KR20050016433A - 습윤 장치 및 그 습윤 장치를 구비한 방사 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 물, 셀룰로오스, 및 3차 산화아민을 함유한 방사 용액으로부터 방적사(6)를 제조하는 방사 시스템(1)에 설치하기 위한 습윤 장치, 그러한 습윤 장치를 구비한 개장 키트, 및 그러한 습윤 장치를 구비한 방사 시스템에 관한 것이다. 습윤 장치는 처리 매체(8)용 공급 라인(13)을 구비한다. 선행 기술로부터 공지된 습윤 장치는 처리 매체의 욕이 담긴 용기 또는 오버플로 용기로서 구성된다. 그러한 구성은 방적사를 처리 매체 중에 담그는 침지 공정으로 인해 방사 공정의 효율이 제한되고 다량의 처리 매체가 순환되어야 한다는 단점을 갖는다. 그러한 단점을 회피시키기 위해, 본 발명에 따라 습윤 장치(9)는 설치 상태에서 방적사(6)와 공급 라인(13) 사이에 배치되고, 적어도 부분적으로 처리 매체(8)에 대해 투과성을 갖는 습윤 구역(14)이 마련된 가이드 벽(12)을 구비한다. 방적사(6)는 습윤 장치(9)가 설치된 상태에서 그 습윤 구역(14)을 따라 안내될 수 있고 그 습윤 구역(14)을 통해 처리 매체로 적셔질 수 있다.

Description

습윤 장치 및 그 습윤 장치를 구비한 방사 시스템{WETTING DEVICE AND SPINNING INSTALLATION COMPRISING A WETTING DEVICE}

본 발명은 물, 셀룰로오스, 및 3차 산화아민을 함유한 방사 용액으로부터 방적사를 제조하는 방사 시스템에 설치하기 위한, 처리 매체용 공급 라인을 구비한 습윤 장치 및 그러한 습윤 장치를 구비한 방사 시스템에 관한 것이다.

물, 셀룰로오스, 및 3차 산화아민을 함유한 방사 용액으로부터 리오셀(Lyocell) 공정에 따라 방적사를 제조하는 방사 시스템에서는 기본적으로 압출, 연신, 및 침전의 3가지 공정 단계로 제조가 이뤄진다.

리오셀 공정에서는 방사 용액을 압출 개구부의 구획을 통해 통과시키면서 압출하여 방적사로 형성한다. 압출 개구부에 바로 뒤이어, 새로이 압출된 방적사가 연신되는 통상 에어 갭(air gap)의 형태로 된 가스 섹션이 존재하고, 그에 의해 방적사의 분자 배향 및 콤팩트화가 이뤄지고, 원하는 방적사 직경이 얻어지게 된다. 몇몇 공정에서는 에어 갭에서 방적사에 가스를 송풍하여 그 표면을 냉각 및 콤팩트화시켜 표면 점착성을 떨어뜨린다. 그와 같이 표면 점착성이 떨어짐에 의거하여, 방적사가 더 이상 서로 달라붙는 경향을 보이지 않아 방사 공정의 결함 민감성이 감소되게 된다.

침전을 위해, 압출된 방사 용액(이미 방적사의 형태인)을 셀룰로오스를 침전시키는 물과 같은 처리 매체를 통해 통과시킨다. 방적사는 처리 매체의 작용 하에 굳어져서 경화되게 된다.

선행 기술로부터 공지된 다수의 방사 시스템에서는 방적사가 통과하는 방사 욕 용기 중에 처리 매체가 담겨진다. 그러한 유형의 장치는 예컨대 WO 96/20300 및 DE 100 37 923으로부터 공지되어 있다. 압출 개구부가 환형 면 또는 원형 면에 배치될 경우에는 방사 욕 용기가 WO 94/28218, DE 44 09 609, 및 WO 01/68958의 장치에서와 같이 깔때기로서 형성될 수도 있다.

선행 기술에서 사용되는 방사 욕 용기는 방사 시스템이 공정상의 견지에서 간단하게 조작되게끔 하기는 하지만, 본질적으로 방사 용액의 압출 속도, 처리 매체를 통한 방적사의 이송 속도, 및 방사 밀도, 즉 단위 면적당의 압출 개구부의 수에 의해 결정되는 공정의 효율에 있어 결정적인 한계를 갖는다. 종래의 방사 욕 용기에서는 무엇보다도 처리 매체 중에 방적사가 침지되는 단계가 문제가 된다. 즉, 방사 속도가 증가될수록 방적사에 탑승되는 처리 매체에 기인하여 더욱 더 많은 난류 및 흐름이 발생된다. 그러한 교란에 의해, 침지 중에 표면이 일렁거려서 방적사에 기계 응력이 걸리게 된다. 그러한 심한 기계 응력이 걸릴 경우에는 방적사가 끊어질 수 있고, 그것은 전체의 제조 공정을 중단시켜야 하는 결과를 가져온다. 또한, 처리 매체의 표면이 일렁거림으로 인해 방적사가 접촉되어 서로 달라붙을 위험이 증대되고, 그 때문에 방사된 방적사 및 섬유의 품질이 저하되게 된다. 결과적으로, 그러한 방사 욕 용기를 사용할 경우에는 압출 속도 및 방적사의 이송 속도와 그에 따른 효율이 좁은 범위로 제한을 받게 된다.

방사 깔때기 시스템에서는 방적사가 처리 매체로 충전된 깔때기를 통해 통과된다. 방적사는 방사 깔때기의 하단에서 유출 개구부를 통해 유출되는데, 그로 인해 불가피하게 처리 매체의 일부도 함께 유출된다. 그러한 방사 깔때기 시스템에서는 방사 성능도 역시 좁은 범위로 제한되고, 방사 공정을 보다 더 효율적으로 만들기 위해서는 방사 깔때기를 통해 안내되는 방적사의 수를 증가시켜야 한다. 그것은 방사 깔때기가 길어지고 유출 개구부가 커져야 한다는 결과를 낳는다. 방사 깔때기가 길어짐에 기인하여, 유출 개구부에서 처리 매체 중의 정압(static pressure)이 상승되고, 그로 인해 유출 개구부에서의 유출 속도가 높아지게 된다. 추가적으로 유출 개구부의 직경이 커짐에 기인하여, 불균형적으로 더 많은 처리 매체가 유출되고, 방사 깔때기 중의 난류가 더욱 강렬해지며, 더 많은 처리 매체가 재순환되어야만 하게 된다.

따라서, 방사 욕 용기에 대한 대안을 모색한 방안들이 선행 기술로 나와 있다.

예컨대, WO 96/30566 및 JP 59-228012의 장치에서는 방적사가 오버플로 용기로서 형성된 방사 욕 용기의 경사진 면을 따라 흘러내리는 처리 매체의 막을 통해 통과시킨다.

US 4,869,860의 장치에서는 오버플로 용기에 의해 처리 매체로 일종의 폭포를 생성하여 방적사를 그 처리 매체 폭포를 통해 통과시킨다.

그러한 장치들에 의해 방사 욕 용기에서 방적사가 처리 매체 중에 침지될 때에 생기는 전형적인 문제점들이 회피되는 것처럼 보이기는 하지만, 처리 매체의 소비량 및 재순환량은 이전의 경우와 마찬가지로 여전히 비경제적일 만큼 높다. 또한, 그러한 방안의 경우에도 역시 수용될 수 있는 방사 신뢰성으로 얻어질 수 있는 방사 속도는 현재의 요건에 비춰 매우 낮다.

이하, 본 발명에 따른 방안의 구조 및 기능을 첨부 도면을 참조로 하여 각종의 실시예에 의거하여 예시적으로 더욱 상세하게 설명하기로 한다. 그와 관련하여, 개개의 실시예의 각종의 특징은 필요에 따라 서로 임의로 조합될 수 있는 것으로, 특정의 구성에서 설명되는 특징을 꼭 그 실시예에 한정하여 적용할 필요는 없다. 첨부 도면 중에서,

도 1은 본 발명에 따른 습윤 장치의 일 실시예를 구비한 방사 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이고;

도 2 내지 도 5는 본 발명에 따른 습윤 장치의 다른 실시예들을 도 1의 E 평면을 따른 횡단면도로 각각 나타낸 도면이며;

도 6A 및 도 7A는 본 발명에 따른 습윤 장치의 2개의 다른 실시예에서의 도 5의 Ⅵ 세부 섹션을 각각 개략적으로 나타낸 상세도이고;

도 6B 및 도 7B는 본 발명에 따른 습윤 장치의 2개의 다른 실시예에서의 도6A의 Ⅶ 세부 섹션을 각각 개략적으로 나타낸 상세도이며;

도 8은 본 발명에 따른 습윤 장치의 또 다른 실시예의 방사 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이고;

도 9 내지 도 11은 본 발명에 따른 습윤 장치의 사용 하에 가능한 공정 흐름을 각각 개략적으로 나타낸 도면이다.

따라서, 본 발명의 목적은 방사 속도의 증대 및 처리 매체의 소요량 감소에 의해 공정의 효율을 향상시키는 한편, 침전 공정의 제어를 개선시키도록 공지의 방사 시스템을 개량하는 것이다.

그러한 목적은 서두에 기술된 습윤 장치에 있어서 습윤 장치가 설치된 상태에서 방적사와 공급 라인 사이의 가이드 벽에 배치되고 적어도 부분적으로 처리 매체에 대해 투과성을 갖는 습윤 구역이 마련되고, 습윤 장치가 설치된 상태에서 방적사가 그 습윤 구역을 따라 통과될 수 있고 그 습윤 구역을 통해 처리 매체로 적셔질 수 있도록 함으로써 달성된다.

그와 관련하여, 본 발명에 따른 습윤 장치는 개장 키트(retrofit kit)로서 기존의 방사 시스템에 사용될 수도 있다.

따라서, 본 발명에 따른 해결 방안은 처리 매체를 가이드 벽을 통해 방적사로 통과시키는 것을 포함한다. 실제로 아주 간단한 그러한 방안에 의해, 방적사가 처리 매체로 아주 잘 적셔질 뿐만 아니라, 놀랍게도 방적사와 가이드 벽 사이의 마찰도 공지의 습윤 장치에 비해 현저히 감소되게 되는데, 그것은 처리 매체가 방적사와 가이드 벽 사이에서 가압되어 방적사와 가이드 벽 사이에 마찰을 줄이는 미끄럼 층이 형성되기 때문이다. 그러한 미끄럼 층에 의해, 방적사에 걸리는 기계 응력 및 방사 공정의 결함 민감성이 감소되게 된다. 그와 같이 마찰이 줄어듦에 의거하여, 방적사의 이송 속도도 방사 신뢰성을 저하시킴이 없이 증가될 수 있게 된다.

방적사와 가이드 벽 사이에 미끄럼 층이 형성되는 것을 간단하게 하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 가이드 벽은 적어도 습윤 구역에 마이크로포켓을 형성할 수 있는데, 작업 중에 방적사아 함께 날라지는 처리 매체가 그 마이크로포켓에 쌓여져서 미끄럼 층이 보다 더 두꺼워지게 된다. 그러한 마이크로포켓은 방적사의 이송 방향을 가로질러 연장되는 세로 홈의 형태 또는 골프공의 표면과 유사한 규칙적으로 또는 불규칙적으로 배치된 노치의 형태로 형성될 수 있다. 그물형 또는 격자형 표면 구조도 역시 미끄럼 층의 형성을 용이하게 해준다.

작업 중에 처리 매체가 통과하여 습윤 구역에 공급될 수 있도록 하는 대략 중공 원통형 몸체에 가이드 벽이 형성되도록 하면, 처리 매체를 습윤 구역에 공급하는 것이 구조적으로 매우 간단해진다. 그러한 바람직한 실시예에서는 가이드 벽이 처리 매체의 공급 라인의 일부가 된다. 특히, 바람직한 부가의 구성에 따라 중공 원통형 몸체는 대략 롤형으로 형성될 수 있다.

또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 습윤 장치는 가이드 벽을 형성하는 몸체가 방사 시스템에 회전이 가능하게 장착될 수 있도록 하는 하나 이상의 베어링을 구비할 수 있다. 그러한 구성에 의해, 가이드 벽이 방적사와 함께 동반 회전되어 방적사와 가이드 벽 사이의 마찰이 한층 더 감소되는 상황이 구현되게 된다.

회전이 가능한 가이드 벽의 경우에는 가이드 벽이 대략 회전 대칭적인 몸체를 따라 형성되는 것이 더욱 더 유리하다. 처리 매체에 대해 투과성을 갖는 구역은 전체의 둘레에 걸쳐 연장될 수도 있고, 둘레 방향으로 이격된 구역으로 소분할될 수도 있다.

또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 방적사의 이동에 대한 가이드 벽의 상대 이동을 제어함으로써, 방적사와 가이드 벽 사이에 제어된 마찰 저항이 조절되고, 그에 따라 방적사에 걸리는 제어된 인장 응력이 조정될 수 있게 된다. 그와 관련하여, 습윤 장치는 가이드 벽의 회전 이동에 영향을 미칠 수 있는 회전 수단을 구비할 수 있다. 그러한 회전 수단은 예컨대 전동기와 같은 모터 또는 제동기일 수 있다. 모터에 의해, 가이드 벽은 방적사 쪽으로 또는 방적사 쪽의 반대쪽으로 구동될 수 있고, 그에 따라 습윤 장치가 추가로 상류 쪽으로(예컨대, 가이드 벽이 방적사의 이송 속도보다 더 높은 속도로 회전될 경우) 방적사에 인장력을 인가할 수 있거나 하류 쪽으로(예컨대, 가이드 벽이 방적사의 이송 속도보다 더 낮은 속도로 또는 그 이송 속도의 반대 방향으로 회전될 경우) 방적사에 인장력을 인가할 수 있는 연신 수단으로서의 기능을 하게 된다.

가이드 벽의 재료로서는 다공성 재료가 고려될 수 있는데, 그러한 재료는 상이한 다공도를 갖는 다층 재료의 복합체를 그 기반으로 한다. 그러한 유형의 다공성 재료는 소결 재료이거나 직물, 편직물, 또는 부직포로 이뤄진 재료일 수 있다.

연신 수단으로서의 실시예와는 별개로, 본 발명에 따른 습윤 장치는 방적사의 이송 방향을 변경하는 전향 유닛으로서도 사용될 수 있다. 그와 관련하여, 습윤 장치는 특히 방적사의 이송 방향으로 만곡되게 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 습윤 장치가 설치된 방사 시스템에서는 2개 이상의 다수의 습윤 장치가 방적사의 이송 방향으로 서로 직렬로 배치될 수도 있다.

그와 같이 다수의 습윤 스테이지를 직렬 연결함으로써, 방적사를 다수의 단계에 걸쳐 특정하게 손상을 일으키지 않고서 응고시키는 것이 구현될 수 있게 된다. 각각의 습윤 장치에 예컨대 그 농도가 상이한 처리 매체와 같은 상이한 처리 매체를 공급함으로써, 각각의 습윤 장치에서의 부분 침전에 한층 더 확실한 영향을 미칠 수 있게 된다.

선택적으로, 바람직한 부가의 구성에서는 직렬 연결된 습윤 장치에 순차적으로 처리 매체를 공급할 수도 있다.

특히, 습윤 장치를 연신 수단 또는 인장 수단으로서도 동시에 사용할 경우에는 가이드 벽을 형성하는 회전이 가능하게 지지된 몸체를 구비한 다수의 습윤 장치가 직렬 연결될 수 있다. 그와 같이 하여, 다단의 침전은 물론 다단의 연신이 이뤄질 수 있게 된다.

선택적으로, 회전이 가능하게 지지된 몸체를 구비한 습윤 장치와 고정된 가이드 벽을 구비한 습윤 장치가 번갈아 배치될 수도 있다. 그럴 경우에는 방적사에 걸리는 인장 응력 및 그에 따른 연신도가 회전이 가능하게 지지된 몸체의 회전 속도에 의해, 그리고 고정 가이드 벽에서의 방적사의 마찰 저항에 의해 생성되게 된다.

본 발명에 따른 습윤 장치에 의하면, 그와 같이 하여 방사 속도를 줄일 필요가 없이, 즉 방적사 제조의 효율을 저하시킴이 없이 방적사의 기계 특성이 종래의 습윤 장치에 비해 현격하게 개선되게 된다. 또한, 방사 욕 용기 대신에 사용되는 본 발명에 따른 습윤 장치는 보다 더 융통성이 있게 채용될 수 있고, 전향 유닛 및/또는 연신 수단으로서도 사용될 수 있게 된다.

본 발명에 따른 장점은 적절한 공정 흐름에 의해서도 얻어지게 된다.

도 1은 가열된 파이프 시스템(2)을 통과하여 장방형 표면에 배치된 다수의 압출 개구부(4)를 구비한 압출 헤드(3)로 안내되는 방사 용액(5)을 방적사(6)로 압출하는 방사 시스템(1)을 나타낸 것이다. 그러한 도 1의 방사 시스템(1)에 의해, 물, 셀룰로오스, 및 3차 산화아민을 함유한 방사 용액(5)으로부터 리오셀 공정에 따라 방적사(6)가 제조되게 된다.

그 경우, 리오셀 공정에서 전형적인 3가지 공정 단계, 즉 방사 용액(5)을 방적사(6)로 압출하는 단계, 이어서 압출된 방적사(6)를 가스 섹션(7)에서 연신하는 단계, 및 연신된 방적사(6)를 물과 같은 처리 매체로 적셔 방적사를 침전 및 콤팩트화시키는 단계가 그러한 방사 시스템(1)에 의해 향해지게 된다.

방적사(6)를 가스 섹션(7)에서 연신하는 단계는 예컨대 축 방향으로 방적사(6)의 주위를 흐르고 그 속도가 방적사(6)의 이송 속도(T)보다 더 높은 공기에 의해 비기계적으로 또는 방적사(6)를 빼내는 인장기(10)에 의해 기계적으로 실행될 수 있다. 그 경우, 인장기(10)는 모터에 의해 구동되는 롤의 형태를 취할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이 기계적 인장기가 사용될 경우에는 가스 섹션(7)에서 대략 방적사(6)의 이송 방향(T)을 가로지르는 방향으로 방적사(6)에 송풍을 하게 된다. 그와 관련하여, 바람직하게는 난류성 가스 흐름을 방적사(6) 쪽으로 인도하는 송풍 장치(11)가 사용된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 연신된 방적사(6)를 처리 유체(8)로 적시는 것은 본 발명에 따른 습윤 장치(9)에 의해 이뤄지는데, 그러한 습윤 장치(9)에는 처리 매체(8)를 통과시켜 습윤 장치(9)에 이르게 하는 공급 라인(13)과 방적사(6) 사이에 가이드 벽(12)이 배치된다. 방적사(6)가 이송 방향(T)으로 그를 따라 대략 평탄한 커튼의 형태로 통과되는 가이드 벽(12)에는 도 1에 이점쇄선으로 도시된 습윤 구역(14)이 마련된다. 그러한 습윤 구역(14)은 적어도 부분적으로 처리 매체에 대해 투과성을 갖고, 그에 따라 공급 라인(13)에 의해 급송되는 처리 매체(8)가 습윤 구역(14)에서 가이드 벽(12)으로부터 유출되어 가이드 벽을 따라 통과되는 방적사(6)를 적시게 된다. 처리 매체(8)는 인장기(10)에 의해 방적사(6)로부터 밀려나와 포집 장치(15)로 방울져 떨어지거나 흘러내리게 된다. 처리 매체(8)는 포집 장치(15)로부터 배출 라인(16)을 경유하여 재처리 단계에 공급되는데, 도 1에는 재처리 단계가 도시되어 있지는 않다. 사용된 처리 매체(8)는 재처리 후에 다시 습윤 장치(9)로 보내질 수 있다.

도 1에 예시적으로 도시된 본 발명에 따른 습윤 장치(9)의 실시예는 방사 욕 용기 대신에 사용되어 그를 완전히 대체한다. 방적사(6)는 작업 중에 가이드 벽(12)에 있는 습윤 구역(14)에 위치되는데, 그 경우에 바람직하게도 방적사와 습윤 구역(14) 사이에 처리 매체(8)로 이뤄진 미끄럼 막이 놓이게 된다.

습윤 장치(9)의 다른 실시예에 관한 이후의 설명에서는 그 구성 및/또는 기능이 도 1의 구성 요소의 구성 및/또는 기능과 일치하는 구성 요소에 대해 동일한 도면 부호를 사용하기로 한다.

우선, 도 2 내지 도 5를 참조하여 가이드 벽(12)을 포함하는 몸체의 다른 실시예에 관해 설명하기로 한다. 도 2 내지 도 5의 실시예는 도 1의 E 평면을 따른 횡단면도로 도시되어 있다.

도 2 및 도 3의 실시예에서는 습윤 구역(14)을 형성하는 가이드 벽(12)이 대략 평탄한 벽 및/또는 도면 평면에 대해 수직하게 약간 만곡된 벽으로서 형성된다. 따라서, 도 2 및 도 3의 습윤 장치(9)에서는 방적사(6)의 이송 방향(T)을 전향시키는 것이 하류에 배치된 전향 유닛(17) 또는 도 10으로부터 알 수 있는 인장기(10)에 의해 실행되게 된다.

도 2의 실시예에서는 가이드 벽(12)을 형성하는 몸체(18)가 처리 유체로 충전된 개방 채널로서 형성된다. 처리 매체는 처리 매체(8)에 대해 투과성을 갖는 습윤 구역(14)의 구역(19)을 통해 단지 처리 매체(8)의 정압만으로 방적사(6) 쪽으로 압착되어 거기서 방적사(6)가 처리 매체로 적셔지게 된다. 그러한 구역(19)은 전체의 습윤 구역(14)을 포함하거나 그 중의 일부만을 포함할 수 있다. 도 3의 실시예에서는 습윤 장치(9)의 몸체(18)가 대략 중공 원통형으로 형성되는데, 그 경우에 처리 매체(8)는 중공 원통형 몸체(18)의 내부로 안내된다. 그러한 폐쇄된 구성의 몸체(18)에서는 처리 매체(8)가 압력 하에 놓여질 수 있고, 그에 따라 압력에 의해 제어될 수 있는 양의 처리 매체(8)가 습윤 구역(14)의 다공성 구역을 통해 압착되게 된다. 도 2의 실시예와는 대조적으로, 도 3의 실시예에서는 전체의 습윤 구역(14)이 처리 매체에 대해 투과성을 갖도록 형성된다. 도 3의 실시예에서도 역시 가이드 벽(12)이 방적사의 이송 방향(T)으로 대략 직선형이기 때문에, 방적사의 전향은 하류에 연결된 전향 유닛(17) 또는 하류에 연결된 인장기(10)에 의해 이뤄져야 한다.

가이드 벽(12)이 방적사(6)의 이송 방향(T)으로 만곡될 경우에는 하류에 연결되는 전향 유닛(17)이 생략될 수 있다. 즉, 가이드 벽(12)의 곡률 및 길이에 따라 임의의 전향 각(α)이 얻어질 수 있게 된다. 그러한 전향 각(α)은 주로 방적사(6)가 몸체(18)에 감기는 각도에 의해 주어진다.

도 4의 실시예에서는 도 3의 실시예에 따른 직선형 가이드 벽(12)이 이송 방향(T)으로 만곡된 가이드 벽(12)에 의해 대체된다. 도 3의 실시예와는 대조적으로, 처리 매체에 대해 투과성을 갖는 서로 분리된 다수의 구역(19)이 습윤 구역(14)에, 바람직하게는 방적사(6)가 전향 각(α)만큼 전향됨에 의거하여 방적사(6)의 높은 접촉 압력이 가이드 벽(12)에 유포되는 지점에 마련된다. 본 구성에서는 처리 매체가 그러한 구역에서 압력 하에 유출되기 때문에, 그 임계 구역에서 방적사(6)와 가이드 벽(12) 사이에 큰 마찰이 발생되는 것이 회피되게 된다.

도 5에는 부가적으로 전향 유닛으로서의 기능도 동시에 하는 본 발명에 따른 습윤 장치(9)의 또 다른 실시예가 도시되어 있다. 그러한 실시예의 몸체(18)도 역시 중공 원통형으로, 특히 처리 매체에 대해 투과성을 갖는 벽이 적어도 습윤 구역(14)에 구비된 파이프로서 형성된다. 그러한 관형 몸체(18)의 내부 공간에는 처리 매체(8)가 들어있다. 본 실시예에서는 처리 매체가 몸체(18)의 전체의 둘레에 걸쳐 유출된다.

습윤 장치와 전향 유닛으로서의 이중의 기능에 의해, 공정 흐름 및 방사 시스템의 구조가 현격히 간단해진다. 종래의 전향 장치에 비해, 처리 매체가 가이드 벽(12)을 통해 통과됨에 의거하여 그 처리 매체가 방적사(6)와 가이드 벽(12) 사이에 쌓여지거나 그 구역 내로 가압되어 방적사의 마찰을 감소시키는 미끄럼 층을 형성한다는 장점이 있다. 본 발명에 따르면, 그와 같이 마찰이 감소됨에 의거하여 방사 용액의 압출 후에 방적사가 완전히 응고되지 않은 시기인, 선행 기술에 비해 훨씬 더 이른 시점에 이미 방적사의 전향이 이뤄질 수 있다. 보다 더 큰 전향 각(α)까지도 얻을 수 있다.

도 5의 Ⅵ 세부 섹션을 확대시켜 나타낸 도 6A에는 방적사(6)와 가이드 벽(12) 사이에 미끄럼 층(20)이 형성되는 것이 개략적으로 도시되어 있다. 처리 매체(8)는 방적사(6)와 가이드 벽(12) 사이의 습윤 구역(14)에서 화살표(21)를 따라 처리 매체에 대해 투과성을 갖는 가이드 벽(12)의 구역(18)을 통해 압력 하에 압착된다. 방적사는 조밀한 평면 커튼으로서 가이드 벽(12)을 지나 이송되기 때문에, 방적사가 처리 매체의 흐름에 대해 높은 저항을 보이게 된다. 결과적으로, 처리 매체(8)의 단지 소량의 일부만이 방적사(6)를 통해 유출되고, 대부분의 처리 매체는 미끄럼 층(20)의 형성 하에 방적사(6)와 함께 날라지게 된다.

도 6A에는 처리 매체에 대해 투과성을 갖는 가이드 벽(12)의 구역(19)이 전체의 재료 두께에 걸쳐 균일하게 형성되는 것이 예시적으로 도시되어 있다.

역시 도 5의 Ⅵ 세부 섹션을 확대시켜 나타낸 도 7B의 실시예에 도시되어 있는 바와 같이, 가이드 벽(12)은 다층 구조로 될 수도 있다. 특히, 처리 매체에 대해 투과성을 갖는 구역(19)은 다수의 투과성 층(19', 19", 19"', …)으로 구성될 수 있다. 그러한 개개의 층은 예컨대, 한 번은 직물 또는 편직물 층으로서, 그리고 다른 한 번은 부직포 층으로서, 그리고 상이한 투과성을 갖는 형식으로 다양하게 구성될 수 있다. 각종의 소결 층 또는 소결된 가이드 벽(12)으로 이뤄진 일체형 구조도 역시 가능하다.

각종의 조치에 의해, 미끄럼 층(20)을 용이하게 형성할 수 있다. 그러한 조치의 예는 도 6A의 Ⅶ 세부 섹션을 확대시켜 나타낸 도 6B 및 도 7B에 도시되어 있다.

도 6B에 도시된 실시예에서는 습윤 구역(2)에서 가이드 벽(12)이 마이크로포켓(22)을 형성하도록 함으로써 미끄럼 층(20)의 형성이 용이해지는데, 그러한 마이크로포켓(22)에서는 방적사(6)의 이송 이동(T)에 의해 함께 날라지는 처리 매체(8)가 빗금 친 구역(20)에 쌓여져서 커튼으로서 전향되는 방적사를 가이드 벽(12)의 표면으로부터 떨어지도록 밀쳐내게 된다. 여기서, 마이크로포켓이란 표면이 이송 방향(T)으로 주위에 비해 상승되어 그 상승된 구역의 전방에 일종의 노치 또는 "포켓"이 생성되는 구역을 지칭하는 것이다. 그러한 포켓에서는 처리 매체가 쌓여짐에 의거하여 처리 매체의 압력이 증가된다. 마이크로 포켓은 가이드 벽(12)의 표면에 걸쳐 임의적으로 또는 규칙적으로 분포될 수 있고, 마이크 로포켓의 높이는 20 내지 150 ㎛로 될 수 있다. 마이크로 포켓(22)은 그물형 표면 구조물에 의해 또는 도 7B에 도시된 바와 같이 방적사(6)의 이송 방향(T)을 가로질러 연장되는 세로 홈에 의해 형성될 수도 있다.

도 8에는 도 1과 유사한 도면이 개략적으로 도시되어 있는데, 다만 여기서는 습윤 장치(9)가 전향 유닛(10)으로서의 기능도 하는 롤형 또는 관형 몸체(18)를 구비한다. 그러한 몸체(18)는 개략적으로 도시된 베어링(24)에 의해 회전이 가능하게 방사 시스템(1)에 유지되어 가이드 벽(12)이 회전 속도를 띌 수 있게 된다. 몸체(18)가 자유 회전을 하게 되면, 그것이 회전이 가능하게 지지됨에 의해 마찰이 한층 더 줄어들 수 있게 된다.

도 8의 실시예의 몸체(18)는 선택적인 구동 수단(25)에 의해 그 회전에 영향을 받을 수 있다. 예컨대, 방적사의 이송 속도에 비해 감속되거나 가속될 수 있다. 그와 같이 하여, 그 구역에서는 구동 수단(25)에 의해 습윤 장치(9)의 상류 쪽 또는 하류 쪽으로 방적사(6)에 인장력이 인가될 수 있다. 즉, 습윤 장치(9)가 이중 기능으로 연조 수단으로서도 사용될 수 있게 된다.

아울러 언급하고자 하는 것은 도 8의 실시예에서는 가이드 벽(12)이 습윤 구역(14)에 둘레 방향으로 서로 이격된 채로 습윤 구역(14)에 걸쳐 축 방향으로 연장되는, 처리 매체에 대해 투과성을 갖는 섹션(19)을 구비한다는 점이다.

이제, 도 9 내지 도 11을 참조하여 본 발명에 따른 습윤 장치(9)를 사용하는 바람직란 공정 흐름에 관해 설명하기로 한다. 그럼에 있어서, 특정의 요구에 의존하여 도 9 내지 도 11의 공정 흐름의 개별 특징이 필요에 따라 서로 또는 도 1 내지 도 8의 실시예로부터의 특징과 임의로 조합될 수 있다.

도 9에는 본 발명에 따른 습윤 장치(9)가 화살표(26)로 지시된 방향으로 회전 구동되는 방사 시스템(1)이 도시되어 있다. 습윤 장치(9)는 그 지점에서 방적사를 적시데 사용될 뿐만 아니라, 압출 직후에 가스 섹션(7)에서 방적사를 연신하는데도 사용된다. 그와 동시에, 방적사(6)는 습윤 장치(9)에 의해 전향된다. 방적사(6)는 습윤 장치(9)에 의해 적셔진 후에 완전 응고를 위한 구역(28)에서 방적사(6)의 이송 방향(T)의 반대 방향으로 회전되는 롤 프레임(27)에 의해 거의 응력을 받음이 없이 유지된다. 그 구역(28)에는 강력한 인장을 동반하는 구역(29)이 이어진다. 그러한 구역(29)에서는 수동적으로 방적사(6)와 함께 동반 회전되거나 그 방향으로 회전될 수 있게 구동되는 또 다른 본 발명에 따른 습윤 장치(9)가 배치된다. 그 구역(29)에서의 연신은 롤 프레임(27)과 제2 습윤 장치(9)의 배후에 배치된 인장기(10) 사이의 속도 차에 의해 결정된다. 도 9에 도시된 바와 같은 공정 흐름에 의해, 방적사의 다단 침전이 구현되는 동시에 다단 연신도 구현되게 된다.

도 10의 공정 흐름에서는 가스 섹션(7)에 바로 연결된 습윤 장치(9)가 역시 전향 유닛과 연조 수단으로 사용되어 방사 욕 용기를 대체한다. 도 10에서는 습윤 장치(9)가 추가의 롤(30)을 구비하는데, 그 롤(30)의 구조는 전술된 실시예와 부합될 수 있지만, 단지 종래의 가압 롤로서 형성될 수도 있다. 그러한 습윤 장치(9)에 의해, 방적사(6)에 제1 처리 매체가 추진된다. 하류에 연결된 제2 습윤 장치(9)에서는 제1 습윤 장치(9)에 의해 공급되는 처리 매체와는 상이한 처리 매체가 인가된다. 인장기(10)에 이르기까지, 그리고 방적사가 후속 처리 단계로 보내지기까지 각각 상이한 처리 매체를 공급하는 또 다른 습윤 장치가 마련될 수 있다. 또한, 개개의 습윤 장치에 대해서는 도 9에서 이미 설명된 바와 같이 상이한 처리 매체에 맞도록 해당 연신 작용이 조정될 수 있다.

도 11에 도시된 바와 같이, 직렬 연결된 다수의 습윤 장치(9)가 직렬 접속된 파이프 시스템(31)을 경유하여 동일한 처리 유체를 공급받을 수도 있다. 그와 관련하여, 예컨대 처리 매체가 각각의 습윤 장치(9)의 몸체(18)를 통해 순차적으로 흐를 수 있다.

이후로는 본 발명에 따른 습윤 장치의 바람직한 작용 효과에 관해 8개의 비교예에 의거하여 상세히 입증하기로 한다. 비교예의 결과로서, 생성된 방적사의 방사 특성을 "매우 우수"로부터 "보통"이란 평점으로 평가하였는데, 매우 우수한 방사 특성은 방사 신뢰성이 높은 것, 즉 방사 공정 동안 방적사가 끊어지고 유착되는 경향이 낮은 동시에 강도와 연축 성향과 같은 기계 특성도 우수한 것을 의미한다. 단지 보통으로서 평가된 방사 특성에서는 비교예 1 및 비교예 5의 종래의 방사 공정에서와 같이 방사 공정에서 높은 결함 민감성이 관찰되어 방사 신뢰성이 낮다.

비교예 1

본 비교예 1 에서는 선행 기술로부터 공지된 공정 단계에 의해 방사 공정을 실행하였다. 여기서 사용된 방사 시스템은 압출 개구부가 장방형 면에 5개의 구멍 열로 배치된 압출 헤드를 포함하였던 바, 그 구멍 밀도는 0.25/㎟이었다. 700의 셀룰로오스 DP와 셀룰로오스 13.5 %, 물 10.5 %, 및 산화 아민 76 %의 농도에 따른 방사 용액의 영점 전단 점도(zero shear viscosity)는 17000 Pas이었다. 대략 알칼리성의 방사 용액에는 셀룰로오스와 용제의 열 안정화를 위한 안정화제 갈릭산프로필에스테르를 첨가하였다. 방사된 방적사의 섬도는 1.42 dtex이었다. 압출 후에 방적사를 길이가 60 ㎜인 가스 섹션(에어 갭)을 통해 통과시켰는데, 그 가스 섹션에서는 송풍을 행하였다. 가스 섹션을 완전히 통과한 후에 방적사를 처리 매체로 이뤄진 욕으로 보내 거기서 전향 유닛에 의해 전향시켰다. 전향 각(α)은 55°이었다. 방적사를 200 m/min의 인장 속도로 인장하였다.

본 비교예 1에 따라 방사된 방적사의 강도는 높기는 하였지만, 방사 공정이 결함에 매우 민감하였고, 방사된 방적사의 섬도도 14.5 %의 높은 변동을 보였다. 따라서, 본 비교예 1에 따른 구도의 방사 시스템의 방사 성능을 보통으로서 평가하였다.

비교예 2

본 비교예 2에서는 처리 매체로 이뤄진 욕을 전향 유닛으로서의 기능도 하는 본 발명에 따른 습윤 장치로 대체하였다. 그 경우, 습윤 장치의 몸체(18)는 다공, 즉 2 ㎛의 평균 다공 크기 또는 개구 크기를 갖는 특수강제 관 필터로 이뤄졌다.

방법 파라미터를 비교예 1에 비해 거의 변경하지 않았을 경우, 비교예 1에서는 본 발명에 따른 습윤 장치의 사용 하에 인장 속도가 650 m/min으로 상승될 수 있었음에도 불구하고, 매우 우수한 방사 특성이 얻어질 수 있었다. 방사 공정의 결함 민감성도 매우 낮았던 동시에 섬도도 낮은 분산을 나타냈다.

비교예 3

본 비교예 3에서는 단지 하나의 구멍 열을 구비한 압출 헤드를 사용하였다. 또한, 비교예 1 및 비교예 2와는 대조적으로, 가스 섹션에서의 송풍을 생략하였고, 가스 섹션을 50 ㎜로 단축시켰으며, 방사 속도를 350 m/min으로 설정하였다.

처리 매체의 욕 대신에, 역시 65°의 전향 각을 갖는 전향 유닛으로서의 기능도 하는 본 발명에 따른 습윤 장치를 사용하였다. 습윤 장치의 몸체는 20 ㎛의 다공을 갖는 폴리에틸렌제 관 필터이었다.

본 시험 구도에서도 역시 결함 민감성이 아주 낮은 매우 우수한 방사 성능이 얻어졌다. 에어 갭에서의 송풍을 생략하고 에어 갭을 단축시켰음에도 불구하고, 비교예 1 및 비교예 2에서와 같이 여기서도 역시 섬도의 낮은 분산이 구현되었다.

비교예 4

본 비교예 4에서도 역시 본 발명에 따른 습윤 장치를 사용하였는데, 여기서는 습윤 장치의 몸체(18)로서 0.2 ㎛의 다공을 갖는 튜브 막을 사용하였다.

본 비교예 4에서는 비교예 1 내지 비교예 3에 비해 전향 각을 165°로 상승시켰다. 그와 같이 전향 각을 상승시킴으로 인해, 인장 속도를 250 m/min으로 감소시켜야 하였다.

그와 같이 극히 높은 전향 각 및 높은 인장 속도에도 불구하고, 역시 우수한 방사 성능이 얻어졌고, 방사 공정의 결함 민감성도 매우 낮았다.

비교예 5

본 비교예 5에서는 구멍 밀도가 비교예 1 내지 비교예 4에 비해 10배 정도 증가되고 32개의 구멍 열을 갖는 선행 기술로부터 공지된 방사 시스템을 사용하였다. 압출 후에 방적사가 통과하는 에어 갭의 길이를 22 ㎜로 단축시켰는데, 에어 갭에서는 송풍을 행하였다. 높은 방사 밀도로 인해, 인장 속도를 60 m/min으로 낮추었다.

본 경우에도 역시 단지 보통의 방사 성능만이 얻어졌는데, 그것은 방사 욕 속도의 증가에 따라 훨씬 더 늘어난 방사 욕 난류로 인해 발생되는 방적사의 끊어짐 및 달라붙음 때문에 수시로 방사 공정을 중단시켜야 하였기 때문이다.

비교예 6

본 비교예 6에서는 처리 매체의 욕을 전향 유닛으로서의 기능도 하는 본 발명에 따른 습윤 장치로 대체하였다. 습윤 장치의 몸체(18)로서는 2 ㎛의 다공을 갖는 특수강제 관 필터를 사용하였다.

비교예 5에 비해 인장 속도를 70 m/min으로 상승시켰다.

본 구도에서는 비교예 5에 비해 결함 민감성이 훨씬 더 줄어든 현격히 개선된 방사 성능이 구현되었다.

비교예 7 및 비교예 8

본 2개의 시험예에서는 방적사의 이송 방향으로 직렬 연결된 본 발명에 따른 2개의 습윤 장치에 의해 2단 침전을 행하였다.

직렬 연결된 양자의 습윤 장치에는 2 ㎛의 다공을 갖는 특수강제 관 필터를 사용하였다.

본 시험예 7 및 시험예 8에서 제1 습윤 장치에 공급되는 처리 매체는 50 %의 방사 욕 농도를 가졌고, 그에 후속된 제2 습윤 장치에서는 거기에 공급되는 처리 매체 중의 방사 욕 농도가 20 %로 감소되었다.

본 시험예 7 및 시험예 8에서는 제1 습윤 장치에서의 전향 각을 55°로, 그리고 제2 습윤 장치에서의 전향 각을 170°로 각각 하였다.

비교예 8에서는 비교예 7에 비해 제1 단계에 대한 제2 단계의 인장 비를 상승시켰다. 즉, 비교예 8의 제2 단계에서는 보다 더 높은 연신을 행하였다.

비교예 7에서는 물론 비교예 8에서도 결함 민감성이 아주 낮은 매우 우수한 방사 성능이 관찰되었다. 강도도 높았고, 섬도도 역시 매우 낮은 변동을 나타냈다.

본 비교예의 결과로서, 에어 갭에서의 송풍이 없더라도 처리 매체의 욕을 대체하는 본 발명에 따른 습윤 장치에 의해 처리 매체의 소비량이 매우 적어짐으로써 효율이 높아질 수 있는 동시에 방사 성능도 현격히 개선될 수 있음을 확인하였다. 그와 동시에, 본 발명에 따른 습윤 장치는 선행 기술로부터 공지된 장치보다 현저히 더 개선된 공정 흐름의 가변성을 조장한다.

다음의 일람표에는 시험예들의 결과가 다시 한 번 요약되어 있다:

Claims (25)

1. 물, 셀룰로오스, 및 3차 산화아민을 함유한 방사 용액으로부터 예컨대 방적용 방적사(6)를 제조하는 방사 시스템(1)에 설치하기 위한, 처리 매체(8)용 공급 라인(13)을 구비한 습윤 장치(9)에 있어서,

   습윤 장치(9)가 설치된 상태에서 방적사(6)와 공급 라인(13) 사이의 가이드 벽(12)에 배치되고 적어도 부분적으로 처리 매체(8)에 대해 투과성을 갖는 습윤 구역(14, 19)이 마련되고, 습윤 장치(9)가 설치된 상태에서 방적사(6)가 그 습윤 구역(14, 19)을 따라 통과될 수 있고 그 습윤 구역(14, 19)을 통해 처리 매체(8)로 적셔질 수 있는 것을 특징으로 하는 방사 시스템에 설치하기 위한 습윤 장치(9).
2. 제1항에 있어서, 가이드 벽(12)은 적어도 습윤 구역(14)에 마이크로 포켓(22)을 형성하고, 작업 중에 방적사(6)와 습윤 구역(14) 사이에서 처리 매체가 그 마이크로 포켓(22)에 쌓여져 미끄럼 층(22)을 형성할 수 있는 것을 특징으로 하는 습윤 장치(9).
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 가이드 벽(12)은 작업 중에 처리 매체(12)가 그것을 통해 공급될 수 있는 대략 중공 원통형 몸체(18)에 형성되는 것을 특징으로 하는 습윤 장치(9).
4. 제3항에 있어서, 중공 원통형 몸체(18)는 대략 롤형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 습윤 장치(9).
5. 선행 항들 중의 어느 한 항에 있어서, 습윤 장치(9)는 그 습윤 장치(9)를 회전이 가능하게 방사 시스템(1)에 설치할 수 있도록 하는 하나 이상의 베어링(24)을 구비하는 것을 특징으로 하는 습윤 장치(9).
6. 선행 항들 중의 어느 한 항에 있어서, 습윤 장치(9)는 방적사(6)의 이송 속도에 대한 몸체(18)의 상대 이동에 영향을 미칠 수 있는 회전 수단(25)을 구비하는 것을 특징으로 하는 습윤 장치(9).
7. 제6항에 있어서, 회전 수단(25)은 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 습윤 장치(9).
8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 회전 수단(25)은 제동기를 포함하는 것을 특징으로 하는 습윤 장치(9).
9. 선행 항들 중의 어느 한 항에 있어서, 가이드 벽(12)은 적어도 부분적으로 다공성을 갖는 것을 특징으로 하는 습윤 장치(9).
10. 제9항에 있어서, 가이드 벽(12)의 다공성 섹션(19)은 다공도가 상이한 재료의 다층(19', 19", …)로 형성되는 것을 특징으로 하는 습윤 장치(9).
11. 선행 항들 중의 어느 한 항에 있어서, 습윤 구역(14)은 이송 방향(T)으로 만곡되게 형성되는 것을 특징으로 하는 습윤 장치(9).
12. 작업 중에 방사 용액으로부터 가스 섹션(7)으로 방적사(6)를 압출 할 수 있음으로써, 셀룰로오스, 물, 및 3차 산화아민을 함유한 방사 용액으로부터 방적사(6)를 제조하는 방사 시스템(1)에 있어서,

    방사 시스템(1)은 선행 항들 중의 어느 한 항에 따른 하나 이상의 습윤 장치(9)를 구비하는 것을 특징으로 하는 방적사 제조용 방사 시스템(1).
13. 제12항에 있어서, 다수의 습윤 장치(9)가 방적사(6)의 이송 방향(T)으로 직렬 연결로 배치되는 것을 특징으로 하는 방사 시스템(1).
14. 제13항에 있어서, 직렬 연결된 습윤 장치(9)에 상이한 처리 매체(8)가 각각 공급되는 것을 특징으로 하는 방사 시스템(1).
15. 제13항에 있어서, 습윤 장치(9)에 순차적으로 처리 매체(8)가 공급되는 것을 특징으로 하는 방사 시스템(1).
16. 제12항 내지 제15항 중의 어느 한 항에 있어서, 습윤 장치(9)는 작업 중에 가이드 벽(12)에 의해 방적사(6)를 전향시킬 수 있는 전향 장치로서도 형성되는 것을 특징으로 하는 방사 시스템(1).
17. 제12항 내지 제16항 중의 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 습윤 장치(9)는 회전이 가능하게 지지된 몸체(18)를 구비하는 것을 특징으로 하는 방사 시스템(1).
18. 물, 셀룰로오스, 및 3차 산화아민을 함유한 방사 용액으로부터 방적사(6)를 제조하는 방법으로서,

    - 방사 용액을 가스 섹션(7)으로 압출하여 방적사를 형성하는 공정 단계,

    - 방적사를 가스 섹션(7)을 통해 통과시키는 단계, 및

    - 방적사(6)를 습윤 면(14)을 따라 통과시키는 동시에 처리 구역(14)을 통해 처리 매체를 공급하여 방적사(6)를 처리 매체로 적시는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방적사 제조 방법.
19. 제18항에 있어서,

    - 방적사(6)를 가이드 벽(12)에 의해 전향시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
20. 제18항 또는 제19항에 있어서,

    - 연속된 다수의 습윤 구역(14)에 의해 셀룰로오스를 다단으로 침전시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
21. 제18항 내지 제20항 중의 어느 한 항에 있어서,

    - 방적사를 상이한 처리 매체가 공급되는 다수의 습윤 구역(14)을 따라 통과시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
22. 제18항 내지 제21항 중의 어느 한 항에 있어서,

    - 방적사(6)를 습윤 구역(14)의 이동에 의해 연신하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
23. 제22항에 있어서,

    - 방적사(6)를 연속 배치된 가동 습윤 구역에 의해 다단으로 연신하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
24. 제22항 또는 제23항에 있어서, 습윤 면을 회전 수단(25)에 의해 회전 구동시키고/구동시키거나 제동하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
25. 제22항 내지 제24항 중의 어느 한 항에 있어서, 연속 배치된 습윤 구역(14)의 속도 성분을 방적사(6)의 이송 방향(T)으로 상이한 크기로 되도록 하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.