KR20060049878A - 가연가공방법 및 가연가공용 가연스핀들 - Google Patents

Abstract

적어도 하나의 필라멘트사로부터 장식사를 제조하기 위하여 상기 필라멘트사를 가연가공유닛으로 공급하고 상기 가연가공유닛의 가연스핀들에 의하여 축 토크를 상기 필라멘트사로 전달함으로써 트위스트 밀도를 갖는 상기 필라멘트사의 트위스트를 생성하는 가공 단계들로 구성되는 방사가공방법이 제안되며, 가연스핀들 및 상기 방법을 이용하기 위한 방사가공기에 관련된다. 본 발명에 따르면, 상기 트위스트 밀도에 영향을 미치는 상기 가공 요동은 상기 전달된 토크를 일정하게 유지함으로써 보상된다.

Description

가연가공방법 및 가연가공용 가연스핀들{Method and false twist spindle for false twist texturing}

도 1은 본 발명에 따른 방사가공기에서의 실의 진행을 도시한다.

본 발명은 필라멘트사를 가연가공장치(false twist texturing unit)에 공급하고, 상기 가연가공장치의 가연스핀들(false twist spindle)에 의하여 상기 필라멘트사에 축토크(axial torque)를 전달함으로써 트위스트 밀도를 갖는 필라멘트사의 트위스트를 생산하는 단계들로 구성되는 적어도 하나의 필라멘트사로부터 장식사를 제조하기 위한 방사가공방법 뿐만 아니라 가연스핀들 및 상기 방법을 이용하는 방사가공기(yarn processing machine)에 관련된 것이다.

필라멘트사의 가공, 특히 멀티필라멘트사(multifilament yarns)의 가공은 선행기술에 공지되어 있다. 이러한 가공으로 플라스틱 같이 납작하고 매끄러운 멀티필라멘트사로부터 권축사 및 조직사(crimped and structured yarn)를 생산해 왔으 며, 그 결과 멀티필라멘트사는 부피가 크고 두꺼운 직물 특성을 갖게 되었다. 이를 위해, 상기 멀티필라멘트사(실)는 일반적으로 스풀에서 풀려 제1공급롤(first feeder rolls)을 통과한 후 히터(주히터)에서 가열되고 냉각 레일 상에서 냉각되며, 그 뒤에 배치된 가연스핀들 및 제2공급롤(second feeder rolls) 및 마지막으로 방사 스풀에 감겨지기 전에 이른바 테이크오프 공급롤(take-off feeder rolls)을 통과한다. 상기 가연스핀들은 하나의 작업 공정에서, 일시적으로 상기 멀티필라멘트사를 고도로 트위스트 하기 위해 즉, 축토크를 상기 필라멘트사에 전달함으로써 상기 멀티필라멘트사 또는 상기 개개 필라멘트사의 트위스트를 생성하기 위해 이용된다. 이러한 일시적 트위스트(토크 상태)는 가연(false twist)(FD)으로 나타낸다. 이러한 트위스트의 결과, 상기 히터 내(트위스트 존(twist zone))로 거꾸로 미치는 회전 역압력이 형성되어 상기 가연스핀들 앞에서 가열 및 냉각됨으로써 상기 필라멘트사의 상기 토크 상태가 열적으로 고정되는 것이 가능하다. 상기 가연스핀들 뒤에서, 상기 트위스트는 다시 해제된다. 상기 토크 상태에서 달성된 열 고정의 결과로, 상기 방사는 바람직한 권축 구조(crimped structure)를 갖는다.

매우 높은 생산 속도가 마찰 가연스핀들을 상기 가연스핀들로서 사용함으로써 달성될 수 있다. 이들 가연스핀들에 있어서, 상기 필라멘트사는 간접적으로 마찰 표면을 이용하여 구동된다. 예를 들어, 상기 스핀들 즉, 디스크 마찰 유닛의 디스크와 비교하여 상기 실의 지름이 더 작을 경우, 높은 전달율이 상기 디스크의 회전과 상기 필라멘트사의 트위스트 사이에서 달성된다. 삼축 디스크 마찰 유닛은 특히 이러한 목적에 적합하다. 따라서, 주로 마찰 가연 스핀들, 특히 삼축 디스크 마 찰 유닛 및 크로스 벨트에 의해 토크를 상기 필라멘트사에 전달하는 이른바 닙 트위스터(nip twister)가 가연스핀들로서 이용된다. 예로, 이러한 디스크 마찰 유닛은 DE 37 43 708 A1에 개시되어 있다. 닙 트위스터는 JP 06184848에 개시되어 있다. 마찰에 의한 트위스트의 분배는 매우 높은 회전 속도를 달성할 수 있게 하고, 이에 따라 높은 생산 속도 또한 달성할 수 있게 한다. 상기 필라멘트사와 상기 가연스핀들 사이의 마찰 관계가 달라진다면, 즉, 가공 요동(process fluctuations)이나 불안정이 발생한다면, 이것은 균일하지 않은 방사 구조 또는 방사의 결함을 초래하여 결국 생산된 방사의 품질 저하를 가져온다. 이러한 결함 또는 변동은, 예를 들어, 방적 공장의 요동, 실표면에 대한 방적 재료의 불균일한 적용 또는 조정, 가공시 온도 변화 또는 히터 및/또는 냉각 레일의 오염에 기인할 수 있다. 이러한 변동은 특히 고속 회전에서 일어나는 이른바 방사의 부풀림(ballooning)을 초래한다. 상기 방사의 부풀림은 실의 통제되지 않는 진행 및 실 장력의 변동을 초래한다. 결과적으로, 상기 실은 예를 들어, 상기 가연스핀들의 디스크 표면을 건너뛸 수 있다. 이러한 트위스트 미끄러짐은 상기 트위스트 존 내에서의 트위스트 부족으로 이끌며, 다시 말해 트위스트 밀도 즉, 필라멘트 방사의 단위 길이 당 트위스트의 수가 변동한다. 따라서 가공될 실은 트위스트되지 않고 상기 가연스핀들을 통해 섹션들로 나아갈 수 있다. 이것은 짧고 폐쇄된 방사 섹션, 이른바 "타이트 스팟(tight spots)"과 서징(surging)이라 불리는 길고 불균일하게 가공된 방사 섹션을 초래한다. 서징 중에 실의 장력이 갑자기 증가하여 상기 가연스핀들에서의 힘의 평형이 깨어진다. 존(zone)들이 트위스트 없는 실에 형성된다. 또한, 스트레칭 수치는 변 동하며 염색은 불만족스럽다.

300m/min 이상의 가공 속도는 마찰 가연스핀들로 달성될 수 있다. 가공존(texturing zone) 내의 가열 및 냉각 구역(heating and cooling zones)의 길이는 상기 크림핑(crimping)의 충분한 열고정을 확보하기 위해 이러한 가공 속도에 맞춰진다. 상기 가공존의 총 길이가 5~6m일 경우, 서징 현상은 힘 록킹(force locking)에 의해 작동하는 상기 마찰 가연스핀들과 관련하여 특히 빈번히 발생한다. 선행기술에 따른 힘-록킹 가연스핀들에 있어서, 생산된 트위스트 밀도는 매우 정확하게 제어될 수 없고, 이것은 상기 서징의 가공-기술 생산 한계를 초래하고, 따라서 트위스트 요동(twist fluctuations)을 초래하는 연관된 실 장력의 요동과 함께 상기 트위스트 존 내에서 상기 실의 부풀림을 초래한다. 상기 가공의 안정성 한계는 한편으로는 상기 가공존의 기하적 특성, 즉, 길이, 굴절 지점, 실 서포트 등에 의하여 영향을 받으며, 또 다른 한편으로는 주입 재료의 품질, 즉, 균일성, 조제품 등 즉, 발생하는 가공 요동에 의해 영향을 받는다.

본 발명의 목적은 가연가공(false twist texturing)에 의해 장식사를 생산하기 위한 방사가공방법 및 가연스핀들을 제공하여, 선행 기술의 문제점, 특히 서징 현상을 회피하기 위한 것이다.

이러한 목적은 독립항들에 기재된 방사가공 및 가연스핀들에 의하여 해결된다. 종속항들은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸다.

적어도 하나의 필라멘트사로부터 하나의 장식사를 제조하기 위한 본 발명에 따른 방사가공방법에 있어서, 상기 필라멘트사를 가연가공유닛에 공급한 후, 트위스트 밀도를 갖는 상기 필라멘트사의 트위스트가 상기 가연가공유닛의 가연스핀들에 의하여 상기 필라멘트사에 축 토크를 전달함으로써 생산된다. 본 발명에 따르면, 상기 트위스트 밀도에 영향을 주는 가공 요동은 상기 전달된 토크를 일정하게 유지함으로써 보상된다.

선행기술에 따른 마찰 가연스핀들은 생산 속도에 대하여 원하는 수치로서 미리 설정되는 일정한 속도로 가능한 작동된다. 따라서 마찰 또는 실 장력에 있어서의 요동은 가공될 상기 필라멘트사에 전달된 토크의 요동을 항상 초래한다. 상기 가연스핀들이 힘-록킹 요소이기 때문에, 일정한 토크의 도입은 상당히 적절하다.

상기 토크(D)는 상기 필라멘트사의 반경(R)이 곱해진 상기 필라멘트의 접선에 작용하는 힘(K)의 벡터곱으로 정의된다.

D = K x R

따라서 수직으로 작용하는 힘은 상기 필라멘트사의 축 방향으로의 토크를 야기한다. "작용은 반작용과 같다"라는 물리 법칙에 따르면, 구동하는데 필요한 힘, 예를 들어 일정 속도로 회전하는 디스크는 상기 필라멘트사의 반경이 변동할 경우, 또는 상기 가연스핀들 예를 들어, 디스크 마찰유닛의 디스크와 상기 필라멘트사 간 에 변동하는 마찰로 인해 약한 힘이 전달될 경우에 요동한다. 상기 디스크의 회전은 다소 강하게 제동된다. 상기 전달된 토크가 현재 상기 가연스핀들의 회전속도 보다 일정하게 유지된다면, 상기 필라멘트사의 동일한 수의 트위스트는 상기 필라멘트사의 단위 길이 당 지속적으로 생산된다, 즉 상기 트위스트 밀도는 일정하게 유지된다. 변동하는 실 장력, 다른 실 반경, 실의 교차하는 표면 거칠기 등과 같은 가공 요동은 보상된다.

일정한 토크를 도입함으로써, 방사의 트위스트 밀도는 일정하게 유지되고, 제조공정은 상당히 안정된다. 또 다른 이점은 일정한 토크를 도입함으로써 상기 제조공정이 동일한 트위스트 밀도로 유지될 수 있다는 것인데, 이는 가연스핀들의 속도가 가공 속도에 따라 제어될 경우에는 가능하지 않다.

상기 전달된 토크는 바람직하게는 상기 가연스핀들을 구동시키는 전기 모터의 전력 소비를 제어함으로써 실행되는데, 여기서 일정한 전압에서 상기 전기 모터를 흐르는 전류의 세기는 일정하게 유지된다. 전기 모터에 충전된 전력은 상기 전기 모터가 디스크를 돌리기 위해 소진해야 하는 힘에 해당한다. 전력 P는 가해진 전압 U와 상기 전기 모터를 흐르는 전류 I의 곱으로 정의된다. 일정한 전압이 가해진다면, 전력 소비 및 이에 따라 발생되고 전달된 토크는 상기 전류를 제어함으로써 조절되고 일정하게 유지될 수 있다. 이것은 공지의 전자 구성요소를 사용하여 실행될 수 있는 증명되고 믿을 수 있는 방법이다.

본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 전달된 토크는 토크 센서에 의해 측정되고 상기 가연스핀들의 회전 속도는 상기 토크가 일정하게 유지되도록 제어된 다. 그럼으로써, 상기 토크 전달을 직접적으로 제어하는 것이 가능하다.

가연가공유닛을 위한 본 발명에 따른 가연스핀들은 상기 필라멘트사에 축토크를 전달함으로써 트위스트 밀도로 상기 필라멘트사의 트위스트를 생성하기 위해 설치된다. 본 발명에 따르면, 불변 홀딩 수단(constant holding means)이 설치되어 상기 전달된 토크를 일정하게 유지함으로써 상기 트위스트 밀도에 영향을 미치는 가공 요동(process fluctuation)을 보상한다. 본 발명에 따른 방법은 본 발명에 따른 상기 가연스핀들에 의하여 실행될 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 가연스핀들은 본 발명에 따른 방법의 잇점을 이용가능하게 만든다.

일정한 토크의 도입은 마찰 가연스핀들을 사용하여 실행될 수 있는데, 바람직하게는 상기 삼축 디스크 마찰 유닛 및 상기 닙 트위스터가 사용된다. 따라서 본 발명에 따른 상기 가연스핀들은 바람직하게는 디스크 마찰 유닛 또는 닙 트위스터를 포함한다. 이들 가연스핀들은 빠른 가공 속도, 즉 빠른 방사 생산 속도가 달성될 수 있는 힘-록킹 가연스핀들이다.

본 발명에 따른 가연스핀들은 예를 들어, 평면 특성을 지니는 구동 모터를 사용함으로써 실행될 수 있다. 이러한 구동 모터의 전력은 신속히 적용될 수 없기 때문에 이미 존재하는 제동(braking)을 자동적으로 뒤따라온다. 그러나 이러한 구동 모터는 상기 토크가 전달될 수 없는 단점을 갖는다.

본 발명에 따른 가연스핀들은 바람직하게는 그 구동을 위해 설치된 전기 모터를 구비하는데, 상기 불변 홀딩 수단은 바람직하게는 일정 전압에서 상기 전기 모터를 통해 흐르는 전류를 일정하게 유지함으로써 상기 전기 모터의 전력 소모를 일정하게 유지하기 위해 설치된다. 상기 불변 홀딩 수단에 대한 이러한 실시예는 별로 비싸지 않게 제조될 수 있으며 사용하기에 신뢰할 만하다. 또한 상기 가연스핀들은 물론 물 또는 공기 터빈이나 정전(electrostatic) 드라이브나 중력(gravitational) 드라이브와 같은 비전기적 드라이브를 구비할 수 있다.

또 다른 바람직한 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 상기 가연스핀들의 상기 불변 홀딩 수단은 토크 센서를 포함하며, 상기 불변 홀딩 수단은 상기 토크가 일정하게 유지되도록 상기 토크 센서에 의하여 전달된 토크를 측정하고 상기 가연스핀들의 회전 속도를 제어하기 위해 설치된다. 상기 토크 전달은 상기 토크 센서에 의하여 직접적으로 제어될 수 있다.

본 발명에 따른 방사가공기는 본 발명에 따른 가연스핀들로 구성되는 적어도 하나의 가연가공유닛으로 구성된다.

본 발명은 상기 도면을 참조로 실시예를 이용하여 상세히 설명된다.

상기 도면은 본 발명의 요지를 매우 개략적으로 도시하고 있으며 축척에 맞는 것으로 이해되어서는 안된다. 본 발명에 따른 개별 구성요소들은 그 구성이 명확히 도시될 수 있도록 표현된다.

도 1은 본 발명에 따른 방사가공기에서의 실의 진행을 도시한다. 상기 필라멘트사(1), 즉 부분 배향 방사(POY)는 제1공급롤(3)에 의해 보빈 크릴(bobbin creel)(2) 뒤의 공급 패키지로부터 끌어당겨진다. 상기 필라멘트사(1)는 상기 제1공급롤(3) 및 상기 제2공급롤(4) 사이에 위치된 상기 가공유닛(5)에 의하여 트위스트된 상태로 잡아당겨지며, 상기 주히터(6)에 의하여 가열되고, 상기 냉각 레일(7) 에 의하여 다시 냉각되고, 그 다음 트위스트가 상기 가연스핀들(9)에 의하여 상기 필라멘트사(1)에 축토크를 전달함으로써 생성된다. 상기 실 온도는 상기 크림핑(crimping)의 양호한 고정을 위해 약 200℃에 도달하여야 한다. 또한 방사의 균일한 품질을 위해 상기 실이 상기 가연스핀들(9)에 들어가기 전에 약 80℃의 유리전이온도(glass transition temperature) 하에서 실을 냉각시키는 것이 중요하다. 상기 실의 장력은 온라인 품질 모니터링을 위해 상기 가연스핀들(9) 뒤에서 측정 및 평가될 수 있다. 혼합(8)은 세트 히터(10)에 고정되어 있고 이에 따라 매듭들이 좀 더 안정적이 되기 때문에 상기 세트 히터(10)를 이용하여 세트 존(set zone) 앞에서 일반적으로 수행된다. 세트 공정으로부터 상기 혼합(8)을 분리하기 위해서는, 추가적인 공급롤(11)이 상기 혼합과 상기 세트 히터(10) 사이에 배치되어야 한다.

상기 세트 존에 있어서, 크림핑의 일부가 다시 제거된다. 또한, 수축하고 얽히려는 가공사의 경향은 감소된다. 증가하는 가공 속도에 따라, 간단한 가열 공정이 더이상 상기 방사의 얽히려는 경향을 제거하기에 충분하지 않기 때문에, 약간의 역회전이 상기 테이크업롤(take up roll)(15) 앞에 위치된 트위스트 노즐(detorque)(14)을 이용하여 상기 세트 존에 종종 적용된다.

스풀링 존에 있어서, 스풀링 오일이 스풀링 장치(16)에 의하여 상기 필라멘트사(1)에 도포되며 상기 방사는 방사 스풀(18) 상에 감겨된다. 여기서 용도는 매우 다를 수 있다. 표준 공정에서는 최소 무게 5 킬로그램을 가진 가장 큰 스풀이 종이 튜브 상에 간단히 감겨지도록 되어 있다.

가연 가공에 있어서, 원하는 용적은 상기 트위스트된 상태에서 상기 방사를 열고정(thermo-fixing)함으로써 얻어진다. 충분한 크림핑을 달성하기 위해서는 2500 내지 7000 m^-1 사이에 있는 매우 높은 트위스트 밀도가 요구된다. 결과적으로, 가공 요동에 의해 유발된 가연스핀들(9)로부터 상기 필라멘트사(1)로의 토크 전달에 있어서의 요동은 특히 강력한 효과를 가진다. 따라서 본 발명에 따르면, 상기 전달된 토크는 일정하게 유지된다. 이러한 목적으로 상기 가연스핀들(9)은 그 전력이 제어되는 전기 모터(20)를 포함한다. 전류는 상기 전기 모터(20)를 통해 흐르며, 불변 홀딩 수단(21)에 의하여 일정하게 유지된다. 상기 전기 모터(20)는 일정한 전압을 공급하는 전압원(22)에 연결되어 있기 때문에 전류는 또한 상기 전기 모터의 일정한 전력을 일으키는 상기 불변 홀딩 수단에 의하여 일정하게 유지된다. 상기 전기 모터(20)는 상기 필라멘트사(1)와 힘-록킹 접촉을 하고 있는 회전 디스크(24)를 구동시킨다. 그럼으로써 토크가 상기 필라멘트사로 전달된다. 상기 토크는 상기 전기 모터의 전력이 일정하게 유지되기 때문에 일정하다. 불변 홀딩 수단(21)은 또한 상기 전달된 토크를 일정하게 유지함으로써 상기 트위스트 밀도에 영향을 미치는 가공 요동을 보상하기 위해 설치된다.

적어도 하나의 필라멘트사로부터 장식사를 제조하기 위하여 상기 필라멘트사를 가연가공유닛으로 공급하고 상기 가연가공유닛의 가연스핀들에 의하여 축 토크를 상기 필라멘트사로 전달함으로써 트위스트 밀도를 갖는 상기 필라멘트사의 트위스트를 생성하는 가공 단계들로 구성되는 방사가공방법이 제안되며, 가연스핀들 및 상기 방법을 이용하기 위한 방사가공기에 관련된다. 본 발명에 따르면, 상기 트위 스트 밀도에 영향을 미치는 상기 가공 요동은 상기 전달된 토크를 일정하게 유지함으로써 보상된다.

본 발명은 여기서 설명된 실시예들로 한정되지 않는다. 오히려 근본적으로 다른 형태의 디자인으로 본 발명의 특성들을 이용하는 많은 변형이 가능하다.

본 발명에 따라, 가연가공에 의해 장식사를 생산하기 위한 방사가공방법 및 가연스핀들이 제공됨으로써, 선행 기술의 문제점, 특히 서징 현상의 회피가 가능하다.

Claims (8)

1. 필라멘트사(1)를 가연가공유닛(5)에 공급하는 단계,

   상기 가연가공유닛(5)의 가연스핀들(9)에 의하여 상기 필라멘트사(1)로 축 토크를 전달함으로써 트위스트 밀도를 갖는 상기 필라멘트사(1)의 트위스트를 생성하는 단계로 구성되는 하나 이상의 필라멘트사로부터 장식사를 제조하기 위한 방사가공방법으로서, 상기 트위스트 밀도에 영향을 미치는 가공 요동은 상기 전달된 토크를 일정하게 유지함으로써 보상되는 것을 특징으로 하는 방사가공방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 전달된 토크는 상기 가연스핀들(9)을 구동하는 전기 모터(20)의 전력 소비를 제어함으로써 실행되며, 일정 전압에서 상기 전기 모터(20)를 흐르는 전류의 전류 세기는 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 방사가공방법.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 전달된 토크는 토크 센서에 의하여 측정되며 상기 가연스핀들(20)의 회전속도는 상기 토크가 일정하게 유지되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 방사가공방법.
4. 필라멘트사(1)로 축토크를 전달함으로써 트위스트 밀도를 갖는 상기 필라멘트사(1)의 트위스트를 생성하기 위해 설치된 가연가공유닛(5)용 가연스핀들(9)로서, 불변 홀딩 수단(constant holding means; 21)이 상기 전달된 토크를 일정하게 유지함으로써 상기 트위스트 밀도에 영향을 미치는 가공 요동을 보상하기 위해 설치되는 것을 특징으로 하는 가연스핀들(9).
5. 청구항 4에 있어서, 디스크 마찰 유닛 또는 닙 트위스터로 구성되는 것을 특징으로 하는 가연스핀들(9).
6. 청구항 4 또는 5에 있어서, 상기 가연스핀들(9)은 그 구동을 위해 설치된 전기 모터(20)를 구비하며, 상기 불변 홀딩 수단(21)은 일정 전압에서 상기 전기 모터(20)를 흐르는 전류를 일정하게 유지함으로써 상기 전기 모터(20)의 전력 소비를 일정하게 유지하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 가연스핀들(9).
7. 청구항 4 내지 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 불변 홀딩 수단(21)은 토크 센서로 구성되며, 상기 토크 센서에 의하여 상기 전달된 토크를 측정하고 상기 토 크가 일정하게 유지되도록 상기 가연스핀들(9)의 회전속도를 제어하기 위해 설치되는 것을 특징으로 하는 가연스핀들(9).
8. 청구항 4 내지 7 중 어느 한 항에 의한 가연스핀들(9)을 구비하는 하나 이상의 가연가공유닛(5)으로 구성되는 방사가공기.

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