더 자세히 설명하면, 컬럼 6의 19-22줄에, 릴랙스가 5 내지 12%의 비로 수행됨을 상술하고 있다.

하기의 두 표는 Nishikawa 등의 실시예 1 및 2의 데이타를 요약하고 있다. 특히, 실시예 1의 데이타는 1분당 약 3000 미터의 드로잉 속도와 5 내지 12%로 다양한 릴랙스비를 보여준다. 가열기를 작동 및 작동하지 않고 혼합기(28.44 psi에서)를 작동 및 작동하지 않을 때의 얀의 안정성이 나타나 있다. 실시예 1은 가열기 및 혼합기가 작동하든지 작동하지 않든지, 양호한 안정성(무파괴)이 초래될 수 있음을 의미한다. 실시예 2는 각 예에서 8%의 일정한 릴랙스비로 1분당 4500 미터의 드로잉 속도를 보여준다. 실시예 2는 혼합기가 대략 42.66 psi에서 작동하면, 양호한 안정성은 가열기가 작동할 때만이 달성될 수 있음을 설명한다. 실시예 2는 안정성의 향상이 혼합기가 아닌 가열기 때문임을 명백하게 보여준다. 달리 설명하면 혼합만으로 향상된 안정성을 초래함을 보여주는 데이타는 없다.

실시예 1

	드로잉 속도	릴랙스비	가열기	2 kg/sq.cm=28.44 psi 혼합기	안정성
1	3100	8	오프	오프	T
2	3100	10	온	온	O
3	3000	5	오프	오프	O
4	3000	9	오프	오프	O-T
5	3000	12	온	온	O
6	3000	12	온	온	O
7	3000	12	온	온	O
정성 측정된 불안정성O 비파괴T 약간의 필라멘트 파괴, 그러나 감을 수 있다X 얀 파괴

실시예 2

	드로잉 속도	릴랙스비	가열기	3 kg/sq. com. = 42.66 psi 혼합기	안정성
8	4500	8	오프	온	T-X
9	4500	8	온	온	O
10	4500	8	오프	온	T-X
11	4500	8	온	온	O
정성 측정된 불안정성O 비파괴T 약간의 필라멘트 파괴, 그러나 감을 수 있다X 얀 파괴

발명의 요약

본 발명은 스핀-드로잉 공정, 드로우-꼬임 공정, 드로우-감기 또는 드로우-팽화 얀 공정과 같은 얀 생산 공정의 릴랙스 지역에 위치하는 초저장력 릴랙스 공정 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 개념은 이러한 공정에서 발견되는 릴랙스 지역에 장력 게이트를 도입하는 것이다. 장력 게이트의 목적은 얀의 낮은 수축율을 성취하도록 하는 초저장력으로 매우 높은 수준의 릴랙스를 가능하게 하는 것이다. 아울러 장력 게이트는 본 발명의 장력 게이트가 통상의 릴랙스 지역에 사용되면 얀 랩핑 및 얀 파괴가 일어나지 않는다는 점에서 상당히 향상된 안정성을 제공한다. 예를 들면, 통상의 스핀-드로잉 공정 경우에, 장력 게이트는 릴랙스 롤에 도달하는 얀을 위해 필요한 장력의 최소 수준을 유지하여, 파괴를 방지하면서, 얀이 드로우 롤과 장력 게이트 사이에서 릴랙스됨을 허용한다. 장력 게이트는 장력 게이트 전에 얀 릴랙스를 허용하면서, 장력 게이트 후에 얀 장력의 증가를 초래하여, 얀 불안정성이 릴랙스 롤 상의 랩 위에서 향상되고, 얀 파괴가 일어나지 않도록 한다.

1분당 약 2500 미터 이하의 드로잉 속도에서는, 얀 안정성이 주요 문제점이아니다. 이러한 속도에서는 양호한 릴랙스율%이 달성될 수 있고 얀 안정성 또는 파괴는 실질적으로 없다. 그러나, 공정 속도가 증가함에 따라, 고 릴랙스비를 달성하기가 더욱 어려워지는데, 이는 얀 장력이 릴랙스가 증가함에 따라 감소하고, 불안정성이 얀 랩 및 파괴를 일으키기 때문이다. 아울러, 통상의 공정에서 증가한 릴랙스를 달성하고, 전체 수축율을 감소시키기 위한 시도는 롤을 후방으로 및 전방으로 횡단하여 일어나는 얀의 마모로 인해 파괴 및/또는 불량한 기계적 성질을 초래하는 얀의 불안정성을 초래한다(얀은 릴랙스 롤 상에서 한측에서 타측으로 횡단한다).

본 발명의 장력 게이트는 통상의 공정에서 릴랙스 지역을 릴랙스 지역 및 작은 스트레칭 지역으로 구획한다. 상이한 장치가, 통상의 릴랙스 지역에 위치하면, 구획을 형성할 수 있다. 장력 게이트는 드래그를 얀에 적용함으로써, 에어 드래그, 액체 드래그 또는 얀을 고체 표면 상에서 당김으로써 일어나는 드래그의 수단으로 형성될 수 있다. 에어 드래그는 예를 들면, 하나 이상의 혼합기 또는 역류 공기-유동 장치를 이용함으로써 얀에 적용될 수 있다. 액체 드래그는 예를 들면, 하나 이상의 마무리 어플리케이터를 이용함으로써(액체 어플리케이터는 액체 마무리 또는 코팅을 얀에 적용하는 것으로 직물 산업의 숙련인에게 익히 공지된 장치이다), 또는 얀을 액체의 풀을 통해 드로잉함으로써 도입될 수 있다. 고체 표면 드래그는 얀을 얀이 횡단하는 위 또는 그 주위에서 하나 이상의 고체 표면(예, 롤)과 접촉시킴으로써 도입될 수 있지만, 얀이 롤 상에서 다수의 랩을 가지지 않기 때문에, 장력 게이트 장치에서 얀을 횡단시키는 것은 문제가 안되고, 얀 파괴를 일으키지 않는다.

개괄적인 의미로, 본 발명은 1 데니어당 적어도 5 mg(mg/d)의 얀 장력 차를 초래하는 릴랙스 지역에 장력 게이트를 제공하는 단계를 포함하는, 얀의 장력이 차이나게 하기 위한 릴랙스 지역을 구비하고 있는 얀 제조 공정에 관한 것이다.

또한 개괄적인 의미로, 본 발명은 1 데니어당 적어도 5 mg의 얀 장력 차(장력 게이트에서 배출되는 얀의 장력 - 장력 게이트에 진입하는 얀의 장력)가 나는 하나 이상의 에어, 액체 또는 고체 표면 드래그 장치 또는 이들의 조합체를 이용하는 단계를 포함하는, 얀이 파괴되지 않으면서 얀의 장력을 증가시키기 위한 장력 게이트에 관한 것이다.

본 발명의 도면은 본 발명 전체의 일반적인 개념을 도시하고, 설명하며 전달하는 데 도움이 되도록 사용된다. 따라서, 이들은 설명을 목적으로 하고 어느 식으로든 본 발명의 범위 및 청구범위를 제한하지는 않는다.

도 1은 177℃에서 상대 고온 공기 수축율 대 전체 릴랙스율%의 관계를 도시하는 그래프이다.

도 2는 다양한 얀 속도에서 데니어당 mg으로 측정된 쓰레드라인 장력 대 릴랙스율%의 그래프이다.

도 3은 임의의 얀 속도에서 데니어당 mg으로 조절된 쓰레드라인 장력 대 릴랙스율%의 그래프이다.

도 4는 측정된 쓰레드라인 장력 대 얀 안정성 사이 관계의 그래프이다.

도 5는 데니어당 mg으로 장력 게이트 크기 대 쓰레드라인 안정성의 그래프이다.

도 6은 장력 게이트를 구비하지 않는 대조군, 39 mg/d의 장력 게이트 및 68 mg/d의 장력 게이트에 대해 쓰레드라인 안정성 대 릴랙스율%의 그래프이다.

도 7은 장력 게이트로서 단일 롤을 사용하는 것을 개략적으로 도시한다.

도 8은 장력 게이트로서 한쌍의 롤을 개략적으로 도시한다.

도 9는 장력 게이트로서 5개 롤의 사용을 개략적으로 도시한다.

도 10은 장력 게이트로서 4개의 연속 혼합기의 사용을 개략적으로 도시한다.

도 11은 장력 게이트 장치로서 혼합기 하나와 롤 두개의 조합체를 개략적으로 도시한다.

도 12는 장력 게이트로서 마무리 어플리케이터 롤 두개의 조합체를 개략적으로 도시한다.

바람직한 양태의 설명

스핀 드로우 공정, 드로우 꼬임 공정, 드로우-감기 공정 또는 드로우 팽화 공정과 같은 현재의 공정은 릴랙스 지역을 포함하고 따라서 본 발명의 공정 및 장치는 이러한 릴랙스 지역에 사용될 수 있다. 폴리에스테르, 폴리아마이드(나일론), 폴리올레핀, 폴리케톤, 폴리에테르케톤, 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리아릴레이트와 같은 상기의 공정에 이용되는 용융-스피닝 중합체가 본 발명에 이용될 수 있다. 통상의 폴리에스테르는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리프로필렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트 또는 이들의 혼합물 또는 폴리올레핀, 폴리-알킬렌 글리콜 약 15 중량% 이하와 이러한 폴리에스테르의 공중합체 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 이소프탈레이트와 같은 다른 폴리에스테르이다. 통상의 나일론은 나일론 6 및 나일론 66이다. 통상의 폴리올레핀은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌 또는 이들의 혼합물이다. 이성분 또는 헤테로필 섬유의 형태로 이러한 중합체의 배합물 또는 이러한 중합체중 하나와 다른 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌과 같은 다른 중합체의 배합물 또한 본 발명의 범위내이다.

현대의 얀 공정 방법은 달성가능한 릴랙스의 수준에 한계가 있다. 이는 릴랙스 수준이 증가함에 따라, 릴랙스 지역에서 얀 장력이 감소하고, 이는 얀을 릴랙스 지역의 롤 하류에서 불안정하게 하기 때문이다. 불안정한 얀은 낮은 장력 때문에 롤 표면을 가로질러 이동하거나 진동하는 얀으로 정의된다. 매우 불안정한 얀은 기계적 성질의 저하 및 심각한 경우에는, 파괴(얀 파괴)를 유도할 수 있다.

본 발명의 공정 또는 장치가 릴랙스 지역을 구비하고 있는 얀 생산 공정에 사용되면, 통상의 공정 및 장치와 비교하여 더욱 높은 수준의 릴랙스 및 초래되는 더욱 작은 고온 공기 수축율이 달성될 수 있다. 고속 공정 속도로 본 발명을 사용함으로써, 통상의 저속 조건에 대해 고속 조건하에서 동일한 수준의 릴랙스를 달성할 수 있거나, 공정 속도를 유지할 수 있지만, 릴랙스 정도를 증가시켜, 고온 공기 수축율이 크게 향상되고(감소), 동시에 평활화를 달성할 수 있도록 한다.

장력 게이트는 얀 생산 공정의 릴랙스 지역에 사용될 때 진입 얀 장력보다 큰 배출 얀 장력을 가져 장력 차를 초래하는 장치이다. 아울러, 하나 이상의 롤을 포함하는 본 발명의 장력 게이트는 비-멀티랩 얀 롤 장치이다. 장력 차는 일반적으로 얀이 1000 데니어 얀이면, 본 발명의 장력 게이트가 5 g이고, 반면 얀이 2000 데니어를 가지면, 장력 게이트가 적어도 약 10 g이도록 하는 1 데니어당 5 mg(mg/d) 이상이다. 본 발명을 위한 바람직한 양태는 1 데니어당 적어도 약 7 mg, 더 바람직하게는 1 데니어당 약 9 mg 이상의 장력 차를 가지는 장력 게이트 또는 공정이다. 얀 생산 시스템의 릴랙스 지역에 본 발명의 장력 게이트 및 공정의 사용은 동일한 공정 속도에서 높은 수준의 릴랙스 및 얀의 고온 공기 수축의 상응하는 상당한 감소를 허용한다.

공정 속도의 상당한 증가가 10%라고 가정하거나, 릴랙스 수준의 상당한 증가가 15%라고 가정하면, 장력 게이트를 이탈하는 얀과 장력 게이트에 진입하는 얀 사이의 장력 차가 1 데니어당 약 7 mg인 장력 게이트가 상당한 개선을 달성한다. 이는 바람직한 양태이다. 물론, 양호한 안정성은 공정 속도가 10% 이하로 증가하고/증가하거나 릴랙스 수준이 15% 이하로 증가할 때도 초래될 수 있다. 이러한 결과는 "상당한 개선"이라고 특징지워지지는 않지만, 본 발명의 범위내에 있다.

1분당 5000 미터의 속도로, 대략 최고 약 7%의 릴랙스 수준을 달성하는 것은 얀의 불안정성 때문에 이러한 실험을 위해 사용되는 통상의 설비로는 매우 어렵다. 예를 들면, 두 개의 롤만을 사용하는 본 발명의 장력 게이트를 이용하면, 약 9%의 좀더 높은 릴랙스 수준을 달성할 수 있고, 상응하는 좀더 작은 고온 공기 수축율을 달성한다. 아울러, 혼합기 또는 더 많은 롤과 같은 더욱 많은 장력 게이트의 첨가로, 릴랙스율%은 훨씬 증가할 수 있다(상응하는 고온 공기 수축율 감소와 함께).

물론, 본 발명은 또한 1분당 약 3000-3500 미터의 좀더 통상의 스핀-드로잉공정 속도로 적용된다. 이러한 속도로, 장력 게이트 없이, 이러한 실험을 위해 사용되는 설비 및 조건을 사용하는 스핀-드로잉에 의해 생산되는 얀은 약 12%의 릴랙스율을 달성할 수 있고, 반면 본 발명을 이용하면, 릴랙스율은 약 17%일 수 있으며 양호한 얀 안정성을 유지하면서 좀더 작은 고온 공기 수축율을 달성한다. 12%에서 17%로의 릴랙스율 증가는 40% 증가이다(상기에서 언급된 상당한 증가). 더욱 많은 장력 게이트가 이용되면, 훨씬 큰 릴랙스율이 좀더 작은 고온 공기 수축율과 함께 달성될 수 있다. 이 관계는 스핀-드로잉 공정에 대한 도 1에 나타나 있다.

도 1은 고온 공기 수축율(177℃) 대 릴랙스율% 관계의 그래프이다. 스핀-드로잉 공정 데이타는 25℃의 오르토클로로페놀 용액에서 측정된 0.88의 스피닝 얀 고유점도(IV)에서 1분당 2700, 3200, 3700, 4250 및 5000 미터의 속도로 얻어졌다. 장력 게이트에 앞서 롤을 이탈하는 얀의 속도와 상관없이, 고온 공기 수축율(HAS)과 얀 릴랙스율% 사이에 상관관계가 있다. 도 1은 HAS가 릴랙스 수준(%)을 증가시킴으로써 감소될 수 있음을 보여준다. 도시된 곡선은 이들 예에서 이용되는 수지에 대해 특이적이고 고유점도, 온도(열 세팅 온도), 드로우 비, 체류시간, 가열시간, 수지 조성에 의해 영향을 받는다. 이러한 요인중 하나 이상을 변동시키는 것은 어느 요인이 변동되었는지에 따라 곡선을 위로, 아래로, 왼쪽으로 또는 오른쪽으로 이동시킬 것이다. 중요한 점은 HAS가 모든 다른 조건은 일정하게 유지하면서 릴랙스율%을 증가시킴에 따라 감소한다는 것이다.

도 2는 2700 m/분, 3200 m/분, 3700 m/분 및 5000 m/분의 다양한 공정 속도에서(드로우 롤의 마지막 세트의 속도) 측정된 쓰레드라인 장력과 릴랙스율% 사이의 관계를 도시하는 그래프이다. 각 공정 속도에서 관계는 동일한데, 즉 릴랙스율%이 증가함에 따라, 측정된 장력이 감소하고, 그 반대도 마찬가지이다. 도시된 곡선은 이들 예에서 이용되는 수지에 대해 특이적이고 고유점도, 온도(열 세팅 온도), 드로우 비, 체류시간, 가열시간, 수지 조성에 의해 영향을 받는다. 이러한 요인중 하나 이상을 변동시키는 것은 어느 요인을 변동시켰는지에 따라서 곡선을 위로, 아래로, 왼쪽으로 또는 오른쪽으로 이동시킬 것이다. 다양한 곡정 속도에서 곡선 사이의 차이는 주로 장력 측정 장치의 원심분리력 오차 때문이다. 이 오차를 보정한 후에, 모든 속도의 데이타는 도 3에 도시된 것처럼 연속적인 관계를 형성한다.

도 3은 쓰레드라인의 장력이 릴랙스 수준이 증가함에 따라 어떻게 감소하는 지를 보여준다. 이 그래프의 데이타는 또한 도 2에 대해 설명한 공정 속도에서 측정된 데이타이다. 데이타는 장력-측정 장치의 원심분리력 오차에 대해 보정되었다. 장력-측정 장치는 스프링-로드 롤을 구비하고 있는데 쓰레드라인의 장력이 스프링을 밀면 일부 장력 값이 나타난다. 데니어당 mg으로 조절된 장력은 측정 장치에서 스프링의 힘, 롤의 회전 드래그, 얀이 측정 롤 주위를 이동할 때의 얀의 원심분리력 및 쓰레드라인 장력 값을 고려한다. 도시된 곡선은 이들 예에서 사용되는 수지에 대해 특이적이고 고유점도, 온도(열 세팅 온도), 드로우 비, 체류시간, 가열시간, 수지 조성에 의해 영향을 받는다. 이러한 요인중 하나 이상을 변동시키는 것은 어느 요인이 변동되었는지에 따라서 곡선을 위로, 아래로, 왼쪽으로 또는 오른쪽으로 이동시킬 것이다. 모든 다른 조건을 일정하게 유지하면서 릴랙스율%을 증가시킴에 따라, 쓰레드라인 장력은 감소한다.

도 4는 다양한 곡정 속도(드로우 롤의 마지막 세트의 속도)에서 mg/d로 측정된 쓰레드라인 장력 대 얀 안정성의 그래프이다. 도시된 곡선은 이들 예에서 사용되는 수지에 대해 특이적이고 고유점도, 온도(열 세팅 온도), 드로우 비, 체류시간, 가열시간, 수지 조성에 의해 영향을 받는다. 이러한 요인중 하나 이상을 변동시키는 것은 어느 요인이 변동되었는 지에 따라서 곡선을 위로, 아래로, 왼쪽으로 또는 오른쪽으로 이동시킬 것이다. 임의의 속도에서 더 큰 안정성을 위해 좀더 큰 쓰레드라인 장력을 필요로 한다. 이는 얀의 원심분리력이 이들이 롤 주위를 횡단할 때 고속에서 더욱 커지고 양호한 얀 안정성을 유지하기 위해 지역에서 좀더 큰 장력을 필요로 하기 때문이다. 주관적인 등급이 얀 안정성을 정의하는 데 사용된다. 1등급(우수)은 쓰레드라인 이동 또는 진동 없이 매우 안정한 것으로 정의되고, 반면 5등급(매우 불량)은 쓰레드라인이 즉시 파괴되기에 충분한 얀 이동으로 정의된다. 3.0 내지 3.5의 등급은 제조공정에서 허용되는 최고 수준의 불안정성으로 생각된다. 따라서, 도 2 및 4는 3.0 내지 3.5의 주어진 안정성 수준이 제조공정에서 허용되는 불안정성의 최고 수준이라고 생각됨을 보여준다. 따라서, 도 2 및 4는 주어진 수준의 안정성에 대해, 달성될 수 있는 릴랙스 수준은 공정 속도가 증가함에 따라 감소하는데, 즉 주어진 얀 장력에서, 속도를 증가시킴에 따라, 안정성은 불량해짐(불안정성 증가)을 나타낸다.

도 5는 8 내지 9%의 릴랙스 수준 및 5000 m/분의 일정한 속도에서 mg/d의 장력 게이트와 쓰레드라인 또는 얀의 안정성 관계를 도시한다. 안정성은 장력 게이트 크기가 증가함에 따라 향상된다. 0 mg/d의 장력 게이트는 쓰레드라인이 연속적으로파괴되기 때문에 측정할 수 없다. 그러므로 얀 안정성은 7% 릴랙스율에서 측정되고 결과는 그래프를 완성하기 위해 0 mg/d로 외삽된다. 달리 설명하면, 5000 m/분에서, 얀 안정성은 8 내지 9%의 릴랙스 수준에서 매우 불량하다. 5000 m/분에서 최소로 허용되는 얀 안정성(약 3.5)을 가지기 위해서, 이러한 실험의 설비 및 조건을 위해 필요한 장력 게이트는 약 40 mg/d이다. 다른 설비 및 조건이 상이한 결과를 초래하지만, 상관관계 또는 일반적인 원리는 동일하다.

도 6은 장력 게이트를 구비하지 않는 대조군을 포함하는, 다양한 장력 게이트 크기에서 얀 또는 쓰레드라인 안정성과 릴랙스율% 사이의 관계를 도시하는 그래프이다. 39 mg/d의 장력 게이트 그래프는 두 개의 롤 장력 게이트의 평균 게이트 크기이다. 69 mg/d의 장력 게이트 그래프는 장력 게이트 장치로서 두 개의 롤을 구비하고 있는 마무리 어플리케이터의 평균 게이트 크기이다. 이러한 그래프는 릴랙스율/안정성 관계가 다양한 크기의 장력 게이트를 생산하는, 본 발명의 게이트 장치의 첨가로 어떻게 개선되는지를 설명한다.

도 7은 드로우 롤과 릴랙스 롤 사이에 위치하는 한 개의 롤 장력 게이트를 개략적으로 도시한다. 장력 게이트는 릴랙스 지역에서 장력을 분별하여 좀더 우수한 얀 안정성이 릴랙스 롤에서 일어나도록 한다.

도 8은 릴랙스 지역 안에 위치하는 두 개의 롤 장력 게이트 장치를 개략적으로 도시한다. 릴랙스 지역에서 측정된 장력은 약 5 mg/d이고, 이는 매우 작아서 얀이 실질적으로 릴랙스되도록 한다. 얀이 장력 게이트 장치에 진입할 때, 제 1 롤과 제 2 롤 사이의 얀 장력은 대략 5에서 32 mg/d로 증가한다. 제 1 롤을 가로지르는장력 게이트는 대략 27 mg/d(32-5)이다. 장력 게이트 장치의 제 2 롤과 릴랙스 롤 사이의 장력은 대략 85 mg/d이다. 이는 대략 53 mg/d(85-32)의 장력 구배이다. 대략 85 mg/d의 장력은 얀 안정성을 보장하기에 충분하다. 설명된 것처럼, 전체적으로 약 80 mg/d의 장력 게이트 경우에 장력 게이트 장치에 진입하는 전체 장력은 약 5 mg/d이고 배출 얀의 전체 장력은 약 85 mg/d이다. 다른 작업 조건에 대해서는 표 1을 참조하라.

드로우 롤과 장력 게이트 장치 사이에 매우 낮은 장력을 달성하기 위해, 하나 이상의 장력 게이트 롤의 회전을 돕는 것이 바람직할 수 있다. 달리 설명하면, 자유-회전 롤은 약 5 mg/d의 장력 게이트 구배를 달성하는 것을 어렵게 하기에 충분한 마찰 및 에어 드래그를 가진다. 낮은 장력 게이트 달성을 돕기 위해, 예를 들면 공기가 롤을 회전 방향으로 인도하는 데 사용되는 터빈 드라이브를 사용함으로써 롤의 회전을 돕는 것이 바람직할 수 있다. 터빈 구동 드라이브 또는 전기 모터와 같은 매우 민감한 2차 보조물로 롤을 작동하는 것은 당분야의 숙련인에게 익히 공지되었고 본 발명의 범위내에 있다.

도 9는 얀 생산 공정의 릴랙스 지역에 위치하는 5개 롤의 사용을 도시한다. 장력 게이트 장치에서 제 1 롤의 속도는 1분당 약 4470 미터이고, 이는 10.6%의 릴랙스율을 제공한다. 각각의 후속 롤은 서서히 속도가 증가하여 장력이 장력 게이트 장치의 제 1 롤부터 제 5 롤까지 진행함에 따라 단계식으로 증가하도록 한다. 마지막으로, 릴랙스 롤은 장력 게이트 장치의 제 1 롤과 릴랙스 롤 사이에서 0.8% 스트레치 또는 장력의 증가를 나타내는 1분당 4505 미터의 속도를 가진다. 릴랙스 롤에서 이 최종 장력은 용이하게 얀의 비파괴 및 균일한 감기를 보장하기 위해 릴랙스 롤 상에서 얀의 안정성을 제공하기에 충분하다. 도 9는 또한 공정에서 전체 릴랙스 수준을 감소시키는, 더욱 많은 롤이 장력 게이트에서 스트레치 양을 어떻게 증가시키는지를 도시한다.

얀 온도는 장력 게이트에서 스트레치의 양에 영향을 주어, 장력 게이트에 앞서 얀을 냉각시키는 장점을 제공하는 얀 탄성율을 결정한다. 얀의 냉각은 스트레치의 양을 감소시키고 최종 HAS를 증가시킨다. 냉각 에어 또는 물 분무와 같은 추가의 냉각법 또한 본 발명의 범위내이다.

도 10은 각각 10 psig에서 작동하는 4 혼합기를 사용하는 장력 게이트 장치를 도시한다. 장력 게이트 장치는 12 mg/d의 얀 장력 구배를 달성한다. 더 큰 장력 게이트가 더욱 많은 혼합기의 첨가에 의해 또는 공기의 더 고압에서 4 혼합기를 작동시킴으로써 달성될 수 있다. 다른 작업 세부사항은 표 1을 참조하라.

도 11은 장력 게이트를 구성하는 장치의 조합체를 도시한다. 도 8에 도시된 한쌍의 롤은 40 psig의 공기압에서 작동되는 혼합기에 선행한다. 아울러 장력 게이트 장치에서 제 1 롤은 도 8에서처럼 자유-회전이기보다는 터빈 구동이다. 장력 게이트 장치에 진입하는 릴랙스 지역 장력은 25 mg/d이고 77 mg/d의 장력 게이트를 이탈하는 배출 장력은 102 mg/d이다. 혼합기 후에 장력은 6 mg/d의 혼합기를 위한 장력 구배 크기일 경우 31 mg/d이다. 마지막으로, 장력 게이트내 마지막 롤과 릴랙스 롤 사이의 최종 장력은 102 mg/d이다. 이는 두 롤 사이에 71 mg/d의 롤 사이의 장력 구배를 제공한다. 다른 작업 세부사항은 표 1을 참조하라.

도 12는 또다른 장치의 조합체를 도시한다. 장력 게이트 장치는 마무리 어플리케이터, 이어서 터빈 구동 롤 및 자유-회전 롤을 포함한다. 얀은 어플리케이터의 고체 표면으로부터 액체막에 의해 분리된다. 마무리 어플리케이터는 물리적으로 얀과 접촉하고 또한 그 위에 수성 코팅제를 적용한다. 마무리 어플리케이트는 얀 쓰레드라인에 대략 13 mg/d의 장력을 도입하고 반면 제 1 터빈 롤을 가로지르는 장력은 다만 6 mg/d의 장력을 추가로 도입하며 반면 제 2 비-터빈 롤은 1분당 5000 미터의 속도에서 50 mg/d의 장력을 추가로 도입한다. 마무리 어플리케이터는 1000 데니어 얀의 경우 약 5.6 ㎖/분의 속도로 수성 유체를 적용한다. 유체의 최소량은 무엇이든지 어플리케이터와 얀 사이에 액체막을 형성하기 위해 필요한 양이다. 액체막과 얀의 접촉 영역이 증가하면 또는 유체의 점도가 증가하면 드래그의 양은 증가한다. 이러한 요인 중 하나 이상을 변동시키는 것은 당분야의 숙련인이 목적하는 양의 드래그를 "다이얼-인"하도록 허용한다. 도 12에 도시된 장력 게이트 장치는 69 mg/d의 전체 장력 게이트를 설명한다. 다른 작업 세부사항은 표 1을 참조하라.

표 1

도 8 및 10-12의 조건

주: 모든 스피닝 얀 IV = 5000 m/분의 일정한 드로우 롤 속도에서 0.88

도면	장력 게이트의 설명	릴랙스율%	가열 세팅 온도(℃)	장력 게이트에 진입하는 장력(mg/den)	장력 게이트를 이탈하는 장력(mg/den)
8	두 개의 자유-회전 롤	9.6	250	5	85
10	4개의 혼합기	7.5	244	45	57
11	혼합기 + 2개의 롤	7.75	245	25	102
12	액체 어플리케이터 + 터빈 구동 롤 및 자유-회전 롤	9.75	250	8	77

가열 세팅 온도는 드로우 롤의 온도이다. 가열 세팅 시간은 얀이 드로우 롤을 이탈할 때까지 드로우 롤과 1차 접촉하는 시간이다. 표 1의 모든 장력 게이트의 경우, 가열 세팅 시간은 0.224초이고 드로우 롤 상의 16 랩에 상응한다.

따라서, 상기에 상술된 목적, 목표 및 장점을 충분히 충족시키는 공정 및 장치가 본 발명에 따라 제공됨이 명백하다. 본 발명이 이의 특정 양태로 설명되었지만, 여러 변화, 수정 및 변동이 선행 설명을 참조로 당분야의 숙련인에게 명백할 것임이 확실하다. 따라서, 모든 이러한 변화, 수정 및 변동을 청구범위의 취지 및 개괄적인 범위에 포함시키고자 한다.

본 발명에 따라서, 얀 1 데니어당 적어도 5 mg의 장력차를 초래하는 장력 게이트 장치가 제공된다.

Claims (25)

1. 릴랙스 지역에 장력 게이트를 제공하고, 장력 게이트가 1 데니어당 적어도 5 mg의 얀의 장력 차를 초래하며, 장력 게이트가 에어 드래그 장치 또는 액체 드래그 장치중 하나 이상을 포함하는, 저 장력 릴랙스 지역을 구비하고 있는 얀 제조 공정.
2. 제 1 항에 있어서, 에어 드래그 장치가 혼합기 또는 역유동의 에어 장치를 포함하는 얀 제조 공정.
3. 제 1 항에 있어서, 액체 드래그 장치가 쓰레드라인 경로에 마무리 어플리케이터 또는 액체의 풀을 포함하는 얀 제조 공정.
4. 제 1 항에 있어서, 장력 게이트가 하나 이상의 혼합기, 마무리 어플리케이터 또는 이들의 조합체를 포함하는 얀 제조 공정.
5. 제 2 항에 있어서, 장력 게이트가 하나 이상의 혼합기이고 혼합기 각각이 적어도 10 psi의 공기/기체 압력을 가지는 얀 제조 공정.
6. 제 3 항에 있어서, 장력 게이트가 하나 이상의 마무리 어플리케이터이고 각마무리 어플리게이터가 어플리케이터와 얀 사이에 액체막을 형성하기 위해 필요한유체의 적어도 최소량을 사용하는 얀 제조 공정.
7. 제 1 항에 있어서, 얀이 폴리에스테르인 얀 제조 공정.
8. 장력 게이트를 릴랙스 지역에 제공하고, 장력 게이트가 1 데니어당 적어도 5 mg의 얀의 장력 차를 초래하며, 장력 게이트가 하나 이상의 롤을 포함하는, 저 장력 릴랙스 지역을 구비하고 있는 얀 제조 공정.
9. 제 8 항에 있어서, 하나 이상의 롤이 터빈 구동 롤 또는 자유-회전 롤 또는 이들의 조합체를 포함하는 얀 제조 공정.
10. 릴랙스 얀을 지니는 장력 게이트를 이용하고, 장력 게이트가 얀 1 데니어당 적어도 5 mg의 장력 차를 가지는, 드로우-꼬임, 드로우-감기 또는 드로우-팽화 공정에서 얀의 안정성을 증가시키면서 얀을 릴랙스시키기 위한 공정.
11. 제 10 항에 있어서, 장력 게이트가 에어 드래그 장치, 액체 드래그 장치 또는 고체 표면 접촉 드래그 장치중 하나 이상을 포함하는 얀 공정.
12. 제 10 항에 있어서, 얀이 폴리에스테르인 얀 공정.
13. 제 11 항에 있어서, 에어 드래그 장치가 혼합기 또는 역유동의 에어 장치를 포함하는 얀 공정.
14. 제 11 항에 있어서, 액체 드래그 장치가 쓰레드라인에 마무리 어플리케이터 또는 액체의 풀을 포함하는 얀 공정.
15. 제 10 항에 있어서, 장력 게이트가 하나 이상의 혼합기, 마무리 어플리케이터 또는 롤 또는 이들의 조합체를 포함하는 공정.
16. 릴랙스 얀을 지니는 장력 게이트를 이용하고, 장력 게이트가 얀 1 데니어당 적어도 5 mg의 장력 차를 가지며 장력 게이트가 하나 이상의 롤을 포함하는, 스핀 드로우 공정에서 얀의 안정성을 증가시키면서 얀을 릴랙스시키기 위한 공정.
17. 제 16 항에 있어서, 롤이 터빈 구동 롤 또는 자유-회전 롤 또는 이들의 조합체를 포함하는 공정.
18. 제 16 항에 있어서, 얀이 폴리에스테르인 공정.
19. 하나 이상의 에어 드래그 장치 또는 액체 드래그 장치를 포함하고 얀 1 데니어당 적어도 5 mg의 장력 차를 가지는 얀의 장력을 증가시키기 위한 장력 게이트장치.
20. 제 19 항에 있어서, 에어 드래그 장치가 혼합기 또는 역유동의 에어 장치를 포함하는 장력 게이트 장치.
21. 제 19 항에 있어서, 액체 드래그 장치가 쓰레드라인 경로에 마무리 어플리케이터 또는 액체의 풀을 포함하는 장력 게이트 장치.
22. 하나 이상의 혼합기, 하나 이상의 마무리 어플리케이터 및 하나 이상의 롤의 조합체를 포함하는, 얀의 장력을 증가시키기 위한 장력 게이트 장치.
23. 하나 이상의 혼합기를 하나 이상의 롤과 함께 포함하는 얀의 장력을 증가시키기 위한 장력 게이트 장치.
24. 하나 이상의 마무리 어플리케이터를 하나 이상의 혼합기와 함께 포함하는 얀의 장력을 증가시키기 위한 장력 게이트 장치.
25. 하나 이상의 마무리 어플리케이터를 하나 이상의 터빈 롤 또는 자유-회전 롤과 함께 포함하는, 얀의 장력을 증가시키기 위한 장력 게이트 장치.