KR20220048879A - 열방성 액정 폴리머를 이용한 모노 필라멘트 제조 장치 - Google Patents

열방성 액정 폴리머를 이용한 모노 필라멘트 제조 장치 Download PDF

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KR20220048879A
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Abstract

본 발명은 열방성 액정 폴리머를 이용한 모노 필라멘트 제조 장치에 관한 것으로서, 기존의 모노 필라멘트와 멀티 필라멘트의 제조 방식이 아닌 물성이 고르고 내마모성과 인장강도가 향상된 열방성 액정 폴리머의 제조에 관한 열방성 액정 폴리머를 이용한 모노 필라멘트 제조 장치에 관한 것이다. 이를 위해 기 설정된 용융 온도로 열방성 액정 폴리머를 용융시키는 압출부, 압출부에 의해 용융된 열방성 액정 폴리머를 기 설정된 노즐 직경을 통해 수직하방으로 토출하는 노즐부, 수직 하방으로 토출되는 용융된 모노 필라멘트를 감싸도록 배치되면서 고형화 방지 온도를 수직 하방의 연신 및 고형화 방지 공간에 제공함으로써 용융된 모노 필라멘트의 고형화를 방지하고 1차 연신이 일어나는 고형화 방지부, 고형화 방지부를 통과한 모노 필라멘트를 기 설정된 제1 롤러 속도에 따라 당기도록 순차적으로 배치된 턴 롤러부 및 제1 연신 롤러부, 제1 연신 롤러부를 통과한 모노 필라멘트의 강도 보강을 위해 기 설정된 열처리 온도를 제공하는 열처리 열풍부, 열처리 열풍부를 통과한 열 처리된 모노 필라멘트를 제2 롤러 속도에 따라 2차 연신하는 제2 연신 롤러부, 2차 연신된 모노 필라멘트를 와인딩하는 와인더부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열방성 액정 폴리머를 이용한 모노 필라멘트 제조 장치가 개시된다.

Description

열방성 액정 폴리머를 이용한 모노 필라멘트 제조 장치{Mono filament process apparatus using liquid crystal polymer}
본 발명은 열방성 액정 폴리머를 이용한 모노 필라멘트 제조 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기존의 모노 필라멘트와 멀티 필라멘트의 제조 방식이 아닌 물성이 고르고 내마모성과 인장강도가 향상된 열방성 액정 폴리머의 제조에 관한 열방성 액정 폴리머를 이용한 모노 필라멘트 제조 장치에 관한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이 종래의 모노 필라멘트 제조 장치는 압출기를 통과한 필라멘트를 냉각탕에서 냉각시키고 제1,2 연신롤러, 열풍기 또는 열탕을 이용하여 필라멘트를 제조한다. 이러한 기존의 모노 필라멘트 제조 장치는 열방성 액정 폴리머를 원료로 하는 모노 필라멘트 제조 장치에 적용할 수 없어 열방성 액정 폴리머를 원료로 하는 모노 필라멘트 제조에 적합한 장치의 개발이 필요하게 된다.
대한민국 등록특허공보 10-0572980호 대한민국 공개특허공보 10-2011-0065743호 대한민국 등록특허공보 10-0981727호 대한민국 공개특허공보 10-2016-0137641호 일본국 공표특허공보 JP 2012-512336호 일본국 특허공보 JP 3661800호
따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 물성이 고르고 내마모성과 인장강도가 향상된 열방성 액정 폴리머 제조 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
그러나, 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 본 발명의 목적은, 기 설정된 용융 온도로 열방성 액정 폴리머를 용융시키는 압출부, 압출부에 의해 용융된 열방성 액정 폴리머를 기 설정된 노즐 직경을 통해 수직하방으로 토출하는 노즐부, 수직 하방으로 토출되는 용융된 모노 필라멘트를 감싸도록 배치되면서 고형화 방지 온도를 수직 하방의 연신 및 고형화 방지 공간에 제공함으로써 용융된 모노 필라멘트의 고형화를 방지하고 1차 연신이 일어나는 고형화 방지부, 고형화 방지부를 통과한 모노 필라멘트를 기 설정된 제1 롤러 속도에 따라 당기도록 순차적으로 배치된 턴 롤러부 및 제1 연신 롤러부, 제1 연신 롤러부를 통과한 모노 필라멘트의 강도 보강을 위해 기 설정된 열처리 온도를 제공하는 열처리 열풍부, 열처리 열풍부를 통과한 열 처리된 모노 필라멘트를 제2 롤러 속도에 따라 2차 연신하는 제2 연신 롤러부, 2차 연신된 모노 필라멘트를 와인딩하는 와인더부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열방성 액정 폴리머를 이용한 모노 필라멘트 제조 장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.
또한, 고형화 방지부는 연신 및 고형화 방지 공간에 배치되어 1차 연신이 중력에 의해 이루어지면서 용융된 모노 필라멘트의 고형화를 방지하도록 하는 열전도성 재질로 이루어진 방사관이며, 방사관 내측에는 고형화 방지 온도가 100 ~ 150℃ 유지됨으로써 노즐부를 통과한 용융된 모노 필라멘트가 고형화되지 않으면서 중력에 의해 연신된다.
또한, 방사관은 노즐부의 토출 포트와 연결 접속되는 방사관 유입 포트부, 방사관 유입 포트부를 통해 유입된 용융된 모노 필라멘트가 중력에 의해 1차 연신되고, 용융된 모노 필라멘트의 고형화를 방지하도록 고형화 방지 온도가 유지되는 방사관 몸체부, 1차 연신된 모노 필라멘트가 턴 롤러부로 배출되도록 모노 필라멘트 배출 개구가 형성된 방사관 배출 포트부를 포함한다.
또한, 방사관 몸체부로 유입된 용융된 모노 필라멘트가 서로 엉겨 붙지 않도록 하면서 고형화가 방지되도록 하는 미풍의 열풍을 공급하는 고형화 방지 열풍부를 더 포함하며,
방사관 몸체부는 고형화 방지 열풍부로부터 공급된 미풍의 열풍이 유입되도록 몸체의 상측 영역에 수직방향으로 형성된 열풍 통과 홈, 유입된 열풍이 방사관 몸체부를 순환하도록 몸체의 상측에서 수직 하방으로 바람을 공급하는 순환 팬을 포함함으로써 열풍에 의해 고형화 방지 온도가 유지된다.
또한, 방사관 몸체부의 외측 둘레방향으로 배치된 밴드 히터부를 더 포함하며, 밴드 히터부에 의해 고형화 방지 온도가 유지된다.
또한, 방사관과 턴 롤러부의 사이 공간에 배치되어 모노 필라멘트가 서로 붙지 않도록 분리시키는 필라멘트 분리 가이드부를 더 포함한다.
또한, 기 설정된 용융 온도는 290 ~ 310℃로 설정되며, 기 설정된 노즐 직경은 0.7mm 내지 1.0mm로 설정되며, 턴 롤러부 및 제1 연신 롤러부의 제1 롤러 속도는 75mpm ~ 95mpm으로 설정되며, 기 설정된 열처리 온도는 200∼250℃로 설정되며, 제2 연신 롤러부의 제2 롤러 속도는 165mpm ~ 209mpm으로 설정되며, 고형화 방지 온도가 용융 온도에 비해 상대적으로 낮게 설정되며, 제1 롤러 속도가 제2 롤러 속도에 비해 느리게 설정됨으로써 방사관 몸체부에서 1차 연신이 이루어지면서 고형화가 방지된다.
전술한 바와 같은 본 발명에 의하면 물성이 고르고 내마모성과 인장강도가 향상된 모노 필라멘트를 제공할 수 있는 효과가 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 종래의 멀티 필라멘트 제조 장치를 대략적으로 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 열방성 액정 폴리머를 이용한 모노 필라멘트의 제조 장치를 개략적으로 도시한 도면이고,
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 고형화 방지 온도를 제공하기 위한 장치를 도시한 도면이고,
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 고형화 방지 온도를 제공하기 위한 장치를 도시한 도면이고,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 필라멘트 분리 가이드부를 도시한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 일실시예는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다. 또한, 종래 기술 및 당업자에게 자명한 사항은 설명을 생략할 수도 있으며, 이러한 생략된 구성요소(방법) 및 기능의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위내에서 충분히 참조될 수 있을 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 열방성 액정 폴리머를 이용한 모노 필라멘트 제조 장치는 열방성 액정 폴리머(일예로서 폴리에스터) 원료를 이용하여 용융 압축한 후 연방 함으로써 모노 필라멘트를 제조하는 장치이다. 열방성 액정 고분자는 기존 유방성 액정 고분자인 아라미드와 동등 수준의 고강도를 지니고 있으며, 용융 방사가 가능하여 아라미드 대비 고효율 저비용의 높은 생산성을 기대할 수 있다. 또한, 열방성 액정 고분자는 용매의 회수가 불필요하여 재활용할 수 있는 친환경 소재이다.
현재 상업화된 대표적인 열방성 액정 고분자 섬유는 Vectran 섬유로, 파라하이드록시 안식향산과 하이드록시 나프토익산의 공중합체로 구성된 전 방향족 폴리에스터 레진을 용융 방사하여 제조된 multi-filament 원사이다. 용융 방사가 가능한 열방성 액정인 Vectran 섬유는 수분 흡수율이 낮아 흡습 상태에서의 강도 및 내구성이 우수하여 해양로프 및 케이블과 어망에 적용되고 있는 슈퍼 섬유이다. 최근에는 적용 분야가 스포츠 네트, 프린트 기판 및 항공, 우주, 군사용의 복합재료에 적용되고 있어 그 범위를 점차 확대 중이다.
한편, 액정 고분자 섬유의 원료가 되는 레진은 전 방향족 폴리에스테르 고분자로 용융 상태에서 액정성을 띄며 고내열, 고강도, 저흡습 특성이 있는 결정성 슈퍼엔지니어링 플라스틱 군에 속하며, 액정 특성으로 유동성이 매우 우수하여 고속 미세 사출성형이 가능하여 전기/전자 부품소재 분야에 다양하게 적용 중이다.
레진 중합 단계에서는 액정 폴리머 레진의 주 골격을 형성하는 주원료인 파라하이드록시 안식향산과 부원료인 바이페놀, 테레프탈산 등을 조합하여 사용하고 저용점화 및 유동성을 부여하는 분자구조 조절제로 하이드록시 나프토익산, 아이소프탈산 등을 추가로 부가하여 고분자 구조를 설계한다. 모노머 조성이 결정되면 무수초산을 사용한 아세틸화 반응 및 에스터화 반응을 이용한 축 중합 반응으로 프리폴리머를 합성한 후, 중간 수득물인 프리폴리머를 Rotary kiln에서 고상중합(Solid State Polymerization)을 통해 고분자량의 레진을 제조한다. 컴파운딩 단계에서는 레진 파우더와 첨가제를 혼합하여 이축 압출기를 통해 펠렛(Pellet)으로 제조한다. 편, 열 및 용매 등의 작용에 의해 일시적으로 유동성을 갖게 된 재료를 세공(細孔)으로부터 압출하여 이것을 계속하여 당겨 늘린 후 고화시키는, 섬유 상으로 가공하는 조작을 방사라고 하며, 섬유 상으로의 형태 효과와 더불어 분자를 섬유 축 방향으로 배향시켜 분자의 공유 결합력이 충분히 발휘될 수 있는 마이크로 구조를 형성하는 것이 필요하다. 이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 열방성 액정 폴리머를 이용한 모노 필라멘트 제조 장치에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 열방성 액정 폴리머를 이용한 모노 필라멘트 제조 장치는 압출부(100), 노즐부(200), 방사관(300), 롤러부(400), 열처리 열풍부(501), 와인더부(600)를 포함하며, 추가적으로 고형화 방지 열풍부(502), 밴드 히터부(503a,503b), 필라멘트 분리 가이드부(700)를 선택적으로 포함할 수 있다.
먼저, 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 압출부(100)는 290 ~ 310℃ 사이의 용융 온도로 원료인 열방성 액정 폴리머를 용융 압출한다. 압출부(100)의 용융 온도는 모노 필라멘트의 사이즈에 따라 바람직하게는 296~305℃ 또는 303~305℃ 사이에서 선택되는 것이 좋다. 압출부(100)에서 용융 압출된 열방성 액정 폴리머는 다음으로 노즐부(200)로 토출된다.
본 발명의 일실시예에 따른 노즐부(200)는 압출부(100)에 의해 용융 압출된 열방성 액정 폴리머를 0.7mm ~ 1.0mm 사이즈의 노즐 직경을 통해 수직 하방으로 토출한다. 상술한 용융 온도 및 노즐 직경을 통해 제조되는 모노 필라멘트는 0.2 ~ 0.4mm의 직경을 가진다. 노즐부(200)의 노즐을 통해 토출되는 용융된 모노 필라멘트는 수직 하방으로 토출되는 것이 바람직하다. 즉, 용융된 모노 필라멘트가 노즐을 통해 수직 하방으로 토출되면 중력에 의해 1차적으로 연신이 될 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 고형화 방지부(300)는 수직 하방으로 토출되는 용융된 모노 필라멘트를 둘레방향으로 감싸도록 배치된다. 즉, 고형화 방지부(300)는 수직 하방으로 토출되는 용융된 모노 필라멘트를 둘레방향으로 감쌀 수 있는 열전도성 재질로 이루어진 방사관(300)으로 구체화될 수 있다. 방사관(300)은 수직 하방으로 토출되는 용융된 모노 필라멘트의 고형화를 방지하고 1차 연신이 중력에 의해 이루어지는 연신 및 고형화 방지 공간상에 배치된다. 연신 및 고형화 방지 공간은 도 2에 도시된 노즐부(200)와 턴 롤러부(401) 사이 공간이다.
한편, 방사관은 방사관 유입 포트부(301), 방사관 몸체부(302), 방사관 배출 포트부(303)를 포함한다.
방사관 유입 포트부(301)는 노즐부(200)의 토출 포트부와 연결 접속되어 노즐부(200)로부터 토출되는 용융된 모노 필라멘트를 유입 받는다.
방사관 몸체부(302)의 내측에서는 방사관 유입 포트부(301)를 통해 유입된 용융된 모노 필라멘트가 방사관 몸체부(302)의 수직 길이방향을 따라 중력에 의해 1차 연신되며, 용융된 모노 필라멘트의 고형화를 방지하도록 고형화 방지 온도가 유지된다. 방사관 몸체부(302)의 길이는 1차 연신 및 고형화 방지를 고려하여 대략 1미터 내외로 설정되는 것이 바람직하다. 방사관 몸체부(302)에 의해 노즐부(200)에서 토출된 용융된 모노 필라멘트가 1차 연신 롤러부(402)에 의해 당겨지기 전에 실온에서 노출되는 시간을 최소화시킬 수 있는 장점이 있다. 더 나아가 실온에서 노출되는 시간의 최소화뿐만 아니라 고형화를 방지할 수 있는 고형화 방지 온도가 방사관 몸체부(302)의 내측에 유지되는 장점이 있다. 용융된 모노 필라멘트의 고형화 방지 온도는 대략적으로 100 ~ 150℃이다. 고형화 방지 온도가 유지되는 방사관 몸체부(302)의 내측에는 노즐부를 통과한 용융된 모노 필라멘트가 실온에 노출되지 않으면서 고형화 되지 않고, 더 나아가 중력에 의해 1차 연신된다.
방사관 배출 포트부(303)는 1차 연신된 모노 필라멘트가 턴 롤러부(401)로 배출되도록 하며, 턴 롤러부(401)로 모노 필라멘트를 배출하기 위해 방사관 배출 포트부(303)의 중심부에는 모노 필라멘트 배출 개구(303a)가 형성된다.
한편, 방사관 몸체부(302)의 내측에 고형화 방지 온도를 형성 유지하기 위해 제1 예로서 도 3에 도시된 바와 같이 고형화 방지 열풍부(502)를 더 포함할 수 있으며, 제2 예로서 도 4에 도시된 바와 같이 밴드 히터부(503a,503b)를 더 포함할 수 있다. 먼저 도 3을 참고하여 고형화 방지 열풍부(502)를 설명하기로 한다.
도 3에 도시된 바와 같이 제1 예로서 고형화 방지 열풍부(502)는 방사관 몸체부(302)의 내측에서 몸체 길이방향으로 중력에 의해 떨어지는 용융된 모노 필라멘트가 중력에 의해 떨어지면서 서로 엉겨 붙지 않도록 미풍의 열풍을 방사관 몸체부(302)의 내부로 공급한다. 열풍의 풍속이 강하면 모노 필라멘트가 서로 엉겨 붙을 수 있기 때문에 열풍의 풍속을 상대적으로 약하게 하는 것이 바람직하다.
또한, 방사관 몸체부(302)의 내측으로 열풍을 공급하기 위해 방사관 몸체부(302)는 열풍 통과 홈(302a)을 구비하며, 공급된 열풍의 순환을 위해 순환 팬(302b)을 구비한다.
열풍 통과 홈(302a)은 고형화 방지 열풍부로부터 공급된 미풍의 열풍이 유입되도록 방사관 몸체부(302)의 상측 영역에 둘레방향 및 수직방향으로 일정 영역 형성된다. 열풍 통과 홈(302a)이 방사관 몸체부(302)의 상측 영역에 형성되어야 후술하는 순환 팬(302b)이 수직하방으로 열풍을 순환시킬 수 있는 장점이 있다.
순환 팬(302b)은 방사관 몸체부(302)의 상측 영역에 적어도 하나 이상 배치되어 측면으로 유입되는 열풍을 수직 하방으로 순환시킨다. 다만, 열풍의 공급은 측면 뿐만 아니라 상측 방향에서 수직 하방으로 공급될 수도 있다. 이러한 열풍의 공급은 설치 환경에 따라 선택될 수 있다. 또는, 열풍은 도면에는 도시되어 있지 않으나 방사관의 내측에 구비된 관을 따라 흐름으로써 방사관 몸체부(302)가 가열되고 이에 따라 방사관 몸체부(302)의 내측이 고형화 방지 온도로 유지될 수도 있다. 이러한 간접 가열 방식은 열풍이 직접 용융된 모노 필라멘트에 접촉되지 않아 서로 엉키지 않는 장점이 있다.
한편, 순환 팬(302b)은 유입된 열풍이 방사관 몸체부를 순환하도록 방사관 몸체부(302)의 상측에서 수직 하방으로 바람을 공급함으로써 방사관 몸체부(302)의 내측 온도가 고형화 방지 온도로 유지된다. 수직 하방으로 바람이 공급되기 때문에 열풍에 의해 서로 엉겨 붙지 않게 하면서 더 나아가 방사관 몸체부(302)의 내측 온도가 고형화 방지 온도로 전체적으로 균형있게 유지되도록 할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이 고형화 방지 온도를 유지하기 위한 제2 예로서 밴드 히터부(503a,503b)는 방사관 몸체부(302)의 길이방향을 따라 외측 둘레방향으로 배치될 수 있다. 밴드 히터부(503a,503b)는 용량에 따라 하나 또는 복수로 설치될 수 있다. 밴드 히터부(503a,503b)는 방사관 몸체부(302)를 가열하기 때문에 용융된 모노 필라멘트를 간접 가열하는 방식으로서 모노 필라멘트가 서로 엉키지 않는 장점이 있다. 밴드 히터부(503a,503b)의 히팅온도를 제어하기 위한 제어부(도면 미도시)가 더 포함될 수 있다.
턴 롤러부(401)는 방사관(300)의 수직 하방에 배치되어 방사관 배출 포트부(303)를 통해 배출된 모노 필라멘트를 당긴다. 턴 롤러부(401)는 차순으로 배치된 제1 연신 롤러부(402)와 함께 75mpm ~ 95mpm의 속도로 방사관(300)의 모노 필라멘트를 당긴다. 턴 롤러부 및 제1 연신 롤러부(401.,402)의 롤러 속도는 방사관 내측의 고형화 방지 온도에 따라 달리 설정될 수 있다. 즉, 고형화 방지 온도(또는 고형화 지연 온도)가 높을 때와 낮을 때의 각각에 대해 롤러 속도가 달리 설정된다. 롤러 속도는 제어부(도면 미도시)에 의해 제어된다.
열처리 열풍부(501)는 제1 연신 롤러부(402)를 통과한 모노 필라멘트의 강도를 보강하기 위해 200 ∼ 250℃의 열처리 온도를 이용하여 모노 필라멘트를 열처리한다. 열처리 구간의 길이는 대략 6미터 내외로 설정된다.
제2 연신 롤러부(403)는 열처리 열풍부(501)를 통과한 열 처리된 모노 필라멘트를 165mpm ~ 209mpm의 롤러 속도에 따라 2차 연신한다. 본 발명에 따른 연신은 1차 및 2차에 걸쳐 진행된다. 1차 연신은 중력에 의해 연신하며, 2차 연신은 롤러에 의해 진행된다.
필라멘트
SIZE (mm)		 1차 roll 속도 열처리(℃) 2차 roll 속도 연신비(2R/1R)
0.20 75 mpm 200~250℃ 165 mpm 2.2
0.30 85 mpm 200~250℃ 187 mpm 2.2
0.40 95 mpm 200~250℃ 209 mpm 2.2
와인더부(600)는 2차 연신된 모노 필라멘트를 와인딩 한다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이 필라멘트 분리 가이드부(700)는 방사관(300)과 턴 롤러부(401)의 사이 공간에 배치되어 모노 필라멘트가 서로 엉겨붙지 않도록 분리 이격시킨다.
본 발명을 설명함에 있어 종래 기술 및 당업자에게 자명한 사항은 설명을 생략할 수도 있으며, 이러한 생략된 구성요소(방법) 및 기능의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위내에서 충분히 참조될 수 있을 것이다. 또한, 상술한 본 발명의 구성요소는 본 발명의 설명의 편의를 위하여 설명하였을 뿐 여기에서 설명되지 아니한 구성요소가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위내에서 추가될 수 있다.
상술한 각부의 구성 및 기능에 대한 설명은 설명의 편의를 위하여 서로 분리하여 설명하였을 뿐 필요에 따라 어느 한 구성 및 기능이 다른 구성요소로 통합되어 구현되거나, 또는 더 세분화되어 구현될 수도 있다.
이상, 본 발명의 일실시예를 참조하여 설명했지만, 본 발명이 이것에 한정되지는 않으며, 다양한 변형 및 응용이 가능하다. 즉, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 많은 변형이 가능한 것을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명과 관련된 공지 기능 및 그 구성 또는 본 발명의 각 구성에 대한 결합관계에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
100 : 압출부
200 : 노즐부
300 : 방사관(고형화 방지부)
301 : 방사관 유입 포트부
302 : 방사관 몸체부
302a : 열풍 통과 홈
302b : 순환 팬
303 : 방사관 배출 포트부
303a : 모노 필라멘트 배출 개구
401 : 턴 롤러부
402 : 제1 연신 롤러부
403 : 제2 연신 롤러부
501 : 열처리 열풍부
502 : 고형화 방지 열풍부
503a, 503b : 제1,2 가열부(또는 밴드 히터부)
600 : 와인더부
700 : 필라멘트 분리 가이드부

Claims (7)

  1. 기 설정된 용융 온도로 열방성 액정 폴리머를 용융시키는 압출부,
    상기 압출부에 의해 용융된 열방성 액정 폴리머를 기 설정된 노즐 직경을 통해 수직하방으로 토출하는 노즐부,
    상기 수직 하방으로 토출되는 용융된 모노 필라멘트를 감싸도록 배치되면서 고형화 방지 온도를 상기 수직 하방의 연신 및 고형화 방지 공간에 제공함으로써 상기 용융된 모노 필라멘트의 고형화를 방지하고 1차 연신이 일어나는 고형화 방지부,
    상기 고형화 방지부를 통과한 모노 필라멘트를 기 설정된 제1 롤러 속도에 따라 당기도록 순차적으로 배치된 턴 롤러부 및 제1 연신 롤러부,
    상기 제1 연신 롤러부를 통과한 모노 필라멘트의 강도 보강을 위해 기 설정된 열처리 온도를 제공하는 열처리 열풍부,
    상기 열처리 열풍부를 통과한 열 처리된 모노 필라멘트를 제2 롤러 속도에 따라 2차 연신하는 제2 연신 롤러부,
    상기 2차 연신된 모노 필라멘트를 와인딩하는 와인더부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열방성 액정 폴리머를 이용한 모노 필라멘트 제조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고형화 방지부는,
    상기 연신 및 고형화 방지 공간에 배치되어 상기 1차 연신이 중력에 의해 이루어지면서 용융된 모노 필라멘트의 고형화를 방지하도록 하는 열전도성 재질로 이루어진 방사관이며,
    상기 방사관 내측에는 고형화 방지 온도가 100 ~ 150℃ 유지됨으로써 상기 노즐부를 통과한 용융된 모노 필라멘트가 고형화되지 않으면서 중력에 의해 연신되는 것을 특징으로 하는 열방성 액정 폴리머를 이용한 모노 필라멘트 제조 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 방사관은,
    상기 노즐부의 토출 포트와 연결 접속되는 방사관 유입 포트부,
    방사관 유입 포트부를 통해 유입된 용융된 모노 필라멘트가 중력에 의해 1차 연신되고, 상기 용융된 모노 필라멘트의 고형화를 방지하도록 고형화 방지 온도가 유지되는 방사관 몸체부,
    1차 연신된 모노 필라멘트가 상기 턴 롤러부로 배출되도록 모노 필라멘트 배출 개구가 형성된 방사관 배출 포트부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열방성 액정 폴리머를 이용한 모노 필라멘트 제조 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 방사관 몸체부로 유입된 용융된 모노 필라멘트가 서로 엉겨 붙지 않도록 하면서 고형화가 방지되도록 하는 미풍의 열풍을 공급하는 고형화 방지 열풍부를 더 포함하며,
    상기 방사관 몸체부는,
    상기 고형화 방지 열풍부로부터 공급된 미풍의 열풍이 유입되도록 몸체의 상측 영역에 수직방향으로 형성된 열풍 통과 홈,
    상기 유입된 열풍이 방사관 몸체부를 순환하도록 몸체의 상측에서 수직 하방으로 바람을 공급하는 순환 팬을 포함함으로써 열풍에 의해 고형화 방지 온도가 유지되는 것을 특징으로 하는 열방성 액정 폴리머를 이용한 모노 필라멘트 제조 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 방사관 몸체부의 외측 둘레방향으로 배치된 밴드 히터부를 더 포함하며,
    상기 밴드 히터부에 의해 상기 고형화 방지 온도가 유지되는 것을 특징으로 하는 열방성 액정 폴리머를 이용한 모노 필라멘트 제조 장치.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 방사관과 턴 롤러부의 사이 공간에 배치되어 모노 필라멘트가 서로 붙지 않도록 분리시키는 필라멘트 분리 가이드부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열방성 액정 폴리머를 이용한 모노 필라멘트 제조 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 기 설정된 용융 온도는 290 ~ 310℃로 설정되며,
    상기 기 설정된 노즐 직경은 0.7 ~ 1.0mm로 설정되며,
    상기 턴 롤러부 및 제1 연신 롤러부의 제1 롤러 속도는 75 ~ 95mpm으로 설정되며,
    상기 기 설정된 열처리 온도는 200 ∼ 250℃로 설정되며,
    상기 제2 연신 롤러부의 제2 롤러 속도는 165 ~ 209mpm으로 설정되며,
    상기 고형화 방지 온도가 상기 용융 온도에 비해 상대적으로 낮게 설정되며, 상기 제1 롤러 속도가 제2 롤러 속도에 비해 느리게 설정됨으로써 상기 방사관 몸체부에서 1차 연신이 이루어지면서 고형화가 방지되는 것을 특징으로 하는 열방성 액정 폴리머를 이용한 모노 필라멘트 제조 장치.
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