KR940003529Y1 - 열가소성 합성섬유의 가열장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

열가소성 합성섬유의 가열장치

제1도 및 제2도는 종래 가열통의 횡단면도.

제3도는 본 고안의 가열통의 횡단면도.

열가소성 섬유, 특히 폴리에스테르 섬유위 4,500ｍ/분 이상의 고속 방사공정에서 가열통을 사용하여 재래의 저속방사-2차 연신의 공정에서 얻어지는 수준의 물성을 발휘하는 섬유를 제조하는 방법이 최근에 와서 소개되기 시작했다.

일본특허공보 특공소 58-3049호에는 권취속도 4,500m/분 이상으로 폴리에스테르 섬유를 제조함에 있어서 방사구금에서 1-5m이상 떨어진 위치에, 길이 1-2m 이상, 내경 10-50㎜정도의 가열통을 두어서, 유리전이온도 이상으로 주행하는 사조를 열처리하여 종래의 저속방사-2차연신의 공정에서 얻어지는 수준의 물성을 발휘하는 섬유를 제조하는 방법에 대해 기술하고 있다.

그러나 실제로 주행하는 사조를 유리전이온도 이상을 유지하는 가열통사이로 통과시키는 것은 어렵다. 즉, 사조가 가열통의 내벽에 닿을 경우, 즉시 플리에스테르가 녹아서 가열통의 내벽에 늘어붙어 버려 가열통이 막혀버리는 경우가 발생한다. 이런 경우, 늘어붙어 가열통을 막아버린 사조를 모두 제거해야 하는데, 가열통의 온도가 높을 경우 특히 150℃이상에서는 완전 제거가 힘들며, 가열통의 내벽에 탄화물 찌꺼기 형태로 남아있기도 한다.

상기에서와 같은 단점들을 제거하기 위해 일본 실용신안공개 소62-132180호에서는 두께 0.5-5㎜의 불소계수지제 파이프를 가열통의 내벽에 심어넣는다.

잘 알려진 사실과 같이, 모든 불소계통의 수지류는 타물체와의 배척력이 강하기 때문에 이와 같은 특성을 이용한 것이다.

또 불소계의 수지는 다른 합성수지류와는 달리 내열성과 내식성이 강하여, 폴리에스테르 섬유의 제조공정시에 부여하는 가열통 내부에서의 160℃이상의 고온에서도 충분히 견디며 기타 화학약품 등에도 반응성이 거의 없다.

이와 같이 불소계의 수지 파이프를 알루미눔 또는 주강 등의 금속제 가열통의 내벽에 삽입, 접착시켜 사용해본 결과 사조가 가열통의 불소계 수지에 닿아도 늘어붙는 현상이 즉시 사라져, 효율적으로 폴리에스테르 섬유를 고속으로 제조할 수 있다.

그러나 위의 볼소계 수지 파이프를 사용할 경우 파이프의 두께를 최소 0.5㎜미만으로 제조할 수가 없다. 즉, 0.5㎜이상의 두께를 가진 불소계 수지 파이프를 사용해야 한다는 것이다.

이렇게 두께가 0.5㎜이상인 불소계 수지 파이플 사용하면 불소계 수지가 다른 합성수지류들과 마찬가지로 금속재료에 비해 높은 단열성을 가지기 때문에 같은 온도에서 폴리에스테르를 열처리시켜도 시간당 주어지는 단위열량이 적기 때문에 열처리 효과가 낮은 문제점이 있었다.

두께 0.5㎜이상의 불소계 수지 파이프를 종래의 금속재 가열통 내부에 삽입시켜 사용할 경우 종래의 금속재 가열통을 이용할 때보다 약 30℃이상의 높은 온도에서 제조조건이 결정되므로 에너지의 소모가 심하게 된다.

또 일본 실용신안공개 소62-132180호에서는 두께 5㎜까지의 불소계 수지도 사용할 수 있다고 하였으나, 불소계 수지의 단열성을 생각해 볼때 두께 1㎜이상이 되면 열전도율이 현저히 저하되므로 실제로 사용이 어렵다.

불소계 수지 파이프 제조법의 특성상 두께 0.8㎜미만으로 균일한 두께를 유지하는 파이프를 제조하기가 힘들므로 불소계 수지 파이프의 두께를 0.5㎜미만으로 만들 수가 없다.

불소계의 수지 특성상 그 표면을 고르게 하기 어려우며 또한 0.8㎜미만으로 파이프를 제조하였다 하더라도 가열통의 내부에 심을 때 고온의 열을 가하면서 당겨주어야 하므로 불소계 수지 파이프가 절단되어 가열통내벽에 심을 수 없게 된다.

따라서 본 고안자들은 불소계 수지의 장점은 이용하고 단점을 최소한으로 줄이기 위해서 불소계 수지를 가능한 한 금속재 가열통에 얇게 도포(COAT)하는 것이 가장 좋은 방법이라고 판단하게 되었다.

본 고안에서 이를 실현하기 위해 불소계 수지의 분말(POWDER)을 금속재 가열통의 내벽에 균일 도포한 후 500℃이상의 전기로에서 열처리하면 불소계 수지막의 두께를 500㎛이하로 조절할 수 있고 불소계 수지막도 금속재 가열통에 견고하게 부착된다는 사실을 발견하였다.

설계 공정에서 가열통의 운전온도는 160-240℃범위에서 운전되고 있음을 감안하면, 500℃의 전기로에서 열처리된 얇은 불소 수지막이 충분히 견딜 수 있음을 알 수 있다. 또한 수지막의 두께를 10-500㎛로 조정할 수 있으며, 두께도 균일하고 얇아서 균일한 열처리를 사조에 부여할 수 있을 뿐만 아니라 금속제 가열통과 비슷한 온도내에서 열처리 조건을 잡을 수 있으므로 열효율을 높일 수 있다. 만일 불소수지막 두께가 10㎛이하면 그 효과가 미비하다.

본 고안의 불소계 수지막을 금속재 가열통의 내벽에 부여하는 공정을 자세히 설명하면, 입자의 크기가 10-50㎛인 1차 불소 수지액을 가열통의 내벽에 도포한 후 400℃의 전기로에서 2시간 동안 열처리한 다음, 다시 입자의 크기가 5-30㎛인 2차 불소수지액을 도포하여 500℃의 전기로에서 4시간 열처리를 하여 제조공정을 완료시킨다.

상기에서와 같이 1, 2차로 공정을 나누어 주는 이유는, 제1차 처리에서는 주로 수지막층의 두께를 결정하는 초별공정을 실시한다. 그리고 제2차 처리에서는 젤1차 처리층의 표면을 보다 깨끗하게 만들기 위해보다 부드러운 입자를 얇게 입혀주고, 제1, 2차 도포층을 강력히 결합시키기 위해 500℃이상의 고온으로 장시간 동안 열처리 시키는 것이다.

이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 고안을 구체적으로 설명한다.

[실시예1, 비교예 1-2]

방사속도 5/000m/분으로 폴리에스테르 멀티필라멘트75D/36F를 제조하였다. 이때 방사온도는 295℃로 하였고, 냉각공기의 속도는 0.6m/초, 온도는 19℃이다. 가열통은 방사구금직하 1.8m아래에 위치시켰다. 가열통의 길이는 2m로 하였고, 내경은 25㎜로 고정시켰으며, 내부온도는 180℃로 유지하였다.

본 고안에서 제시한 방법대로 금속재 가열통의 내부를 불소수지액으로 도포하였는데 그 두께를 100㎛로 하였고, 사용한 불소수지액은 일본 다이킨사제의 폴리테트라 폴로오르 에틸렌(Poly Tetra Flour Ethylene : PTFE), 상품명 EK 1908 GY와 E4105GN을 각각 1, 2차 처리액으로 사용하였고, 처리온도는 450℃에서 2시간, 580℃에서 4시간 반으로 하였다.

본 고안의 비교예의 조건을 충족시키기 위해, 일반 금속제 가열통의 재질은 알루미늄을 제작하였고, 또 불소수지 파이프를 삽입시킨 가열통의 경우, 파이프의 두께를 1㎜로 하였다.

상기의 두 비교예에서도 실험의 조건을 동일하게 하기 위해 가열통의 길이와 지름과 내부온도를 모두 본 실시예와 같이 하였다.

위와 같은 조건으로 실험한 결과<표1>과 같은 결과를 얻을 수 있었다. 편의상 두께1㎜ 의 불소수지 파이프를 삽입시켜 실험한 것을<비교예1>, 알루미늄 가열통을 그대로 사용한 것을<비교예2>라고 나타내었다.

[표 1]

표1에서 볼 수 있는 바와 같이 원사물성은 본 고안의 가열통을 사용하여 섬유를 제조한 경우가 가장 우수하였다.

Claims (2)

1. 열가소성 섬유를 방사속도 4,500m/분 이상으로 고속방사시에 사용하는 통상의 가열장치에 있어서, 가열통의 내벽에 두께가 10-50㎛인 불소수지막이 코팅되어 있음을 특징으로 하는 열가소성 합성섬유의 가열장치.
2. 제1항에 있어서, 불소수지막이 2차 코팅된 것임을 특징으로 하는 열가소성 합성섬유의 가열장치.