KR20150084278A - 초극세사 방사를 위한 냉각장치 및 그 장치를 이용한 냉각방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초극세사 방사를 위한 냉각장치 및 그 장치를 이용한 냉각방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 방사수지를 냉각하는 냉각챔버를 방사되는 방사수지의 내측에 구성하여 방사수지가 방사 시, 상호 뭉침 되지 않는 냉각장치 및 그 장치를 이용한 냉각방법에 관한 것으로서, 방사노즐팩에서 방사되는 방사수지를 노즐의 외측을 통해 방사되도록 하고, 외측으로 방사되는 방사수지의 내부에 냉각챔버를 구성하고, 상기 냉각챔버에서 송출되는 냉풍이 방사수지가 방사되는 방향과 축 방향으로 송출되도록 송풍 홈이 형성되어 있는 초극세사 방사를 위한 냉각장치 및 그 장치를 이용한 냉각방법을 제공함에 의하면, 초극세사 방사수지의 냉각 시, 방사되는 방사수지의 내부에서 냉풍이 외측방향으로 발생되도록 하여 방사되는 방사수지가 균일하게 냉각될 수 있도록 하였고, 냉각 시 각각의 방사수지가 뭉침 되는 현상이 발생되지 않아 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 초극세사 방사를 위한 냉각장치 및 그 장치를 이용한 냉각방법에 관한 것이다.

Description

초극세사 방사를 위한 냉각장치 및 그 장치를 이용한 냉각방법{Microfiber for radiation cooling device and a cooling method using the device}

본 발명은 초극세사 방사를 위한 냉각장치 및 그 장치를 이용한 냉각방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 방사수지를 냉각하는 냉각챔버를 방사되는 방사수지의 내측에 구성하여 방사수지가 방사 시, 상호 뭉침 되지 않는 냉각장치 및 그 장치를 이용한 냉각방법에 관한 것이다.

최근 화섬 업계에서는 고부가가치를 갖는 차별화 소재의 개발이 활발하게 추진되고 있는데, 이러한 추세의 일환으로 단사 섬도 0.5데이너 이하인 멀티필라멘트사가 많이 개발되고 있다.

종래의 극세사의 제조방법으로는 복수의 중합체를 복합방사 또는 혼합방사한 후 이중 하나의 성분을 후 공정에서 화학적 처리에 의해서 용해시키거나 물리적으로 분섬하는 방법이 널리 알려져 있다.

그러나, 이 방법은 복합방사 또는 혼합방사를 위한 복잡한 특수방사설비를 필요로 하고 후 공정에서의 분할을 위한 화학적처리로 인해 제조원가가 상승되며 화학용제 회수 등의 문제점 등 처리가 곤란한 단점을 갖는다.

상술한 단점을 극복하기 위한 극세사의 제조방법으로 방사-연신공정만에 의해서 별도의 후 공정을 거치지 않고 단사섬도 0.5데니어 이하의 극세사를 제조하는 방법이 제안되어 있다.

그러나, 단사섬도를 작게 하면 그 결과로 단사수가 증가하고 다사조가 되는데, 이러한 단사섬도의 급격한 감소는 사의 균제도를 악화시키는 경향이 있고, 제사고정에서의 단사절 또는 염색반의 다발을 야기하는 문제점이 있다.

일반적으로 폴리에스터 극세사의 제조에 있어 사의 균제도는 원사의 품질을 결정하는 중요한 요소이므로, 균제도가 우수한 원사를 수득하기 위하여 강제 냉각방식이 채택되고 있다.

구체적으로 단사섬도 1.0 이하의 폴리에스터 멀리틸라멘의 제조에 있어서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 방사구금(1)을 통하여 방사한 후 전면단방향 송출방식 냉각장치(3)에 의해 방출된 사조(2)에 일정하게 냉풍을 불어주는 방식이 이용되었다.

그러나, 단사섬도 0.5데니어 이하의 원사에 있어서는 필라멘트 수의 전체적인 증가 및 단사섬도의 저하에 따라 이러한 전면단방향 송출방식에 의해서는 충분한 균일냉각이 이루어지지 않아 작업성이 저하되고, 설사 작업이 된다 하더라도 제조원사의 외관이 불량하고 균제도가 떨어져 직물로 전개 시 양호한 품질의 직물을 얻을 수 없는 단점이 있다.

상기 전면단방향 송출방식에 의해 극세 필라멘트 제조방법의 단점을 보완하기 위한 대안으로 국내 특허공개 제 92-15834호에는 전방향 원통형송출방식 냉각장치에 의한 냉각방식이 제안되어 있다.

이 방법은 도 2에 도시된 바와 같이, 방사구금(1)을 통해 압출된 사조(2)를 방사구금하 10~20cm 사이에 취부된 전방향원통형 송출방식 냉각장치(4)에 의해 냉각하는 방법이다.

단사섬도 0.5데니어 이하의 폴리에스터 극세멀티필라멘트의 제조에 있어 핵심기술은 필라멘트에 동일위치에서 동일한 냉각효과를 줄 수 있도록 냉각 장치를 설계함과 동시에 외란에 대한 사물성의 변동을 최소화하기 위해 방사구금으로 압출된 직후에 냉각을 실시하여 사변형을 최소화시키는 것이다. 다사조인 필라멘트에 방사구금으로부터 동일위치에서 동일한 냉각효과를 부여하기 위해서는 부여한 냉각풍이 필라멘트에 의해 방해받지 않고 모든 필라멘트에 접촉되어야 하며, 또한 부여한 냉각풍이 냉각풍간의 충돌이나 냉각풍과 사조의 충돌에 의해 와류가 발생하지 않아야 한다.

국내 특허공개 제 92-15834호에 개시된 전방향원통형 송출방식 냉각장치(4)에 의한 냉각방식은 1.0데니어 이하 0.5데니어 이상의 원사의 제조에 있어서는 상기의 기술적 핵심을 모두 만족시킬 수 있었으나, 0.5데니어 미만의 원사의 제조에 있어서는 필연적으로 수반되는 필라멘트 수의 증가에 의해 냉각풍과 필라멘트의 충돌점의 증가에 의해 충분한 개선효과를 수득할 수 없는 단점이 있었다.

한편, 방사속도 3,000m/min에서 단사섬도 0.5데니어 이하의 극세사 방사에 있어 방출사조의 온도가 폴리에스터의 유리전이온도 80℃ 이하가 되는 고화점은 약 10cm 부근이다. 이러한 고화점부근에서의 사의 급격한 구조변형 및 미세구조형성이 완성되므로 균제도가 우수한 폴리에스터 극세원사를 수득하기 위해서는 고화점 부근에서의 균일한 온도관리(적정한 온도 절대치와 온도균일성)가 필요하다. 만약 이부분이 과도하게 가열되면 사조의 유동이 심하여 방사사절이 증가하고, 반대로 과도하게 냉각되면 방사장력이 증가하고, 신도가 감소하여 후 공정에서의 제품전개 시 모우 및 단사절발생으로 많은 문제점이 야기된다.

또한, 과도한 방사장력은 냉풍의 미세한 불균일에도 민감하게 반응하여 단사간의 방사장력의 불균일 배분을 발생시켜 단사 단면의 불균일, 섬도의 불균일 및 강신도의 변동 등의 문제를 발생시켜 방사공정 시의 사절증가, 후 공정에서의 연신작업성 저하 및 제직 시의 염색반 등으로 나타나 전체적인 품질의 저하를 발생시킨다.

이러한 과도한 방사장력을 줄이고, 각 방사라인간의 냉풍불균일을 줄이기 위해서 방사구금직하에서의 집속 등이 제안되어 있으나, 충분한 효과를 얻을 수가 없었다.

본 발명자는 이러한 물성불균일의 결점을 해소하기 위해 폴리에스터 다사조의 방사에 있어서 다양한 냉각 조건에 대해 연구한 결과, 단사 섬도의 불균일 및 강신도 불균일을 개선하기 위해서 고화점 부근에서의 균일한 냉각 및 냉각풍과 사조의 충돌을 최소화하는 방법을 개발하여 본 발명에 이르게 되었다.

또한, 상기한 방법들에 의하면, 냉각 시, 단사에 대한 고른 냉각이 이루어지지 못하고, 그로 인해 단사가 균일하지 못하며, 냉각 완료된 단사의 경우 감김 시, 단사가 뭉침 되는 문제점이 발생되었다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출해낸 것으로서, 방사노즐팩에서 방사되는 방사수지를 노즐의 외측을 통해 방사되도록 하고, 외측으로 방사되는 방사수지의 내부에 냉각챔버를 구성하고, 상기 냉각챔버에서 송출되는 냉풍이 방사수지가 방사되는 방향과 축 방향으로 송출되도록 송풍 홈이 형성되어 있는 초극세사 방사를 위한 냉각장치 및 그 장치를 이용한 냉각방법을 제공함에 목적이 있다.

상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 노즐을 통해 방사수지를 하방으로 방사시키는 방사노즐팩과, 상기 방사노즐팩에서 방사되는 방사수지를 냉풍을 이용해 냉각시키는 냉각챔버와, 냉각된 방사수지를 감김 하는 감김 부재로 구성된 방사수지 냉각장치에 있어서, 냉각챔버는 상기 노즐을 통해 하방으로 방사되는 방사수지 내부에 상기 방사수지의 길이방향으로 길게 구성되되, 상부가 막힘되고 외주에는 냉풍이 외측 방향으로 송출되도록 다수개의 송풍 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 초극세사 방사수지 냉각장치를 제공함으로서 그 과제를 해결하고자 한다.

본 발명에 초극세사 방사를 위한 냉각장치 및 그 장치를 이용한 냉각방법에 의하면, 초극세사 방사수지의 냉각 시, 방사되는 방사수지의 내부에서 냉풍이 외측방향으로 발생되도록 하여 방사되는 방사수지가 균일하게 냉각될 수 있도록 하였고, 냉각 시 각각의 방사수지가 뭉침 되는 현상이 발생되지 않아 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 등 효과가 큰 발명이라 하겠다.

도 1은 종래 사용되는 냉각장치를 실시 예를 나타내는 측면도
도 2는 종래 사용되는 냉각장치의 다른 실시 예를 나타내는 측면도
도 3은 본 발명인 냉각장치를 나타내는 측면도
도 4는 본 발명인 냉각장치의 구성 중 방사노즐팩의 하부에 구성된 노즐을 나타내는 저면도
도 5는 본 발명인 냉각장치의 구성 중 냉각챔버의 송풍 홈을 나타내는 측면도
도 6은 본 발명인 냉각장치의 구성 중 세라믹가이드를 나타내는 평면도
도 7은 본 발명인 냉각장치의 구성 중 냉각챔버에서 송출되는 냉풍의 실시 예를 나타내는 측면도
도 8은 본 발명인 냉각장치의 작동 상태를 나타내는 측면도

본 발명인 초극세사 방사수지 냉각장치를 살펴보면,

노즐을 통해 방사수지를 하방으로 방사시키는 방사노즐팩과, 상기 방사노즐팩에서 방사되는 방사수지를 냉풍을 이용해 냉각시키는 냉각챔버와, 냉각된 방사수지를 감김 하는 감김 부재로 구성된 방사수지 냉각장치에 있어서, 냉각챔버(200)는 상기 노즐(110)을 통해 하방으로 방사되는 방사수지(500) 내부에 상기 방사수지(500)의 길이방향으로 길게 구성되되, 상부가 막힘되고 외주에는 냉풍이 외측 방향으로 송출되도록 다수개의 송풍 홈(210)이 형성되어 있다.

상기 방사노즐팩(100)에 형성된 노즐(110)은 중심부가 막힘 되고, 외측으로 다수개가 형성되어 있다.

상기 냉각챔버(200)의 송풍 홈(210)은 방사수지(500)가 방사되는 길이방향과 축 방향으로 길게 형성되어 있다.

상기 송풍 홈(210)은 냉각챔버(200)의 하부로 갈수록 홈의 너비 또는 크기가 작아지도록 형성되어 있다.

상기 냉각챔버(200)의 하부에는 방사되는 방사수지(500)를 가이드하는 가이드 홈(310)이 다수개 형성된 세라믹가이드(300)가 구성된다.

또한, 상기한 냉각장치(10)를 이용하여 초극세사 방사수지(500)를 냉각시키는 냉각방법을 제공한다.

상기한 본 발명인 초극세사 방사수지 냉각장치(10)와 냉각방법에 대해 도 3 내지 도 8을 참고로 보다 상세히 설명하면,

우선, 냉각장치(10)는 방사수지(500)를 방사시키는 방사노즐팩(100)과, 상기 방사노즐팩(100)에서 방사되는 방사수지(500)를 냉각시키는 냉각챔버(200)와, 냉각된 방사수지(500)를 감김 하는 감김 부재(400)로 대분 구성된다.

방사노즐팩(100)은 방사수지(500)를 방사시키는 것으로서, 일반적으로 스크류실린더와 정량펌프를 통해 유입되며, 하부에는 유입된 방사수지(500)를 하방으로 방사시키도록 다수개의 노즐(110)이 형성되어 있다.

상기한 노즐(110)은 방사노즐팩(100)의 하부면에 구성되며, 중심부가 막힘 되어 있고, 외측으로 다수개가 형성되어 있다.

상기한 노즐(110)의 형성으로 인해 하방으로 방사되는 방사수지(500)는 방사 시, 중심부분을 제외한 외측에 형성된 다수개의 노즐(110)을 통해 방사하게 된다.

상기 노즐(110)이 중심부분을 제외한 외측부분에 형성되어 있어 하기 설명하는 냉각챔버(200)는 방사노즐팩(100)에서 방사되는 방사수지(500)의 내부(방사수지가 방사되지 않는 중심부분)에 구성되어도 하방으로 방사되는 방사수지(500)가 상기 냉각챔버(200)와 접촉하지 않게 된다.

냉각챔버(200)는 별도로 구비된 냉풍장치를 통해 냉풍이 발생되며, 상기 방사노즐팩(100)에서 방사되는 방사수지(500)를 냉풍을 이용해 냉각시키는 것이다.

상기 노즐(110)을 통해 하방으로 방사되는 방사수지(500) 내부에 상기 방사수지(500)의 길이방향으로 길게 구성되되, 상부가 막힘 되고, 외주에는 냉각챔버(200)의 내부를 통해 송출되는 냉풍이 외측방향으로 송출될 수 있도록 송풍 홈(210)이 형성되어 있다.

상기한 송풍 홈(210)은 방사수지(500)가 방사되는 길이방향과 축 방향으로 길게 형성되며, 상기 송풍 홈(210)은 냉각챔버(200)의 상부에서 하부로 갈수록 송풍 홈(210)의 너비 또는 크기가 좁아지도록 형성되도록 하였다.

상기한 송풍 홈(210)의 형성은 방사노즐팩(100)에서 방사되는 방사수지(500)가 방사 시, 냉각챔버(200)의 상측 부분에서부터 냉각이 우선시되어 송풍 홈(210)의 너비 또는 크기가 크며, 냉각챔버(200)의 하측 부분으로 갈수록 방사수지(500)에 대한 냉각이 완료되어 상기 냉각챔버(200)의 하측 부분에 형성된 송풍 홈(210)의 너비 또는 크기가 작아져도 방사수지(500)에 대해 냉각을 완성시킬 수 있다.

세라믹가이드(300)는 상기 냉각챔버(200)의 하부에 구성되며, 방사노즐팩(100)에서 방사되고 냉각챔버의 송풍 홈에서 송출되는 냉풍에 의해 냉각된 방사수지(600)가 상호 뭉침 되지 않도록 가이드한다.

상기 세라믹가이드(300)는 외주에 다수개의 가이드 홈(310)이 형성되어 있으며, 상기 가이드 홈(310)은 방사노즐팩(100)의 노즐(110)과는 동일하게 홈을 형성하거나 또는 상기 노즐(110)보다 적거나 많게 형성하여 사용할 수도 있으며 상기한 가이드 홈(310)의 형성은 사용에 따라 변형될 수 있으므로, 상기한 가이드 홈(310)의 형성에 대해서는 한정하지 않는다.

감김 부재(400)는 상기에서 냉각 완료된 방사수지(500)를 감김 하여 다음공정으로 이송시킨다.

상기한 냉각장치를 이용하여 초극세사 방사수지를 냉각시키는 냉각방법을 도 3 내지 도 8을 참고로 설명하면,

스크류실린더와 정량펌프를 통해 방사수지(500)가 방사노즐팩(100)으로 유입되고, 유입된 방사수지(500)는 상기 방사노즐팩(100)의 하부에 형성된 다수개의 노즐(110)을 통해 방사된다.

이때 노즐(110)은 방사노즐팩(100) 하부의 외측에 다수개 형성되어 중심부분으로는 방사수지(500)가 방사되지 않고, 외측으로만 방사되도록 하였다.

상기 방사노즐팩(100)에서 방사되는 방사수지(500)는 상기 방사수지(500)의 내측에 구성되어 상기 방사수지(500)가 방사되는 길이방향과 축 방향으로 형성된 다수개의 송풍 홈(210)에서 냉풍이 발생되어 방사되는 방사수지(500)에 대해 냉각이 이루어지게 된다.

상기한 송풍 홈(210)은 방사수지(500)가 방사되는 길이방향으로 구성된 냉각챔버(200)에 다수개 형성되어 있으며, 상기 송풍 홈(210)은 상측에서부터 하측으로 갈수록 송풍 홈(210)의 너비 또는 크기가 작아지게 형성하여 냉풍이 냉각챔버(200)의 상부에서 많이 송출되고, 하부에서 적게 송출되도록 하였다.

상기 냉각챔버(200)에서 송출되는 냉풍에 의해 냉각된 방사수지(500)는 냉각챔버(200)의 하부에 구성된 세라믹가이드(300)를 거쳐 감김 부재(400)를 통해 다음 공정으로 이송하게 된다.

이때, 세라믹가이드(300)에는 외주로 다수개의 가이드 홈(310)이 형성되어 있어 상기 가이드 홈(310)을 통해 방사수지(500)가 가이드 되어 방사되어 냉각된 방사수지(500)가 상호 뭉침 되지 않도록 하였다.

상기와 같이 본 발명은 초극세사 방사수지(500)의 냉각 시, 방사되는 방사수지(500)의 내부에서 냉풍이 외측방향으로 발생되도록 하여 방사되는 방사수지(500)가 균일하게 냉각될 수 있도록 하였고, 냉각 시 각각의 방사수지(500)가 뭉침 되는 현상이 발생되지 않아 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.

10 : 냉각장치
100 : 방사노즐팩 110 : 노즐
200 : 냉각챔버 210 : 송풍 홈
300 : 세라믹가이드 310 : 가이드 홈
400 : 감김 부재
500 : 방사수지

Claims (6)

1. 노즐을 통해 방사수지를 하방으로 방사시키는 방사노즐팩과, 상기 방사노즐팩에서 방사되는 방사수지를 냉풍을 이용해 냉각시키는 냉각챔버와, 냉각된 방사수지를 감김 하는 감김 부재로 구성된 방사수지 냉각장치에 있어서,
   냉각챔버(200)는 상기 노즐(110)을 통해 하방으로 방사되는 방사수지(500) 내부에 상기 방사수지(500)의 길이방향으로 길게 구성되되, 상부가 막힘되고 외주에는 냉풍이 외측 방향으로 송출되도록 다수개의 송풍 홈(210)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 초극세사 방사수지 냉각장치
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 방사노즐팩(100)에 형성된 노즐(110)은 중심부가 막힘 되고, 외측으로 다수개가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 초극세사 방사수지 냉각장치
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 냉각챔버(200)의 송풍 홈(210)은 방사수지(500)가 방사되는 길이방향과 축 방향으로 길게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 초극세사 방사수지 냉각장치
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 송풍 홈(210)은 냉각챔버(200)의 하부로 갈수록 홈의 너비 또는 크기가 작아지도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 초극세사 방사수지 냉각장치
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 냉각챔버(200)의 하부에는 방사되는 방사수지(500)를 가이드하는 가이드 홈(310)이 다수개 형성된 세라믹가이드(300)가 구성되는 것을 특징으로 하는 초극세사 방사수지 냉각장치
   
6. 제 1항 내지 5항 중 어느 한 항의 냉각장치를 이용하여 초극세사 방사수지를 냉각시키는 것을 특징으로 하는 냉각방법

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