KR940002374B1 - 3성분계 2중 심초형 복합섬유용 방사구금장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

3성분계 2중 심초형 복합섬유용 방사구금장치

제1도는 이 발명에 관련된 방사구금장치의 구조를 나타내는 종단면도.

제2도는 제1도의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도.

제3도는 이 발명에 의해 얻어지는 3성분계 2중 심초형 복합섬유의 확대 횡단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 방사판 4 : 방사공

6 : 메인 합류공간 8 : 제1분배판

10 : 복합노즐 12 : 제1폴리머공급로

14 : 모세공 16 : 프리 합류공간

18 : 제2분배판 20 : 심재노즐

22 : 제2폴리머공급로 24 : 모세공

26 : 제3폴리머 공급로 30 : 제1주입공

34 : 제3주입공 A : 심재폴리머

B : 중간심재폴리머 C : 초재폴리머

본 발명은 복합섬유용 방사구금장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 3종류의 상이한 폴리머가 동심원상으로 겹쳐 형성되는 3성분계 2중 심초형 복합섬유용 방사구금장치에 관한 것이다.

복합섬유는 서로 다른 물리적 특성을 가진 2종 이상의 폴리머를 용융상태에서 복합방사하여 제조한 섬유로서 복합된 폴리머의 서로 다른 물리적 특성에 따라 천연섬유에서는 볼 수 없는 다양성과 고부가가치를 갖는 섬유이다.

복합섬유용 방사구금장치에 관련된 종래 기술은 다음과 같다.

대한민국 특허공고번호 제86-1525호는 방사판에 서로 다른 길이의 모세관을 다수 형성해서 상기 모세관을 통과하여 방사되는 필라멘트가 상기 모세관의 길이차이에 의한 냉각효과의 차이로 말미암아 서로 다른 물리적 특성을 갖는 복합섬유의 방사를 가능케 하고 있다.

또 대한민국 특허공고번호 제87-442호는 저융점 폴리올레핀수지를 초(sheath)로 하고 고융점 폴리프로필렌수지를 심(core)으로 해서 심초형 복합섬유를 제조함에 있어서 상기 저융점수지와 고융점수지의 요융유동 지수를 조절함과 아울러 심과 초의 복합비를 제한함으로써 소정의 복합섬유를 제조할 수 있는 방법이 제시되어 있다.

한편, 본 발명자들은 대한민국 특허공고번호 제87-1336호를 통해 폴리에스터와 나일론의 2성분으로 된 중공 복합섬유의 제조에 적합한 방사구금장치를 제안한 바 있다.

상술한 바와 같이 종래 기술로 제조한 복합섬유는 2성분계이다.

섬유에 여러가지 복합적인 기능을 부여하려면 섬유 단면상에 2종 이상의 서로 다른 물리적 특성을 갖는 폴리머를 도입시킬 필요가 있고, 이렇게 할 경우는 복합된 3종의 폴리머가 상호 독립적으로 혹은 보완적으로 작용하게 되어 더욱 풍부한 물리적 특성과 고부가치를 지니게 된다.

그런데 3성분계 복합섬유는 일반적으로 극세섬유를 제조하는 공정의 일환으로 이용되어 왔다.

극세섬유의 제조공정에서 얻어지는 3성분계 복합섬유는 피브릴형(fibril type) 또는 해도형(海島形)의 단면을 갖는다.

이러한 형태의 3성분계 복합섬유는 후처리공정에서 일정성분의 폴리머가 용제에 의해 분리되거나 또는 용출되고, 잔여 폴리머가 극세섬유로 남게된다.

상기 극세섬유를 얻기 위한 3성분계 복합섬유에 관련되는 종래 기술로는 대한민국 특허공고번호 제87-589호 및 제87-1337호 그리고 일본국 특허공고번호 소화 60-28922호가 있다.

이와 같이 극세섬유를 제조하기 위하여 일시적으로 만들어지는 피브릴형 또는 해도형 3성분계 복합섬유는 각 폴리머의 특성을 서로 독립적으로 혹은 보안적으로 이용하려는 것이 아니므로 다양한 특성을 지니지 못하고 있다.

복합섬유에 있어서 의도하는 물성을 나타낼 수 있는 섬유의 단면은 심초형이 가장 합리적이다.

일본극 특허공고번호 소화 62-49361호는 3성분계 심초형 복합섬유의 제조를 가능케 한 방사구금장치를 제안하고 있다.

여기에 소개된 방사구금장치는 방사공의 입구에 3개 통로를 가진 원통관을 배치하여 방사판이 하나로 합류되는 실질적으로는 3개의 통로를 갖추게 해놓고, 각 통로마다 상이한 폴리머를 공급하여 3성분계 심초형 복합섬유가 방사될 수 있게 하고있다.

그러나 상기 방사구금장치에서 원통관은 중심의 제1통로와 외주의 제2통로 그리고 방사공에 접하는 밑면의 제3통로가 서로 상이한 단면적을 가지고 있어서 폴리머의 용융유동 지수를 관리하기가 어렵게 되어 있고, 또 폴리머의 복합비를 제어하기 곤란한 단점이 있다.

게다가 이것을 통해 방사되는 복합섬유의 단면형태도 축을 중심으로 서로 다른 폴리머가 방사상으로 구획된 형태로 되어 심초형 복합섬유의 장점을 그대로 나타내지 못하는 단점도 가지고 있다.

본 발명의 목적은 간단한 구조로 되어 있으면서도 3성분계 심초형 복합섬유의 방사가 가능하고, 또 각 폴리머의 용융유동 지수의 관리 및 폴리머의 복합비를 용이하게 제어할 수 있으며, 얻어지는 복합섬유의 단면이 어느 한 폴리머를 축으로 그 주위에 2종의 폴리머가 동심원상으로 둘러 쌓은 구조를 가지는 3성분계 2중 심초형 복합섬유용 방사구금장치를 제공함에 있다.

상기 목적에 따라 본 발명은 통상의 방사판에 뚫려진 방사공의 내부로 메인 합류공간이 형성되고, 상기 메인 합류공간으로 제1분배판에 형성된 복합노즐이 수용되며, 상기 복합노즐에 뚫려진 모세공의 상부는 프리 합류공간을 이루고 있고 상기 프리 합류공간으로 제2분배판에 형성된 심재노즐이 수용되며, 상기 메인 합류공간은 제1폴리머 공급로를 경유하여 제1주입공과 연통되고, 상기프리 합류공간은 제2폴리머 공급로를 경유하여 제2주입공으로 연통되며, 상기 심재노즐의 모세공은 제3폴리머 공급로를 경류하여 제3주입공으로 연통되고, 동시에 상기 제1 및 제2분배판이 보유하는 모세공들과 상기 방사판이 보유하는 방사공이 동일축선상에 배열되어 있음을 특징으로 한다.

상기 구성에서 방사판의 방사공은 이것에 연통된 메인 합류공간보다 좁은 직경으로 뚫려 있는 것이 바람직하고, 마찬가지로 제1 및 제2분배판의 모세공도 그 토출구가 급격히 좁아지는 형태를 갖는 것이 좋다.

또 메인 합류공간과 프리 합류공간은 단면이 깔대기 형상으로 되는 것이 좋다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 따라 상세히 설명한다.

제1도 본 발명에 관련된 방사구금장치의 종단면도 이다.

방사판(2)에 다수 뚫려져 있는 방사공(4)은 그 상부에 깔대기 형태의 메인 합류공간(6)을 보유하고 있다.

이 메인 합류공간(6)은 제1분배판(8)에 형성된 복합노즐(10)을 수용함과 동시에 사익 제1분배판(8)에 형성되어 있는 제1폴리머 공급로(12)와 연통되어 있다.

또, 제1분배판(8)의 복합노즐(10)에 뚫려진 모세공(14)도 그 상부에 깔대기상의 프리 합류공간(16)을 보유하고 있다.

이 프리 합류공간(16)은 제2분배판(18)에 형성된 심재노즐(20)을 수용함과 아울러 상기 제2분배판(18)에 형성되어 있는 제2폴리머 공급로(22)와 연통되어 있다.

상기 심재노즐(20)에 뚫려진 모세공(24)은 제2분배판(18)을 관통하여 연장되어서 제3폴리머 공급로(26)에 접속되어 있다.

방사판(2)의 방사공(4)과 제1분배판(8)의 모세공(14) 및 제2분배판(18)의 모세공(24)은 서로 동일축선상에 배열되어 있으며, 각각의 토출구는 약간 직경이 좁혀진 형태를 가지고 있다.

제3폴리머 공급로(26)는 제1도에서는 카운터판(28)에 형성되어 있으나 제2분배판(18)에 형성하여도 무방하다.

카운터판(28)에는 3개의 주입공(30), (32), (34)이 관통 형성되어 있다.

제1주입공(30)은 제2분배판(18)과 제1분배판(8)을 관통하여 제1폴리머 공급로(12)와 연통되고, 또 제2주입공(32)은 제2분배판(18)을 관통하여 제2폴리머 공급로(22)와 연통되어 있으며, 제3주입공(34)은 제3폴리머 공급로(26)에 연통되어 있다.

제2도는 제1도의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도로서, 상기 주입공(30), (32)의 배열형태를 보여 주고 있다.

제2도에서 제1주입공(30)과 제2주입공(32)은 원주상에서 상호 엇갈리는 위치로 형성되어 있는데, 이는 제작상의 간편을 도모하려는 것에 지나지 않으며 중심으로부터 일직선상에 위치하도록 배열 할수도 있다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 구금장치에 의하면 제1주입공(30)으로 초재용 폴리머(C)가 공급되고, 또 제2주입공(32)으로는 중간심재용 폴리머(B)가 공급되며, 나머지 제3주입공(34)을 통해 심재용 폴리머(A)가 공급된다.

먼저 심재용 폴리머(A)는 제3폴리머 공급로(26)를 경유하여 제2분배판(18)의 모세공(24)에서 프리 합류공간(16)으로 토출되며, 이때 제2주입공(32)과 제2폴리머 공급로(22)를 통해 주입되는 중간심재용 폴리머(B)와 합류하여 2성분계 심초형 복합폴리머의 흐름이 형성된다.

여기서 심재용 폴리머(A)는 제2분배판(18)의 모세공(24)을 통과할 때, 상기 모세공(24)의 토출구 직경이 급격히 좁혀져 있기 때문에 이 부분에서의 토출속도가 빨라지게 되고, 그 결과로 적어도 이 부분에서만은 심재가 그 외주의 중간심재보다 조직이 치밀하게 된다.

프리 합류공간(16)은 제1분배판(8)의 모세공(14)과 연통되어 있기 때문에 2성분계 심초형 폴리머의 흐름은 상기 모세공(14)을 통해 메인 합류공간(6)으로 토출된다. 이 과정에서도 제1분배판(8)의 모세공(14)은 그 토출구의 직경이 급격히 좁혀져 있기 때문에 이 부분을 지나는 제2성분계 심초형 복합폴리머의 흐름속도가 빨라지게 되므로 중간심재의 조직도 치밀해짐과 동시에 심재와 중간심재 사이가 긴밀하게 접합된다.

한편 메인 합류공간(6)에는 제1주입공(30)과 제1폴리머 공급로(12)를 경유한 초재용 폴리머(C)가 공급되고 있으므로 상기 2성분계 심초형 복합폴리머의 흐름의 외주에 상기 초재용 폴리머가 중첩됨으로써 3성분계 2중 심초형 폴리머의 흐름을 형성한다.

이렇게 메인 합류공간(6)에서 3종류의 폴리머에 의해 형성된 복합폴리머의 흐름이 방사공(4)를 통해 방사됨으로써 본 발명이 의도하는 3성분계 2중 심초형 복합섬유로 되는 것이다.

상기 방사공(4)도 메인 합류공간(6)보다 그 토출구의 직영이 급격히 좁혀져 있으므로 이 부분을 통과하는 3성분계 2중 심초형 복합폴리머의 흐름속도가 빨라지면서 중간심재와 초재사이가 긴밀하게 접합되어 의도하는 복합섬유를 얻을 수 있게 한다.

이상과 같은 본 발명 방사구금장치는 3성분계 심초형 복합섬유의 생산을 가능케 하는 장점이 있을뿐만 아니라 제1 및 제2분배판의 구조가 서로 유사하게 되어 있어서 제조하기가 용이하고, 또 점검 수리시에 교체하기도 간편하므로 저렴한 비용으로 운용할 수 있는 이점도 갖추고 있다.

상술한 바와같은 본 발명의 방사구금장치를 사용해서 3성분계 이중 심초형 복합섬유를 제조할때 방사공정의 제반조건들이 심재용 폴리머와 중간심재용 폴리머, 그리고 초재용 폴리머의 물성에 따른 각 폴리머의 토출량비를 제외하면 크게 변동되는 일이 없기 때문에 안정된 제품생산을 행할 수 있다.

[실시예 1]

융점 235.5℃의 폴리에틸렌테레프탈레이트를 초재용 폴리머로 하고 통상의 방법에 따라 테레프탈산과 에틸렌글리콜로 제조되는 고유점도 0.63의 폴리에틸렌테레프탈레이트를 중간심재용 폴리머로, 또한 융점 228.5℃이고 분자령 21500인 나일로6(유니티카 A103OBRF)를 심재용 폴리머로 사용하고, 본 발명의 3성분계 2중 심초형 방사구금장치를 사용해서 초재용 폴리머 : 중간심재용 폴리머 : 심재용 폴리머의 토출량 비를 1 : 3 : 5로 285℃의 분위기에 방사하고, 1200m/min로 권취하여 미연신사를 얻고, 이 미연신사를 연신비 2.5로 연신하여 75d/36f의 연신사를 얻었다.

[실시예 2]

초재용 폴리머를 산화지르코늄이 5% 첨가된 폴리에틸렌테레프탈렌이트로 하고, 중간심재용 폴리머는 상기 실시예 1의 나일론 6으로 하며, 또 심재용 폴리머는 고유정도가 0.63인 폴리에틸렌테레프탈레이트로 선정한 다음, 상기 실시예 1과 동일한 조건과 방법으로 연신사를 제조하였다.

[실시예 3]

초재용 폴리머는 산화지르코늄이 6% 첨가된 폴리에틸렌테레프탈렌이트로 하고, 중간심재용 폴리머는 황산바륨이 6% 첨가된 폴리에틸렌테레프탈레이트로 하며, 또 심재용 폴리머는 고유점도가 0.63인 폴리에틸렌테레프탈레이트로 선정한 다음, 토출량비를 1 : 1로 변경한 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일한 조건과 방법으로 연신사를 제조하였다.

상기 실시예를 통해 얻어진 연신사의 횡단면구조는 모두 제3도에 표시한 바와 같이 중앙에 심재용 폴리머(A), 그 주위로 중간심재용 폴리머(B), 다시 그 주위로 초재용 폴리머(C)가 동심원상으로 중첩된 구조의 3성분계 2중심초형의 복합섬유를 나타내었다.

Claims (3)

1. 방사판(2)에 뚫려진 방사공(4)의 상부가 메인 합류공간(6)과 연통되어 있으며, 상기 메인 합류공간(6)을 제1폴리머공급로(12)를 경유하여 제1주입공(30)과 연통시킨것에 있어서, 상기 메인 합류공간(6)으로 제1분배판(8)에 형성된 복합노즐(10)이 수용되며, 상기 복합노즐(10)에 뚫려진 모세공(14)의 상부는 프리합류공간(16)과 연통되었으며, 상기 프리 합류공간(16)으로 제2분배판(18)에 형성된 연통되어있으며, 상기 프리 합류공간(16)으로 제2분배판(18)에 형성된 심재노즐(20)이 수용되며, 상기 프리 합류공간(16)은 제2폴리머 공급로(22)를 경유하여 제2주입공(32)과 연통되며, 상기 심재노즐(20)의 모세공(24)은 제3폴리머공급로(26)를 경유하여 제3주입공(34)과 연통되어 있으며, 그리고 상기 모세공(14), (24)와 방사공(4)이 동일축선상에 배열되어 있음을 특징으로 하는 3성분계 2중 심초형 복합섬유용 방사구금장치.
2. 제1항에 있어서, 모세공(14), (24)은 각각의 토출구가 급격히 좁아지는 형태로 되어 있음을 특징으로 하는 3성분계 2중 심초형 복합섬유용 방사구금장치.
3. 제1항에 있어서, 메인 합류공간(6)과 프리 합류공간(16)은 단면이 깔때기 형상으로 되어 있음을 특징으로 하는 3성분계 2중 심초형 방사 구금장치.