KR20030059183A - 합성 얀의 제조 방법 및 장치 - Google Patents

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KR20030059183A KR10-2003-7004997A KR20037004997A KR20030059183A KR 20030059183 A KR20030059183 A KR 20030059183A KR 20037004997 A KR20037004997 A KR 20037004997A KR 20030059183 A KR20030059183 A KR 20030059183A
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필리페 브와쏭나
다니엘 리챠르
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생-고뱅 베뜨로떽스 프랑스 에스. 아.
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Abstract

본 발명은 서로 얽혀진 연속성 유리 필라멘트와 열 가소성 유기 물질의 연속성 필라멘트를 포함하는 합성 얀을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 다이(1)로부터 나오는 연속성 유리 필라멘트를 몇 개의 번들(34a,34b)로 분리시키는 단계와, 스피닝 헤드(spinning head)(11)로부터 나오는 연속성 유기 열 가소성 물질 필라멘트를 몇 개의 번들(14a,14b)로 분리시키는 단계와, 유리 필라멘트의 각 층에 열 가소성 필라멘트를 주입시켜서 상기 유리 필라멘트와 열 가소성 필라멘트를 배합하는 단계로 구성되며, 그 후 배합된 필라멘트는 적어도 하나의 합성 얀(27)으로 조립된다. 본 발명은 상기 방법을 실행하기 위한 장치에 관한 것이기도 하다.

Description

합성 얀의 제조 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING A COMPOSITE YARN}
상기 유리 및 유기 열 가소성 필라멘트를 포함하는 합성 얀을 제조하는 방법은 이미 알려져 있다.
EP-A-0 367 661은 연속성 유리 필라멘트가 연신되는 부싱(bushing)을 포함하는 제 1 설비 및 가압 하에서 유기 열 가소성 물질이 공급되고 연속성 유기 필라멘트를 배출시키는 스피닝 헤드(spinning head)를 포함하는 제 2 설비를 사용하는 공정을 설명하고 있다. 2가지 타입의 필라멘트는 조립되는 도중에, 시트의 형태 또는 시트와 얀의 형태일 수 있다. 얻어진 유리/열 가소성 복합 얀에서, 열 가소성 필라멘트는 유리 필라멘트를 둘러싸고, 상기 얀이 고체 표면과 접촉하게 될 때 발생되는 마찰력으로부터 유리 필라멘트를 보호한다. 그러나, 이러한 장치로는 2가지 타입 필라멘트의 완전히 균일한 혼합이 얻어지지 않는다. 합성 얀의 횡단면에는 각 타입의 필라멘트의 분리 영역이 나타난다.
더욱이 이 합성 얀은 구불구불해지는 경향이 있다. 그래서, 얀이 패키지 형태로 감기면, 열 가소성 필라멘트의 수축으로 인하여 패키지 전체 표면에 걸쳐서 구불구불해지는 현상이 발생한다. 이러한 현상은 다음과 같은 단점을 갖는다. 즉, 한편으로는 합성 얀에 의해 가해지는 프렛팅(fretting)을 방지하도록 패키지를 제조하기 위해 두꺼운 슬리브를 사용할 필요가 있으며, 다른 한편으로는 기하학적 특성이 유지되지 않기 때문에 패키지를 푸는 것을 방해한다.
EP-A-0 505 275는 위에서 언급한 EP-A-0 367 661에서 설명한 것과 유사한 합성 얀을 제조하는 공정을 제공하는데, 여기서는 합성 섬유 산업에서 통상 사용되는 적어도 하나의 스피닝 헤드를 사용한다. 이러한 방법으로, 유기 필라멘트에 의해 둘러싸이는 하나 이상의 유리 얀으로 형성되는 합성 얀을 얻는 것이 가능한데, 상기 합성 얀은 유기 필라멘트를 압출 성형하는데 사용되는 스피닝 헤드의 형태와는 무관하다.
상기 출원서는 유리 얀이 도입되는 개방 섹터(open sector)를 포함하는 원뿔 또는 피라미드 형태의 영역을 부분적으로 또는 완벽하게 한정하는 하나 이상의 시트로 유기 필라멘트가 연신되기를 요구한다.
얻어진 합성 얀은 앞서 설명한 얀과 동일한 결점(필라멘트의 균일하지 않는 분배 및 구불구불해짐)을 갖는다.
출원서 EP-A-0 599 695는 유리/열 가소성 합성 얀을 제조하는 공정을 설명하고 있는데, 이는 부싱으로부터 나오는 연속성 유리 필라멘트 시트 또는 번들과 스피닝 헤드로부터 나오는 연속성 열 가소성 필라멘트 시트를 연속성 열 가소성 필라멘트 시트가 유리 필라멘트 시트 또는 번들에 침투하는 동안, 유리 필라멘트의 연신 속도보다 큰 속도로 혼합하는 것이다. 이러한 공정으로 인하여, 열 가소성 필라멘트의 수축을 보상하기 위하여 열 가소성 필라멘트가 과 연신(overdrawn)되어서, 합성 얀은 형성되는 동안 구불구불해지지 않으며 오랫동안 안정하게 유지된다.
EP-A-0 616 055는 유리/열 가소성 합성 얀을 제조하는 다른 공정을 제공하고 있는데, 이는 유리 필라멘트 시트 또는 번들과 열 가소성 필라멘트 시트를 혼합하는 것으로, 열 가소성 필라멘트는 수렴점의 상류에서 열 가소성 필라멘트의 전환 온도보다 높은 온도로 가열되어 연신된 후 냉각된다.
특히, 제조 비용 절감 때문에, 오리피스의 수를 800 또는 심지어 1600 또는 2400개로 늘림으로써 공업용 부싱의 제조 용량을 늘리는 것이 시도되고 있다.
방금 설명되었던 공정으로는 앞서 언급한 조건 하에서, 2가지 타입의 필라멘트가 균일하게 분배되는 합성 얀을 제조하는 것이 어려울 수 있다. 이것은 부싱의 오리피스의 수가 많아지는 경우, 열 가소성 필라멘트 시트를 유리 필라멘트 시트 또는 번들에 스로잉(throwing)하는 것은 더 이상 규칙적이지 않고, 열 가소성 필라멘트는 우선적으로 유리 필라멘트 시트 또는 번들의 중앙에 분포되는 경향을 갖는다는 것이 밝혀졌기 때문이다. 더욱이, 부싱의 길이가 길어지면, 중앙에 위치된 유리 필라멘트와 부싱의 단부에 있는 유리 필라멘트가 이동하는 거리가 더 이상 동일하지 않다. 이로 인하여 제조되는 필라멘트의 직경에 편차가 생기게 된다.
본 발명은 연속성 유기 열 가소성 필라멘트와 혼합된 연속성 유리 필라멘트를 포함하는 합성 얀을 제조하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전체 설비를 도시한 개략도.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전체 설비를 도시한 개략도.
도 3a는 본 발명에 따른 조건 하에서 얻어진 합성 얀의 단면도로서, 현미경을 사용하여 도시된 도면.
도 3b는 상기 횡단면의 개략적인 도면.
도 4a는 본 발명을 따르지 않는 조건 하에서 얻어진 합성 얀의 단면도로서, 현미경을 사용하여 도시된 도면.
도 4b는 상기 횡단면의 개략적인 도면.
대형 부싱(800개를 초과하는 오리피스를 구비함)을 사용하여 합성 얀 내에서 유리와 열 가소성 필라멘트를 혼합하는 것의 품질로 제기되는 문제는 스피닝 헤드에서 나오는 연속성 유기 열 가소성 필라멘트와 부싱에서 나오는 연속성 유리 필라멘트를 혼합함으로써 형성되는 합성 얀을 제조하는 공정에 의해 해결되는데, 이 공정에서 유리 필라멘트는 몇 개의 시트로 분리되고, 상기 열 가소성 필라멘트는 몇 개의 시트로 분리되며, 각 유리 필라멘트 시트에 적어도 하나의 열 가소성 필라멘트 시트가 있는 비율로, 열 가소성 필라멘트는 유리 필라멘트와 스로잉되어 서로 혼합되는데, 그 후 혼합된 필라멘트는 적어도 하나의 합성 얀으로 수집된다.
그리하여 상기 제시된 분리로 인하여 유리 필라멘트와 열 가소성 필라멘트의 우수한 혼합이 얻어질 수 있는데, 이로써, 아래에 주어지는 합성 얀의 혼합 지수(intermingling index) 및 횡단면에 의해 나타나는 바와 같이, 상기 필라멘트가 균질하고도 균일하게 분포되게 된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서, 열 가소성 필라멘트의 단일 시트는 스로잉 공정에 의하여 각 유리 필라멘트 시트와 결합된다.
본 발명에 의하여, 높은 선밀도(linear density, 약 3000g/km의 단위 길이당 중량)를 갖는 단일 유리/열 가소성 합성 얀 또는 보다 낮은 선밀도의 몇몇 얀이 형성될 수 있는데, 상기 얀은 권취기의 동일 스핀들(spindle)에 의해 있는 하나 이상의 슬리브에 감겨질 수 있다.
본 발명에 따른 공정의 다른 장점은 중간에 있는 필라멘트 조립 단계 및 권취 단계를 거치지 않고 필라멘트로 된 용융된 성분 물질에서 직접 합성 얀이 얻어질 수 있다는 사실이다. 이 공정은 특히, 용융된 유리를 포함하는 부싱에서 형성되는 유리 필라멘트 시트와 하나 이상의 패키지를 풀어서 얻어지는 열 가소성 얀(들)의 시트를 결합하는 WO-A-96/10660, WO-A-97/10101 및 WO-A-96/40596에 설명된 공정과 구분되어야 한다.
본 발명에 따른 공정의 다른 장점은 동일한 스피닝 헤드를 사용하여 서로 다른 특성의 열 가소성 필라멘트로부터 합성 얀이 형성될 수 있게 한다는 것이다. 이러한 진행 방법으로 인하여 스피닝 헤드의 수를 늘이는 것을 피할 수 있게하여 부싱 근처에 넓은 공간을 차지하지 않게 한다.
본 발명은 또한 이러한 공정을 수행하는 장치를 제공한다.
본 발명에 따라서, 연속성 열 가소성 필라멘트와 혼합되는 연속성 유리 필라멘트로 형성되는 합성 얀의 제조를 가능하게 하기 위하여, 이 장치는 한편으로, 일반적으로 적어도 800개의 오리피스인 다수의 오리피스를 구비하며 용융된 유리가 공급되고, 유리 필라멘트를 몇 개의 번들 또는 시트로 분리하는 수단과 결합되며 코팅기와 결합되는 적어도 하나의 부싱을 포함하는 설비와, 다른 한편으로, 가압 하에서 용융된 유기 열 가소성 물질이 공급되며, 열 가소성 필라멘트를 몇 개의 시트로 분리하는 수단과 결합되고, 연신 장치와 결합되며, 열 가소성 필라멘트와 유리 필라멘트를 혼합하기 위하여 상기 열 가소성 필라멘트를 스로잉하는 수단과 결합되는 적어도 하나의 스피닝 헤드를 포함하는 설비와, 마지막으로, 적어도 하나의 합성 얀이 조립되고 감겨질 수 있게 하는, 상기 두 개의 설비가 공유하는 수단을 포함한다. 본 발명의 본문에서 사용될 수 있는 연신 장치는 예를 들어, WO-A-98/01751 또는 EP-A-0 599 695에 설명된 드럼으로 구성되는 타입일 수 있는데, 상기 연신 장치는 EP-A-0 616 055에 제안된 가열 수단도 포함할 수 있다.
바람직하게, 유리 필라멘트는 열 가소성 필라멘트 시트의 수와 동일한 수만큼 시트로 분리되므로, 각 열 가소성 필라멘트 시트는 유리 필라멘트로 된 단일 시트에 스로잉된다. 한편으로, 열 가소성 필라멘트 시트가 동일하고, 다른 한편으로, 유리 필라멘트 시트 또는 번들이 동일한 것이 특히 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라서, 유리 필라멘트를 분리하는 수단은 코팅 롤과 상기 수단에 의해 범위가 정해지는 각 시트가 열 가소성 필라멘트가 스로잉되는 이등변 삼각형의 모양을 갖도록 하는 방식으로 배치된다. 이러한 방법으로, 외부 필라멘트가 이동하는 거리가 동일하기 때문에, 유리 필라멘트의 직경이 분산되는 것을 감소시킬 수 있다.
유리 필라멘트를 몇 개의 시트로 분리시키는 수단은 스프레딩 콤(spreading comb) 또는 홈이 있는 풀리(pulley)로 구성될 수 있는데, 이것들은 고정되어 있거나 움직이며, 여기서 더욱이 상기 수단은 권취 장치에서 인장을 유지하는(taking up) 기능을 갖는다. 이러한 장치는 2개의 장점을 갖는다. 즉, 이 장치는 필라멘트를 시트로 분리시키고, 합성 얀(들)을 형성하기 위해 유리 및 열 가소성 필라멘트를 조립한다. 그래서, 한편으로 상기 분리 수단과 코팅 롤 사이의 거리 그리고 다른 한편으로 이러한 동일 수단 사이의 거리를 조절함으로써 각 시트의 바람직한 형상을 용이하게 얻을 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따라서, 열 가소성 필라멘트의 시트는 공유하는 연신 장치를 통과하고 각 시트는 독립적인 스로잉 장치에 의해 유리 필라멘트와 결합된다. 스로잉 장치의 배향은 열 가소성 얀이 유리 필라멘트 시트에 적절하게 스로잉되는 것을 가능하게 함으로써 필라멘트를 양호하게 혼합시킨다.
열 가소성 필라멘트를 스로잉하는 수단은 특히 벤츄리 시스템(venturi system)일 수 있다. 이 장치는 동일한 속도로 도착하는 유리 필라멘트와 열 가소성 필라멘트를 혼합하는 장점을 갖는다. 그러므로 혼합된 선형 필라멘트를 형성하는 것이 가능하다.
하나의 변형에서, 선형의 유리 필라멘트와 구불구불한 열 가소성 필라멘트를 갖는 합성 얀을 포함하는 것이 가능하다. 어느 정도 벌크로 된(bulked) 이런 타입의 얀이 특정 방직 용도로 바람직하다. 이렇게 하기 위하여, 요구되는 것은 열 가소성 필라멘트의 속도를 유리 필라멘트의 속도보다 높이는 것이다. 보다 높은 열 가소성 필라멘트의 속도는 드럼 롤의 회전 속도에 의해 연신 장치에서 설정된다.
위에서 설명된 장치는 균일하게 분포된 유리 필라멘트와 열 가소성 필라멘트로 구성된 합성 얀으로부터의 직접적인 연속 제조 및 저 비용을 위한 다수의 오리피스를 갖는 부싱을 사용할 수 있게 한다.
이러한 장치는 또한 필라멘트를 구성하는 물질로부터 연속으로 그리고 직접적으로, 높은 선밀도(약 3000tex 또는 g/km)를 갖는, 합성 얀이 감겨진 패키지 또는 동시에 합성 얀이 감겨진 몇몇의 패키지를 높은 생산성으로 제조하게 하는 장점을 갖는다.
본 발명의 더욱 상세한 설명과 장점은 다음의 도면으로 설명되는 장치의 예를 읽음으로써 명백해질 것이다.
도 1에 설명된 본 발명은 유리를 직접 로의 상단으로 수송하는 로의 노변 전방(fore-hearth)으로부터 또는 예를 들어, 중력 하에서 쉽게 강하하는 비드(bead) 형태의 냉각된 유리를 함유하는 호퍼(hopper)를 통하여 용융된 유리가 공급되는 부싱(1)을 포함한다.
공급되는 것이 무엇이든지 간에, 부싱(1)은 보통 백금-로듐 합금으로 제조되고, 유리를 용융하고 용융된 유리를 고온으로 유지하기 위해 저항 가열(resistance heating)로 가열된다. 부싱(1)으로부터, 다수의 용융된 유리 스트림(stream)이 흐르고, 이들은 장치(도시되지 않음)에 의해 2개의 필라멘트 번들(2a,2b) 형태로 연신되는데, 이 장치는 또한 패키지(5,6)가 형성되도록 한다. 번들(2a,2b)은 홈이 있는 2개의 풀리(3,4)에 의해 분리된 채로 유지된다. 번들(2a,2b)의 경로에는 예를 들어, 그래파이트(graphite)로 제조된 코팅 롤(7)이 위치되어 있고, 이 코팅 롤은유리 필라멘트에 풀(sizing)을 먹이는데, 상기 풀은 필라멘트가 접촉하게 되는 부재에서 필라멘트가 마찰되는 것을 방지하거나 제한한다. 상기 풀은 수용성 또는 무수물(즉, 5%미만의 물을 함유함)일 수 있고 화합물 또는 이들 화합물의 유도체를 포함할 수 있는데, 상기 화합물 또는 유도체는 합성 얀(9,10)을 형성하기 위해 유리 필라멘트와 결합되는 열 가소성 필라멘트(8)의 조성의 일부를 형성한다.
도 1은 또한 열 가소성 필라멘트(8)가 압출되는 스피닝 헤드(11)를 개락적으로 도시한다. 스피닝 헤드(11)에는 예를 들어, 그래뉼이 공급되는 압출기(도시되지 않음)로부터 나오는 용융된 열 가소성 물질이 공급되는데, 상기 열 가소성 물질은 연신 및 냉각 공정에 의해 필라멘트(8)를 형성하도록, 스피닝 헤드(11) 아래에 위치된 다수의 오리피스를 통해, 가압 하에서 흘러나온다. 필라멘트는 스피닝 헤드(11)에 맞춰진 모양의 조절 장치(conditioning device)(12)에 의한 강제 대류에 의해 냉각되는데, 상기 조절 장치는 필라멘트에 수직인 공기 층류(laminar flow of air)를 발생시킨다. 냉각 공기의 유속, 온도 및 수분 함유량은 일정하게 유지된다. 그 후 필라멘트(8)는 롤(13)을 통과하는데, 상기 롤은 한편으로, 필라멘트를 시트(14)의 형태로 모일 수 있게하며, 다른 한편으로 필라멘트의 경로를 꺾어지게 한다. 롤(13)을 통과한 후, 열 가소성 필라멘트 시트(14)는 드럼 연신 장치(15)로 향하는데, 상기 연신 장치는 여기서 여섯 개의 드럼(16,17,18,19,20,21)으로 구성된다.
드럼(16,17,18,19,20,21)은 서로 다른 속도를 갖기 때문에 시트(14)의 이동 방향으로 가속도를 발생시킨다. 본 경우에서, 이들 드럼은 쌍으로 작동된다. 제 1쌍을 형성하는 드럼(16,17)과 관련하여, 제 1 쌍의 드럼은 가열기(도시되지 않음)인데, 예를 들어, 접촉에 의하여 열 가소성 얀의 온도를 균일하고도 빠르게 증가시킬 수 있는 전기 시스템 일 수 있다. 온도의 상승은 사용되는 열 가소성 물질의 특성에 따라 결정된다. 드럼(16,17)은 동일한 속도로 구동되는데, 이로써 열 가소성 필라멘트(8)가 스피닝 헤드(11)로부터 연신될 수 있다.
제 2 쌍의 드럼(18,19)은 제 1 쌍보다 높은 속도로 구동된다. 제 1 쌍의 드럼(16,17)을 통과함으로써 가열되는 열 가소성 필라멘트 시트(14)는 두 쌍의 롤의 속도 차로 인하여 가속되는데, 이러한 가속으로 인하여 시트(14)의 필라멘트가 연신되고 그 구조에 변형이 발생한다.
마지막 쌍의 드럼(20,21)은 그 앞의 쌍과 동일한 속도 또는 그 앞의 쌍보다 큰 속도로 구동되고 예를 들어 물-재킷(water-jacket) 타입의 냉각 장치(도시되지 않음)를 포함하는데, 이로써 시트(14) 필라멘트의 구조가 고정될 수 있다.
열 가소성 필라멘트 시트(14)에 대한 가열 및 냉각은 빠르고도 균일하게 이루어져야 한다.
연신 장치(15)는 드럼이 앞서 언급한 세 개의 구역, 즉 가열, 연신 및 냉각 구역을 따른다는 조건 하에서 보다 많은 수의 드럼을 포함할 수 있다. 더욱이, 이러한 구역 각각은 하나의 드럼으로만 구성될 수 있다. 연신 장치는 방금 언급한 3개의 구역으로 구성되는 연속된 그룹으로 구성될 수도 있다.
가열 또는 냉각 단계를 보조하기 위하여, 열 가소성 필라멘트 시트(14)가 슬라이딩되는 연신 장치(15)의 롤 사이에 고정된 가열 또는 냉각 장치가 삽입될 수도있다.
그 후, 열 가소성 필라멘트 시트(14)는 편향 롤(22)을 지나가는데, 이 편향 롤에서 상기 열 가소성 필라멘트 시트는 2개의 시트(14a,14b)로 분리된 후 2개의 독립적인 벤츄리 시스템(23,24)을 통과한다. 이 시스템(23,24)은 한편으로 열 가소성 필라멘트가 계속 개별적으로 다뤄질 수 있게 하고, 다른 한편으로 번들(2a,2b)에서 나오는 유리 필라멘트에 스로잉될 수 있게 한다. 장치(23,24)는 압축 공기를 공급함으로써 시트(14a,14b)에 추가의 속도를 부여하지 않기 때문에 상기 유리 필라멘트가 혼란하게 될 위험을 제한한다.
열 가소성 필라멘트 시트(14a,14b)와 번들(2a,2b)에서 나오는 유리 필라멘트는 코팅 롤(7)의 모선(generatrix)을 따라 함께 결합된다.
그 후, 혼합된 유리와 열 가소성 필라멘트 시트(25a,25b)는 풀리(3,4)를 통과하는데, 이로써 유리와 열 가소성 필라멘트가 2개의 합성 얀(9,10)으로 조립되고 조립된 얀은 연신 장치(도시되지 않음)에 의해 2개의 패키지(5,6) 형태로 즉시 감겨지는데, 상기 연신 장치는 단위 길이당 바람직한 질량을 보장하기 위하여 주어진 선 속도가 일정하게 유지되면서 작동된다.
유리 필라멘트가 연신되는 이러한 선 속도는 이 경우에 드럼(20,21)이 열 가소성 필라멘트 시트(14)에 부여하는 것과 동일하다. 이러한 방법으로, 열 가소성 필라멘트는 혼합되는 동안 동일한 속도를 가지게 되고 합성 얀은 형성되는 동안 구불구불해지지 않는다.
본 발명의 제 2 실시예를 도시하는 도 2에서, 도 1의 요소와 동일한 요소는동일한 참조 번호를 갖는다.
부싱(1)을 통하여 흘러나온 용융된 유리 스트림은 패키지(5)를 또한 형성시키는 장치(도시되지 않음)에 의해 2개의 유리 필라멘트 번들(2a,2b)로 연신된다.
번들(2a,2b)은 코팅 롤(7)을 통과한 후 2개의 합성 얀(9,10)을 형성하기 위해 번들을 분리하고 필라멘트를 조립하는 2개의 풀리(3,4)를 통과하고, 그 후 패키지(5)의 형태로 감겨진 합성 얀(27)을 구성하도록 조립 요소(26)에 의해 함께 결합된다.
동시에, 열 가소성 필라멘트가 용융된 열 가소성 물질로 채워진, 2개의 분리된 일련의 오리피스를 포함하는 스피닝 헤드(11)에 의해 2개의 번들(8a,8b)의 형태로 압출된다. 번들(8a,8b)은 조절 장치(12)에 의해 냉각된 후 롤(13)에서 2개의 시트(14a,14b)로 함께 결합되고 이는 제 2 편향 롤(28)로 향하고 그 후 이 경우 한 쌍의 드럼(30,31)에 의해 형성되는 연신 장치(29)로 간다.
드럼(30,31)은 동일한 회전 속도를 갖지만 서로 다른 속도로 작동될 수도 있다. 이 경우에, 드럼(31)의 속도는 유리 필라멘트를 연신하고 패키지(5)를 형성하는 역할을 하는 장치의 속도보다 크기 때문에, 열 가소성 필라멘트가 느슨하게 된다.
연신 장치(29)는 가열되거나 냉각된 연속된 드럼 쌍으로 구성될 수 있는데, 상기 드럼 쌍 사이에는 가열 또는 냉각 장치가 삽입될 수 있다.
느슨해진 열 가소성 필라멘트 시트(14a,14b)는 2개의 조정 가능한 롤(orientable roll)(32,33)을 통과한 후 유리 필라멘트 시트(34a,34b)에 각각 스로잉되기 전에 벤츄리 시스템(23,24)을 통과한다.
열 가소성 필라멘트 시트(14a,14b)와 유리 필라멘트 시트(34a,34b)를 결합시키는 것은 코팅 롤(7)과 풀리(3,4) 사이에서 일어난다. 이러한 배열은 유리 필라멘트 시트(34a,34b)의 형상을 정확하게 조화시키고 두 가지 타입의 필라멘트를 균질하게 배열시키기 때문에 특히 유리하다. 노치(notch)가 제공된 편향기(deflector)(35,36)는 특히 에지를 따라, 필라멘트가 유지되는 것을 보장하고 열 가소성 필라멘트 시트(14a,14b)를 스로잉하는 중에 유리 필라멘트 시트(34a,34b)에 의해 받게되는 혼란스러움을 줄일 수 있게 한다.
혼합된 유리와 열 가소성 필라멘트 시트(25a,25b)는 그 후 필라멘트를 조립하고 2개의 합성 얀(9,10)을 형성하는데 사용되는 한 쌍의 풀리(3,4)를 통과한다. 그 후 이 얀은 합성 얀(27)으로 함께 결합되고, 이 합성 얀은 바람직한 속도로 유리 필라멘트를 연신하는 장치(도시되지 않음)에 의해 패키지(5)의 형태로 즉시 감겨진다.
위에서 언급한 바와 같이, 유리 필라멘트의 연신 속도는 이 경우에 드럼(30)의 속도보다 낮기 때문에 열 가소성 필라멘트가 롤(32,33)을 지나가기 전에 느슨해지게 한다. 이런 방법으로, 열 가소성 필라멘트의 후속적인 수축으로 인해 유리 필라멘트가 구불구불해지지 않게 하고 패키지(5)에서 얀이 프렛팅되는 것을 방지한다.
본 발명의 어느 한쪽의 실시예에 따라서, 높은 충진 용량을 갖는 합성 얀, 즉, 선형 유리 필라멘트와 구불구불한 열 가소성 필라멘트를 포함하는 얀을 제조하는 것도 가능하다. 이런 타입의 합성 얀은 비교적 두꺼운 섬유를 필요로 하는 특정 방직 분야에 유리하다는 것이 증명되어 있다.
이러한 합성 얀을 제조하기 위하여, 연신 장치(15,29), 더욱 정확하게는 드럼(18,19,31)에 의해 열 가소성 필라멘트 시트에 부여되는 속도를 증가시킴으로써 도 1 및 도 2에 도시된 장치를 변경하는 것이 바람직하다. 열 가소성 필라멘트가 유리 필라멘트에 스로잉되는 속도를 변경시킴으로써, 열 가소성 필라멘트의 구불구불한 모양의 진폭을 조절할 수 있고 그러므로, "벌크" 또는 "텍스쳐링된" 합성 얀 즉, 비교적 큰 부피를 갖는 합성 얀을 제조하는 것이 가능하다.
도 1 및 도 2에서, 열 가소성 필라멘트 시트(14a,14b)는 코팅 롤(7)을 통과한 후에 상기 롤(7)의 모선을 따라 유리 필라멘트에 스로잉된다. 그러나, 유리 필라멘트에 의해 형성되는 번들(2a,2b)에 열 가소성 필라멘트를 스로잉 하는 것, 즉, 유리 필라멘트가 코팅 롤(7)을 통과하기 전에 열 가소성 필라멘트를 스로잉 하는 것이 가능하다. 그러나, 이러한 혼합 방법은 열 가소성 필라멘트가 임의의 풀로 코팅되지 않고 유리 필라멘트에 스로잉되는 것이기 때문에 수행하기가 더욱 어렵다. 그러므로, 유리 필라멘트가 깨지는 것을 방지하기 위하여(이 단계에서는 특히 잘 깨진다) 스로잉 조건이 정확하게 조절되는 것이 필요하다.
본 발명에 따른 공정을 사용하여 얻어진 패키지는 우수한 혼합 지수를 갖는 합성 얀으로 구성된다. 본 발명의 분문에서, "우수한 혼합 지수"라는 표현은 평균 값이 12미만인 혼합 지수를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 혼합 지수의 평균 값은 다음의 방법으로 측정된다.
- 특정한 다수의 합성 얀의 횡단면이 주어진 길이에 대해서 취해진다.
- 상기 횡단면에 대한 메싱(meshing)이 수행된다.
- 규정된 각 메쉬에 대하여, 유리 필라멘트와 열 가소성 필라멘트 사이의 단위 면적당 분포가 영상 분석 타입의 현미경사진법에 의해 측정된다.
- 각 단면에 대하여, 모든 메쉬의 단위 면적당 분포의 표준 편차가 계산되는데, 이것이 해당 단면적의 혼합 지수이다.
- 모든 횡단면에 대해 평균 혼합 지수값이 계산된다.
일반적으로, 본 발명의 본분에서 얻어지는 패키지는 구불구불하지 않은 유리 필라멘트를 갖는 합성 얀으로 구성되는데, 여기서 열 가소성 필라멘트 자체는 구불구불할 수 있다. 이런 방법으로, 패키지(들)을 지지하는 역할을 하는 슬리브를 제거한 후 내부를 통하여 얀을 풀거나 그냥 풀어냄으로써 얀을 쉽게 추출할 수 있는데, 이 때문에 어떠한 문제도 생기지 않는다.
도 3a는 현미경을 사용하여 나타낸 본 발명에 따른 합성 얀의 횡단면인데, 이는 도 2에서 도시된 실시예를 사용하여 얻어진 18.5㎛ 직경의 800개의 유리 필라멘트와 800개의 폴리프로필렌 필라멘트(선밀도가 60중량% 유리/40중량% 폴리프로필렌인 하이브리드 얀의 선밀도: 932tex)로 구성된다. 합성 얀은 9.86의 혼합 지수를 갖는다. 도 3a의 횡단면에 대한 개략도인 도 3b에서, 유리 필라멘트(37)(흑색 부분)와 폴리프로필렌 필라멘트(38)(흰색 부분)는 대략 동일한 크기이고 얀 내에서 균질하게 분포된다.
도 4a는 본 발명을 따르지 않고, 800개의 유리 필라멘트 단일 시트에 800개의 폴리프로필렌 필라멘트 단일 시트를 스로잉함으로써 얻어진 합성 얀의 횡단면이다. 이 얀의 혼합 지수는 15이다. 도 4a의 횡단면을 개략적으로 나타낸 도 4b에서, 유리 필라멘트(37')와 폴리프로필렌 필라멘트(38')는 그렇게 잘 섞이지 않았다. 특히, 다수의 유리 필라멘트(37') 덩어리와 다수의 폴리프로필렌 필라멘트(38') 덩어리가 존재하는 것을 주목해야 하는데, 상기 폴리프로필렌 필라멘트 덩어리는 우선적으로 얀의 주변부에 분포된다.
방금 전에 설명된 본 발명에 따른 장치에 약간의 변경을 가하는 것이 가능하다. 먼저, 서로 접촉하게 될 경우 비교적 짧은 시간 내에 공중합될 수 있는 화합물을 포함하는 몇 개의 용액(수용성이거나 아닐 수 있음)으로 구성된 풀을 사용하는 것이 가능하다. 이 경우에서, 코팅기는 분리된 롤을 포함하는데, 상기 롤 각각은 유리 필라멘트에 상기 풀 용액 중 하나를 부착시킨다. 상기 유리 필라멘트에서 수분을 제거하기 위해 건조기를 제공하거나, 감겨지기 전에 최소한 물의 함량을 상당히 감소시키는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 공정을 수행함에 있어서, 예를 들어 AR, R, S 또는 E 유리와 같은 임의의 알려진 타입의 유리를 사용하는 것이 가능한데, E 유리가 바람직하다.
유사하게, 열 가소성 특징을 갖는 임의의 유기 물질을 사용할 수 있는데, 바람직한 물질로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 나일론-6, 나일론-6,6 및 나일론-12가 있다.
복합 합성 얀, 즉 다수의 유기 열 가소성 물질을 포함하는 합성 얀을 제조하는 것과 본 발명을 관련시키는 것도 가능하다. 이를 위해서, 예를 들어, 하나 이상의 스피닝 헤드로부터 다른 종류의 필라멘트를 형성시키는 것과 상기 필라멘트의 개별적인 형태로 또는 상기 필라멘트를 조립한 후에 유리 필라멘트에 스로잉하는 것이 가능하다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 연속성 유기 열 가소성 필라멘트와 혼합된 연속성 유리 필라멘트를 포함하는 합성 얀을 제조하는 방법 및 장치에 사용 가능하다.

Claims (13)

  1. 적어도 하나의 스피닝 헤드(11)로부터 나오는 유기 열 가소성 물질로 된 연속성 필라멘트(filament)(8,14)와 부싱(bushing)(1)으로부터 나오는 연속성 유리 필라멘트(2,34)를 혼합함으로써 형성되는 합성 얀(yarn)(9,10,27)의 제조 방법으로서,
    상기 유리 필라멘트는 몇 개의 번들(bundle)(2a,2b) 또는 시트(sheet)(34a,34b)로 분리되고, 상기 열 가소성 필라멘트는 몇 개의 시트(14a,14b)로 분리되며, 상기 열 가소성 필라멘트는 상기 유리 필라멘트에 스로잉(throwing)되는데, 열 가소성 필라멘트 시트(14a,14b) 중 적어도 하나는 유리 필라멘트의 각 번들(2a,2b) 또는 시트(34a,34b)로 스로잉되고 상기 혼합된 필라멘트(25a,25b)는 기계적으로 당겨진 적어도 하나의 합성 얀(9,10,27)으로 모이게 되는 것을 특징으로 하는, 합성 얀의 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 유리 필라멘트 번들(2a,2b) 또는 시트(34a,34b)가 존재하는 수만큼 열 가소성 필라멘트 시트(14a,14b)가 제조되는 것을 특징으로 하는, 합성 얀의 제조 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 유리 필라멘트는 동일한 번들(2a,2b) 또는 시트(34a,34b)로 분리되는 것을 특징으로 하는, 합성 얀의 제조 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 열 가소성 필라멘트는 동일한 번들(14a,14b)로 분리되는 것을 특징으로 하는, 합성 얀의 제조 방법.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열 가소성 필라멘트 시트(14a,14b)는 상기 부싱(1)의 베이스(base)와 코팅기(coater)(7) 사이에서 상기 유리 필라멘트 번들(2a,2b)에 스로잉되는 것을 특징으로 하는, 합성 얀의 제조 방법.
  6. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열 가소성 필라멘트 시트(14a,14b)는 상기 코팅기(7)의 모선(generatrix)을 따라 상기 유리 필라멘트에 스로잉되는 것을 특징으로 하는, 합성 얀의 제조 방법.
  7. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열 가소성 필라멘트 시트(14a,14b)는 상기 코팅기(7)와 상기 유리 필라멘트를 분리하는 수단(3,4) 사이에서 상기 유리 필라멘트 시트(34a,34b)에 스로잉되는 것을 특징으로 하는, 합성 얀의 제조 방법.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열 가소성 필라멘트는 상기 유리 필라멘트(2,34)에 스로잉되기 전에 연신 장치(drawing device)(15,29)에서늘여지는 것을 특징으로 하는, 합성 얀의 제조 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 열 가소성 필라멘트를 늘이는 상기 연신 장치(15,29)의 속도는 상기 합성 얀(9,10,27)이 당겨지는 속도보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는, 합성 얀의 제조 방법.
  10. 한편으로, 용융된 유리가 공급되고, 하단면에는 다수의 오리피스(orifice)가 제공되며, 코팅기(7)와 결합되는 적어도 하나의 부싱(1) 및, 다른 한편으로, 용융된 유기 열 가소성 물질이 공급되고, 하단면에는 다수의 오리피스가 제공되며, 속도 가변성 연신 장치(15,29)와 결합되는 적어도 하나의 스피닝 헤드(spinning head)(11) 및, 합성 얀이 조립되고 연신될 수 있게 하는 상기 부싱(1) 및 상기 스피닝 헤드(11)에 공통되는 수단(3,4,26)을 포함하는, 연속성 유기 열 가소성 필라멘트(8,14)와 연속성 유리 필라멘트(2,34)를 혼합하여 형성되는 합성 얀(9,10,27)의 제조 장치로서,
    상기 부싱(1)은 상기 유리 필라멘트를 몇 개의 번들(2a, 2b) 또는 시트(34a,34b)로 분리하는 수단(3,4)과 결합되고, 상기 스피닝 헤드(11)는 상기 유리 필라멘트의 각 번들(2a,2b) 또는 시트(34a,34b)와 상기 열 가소성 필라멘트의 적어도 하나의 시트(14a,14b)를 혼합시키는 수단(23,24)과 결합되는 것을 특징으로 하는, 합성 얀의 제조 장치.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 열 가소성 필라멘트를 상기 유리 필라멘트와 혼합시키는 상기 수단은 벤츄리 장치(venturi device)(23,24)인 것을 특징으로 하는, 합성 얀의 제조 장치.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 각 벤츄리 장치(23,24)는 상기 유리 필라멘트의 앞에 배치된 편향기(deflector)(35,36)와 결합되는 것을 특징으로 하는, 합성 얀의 제조 장치.
  13. 제 10항에 있어서, 상기 유리 필라멘트(2,34)를 분리시키는 상기 수단(3,4)은 상기 코팅기(7)와 상기 합성 얀(9,10,27)을 기계적으로 당기는 장치 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는, 합성 얀의 제조 장치.
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