KR20130084812A - 균제도가 우수한 방사 팩 및 이를 사용한 사의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 종래 사의 단위시간당 생산량을 증가하기 위한 방법으로 사도를 분할하는 방법을 사용하는 경우 섬도의 편차가 발생하는 문제점을 해결하여 균제도가 우수하게 되도록 방사팩을 특정한 구조로 변경함에 의해 생산된 사의 균제도가 우수하게 되는 방사 팩 및 이를 사용한 사의 생산방법에 관한 것으로, 상기한 본 발명의 균제도가 우수한 방사 팩은 중앙에 폴리머 유입구가 형성되어 진 방사 팩으로, 상부로부터 여과제, 필터, 리테이너(retainer),분배판 및 구금이 순차적으로 적층되어 구성되어 짐을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 균제도가 우수한 방사 팩 및 이를 사용한 사의 생산방법은 상기와 같이 특정된 방사팩을 이용하고 특히 이들 방사팩에 특정한 구조의 리테이너를 개재함으로 인하여 폴리머의 이상 흐름에 따른 점도 편차가 발생하는 가능성을 미연에 방지하여 사의 섬도 편차를 월등하게 개선하므로 상기한 종래의 문제점을 해결하였다. 또한 본 발명에 따라 그 형상이 개선된 분배판을 사용하므로 팩 내부의 폴리머 혼합 정도를 증가하여 점도 편차를 더욱 개선할 수 있게 하므로 균제도를 우수하게 한다.

Description

균제도가 우수한 방사 팩 및 이를 사용한 사의 제조방법{Spinning pack having an excellent indexes of evenness and the method for manufacturing the yarn using the same}

본 발명은 균제도가 우수한 방사 팩 및 이를 사용한 사의 제조방법에 대한 것으로, 더욱 자세하게는 종래 사의 단위시간당 생산량을 증가하기 위한 방법으로 사도를 분할하는 방법을 사용하는 경우 섬도의 편차가 발생하는 문제점을 해결하여 균제도가 우수하게 되도록 방사팩을 특정한 구조로 변경함에 의해 생산된 사의 균제도가 우수하게 되는 방사 팩 및 이를 사용한 사의 생산방법에 관한 것이다.

통상적으로, 사는 일반방사를 통하여 1개의 사출기를 이용하며, 혼합방사가 아닌 이상은 단일 폴리머를 투입하여 열과 압력을 이용하여 용융시킨 후에 분배판과 노즐로 구성된 방사 팩을 통해 배출함으로써 섬유의 형태를 얻게 되도록 방사하여 사를 제조하는데, 생산량을 증가하기 위한 가장 일반적인 방법으로서, 도 1에 도시된 바와 같이 기존의 구금 형태에서 중앙을 기준으로 분할되고 양측의 방사공의 수가 기존 분할 전의 구금에 비하여 두 배로 많게 하면, 생산량을 두 배로 증가시킬 수 있게 한다.

그런데, 상기한 바와 같이 생산량을 증가하기 위해 분할구금을 사용하는 경우에 있어서, 일반적으로 폴리머와 같은 점성의 유체는 점도 및 온도에 따라 흐름이 일정하지 않아, 이러한 사의 생산량을 증가하는 일 방법으로 구금을 분할할 경우 폴리머가 상부에서 일정한 정량으로 나누어 분배되지 못하므로, 생산된 사의 섬도의 편차가 크게 나타나는 문제점이 있었다.

일반적으로, 통상 제직 로트들은 100 내지 1500개의 원사들로 구성되며 원사들의 섬도 표준편차를 평균으로 나눈 값을 섬도 변동률이라고 하며 섬도 변동률이 1.5% 미만의 원사들로 제조된 원단들은 섬도 편차에 의한 염색 불량률은 1.0% 미만이다. 하지만, 최근 경량성 고밀도 직물의 원단이 개발되면서 섬도 변동률이 1.0 내지 1.5%의 원사들로 제조된 원단들에서도 염색불량률이 10% 이상으로 나타나고 있으며, 상기 용도로 적용되는 원사들은 섬도 변동률이 1.0% 미만에서 원단의 염색불량률이 1.0% 미만으로 줄어든다.

한편, 비록 생산량 중가를 목적으로 하는 것은 아니지만 다성분의 섬유를 제조하기 위한 구금에 대해 제시된 것으로는, 예를 들어 대한민국 특허공고번호 제1995-0001645호에서 다성분 합성섬유의 제조방법 및 이에 사용되는 방사팩 조립체라는 명칭으로, "서로 분리되어 있는 다수의 상이한 용융/용액 중합체 성분을 다수의 부품을 가진 구조내로 유동시키고, 상부 스트림 표면과 하부 스트림 표면이 있는 분배판의 표면 중의 하나 이상을 에칭시킴으로써 이러한 판 하나 이상에 다수의 분배 유동 통로들을 형성시키고, 위에서 기술한 구조 내의 하나 이상의 분배판을, 상부 스트림 및 하부 스트림 표면이 제1방향을 가로지르고 다수의 성분들이 내부에 형성된 다수의 분배 유동 통로를 통하여 유동되는데 필요한 위치에 위치시킴으로써 다수의 성분들 중의 하나 이상이 제1방향을 가로지르는 하나 이상의 유동 단계를 갖게 하고, 서로 분리된 성분을 분배 유동 통로를 통해 인도하여 성분들을 다수의 유입공에서 예정된 방법으로 결합시키는 단계를 포함하여, 다수의 부품을 가진 구조내에서, 각각의 분리된 성분을 구조의 다수의 부품 중의 하나인 방사구금 판내의 다수의 방사구금 오리피스용 유입공의 배열로 분배함으로써 각각의 성분이 각각의 유입공으로 유동되어 각각의 방사구금 오리피스 내에서 각각의 다수의 성분을 포함하는 혼합된 유동을 제공하는 단계를 포함하여 다수의 상이한 용융/용액 중합체 성분으로부터 다성분 합성 섬유[여기서, 섬유는 방사구금 오리피스에 의하여 기술된 구조로부터 각각의 흐름으로서 유출된다]를 제조하는 방법"을 개시하고 있을 뿐이며, 상기 종래의 생산량 증가를 위해 분할된 구금에서 발생하는 섬도 편차에 대한 문제점을 해결하기 위한 어떠한 방법이나 방사장치에 대해 제안된 바가 없는 실정이다.

따라서, 본 발명자 등은 상기한 문제점을 해결하기 위해 예의 연구한 폴리머 토출부 주변의 점도 및 온도의 편차를 일정하게 할 수 있도록 방사팩의 구조를 특정하게 변경하므로 섬도 편차를 억제할 수 있음을 밝혀내어 본 발명을 완성하게 되었다.

특허문헌 1: 대한민국 특허공고번호 제1995-0001645호

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 기술 실정을 감안하여 된 것으로서 본 발명의 주요 목적은 분할 구금을 사용하더라도 섬도 편차가 발생하지 않는 균제도가 우수한 방사 팩을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기한 특성을 갖는 균제도가 우수한 방사 팩을 효과적으로 사용하여 섬도 편차가 발생하지 않는 사의 생산방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 또한 상기한 명확한 목적 이외에 이러한 목적 및 본 명세서의 전반적인 기술로부터 이 분야의 통상인에 의해 용이하게 도출될 수 있는 다른 목적을 달성함을 그 목적으로 할 수 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 균제도가 우수한 방사 팩은:

중앙에 폴리머 유입구가 형성되어 진 방사 상부로부터 여과재, 필터, 리테이너(retainer), 분배판 및 구금이 순차적으로 적층되어 구성되어 지고, 상기 리테이너는 외측에 특정형태의 관통공을 가지며, 상기 분배판은 하나의 폴리머 토출부를 가짐을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 리테이너는 수직방향에 대해 5 내지 20°의 각도를 가지는 관통공으로 제작되어 진 것임을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 리테이너는 50 내지 300개의 관통공으로 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 분배판은 중앙에 내경 5 내지 10mm의 폴리머 유입부를 포함함을 특징으로 한다.

상기한 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 균제도가 우수한 방사 팩을 이용한 사의 생산방법은:

중앙에 폴리머 유입구가 형성되어 진 방사 팩으로, 상부로부터 여과재, 필터, 리테이너(retainer), 분배판 및 구금이 순차적으로 적층되어 구성되어 지는 방사 팩을 이용하여 사를 생산함을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되는 균제도가 우수한 방사 팩 및 이를 사용한 사의 생산방법은 상기와 같이 특정된 방사팩을 이용하고 특히 이들 방사팩에 특정한 구조의 리테이너를 개재함으로 인하여 방사 팩 내부의 폴리머 혼합효과가 증대되어 폴리머 점도 편차가 발생하는 가능성을 방지하여 사의 섬도 편차를 월등하게 개선하므로 상기한 종래의 문제점을 해결하였다. 또한, 본 발명에 따라 그 형상이 개선된 분배판을 사용하므로 팩 내부의 폴리머 혼합 효과를 증가하여 점도 편차를 더욱 개선할 수 있게 하므로 섬도 편차를 개선하여 균제도를 우수하게 한다.

도 1은 종래의 통상적인 방사 구금 및 이에 따라 생산되는 사의 케이크를 각각 나타내는 것으로, 도 1a는 종래의 분할되지 않은 구금 및 이에 의해 생산된 케이크를 나타내고, 도 1b는 분할된 구금 및 이에 의해 생산된 케이크를 각각 나타내고,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 방사팩의 종단면도을 개략적으로 도시한 단면도이다.

이하, 본 발명을 바람직한 실시형태에 의해 보다 자세하게 설명하지만, 본 발명의 범주가 여기에 한정되는 것이 아님은 물론이다

도 1은 종래의 통상적인 방사 구금 및 이에 따라 생산되는 사의 케이크를 각각 나타내는 것으로, 도 1a는 종래의 분할되지 않은 구금 및 이에 의해 생산된 케이크를 나타내고, 도 1b는 분할된 구금 및 이에 의해 생산된 케이크를 각각 나타내고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 방사팩의 종단면도를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 중앙에 폴리머 유입구가 형성되어 진 방사 팩으로 폴리머가 토출되는 구금의 직경은 75 내지 100mm의 범위가 사용되며 본 발명에 따른 방사 팩(1)은 중앙에 폴리머 유입구가 형성되어 진 방사 팩으로, 상부로부터 여과제(11), 필터(12), 리테이너(13), 분배판(14) 및 구금(15)이 순차적으로 적층되어 구성되어 지고, 상기 리테이너는 50 내지 300개, 바람직하게는 100 내지 200개의 관통공으로 구성되어 지며 관통공의 길이는 5 내지 20mm, 바람직하게는 5 내지 10mm로 한다. 관통공의 수가 50보다 작으면 여과면 전체에 폴리머를 균일하게 분배하는 것이 어려워져 관통공과 주변부에 유량차가 생기게 되며, 이로 인해 섬도 변동률이 1.0%를 초과하게 되어 바람직하지 않으며, 또한 300개 보다 많을 경우 다공판의 형태에 변형이 올 수 있어 고압의 폴리머에 의해 손상을 받을 수 있어 바람직하지 않다. 또한, 관통공은 동심원상 형태의 등간격으로 배치되어야 하며 외측 관통공들은 수직 방향에서 5 내지 20도의 각도를 가진다. 관통공들이 동심원상으로 배열된 상태에서 팩 중앙을 중심으로 수직 방향에서 5 내지 20도의 각도로 교차할 경우 내측과 외측 폴리머의 혼합으로 인해 점도 편차가 줄어들게 되어 섬도 편차를 개선할 수 있다. 관통공의 각도가 5도 미만일 경우 내외측의 혼합효과가 줄어들게 되며 20도 이상일 경우 관통공 상호 간의 간섭에 의해 리테이너 제작 가공이 어렵게 되어 바람직하지 않게 된다.

또한, 분배판은 중앙에 내경 5 내지 10mm 폴리머 토출부와 유입부를 가지게 되는데, 리테이너의 다공판을 통과한 후 격하게 줄게 된다. 분배판의 토출부의 내경이 5mm 미만일 경우 토출압력 상승으로 인해 구금의 폴리머가 분배판에 있는 하나의 토출부에서 혼합됨으로 인해 내외측의 점도차가 현 사용일수가 줄어들게 되며 내경이 10mm를 넘을 경우 혼합 효과가 떨어지게 되어 바람직하지 않게 된다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따라, 상기와 같이 중앙에 폴리머 유입구가 형성되어 진 방사 팩으로, 상부로부터 여과재, 필터, 리테이너(retainer), 분배판 및 구금이 순차적으로 적층되어 구성되어 지는 본 발명에 따른 방사 팩을 이용하여 사를 생산할 경우, 용융 폴리머의 이상체류에 따른 토출 불균일이나 단면 불균일을 개선하여 균제도가 우수한 사를 얻을 수 있게 된다.

이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 의해 보다 자세하게 설명하지만 본 발명이 이들 실시예에 의해 한정되는 것이 아님은 물론이다. 또한, 하기 실시예 및 비교예 중의 측정 및 평가값은 다음에 나타낸 방법에 의해 분석하였다:

섬도 변동률은 섬도 표준편차를 평균으로 나눈 값이며;

균제도는 USTER Tester III 모델을 이용하여 V:100m/min, t:1.0min, P:1.5bar, Yarn tension:12.5% 조건으로 분석하였다.

실시예 1

이산화티탄 함량이 0.4중량%인 극한점도(η)=0.652 수준의 폴리에틸렌테레프탈레이트를 도 2의 방사팩과 같이 상부로부터 여과재, 필터, 리테이너(retainer), 분배판 및 분할 구금이 순차적으로 적층되어 구성되어 지는 방사팩을 이용하여 방사온도 285℃로 방사하였다. 리테이너의 관통공은 등심원으로 배열되어 있으며 최외측 관통공은 리테이너 중심방향으로 표 1에서와 같은 각도를 가지고 천공되어 있으며 최외측 2열 관통공은 외측방향으로 표 1에서와 같은 각도를 가지며 천공되어 있다. 구금에는 36개의 홀(Hole)이 [도 1a]와 같이 등간격으로 천공되어 있다. 방사된 폴리머는 냉각 공기를 이용하여 30m/min의 풍속으로 냉각시켰으며, 고화된 사는 고뎃롤1과 고뎃롤2에서 81℃로 연신에 필요한 온도를 부여하고, 1.55배~1.75배로 연신한 다음 고뎃롤3에서 123℃로 열처리한 후 5,000m/min 속도로 권취하여 연신사를 얻었다. 이때 하나의 구금에서 방사된 연신사는 하나의 지관에서 권취하며 얻어진 연신사의 특성을 측정하여 표 1에 나타내었다.

실시예 2 내지 4

이산화티탄 함량이 0.4중량%인 극한점도(η)=0.652 수준의 폴리에틸렌테레프탈레이트를 도 2의 방사팩과 같이 상부로부터 여과재, 필터, 리테이너(retainer), 분배판 및 분할 구금이 순차적으로 적층되어 구성되어 지는 방사팩을 이용하여 방사온도 285℃로 방사하였다. 리테이너의 관통공은 등심원으로 배열되어 있으며 최외측 관통공은 리테이너 중심방향으로 표1에서와 같은 각도를 가지고 천공되어 있으며 최외측 2열 관통공은 외측방향으로 표 1에서와 같은 각도를 가지며 천공되어 있다. 구금에는 72개의 홀이 [도 1b]와 같이 좌우 36개씩 분할되어 등간격으로 천공되어 있다. 방사된 폴리머는 냉각 공기를 이용하여 30m/min의 풍속으로 냉각시켰으며, 고화된 사는 고뎃롤1과 고뎃롤2에서 81℃로 연신에 필요한 온도를 부여하고, 1.55배 내지 1.75배로 연신한 다음 고뎃롤3에서 123℃로 열처리한 후 5,000m/min 속도로 권취하여 연신사를 얻었다. 이때 하나의 구금에서 방사된 연신사는 각 사도별로 두 개의 지관에서 권취하며 얻어진 연신사의 특성을 측정하여 표 1에 나타내었다.

비교예 1

이산화티탄 함량이 0.4중량%인 극한점도(η)=0.652 수준의 폴리에틸렌테레프탈레이트를 도 2의 방사팩과 같이 상부로부터 여과재, 필터, 리테이너(retainer), 분배판 및 분할 구금이 순차적으로 적층되어 구성되어 지는 방사팩을 이용하여 방사온도 285℃로 방사하였다. 리테이너의 관통공은 등심원으로 배열되어 있으며 최외측 관통공은 리테이너 중심방향으로 표1에서와 같은 각도를 가지고 천공되어 있으며 최외측 2열 관통공은 외측방향으로 표 1에서와 같은 각도를 가지며 천공되어 있다. 구금에는 36개의 홀이 [도 1a]와 같이 등간격으로 천공되어 있다. 방사된 폴리머는 냉각 공기를 이용하여 30m/min의 풍속으로 냉각시켰으며, 고화된 사는 고뎃롤1과 고뎃롤2에서 81℃로 연신에 필요한 온도를 부여하고, 1.55배 내지 1.75배로 연신한 다음 고뎃롤3에서 123℃로 열처리한 후 5,000m/min 속도로 권취하여 연신사를 얻었다. 이때 하나의 구금에서 방사된 연신사는 하나의 지관에서 권취하며 얻어진 연신사의 특성을 측정하여 표 1에 나타내었다.

비교예 2 내지 4

이산화티탄 함량이 0.4중량%인 극한점도(η)=0.652 수준의 폴리에틸렌테레프탈레이트를 도 2의 방사팩과 같이 상부로부터 여과재, 필터, 리테이너(retainer), 분배판 및 분할 구금이 순차적으로 적층되어 구성되어 지는 방사팩을 이용하여 방사온도 285℃로 방사하였다. 리테이너의 관통공은 등심원으로 배열되어 있으며 최외측 관통공은 리테이너 중심방향으로 표 1에서와 같은 각도를 가지고 천공되어 있으며 최외측 2열 관통공은 외측방향으로 표 1에서와 같은 각도를 가지며 천공되어 있다. 구금에는 72개의 홀이 [도 1b]와 같이 좌우 36개씩 분할되어 등간격으로 천공되어 있다. 방사된 폴리머는 냉각 공기를 이용하여 30m/min의 풍속으로 냉각시켰으며, 고화된 사는 고뎃롤1과 고뎃롤2에서 81℃로 연신에 필요한 온도를 부여하고, 1.55배 내지 1.75배로 연신한 다음 고뎃롤3에서 123℃로 열처리한 후 5,000m/min 속도로 권취하여 연신사를 얻었다. 이때 하나의 구금에서 방사된 연신사는 각 사도별로 두 개의 지관에서 권취하며 얻어진 연신사의 특성을 측정하여 표 1에 나타내었다.

구분		실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	비교예1	비교예2	비교예3	비교예4
리테이너	관통공수	150	150	50	150	150	150	25	150
	관통공각도 (최외측열)	15	15	15	5	0	0	15	15
	관통공각도 (외측2열)	15	15	15	5	0	0	15	15
분배판	홀 내경	8	8	8	8	8	8	8	분배판제거
균제도(%)		0.72	0.84	0.91	0.92	0.83	1.18	1.07	1.04
섬도 변동률(CV%)		0.51	0.71	0.79	0.83	0.54	1.24	1.02	1.05

1 --- 방사 팩
11 --- 여과제 12 --- 필터
13 --- 리테이너 14 --- 분배판
15 --- 구금

Claims (5)

1. 중앙에 폴리머 유입구가 형성되어 진 방사 상부로부터 여과재, 필터, 리테이너(retainer), 분배판 및 구금이 순차적으로 적층되어 구성되어 지고, 상기 리테이너는 외측에 특정형태의 관통공을 가지며, 상기 분배판은 하나의 폴리머 토출부를 가짐을 특징으로 하는 균제도가 우수한 방사 팩.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 리테이너는 수직방향에 대해 5 내지 20°의 각도를 가지는 관통공으로 제작되어 진 것임을 특징으로 하는 균제도가 우수한 방사 팩.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 리테이너는 50 내지 300개의 관통공으로 구성됨을 특징으로 하는 균제도가 우수한 방사 팩.
   
4. 제 1항에 있어서, 상기 분배판은 중앙에 내경 5 내지 10mm의 폴리머 유입부를 포함함을 특징으로 하는 균제도가 우수한 방사 팩.
   
5. 중앙에 폴리머 유입구가 형성되어 진 방사 팩으로, 상부로부터 여과재, 필터, 리테이너(retainer), 분배판 및 구금이 순차적으로 적층되어 구성되어 지는 방사 팩을 이용하여 사를 생산함을 특징으로 하는 균제도가 우수한 방사 팩을 이용한 사의 생산방법.

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