KR20040014417A - 탄성 섬유용 와인더 - Google Patents

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Abstract

섬유가 풀러 롤을 떠나는 지점과 섬유가 접촉 롤과 처음 만나는 지점 사이에서 사실상 일정한 섬유 이동 거리를 제공하고 권취 중에 섬유를 왕복시킬 수 있는 탄성 섬유용 와인더가 제공된다.

Description

탄성 섬유용 와인더 {WINDER FOR ELASTOMERIC FIBERS}
미국 특허 제3,165,274호 및 국제 특허 출원 WO99/18024호는 탄성 섬유용 와인더를 개시하고 있지만, 이러한 와인더로 섬유를 고속 권취하면 높은 패키지 이완율이 나타난다.
미국 특허 제4,052,019호는 이미 권취된 패키지로부터 탄성 섬유를 스풀로 역권취하는 장치를 개시하고 있지만, 이러한 장치는 패키지의 고속 트래버스(traverse) 권취에는 적합하지 않다.
일본 특허 제02-628969호는 권취 도중에 패키지에 섬유 이완이 발생하는, 후퇴 롤러 및 구동 롤러를 갖는 와인더를 개시한다. 후퇴 롤러 다음으로, 섬유는 직조 기계를 통과한 다음 구동 롤러를 권취 속도보다 1.1배 고속으로 사용하여 보빈으로의 과공급에 의해 보빈으로 권취된다. 후퇴 롤러 속도는 권취 속도 이상이다. 권취된 섬유 패키지가 커지면서 후퇴 롤러와 패키지 사이의 필라멘트의 길이는 감소하도록 하는 와인더의 기하학적 형상으로 인해, 권취 도중에 레이다운 폭 및 나선 각도의 증가 즉, 부적절한 패키지 형상으로 결과된다. 또한, 패키지가 커져서 후퇴(withdrawal) 롤러에 닿는 것을 방지하기 위해 후퇴 롤러와 패키지 사이의 길이는 초기에는 길어서 유용한 트래버스 패턴의 유지가 매우 어려우므로, 후퇴 롤러로부터 트래버스의 긴 거리에 의한 결함이 또한 발생한다. 유사한 고찰은 2개의 트래버스 장치의 극히 정밀한 배치를 요하는 미국 특허 제3,861,607호에 개시된 와인더와 유럽 특허 출원 제0927694호의 복잡한 와인더를 불만족스럽게 한다.
개선된 탄성 섬유용 와인더가 여전히 요구된다.
본 발명은 탄성 섬유를 패키지로 권취하기 위한 와인더에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 섬유가 패키지로 권취되기 전 2개의 롤 사이에서 사실상 일정한 거리를 통과하는 특정 형상의 와인더에 관한 것이다.
도1 내지 도3은 본 발명의 권취의 3가지 가능한 기하학적 형상을 개략적으로 도시한다. 도1a는 도1의 세부 사항을 도시한다.
도4는 트래버스 장치, 풀러 롤, 접촉 롤이 스윙(swing) 아암 상에 장착된 기하학적 형상을 개략적으로 도시한다.
방적 장치의 출구에서 적어도 하나의 탄성 섬유를 권취하기 위한 본 발명의 와인더는
(A) 섬유를 왕복시키기 위한 트래버스 수단과,
(B) 상기 트래버스 수단으로부터 왕복하는 섬유를 수용하기 위한 피동 풀러 롤과,
(C) 약 45°내지 210°의 감김 각도를 가지고 상기 풀러 롤러로부터 섬유를 수용하는 접촉 롤과,
(D) 튜브코어를 접촉 롤과 접촉하여 장착하기 위한 적어도 하나의 척 조립체를 포함하고,
섬유 통로를 위한 풀러 롤과 접촉 롤 사이에는 사실상 일정한 자유 섬유 길이가 존재한다.
임의의 크림프에 상관없이 100％를 초과하는 파단 연신율을 갖고 신장 및 해제 시에 대체로 그 본래 길이로 신속하고 강력하게 되돌아오는 필라멘트를 "탄성 섬유(elatstomeric fiber)"라 한다. 이러한 섬유는 고무 섬유, 스판덱스, 폴리에테르에스테르 섬유 및 엘라스토에스테르를 포함한다. "자유 섬유 길이(free fiber length)"는 풀러 롤의 표면과 떨어지는 지점과 접촉 롤의 표면과 최초로 접촉하는 지점 사이에서 섬유가 이동하는 거리를 의미한다. "일정한 자유 섬유 길이(constant free fiber length)"는 자유 섬유 길이가 패키지의 권취 전체에 걸쳐 대체로 일정한 것을 의미한다. 롤 주위의 "감김 각도(wrap angle)"는 롤의 중심을 공통 지점으로서 가지며, 각각, 롤의 표면과 최초로 접촉하는 지점과 롤의 표면과 떨어지는 지점을 통해 그어진 2개의 교차된 가상선들 사이의 각도이다. 공급 패키지 상에 권취된 엘라스토머 섬유의 "패키지 이완율"은 패키지 상에서의 섬유의 신장된 길이와 패키지로부터 벗어난 그 이완된 길이 사이의 차이를 신장된 길이로 나눔으로써 계산될 수 있다.
바람직하게 낮은 패키지 이완율과 함께 안정된 권취 패턴 및 양호한 패키지 형상은 풀러 롤이 트래버스 수단 및 특히 접촉 롤과 관련하여 근접 위치될 수 있는와인더를 사용함으로써 얻어질 수 있다는 것이 뜻밖에 발견되었다. 다시 말해, 후자는 섬유가 패키지 상에 권취되기 전에 접촉 롤 주위에서 적어도 일부분 지나가도록 위치된다. 2개의 롤의 위치가 서로에 대해 그리고 서로 매우 근접하게 고정될 수 있고 권취된 섬유 패키지의 크기에 독립적이므로, 풀러 롤과 접촉 롤 사이의 자유 섬유 길이는 대체로 일정하게 유지될 수 있어서(즉, 약 ±5 ％ 이내), 이에 따라 트래버스 패턴은 일정하게 유지된다. 물론, 이후에 설명되는 바와 같이 미리 선택된 변경이 임의로 이루어질 수 있다.
트래버스 안내부, 풀러 롤, 접촉 롤 및 권취 패키지 사이의 요구되는 트래버스 패턴(들)의 정확한 전달은 풀러 롤의 표면에 트래버스 수단을 매우 근접(예컨대, 1.0 내지 3.0 cm, 통상 약 1.8 cm)시킴으로써 개선된다. 또한, 섬유는 패키지와 접촉하기 전에 접촉 롤과 접촉하고 접촉 롤은 (풀러 및 접촉 롤 사이의) 자유 섬유 길이가 매우 짧게 될 수 있고 사실상 일정하게 유지될 수 있도록 고정 관계로 풀러 롤에 매우 근접하여 위치될 수 있기 때문에, 정확한 트래버스 패턴 전달이 개선된다. (자유 섬유 길이는 패키지 성장의 결과로서가 아니라 예컨대 트래버스 반전인 각각의 트래버스 스트로크에 따라 약 ±5 ％에 이르는 값만큼 다소 변할 수 있다.) 따라서, 뚜렷한 반전은 트래버스 패턴의 단부에서 유지되고, 전체 패키지 권취 공정을 통해 요구되는 나선 각도 및 레이다운 폭이 패키지 상에서 얻어진다.
풀러 롤 및 접촉 롤 주위의 작은 감김 각도는 와인더의 크기와 바람직하지 않은 롤 감김의 가능성을 최소화기 위해 양호하지만, 섬유는 또한 충분한 롤 접촉 시간과 이에 따른 롤 속도에 이르도록 충분히 큰 롤 감김 각도를 가져야 한다. 본발명에서, 풀러 롤과 접촉 롤 주위의 섬유의 감김 각도는 통상 각각 약 45° 내지 210°, 양호하게는 약 60° 내지 150°, 보다 양호하게는 약 60° 내지 100 °이다. 자유 섬유 길이의 하한은 풀러 롤 및 접촉 롤의 직경과 롤들 사이의 거리에 의해 주로 결정된다. 따라서, 약 0.05 cm 떨어진 2 인치(5.1 cm) 직경의 풀러 롤 및 접촉 롤에 있어서, 자유 섬유 길이의 하한은 약 0.3 인치(0.7 cm)일 수 있다. 이러한 하한을 달성하기 위해, 풀러 롤 및 접촉 롤은 반대로 회전하여야 한다. 권취되기 전 섬유가 패키지 이완율, 예컨대 약 50％ 감소하도록 이완되는 것이 요구될 때, 자유 길이는 이러한 이완율을 위해 요구되는 시간을 허용하도록 충분히 길며 이에 따라 부분적으로 섬유 속도에 의존한다. 또한, 섬유가 여전히 풀러 롤 상에 있는 동안 적어도 약간의 이완율이 발생할 수 있다. 섬유 이완율은 충분히 민첩하여 자유 섬유 길이가 중요한 한계는 아니고, 접촉 롤보다 신속히 풀러 롤을 작동시키는 것은 통상 원하는 섬유 이완율로 나타난다. 자유 섬유 길이의 상한은 약 1인치(2.5㎝), 통상 약 0.4인치(1.0㎝)일 수 있다.
(예컨대, 미국 특허 제3,675,863호에 개시된) 예컨대 캠 피동 트래버스 안내부 또는 회전 블레이드를 포함하는 적절한 트래버스 수단이 본 발명에서 사용될 수 있다. 미리 선택된 권취 패턴이 속도, 나선 각도 및 트래버스 수단의 스트로크 폭을 조절하여 나타날 수 있는데, 일단 선택되면, 그 패턴은 본 발명의 방법 및 와인더에 의해 일정하게 유지될 수 있다. 선택적으로, 트래버스 패턴은 예컨대 패키지의 견부를 형성하기 위해 미리 선택된 변형예에 따라 권취 도중에 임의로 변경될 수 있다. 트래버스 패턴이 일정하게 유지되거나 임의로 변경되거나 간에, 본 발명의 와인더에 있어서 트래버스 패턴을 패키지로 정확하게 전달하기 위한 복잡한 조절은 불필요하다. 이것은 패키지 크기 증가에 맞추어 조절을 해야만 하는 종래 기술의 와인더와 대조된다.
전형적으로, 접촉 롤과 풀러 롤은 홈이 부족하다. 양 롤 중 어느 하나 또는 모두는 롤 감김을 줄이기 위해 주연부 주위의 중심 밴드에 매트 피니쉬(matte finish)를 갖을 수 있는데, 중심 밴드 외부의 주연면은 섬유가 롤 상에 있는 동안 섬유의 트래버스 반전을 유지하기 위해 고도로 연마될 수 있다. 풀러 롤은 피동 롤인 반면, 접촉 롤은 피동 또는 비피동 롤일 수 있다. (섬유가 권취되는) 튜브 코어가 장착될 수 있는 척 조립체는 피동 또는 비피동일 수 있고, 제1 및 제2 척 조립체는 권취된 패키지로부터 새로운 빈 튜브코어로 섬유를 편리하게 이동시키 위해 회전 가능한 터릿(turret) 상에 장착될 수 있다.
본 발명의 와인더 사용에 가용한 공간과 원하는 와인더의 크기에 따라, 본 발명의 범주 내에 있는 다양한 기하학적 형상이 사용될 수 있다. 먼저 도1을 살펴 보면, 예컨대, 풀러 롤(2)은 활주판(4) 사이에 장착되고 캠 박스(6) 내에 장착된 캠(5)의 홈에 의해 구동되는 트래버스 안내부(3)에 인접하여 장착된다. 접촉 롤(7)은 자유 섬유 길이(8)가 약 2.5㎝ 이하가 되도록 풀러 롤(2) 아래에 인접 장착된다. 도1a는 명확성을 위해 도1의 자유 섬유 길이(8) 주변부를 확대하였다. 척 조립체(9)는 튜브코어(10)가 접촉 롤과 접촉 상태에 있도록 접촉 롤(7)에 인접할 수 있다. (도시되지 않은) 회전 가능한 터릿은 척 조립체와 선택적으로 (도시되지 않은) 제2 척 조립체를 지지한다. 척 조립체(9)와 튜브코어(10)은 3개의 가능한 위치(A, B, C)에서 도시되었는데, 그 각각은 본 발명의 범주 내에 있다. 빈 튜브코어(10C)와 동일한 각도 위치를 갖는 권취된 패키지(11)는 섬유 이송 및 도핑 직전의 상태로 도시되어 있다. 롤 및 패키지는 화살표로 도시된 방향으로 회전한다.
유사하게, 도2 및 도3은 본 발명의 와인더를 구성하는 부품들 사이의 다른 가능한 각도 관계를 설명한다.
권취 도중에 증가하는 패키지 크기는 트래버스 수단, 풀러 롤 및 접촉 롤을 지지하고 수직 또는 수평으로 활주 가능한 박스에 의해, 또는 트래버스 수단, 풀러 롤 및 접촉 롤을 지지하는 매달린 스윙 아암에 의해, 또는 권취 도중의 터릿 회전에 의해 맞춰질 수 있다. 수직으로 활주하는 박스가 사용될 때, 척 조립체와 권취되는 패키지는 예컨대 도1의 9A/10A 및 9B/19B에서와 같이 사실상 접촉 롤 아래에 있을 수 있다. 스윙 아암이 이용될 때, 척 및 패키지는 예컨대, 도1의 9C/10C, 도2의 9A/10A 및 9B/10B, 그리고 도3의 9A/10A에 도시된 바와 같이 접촉 롤의 측면에 놓여질 수 있다. 본 발명의 범주 내에 있는 다른 관계가 원하는 기하학적 형상에 따라 사용될 수 있다.
도4는 풀러 롤(2), (활주판(4)과 함께 트래버스 안내부(3)를 지지하는 캠(5)이 장착된) 캠 박스(6) 및 접촉 롤(7)이 스윙 아암(12)에 장착된, 본 발명의 특정 실시예를 도시한다. 회전 가능한 터릿(13)은 튜브코어(10D, 10E)가 장착된 (도시되지 않은) 2개의 척 조립체를 지지하고, 권취된 패키지(11)는 도핑될 준비가 된다. 롤, 터릿 및 튜브코어는 화살표로 도시된 방향으로 회전한다. 도4에 도시된바와 같이 터릿이 반시계 방향으로 회전할 때, 섬유는 충만된 패키지로부터 새로운 빈 튜브로 이송될 수 있으며, 섬유는 빈 튜브의 표면과 동일한 방향(병류, co-current)으로 이동한다. 터릿이 도4에서 도시된 방향의 반대 방향(시계 방향)으로 회전하도록 제작된다면, "항류(counter-current)" 섬유의 이송은 튜브 내의 슬롯에 섬유를 걸거나 다른 공지된 걸림(snagging) 수단에 의해 성취될 수 있다.
다시 도1을 참조하면, 작동 중에, 섬유(1)는 (도시되지 않은) 방적 장치로부터 풀려 나오고, 트래버스 패턴을 생성하도록 섬유를 왕복시키는 트래버스 안내부(3)를 통해 풀러 롤(2)에 의해 (도시되지 않은) 공급 롤로부터 당겨질 수 있다. 원한다면, 풀러 롤의 주연부 속도는 선택적인 공급 롤의 속도보다 적어도 약 5% 이상, 통상적으로 5 내지 15% 이상 높아서, 섬유는 약간의 장력을 받는다. 공급 롤 감김이 최소화되고, 트래버스 안내부 위로 섬유의 위치 제어가 용인될 수 있고, 트래버스 안내부의 이동에 의해 결정되는 트래버스 패턴이 섬유가 풀러 롤과 닿을 때 유지되도록 이러한 장력은 사경로(threadline)의 양호한 안정성 유지에 유용하다. 섬유(1)는 통상적으로 45°내지 210°, 양호하게는 60°내지 150°, 보다 양호하게는 60°내지 100°일 수 있는 풀러 롤(2) 주위를 감김 각도를 통해 통과한다. 다음으로 섬유(1)는 자유 섬유 길이(8)을 통과하고 통상적으로 45°내지 210°, 양호하게는 60°내지 150°, 보다 양호하게는 60°내지 100°일 수 있는 접촉 롤(7) 상의 감김 각도를 통과한다. 자유 섬유 길이는 약 0.7㎝ 내지 2.5㎝, 양호하게는 0.7㎝ 내지 1.0㎝일 수 있다.
풀러 롤의 주연부 속도는 접촉 롤보다 약 5% 내지 50% 높을 수 있다.
감소된 패키지 이완율을 원하지 않는다면, 풀러 롤은 권취 패턴의 안정성에 심각한 영향 없이 접촉 롤의 속도 이하인 주연부 속도에서 작동할 수 있다.
풀러 롤 및 접촉 롤의 상대 속도에 관계없이, 본 발명의 와인더는 공급 롤(들)을 사용하지 않고 작동될 수 있고 공급 롤(들)을 포함할 필요가 없다. 이러할 롤(들)이 없다면, 섬유 방적을 위한 방적 장치는 보다 소형이고 경제적인 한편, 본 발명의 공정은 그 장점을 유지한다. 또한, 이러한 공급 롤이 없을지라도, 와인더는 방적 속도를 독립적으로 조절할 수 있고 전형적으로 공급 롤(들)의 사용으로서만 달성될 수 있는 권취 속도를 갖는다.
다음으로 섬유(1)는 튜브코어(10)에 권취된다. 본 발명의 공정은 최소한의 편향을 가지고 권취되는 패키지와 트래버스 안내부 사이에서 원하는 트래버스 패턴을 유지한다.

Claims (10)

  1. 방적 장치의 출구에서 적어도 하나의 탄성 섬유를 권취하기 위한 와인더이며,
    (A) 섬유를 왕복시키기 위한 트래버스 수단과,
    (B) 상기 트래버스 수단으로부터 왕복하는 섬유를 수용하기 위한 피동 풀러 롤과,
    (C) 약 45°내지 210°의 감김 각도를 가지고 상기 풀러 롤러로부터 섬유를 수용하는 접촉 롤과,
    (D) 튜브코어를 접촉 롤과 접촉하여 장착하기 위한 적어도 하나의 척 조립체를 포함하고,
    섬유 통로를 위한 풀러 롤과 접촉 롤 사이에는 사실상 일정한 자유 섬유 길이가 존재하는 것을 특징으로 하는 와인더.
  2. 제1항에 있어서, 풀러 롤은 약 45°내지 210°의 감김 각도를 갖는 것을 특징으로 하는 와인더.
  3. 제1항에 있어서, 풀러 롤과 접촉 롤은 반대로 회전하고, 자유 섬유 길이는 약 0.7㎝ 내지 2.5㎝이고, 풀러 롤은 약 60°내지 150°의 감김 각도를 갖는 것을 특징으로 하는 와인더.
  4. 제2항에 있어서, 풀러 롤과 접촉 롤은 반대로 회전하고, 자유 섬유 길이는 약 0.7㎝ 내지 1.0㎝이고, 접촉 롤의 감김 각도는 약 60°내지 150°인 것을 특징으로 하는 와인더.
  5. 제3항에 있어서, 접촉 롤 감김 각도는 약 60°내지 100°인 것을 특징으로 하는 와인더.
  6. 제5항에 있어서, 풀러 롤 감김 각도는 약 60°내지 100°이고 풀러 롤로부터 트래버스 수단의 거리는 약 1.0 내지 3.0㎝인 것을 특징으로 하는 와인더.
  7. 탄성 섬유를 권취하기 위한 공정이며,
    (A) 탄성 섬유를 방적하고 공급 롤 주위로 섬유를 통과시키는 단계와,
    (B) 섬유를 풀러 롤 주위로 사실상 일정한 자유 섬유 길이를 통해 통과시키는 단계와,
    (C) 섬유를 접촉 롤 주위로 약 45°내지 210°의 감김 각도를 통해 통과시키는 단계와,
    (D) 섬유를 권취시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
  8. 제7항에 있어서, 풀러 롤 주위의 감김 각도는 약 45°내지 210°이고, 풀러롤과 접촉 롤은 반대로 회전하고, 자유 섬유 길이는 약 0.7㎝ 내지 2.5㎝인 것을 특징으로 하는 공정.
  9. 제8항에 있어서, 풀러 롤은 공급 롤보다 적어도 약 5% 높은 주연부 속도를 가지고, 풀러 롤 및 접촉 롤 각각의 감김 각도는 약 60°내지 150°이고, 풀러 롤의 주연부 속도는 접촉 롤보다 약 5% 내지 50% 높은 것을 특징으로 하는 공정.
  10. 제9항에 있어서, 자유 섬유 길이는 약 0.7㎝ 내지 1.0㎝인 것을 특징으로 하는 공정.
KR1020037006773A 2000-11-21 2001-10-22 탄성 섬유용 와인더 KR100838007B1 (ko)

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US09/717,424 2000-11-21
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