KR20190135427A - 연속 필라멘트로부터 스펀본드 부직포를 제조하는 장치 및 방법 - Google Patents

연속 필라멘트로부터 스펀본드 부직포를 제조하는 장치 및 방법 Download PDF

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라이펜호이저 게엠베하 운트 코. 카게 마쉬넨파브릭
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Abstract

연속 필라멘트로 스펀본드 부직포를 제조하는 장치는 연속 필라멘트를 방사하기 위한 방사구와 냉각 공기로 방사 필라멘트를 냉각시키는 냉각 챔버를 포함한다. 2개의 매니폴드가 냉각 챔버의 서로 대향한 측에 제공되고, 매니폴드를 통해 냉각 공기가 냉각 챔버로 도입될 수 있다. 각각의 매니폴드에 냉각 공기를 공급하기위한 각각의 도관은 각각의 매니폴드의 단면적으로 증가하는 단면적을 가지며, 각각의 매니폴드의 단면적은 각각의 도관의 단면적의 적어도 2배이다. 적어도 하나의 유동 교정기가 각각의 매니폴드에 제공되고, 이로부터 이격되도록, 매니폴드 내로 도입된 냉각 공기 유동을 균질화하는 평면형 균질화 요소가 제공된다. 평면형 균질화 요소는 복수의 개구를 구비하고, 평면형 균질화 요소의 자유 개방 표면적은 평면형 균질화 요소의 전체 표면적의 1 내지 40%이다.

Description

연속 필라멘트로부터 스펀본드 부직포를 제조하는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF MAKING SPUNBONDED NONWOVENS FROM CONTINUOUS FILAMENTS}
본 발명은 연속 필라멘트, 특히 열가소성으로 소지로 이루어진 연속 필라멘트로부터 스펀본드 부직포를 제조하기 위한 장치에 관한 것으로, 상기 장치는 연속 필라멘트를 방사하는 방사구(spinneret); 상기 방사되는 필라멘트를 냉각 공기로 냉각시키는 냉각 챔버; 대향 배치된 매니폴드로서, 냉각 공기가 해당 매니폴드로부터 냉각 챔버 내로 도입될 수 있게 냉각 챔버 측면에 배치된 매니폴드; 및 각각의 매니폴드에 연결되어 냉각 공기를 공급하는 적어도 하나의 도관을 포함한다. 본 발명은 또한 연속 필라멘트로부터 스펀본드 부직포를 제조하는 상응하는 방법에 관한 것이다. 본 발명과 관련하여, "스펀본드 부직포(spunbonded nonwovens)"는 특히 스펀본드 공정에 의해 제조된 스펀본드 직물을 지칭한다. 연속 필라멘트는 준 무한 무한 길이 때문에 스테이플 섬유와 다르며, 반면 스테이플 섬유는 예를 들어 10 mm 내지 60 mm로 실질적으로 더 짧은 길이를 가진다.
전술한 유형의 장치 및 방법의 다양한 실시예는 본질적으로 실행으로부터 알려져 있다. 그러나, 이들 공지된 장치 및 방법의 대부분은 이들로 제조된 스펀본드 부직포가 표면 범위에 걸쳐 항상 충분히 균일하거나 일정하지는 않다는 단점을 가진다. 이러한 방법으로 제조된 스펀본드 부직포는 종종 불완전성 또는 결함 형태의 부적절한 불균질성을 가진다. 비균질성의 수는 대개 처리량 및/또는 얀(yarn) 속도가 증가함에 따라 증가한다. 이러한 스펀본드 부직포의 전형적인 불완전성은 소위 "낙하물"에 의해 야기된다. 이는 하나 이상의 연질 또는 용융 필라멘트가 찢어져 스펀본드 부직포에 결함을 생성하는 용융물 축적의 결과이다. 이러한 "낙하물"로 인한 불완전성은 보통 2mm × 2mm보다 큰 크기이다. 다른 한편, 스펀본드 부직포의 불완전성은 소위 "하드 피스(hard pieces)"에 의해서도 발생할 수 있다. 이들은 다음과 같이 형성된다: 장력 손실의 결과로, 필라멘트는 이완되고 뒤쪽으로 스냅되며, 스펀본드 부직포 표면에 결함을 생성하는 볼을 형성할 수 있다. 이러한 불완전성은 보통 2 mm × 2 mm보다 작다.
이에 대해, 본 발명은 특히 200 ㎏/h/m보다 높은 처리량 또는 높은 얀 속도에서 적어도 불완전성이 거의 없거나 결함이 없는 매우 균일하고 일정한 스펀본드 부직포를 제공하는 전술한 유형의 장치를 제공하는 기술적 과제를 기초로 한다. 또한, 본 발명은 연속 필라멘트로부터 스펀본드 부직포를 제조하는 상응하는 방법을 특정하는 기술적 과제를 기초로 한다.
이러한 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 연속 필라멘트, 특히 열가소성 수지로 이루어진 연속 필라멘트로부터 스펀본드 부직포를 제조하는 장치를 교시하는 데, 이 장치에는 연속 필라멘트를 방사하도록 방사구가 제공되고, 방사된 필라멘트를 냉각 공기로 냉각시키도록 냉각 챔버가 제공되고, 냉각 챔버의 서로 대향한 측에 각각 매니폴드가 제공되며, 냉각 공기는 대향 배치된 매니폴드로부터 냉각 챔버 내로 도입될 수 있으며,
단면적(QZ)을 가지고 냉각 공기를 공급하는 적어도 하나의 도관이 각각의 매니폴드에 연결되며, 상기 도관의 단면적(QZ)은 냉각 공기가 매니폴드 내로 통과함에 따라 매니폴드의 단면적(QL)까지 증가되고, 단면적(QL)은 도관의 단면적(QZ)의 적어도 2배, 바람직하게는 적어도 3배이며,
상기 냉각 챔버의 상류에 설치되는 적어도 하나의 유동 교정기가 각각의 매니폴드에 제공되는 것이 바람직하고, 상기 매니폴드에 도입된 냉각 공기 흐름을 균질화하는 적어도 하나의 평면형 균질화 요소가 냉각 공기의 유동 방향으로 유동 교정기의 상류에 그리고 유동 교정기로부터 간격을 두고 매니폴드에 제공되며, 상기 평면형 균질화 요소는 다수의 개구를 가지며, 상기 평면형 균질화 요소의 자유 개방 표면적은 평면형 균질화 요소의 총 표면적의 1 내지 40%, 바람직하게는 1.5 내지 40%, 더 바람직하게는 2 내지 35%, 특히 바람직하게는 2 내지 30%, 특히 2 내지 25%이다.
매니폴드의 높이(H) 또는 수직 높이(H)는 유리하게는 400 내지 1500 mm, 바람직하게는 500 내지 1200 mm, 보다 바람직하게는 600 내지 1000 mm이다. 본 발명의 하나의 특히 바람직한 실시예는 매니폴드의 높이(H) 또는 수직 높이(H)가 700 내지 900 mm인 것을 특징으로 한다. 매니폴드가 그 높이(H)에 걸쳐 하나가 다른 하나의 위에 또는 수직으로 하나가 다른 하나의 위에 제공되고 아래에 설명되는 매니폴드 섹션으로 세분되는 것도 본 발명의 범위 내에 속한다. 유리하게는, 높이(H)와는 별도로, 이하에 열거된 바람직한 실시예뿐만 아니라 전술한 특징은 매니폴드를 제외한 각 매니폴드 섹션에도 적용되는 것이 바람직하다.
또한, 필라멘트 이동 및/또는 하향 필라멘트 유동에 기인하여 및/또는 예컨대 적어도 하나의 송풍기에 의한 냉각 공기의 능동적인 주입 또는 도입에 의한 냉각 공기의 흡입을 통해 냉각 챔버용 냉각 공기의 공급을 달성하는 것은 본 발명의 범위 내에 있다. 송풍기를 사용하여 냉각 공기를 송풍하는 경우, 제어 가능한 송풍기를 사용하여 유입되는 냉각 공기의 유량을 특별히 조절하는 것이 권장된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 냉각 공기의 송풍 또는 도입은 복수의 송풍기로 수행된다.
유리하게는, 도관의 단면적(QZ)은 매니폴드의 단면적(QL)의 3 내지 15배, 바람직하게는 4 내지 15배, 보다 바람직하게는 5 내지 15배로 증가한다.
또한, 적어도 하나 이상의 균질화 요소가 천공된 요소 또는 천공된 플레이트 및/또는 균질화 스크린인 것은 본 발명의 범위 내에 속한다. 균질화 요소인 천공 된요소 또는 천공된 플레이트는 복수 또는 다수의 구멍을 구비한다. 각각의 구멍은 1 내지 12 mm, 유리하게는 1 내지 10 mm, 바람직하게는 1.5 내지 9 mm, 보다 바람직하게는 1.5 내지 8 mm의 개구 직경(d)을 가지는 것이 권장된다. 다수의 개구 직경이 그 기하학적 구성에 기인하여 구멍에 대해 측정될 수 있는 경우, 본 발명은 여기서 구멍의 최소 개구 직경(d)을 언급한다. 균질화 요소의 구멍이 상이한 직경을 갖는 경우, "개구 직경(d)" 또는 "최소 개구 직경(d)"은 유리하게는 평균 개구 직경(d) 또는 평균 최소 개구 직경(d)를 의미한다. 균질화 요소가 균질화 스크린인 경우, 균질화 스크린은 복수 또는 다수의 메쉬를 가진다. 균질화 스크린은 0.1 내지 0.6 mm, 바람직하게는 0.1 내지 0.5 mm, 보다 바람직하게는 0.12 내지 0.4 mm, 매우 바람직하게는 0.15 내지 0.35 mm의 메쉬 크기를 갖는 것이 권장된다. "메쉬 크기"는 여기서는 메쉬의 2개의 대향 와이어 사이의 간격을 말하며, 특히 메쉬의 2개의 대향 와이어 사이의 최소 간격을 말한다. 예를 들어, 메쉬가 다른 길이의 직사각형 변을 갖는 직사각형 단면을 가지는 경우, 직사각형의 2개의 장변 사이의 메쉬 폭이 측정된다. 균질화 스크린의 메쉬가 다른 메쉬 크기를 갖는 경우, "메쉬 크기"는 특히 균질화 스크린의 메쉬의 평균 메쉬 크기를 말한다. 균질화 스크린은 0.05 내지 0.4 mm, 바람직하게는 0.06 내지 0.35 mm의 와이어 두께 또는 평균 와이어 두께를 가지며, 매우 바람직하게는 0.07 내지 0.3 mm의 와이어 두께를 갖는 것이 권장된다.
또한, 매니폴드 내의 복수의 평면형 균질화 요소가 매니폴드의 유동 교정기로부터 소정 간격으로, 바람직하게는 냉각 공기의 흐름 방향으로 차례로 배치되어 매니폴드에서 서로 이격되게 제공되는 것은 본 발명의 범위 내에 속한다. 동시에, 매니폴드에서 서로 소정 간격으로 제공되는 평면형 균질화 요소의 표면은 서로 평행하게 또는 서로 실질적으로 평행하게 또는 서로 적어도 대략 평행하게 제공되는 것이 유리하다. 평면형 균질화 요소의 표면이 각각의 매니폴드 내의 냉각 공기의 유동 방향을 가로질러 제공되고, 바람직한 실시예에 따라 매니폴드에서 냉각 공기의 유동 방향에 수직으로 또는 실질적으로 수직으로 제공되도록 하는 것은 본 발명의 범위 내에 있다.
본 발명의 권장되는 실시예에 따르면, 매니폴드에 제공된 평면형 균질화 요소는 대응하는 매니폴드의 유동 교정기의 상류의 냉각 공기의 유동 방향으로 소정 간격(a1)으로 제공된다. 간격(a1)은 0보다 크고 바람직하게는 10 mm보다 크다. 이 간격(a1)은 바람직하게는 적어도 50 mm, 바람직하게는 적어도 80 mm, 보다 바람직하게는 적어도 100 mm인 것이 유리하다. 본 발명의 특히 권장되는 실시예에 따르면, 복수의 평면형 균질화 요소가 매니폴드에 제공되는 경우, 간격(a1)은 유동 교정기로부터 가장 가까운 상류에 제공되는 균질화 요소를 지칭한다. 유동 교정기로부터 상류의 간격(a1)으로 제공된 균질화 요소가 균질화 스크린인 경우, 이 균질화 스크린은 존재할 수 있는 유동 교정기의 어떤 유동 스크린과도 구별되어야 한다. 이와 같은 유동 교정기의 유동 스크린 또는 유동 스크린들은 아래에서 논의될 것이다.
본 발명의 크게 권장되는 실시예에 따르면, 복수의 균질화 요소가 매니폴드에 연속적으로 제공된다. 유리하게, 유동 방향으로 매니폴드에 차례로 제공되는 2개의 균질화 요소 사이의 간격(ax)은 적어도 40 mm, 바람직하게는 적어도 50 mm, 보다 바람직하게는 적어도 80 mm, 매우 바람직하게는 적어도 100 mm이다. 신뢰할만한 실시예에 따르면, 평면형 균질화 요소는 횡방향으로 제공되고, 권장되는 실시예에 따르면, 냉각 공기의 유동 방향에 수직으로 또는 실질적으로 수직으로 제공된다는 것이 이미 지적된 바 있다.
본 발명에 따르면, 평면형 균질화 요소, 특히 천공된 요소 또는 천공된 플레이트 및/또는 균질화 스크린의 자유 개방 표면적은 평면형 균질화 요소의 총 표면적의 1 내지 40%, 바람직하게는 2 내지 35%, 보다 바람직하게는 2 내지 30%를 구성한다. 권장되는 실시예에 따르면, 평면 균질화 요소의 자유 개방 표면적은 평면형 균질화 요소의 총 표면적의 2 내지 25%, 바람직하게는 2 내지 20%, 특히 2 내지 18%에 달한다. 본 발명과 관련하여, "자유 개방 표면적"은 냉각 공기가 자유로이 흐를 수 있는 표면적을 말하며, 따라서 바람직하게는 시트 금속 요소, 와이어 요소 또는 다른 그러한 요소에 의해 방해받지 않는 표면적을 지칭한다. 본 발명의 하나의 크게 권장되는 실시예는 매니폴드에서 연속적으로 제공되는 균질화 요소의 자유 개방 표면적이 유동 교정기 측 방향 또는 냉각 챔버 측 방향으로 균질화 요소에서 균질화 요소로 증가하는 것을 특징으로 한다. 유익하게는, 유동 교정기 또는 냉각 챔버로부터 가장 짧은 간격으로 있는 균질화 요소는 모든 균질화 요소의 최대 자유 개방 표면적을 갖는다.
균질화 요소, 특히 천공된 요소 또는 천공된 플레이트 및/또는 균질화 스크린의 표면이 적어도 관련 매니폴드의 단면적(QL)의 과반 이상에 걸쳐 또는 매니폴드의 관련 매니폴드 섹션의 단면적의 과반 이상에 걸쳐 연장되는 것은 본 발명의 범위 내에 있다. 본 발명의 하나의 신뢰할 수 있는 실시예는 균질화 요소의 표면이 전체 단면적에 걸쳐 실질적으로 또는 관련 매니폴드 또는 매니폴드의 관련 매니폴드 섹션의 전체 단면적에 걸쳐 또는 실질적으로 그 전체 단면적에 걸쳐 연장되는 것을 특징으로 한다.
특히 균일한 방식으로, 매니폴드 내로 또는 매니폴드의 매니폴드 섹션 내로 유동하는 냉각 공기가 매니폴드 또는 매니폴드 섹션의 폭 및 높이로 분배되도록 하는 것은 본 발명의 범위 내에 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 도관의 단면적(QZ)은 매니폴드의 단면적(QL) 또는 매니폴드의 매니폴드 섹션의 단면적까지 단계적으로 증가한다. 다른 권장되는 실시예에 따르면, 도관의 단면적(QZ)은 매니폴드의 단면적(QL) 또는 매니폴드의 매니폴드 섹션의 단면적까지 연속적으로 증가한다. 설계 변형에 따르면, 단면적의 단계적 확대 및/또는 연속적인 확대는 직육면체형 매니폴드의 단면을 한정하는 4개의 모든 측벽을 따라 발생한다. 도관의 단면적(QZ)이 단면이 라운드지거나 바람직하게는 원형인 것도 본 발명의 범위 내에 있다. 원칙적으로, 도관의 단면은 기하학적일 수 있거나 직사각형과 같은 다른 구성을 가질 수도 있다.
본 발명은 매니폴드의 창의적 구성으로 인해 냉각 공기 흐름의 최적의 균질화가 달성될 수 있고, 특히 작은 공간에서 양호한 균질 냉각 공기 분포가 달성될 수 있다는 발견에 기초한다. 이와 관련하여, 본 발명은 본 발명에 따른 냉각 공기 유동의 이러한 균질화가 기술적 과제의 해법과 관련하여 매우 유리한 방식으로 방사된 필라멘트에 영향을 미친다는 발견에도 기초한다. 마지막으로, 고품질의 필라멘트 부착물 또는 부직 부착물이 얻어지고 부직 부착물에서의 불완전성 또는 결함이 방지되거나 적어도 크게 최소화될 수 있다. 본 발명은 냉각 공기 흐름의 최적의 균질화가 본 발명에 따른 특징들의 조합을 통해, 무엇보다도 한편으로 매니폴드에 제공되는 균질화 요소들의 조합 및 다른 한편으로는 본 발명에 따른 횡단면 확대를 통해 달성된다는 발견에도 기초한다. 또한, 매니폴드에 제공되는 유동 교정기는 냉각 공기 흐름의 균질화에 매우 효과적으로 기여한다. 본 발명에 따른 균질화 요소의 결과로서, 유동 교정기로부터 상류의 냉각 공기 흐름의 예비 정렬이 달성되고, 그 결과, 유동 교정기의 더욱 효과적인 사용이 명백하게 가능해 진다. 매니폴드의 본 발명의 설계 덕분에, 냉각 공기 흐름의 난류가 크게 회피될 수 있고, 바람직하지 않은 비대칭 공기 유동 프로파일이 방지될 수 있다는 점에서 이와 관련하여 영향이 발휘될 수 있다. 그 결과, 매니폴드의 구성에 의해 냉각 챔버로 유입되는 공기량의 최적 유입이 달성된다. 냉각 공기 공급에 관한 원하지 않는 공급 오차는 문제없이 쉽게 보상될 수 있다. 이것은 반대편에 위치한 매니폴드 사이의 원치 않는 공급 차이에도 적용된다. 이와 관련하여, 냉각 챔버 및 매니폴드를 갖는 냉각기의 창의적인 구성은 "결함 허용 구성"을 달성할 수 있다. 매니폴드에 제공되는 균질화 요소는 말하자면 압력 소비자의 목적도 충족시킨다. 이러한 균질화 요소를 사용하여 원하는 취입 프로파일 또는 냉각 공기 속도 프로파일을 목표화된 방식으로 조정할 수도 있다. 따라서 예를 들어 공기 속도가 모든 지점에서 동일하거나 거의 동일한 블록 프로파일을 얻는 데 어려움이 없다. "팽창되고" 비대칭인 냉각 공기 속도 프로필도 가능하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 냉각 공기의 사전 분배는 냉각 공기를 매니폴드 내로, 특히 균질화 요소로부터 상류로 도입할 때 수행된다. 말하자면, 이는 균질화 요소 및/또는 압력 소비자에 대한 상류 지원을 제공한다. 이와 관련하여, 쐐기 통로, 덮개를 갖는 갭 통로 및 유출 피라미드 등의 형태의 유동 요소가 사전 분배 요소로서 사용될 수 있다. 이 목적을 위해 냉각 공기용 도관은 분할될 수도 있다. 도관의 굴절부 근처의 라인 섹션의 베인(vane)도 이러한 목적을 제공할 수 있다. 원칙적으로, 매니폴드의 베인은 확장될 수 있으므로 특히 매니폴드의 세그먼트화가 이루어질 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예는 매니폴드에 공급되는 냉각 공기 스트림이 복수의 서브 스트림으로 분할되는 것을 특징으로 한다. 이들 서브 스트림이 분리된 공급 도관의 별개의 분기부들을 통해 및/또는 세그먼트들을 통해 유입되는 것은 본 발명의 범위 내에 있다. 또한, 매니폴드가 공급된 서브 스트림에 대응하는 매니폴드 섹션으로 분할되는 것은 본 발명의 범위 내에 있으며, 이 경우 각각의 매니폴드 섹션은 유리하게는 서브 스트림과 관련된다. 권장된 실시예에 따르면, 냉각 공기 스트림은 2 내지 5개, 특히 2 내지 4개, 바람직하게는 2 내지 3개의 서브 스트림으로 분할된다. 유리하게는, 각각의 서브 스트림의 공기 속도 및/또는 공기 온도 및/또는 공기 습도는 개별적으로 설정되고 각각의 공정 요건에 적절하게 적합화된다. 적어도 2개의 서브 스트림의 냉각 공기는 다른 공기 속도 및/또는 다른 공기 온도 및/또는 다른 공기 습도를 갖는 것이 권장된다. 매니폴드의 매니폴드 섹션이 냉각 공기의 각각의 서브 스트림을 위한 유동 교정기 내로 개방되는 것은 본 발명의 범위 내에 속한다. 본 발명의 특히 바람직한 실시예에 따르면, 유동 교정기 또는 연속 유동 교정기가 모든 매니폴드 섹션에 유리하게는 관련 매니폴드의 높이 또는 수직 높이에 제공된다.
적어도 하나의 균질화 요소, 바람직하게는 복수의 균질화 요소가 매니폴드의 각 매니폴드 섹션에 제공되는 것은 본 발명의 범위 내에 있다. 균질화 요소는 매니폴드의 전체 높이에 걸쳐 연속적으로 연장되거나 별도의 균질화 요소가 매니폴드 섹션에 제공될 수도 있다. 그렇지 않은 경우, 균질화 요소에 대해 여기에 설명된 모든 특징은 개별 매니폴드 섹션에 제공된 균질 요소에도 적용된다. 냉각 공기의 유동 방향으로 차례로 제공되는 복수의 균질화 요소가 존재하는 것이 유리하다.
본 발명의 매우 권장되는 실시예는 매니폴드 및/또는 2개의 대향 배치된 매니폴드 각각이 적어도 2개, 바람직하게는 2개의 매니폴드 섹션으로 세분되는 것을 특징으로 한다. 상이한 공기 온도의 냉각 공기는 이들 매니폴드 섹션으로부터 공급되는 것이 바람직할 수 있다. 냉각 공기의 적어도 하나의 서브 스트림이 각각의 매니폴드 섹션에 공급될 수 있는 것은 본 발명의 범위 내에 속한다.
또한, 냉각 챔버 및/또는 매니폴드의 일정 높이에서의 공기 속도 및/또는 공기 체적 유량이 장치의 전체 폭에 걸쳐 CD 방향(장치 방향(MD)의 횡방향)으로 균일하거나 실질적으로 균일하거나 대략 균일한 것은 본 발명의 범위 내에 있다. 그러나, 냉각 공기 속도 및/또는 냉각 공기 스트림은 냉각 챔버 또는 매니폴드의 높이 또는 수직 높이에 걸쳐 상이할 수 있다.
본 발명에 따르면, 공기 유동의 방향으로 냉각 챔버의 상류에 제공되는 적어도 하나의 유동 교정기가 각 매니폴드에 제공된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 각각의 유동 교정기는 필라멘트의 이동 방향 또는 필라멘트 유동에 대해 횡방향으로, 바람직하게는 수직으로 또는 실질적으로 수직으로, 배향된 복수의 유동 통로를 가지며, 상기 유동 통로는 통로 벽에 의해 경계지워진다. 유동 교정기의 개방 표면적은 유동 교정기의 전체 표면적 또는 단면적의 85%, 바람직하게는 90%보다 큰 것이 권장된다. 유동 교정기의 개방 표면적은 91%, 바람직하게는 92%, 특히 바람직하게는 92.5%보다 큰 것이 권장된다. 이 경우, 유동 교정기의 개방 표면적은 특히, 냉각 공기에 의해 자유로이 흐를 수 있어서 통로 벽 또는 통로 벽의 두께 및/또는 유동 통로 또는 통로 벽 사이에 제공될 수 있는 임의의 스페이서에 의해 차단되지 않은 유동 교정기의 유동 단면적을 지칭한다. 특히, 유동 교정기 상에 제공된 어떤 유동 필터, 특히 유동 교정기의 상류 또는 하류에 제공되는 어떤 유동 스크린도 개방 영역의 계산에 들어가지 않는다. 이들 유동 스크린이 유동 교정기의 개방 영역의 계산에서 무시되는 것은 본 발명의 범위 내에 있다. 바람직한 실시예에 따르면, 유로 교정기의 유로의 내경(Di)에 대한 유로의 길이(L)의 비율(L/Di)은 1 내지 15, 바람직하게는 1 내지 10, 보다 바람직하게는 1.5 내지 9이다. 통로 벽으로부터 대향 통로 벽까지 유동 교정기의 유로에 대해 내경이 측정된다. 단면에 기인 한 유로의 상이한 내경을 측정할 수 있다면, "내경(Di)"은 유리하게는 유로의 최소 내경(Di)을 지칭한다. 따라서, 이 용어 "최소 내경(Di)"은 해당 유로가 그 단면에 대해 내경이 상이한 경우 유로에서 측정된 최소 내경을 말한다. 따라서, 정육각형 형태의 단면의 경우, 최소 내경(Di)은 육각형의 2개의 대향 코너 사이가 아니라 2개의 대향하는 변 사이에서 측정된다. 유로에서 최소 내경이 변하는 경우, 최소 내경(Di)은 특히, 복수의 유로에 대해 평균화된 최소 내경 또는 평균 최소 내경을 말한다.
본 발명의 바람직한 실시예는 유동 교정기가 냉각 공기 흡입 측 및/또는 냉각 공기 배출 측에 적어도 하나의 유동 스크린을 구비하는 것을 특징으로 한다. 유동 스크린, 특히 유동 스크린의 표면은 유동 교정기의 유로의 종방향에 대해 횡방향으로, 바람직하게는 수직으로 또는 실질적으로 수직으로, 제공되는 것이 유리하다. 특히 권장되는 실시예에 따르면, 유동 교정기는 냉각 공기 흡입 측 및 냉각 공기 배출 측 모두에 이러한 유동 스크린을 구비한다. 유동 스크린은 유동 교정기로부터 어떠한 간격없이 유동 교정기 상에 직접 제공되는 것이 유리하다. 유동 스크린은 0.1 내지 0.5 mm, 유리하게는 0.1 내지 0.4 mm, 바람직하게는 0.15 내지 0.34 mm의 메쉬 크기를 가지는 것이 권장된다. "메쉬 크기"는 메쉬의 2개의 대향 와이어 사이의 간격을 말하며, 특히 메쉬의 2개의 대향 와이어 사이의 최소 간격을 말한다. 유동 스크린은 0.1 내지 0.5 mm, 바람직하게는 0.1 내지 0.4 mm, 매우 바람직하게는 0.15 내지 0.34 mm의 와이어 두께를 가지는 것이 권장된다. 유동 교정기의 유동 스크린은 매니폴드에 제공된 균질화 스크린과 구별되어야 한다. 권장된 실시예에 따르면, 유동 교정기는 적어도 하나의 유동 스크린, 바람직하게는 2개의 유동 스크린을 가지며, 적어도 하나의 균질화 요소와 매우 바람직하게는 복수의 균질화 요소도 각각의 매니폴드 내에 제공된다.
본 발명에 따르면, 연속 필라멘트가 방사구(spinneret)로부터 방사되어 냉각 챔버로 공급되어 냉각 공기에 의해 냉각된다. 필라멘트를 방사하기 위한 적어도 하나의 스피닝 빔이 기계 방향(MD 방향)을 가로질러 연장하도록 제공되는 것은 본 발명의 범위 내에 속한다. 본 발명의 매우 바람직한 실시예에 따르면, 스피닝 빔은 기계 방향에 수직 또는 실질적으로 수직이다. 그러나, 스피닝 빔이 기계 방향에 대해 예각으로 연장되는 것도 가능하고, 이는 본 발명의 범위 내에 있다. 본 발명의 권장되는 실시예는 적어도 하나의 모노머 추출기가 방사구와 냉각 챔버 사이에 제공되는 것을 특징으로 한다. 이 모노머 추출기에 의해, 방사구 아래의 필라멘트 형성 영역으로부터 공기가 흡입된다. 이는 모노머, 올리고머, 분해 생성물 등과 같은 연속 필라멘트로부터 방사되는 가스가 장치로부터 제거될 수 있게 한다. 모노머 추출기는 유리하게는 적어도 하나의 추출 송풍기가 연결되는 적어도 하나의 추출 챔버를 갖는 것이 바람직하다. 매니폴드를 갖는 본 발명에 따른 냉각 챔버는 필라멘트의 이동 방향으로 모노머 추출기와 합쳐지는 것이 바람직하다. 유리하게는, 필라멘트는 냉각 챔버로부터 필라멘트를 신장시키기 위한 스트레처(stretcher) 내로 도입된다. 냉각 챔버를 스트레처의 스트레치 터널에 연결시키는 중간 통로가 냉각 챔버로부터 연장되는 것은 본 발명의 범위 내에 속한다.
본 발명의 하나의 매우 바람직한 실시예는 냉각 챔버와 스트레처의 서브 어셈블리와, 냉각 챔버, 중간 통로 및 스트레치 터널의 서브 어셈블리가 폐쇄 시스템인 것을 특징으로 한다. "폐쇄 시스템"은 특히, 냉각 챔버로의 냉각 공기의 공급 이외에, 이 서브 어셈블리에서 더 이상의 공기 공급이 이루어지지 않는다는 것을 의미한다. 본 발명에 따라 행해지는 냉각 공기 흐름의 균질화는 무엇보다도 이러한 폐쇄 시스템에 장점을 가져온다. 특히, 이러한 폐쇄 시스템에서 매우 균일하고 결함이 없는 특성을 갖는 스펀본드 부직포가 얻어진다.
본 발명의 권장되는 실시예에 따르면, 필라멘트가 안내되는 적어도 하나의 디퓨저는 필라멘트의 이동 방향으로 스트레처로부터 연장된다. 이 디퓨저는 유리하게는 필라멘트 배치 영역 또는 발산 디퓨저 섹션의 방향으로 커지는 디퓨저 횡단면을 포함한다. 필라멘트를 부착하거나 부직포를 부착하기 위해 필라멘트가 부착 장치 상에 부착되는 것은 본 발명의 범위 내에 있다. 유리하게는, 상기 부착 장치는 메쉬 벨트 또는 유공(foraminous) 메쉬 벨트이다. 필라멘트로 형성된 부직 웹은 부착 장치 또는 메쉬 벨트에 의해 기계 방향(MD)으로 멀어지게 운반된다.
프로세스 공기는 부착 장치를 통해 또는 필라멘트가 부착되는 영역에서 메쉬 벨트를 통해 아래로부터 흡인 또는 흡입되는 것이 권장된다. 따라서 필라멘트 또는 부직포의 특히 안정적인 부착이 달성될 수 있다. 추출은 본 발명에 따른 냉각 공기 유동의 균질화와 조합하여 특히 유리한 중요성을 갖는다. 부착 장치 상에 부착한 후에, 필라멘트 부착물 또는 부직포 웹은 유리하게는 추가적인 처리 조치, 특히 캘린더링(calendering)을 위해 운반된다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 연속 필라멘트, 특히 열가소성 수지로 이루어진 연속 필라멘트로부터 스펀본드 부직포를 제조하는 방법을 교시하며,
여기서, 연속 필라멘트는 방사구로부터 방사되고 냉각 공기에 의해 냉각 챔버 내에서 냉각되며, 냉각 공기는 냉각 챔버의 서로 대향한 측에 제공된 매니폴드로부터 냉각 챔버로 도입되고,
냉각 공기는 냉각 공기를 균질화하기 위한 하나 이상의 평면형 균질화 요소를 통해 매니폴드 내에서 안내되고, 평면형 균질화 요소는 복수의 개구를 가지며, 평면형 균질화 요소의 자유 개방 표면적은 평면형 균질화 요소의 총 표면적의 1 내지 40%, 바람직하게는 2 내지 35%, 보다 바람직하게는 2 내지 30%를 구성하며,
냉각 공기는 평면형 균질화 요소에 후속하여 바람직하게는 유동 교정기를 통해 냉각 챔버로 도입된다.
본 발명에 따른 방법의 하나의 특히 바람직한 실시예는 냉각 공기가 0.15 내지 3 m/s, 바람직하게는 0.15 내지 2.5 m/s, 더 바람직하게는 0.17 내지 2.3 m/s의 공기 속도로 냉각 챔버 내의 필라멘트에 적용되는 것을 특징으로 한다. 공기 속도는 100 mm × 100 mm 격자 상에서 80 mm의 직경(d)의 베인 풍속계로 측정되는(m/s 단위로) 것이 유리하다. 공기 속도는 오프라인으로, 따라서 냉각 챔버에서 필라멘트 처리량없이 측정된다. 이러한 오프라인 상태에서, 냉각 공기의 속도 벡터는 바람직하게는 장치의 종방향 중심축 또는 필라멘트 유동(FS)의 방향에 수직으로 또는 실질적으로 수직으로 정렬된다. 본 발명에 따른 방법의 하나의 바람직한 실시예는 200 내지 14000 m3/h/m, 바람직하게는 250 내지 13000 m3/h/m, 보다 바람직하게는 300 내지 12000 m3/h/m의 냉각 공기 스트림이 냉각 챔버 내의 필라멘트에 적용되는 것을 특징으로 한다. "m3/h/m"라는 표현은 냉각 챔버 폭의 미터 당 체적 유량을 말한다. 냉각 챔버 폭은 기계 방향을 가로질러 CD 방향으로 연장된다.
이하에서는, 위아래로 제공된 2개의 대향 배치된 매니폴드의 2개의 매니폴드 섹션을 갖는 본 발명에 따른 장치에 대한 전형적인 냉각 공기 유동 파라미터를 갖는 실시예가 제공된다. 매니폴드 섹션의 상부 및 하부에 다른 온도의 냉각 공기가 공급된다. 2개의 대향 배치된 매니폴드 섹션의 냉각 공기의 온도는 동일하다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)의 연속 필라멘트를 제조하기 위한 전형적인 파라미터가 한편으로 지시되고, 폴리프로필렌의 연속 필라멘트의 제조를 위한 전형적인 파라미터가 다른 한편으로 지시된다. 폴리프로필렌 운용의 경우, 바람직한 최소값(좌측 컬럼) 및 바람직한 최대값(우측 컬럼)이 또한 열거된다. 각각 특정된 냉각 공기 스트림은 2개의 대향하는 매니폴드 섹션으로부터 유입되는 체적 유량을 지칭한다. 매니폴드 섹션의 수직 높이, 냉각 공기 스트림 및 냉각 공기 속도는 다음 표에 표시된다.
상부 매니폴드 섹션
PET PP(min) PP(max)
높이 mm 200 200 200
체적 유량 m3/h/m 400 800 3000
공기 속도 m/s 0.22 0.44 1.67
하부 매니폴드 섹션
PET PP(min) PP(max)
높이 mm 600 600 600
체적 유량 m3/h/m 11000 3000 8000
공기 속도 m/s 2.04 0.56 1.48
본 발명에 따른 방법에 의해 연속 필라멘트가 폴리프로필렌(PP)으로 제조되는 경우, 매니폴드 또는 매니폴드의 매니폴드 섹션 내의 냉각 공기 속도는 바람직하게는 0.25 내지 1.9 m/s, 유리하게는 0.3 내지 1.8 m/s, 바람직하게는 0.35 내지 1.7 m/s이다. 연속 PP 필라멘트의 제조 중에, 냉각 공기 스트림은 바람직하게는 500 내지 9500 m3/h/m, 보다 바람직하게는 600 내지 8300 m3/h/m, 특히 바람직하게는 650 내지 8100 m3/h/m이다. 본 발명에 따른 방법에 의해 연속 필라멘트가 폴리에스터로 제조되는 경우, 냉각 공기 속도는 바람직하게는 0.15 내지 3 m/s, 보다 바람직하게는 0.15 내지 2.5 m/s이다. 연속 폴리에스터 필라멘트의 제조 중에, 냉각 공기 스트림은 200 내지 14000 m3/h/m, 바람직하게는 250 내지 13000 m3/h/m인 것이 권장된다.
본 발명의 권장되는 실시예에 따르면, 동일한 양의 공기 또는 실질적으로 동일한 양의 공기, 따라서 동일한 냉각 공기 스트림 또는 실질적으로 동일한 냉각 공기 스트림이 2개의 대향 배치된 매니폴드 또는 2개의 대향 배치된 매니폴드 섹션으로부터 도입된다. 그러나, 2개의 대향 배치된 매니폴드 또는 매니폴드 섹션으로부터 서로 다른 냉각 공기 스트림이 공급될 수도 있다. 냉각 공기 스트림의 분포는 대향 배치된 매니폴드 또는 대향 배치된 매니폴드 섹션과 관련하여 40 내지 60%일 수 있다(냉각 공기의 비대칭 도입). 다른 설계 변형에 따르면, 냉각 공기의 비대칭 도입은 매니폴드 또는 매니폴드 섹션의 상부 영역 또는 상부 영역들을 차폐하는 것에 의해 달성될 수 있으며, 이 차폐는 높이의 100 mm까지에 걸쳐 발생할 수 있다. 또한, 비대칭 상태는 대향 배치된 매니폴드 또는 매니폴드 섹션을 서로에 대하여 수직 방향으로 오프셋되도록 배치함으로써 설정될 수 있다. 이 수직 오프셋은 100 mm까지 가능하다. 또한, 매니폴드 또는 매니폴드 섹션의 100 mm까지의 측방향 오프셋(CD 방향으로)도 가능하다. 위에서 설명한 방안은 서로 결합될 수도 있다. 또한, 엣지 영역이 CD 방향으로 매니폴드의 또는 매니폴드 섹션의 폭에 대해 차폐되는 것은 본 발명의 범위 내에 있다. 따라서, 냉각 챔버로 냉각 공기를 도입하는 것은 CD 폭의 85 내지 90%에 걸쳐 일정하고 균일한 방식으로 수행될 수 있지만 엣지 영역에서 개별적으로 설정될 수 있다.
본 발명에 따라 필라멘트 또는 스펀본드 부직포가 폴리올레핀, 특히 폴리프로필렌으로 제조되는 경우, 2,000 m/min 이상, 특히 2200 m/min 이상 또는 2500 m/min 이상의 얀(yarn) 속도 또는 필라멘트 속도로 작업하는 것이 가능하다. 필라멘트 또는 스펀본드 부직포가 폴리에스터, 특히 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로 제조되는 경우, 본 발명과 관련하여, 4000 m/min 이상, 특히 5000 m/min 이상의 얀 속도가 달성될 수 있다. 인용된 얀 속도는 무엇보다도 본 발명에 따른 조치 중에 어떠한 품질 손실없이 달성될 수 있다. 본 발명에 따른 장치가 전술한 얀 속도로 작업하는 것이 가능하다는 이해를 통해 구성 또는 설정되는 것은 본 발명의 범위 내에 속한다. 매니폴드의 독창적인 설계는 이러한 높은 얀 속도에서 특히 유용함이 입증되었다. 본 발명의 방법의 일 실시예에 따르면, 150 kg/h/m을 초과하는 처리량 또는 200 kg/h/m을 초과하는 처리량이 적용된다.
본 발명은 본 발명에 따른 장치 및 본 발명에 따른 방법을 사용하여 특히 표면 범위에 걸쳐 매우 균질한 특성을 갖는 우수한 품질의 스펀본드 부직포가 달성될 수 있다는 발견에 기초한다. 본 발명과 관련하여, 스펀본드 부직포는 불완전성 및 결함이 거의 없도록 제조될 수 있거나, 적어도 불완전성 및 결함이 가능한 최대의 정도로 최소화될 수 있다. 이러한 장점이 전술한 높은 필라멘트 속도 및 높은 처리량에서도 달성될 수 있다는 것은 이 점에 있어서 특히 주목할 만하다. 매니폴드의 창의적인 설계 및 본 발명에 따른 냉각 공기 유동의 균질화로 인하여, 제조된 스펀본드 부직포에 이러한 유리한 특성이 달성될 수 있다. 본 발명은 냉각 공기의 균질화가 필라멘트에 매우 긍정적으로 영향을 미치므로, 부직 웹의 바람직하지 못한 불완전성 또는 결함이 궁극적으로 방지되거나 크게 최소화될 수 있다는 발견에 기초한다. 냉각 공기의 균질화는 그럼에도 불구하고 비교적 저렴하고 효과적인 방법으로 달성될 수 있다. 이는 본 발명에 따른 장치가 장비의 셋업을 거의 요하지 않고 비용 효과적이라는 특징을 갖는다는 것을 의미한다. 따라서, 본 발명에 따른 방법은 비교적 용이하고 저렴하게 수행될 수 있다.
본 발명은 오직 하나의 실시예를 예시하는 개략도를 참조하여 이하에서 더 상세하게 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 수직 단면도이고,
도 2는 매니폴드 및 냉각 챔버의 냉각기를 예시하는 도 1의 세부 구성을 통한 대규모 단면도이고,
도 3은 매니폴드의 제1 실시예를 통한 단면도이고,
도 4는 도 3과 유사한 제2 실시예의 도면이고,
도 5는 연결된 매니폴드를 갖는 분할 공급 도관을 통한 단면도이고,
도 6은 상류 및 하류 유동 스크린을 갖는 유동 교정기의 서브 어셈블리의 사시도이고,
도 7은 유동 교정기의 일부를 통한 단면도이다.
상기 도면들은 연속 필라멘트(1), 특히 열가소성 수지의 연속 필라멘트(1)로 스펀본드 부직포를 제조하기 위한 본 발명에 따른 장치를 예시한다. 장치는 연속 필라멘트(1)를 방사하기 위한 방사구(2)를 포함한다. 이들 방사된 연속 필라멘트(1)는 냉각 챔버(4) 및 냉각 챔버(4)의 서로 대향한 측에 2개의 매니폴드(5, 6)를 가지는 냉각기로 방사된다. 냉각 챔버(4) 및 매니폴드(5, 6)는 기계 방향(MD)을 가로질러, 그에 따라 장치의 CD 방향으로 연장된다. 냉각 공기는 대향 배치된 매니폴드(5, 6)로부터 냉각 챔버(4)로 공급된다.
바람직하게 그리고 본 실시예에서, 모노머 추출기(7)가 방사구(2)와 냉각기(3) 사이에 제공된다. 이 모노머 추출기(7)에 의해, 방사 공정에 의해 생성된 부적절한 가스가 장치로부터 제거될 수 있다. 이러한 가스는 예를 들어 모노머, 올리고머 또는 분해 생성물 및 유사한 물질일 수 있다.
필라멘트 유동 방향(FS)으로, 냉각기(3) 다음으로 필라멘트(1)가 신장되는 스트레처(stretcher)(8)가 제공된다. 바람직하게 그리고 본 실시예에서, 스트레처(8)는 냉각기(3)를 스트레처(8)의 스트레치 터널(10)에 연결시키는 중간 통로(9)를 구비한다. 특히 바람직한 실시예 및 본 실시예에 따르면, 냉각기(3) 및 스트레처(8)의 서브 어셈블리 및/또는 냉각기(3), 중간 통로(9) 및 스트레치 터널(10)의 서브 어셈블리는 폐쇄 시스템이다. "폐쇄 시스템"은 특히, 냉각기(3)로의 냉각 공기의 공급을 제외하고, 이 서브 어셈블리에서 더 이상의 공기 공급이 이루어지지 않는다는 것을 의미한다.
바람직하게 그리고 본 실시예에서, 필라멘트(1)가 안내되는 디퓨저(11)가 필라멘트 유동(FS)의 방향으로 스트레처(8)로부터 연장된다. 권장되는 실시예 및 본 실시예에서, 2차 공기 유입 갭(12)이 2차 공기를 디퓨저(11)로 도입하기 위해 스트레처(8) 사이 및/또는 스트레치 터널(10)과 디퓨저(11) 사이에 제공된다. 바람직하게 그리고 본 실시예에서, 디퓨저(11)를 통과한 후, 필라멘트는 부착 장치, 즉 여기서는 메쉬 벨트(13) 상에 부착된다. 필라멘트 부착물 또는 부직 웹(14)은 이후 메쉬 벨트(13)에 의해 기계 방향(MD)으로 전달 또는 이송된다. 유리하게 그리고 본 실시예에서, 메쉬 벨트(13)를 통해 공기 또는 프로세스 공기를 흡입하기 위한 추출기가 부착 장치 아래 또는 메쉬 벨트(13) 아래에 제공된다. 이를 위해, 바람직하게는 흡착 영역(15)이 메쉬 벨트(13) 아래에, 본 실시예에서는 디퓨저 출구 아래에 제공된다. 바람직하게는, 흡입 영역(15)은 적어도 디퓨저 출구의 폭(B)에 걸쳐 연장된다. 바람직하게 그리고 본 실시예에서, 흡입 영역(15)의 폭(b)은 디퓨저 출구의 폭(B)보다 크다.
바람직한 실시예 및 본 실시예에 따르면, 각각의 매니폴드(5, 6)는 상이한 온도의 냉각 공기가 공급될 수 있는 2개의 매니폴드 섹션(16, 17)으로 분할된다. 본 실시예에서, 냉각 공기는 각각의 상부 매니폴드 섹션(16)으로부터 온도(T1)로 공급될 수 있는 반면, 냉각 공기는 2개의 하부 매니폴드 섹션(17) 각각으로부터 온도(T1)와 상이한 온도(T2)로 공급될 수 있다.
바람직한 실시예 및 본 실시예에 따르면, 바람직하게는 본 실시예에서 각각의 매니폴드(5, 6)의 양자의 매니폴드 섹션(16, 17)에 걸쳐 연장되는 냉각 챔버 측의 각각의 매니폴드(5, 6)에 유동 교정기(flow straightener)(18)가 제공된다. 2개의 유동 교정기(18)는 필라멘트(1)에 입사하는 냉각 공기 유동을 정류하는 역할을 한다. 유동 교정기는 이하에서 더 상세히 설명될 것이다.
본 발명에 따르면, 냉각 공기를 공급하기 위한 적어도 하나의 도관(22)이 각각의 매니폴드(5, 6)에 연결된다. 각각의 이러한 도관(22)은 냉각 공기가 매니폴드(5, 6) 내로 통과할 때 매니폴드(5, 6)의 단면적(QL)으로 확대되는 단면적(Qz)을 가진다. 하류 단면적(QL)은 바람직하게는 도관(22)의 상류 단면적(Qz)의 적어도 3배, 바람직하게는 적어도 4배이다. 도관(22)의 단면적(QZ)이 매니폴드(5, 6)의 단면적(QL)의 3 내지 15배로 증가되는 것은 본 발명의 범위 내에 있다.
또한, 각각의 매니폴드(5, 6) 내의 적어도 하나의 평면형 균질화 요소(23)가 매니폴드(5, 6)로 도입된 냉각 공기 유동을 균질화하는 것은 본 발명의 범위 내에 속한다. 유리하게는, 적어도 하나의 평면 균질화 요소(23)는 매니폴드(5, 6)의 각각의 매니폴드 섹션(16, 17)에 제공된다. 특히 바람직한 실시예에 따르면, 균질화 요소(23)는 다공성이며, 특히 다수의 구멍(25)을 갖는 천공된 플레이트(24) 및/또는 다수의 메쉬(27)를 갖는 균질화 스크린(26)이다. 본 발명의 특히 바람직한 실시예 및 본 실시예에 따르면, 복수의 균질화 요소(23)가 냉각 공기의 유동 방향으로 유동 교정기(18)로부터 간격을 두고 각각의 매니폴드(5, 6) 또는 각각의 매니폴드 섹션(16, 17)에 서로 이격되게 연속적으로 제공된다. 바람직하게 그리고 본 실시예에서, 유동 교정기(18)와 유동 교정기(18)에 가장 가까운 균질화 요소(23) 사이의 간격(a1)은 적어도 50 mm, 바람직하게는 적어도 100 mm이다. 유동 방향으로 매니폴드(5, 6) 또는 매니폴드 섹션(16, 17)에 연속적으로 제공되는 2개의 균질화 요소(23) 사이의 상호 간격(ax)도 역시 적어도 50 mm, 바람직하게는 적어도 100 mm이다.
본 발명에 따르면, 냉각 공기가 자유롭게 통과할 수 있는 평면형 균질화 요소(23)의 자유 개방 표면적은 평면형 균질화 요소(23)의 전체 표면적의 1 내지 40%, 바람직하게는 2 내지 35%, 보다 바람직하게는 2 내지 30%를 구성한다. 하나의 설계 변형에 따르면, 평면형 균질화 요소(23)의 자유 개방 표면적은 2 내지 25%, 유리하게는 2 내지 20%, 특히 2 내지 15%이다. 특히 바람직하게 그리고 본 실시예에서, 냉각 공기가 자유롭게 유동하는 연속적으로 제공된 균질화 요소(23)의 자유 개방 표면 또는 표면적은 관련 유동 교정기(18) 측으로 또는 냉각 챔버(4) 측으로 균질화 요소(23)에서 균질화 요소(23)로 증가한다. 유리하게 그리고 본 실시예에서, 균질화 요소(23)의 표면은 관련 매니폴드(5, 6) 또는 관련 매니폴드 섹션(16, 17)의 전체 단면적(QL)에 걸쳐 연장된다.
도 3 및 도 4는 각각 매니폴드(5)를 통한 단면도을 예시한다. 전체 매니폴드(5, 6) 대신에, 매니폴드(5, 6)의 오직 하나의 매니폴드 섹션(16, 17)에 대해서만 예시될 수 있다. 도 3에 따른 실시예에서, 도관(22)의 상류 단면적(QZ)은 매니폴드(5)의 하류 단면적(QL)으로 구배 없이 바로 증가한다. 4개의 균질화 요소(23)가 유동 교정기(18)의 상류의 냉각 공기의 유동 방향으로 이격되게 상기 매니폴드(5)에 제공된다. 본 실시예에서, 균질화 요소(23.0)는 도관(22)과 매니폴드(5) 사이의 전이 영역에 위치되고, 단지 도관(22)의 단면(QZ)에 걸쳐 연장된다. 다른 균질화 요소(23.1, 23.2, 23.3)는 각각 서로 간격을 두고 그리고 유동 교정기(18)로부터 간격을 두고 매니폴드(4)에 제공된다. 이들 균질화 요소는 매니폴드(5)의 전체 단면(QL)에 걸쳐 연장된다. 다음의 표는 도 3에 따른 균질화 요소(23.0 내지 23.3)에 대한 예시적인 전형적인 파라미터, 즉 각각의 경우 1000 mm의 시스템 폭(CD 방향의)에 대한 파라미터를 예시한다. 표의 좌측 칼럼은 균질화 요소(23)의 수직 높이(h)를 mm 단위로 먼저 나열하고, 그 다음에 각각의 균질화 요소(23)의 총 면적을 나타내며, 우측의 2개의 칼럼은 냉각 공기가 자유롭게 흐를 수 있는 자유 개방 표면적 또는 표면적을 퍼센트 및 mm2로 지시한다. 상대 자유 표면적은 다음 공식을 사용하여 계산된다: 균질화 요소의 단면적 × 균질화 요소의 단면적/교정기 부근의 유출 단면의 표면적. 균질화 요소(23.1, 23.2, 23.3)의 경우, 상대 자유 표면적(%)은 자유 개방 표면적(%)과 일치한다. 도관(22)에 대응하는 단면적을 갖는 균질화 요소(23.0)의 경우, 이것은 오직 1%의 상대 자유 표면적을 제공한다. 간격(a)(mm)은 유동 교정기(18)로부터의 개별 균질화 요소(23)의 간격(a)에 해당한다. 마지막 칼럼의 정수값은 균질화 요소(23)의 상대 자유 표면적을 유동 교정기(18)로부터의 이들 균질화 요소(23)의 간격(a)에 대해 도식화할 때 곡선 아래의 면적에 대응한다.
요소 높이 H
mm		 표면적
mm2 		자유 개방 표면적
% mm2 		상대 자유 표면적
%		 간격 a

mm		 적분
23.0 350 350000 4% 14000 3% 1200
23.1 500 500000 6% 30000 6% 800 17.6
23.2 500 500000 8% 40000 8% 600 14
23.3 500 500000 10% 50000 10% 400 18
합계: 49.6
도 3에 따른 매니폴드(5)의 높이(H)는 본 실시예에서 500 mm일 수 있고, 유동 교정기(18)로부터 도관(22)의 입구까지의 매니폴드(5)의 길이(l)는 1000 mm일 수 있다. 본 발명의 특히 바람직한 실시예에 따르면, 전술한 정수값의 합은 45보다 크고, 바람직하게는 50보다 크고, 보다 바람직하게는 65보다 크다.
도 4는 본 발명에 따른 매니폴드(5)의 제2 실시예를 예시한다. 여기에도 4개의 균질화 요소(23.0 내지 23.3)가 사용된다. 그러나, 도 3에 따른 실시예에 비해, 여기서는 매니폴드(5)의 전체 단면(QL)에 대한 도관(22)의 단면(QZ)의 계단식 확장이 일어난다. 이러한 계단식 확장은 유리하게는 유동 교정기(18) 측으로 4개의 벽 모두에 걸쳐 직육면체 형상의 매니폴드(5)에서 일어난다. 계단식 단면 확장으로 인한 차이와는 별도로, 도 4에 따른 본 실시예에서의 치수는 도 3에 따른 실시예에서의 치수에 대응한다. 도 3과 관련한 표와 유사하게, 도 4의 실시예에 대한 파라미터가 다음의 표에 나열되어 있다:
요소 높이 H
mm		 표면적
mm2 		자유 개방 표면적
% mm2 		상대 자유 표면적
%		 간격 a

mm		 적분
23.0 350 300000 3% 9000 2% 1000
23.1 400 400000 6% 24000 5% 800 6.6
23.2 450 450000 8% 36000 7% 600 12
23.3 500 500000 10% 50000 12% 300 28.8
합계: 47.4
도 5는 매니폴드(5)에 대한 만곡된 도관(22)의 연결 영역을 예시한다. 이 실시예에 따르면, 도관(22)을 개별적인 선분으로 분할하는 분할 요소(28)가 도관(22)에 제공된다. 도관 섹션의 이러한 분할 또는 베인(vaning) 덕분에, 냉각 공기 흐름의 추가적인 균등화가 달성될 수 있다. 특히, 여기서의 냉각 공기 흐름은 예비 균등화를 거치므로 말하자면 매니폴드(5)에 더 균등화 또는 균질화되게 제공된다.
도 6은 본 발명의 측면에서 바람직하게 사용되는 유동 교정기(18)의 사시도를 예시한다. 유동 교정기(18)는 필라멘트(1)에 입사하는 냉각 공기 유동을 정류하는 역할을 한다. 바람직하게 그리고 본 실시예에서, 각 유동 교정기(18)는 상기 목적을 위해 필라멘트 유동(FS)의 방향에 수직으로 배향된 복수의 유로(19)를 구비한다. 이들 유로(19)는 각각 통로 벽(20)에 의해 구획되며 바람직하게는 직선형이다. 바람직한 실시예 및 본 실시예에 따르면, 각각의 유동 교정기(18)의 자유 또는 개방 표면적은 유동 교정기(18)의 전체 면적의 90% 초과의 면적을 구성한다. 유리하게 그리고 본 실시예에서, 유로(19)의 최소 내경(Di)에 대한 유로(19)의 길이(L)의 비율은 1 내지 10의 범위, 유리하게는 1 내지 9의 범위에 있다. 예로서 그리고 도 7에 따른 실시예에서, 유동 교정기(18)의 유로(19)는 육각형 또는 벌집 형상의 단면을 가질 수 있다. 최소 내경(Di)는 여기서 육각형의 대향 변 사이에서 측정된다.
바람직한 실시예 및 본 실시예에 따르면, 각각의 유동 교정기(18)는 냉각 공기 흡입 측(ES) 및 냉각 공기 배출 측(AS) 모두에 유동 스크린(21)을 구비한다. 바람직하게 그리고 본 실시예에서, 각각의 유동 교정기(18)의 2개의 유동 스크린(21)은 유동 교정기(18)의 바로 앞 또는 뒤에 제공된다. 이와 관련하여, 유동 스크린(21)은 균질화 스크린인 균질화 요소(23)와 구별되어야 한다. 바람직하게 그리고 본 실시예에서, 유동 교정기(18)의 2개의 유동 스크린(21), 더 구체적으로 이러한 유동 스크린(21)의 표면은 유동 교정기(18)의 유로(19)의 종방향에 수직으로 정렬된다. 유동 스크린(21)은 0.1 내지 0.5 mm, 바람직하게는 0.1 내지 0.4 mm의 메쉬 크기 및 0.05 내지 0.35, 바람직하게는 0.05 내지 0.32의 와이어 두께를 가지는 것이 유리한 것으로 판명되었다.

Claims (20)

  1. 연속 필라멘트(1), 특히 열가소성 수지로 이루어진 연속 필라멘트(1)로부터 스펀본드 부직포를 제조하는 장치로서,
    상기 연속 필라멘트(1)를 방사하는 방사구(spinneret)(2);
    방사된 필라멘트(1)를 냉각 공기로 냉각시키는 냉각 챔버(4);
    냉각 챔버(4)의 서로 대향한 측에 배치된 2개의 매니폴드(5, 6)로서, 대향 배치된 매니폴드(5, 6)로부터 냉각 챔버(4) 내로 냉각 공기가 도입될 수 있도록 배치된, 2개의 매니폴드(5, 6);
    냉각 공기를 공급하는 적어도 하나의 도관(22)으로서, 상기 도관(22)은 단면적(QZ)을 갖고 있고 각각의 매니폴드에 연결되며, 상기 도관(22)의 단면적(QZ)은 냉각 공기가 매니폴드(5, 6) 내로 통과함에 따라 매니폴드(5, 6)의 단면적(QL)까지 증가되고, 상기 단면적(QL)은 도관(22)의 단면적(QZ)의 적어도 2배, 바람직하게는 적어도 3배인 구성을 가지는, 적어도 하나의 도관(22);
    상기 냉각 챔버(4)의 상류에서 각각의 매니폴드(5, 6) 내에 제공되는 적어도 하나의 유동 교정기(18); 및
    상기 매니폴드(5, 6)에 도입된 냉각 공기 흐름을 균질화하도록, 냉각 공기의 유동 방향으로 상기 유동 교정기(18)로부터 상류에서 매니폴더(5, 6) 내에 상기 유동 교정기(18)로부터 간격을 두고 제공되는 적어도 하나의 평면형 균질화 요소(23)로서, 상기 평면형 균질화 요소(23)는 복수의 개구를 가지며, 상기 평면형 균질화 요소(23)의 자유 개방 표면적은 상기 평면형 균질화 요소(23)의 총 표면적의 1 내지 40%, 바람직하게는 2 내지 35%, 더 바람직하게는 2 내지 30%인 구성을 가지는, 적어도 하나의 평면형 균질화 요소(23)
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 필라멘트(1)의 이동 방향으로 상기 냉각 챔버(4)로부터 연장되는 스트레처(8)가 제공되며, 상기 냉각 챔버(4) 및 상기 스트레처(8)는 냉각 챔버(4) 내로의 냉각 공기의 공급 이외에 추가적인 공기 공급이 이루어지지 않는 폐쇄 시스템인 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 매니폴드(5, 6)는 400 내지 1500 mm, 바람직하게는 500 내지 1200 mm, 보다 바람직하게는 600 내지 1000 ㎜의 높이(H) 또는 수직 높이(H)를 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도관(22)의 단면적(QZ)은 상기 매니폴드(5, 6)의 단면적(QL)의 3 내지 15배로 증가되는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 유동 교정기(18)는 필라멘트(1) 또는 필라멘트 유동의 이동 방향에 대해 횡방향으로 배향된 복수의 유로(19)를 구비하며, 상기 유로(19)는 통로 벽(20)에 의해 경계가 정해지고, 상기 유동 교정기(18)의 개방 표면적은 바람직하게는 85%보다 크고, 보다 바람직하게는 90%보다 크며, 상기 유로(19)의 내경(D)에 대한 상기 유로(19)의 길이(L)의 비율(L/D)은 유리하게는 1 내지 15, 바람직하게는 1 내지 10, 보다 바람직하게는 1.5 내지 9인 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 매니폴드(5, 6)에 공급되는 냉각 공기 스트림은 분할 공급 도관의 별개의 분기부들 및/또는 세그먼트들을 통해 분할 유입되는 복수의 서브 스트림으로 분할되는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 냉각 공기 스트림은 2 내지 5개, 바람직하게는 2 내지 3개의 서브 스트림으로 분할되는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 적어도 2개의 서브 스트림의 냉각 공기는 상이한 공기 속도 및/또는 상이한 공기 온도 및/또는 상이한 공기 습도를 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 매니폴드(5, 6)는 바람직하게는 상이한 온도의 냉각 공기가 공급될 수 있는 적어도 2개, 바람직하게는 2개의 매니폴드 섹션(16, 17)으로 분할되며, 냉각 공기의 적어도 하나의 서브 스트림은 각각의 매니폴드 섹션(16, 17)으로 공급될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 균질화 요소(23)는 특히 복수의 구멍(25)을 갖는 천공된 플레이트(24)로서의 천공된 요소이고, 상기 구멍은 바람직하게는 1 내지 10 mm, 더욱 바람직하게는 1.5 내지 9 mm, 매우 바람직하게는 1.5 내지 8 mm의 개구 직경(d)을 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 균질화 요소(23)는 복수의 메쉬(27)를 갖는 균질화 스크린이고, 상기 균질화 스크린은 바람직하게는 0.1 내지 0.5 mm, 보다 바람직하게는 0.12 내지 0.4 mm, 매우 바람직하게는 0.15 내지 0.35 mm의 메쉬 폭(26)을 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 평면형 균질화 요소(23)는 냉각 공기의 유동 방향으로 대응하는 매니폴드(5, 6)의 유동 교정기(18)의 전방에 적어도 50 mm, 바람직하게는 적어도 80 mm, 보다 바람직하게는 적어도 100 mm의 간격(a1)을 두고 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 균질화 요소(23)가 매니폴드(5, 6) 내에서 서로 이격되도록 냉각 공기의 유동 방향으로 유동 교정기(18)로부터 간격을 두고 차례로 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 유동 방향으로 매니폴드(5, 6)에 차례로 제공되는 2개의 균질화 요소(23) 사이의 간격(ax)은 적어도 50 mm, 바람직하게는 적어도 80 mm, 보다 바람직하게는 적어도 100 mm인 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 차례로 제공되는 상기 균질화 요소(23)들의 자유 개방 표면적은 관련된 유동 교정기(18)을 향해 하나의 균질화 요소(23)에서 다른 균질화 요소(23)로 가면서 증가하는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 균질화 요소(23)의 표면적은 적어도 관련 매니폴드(5, 6)의 단면적(QL)의 과반 이상에 걸쳐 또는 매니폴드(5, 6)의 관련 매니폴드 섹션(16, 18)의 단면적의 과반 이상에 걸쳐 연장되는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 도관(22)의 단면적(QZ)은 매니폴드(5, 6)의 단면적(QL) 또는 매니폴드(5, 6)의 매니폴드 섹션(16, 17)의 단면적으로 단계적 방식으로, 특히 복수의 단계로, 또는 연속적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 연속 필라멘트, 특히 열가소성 수지로 이루어진 연속 필라멘트(1)로부터 스펀본드 부직포를 제조하는 방법으로서,
    상기 연속 필라멘트(1)는 방사구(2)로부터 방사되고 냉각 공기에 의해 냉각 챔버(4) 내에서 냉각되며, 상기 냉각 공기는 상기 냉각 챔버(4)의 서로 대향한 측에 제공된 매니폴드(5, 6)로부터 냉각 챔버(4)로 도입되고,
    상기 냉각 공기는 냉각 공기를 균질화하는 적어도 하나의 평면형 균질화 요소(23)를 통해 매니폴드(5, 6) 내에서 안내되고, 상기 평면형 균질화 요소(23)는 복수의 개구를 가지며, 상기 평면형 균질화 요소(23)의 자유 개방 표면적은 상기 평면형 균질화 요소(23)의 총 표면적의 1 내지 40%, 바람직하게는 2 내지 35%, 보다 바람직하게는 2 내지 30%를 구성하며,
    상기 냉각 공기는 상기 평면형 균질화 요소(23)에 후속하여 바람직하게는 유동 교정기(18)를 통해 냉각 챔버(4)로 도입되는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 냉각 공기는 0.15 내지 3 m/s, 바람직하게는 0.15 내지 2.5 m/s, 보다 바람직하게는 0.17 내지 2.3 m/s의 공기 속도로 냉각 챔버(4) 내의 필라멘트에 적용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 냉각 챔버(4) 내의 필라멘트에 200 내지 14000 m3/h/m, 바람직하게는 250 내지 13000 m3/h/m, 보다 바람직하게는 300 내지 12000 m3/h/m의 냉각 공기 스트림이 적용되는 것을 특징으로 하는 방법.
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