KR950001645B1

KR950001645B1 - 다성분 합성섬유의 제조방법 및 이에 사용되는 방사 팩 조립체

Info

Publication number: KR950001645B1
Application number: KR1019890700966A
Authority: KR
Inventors: 에이취. 힐즈 윌리엄
Original assignee: 바스프 코포레이션; 브르스 이. 하랑
Priority date: 1987-10-02
Filing date: 1988-09-29
Publication date: 1995-02-27
Also published as: CA1317719C; EP0413688B1; EP0413688A1; HK1004571A1; EP0413688A4; DE3850408T2; US5551588A; IE62552B1; KR890701805A; IE882985L; DE3850408D1; ATE107713T1; WO1989002938A1

Abstract

내용없음.

Description

[발명의 명칭]

다성분 합성섬유의 제조방법 및 이에 사용되는 방사 팩 조립체

[도면의 간단한 설명]

본 발명의 전술한 목적, 특징 및 장점과 추가의 목적, 특징 및 장점은 이의 특수한 양태에 관한 이하의 상세한 설명과 첨부한 도면에 의하면 더 명백해질 것이다. 첨부한 도면에서 유사한 도면부홀 나타내었다.

제1도는 본 발명의 원리에 따라 구성된 방사 팩 조립체의 사시도.

제2도는 제1도에 도시한 방사 팩 조립체의 상부평면도.

제3도는 제2도의 선(3-3)을 따라 취한 단면도.

제4도는 제2도의 선(4-4)을 따라 취한 단면도.

제5도는 제1도에 도시한 방사 팩 조립체에서 사용되는 유동 분배판의 상부평면도.

제6도는 제5도의 선(6-6)을 따라 취한 단면도.

제7도는 유동 분배판의 일부와 제1도에 도시한 방사 팩 조립체에서 사용되는 방사용 오리피스의 투시도.

제8도는 제7도의 선(8-8)을 따라 취한 단면도.

제9도는 제7도의 선(9-9)을 따라 취한 단면도.

제10도는 제7도에 도시한 방사용 오리피스에 의하여 형성된 전형적인 섬유의 횡단면도.

제11도는 본 발명의 제2양태를 구성하는 방사 팩 조립체의 일부를 도시한 측단면도.

제12도는 제11도에 도시한 방사 팩 조립체의 양태에서 사용되는 계량판을 제11도의 선(12-12)을 따라 취한 상부평면도.

제13도는 제11도에 도시한 양태에서 사용되는 분배판을 제11도의 선(13-13)을 따라 취한 상부평면도.

제14도는 제11도에 도시한 방사 팩 조립체의 양태에서 사용되는 제2분배판을 제11도의 선(14-14)을 따라 취한 상부 평면도.

제15도, 제16도, 제17도 및 제18도는 본 발명의 원리에 따라 압출될 수 있는 각각의 섬유의 횡단면도.

제19도는 본 발명의 원리에 따라 구성되는 방사 팩 조립체의 또 다른 양태중의 일부를 도시한 측단면도.

제20도는 제19도의 선(20-20)을 따라 취한 도면.

제21도는 제19도의 선(21-21)을 따라 취한 도면.

제22도, 제23도, 제24도, 제25도, 제26도, 제27도, 제28도 및 제29도는 본 발명에 따라 구성되는 방사 팩 조립체에 의하여 압출될 수 있는 섬유의 횡단면도.

제30도는 제21도와 유사하지만, 제19도에 도시한 양태에서 사용될 수 있는 개선된 유동분배판을 도시한 도면.

제31도는 본 발명에 따라 구성되는 또 다른 방사 팩 조립체의 양태의 일부를 제32도의 선(31-31)을 따라 취한 측단면도.

제32도는 제31도의 선(32-32)을 따라 취한 도면.

제33도는 제31도의 선(33-33)을 취한 도면.

제34도는 본 발명의 양태중의 하나에서 사용되는 방사구금에서 사용될 수 있는 방사구금 오리피스의 상부 평면도.

제35도, 제36도 및 제37도는 본 발명의 하나의 양태에 따른 개별 방사구금 오리피스에 의하여 압출되는 다성분 섬유를 도시한 횡단면도.

제38도는 본 발명과 함께 사용할 수 있는 상이한 방사구금 오리피스 형상을 도시한 상부평면도.

제39도 및 제40도는 본 발명의 원리에 따라 개개의 방사구금 오리피스에 의하여 압출될 수 있는 또 다른 다성분 섬유의 횡단면도.

제41도는 본 발명의 원리에 따라 구성되는 또 다른 방사 팩 조립체의 일부를 도시한 측면 횡단면도.

제42도는 제41도의 선(42-42)을 따라 취한 평면도.

제43도, 제44도, 제45도 및 제46도는 제1도에 도시한 방사 팩 조립체와 함께 사용할 수 있는 상이한 방사구금 오리피스 형상을 도시한 도면 및 이러한 오리피스에 의하여 압출될 수 있는 각각의 섬유의 횡단면도.

제47도는 제43도에 도시한 오리피스에 의하여 압출될 수 있는 또 다른 섬유 형상을 도시한 횡단면도.

[발명의 상세한 설명]

[기술의 분야]

본 발명은 방사 팩(spin pack)에서 다성분 합성섬유를 압출하는 방법 및 장치와 이와같이 생성되어, 다수의 개별 섬유로 분리되는 다성분 섬유에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 고밀도의 방사용 오리피스를 사용하여 비교적 저렴한 비용으로 섬유 균일성이 높게 각종 다성분 섬유 형태로 압출할 수 있는 개량된 중합체 용융/용해 방사 방법 및 장치에 관한 것이다.

[종래 기술에 대한 논의]

일부 적용에 있어서는 용융 또는 용해 방사 시스템을 이용하여 섬유엽(fiber lobe)중 3개의 선단(tip)만이 섬유의 중심 코어와 다른 중합체로 되어 있는 3엽형 이성분 섬유를 압출하는 것이 바람직하다. 본 출원인의 선 출원인 미합중국 특허 제4,406,850호에는 쉬쓰-코어 이성분 섬유(sheath-core bi-component fiber)를 압출하는 방사 팩이 기술되어 있다.

종래의 기술을 전반적으로 이해하고 참고하기 위하여, 위에서 기술한 특허의 내용을 전부를 본 발명에서 참고문헌으로 인용한다. 이러한 팩을 3엽형 방사구금(spinneret)과 함께 사용하는 경우, 3엽형 섬유에는 각각의 섬유의 주변에 걸쳐 전체적으로 쉬쓰 섬유의 피복을 제공한다. 그러나, 이것은 쉬쓰 중합체로 만들어진 3엽형을 갖는 것과는 동일하지 않다. 쉬쓰 중합체에 의한 선단피복만을 성취하려면 각각의 방사구금 오리피스의 반대 구멍이나 유입공내에 4개의 분리된 중합체 스트림(stream)을 층상 유동으로 만들 필요가 있다. 이후에, 오리피스의 하부 스트림(downstream)말단에 있는 3지 슬롯(three-legged slot)에서는 필요한 형태의 섬유가 방사된다. 각각의 방사구금의 유입공을 둘러싸는 버튼(button)속에 3개의 노치(notch)를 혼입시키고, 이격용 쐐기(spacer shim)를 제거하여 변경시킨, 위에서 언급한 본 출원인의 미합중국 특허 제4,406,850호에 기술된 것과 동일한 방사 팩 디자인과 용융 방사법을 사용하는 것도 고려할 수 있다. 서로 동일한 간격을 두고 있는 이러한 노치들은 쉬쓰 중합체를 가해지는 노치로 통과시켜 코어 중합체와 합해지게 함으로써 방사구금 유입공내에 바람직한 4개의 중합체 스트림이 생기게 하고, 목적하는 형태의 섬유를 생성시킨다. 이 방법과 장치는, 두가지 이유때문에, 모두 만족스럽지 못하다. 생산 효율을 높이기 위해서는 방사구금 표면적 1cm²내에 약 8개 정보의 방사용 오리피스를 지녀서 관리하기 쉬운 크기의 4각형 용융 방사 팩내에 약 4000개의 구멍을 제공하는 것이 바람직하다.

더구나, 최량의 섬유 급냉공정(quenching)을 위하여 방사용 오리피스를 엇갈린 열로 배열하는 것이 바람직하다. 위에서 기술한 특허에서 설명한 방사 팩은 이러한 2가지의 요건중 어느 것에도 부적합하다. 특히, 코어 유입공들은 쉬쓰 중합체 슬롯들 사이에 놓여있는 급속 리브(rib)를 통하여 천공 해야 하기 때문에, 금속 리브는 그 두께를 얼마나 얇게 할 수 있느냐에 따라 제한된다. 본 출원인은 이러한 리브를 8mm중심에 성공적으로 위치시켰다. 유입공들은 약 2.5mm씩 이격된 중심에 천공함으로써 오리피스당 20mm²를 허용하거나, cm²당 최대밀도인 5개의 오리피스로 만들 수 있다. 더구나 본 출원인의 선행 특허인 방사 팩은 코어 중합체 구멍을 곧은 금속 리브를 통하여 천공할 수 있도록 오리피스들을 엇갈린 열이 아니라 곧은 열로 배열할 필요가 있다.

일부 적용을 위해서는 매우 미세한 섬유를 압출하는 것도 바람직하다. 짧고 불규칙한 미세 섬유는 ＂용융 취입＂(melt blowing) 또는 원심 방사법[즉, 코튼-캔디 기계(cotton-candy machine)]에 의하거나, 비혼화성 중합체의 브렌드(blend)를 방사한 다음, 2개의 중합체를 분리(또는 성분중 하나를 용해)시켜서 제조할 수 있다. 이러한 방법들은 모두 매우 불규칙하고 데니어(denier)가 변하며 길게 연속되지 못하는 섬유를 생성한다. 더 균일한 연속 미세 섬유를 압출하는 방법들도 공지되어 있다. 예를 들면, 미합중국 특허 제4,445,833호(Moriki) 및 제4,381,274호(Kessler)에 기술되어 있는 방법은 이러한 섬유를 제조하는 최근에 개발된 방법중 대표적인 것이다. 모리키는 다수의 코어 중합체 스트림을 각각의 코어 스트림에 대하여 1개씩의 작은 튜브를 통해 매트릭스 또는 쉬쓰 스트림 속으로 주입시키는 방법을 사용한다. 모리키(Moriki)의 문헌에 기술되어 있는 각각의 방사구금 오리피스는 쉬쓰 중합체의 7개의 ＂쉬쓰-코어＂(islands in a sea) 형태의 섬유를 생성시킨다. 이러한 방사구금은, 쉬쓰 중합체가 용해되고, 126개의 미세 코어 섬유의 번들(bundle)이 남은 경우, 연속 필라멘트사를 필라멘트당 약 0.3데니어의 126개의 필라멘트 사로 압출하는데 적합하다. 섬유당 0.3데니어인 경우에는 사의 데니어는 37.8이 되어 미세섬유로 이루어진 의류 및 의복에 대하여 적합할 것이다. 모리키의 방법은 스테이플 섬유를 용융 방사시켜 경제적으로 생산하는데 필요한 만큼의 다수(예 : 1,000 내지 10,000)의 다성분 섬유를 각각의 방사구금으로부터 압출하기에는 부적합하다. 중합체 용액을 경제적으로 습식 방사하기 위해서는 방사구금당 훨씬 더 많은 수(예 : 10,000 내지 100,000)의 섬유가 필요하다. 각각의 코어 스트랜드(strand)에 공급하는 튜브를 사용함으로써 튜브의 수는 이용할 수 있는 가장 작은 실용적인 크기의 하피 튜빙(hypodermic tubing)에 의해 제한되기 때문에 상당한 공간을 필요로 한다.

그외에도, 매우 미세한 튜브를 사용하는 경우에는, 이러한 튜브들을 이들의 유지판 내에 모으는데 비용이 많이 소요된다. 방사 팩의 부품들을 세정하는 때에도(전형적으로 매주), 튜브의 손상을 피하는 것이 어렵다. 튜브는 직경에 대한 길이의 비(즉, L/D)가 매우 큰 내경을 가지고 있기 때문에, 각 튜브의 내부를 세정하는 것이 매우 힘들다. 튜브의 설계는 부품들이 너무 비싸기 때문에, 세정하는 대신에 이를 버리고 새것으로 대치할 수 없게 한다. 그러나, 모리키 장치는 깨끗하고 손상이 없는 때에는 매우 균일한 고품질의 섬유를 만들어 낸다.

반면, 케슬러의 문헌에 기술된 장치는 더 투박하다. 이 장치는 절삭가공된 삽입물을 사용하여 다수의 중합체 측면 스트림(side stream)을 중앙 스트림(central stream) 주변에 놓이게 한다. 일부 측면 스트림은 짧은 튜브(케슬러 특허의 제11도 참조)를 이용함으로써 주 스트림(main stream)의 중앙으로 주입할 수 있고, 이에 의하여 모리키의 방법에 의하여 수득한 것과 유사한 결과를 수득하게 된다. 절삭가공된 삽입물에 대한 크기 제한과 최소의 실용적 측면 튜브는 케슬러 장치를 방사구금당 한정된 수의 복합 필라멘트를 방사하는데 적합하게 한다. 측면 스트림 튜브들을 깨끗이 청소하고 검사하려면 이 튜브들을 그 지지판으로부터 떼어내야 하는데, 이는 1000개 이상의 삽입물이 들어있는 방사구금에 있어서는 너무 지루한 일이다. 그러나, 케슬러의 방법은 모리키의 방법에서 위에서 기술한 바와 같이, 연속 필라멘트 사를 제조하기에는 매우 적합할 수 있다.

또 다른 종류의 2성분 또는 다성분 섬유도 시판되고 있는데, 여기는 서로 다른 중합체 스트림을 중합체 운방공정중 일정한 지점에서 정적 혼합장치로 혼합시킨다. 이러한 방법의 예는 미합중국 특허 제4,307,054호(치온; Chion) 및 제4,414,276호(기리야마; Kiriyama)와 유럽 특허출원 제0104081호(가토; Kato)에서 찾아볼 수 있다. 가토의 문헌에 기술된 장치는 모리키가 한 것과 동일한 방법으로 가토 명세서의 제5도에 도시한 장치 부재 ＂W＂를 이용하여 다성분 스트림을 형성한다. 이후에, 가토는 이러한 다성분 스트림을 미합중국 특허 제3,286,992호에 기술된 혼합기와 같은 정적 혼합 장치에 통과시킨다. 정적 혼합기는 다성분 스트림을 분할 및 재분할하여 매트릭스 스트림내에 수백개 또는 수천개의 코어 스트림을 가진 하나의 스트림을 형성한다. 생성된 섬유 속에 매트릭스가 용해되어 버리면, 미세섬유의 번들이 생성된다. 가토의 문헌에는 또한 2개의 중합체로 구성된 혼합 스트림은 코어 스트림으로서 ＂W＂형의 제2부재에 공급할 수 있는데, 여기서 제3중합체가 새로운 매트릭스 스트림으로서 도입되는 것이 기술되어 있다(가토 명세서의 제7도). 본 발명의 장치, 특히 첨부한 도면 중의 제31도 내지 제33도에 도시된 양태는 더 적은 비용 및 더 실용적인 방법으로 가토의 문헌에 기술된 조립체의 부재 ＂W＂들을 구성하기 위하여 사용할 수 있다.

기리야마(Kiriyama)는 가토의 방법보다 훨씬 더 간단한 섬유 조립체 압출법을 공개하였으나, 그 결과로서 얻은 섬유는 훨씬 더 조잡하다. 유사점은 기리야마도 2개 이상의 중합체를 섬유로 방사하기 전에 정적 혼합기를 사용하여 이들을 혼합시킨다는 점이다. 와이어 스크린이나 기타의 표면이 울퉁불퉁한 다른 요소가 방사구금으로서 사용된다. 그 결과, 중합체 스트림이 응고 직전에 진동하고, 결합된 섬유 구조에 주로 섬유 특성을 제공하는 방법으로 서로 교호적으로 결합되고 분리되는 것이다. 기리야마는 매우 미세한 섬유의 제조를 청구하고 있지는 않으며, 오히려 기리야마 특허의 제21도는 통상적인 용융 방사에 의하여 쉽게 달성할 수 있는 평균 데니어가 2.6인 섬유들의 전형적 집성체를 나타낸다. 그 외에도, 기리야마는 단순히 2개의 스트림을 정적 혼합기를 사용하여 배합할 뿐이고, 처음에는 가토의 문헌에서 형성된 것과 같은 ＂쉬쓰-코어(sheath-cors;islands in a sea)＂형태를 형성하지 않기 때문에, 기리야마의 섬유들은 쉬쓰-코어 형태이기 보다는 층상 형태로 되며(기리야마의 명세서의 제8도, 제9도 및 제19도 참조), 일부 섬유들은 단지 하나의 중합체만을 가지고, 이러한 섬유중 대부분에서는 각각의 중합체 층이 섬유의 주변에 까지 확장된다. 기리야마의 방법은, 섬유들이 스크린 방사구금에 매우 근접되게 응고되어야 하기 때문에, 방사 공정이 매우 느릴 필요가 있다. 그렇지 않으면, 모든 스트림들이 단지 하나의 큰 스트림으로 합류될 뿐이다. 고도의 방사용 오리피스 밀도로 인하여 생산성은 매우 양호한 편이지만, 본 특허 문헌에 기술된 최대 생산성이 4.75gm/min/cm²(실시예 2)임을 볼때, 이는 2.5데니어의 섬유를 정상 스테이플 방사시켜 수득한 것에 지나지 않는다.

치온(Chion)의 문헌에서는 근접하게 배치된 다수의 정적 혼합기를 사용하고, 2개의 중합체 중의 각각 하나의 스트림만이 혼합기의 유입구로 공급되는 것을 제외하고는, 가토의 방법과 유사한 방법을 이용한다. 장비는 가토 문헌에서 사용하는 섬세한 튜브보다는 훨씬 더 투박하고 실용적이지만, 생성된 섬유는, 치온의 방법이 혼합기의 상단부에서 2개의 반달모양의 스트림으로 시작하여 이를 단순히 분할 및 재분할하기 때문에, 기리야마 섬유와 마찬가지로 ＂바다속의 섬＂형태보다는 층상 구조로 되어 있다. 이후에, 혼합된 용융물을 1000개 이상의 방사용 오리피스로 분할하면, 소수의 단일 성분 섬유와 함께 2층 및 다층상 섬유를 수득하지만, 대부분이 쉬쓰-코어 섬유가 아니다.

고 생산성[즉, 중합체 g/min/방사구금 표면적(cm²)] 및 섬유균일성(즉, 섬유 데니어 및 형상)이외에, 실용적인 방사법을 고안함에 있어서 고려해야 하는 다른 중요한 특징들이 있다. 이때 고려할 사항 중의 하나는 방사 팩의 최초 구입가격과 유지비용을 포함한 비용에 관한 것이다. 위에서 기술한 종래의 기술에서는 중합체 분배판들이 모두 비교적 비싼 비용으로 정확하게 천공하고 넓히거나 기타의 방법으로 절삭가공하여야 하는 비교적 비용이 많이 소요되는 두꺼운 금속판이다. 더구나, 중합체 물질은 사용함에 따라 응고되고 분배 유동 통로(distribution flow passage)내에 모이는 경향이 있어서 통로를 주기적으로 세정한 다음, 세정 공정에 의하여 수집된 물질이 모두 깨끗이 제거되었는가를 검사하여야 한다. 유동 통로의 크기가 작으면 검사과정을 지루하게 하고, 시간을 소비하게 하며, 이로 인하여 전체적인 세정/검사과정에서 상당한 비용을 지출하게 한다. 분배판의 원가가 높기 때문에, 세정하는 대신에 판들을 버리거나 처분하지 못한다. 미합중국 특허 제3,787,162호(Cheetham)에는 쉬쓰/코어 복합섬유를 생성하기 위한 방사 팩이 기술되어 있다. 이러한 방사 팩은 다수의 오리피스가 절단된, 비교적 얇은(즉, 0.020in) 스테인레스강의 오리피스 판을 이용한다. 절단 작업은 비교적 비용이 많이 소요되고, 이로 인하여 오리피스 판이 너무 비싸게 되어 이를 추가적으로 세정하는 대신에 폐기할 수 없게 만든다. 위에서 기술한 바와 같이, 주기적 세정과 이에 수반하여 필요한 사후세정 검사는 그 자체가 많은 비용이 소요되는 것이다. 그외에도, 절단 절차에 의하여 허용되는 오리피스의 밀도는 엄격하게 제한되어 있다.

특히, 치탐의 문헌의 오리피스 판내에서 수득할 수 있는 오리피스 밀도는, 오리피스 밀도가 2.93오리피스/cm²인 미합중국 특허 제4,052,146호(Sternberg)에 기술된 절삭가공된 분배판에서 얻는 것보다 더 크지 않다. 치탐의 특허 명세서에는 기술되어 있지 않지만, 본 기술분야의 통상의 숙련가는 누구나 본 발명에 관한 이하의 설명을 통하여 오리피스 판 내의 분배 오리피스를 절단에 의하기 보다는 에칭(etching)에 의하여 실시할 수 있으리라고 생각할 것이다. 그러나, 그렇게하는 것만으로 문제를 해결하지는 못한다. 치탐의 문헌에는 길이(L)(즉, 판의 두께)가 0.020in이고 직경(D)이 0.009in인 구멍으로서, L/D의 비가 2.22인 구멍이 기술되어 있다. L/D의 비가 1.50을 초과하는 경우에는 구멍을 처음에 에칭시키는 경우에도, 균일한 직경을 보장하기 위하여 구멍들을 천공하거나 확장할 필요가 있다. 천공/확장 과정은 판 제조공정에 상당한 비용을 추가시키기 때문에 판을 주기적으로 세정하는 대신 이를 폐기하지 못하게 한다.

방사 팩을 용융 방사와 용액 방사 모두 유용하게 하는 것도 바람직하다. 용융 방사는, 융점온도가 분해점 온도보다 낮은 중합체에 대하여서만 이용할 수 있다. 이러한 중합체들을 분해시키지 않고 용융시켜서 섬유 형태로 압출할 수 있다. 이와 같은 중합체의 예로는 나일론, 폴리프로필렌 등을 들 수 있다. 그러나, 아크릴류와 같은 다른 중합체들은 흑화현상(blackening) 및 분해없이는 용융되지 않는다. 이러한 경우에는 전형적으로 20%의 중합체와 80%의 용매의 비율에 따라 적합한 용매(예 : 아세톤중의 아세테이트)로 용해시킬 수 있다. 습식 용액 방사 공정에 있어서의 용액이, 실온에서 용매가 가용성이어서 제거될 수 있도록 하는 액체(예 : 물) 욕 속에 잠겨있는 방사구금을 통하여 펌핑(pumping)된다. 용매를 증발시켜서 응고되는 표층(skin)을 형성시키기 위하여 섬유를 액체 욕 속으로 방사하지 않고 가열 공기 속으로 건식 방사할 수도 있다.

용융 중합체는 통상적으로 점도가 500 내지 10,000푸아즈(poise)이다. 반면에, 중합체 용액은 점도가 통상적으로 100 내지 500푸아즈 정도로 낮다. 용액의 점도가 낮기 때문에, 방사구금 조립체에 걸친 압력강하가 더 낮을 필요가 있어서, 다성분 섬유를 방사하는 때에는 비교적 얇은 분배판과 더 작은 조립체를 사용할 수 있다. 일반적으로, 종래의 기술에는 저점도 용액 방사에 사용되는 비교적 높은 오리피스 패킹 밀도[즉, 오리피스/방사구금 표면적(cm²)]는 고점도 용융방사에는 사용할 수 없다. 위에서 기술한 바와 같이, 방사팩을 용액 방사 또는 용융 방사용으로 사용하느냐의 여하를 불문하고, 오리피스 밀도가 높은 것이 바람직하다.

상이한 형태의 중합체 성분들을 분배판내에 형성된 적합한 분배 유동 통로로 처음에 인도하는 경우에는 중합체의 압력이 유동방향을 가로질러 연장되는 각각의 평면 전반에 걸쳐 동일하게 가해지도록 하는 것이 중요하다. 그 이유는 횡방향으로의 압력차가 크면 상이하게 방사된 섬유들이 서로 균일하게 되지 않기 때문이다. 종래의 기술에서는 중합체가 비교적 작은 중합체 성분의 유입구로부터 넓은 면적에 걸쳐 분배됨에 따라 발생할 수 있는 횡압력의 불규칙성을 보정하기 위하여 전형적으로 중합체 유동이 분배됨으로써 상부스트림(upstream)에서 발생하는 압력 균일성이 결여되는 효과를 최소화하기 위하여 압력 강하가 크게 일어나는 긴 분배 구멍이 필요하다. 이러한 긴 구멍들은 비교적 두꺼운 분배판내에 마우 정확하게 천공 또는 확장시켜서 필요한 길이의 분배용 구멍을 제공해야 한다. 두꺼운 판과 정확한 절삭가공은 모두 비용이 많이 소요되며, 주기적인 세정의 대안으로서 판들을 폐기할 수 있도록 하는 현실적 가능성을 배제한다. 따라서, 폐기할만큼 비용이 적게들고, 내부에 정확한 유동분배 통로가 제공되며, 분배판의 상부 스트림에서 유동방향을 가로질러 발생하는 압력 변동을 최소화시키는 1차 중합체 공급 슬롯(slot)과 관련되어 작용하는 분배판을 제공하는 것이 바람직하다.

[본 발명의 목적 및 요약]

본 발명의 목적은 방사구금 오리피스의 밀도를 최대화할수 있는, 다성분 섬유를 압출하기 위한 개량된 용융/용액 중합체 방사법 및 방사 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 폐기할수 있는 중합체 분배판을 이용하여 중합체 섬유를 용융/용액 방사하기 위한 개량된 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 각각의 압출된 다성분 섬유로부터 분리시켜 다수의 저 데니어의 균일한 미세 섬유를 제공할 수 있는 느슨하게 결합된 다수의 아 섬유(sub-fiber)로 구성된 다수의 다성분 섬유를 압출하는 개량된 용융/용액 방사법 및 방사 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 하나의 단위로서 압출되고, 데니어가낮고 형상이 균일한 다성분 미세 섬유로 구성된 중합체 섬유 생성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 폐기할 수 있을 정도로 비용이 적게 들고, 최대한 고밀도로 제공된 분배 유동 통로가 있고, 분배판의 상부 스트림 위치에서 유동을 가로질러 발생하는 압력 변동을 최소화시키는 제1중합체 공급 구멍과 관련되어 작용하는 분배판이 구비된 방사 팩을 제공하는 것이다.

본 발명의 한가지 양태에 따라, 방사 팩내의 분배판(또는 인접하여 배치되어 있는 다수의 분배판)을 얇은 금속 시이트(sheet)의 형태를 취하고, 그안에 정밀하게 성형되고, 밀접한 통로 형상을 제공할 수 있도록 분배 유동 통로가 에칭되어 있다. 이러한 분배 유동 통로는 중합체 유동을 분배판의 표면을 따라 방사 팩을 통과하는 순 유동(net flow)에 대하여 횡방향으로 인도되도록 배열된 에칭된 얕은 분배 채널과 분배판에 에칭되어 있는 분배 구멍일 수 있다. (광화학적 에칭시킬 수 있는) 에칭 공정은 종래의 기술에서 이용하는 두꺼운 판에 분배 통로를 형성시키기 위하여 사용되는 천공 연마, 확공 또는 기타 절삭가공/절단공정보다 훨씬 비용이 적게 소요된다. 더구나, 얇은 분배판(예 : 0.10in미만, 전형적으로는 0.030in이하의 두께를 갖는 분배판)은 그 자체가 선행기술에서 통상적으로 사용되는 두꺼운 분배판보다 훨씬 비용이 적게 소요된다.

에칭에 의하여 분배 구멍을 직경(D)에 대한 길이(L)의 비가 매우 적게되도록(즉, 1.5이하, 전형적으로 0.7이하) 정밀하게 한정할 수 있다. 다수의 개별 중합체 성분들을 처분할 수 없는 1차판내의 각각의 슬롯그룹을 경유하여, 처분할 수 있는 분배판으로 흐르게 함으로써 분배판의 상부 스트림에서의 횡압력 변동을 최소화시키고, 이에 따라 L/D비를 작게 실현시킬 수 있다. 횡압력 변동은 영구 계량판을 1차판과 에칭된 분배판 사이에 삽입시킴으로써 더 적게할 수 있다. 폐기할 수 없는 1차판내의 각 슬롯 그룹은 각각의 중합체 성분을 운반하며, 3개 이상의 슬롯을 포함한다. 각 그룹의 슬롯들은 다른 그룹의 슬롯들과 교호적으로 배치되거나, 서로 엇갈려 배치되어 있기 때문에, 인접한 2개의 슬롯이 동일한 중합체 성분을 운반하지 아니한다.

다성분 섬유를 압출하는데 요구되는 바와 같이, 방사 팩내에서의 중합체의 횡방향 분배는 에칭 공정에 의하여 실현할 수 있는 얕은 채널에 의하여 더 촉진되고 간소화된다. 전형적으로, 채널의 깊이는 0.016in미만이고, 대부분의 경우에는 0.010미만이다. 이와 같은, 중합체는 유동 통로의 길이를 상당히 줄이지 않고서도, 순 유동방향에 대하여 횡방향으로 방사 팩내에 효율적으로 분배시킬 수 있으며, 이에 의하여 방사 팩의 전체 두께(즉, 유동방향으로의 두께)를 얇게 유지할 수 있다. 에칭에 의하여 분배 유동 채널과 구멍도 밀집시킬 수 있어서, 방사 팩내에서의 생산성[즉, 중합체(g)/방사구금의 표면적(cm²)]을 높일 수 있다. 에칭 공정, 특히 광화학적 에칭은 얇은 금속 분배판 자체가 저렴한 것과 마찬가지로 비교적 비용이 적게 소요된다. 따라서, 이에 의하여 얻은 저렴한 에칭판은 폐기할 수 있고, 방사 팩을 주기적으로 세정할 때 경제적으로 대체시킬 수 있다. 대체 분배판은 폐기되는 판과 동일하게 하거나, 상이한 중합체 섬유 형상들을 압축하여야 하는 경우에는 상이한 분배 유동 통로 형상을 가질 수 있다. 에칭에 의하여 제공되는 정밀도는 생성되는 섬유의 형상과 데니어가 균일하게 되도록 보장한다.

에칭된 분배판은 하나의 중합체 성분만을 갖는 각각의 미세 섬유당 약 0.1데니어 정도의 미세 섬유 스테이플의 압출을 촉진시킨다. 각각 6.4의 연신 데니어를 갖는 1768개의 섬유를 방사할 수 있는 방사 팩을 예를 들어보기로 한다. 각각의 섬유는 다수의 이상 중합체 스트림을 각각의 방사구금 오리피스내로 유입시킴으로써 장기판 패턴의 64개(또는 그 이상의)의 분절을 가질 수 있다. 각각의 개별 스트림은 인접하는 스트림과 상이한 종류의 중합체로 되어 있다. 중합체 종류는 서로 약하게만 결합되도록 선택하기 때문에, 각각의 방사구금 오리피스에서는 다수의 나란하게 배열된 아 섬유들로 이루어진 주 섬유가 유출된다. 전형적으로 6.4데니어의 주 섬유는 기계적 작업에 의하여 평균 데니어 0.1인 다수의 미세 섬유(예 : 64개의 미세 섬유)로 분리될 수 있다. 2개의 이상한 중합체를 사용하는 경우에, 각 종류별로 32개의 미세 섬유가 각각의 방사구금 오리피스에 의하여 생성된다. 모든 미세섬유가 동일한 중합체형으로 되는 것이 필요한 경우, 목적하는 중합체를 주 섬유가 압출된 후 용해되는 또 다른 비상용성이고 쉽게 용해되는 중합체와 함께 방사할 수 있다. 그 결과로 6.4데니어의 압출된 주 섬유당 32개의 미세 섬유만을 수득하고, 용해된 중합체는 용매로부터 회수한다. 나일론과 폴리에스테르의 혼합물을 예로 들면, 하나의 방사 팩으로부터 113,152개의 정도의 미세 섬유를 방사할 수 있고, 그 생산성은 단독 중합체 섬유의 통상적 용융 방사에 있어서와 거의 동일하다. 미세 섬유들은 크기와 형태가 매우 균일하며, 완전히 분리된 경우에는 어느 것도 2성분 섬유로 되지 않는 것이 중요하다.

[바람직한 양태의 설명]

첨부한 도면중의 제1도 내지 제10도에 의하면, 방사 팩 조립체(10)는 도면이 3엽형이고, 이러한 엽상부분의 선단만이 섬유의 나머지 부분을 구성하는 성분(A)과 상이한 중합체 성분(B)으로 이루어져 있는 2성분 섬유를 생성하기 위하여 본 발명의 원리에 따라 구성되어 있다. 조립체(10)에는 상단에서 저부에 이르기까지(즉, 상부 스트림에서 하부 스트림으로) 다음과 같은 순서에 따라 함께 삽입되어 있는 하기 판들을 포함한다 : 상부판(11), 스크린 지지판(12), 계량판(13), 에칭된 분배판(14) 및 방사구금판(15)이 포함되어 있다. 방사 팩 조립체(10)는 추가의 장비(도시되지 않음)에 볼트로 고정시킬 수 있고, 적합하게 배열되어 있는 볼트 구멍(16)을 통하여 연장되어 있는 볼트(24)를 이용하여 판들을 서로 단단히 고정시켜 적소에 유지시킨다. 위에서 언급한 추가의 장비에는 전형적으로 볼트(24)의 나사홈이 파인 말단부와 맞물리는 암나사 볼트 구멍들이 포함되어 있다. 특별한 방사 팩 조립체(10)는 이하에서 설명하는 원리에 의하여 3개 이상의 상이한 중합체형들을 유사하게 분배 및 압출할 수 있을지라도, 2개의 상이한 형태의 중합체 성분(A) 및 (B)를 분배하고 압출되도록 구성되어 있다. 일반적으로, 원통형(또는 필요한 경우에는 다른 형상)으로 되어 있고, 상부판(11)내에 제한되어 있는 유입구(17,18)는 각각의 계량 펌프(도시되지 않음)로부터 서로 분리되어 있는 중합체 성분(A,B)을 수용한다.

유입구(17,18)의 상부 스트림 또는 입구 말단에는 중합체가 in²(6.4516cm)당 5,000lb(2268kg)이상의 압력에서 누출되는 것을 방지하는 각각의 환상 밀봉부(annular seal)(21)를 수용할 수 있도록 반대 천공이 뚫려있다. 이러한 유입구(17,18)는 상부판의 상부 스트림 말단으로부터 상부판(11)을 통하여 천공되거나 기타의 방법으로 형성된 부분통로이고, 판(11)의 하부 스트림 측면에 형성되어 있는 각각의 나란한 텐트(tent) 모양의 공동(19,20)내에서 종결된다. 공동(19,20)은 하부 스트림 방향으로 넓어지고, 판(11)의 하부 스트림 측면에서 일반적으로 직사각형으로 종결되며, 이의 치수는 이후에 설명하는 방사구금 오리피스의 직사각형 배열의 길이 치수와 동연으로 되어 있다. 나란한 공동(19,20)의 가로폭의 합은 실질적으로 방사구금 오리피스 배열의 폭 치수와 동연으로 되어 있다.

판(11)의 하부 스트림에 바로 배치되어 있는 스크린 지지판(12)에는 공동(19,20)으로부터 흘러나오는 각각의 중합체성분을 여과하기 위하여 이의 상부 스트림 측면에 필터(22,23)가 제공되어 있다. 필터(22,23)는 소결 결합된 스크린 또는 기타의 적합한 필터 재료로 만들수 있다. 필터는 판(12)의 상부 스트림 표면내에 오목하게 들어가 있고, 일반적으로 직사각형이며, 공동(19,20)내의 하부 스트림 구멍과 동연으로 되어 있다. 오목하게 들어가 있는 필터(22) 아래에는 A중합체 성분용 판(12)내에 오목하게 들어가 있는 다수의 나란한 슬롯(25)이 있다. 슬롯(25)은 횡방향(즉, 유동방향에 대하여 횡방향)의 횡단면 형태가 일반적으로 직사각형일 수 있고, 공동(19)의 가장 긴 지수의 가로방향으로 가장 넓게 연장되어 있다. 슬롯(25)은 필터(22)와 공동(19)의 길이 치수에 따라 나란히 순서대로 배치되어 있다. 유사한 슬롯(25)은 B중합체 성분용 필터(23)아래에 있는 판(12)내에 오목하게 제공되어 있다. 천공된 구멍(27)은 각각의 A성분 슬롯(25)으로 부터 일반적으로 하방으로 판(12)의 세로 중앙선 쪽으로 연장되어, 판(12)의 하부 스트림 측면에 제공되어 있는 깊은 테이퍼 슬롯(29)내에서 종결된다. 유사한 천공(28)은 일반적으로 각각의 B성분 슬롯(26)으로부터 세로 중앙선 쪽으로 하방으로 연장되어 있고, 각각의 구멍(28)은 깊은 테이프 슬롯(30)에서 종결된다. 슬롯(29,30)은 일반적으로 횡단면이 직사각형이며 이의 가장 긴 치수의 횡단면이 포함되어 있는 평면내에서 하부 스트림 방향으로 분기된다. 가장 긴 횡단면의 치수는 각각의 공면 슬롯(19,20)쌍의 길이의 합보다 약간 더 크다. 특히, 슬롯(29)의 그룹은 판(12)의 길이 치수에 따라 슬롯(30)의 그룹과 서로 엇갈리게 또는 교호적으로 배치되어 있기 때문에, A성분 슬롯(29)은 B성분 슬롯(30)에 의하여 서로 이격되어 있으며, 물론 그 반대의 경우에도 또한 가능하다.

스크린 지지판(12)의 하부 스트림 측면은 유동 분배 구멍(32)(A성분용) 및 (33)(B성분용)이 판의 두께에 걸쳐 제한되어 있는 판(13)의 상부 스트림 측면과 인접되어 있다. A중합체 성분용 구멍(32)은 판(12)내의 A성분 슬롯(32)과 일렬로 배열되어 있고, 특히 구멍(32)은 여러 열로 배열되고, 각각의 열은 각각의 슬롯(29)으로부터 수용하는 A성분 유동의 지류를 분배할 수 있도록 각각의 슬롯(29)과 일렬로 하류에 배치되어 있다. A성분 구멍(32)의 열들을 각각의 B성분 슬롯(30)으로부터 B중합체 성분을 수용할 수 있게 배치되어 있는 B성분 구멍(33)의 열들과 서로 엇갈리게(즉, 교호적으로) 배치되어 있다.

에칭된 분배판(14)은 계량판(13)의 하부 스트림에 바로 인접하여 배치되어 있는 얇은 스테인레스강 판이다. 분배판(14)은, 수용되는 서로 분리된 중합체 성분(A,B)이 방사구금 오리피스의 유입공에서 목적하는 방법으로 결합될 수 있도록 적합한 패턴으로 에칭(예 : 광화학적 에칭에 의함)된다. 제1도 내지 제10도에 도시한 예시적인 양태에 있어서, 분배판(14)의 상부 스트림 측면을 에칭시켜 에칭되지 않은 개개의 댐(dam)(35)의 규칙적인 패턴을 제공하고 각각의 댐은 각각의 계량 구멍(32)을 통하여 유동되는 중합체 성분(A)의 각각의 지류를 접수할 수 있도록 배치되어 있다. 기술된 양태에 있어서, 이러한 댐(35)들은 공동(19)의 길이에 대하여 평행으로, 슬롯(25,29)의 길이에 대하여는 횡방향으로 연장되어 있다. 각각의 댐(35)은 이의 세로중심에서 그 유입물[즉, 이의 상응하는 계량구멍(28)으로부터의 유입물]을 수용할 수 있게 배치되어 있고, 여기에 수용되는 성분(A)은 이를 거쳐 길이 방향으로 댐의 반대편 말단부쪽으로 유동된다. 각각의 댐(35)의 양말단에는 이의 하부 스트림으로부터 판(14)내로 에칭된 분배 구멍(36)이 제공되어 있다.

분배판(14)의 상부 스트림 측면중의 나머지 부분[즉, 댐(35) 이외의 판 부분]은 소정의 깊이로 에칭되고, 다수의 (B)성분 계량 구멍(33)으로부터 수용되는 (B)중합체 성분용의 큰 저장실/채널로서 이용된다. (B)성분용 분배 구멍(38)의 배열은 댐의 외측에 있는 위치에서 이의 하부 스트림 측면으로부터 판(14)내로 에칭되고, (B)성분 계량 구멍(33)과 엇갈리게 배열되어 있다. 분배 구멍(36,38)의 특별한 위치들은 이하에서 설명하는 방사구금 오리피스 유입공들의 위치에 따라 선택한다.

방사구금 판(15)에는 이의 두께 전체에 걸쳐 전체적으로 연장되어 있는 방사구금 오리피스(40)의 배열이 제공되어 있고, 각각의 오리피스에는 반대천공 또는 유입공(41)이 있다. 각각의 (A)성분 분배 구멍(36)은 각각의 유입공(41)과 직접 일렬로 배치되어 있기 때문에, (A)성분 중합체는 스트림으로서 축방향으로 따라 유입공의 중앙에서나 근처에서 직접 유입공내로 흘러들어간다. 분배 구멍(36)은 압출되는 섬유 또는 필라멘트내에서의 성분들의 목적하는 형상에 따라 이들의 각각의 유입공(41)과 동축으로 만들 수 있다. 본 발명의 목적을 위해서는, 동심성이 있는 것으로 본다. (B)성분 분배 구멍(38)은 3개씩으로 이루어진 세트로 배열되어 있고, 각각의 세트는 (B)성분 중합체를 유입공의 주변에 인접하여 각을 이루어 서로 일정하게 이격된 3개의 위치에서, 축방향을 따라 상응하는 방사구금 오리피스 유입공(41)내로 유입될 수 있도록 위치하여 있다. 전형적으로, (B)성분 분배 구멍(38)을 유입공의 외면 주변에 등각으로 이격되어 있으나, 이러한 간격은 오리피스의 최종 형상과 압출되는 최종 섬유내에서의 목적하는 중합체 성분의 분포에 따라 달라진다. 각각의 방사구금 오리피스(40)의 하부 스트림 말단에는 오리피스의 중앙으로부터 외측을 향하여 등각으로 방사상으로 연장되어 있는 3개의 모세관 다리(42,43,44)로서 형성된 횡단면이 있다. (B)성분 분배 구멍(38)은 이러한 다리(42,43,44)의 선단 또는 방사상 말단과 축방향으로 일렬로 배열되어 있고, (A)성분 구멍(36)은 3개의 다리가 달린 각각의 오리피스의 방사상 중심과 일렬로 배열되어 있다.

제1도, 제2도 및 제3도의 종방향으로 절취된 방사 팩 조립체(10)를 도시한 것이다. 이 조립체는 길이가 수피트(ft)일 수 있다. 예를 들면, 전체길이[즉, 필터(22,23)의 세로길이를 따라 또는 제2도 및 제3도에서는 수평으로]가 24in(60.96cm)에 달하는 팩은 방사구금(15)내에 4000개의 방사용 오리피스를 수용할 수 있고, 각각의 중합체 성분(A,B)은 각각의 공동(17,18)의 길이에 걸쳐 분포되어 있는 각각 4개의 유입구(17,18)를 통하여 이의 각각의 공동(19,20)으로 공급된다. 각각의 중합체 성분용의 다수의 유입구는 필터스크린(22,23)의 모든 부분에 중합체를 균일하게 분포시키도록 한다. 수직 알루미늄 밴드형의 밀봉부(46)는 고압력 중합체가 공동(19,20)으로부터 누출되는 것을 방지한다. 중합체가 필터(22,23)를 통과한 후에는 압력이 크게 저하되어 밀봉의 문제는 적어진다. 임의의 알루미늄 밀봉부(47)는 중합체가 적당히 여과되지 않고 필터의 말단 부근을 통과하지 못하게 한다. 이러한 양태에서, 슬롯(19,20)은 0.250in(0.64cm)의 중심에서 약 0.180in(0.46cm)의 폭으로 할 수 있고, 슬롯들 사이에는 0.070in(0.18cm)의 금속을 제공할 수 있다. 이러한 크기의 슬롯들은 제조 비용이 적게 소요되지만, 서로의 간격이 훨씬 더 좁아질 수 있다. 예를들면, 0.200in(0.5cm)의 중심에서, 0.140in(0.36cm)의 폭을 가진 슬롯들은 쉽게 만들수 있다.

도면에는 방사 팩 조립체(10)내에 단일 분배판(14)만이 도시되어 있다. 그러나, 분배판의 수와 형태는 각각의 섬유별로 필요한 중합체 성분분배의 복잡성에 의해 정하여 지는 것으로 이해하여야 한다. 예를 들면, 방사 팩 조립체(10)는 특히 3엽형 횡단면을 갖는데, 여기서 엽상 부분의 선단에는 중합체 성분(B)이 포함되어 있고, 섬유의 나머지 부분에는 중합체 성분(A)이 포함되어 있는 섬유(50)를 생성하도록 특별하게 형성되어 있다. 제22도 내지 제24도에 도시한 유형의 나란한 2성분 섬유는, 예를 들면, 방사구금 반대천공 또는 유입공(41)이 슬롯들(29,30)사이의 리브 구획 바로 아래에 직렬로 배치되어 있고, 유입공의 입구 직경이 리브 두께보다 더 큰 경우에는 분배판없이 제조할 수 있다. 스크린 지지판(12)의 하부는 어떠한 경우에도 개스킷(gasket)을 사용하지 않고서도 중합체의 누출을 막을 수 있도록 완전히 평평하게 겹쳐져야 한다. 이와 유사하게, 모든 분배판(13,14)은 완전히 평평하고 굵힘이 없어야 한다. 방사용 오리피스들은 엇갈린 열로 배열하고/하거나, 제22도 내지 제24도에 도시한 유형의 단순한 2분할보다 더 복잡한 형태의 중합체 배열을 만들려면 하나 이상의 분배판이 필요하다.

방사 팩조립체(10)에 대하여 기술된 특별한 양태에서 계량판(13)은 전형적으로 두께가 약 0.80in(0.46cm)이고, 계량구멍(32,33)은 전형적으로 약 0.030in(0.08cm)의 직경으로 계량판을 통해 전반적으로 천공되어 있다. 길이(L)와 직경(D)은 그 비(L/D)가 비교적 높은 값인 6이 되도록 정한다. 이와 같이, 비교적 긴 구멍들은 에칭이 아니라 천공되어야 하며, 이로 인하여 계량판은 스크린을 교체하기 위하여 방사 팩을 제거할 때마다(전형적 설치에 있어서는 1주일에 1회 정도) 세정하여 재사용하여야 하는 비교적 값비싼 영구적 조립체 부분으로 된다. 이러한 유형의 천공되어 확공된 비교적 긴 구멍들은 슬롯(19,20)으롭터 최정분배판(14)에 이르기까지 매우 정확하게 분배된 유동을 제공하고, 이에 의하여 생성되는 섬유의 데니어의 변동이 최소화된다. 다른 방법으로는, 계량판(13)에 갈음하여 에칭된 분배판을 사용할 수 있고, 이에 의하여 계량 구멍을 L/D비가 1.5이하, 몇몇의 경우에는 0.7 미만이 되도록 에칭한다. 에칭판에 있어서의 구멍의 직경을 더 크게 변동시킬 수 있고, 이에 따라 데니어의 가변성도 더 커지게 된다. 이와 같이 큰 가변성은 많은 섬유적용에 있어서도 허용될 수 있고, 에칭판은 폐기 가능한 품목으로 될 수 있을만큼 저렴하게 되어 세정 및 구멍 검사의 비용을 절약할 수 있다. 최종의 방사용 오리피스 유입구멍(41)이 너무 크지 않고, L/D비가 비교적 높게 제공되어 있는 경우에는 분배판 통로에는 요구되는 정밀도는 적으나, 양호한 데니어 균일성을 보장하는 것은 필터 다음의 주입력 강하일 것이다. 반대로, 크거나 짧은 방사용 오리피스는 정확하게 형성된 직경을 가진 긴 구멍들이 제공되어 있는 분배판(13)과 함께 사용하는 것이 가장 유리하다.

최종 분배판(14)에는 에칭, 바람직하게는 광화학적 에칭에 의하여 형성된 분배 유동 통로들이 있다. 에칭을 이용하여 비교적 얇은 스테인레스강시이트(또는 다른 적당한 금속 시이트)에 슬롯과 구멍들을 매우 복잡하게 배열할 수 있다. 부품들의 원가가 매우 낮고, 시이트에 존재하는 구멍과 슬롯의 다소(多少)의 여부와는 관계가 없다. 판(12,13,14,15)을 서로 정확하게 표시할 수 있게 제공된 2개의 자리맞춤 핀(dowel pin) 구멍(48)에 대한 구멍 및 슬롯의 위치별로 매우 정확한 공차를 유지할 수 있다. 예를 들면, 분배판(14)은 두께가 0.020in이며, 이의 상부 스트림 또는 상부 표면에 0.010in의 깊이까지 에칭되어 적합한 분배 패턴의 중합체 댐(dam)(35)을 형성한다. 이러한 댐(35)은 특히 볼트(24)의 영역내에서는 판(14)의 외면의 가장자리와 같이, 에칭되지 않고 차폐되어 있다. 에칭에 의하여 대형의 (B)성분 중합체 저장실과 댐(35)의 내부에 배치된 개개의 (A)성분 슬롯이 생성된다.

작동시, 코어 중합체 성분(A)은 교호적 슬롯(29)으로부터 계량판(13)내의 구멍(32)을 통하여 댐(35)에 의하여 범위가 한정되는 슬롯내로 유동된다. (A)성분은 일반적으로 이러한 슬롯의 세로중심에서 접속되고, 여기에서 반대편의 종방향으로 구멍(36)을 통과하여 각각의 방사구금 오리피스 유입공(41)위에서 집결된다. 쉬쓰 중합체 성분(B)은 슬롯(30)으로부터 계량 구멍(33)을 거쳐 분배판(14)의 상부 스트림 표면에서 댐(35)을 둘러싸고 있는 저장실 또는 채널내로 유동된다. (B)성분은 구멍(33)으로부터 외측으로 방사상으로 분배 구멍(38)으로 유동되고, 이 분배 구멍을 통해 방사용 오리피스의 유입공(41)으로 유동된다. 각각의 유입공(41)에는 각각의 3개의 분배 구멍(38)으로부터 축방향을 따라 유동되는 (B)성분 중합체가 공급된다. 특히, 분배 구멍(38)은 방사용 오리피스(40)의 저부에 있는 3개의 다리가 달린 유출구내의 모세관 다리 단부 바로 위에 배열되어 있다. 코어 중합체(A)의 단일 내부 스트림과 각각의 방사용 오리피스 유입공(41)내로 유동되는 3개의 쉬쓰 중합체(B) 스트림은 제8도 및 제9도에 도시한 패턴을 가진 유입공(41)내의 복합중합체 스트림을 형성한다. 이러한 복합 스트림이 3개의 다리가 달린 오리피스(40)에 도달할 때에는 제10도에서 횡단면으로 도시한 형태의 섬유을 생성하고, 쉬쓰 중합체 또는 선단 중합체(B)의 3개 부분의 합은 중심 또는 코어 중합체 성분(A)과 거의 동일한 면적을 구성한다. 그 예로서는 쉬스 및 코어 중합체를 조립체(10)에 공급하는 계량 펌프가 동일한 용적의 용융 중합체 성분을 운반하는 경우를 들 수 있다. 펌프의 속도는 쉽게 조성할 수 있기 때문에, 이 형상과 상당히 다른 섬유를 제조할 수 있다. 예를 들면, 코어의 면적(%)이 10%에서 90%로 변동될 수 있고, 그 나머지는 3개의 선단 또는 엽상 부분의 합이 차지하는 섬유하는 제조할 수 있다. 중합체 댐(35)은 이러한 중합체들이 분배판(14)을 통하여 흐르는 동안에 쉬쓰 중합체와 코어 중합체를 분리된 상태로 유지하는 작용을 한다.

제19도, 제20도 및 제21도는 본 발명의 또 다른 방사 팩 조립체(60)의 양태를 도시한 것이다. 방사 팩 조립체(60)는 제22도, 제23도 및 제24도에서 횡단면도로 도시되어 있는 형태의 나란한 성분들을 가진 2성분 섬유를 압출할 수 있도록 형성되어 있다. 스크린 지지판(12)에는 제1에칭 분배판(61)의 상부 스트림 측면 또는 표면과 인접된 이의 하부 스트림 측면내에 한정된 슬롯(29,30)이 있다. 분배판(61)의 하부 스트림 측면은 에칭되어 (A)성분 중합체용의 이산 채널(63)과 (B)성분 중합체용의 이산 채널(64)을 형성한다. 이러한 채널(63,64)은 에칭되지 않은 분배 리브(65)에 의하여 분리되어 있고, 횡방향으로 교호적으로 배치되어 있기 때문에, 2개의 인접한 채널들에는 동일한 중합체 성분이 흐르지 않는다. 채널(63,64)은 방사구금 오리피스 배열의 폭 전체에 걸쳐 슬롯(29)의 길이에 대하여 횡방향으로 연장되어 있다. 또한, 각각의 리브(65)는 각각의 열내에 들어있는 구멍들을 정반대로 등분할 수 있도록 방사구금 오리피스 유입공(41)의 각각의 열위에 놓여있다. 분배판(61)의 상부 스트림 측면은 (A)성분 분배 구멍(66)의 배열과 (B)성분 분배 구멍(67)의 배열을 제공할 수 있도록 에칭되어 있다. (A)성분 분배 구멍들은 판을 통하여 판의 하부 스트림 측면에서 (A)성분 분배 채널(63)과 통할 수 있게 에칭되어 있고, (B)성분 분배 구멍(67)은 (B)성분 분배 채널(64)과 통할 수 있게 에칭되어 있다. 분배 구멍(66,67)은 방사구금 오리피스의 유입공(41)으로부터 횡방향으로 서로 엇갈리도록 배향되어 있다.

최종 에칭 분배판(62)은 에칭된 분배판(61)의 하부 스트림에 바로 배치되어 있고, 판(61)과 방사구금 판(15)의 상부 스트림 측면에 서로 인접하여 있다. 성분(A)용의 최종 분배 구멍(68)의 배열은 (A)성분 분배 채널(63)과 일렬로 되는 위치에서 판(62)을 통해 에칭되어 있다. 성분(B)용의 최종 분배 구멍(69)의 추가의 배열은 (B)성분 분배 채널(64)과 일렬로 되는 위치에서 판(62)을 통하여 에칭되어 있다. 이러한 각각의 배열의 최종 분배 구멍들은 그룹으로 모여있기 때문에 각 그룹내의 구멍들이 각각의 유입공(41)의 하나로 가로측면 위에 놓여 있다. 제19도 내지 제21도에 도시한 특별한 조립체(60) 양태에 있어서, 그룹들에는 채널(63,64)의 길이를 따라 일정한 간격을 두고 일렬로 배열된 4개의 구멍이 포함되어 있고, 그룹내의 각각의 구멍은 중합체를 축방향을 따라 직접 상응하는 방사구금 유입공(41)내로 유입시킬 수 있게 배치되어 있다. 따라서, 각각의 분리 리브(65)의 양측에는 성분(A)용의 4개의 구멍(69)이 있어서, 8개의 이산 중합체 스트림이 각각의 유입공(41)내로 흘러 들어갈 수 있다. 구멍(68,69)의 집단 배열은 특별한 섬유 형상별로 필요한 바에 따라 변동시킬 수 있다. 예를 들면, 제30도에 도시한 바와같이, 최종 분배판(62)에는 각 성분(A,B)의 하나의 스트림만이 직접 작각의 방사구금 유입공(41)내로 흘러 들어가도록 배열된 최종 분배 구멍을 제공할 수 있다. 따라서, 각각의 유입공(41)과 연관된 성분(A)용의 최종 분배 구멍(68)하나만이 존재한다.

제19도 내지 제21도에 도시한 방사 팩 조립체(60)와 제30도에 도시한 그 변형에 의하여 나란한 2성분 섬유를 압출할 수 있고, 방사용 오리피스들을 분배판없이 달성할 수 있는 것보다 훨씬 더 근접된 유입공 간격으로 서로 엇갈리에 배열할 수 있다. 예를 들면, 제19도 내지 제21도에 도시한 양태에 있어서, 방사용 오리피스들은 0.200in(0.508cm)의 세로 중심에서 0.060in(0.15cm)씩 간격을 두고 배열시킬 수 있다. 제30도에 도시한 양태에 있어서는 밀도가 2배로 되고, 세로 방향의 간격이 0.100in(0.254cm)이다.두가지 경우 모두에서, 2개의 분배판이 사용되고, 이러한 판들은 그 원가가 가능한한 최저 수준이 될 수 있도록 에칭되어 있다. 도시한 양태에 있어서, 분배판(61)은 두께를 0.030(0.08cm)로 하고, 슬롯(63,64)은 깊이를 0.015in(0.04cm)로 하고, 폭을 0.04in(0.10cm)로 하고, 0.060중심에서 배치할 수 있다. 구멍(66,67)은 판의 나머지 두께에 걸쳐 각각 슬롯(63,64)내에 에칭되어 있기 때문에, 조립체(60)내에서는 길이가 0.015in(0.04cm)이다. 판(62)내에 에칭된 최종 분배 구멍(68,69)은 두께가 0.10in(0.0254cm)일수 있는 판을 완전히 관통하여 연장되어 있다.

작동시, 중합체 성분(B)은 교호 슬롯(30)으로부터 에칭된 구멍(67)을 통하여 교호 채널(64)내로 유동된 다음, 최종 분배 구멍(69)을 통해 각가의 유입공(41)내로 유동된다. 중합체 성분(A)은 교호 슬롯(29)으로부터 구멍(66)을 거쳐 채널(63)내로 유동된 다음, 최종 분배 구멍(68)을 거쳐 각각의 유입구멍(41)내로 유동된다. 그 결과로서 수득한 섬유는 2개의 중합체 성분 계량 펌프의 속도에 따라 제22도, 제23도 또는 제24도에 도시한 형태의 횡단면 성분 분배를 갖는다. 이 방법에 의하면, 최종 방사용 오리피스(40)의 형태와 방사용 오리피스(40)에 대한 최종 분배 구멍(68,69)의 배향에 따라 제26도 내지 제29도에 도시한 형태의 섬유를 생성할 수도 있다. 제25도에 도시한 양태는 2개의 성분(A,B)은, 예를 들면, 최종 압출 섬유내에서 제22도에 도시한 2성분 배열로부터 분리될 수 있도록 서로 약하게 결합되어 있는 중합체 형태인 경우에 제조할 수 있다.

본 발명의 다양성은 제15도 내지 제1도에 도시한 형태의 통상적인 쉬쓰-코어 섬유들이 생성될 수 있는 제11도에 도시한 방사 팩 조립체 양태(70)로 입증할 수 있다. 쉬쓰-코어 섬유는 위에서 기술한 본 출원인의 미합중국 특허 제4,406,850호에서 도시하고 설명한 방사 팩 조립체에 의하여 압출된 1차 섬유 배열이다. 제11도 내지 제14도에 의하면, 방사 팩 조립체(70)에는 스크린 지지판(12)의 바로 하부 스트림에 의와 인접하여 배치되어 있는 에칭된 계량판(71)이 포함되어 있다. 성분(A)용의 제1의 다수의 계량구멍(74)은 판(71)을 통하여 에칭되어 있고, 각각의 구멍(74)은 판(12)내의 각각의 슬롯(29)으로부터 (A)성분 중합체를 수용하고 인도할 수 있게 배치되어 있다. 제2의 다수의 계량 구멍(75)도 판(71)을 통하여 에칭되어 있고, 각각의 구멍(75)은 판(12)내의 각각의 슬롯(30)으로부터 (B)성분 중합체를 수용하고 인도할 수 있게 배치되어 있다. 중간판(72)에는 이의 상부 스트림 측면에 에칭되어 있는 채널(76)의 제1배열이 있고, 각각의 채널(76)은 각각의 계량 구멍(74)으로부터 (A)성분 중합체를 수용할 수 있게 배치되어 있다. 채널(76)은 일반적으로 직사각형이고, 가장 긴 치수가 슬롯(29)에 대하여 횡방향으로 배향되어 있다. 각각의 채널(76)은 이의 상응하는 계량구멍(74)에 대하여 종방향으로 거의 중앙에 집중되어 있기 때문에, 접수되는 (A)성분 중합체는 채널의 말단쪽의 반대방향을 따라 세로로 유동된다. 분배 구멍(78)은 성분(A)의 판(72)을 통해 인도될 수 있도록 각각의 채널(76)의 각각의 말단에서 판(72)의 하부 스트림 측면을 통하여 에칭되어 있다. 각각의 분배 구멍(78)은 각각의 방사구금 유입공(41)위에 배치되어 있고, 제11도 내지 제14도에 도시한 특별한 양태에서는 연관된 유입공(41)에 대하여 동축방향으로 집중되어 있다. 각각의 분배 구멍(78)은 동축방향으로 중심을 두고 있으냐의 여부에 관계없이, (A)성분 중합체를 축방향을 따라 유입공(41)내로 인도할수 있도록 배치되어 있다.

분배 채널(77)의 제2배열도 분배판(72)의 상부 스트림측면내의 에칭되어 있고, (A)성분 중합체와는 격리되어 있는 (B)성분 중합체를 인도하는데 이용된다. 각각의 분배 채널(77)은 일반적으로 X자형으로 되어 있고, 이의 4개의 단부에 각각 팽창 부분(81)을 갖는다. 팽창 부분(81)은 일반적으로 직사각형이고, 이의 가장 긴 부분은 일반적으로 채널(76)에 대하여 평행으로 연장되어 있다. X자형의 교차점에 있는 각각의 채널(77)의 중심은 각각의 (B)성분 계량 구멍(75)바로 아래에 위치하기 때문에 접수된 (B)성분은 X자형의 다리를 따라 채널(77)내로 외측으로 유동되어 각각의 팽창 부분(81)내로 유동된다. 각각의 팽창 부분(81)의 양단부에는 판(72)의 하부 스트림으로부터 팽창부분까지 에칭된 부분 구멍(79)이 있다. 따라서, (B)성분 중합체는 판을 통하여 각각의 분배채널(77)과 각각의 계량구멍(75)용의 8개의 분배 구멍을 거쳐 유동된다.

최종 에칭된 분배판(73)에는 일반적으로 별 모양(즉, 4점 별)으로 에칭된 다수의 최종 분배 구멍(80)이 있고, 각각의 구멍(80)은 각각의 방사구금 유입공(41) 상부 및 판(72)내의 각각의 (A)성분 분배 구멍(78)하부에 중심을 두고 있다. 별모양으로된 구멍의 4개의 다리는 방사상 방향에 따라 외측으로 판(72)내의 (B)성분 분배 구멍(79)과 정합될 수 있도록 연장되어 있다. 각각의 별 모양의 다리의 단부는 구멍(80)의 외면이 상응하는 구멍(79)에 대하여 거의 접선이 되는 지점에서 일렬로 배열된 상응하는 구멍(79)의 윤곽과 조화될 수 있도록 둥글게 되어 있다. 이러한 관점에서, 별 모양은 결정적인 것이 아니고, 구멍(80)은 모서리가 둥글게 된 사각형, 직사각형 또는 삼각형, 원 또는 기타의 어떠한 형상으로도 만들 수 있다는 것을 알 수 있다. 특히, 최종 분배 구멍(80)은 (A)성분을 축방향으로 따라 상응하는 유입공(41)내로 인도할 수 있고, (B)성분을 방사상 방향을 따라 내측으로 각각의 다수(이 경우에는 4개)의 (B)성분 분배 구멍용 유입공쪽으로 인도할 수 있으면 어느 형상으로도 할 수 있다. 구멍(80)의 외면은 그 형상의 여하를 불문하고, 축 방향으로부터 [구멍(79)내에서]방사상 방향으로 구멍(80)을 통하여 원활히 유동될 수 있도록 구멍(79)에 대하여 접선이 되게 하는 것이 매우 바람직하다.

특별한 실시예에서, 에칭된 계량판(71,72,73)은 각각 더 얇은 두께의 판을 사용할 수 있을지라도, 그 두께는 0.025in(0.06cm)로 할 수 있다. (A) 성분은 교호 슬롯(29)으로부터 판(71)내의 에칭된 구멍(74)을 통해 판(72)의 상부 표면내에 에칭된 슬롯(76) 속으로 유동된다. (A) 성분 중합체는 슬롯(76)으로부터 분배 구멍(78)을 통한 다음, 최종 분배 구멍(80)을 통하여 축방향을 따라 상응하는 방사구금 유입공(41)내로 유동된다. 쉬쓰 중합체 성분(B)은 판(71)내에 에칭된 계량구멍(75)을 통과한 다음, 판(72)의 상반부내에 에칭된 분배 채널(77)내로 유동된다. (B) 성분 중합체는 채널(77)로부터 분배 구멍(79)을 통해 최종 분배 구멍(80)의 방사상 선단쪽으로 유동한다. 분배 구멍(80)은 (B) 성분 중합체를 방사상 방향을 따라 내측으로 유공(41)내에 축방향으로 유입된 코어 중합체(A) 둘레에 균일한 쉬쓰 중합체층이 제공될 수 있도록 4개의 방향으로부터 상응하는 유입공(41)쪽으로 인도한다. 판(72)이 이의 하부 스트림 측면에 에칭된 분배 채널을 갖고 있는 경우에는 계량판(71)을 제거할 수 있으나, 이렇게 하면 구멍 공급용 채널(76,77)을 훨씬 더 짧게 함으로써 구멍에서 구멍으로의 유동의 변동을 증대시키고, 이로 인하여 데이너의 가변성과 구멍에서 구멍으로의 쉬쓰 대 코어의 비의 변동을 크게할 우려가 있다. 반대로, 계량판(43)은 더 두껍게 만들 수 있고, 균일성을 향상시키기 위하여(천공되고 확공된 구멍들을 길고 정밀하게 할 수 있다).

제18도에 도시한 바와 같이, 동심형 코어를 갖는 쉬쓰-코어 섬유를 제조하자 하는 때에는 분배 구멍(78)을 바사구금 유입공(41)에 대하여 동심적으로 위치하게 할 필요가 있다. 제15도에서 도시한 바와 같이, 코어 성분(A)이 방사상 방향을 따라 외측으로 원형의 쉬쓰 성분(B)내에서 엽상으로 부풀어 오르는 섬유 형상은 (B)성분 분배 구멍(79)을 유입공(41)의 외면이 부분적으로 중첩되도록 더 방사상으로 내측에 배치함으로써 달성할 수 있다. 계량판(71)이 얇은 에칭 판이냐 아니면 두꺼운 천공 판이냐의 여부를 불문하고, 분배판(72,73)은 판 자체와 에칭 공정이 방사 팩내의 다른 부품들의 전체원가에 비하여 비교적 저렴하기 때문에, 처분할 수 있는 얇은 에칭판으로 되어 있다.

제41도 및 제42도에 의하면, 본 발명의 방사 팩 조립체(90)에는 3개의 에칭 분배판(91,92,93)이 포함되어 있고, 이 조립체는 제43도, 제44도, 제45도 및 제46도에 도시한 형태의 다성분 섬유들을 압출할 수 있다. 상부 스트림 분배판(91)에는 이의 하부 스트림 에칭된 (A)성분 분배 채널(94)의 배열이 있다. 각각의 분배 채널에는 슬롯(29)의 길이에 대하여 횡방향으로 연장되어 있는 신장된 선형 부분이 포함되어 있다. 이의 반대편 말단에서, 각각의 채널은 그 양단부에서 동작으로 이격된 4개의 방향을 따라 방사상으로 분기됨으로써 평면도상으로는 2개의 X자형 부분이 그 중심에서 선형부분에 의해 연결되어 있는 외관을 제공한다. 판(91)의 상부 스트림 측면은 각각의 분배 채널(94)의 선형부분의 중심 및 판(12)내의 각각의 (A)성분 슬롯(29)과 통하여 있는 다수의 (B)성분 분배 구멍(95)을 제공할 수 있도록 에칭되어 있다. 중간 분배판(92)은 채널(94)의 각각의 X자형 부분의 단부들과 일렬로 되는 위치에서 에칭되어 각각의 채널(94)용의 (A)성분에 대한 8개의 분배 구멍(96)을 제공한다. 최종 (A)성분 분배 구멍(97)의 배열은 최종 분배판(93)을 관통하여 에칭되어 있고, 각각의 구멍(97)은 축방향으로 판(92)내의 각각의 구멍(96)과 일렬로 배열되어 있다. 채널(94)의 개개의 X자형 부분은 이의 4개의 분배 구멍(96)이 유입공의 주변에서 90°이격된 위치에 배치될 수 있도록 각각의 방사구금 유입공(41)위에 중심을 두고 있다. 따라서, (A) 성분 중합체는 등각으로 이격된 4개의 위치로부터 축방향을 따라 각각의 유입공(41)까지 유입된다.

판(91)에도 판을 관통하여 에칭된 다수의 초기 분배구멍(98)이 제공되어 있고, 각각의 구멍은 판(12)내의 각각의 (B)성분 슬롯(30)과 통하여 있다. 중간판(92)의 하부 스트림 측면에는 내부에 에칭된 채널(99)의 배열이 있고 각 채널(99)에는 이의 반대편 말단으로부터 등각으로 이격된 4개의 방향으로 방사상으로 분기되는 신장된 부분이 있다. 각 채널(99)의 신장된 부분은 이의 중앙에서 판(92)의 상부 스트림 측면을 통하여 에칭된 일렬로 배열된 구멍(101)을 거쳐 판(91)내의 구멍(98)과 통해 있다. 각 채널(99)의 말단에서 방사상으로 외측으로 연장된 부분들은 각각의 방사구금 유입공(41)위에 중심을 두고 있는 X자형 부분을 형성하고, 각 유입공마다 이러한 부분이 하나씩 있다. (B)성분 분해 채널(99)의 X자형 부분들은 (A)성분 분배 채널(94)의 X자형 부분들에 대하여 45°의 각으로 오프셋(offset)되어 있다. 최종 (B)성분 분배 구멍(102)은 채널(99)의 각각의 X자형 부분의 단부에서 최종 분배판(93)을 통하여 에칭되어 있다. 구멍(102)은 각각의 유입공(41)의 외면에 (B)성분 중합체를 4개의 위치로부터 각각의 유입공내로 축방향을 따라 유입시킬 수 있도록 (A) 성분 구멍(97) 사이에 산재된 상태로 등각으로 배치되어 있다. 이러한 방법으로, 교호 중합체 형태의 8개의 이산 스트림이 등각으로 이격된 8개의 위치로부터 각각의 방사구금 유입공내로 유입된다.

방사 팩 조립체(90)에서는, 각각의 (B)성분 구멍(98)이 2개의 유입공(41)용의 (B)형 중합체를 공급하고, 각각의 (A)성분 구멍(95)은 2개의 유입공(41)용의 (A)형 중합체를 공급한다. (A)성분용의 각각의 유입 분배 구멍(95)은 2개의 유입공(41) 사이에 직접 배향되어 있고, 이러한 유입공들의 중심 사이에 직선상에 있으며, (A)중합체를 채널(94)의 선형부분(즉, 직선부분)을 따라 공급한다. (B)성분용의 각각의 초기 분배 구멍(98)은 일반적으로 2개의 유입공 사이에 놓여 있거나, 채널(99)의 연장된 부분이 굽어지거나 휘어져서 단부의 방사상 다리들 중의 하나 또는 또 다른 다리를 방해함이 없이 이의 X자형 단부의 중앙에 접근할 수 있도록 유입공의 중심으로부터 오프셋되어 있다.

위에서 기술한 바와 같이, 제41도 및 제42도에 도시한 방사 팩 조립체(90)는 최종 방사구금 오리피스의 형상, 중합체 성분(A,B)의 상대적 유동속도 등에 따라 제43도, 제44도, 제45도, 제46도, 제47도에 도시한 형태의 다성분 섬유를 압출할 수 있다. 제43도, 제44도, 제45도 및 제46도에 도시한 섬유에 있어서는, 적합한 오리피스 형상이 이에 의하여 생성되는 섬유형상 바로 위에 표시되어 있다. 생성되는 섬유는 2개의 성분(A,B)이 서로 잘 점착되는 내구성 섬유일 수 있다. 그러나, 특정의 방사구금으로부터 얻는 유효 섬유 수율(effective fiber yield)을 증대시킬 수 있도록 성분들을 서로 분리시키는 것이 바람직할 수도 있다. 2데니어 이하의 미세섬유는 조악한 섬유보다 압출하기가 어렵다는 것은 이미 잘 알려져 있다. 0.5데니어의 섬유를 종래의 용융방사 기술에 의하여 압출하는 경우에는 방사 팩의 생산성이 불량하게 되고, 방사 성능이 더 조악한 섬유에 비하여 불량하게 될 것이다. 선행 기술에서는 약 2데니어의 점착성이 불량한 중합체로부터 제43도에 도시한 섬유와 같은 2성분 섬유를 방사한 다음, 각각의 섬유를 각각 약 0.25데니어의 8개의 섬유로 분리시키는 기계적 작용[예; 카아딩(carding)]에 처리함으로써 미세한 섬유를 압출하는 방법을 제안하고 있다. 이러한 접근 방법은 새로운 것은 아니지만, 본 발명에 의한 2성분 방사법은 이와 같이 미세한 섬유를 생산하는데 필요한 장비를 훨씬 적은 비용으로 수득하게 한다. 특히, 본 발명은 일반적인 목적의 2성분 방사 팩 조립체에서 비용이 매우 적게 소요되는 에칭된 분배판을 변경시킴으로써 단일 압출 섬유내에 어떠한 중합체 배열도 거의 원하는대로 만들 수 있게 한다. 섬유의 외형은 방사구금 오리피스의 형상에 의하여 결정되고, 상당한 비용을 지출하지 않고서는 변경시킬 수 없다.

제41도 및 제42도에 의하면, 중합체(A)는 슬롯(29)으로부터 각각의 오리피스(95)를 거쳐 중합체게 순유동 방향에 대하여 횡방향으로 유동되는 분배 채널(94)을 통과한다. 각각의 채널(94)의 말단에서, 중합체는 구멍(96,97)을 통하여 축방향으로 유동을 바꾸어 유입공(41)의 외면 벽에 인접한 유입공(41)내로 인도된다. 중합체(B)는 슬롯(30)으로부터 구멍(98,101)을 거쳐, 중합체가 순 축방향 유동 방향에 대하여 횡방향으로 유동되는 채널(99)내로 유동된다. (B)성분 중합체는, 채널(99)의 단부에 도달하는 경우, 구멍(102)을 거쳐 축방향으로 방향을 바꿔 (A)성분 스트림으로부터 45°의 간격으로 이격된 위치에서 유입공(41)내로 인도된다. 중합체 성분(A,B)용의 2개의 계량 펌프가 균등한 용적의 중합체를 운반하는 때에는 반대 천공 또는 유입공(41)내의 중합체 스트림은 제43도에 도시한 형상을 취하며, 여기에서는 원의 8분의 1에 해당하는 횡단면을 가진 8개의 스트림이 나란히 유동된다. 원형 방사구금 오리피스를 사용하는 경우, 최종 섬유는 제43도에 도시한 형상이 된다. 4각형의 방사구금 오리피스는 제44도에 도시한 섬유를 제공한다. 4엽상 오리피스는 제45도 및 제46도에 도시한 섬유 형상을 생성한다. (A)성분이 (B)성분보다 더 큰 유량으로 이송되는 경우에는 제45도에 도시한 섬유가 형성된다. (B)성분의 유량이 (A)성분의 유량보다 더 큰 경우에는 제46도에 도시한 섬유 형상을 수득한다.

방사 팩 조립체(90)의 가능한 변경의 하나는 초종 분배판(93)의 하부 스트림 측면에 각각의(또는 일부의) 방사구금 오리피스 유입공(41)의 유입공(41)보다 반경이 더 큰 원형 오목부(recess)를 원주상으로 유입공 부근에 에칭하는 것이다. 이러한 배열은 유입공의 외면에 환상 공동을 만들기 때문에, 중합체 성분(A) 및 (B)는 축방향으로보다는 유입공 외면의 가장자리를 넘어서 구멍 속으로 유동된다. 이러한 배열에 의하면 더 작은 직경의 유입공을 이용할 수 있으며, 이는 더 작은 유입공 또는 반대구멍을 천공하려면 비용이 더 많이 소요되기 때문에, 통상적으로는 유리한 특징이 되지 못한다. 그러나, 다수의 방사용 오리피스들을 좁은 간격으로 제공하고자 하는 경우에는, 거의 서로 맞닿을 듯한 큰 반대 천공이나 유입공들은 방사구금판을 크게 약화시킨다. 따라서, 작은 반대 천공이나 유입공을 사용하는 이러한 방법은 어느 정도의 장점을 가지고 있다. 이와 같이 형성된 환상 동공은 최종 분배판(93)의 강도가 상당히 큰 필요는 없기 때문에, 서로 거의 맞닿을 만큼 크게 할 수 있다. 그러나, 방사구금 판(15)은 가압 중합체의 영향으로 중간에서 구부러지는 것을 피하기 위하여 너무 약해서도 안된다. 이러한 굴절은 여러가지의 판들을 분리시키고, 2개의 중합체 성분들을 바람직하지 않은 위치에서 혼합되게 한다.

제31도, 제32도 및 제33도에 도시한 방사 팩 조립체(110)는 ＂매트릭스＂ 또는 ＂쉬쓰-코어＂ 형태의 다성분 섬유를 생성한다. 여기에서는 2성분 시스템을 도시하였으나, 본 발명의 원칙적인 범위내에서 3개 이상의 형태의 중합체를 사용할 수 있는 것은 물론이다. 교호 슬롯(29,30)은 중합체 성분(A,B)을 각각 스크린 지지판(12)으로부터 이의 하부 스트림 측면에 에칭된 다수의 (B)성분 분배 채널(113)과 교호되는 다수의 (A)성분 분배 채널(112)을 가진 제1에칭 분배판(111)에 공급한다. 채널(112,113)은 종방향을 따라 슬롯(29,30)의 길이에 대하여 횡방향으로 연장되어 있고, 연속되는 슬롯들은 에칭되지 않은 분할 리브(divider rib)(114)에 의하여 분리되어 있다. 판(111)의 상부 스트림 측면에는 (A)성분 분배 구멍(115)와 (B)성분 분배 구멍9116)이 교호 열로 에칭되어 있다. 각각의 구멍(115)은 각각의 (A)성분 운반 슬롯(29)과 각각의 (A)성분 채널(112) 사이를 서로 통하게 한다. 각각의 구멍(116)은 각각의 (B)성분 운반 슬롯(30)과 (B)성분 채널(113) 사이를 서로 통하게 한다. 채널(112,113)과 구멍 열(115,116)은 실질적으로 방사구금 오리피스 배열의 길이 전반에 걸쳐 연장되어 있다.

판(111)의 하부 스트림에 바로 배치되어 있는 제2에칭 분배판(120)은 이의 하부 스트림 측면에 에칭되어 있고, 에칭되지 아니한 분배기에 의하여 분리되어 있는 교호적인 (A)성분 분배 채널(121)과 (B)성분 분배 채널(122)을 포함한다. 제31도 내지 제33도에 도시한 특별한 조립체에 있어서, 채널(121,122)의 길이는 채널(112,113)에 대하여 대각선으로, 특히 45°의 각도로 연장되어 있다. 그러나, 채널(121,122)은 채널(112,113)에 대하여 90°또는 0°이외의 어떠한 각으로도 제고될 수 있다. 분배판(120)의 상부 스트림 측면에는 각각의 채널(121,122)을 관통하여 에칭된 (A)성분 분배 구멍(123)과 (B)성분 분배 구멍(124)의 교호 열들이 있다. 구멍(123)은 판(111)내의 (A)성분 채널(112)과 채널(121) 사이를 통하게 한다. 구멍(124)은 판(111)내의 (B)성분 채널(113)과 채널(122) 사이를 통하게 한다. 채널(121,122)은 채널(112,113)보다 훨씬 더 좁고, 방사구금 오리피스 배열을 완전히 가로질러 연장되어 있다.

최종 분배판(130)에는 완전히 관통하여 에칭되어 각각의 방사구금 오리피스 유입공(41)과 일렬로 배열되어 있는 교호되는 최종 분배 구멍(131,132)의 배열들이 있다. 이러한 양태에서는 유입공들의 횡단면이 4각형인 것으로 도시되어 있으나, 필요한 경우, 둥근 횡단면이나 기타의 횡단면을 사용할 수 있다. 기술된 양태에서는 각각의 최종 분배 구멍 배열이 32개의 (B)성분 구멍(132)과 산재되어 있는 32개의 (A)성분 구멍(131)을 갖고 있기 때문에, 2개의 인접한 구멍들은 동일한 중합체 성분을 갖지 않는다. 각각의 (A)성분 구멍(131)은 판(120)내의 (A)성분 분배 채널(121) 중의 하나와 정합되어 있기 때문에, 이러한 채널로부터 나오는 (A)성분 중합체는 일렬로 배열되어 있는 32개의 (A)성분 구멍을 거쳐 각각의 유입공(41)내로 축방향을 따라 유입될 수 있다. 이와 유사하게, (B)성분 구멍(132)은 32개의 (B)성분 중합체 스트림을 (B)성분 채널(122)로부터 각각의 방사구금 유입공(41)내로 인도한다.

직사각형의 방사구금 오리피스의 배열과 3.5×21in(8.89×53.34cm)의 방사구금 가용면(可用面) 영역(즉, 방사구금 오리피스를 포함하는 영역)을 가진 방사 팩 조립체(110)에 있어서, 다음의 치수가 전형적이다. 슬롯(29,30)은 길이가 대략 3.5in이고, 0.200in(0.508cm)의 중심에 존재하고, 105개의 슬롯이 이용된다. 방사구금 판(15)에는 중심에서 0.200in(0.508cm)의 양방향으로 오리피스(40)가 있고, 오리피스들은 104개씩으로 이루어진 대략 17개 열로 이루어지나 전체적으로는 1768개의 오리피스가 있다. 슬롯(112,113)은 팩 조립체의 21in(53.34cm) 길이 전반에 걸쳐 연장되어 있고, 스크린 지지판(12)내의 슬롯에 있어서 가능한 것보다 훨씬 더 밀집되게(즉, 중심에서 0.040in) 슬롯 세트를 제공하는데 도움이 된다. 대각선 슬롯(121,122)은 훨씬 더 좁은 간격[즉, 중심에서 0.0141in(0.036cm)]으로 배열되어 있다. 최종 분배 구멍(131,132)은 0.200in(0.508cm)의 그리드 위에 위치한 관통 구멍으로 에칭되어 있고, 각각의 구멍은 직경이 0.010in이고 중심 간격이 0.020in(0.0508cm)이다.

방사 팩 조립체(110)내의 유입공(41)에는 전기 방전 절삭기공(EDM)으로 형성시키는 것이 가장 바람직한 4각형의 입구 테이퍼부(entrance chamfer)가 있다. 2개의 중합체 계량 펌프를 동일한 속도로 작동시키면 중합체 성분(A,B)은 64개의 구멍(131,132) 모두를 통하여 거의 동일한 속도로 유동되고, 제37도에 도시한 것과 같은 장기판 패턴을 형성한다. 이러한 패턴은 제34도에 도시한 바와 같이, 4각형의 유입공 형상을 취한다. 성분(A)용 펌프가 고속으로 작동되면, 횡단면은 제35도에 도시한 바와 같게 되고, 광범위한 영역인 ＂바다(sea)＂ 형태의 A중합체 성분 속에 섬(inland) 형태의 (B)중합체 성분이 배치되어 있다. (B)성분 펌프가 더 고속으로 작동되면, 반대의 결과가 생기며, 이는 제36도에 도시한 바와 같다. 제38도에 도시한 바와 같이, 유입공(40)을 둥글게 하는 것이 바람직할 때에는 최종 섬유내에 제39도에 도시한 바와 같은 패턴이 생긴다. 둥근 유입공은 유입공과 정합되는 소수의 최종 구멍(131,132)으로 되며, 이에 따라 방사구금 오리피스로 공급되는 이산 중합체 스트림이 더 적어진다.

제37도에 도시한 것과 같은 섬유를 서로 강하게 결합되지 아니한 2개의 중합체로부터 제조하는 경우, 생성되는 섬유를 기계적으로 가공[즉, 연신, 비팅(beating), 켈린더링(celendering)등]하여 각각의 성분 아섬유를 64개의 미세섬유로 분리시킬 수 있다. 1768개의 방사용 오리피스가 존재하는 경우에는, 위에서 기술한 바와 같이, 미세섬유의 총 수는 1768의 64배, 즉 113, 152개의 미세섬유가 단일 방사 팩 조립체로부터 제조된다. 장기판 모양으로 연신된 주섬유가 6.4데니어(이는 달성하기가 쉽다)인 경우, 미세섬유들은 평균 데니어가 0.1이 되며, 이는 통상적인 방법으로 용융 방사시켜서는 제조하기가 매우 힘들고 비용이 많이 든다. 다른 방법으로는, 제35도 및 제36도에 도시한 바와 같은 섬유는 넓은 면적인 ＂바다＂ 형태의 중합체만을 용해시키고 용해되지 않은 중합체의 32개의 미세섬유만을 남겨놓는 용매로 처리할 수 있다.

방사구금 오리피스의 간격은 각각의 방향으로 0.200in(0.508㎝)로부터 0.400in(1.016㎝)로 증가시킬 수 있고, 0.36in(0.914㎝)×0.36in(0.914㎝)의 4각형 유입공(41)을 사용할 수 있으며, 이러한 조건하에서 제37도에 도시한 바와 유사한 섬유를 18×18의 매트릭스 또는 324개의 성분들로 압출할 수 있다. 방사구금 오리피스의 수는 4의 인수에 의하여 총 442개로 감소될 것이다. 그러나, 442개의 오리피스를 324개의 성분으로 곱하면 모두 143,208개의 미세섬유를 수득한다.

위에서 종래의 기술을 토의할 때에는 모리키, 가토, 치온, 기리야마, 케슬러 및 본 출원인의 미합중국 특허 제4,406,850호에서 공개한 방사 팩 조립체를 언급하였다. 이하에서는 이러한 종래의 기술에 대한 본 발명의 장점을 지적하고자 한다. 먼저, (a) 2 내지 40데니어의 쉬쓰-코어 섬유, (b) 동일한 데니어 범위의 나란한 성분섬유, (c) 동일한 데니어 범위의 복잡한 성분배열을 갖는 섬유, (d) 0.3 내지 2범위의 연신 데니어를 갖는 매우 미세한 섬유 및 0.3데이너 이하의 미세섬유 등의 다성분 섬유를 제조하는 것이 바람직하다. 그 외에도, 실제의 용융 방사 방법 및 장치의 바람직한 속성, 즉 (1) 방사구금 표면적의 평방 센티미터당 분당 그램(g/min/㎠)으로서 측정한 고생산성, (2) 낮은 초기 방사 팩 원가, (3) 낮은 방사 팩 유지비, (4) 값비싼 부품을 구입하거나, 이러한 부품을 기다리면서 오랫 동안 지체할 필요없이 상이한 중합체 배열을 만드는 신축성 및 (5) 데니어 및 형상 모두에 있어서의 섬유 균일성 등을 고찰하는 것도 도움이 된다. 본 발명의 장치와 방법은 위에서 기술한 5가지 유형의 섬유 (a) 내지 (e)를 쉽게 압출할 수 있게 할 뿐만 아니라 이들은 5가지의 바람직한 속성(1) 내지 (5) 모두를 지닌다. 이것은 하나의 설명에서 명백히 알 수 있다.

쉬쓰-코어형과 나란한 성분형의 통상적인 데니어의 섬유에 있어서, 방사 팩 조립체(60)(제19도 내지 제21도 및 제30도) 및 (70)(제11도 내지 제14도)는 우수한 결과를 제공한다. 동일한 둥근 구멍의 방사구금, 동일한 팩 톱(pack top), 동일한 스크린 지지판을 사용하고, 중간 에칭 분배판만을 바꾸면 제43도, 제47도, 제17도, 제24도, 제18도 및 제39도에 도시한 유형의 섬유들을 압출할 수 있다. 3엽상 방사구금으로 바꾸면 제16도, 제28도 및 제29도에 도시한 유형의 섬유를 압출할 수 있다. 동일한 중간 분배판을 상이한 섬유형상을 달성하기 위하여 상이한 오리피스 형상을 가진 방사구금과 함께 사용할 수 있다. 필요한 분배판의 전부 또는 하나를 제외한 전부를 비교적 적은 비용으로 매우 신속하게 수행할 수 있는 광 에칭법으로 제조할 수 있다. 사실상, 광 에칭판의 원가는 매우 낮기 때문에, 구멍과 슬롯이 모두 완벽하게 세정되었는가를 확인하기 이하여 판들을 세정하고 검사하기 보다는 1회 사용후 이를 폐기하는 것이 더 경제적이다. 이와 대조적으로, 주로 쉬쓰-코어 섬유용으로 고안된 본 출원인의 미합중국 특허 제4,406,850호에 기술된 방사 팩 조립체는 나란한 성분 섬유를 제조하는데 적합할 수 있으나, 매우 고가인 중앙 분배판을 교체할 필요가 있다. 가용면적이 3.5×21in(8.89×53.34㎝)인 대형 직사각형 방사 팩에 있어서는, 새로운 중앙 판을 교체한다는 것은 비용이 너무 들고, 일반적으로 각각의 방사 위치마다 예비판이 있어야 하며 스테이플 방사선에는 통상적으로 10 내지 40개의 위치가 있다. 에칭된 판으로 바꾸면 비용은 공구 가공과 1회용 판의 원가에 있어서, 판 형태당의 비용이 상당히(즉, 2배 정도) 절감된다.

본 발명의 방법 및 장치는 제43도, 제44도, 제45도, 제35도, 제36도, 제37도 및 제40도에 도시된 주압출섬유로 구분될 수 있는 미세섬유로서 매우 미세한 섬유도 생성한다. 예를 들면, 총연신 데니어가 72이고 사번들(yarn bundle) 속에 144개의 필라멘트(즉, 1필라멘트당 0.5데니어)를 갖는 연속 필라멘트 사를 압출하고자 하는 경우에는, 제43도에 도시한 유형의 18개의 필라멘트를 방사할 수 있다. 이때 필라멘트들은 기계적으로 8개의 매우 미세한 필라멘트(즉, 미세섬유)로 분리되어 총 144개의 미세섬유를 수득할 수 있다. 또 다른 방법에서는 제31도 내지 제33도와 관련지어 위에서 기술한 방법 및 장치를 이용한다. 이러한 대안적 접근 방법에 의하면, 8.0데니어의 18개의 섬유를 방사할 수 있고, 각각의 섬유는 제37도에 도시한 방식으로 배열된 16개의 스트림(즉, 4×4)을 지닐 수 있다. 이후에, 중합체 중의 하나를 용해시켜 버리고, 각각의 오리피스에서 생성되는 0.5데니어의 8개 섬유 또는 모두 144개의 미세섬유만을 남길 수 있다. 이러한 제품이 생산 라인에서 생산되고, 시장의 여건이 234개의 필라멘트를 가진 72데이너의 사(즉, 1필라멘트당 0.31데니어)와 같은 상이한 섬유로의 변화를 요구한다고 가정하자. 이와 같이, 변화시키는데 필요한 것은 오리피스당 25개의 스트림(즉, 5×5)을 가진 새로운 에칭 분배판을 제공하는 것뿐이다. 이후에, 제40도에 도시한 유형의 섬유를 방사할 수 있고, 12개의 (B)성분 유동을 용해시켜 버리고, (A)중합체중 13개의 미세섬유를 남겨놓을 수 있다.

모리키 또는 케슬러의 문헌에 기술된 방법에 따라 유사한 생성물을 제조할 수 있으나, 비용이 훨씬 더 많이 소요되고, 신축성이 더 적다. 각각의 섬유내의 스트림의 수를 변화시키려면, 케슬러 방법에서는 비교적 값비싼 삽입물들을 변화시켜야 하고, 모리키의 방법에서는 하피 튜브가 달린 판들을 바꾸어야 한다. 이러한 종래기술의 시스템들은 어느 것이나 단일의 방사용 오리피스에서 100개 이상(또는 이 문제에 있어서는 50개 이상)의 미세섬유를 생성할 수 없다.

각각의 섬유가 하나의 중합체 성분만을 갖는, 1섬유당 약 0.1데니어의 미세섬유 스테이플을 제조하고자 하는 경우에는, 본 발명이 크게 도움이 된다. 제37도에 도시한 유형의 장기판 패턴으로된 64개의 분절을 갖고, 연신 데니어가 6.4인 1768개의 섬유를 위에서 기술한 대형의 직사각형 방사 팩으로부터 방사할 수 있다. 나일론(예 : 폴리카프로락탐) 및 폴리에스테르(예 : 폴리에틸렌 테레프탈레이트)와 같은 2개의 중합체를 50-50비로 사용할 수 있다. 이러한 2개의 중합체는 서로 불량하게 결합되어 있기 때문에 6.4데니어의 섬유를 기계적으로 가공하면, 각각의 섬유를 평균 데니어가 0.1인 64개의 미세섬유로 절단시키는데, 이중에서 32개는 나일론이고 32개는 폴리에스테르이다. 미세섬유의 전부를 동일한 중합체가 되게할 필요가 있는 경우에는 원하는 중합체를 폴리스티렌과 같은 서로 비상용성이고 쉽게 용해되는 다른 중합체와 함께 방사한 다음, 바람직하지 않은 중합체를 용해시킨다. 이에 의하여 6.4데니어의 압출된 섬유당 32개의 미세섬유만을 수득하고, 폴리스티렌 또는 기타의 용해성 중합체는 용매로부터 회수하여야 한다. 나일론과 폴리에스테르의 혼합물이 만족스러운 것으로 여겨지면, 단일 방사 팩 조립체로부터 단독 중합체 섬유의 통상적인 용융 방사의 경우와 거의 동일한 생산성으로 총 113,152개의 미세섬유를 방사할 수 있다. 무엇보다도, 미세섬유들은 크기와 형태가 매우 균일하고, 완전히 분리된 때에는 어느 섬유도 이성분 섬유가 되지 않는 점이 중요하다.

종래의 기술에 의하면 본 발명에 의하여 달성할 수 있는 이러한 생산율로 균일하게 미세섬유들을 생성할 수 없다. 예를 들면, 케슬러의 방법은 미세한 섬유들을 제조할 수 있으나, 삽입물이 매우 크지 않은 한, 64개의 분절을 하나의 섬유로 방사할 수 없다. 이렇나 경우에는 전체 방사구금 조립체로부터 매우 적은 수의 복합 섬유을 방사할 수 있다. 삽입물을 가능한한 작게 만들면, 대형 방사구금내에 1768개의 방사용 오리피스를 위치시킬 수 있는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 생성되는 매우 작은 삽입물들은 매우 간단하여야 하며, 섬유를 본 발명에 의하여 달성할 수 있는 수의 약 10분의 1에 해당하는 6 또는 7개의 분절로 제한한다.

치온의 방법에 따라 다성분 섬유를 제조한 다음, 섬유를 여러가지 성분으로 분리시킬 수 있다. 그러나, 결과적으로 매우 불규칙한 형태의 섬유가 된다. 가토의 방법에 따라 다성분 섬유를 제조하고자 하는 경우, 하나의 섬유가 다른 섬유 속으로 끌려 들어가기 때문에, 분리시키는 것이 사실상 불가능하다. 요약하면, 종래의 기술에 의하면, 호모필 방사(homofil spinning)시에 수득되는 패킹과 같이, 방사용 오리피스의 조밀한 패킹에 의하여 수득되는 고생산성으로 제37도에 도시한 유형의 섬유를 생산하지 못한다.

평균 섬유 데니어가 0.01인 미세섬유를 제조하는 것이 바람직하다고 가정하자. 하나의 접근 방법은 324개(즉, 위에서 기술한 바와 같이 18×18)의 성분을 가진 것을 제외하고, 각각 제37도에 도시한 형태의 섬유를 제조하는 총 442개의 오리피스가 제공되어 있는, 총 오리피스 면적이 3.5in×21in인 방사구금을 이용하는 것이다. 나일론과 폴리에스테르를 50-50의 비로 사용하면 데니어가 평균적으로 3.24인 섬유를 방사할 수 있다. 연신된 섬유는 위에서 기술한 바와 같이 분리시킬 수 있고, 미세섬유들은 평균 데니어가 0.01일 것이다. 대형 방사 팩으로부터 3.24데니어의 442개의 섬유만을 방사하기 때문에 그 생산성은 불량할 것이다. 오리피스들 사이의 간격이 넓으면, 섬유가 방사구금 오리피스로부터 방출될 때 섬유를 가로질러 횡방향으로 흐르는 냉각 공기가 더 쉽게 들어갈 수 있게 한다. 또한, 6.4데니어의 1768개의 섬유를 방사하는 위에서 기술한 실시예에 비하여 약간 더 빠른 방사 속도를 달성할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 생산율은 0.1데니어의 미세섬유를 생산하는 경우의 약 3분의 1정도에 지나지 아니할 것이다.

유럽 특허원 제01 04 081호의 제5도에 도시되어 있는 바와 같은 가토의 방사구금 조립체를 사용할 수도 있다. 가토의 특허명세서의 제1a도에 도시되어 있는 바와 같이, 하나의 중합체의 다수의 미세섬유들이 다른 중합체의 매트릭스 속에 매봉되어 잇는 섬유들을 제조할 수 있다. 가토의 방법을 사용하면, 기계적 가공에 의하여 섬유를 양호하게 분리시킬 수 없기 때문에 매트릭스를 용해시켜야 하고, 이로 인하여 가용섬유의 생산량의 감소된다. 가토의 접근 방법이나, 고정식 혼합기를 이용하는 방법에 의한 미세섬유 데니어 균일성은 이러한 혼합기에 이하여 성취되는 분할과 재분할이 완전히 균일한 것이 아니기 때문에, 본 발명의 방법에 의한 경우보다 더 불량하게 된다. 예를 들면, 케닉스사의 시판품인 ＂정적 혼합기＂ (static mixer)에 있어서, 이 혼합기는 유입구에서 도입되는 2개의 스트림으로부터 여러개의 층을 형성하지만, 이러한 층들은 혼합을 방사상으로 하여야 하기 때문에 그 폭이 균일하지 않다. 케닉스 혼합기의 가장 작은 실용적인 크기는 직경이 약 0.35in(0.889㎝)이며, 결과적으로 오리피스들은 442개의 오리피스를 갖는 위에서 기술한 본 발명의 방사구금 오리피스 실시예에 있어서와 같이, 중심에서 약 0.4in(1.016㎝) 이상으로 더 근접될 수 없다. 각각의 오리피스로부터 324개 이상의 미세섬유를 생성시키고, 생산성을 증진시킬 수 있다는 것은 사실이나, 이러한 장치는 비싸고, 복잡하며, 세정하기 어렵고, 미세섬유 데니어 균일성이 불량하다. 이러한 상태를 개선하는 한가지 방법은 본 발명에 의하여 0.4×0.4in(1.016×1.016㎝)의 중심상의 각각의 방사용 오리피스내에 324개의 분절 스트림을 이용하고 케닉스 혼합기를 각각의 방사용 오리피스 유입공내에 삽입하는 것이다. 다시 말해서, 가토의 특허 문헌에 기술된 부재(W)에 갈음하여 본 출원인의 다중판으로 구성된 장기판 모양의 스트림 형성 장치를 이용하는 것이다.

이러한 접근 방법의 장점은, 공급되는 스트림은 이미 가토의 다중 튜브 시스템에서 사용하는 것보다 더 많은 부재들을 갖고 있기 때문에, 더 적은 수의 부재를 갖는 케닉스 혼합기 또는 이와 유사한 혼합기를 사용할 수 있다는 점이다. 이와 같이 스트림이 분할되는 횟수를 감소시킬 수 있으면, 미세섬유의 형상이 변형되는 것을 줄이고, 더 균일한 미세섬유 데니어를 제공하고, 중합체 중의 하나를 용해시키기 보다는 기계적 수단(또는 고압워터 제트)에 의하여 분리시킬 수 있는 기회를 증가시킬 수 있다. 0.1데니어 섬유에 있어서 위에서 기술한 것과 동일한 생산성(즉, 1768개의 오리피스로부터 6.4데니어 복합 섬유를 방사하는 것)을 달성하려면, 각각의 고정식 혼합기가 장착된 442개의 오리피스로부터 25.6데니어(연신)섬유를 방사할 수 있고, 각각의 스트림은 2560개의 분절을 갖게 된다. 가토의 문헌에는(특허출원 명세서 제18면 제3행에서) ＂ 안정된 방사 작업을 향상시키려면 부재(X)내의 분할 장치(11)의 단위 수를 감소시키고, 부재(W)내의 체널을 증가시키는 것이 바람직하다＂라고 기술되어 있다.

다시 말해서, 가토의 방법은 튜브의 수를 증가시키고, 혼합기 부재의 수를 감소시킨다. 이것은 본 발명의 스트림 형성법(stream-forming technigue)에 의하여 훨씬 더 실용적으로 수행할 수 있다. 치온의 특허에 기술된 관점에서 가토의 방법을 고찰하여 보면, 각각의 혼합기의 배출물을 가토가 제안한 바와 같은 단일의 방사용 오리피스로 안내하는 것은 아무런 이점이 없다. 오히려, 치온의 특허문헌의 제2도에 나타낸 바와 같이, 혼합기 다음에 방사구금 입구 앞에 일반적인 혼합 중합체 풀(common mixed polymer pool)을 배치함으로써 각각의 혼합기로부터 나오는 배출물을 1개 이상의 방사용 오리피스로 분할하는 것이 유리한 것으로 보인다. 이러한 장치는 얇은 방사구금을 이용하여 중합체 용액을 방사하도록 고안되어 있으나, 이 방법은 용융 방사에도 적용된다. 이러한 풀(pool)을 혼합기 뒤에 도입시킴으로써 방사용 오리피스의 수는 혼합기의 수와 관계없게 된다. 예를 들면, 위에서 기술한 바와 같이, 1768개의 오리피스가 있는 방사구금은 442개의 튜브가 장착된 혼합기 판과 함께 사용할 수 있고, 이러한 각각의 판은 에칭된 판의 324분절의 장기판형 스트림 형성 세트에 의하여 다시 공급된다. 압출된 섬유의 연신 데니어는 다시 6.4로 감소되어 25.6데니어의 섬유에 의한 경우보다 급냉을 더 쉽게 할 수 있다. 이러한 방법을 사용하려면, 치온의 특헙문헌의 제1도에 도시된 판(3,4 및 5)을 본 출원인의 판(12,111,120 및 130)(제31도 참조)으로 대체시킨다.

본 발명에 의한 각종의 방사 팩 조립체 모두에 있어서, 1회용 분배판중의 특정한 것을 가로질러 생기는 압력 강하는 필터의 출구로부터 방사구금 출구까지의 총 압력 강하에 비하여 작은 것이 바람직하다. 이것은 에칭된 판들이 더 두꺼운 선행기술의 판의 분쇄, 천공, 확공 또는 브로칭에 의하여 제공되는 정확한 통로형상을 가지지 못하기 때문이다. 그러나, 이러한 기계적 가공 방법은 특히, 판에 복잡한 슬롯들이 있는 경우에는 너무 비용이 많이 들기 때문에 폐기할 수 없게 된다.

통상적으로, 표준 데니어(예 : 1.2 내지 20)의 2성분 섬유를 제조함에 있어서, 섬유에서 섬유까지의 데니어가 균일한 것이 매우 중요하며, 특정한 중합체인 각각의 섬유의 비율이 균일한 것은 중요하지 않다. 섬유에서 섬유까지의 데니어의 균일성은 각각의 오리피스로 진행되는 중합체용의 팩 조립체를 통한 전체 압력강하의 균일성에 의하여 조절된다. 특정한 오리피스로 진행되는 중합체가 다른 오리피스로 진행되는 중합체 보다 더 길거나 더 짧은 통로를 통과하여야 하는 경우에는 더 길거나 더 짧은 통로에 의하여 공급되는 오리피스는 중합체 유동이 더 적게 될 것이고, 이에 따라 더 낮은 데니어의 섬유를 운반할 것이다. 제1도 내지 제10도에 도시한 양태를 예로 들면, 계량판(13)은 비교적 두껍고, 비고적 긴 L/D비를 가진 계량급이나 구멍(32,33)이 제공되어 있다. 이 계량판은 영구적인 판이고, 구멍들은 확공, 브로칭, 볼라이징(ballizing)등에 의하여 정확한 크기로 되어 있다. 더구나, 판의 두께는 모든 점에서 정확히 동일하게 할 수 있으며, 모든 구멍을 정확히 동일한 길이로 만들 수 있다. 댐(35)내의 채널과 구멍(36)들의 크기를 충분히 크게하여, 계량 구멍(32)의 출구로부터 분배 구멍(36)의 출구까지의 압력 강하가 계량구멍(32)의 입구에서 출구까지의 압력강하에 비하여 적게되도록 하기에 충분히 커야하는 것이 중요하다. 이것이 사실이면, 계량구멍(32)은 중합체를 정확히 계량하는 기능을 한다. 1개의 채널에 대하여 2개의 분배 구멍(36)이 거의 동일한 크기로 근접되어 있는 때에는, 이로부터 공급되는 2개의 섬유는 각각 대략 동일한 양의 코어 중합체를 접수한다.

에칭된 판(14)의 몇몇의 다른 영역내에서 분배 구멍(36) 모두가 일반적으로 더 큰 때에는, 댐(35)에 의하여 범위가 한정되는 특정한 채널내의 2개의 분배 구멍(36)이 거의 동일한 한, 균일한 분배에는 거의 영향을 주지 않는다. 구멍들이 소정의 영역내에서는 균일하게 되는 것이 에칭 공정의 성질이지만, 이는 산이 에칭 공정 도중에 판에 부딪치는 방법의 차이로 인하여 광범위하게 변할 수 있다. 댐(35)의 외측 둘레에 형성된 (B)성분 저장실은 (B)성분 쉬쓰 중합체용의 넓은 면적을 가지기 때문에, 계량구멍(33)의 출구로부터 분배 구멍(38)의 유입구까지의 압력 강하는 작아져야 한다.

이러한 압력 강하가 적을지라도, 계량 구멍(33)에 근접하여 있는 분배 구멍(38)에 있어서는 압력 강하가 더 적어진다. 이러한 이유로, 분배 구멍(38)은 이 분배 구멍을 통한 압력 강하가 계량 구멍(33)으로부터 분배 구멍(38)쪽으로 진행되는 강하보다 더 크게 되도록 충분히 작아야 한다. 그러나, 분배 구멍(38)은 이를 통한 압력 강하가 계량구멍(33)을 통한 압력 강하에 비하여 크지 아니할 정도로만 커야 하며, 그렇지 않으면, 데니어 가변성이 증대된다.

본 발명의 원리들은 링형의 방사 팩 조립체뿐 아니라, 직사각형 형태의 조립체에도 적용된다. 일부 제조업자들은 링형의 방사 팩 조립체를 더 많이 이용하고, 섬유가 방사구금을 빠져나올 때, 방사상 방향에 따라 내측으로 또는 외측으로 유출 섬유에 대하여 횡방향으로 인도되는 냉각의 공기를 이용한다. 전형적인 링형의 방사 팩 조립체에서는 방사구금 오리피스의 내부 링 전술한 직사각형 방사 팩 조립체에 상당하는 21in(53.34㎝)의 원주 길이를 가질 수 있다. 이러한 조립체내의 방사구금 오리피스는 각각의 링내에 있는 구멍에서 구멍까지의 원호가 3°이고, 링 사이의 간격이 0.15in(0.38㎝)가 되고 14개의 링 속에 베치되어 있다.

이와 같은 간격에 의하여 위에서 기술한 대형의 직사각형 팩 조립체와 유사하게 1680개의 방사구금 오리피스를 수득한다. 초기 공급 슬롯[예 : 위에서 기술한 슬롯(29,30)과 동일함]은 방사상으로 배열할 수 있고, 이에 의해 이의 횡단면도는 제4도에 도시한 것과 유사하게 될 것이다. 필터 스크린의 형상은 환상으로 한다. 다른 방법으로는, 공급 슬롯(29,30)을 원주 방향으로 배향(즉, 환상으로)배향시킬 수 있는데, 이에 의해 필터 스크린은 모든 슬롯 위에 놓여있는 링 분절이 된다. 이러한 형상에 있어서, 각각의 스크린 분절로 부터 가장 멀리 있는 중합체의 정체 시간이 과도하지 않도록 슬롯(예 : 29,30)의 끝을 점점 가늘게 하는 것이 바람직하다.

위에서 기술한 바와 같이, 1회용 분배판내의 유동 분배 통로를 형성하는데 사용하는 에칭 공정에서는 L/D비가 1.5미만, 일부 적용을 위하여 필요한 경우에는 0.7미만인 분배 구멍을 허용한다. 깊이가 0.16이하, 일부 적용에 있어서 필요한 경우에는 0.10in(0.254㎝)이하인 분배 채널을 형성할 수 있다. 길이가 0.020in(0.05㎝)이하인 분배 구멍은 이러한 방법에 의하여 쉽게 형성된다.

미세섬유를 형성하기 위한 방법 및 장치는 본 발명에서 설명하는 바와 같이, 단일 압출된 주섬유로부터 50개이상, 일부 경우에는 100개 이상의 미세섬유를 쉽개 생성할 수 있다. 전형적인 주섬유 형상에는 나란한 관계로 서로 약하게 결합되어 있고, 종방향으로는 서로 동연으로 되어 있는 25개 이상의 성분의 아섬유가 포함되어 있다. 섬유들은 약하게 결합되어 있기 때문에, 서로 쉽게 분리된다. 본 발명은 모든 구성 아섬유중 75% 이상이 섬유의 길이에 따라 특정한 횡단면 위치에서 단일 유형의 중합체만을 포함하게 할 수 있다.

각각의 구성 섬유의 평균 데니어는 전형적으로 0.5미만이고, 구성 아섬유의 데니어 변동계수는 0.30미만이다. 일부 경우에는, 구성 아섬유의 데니어 변동계수는 0.15미만일 수 있다. 위에서 기술한 바와 같이, 각각의 주섬유는 100개 이상의 아섬유를 포함할 수 있다. 구성 아섬유의 평균 데니어는 0.2미만으로 하고, 구성 아섬유의 데니어 변동 계수는 일부 경우에는 0.40미만, 필요한 경우에는 0.30미만으로 할 수 있다.

제1도 내지 제10도와 관련지어 위에서 기술한 조립체(10)와 실질적으로 동일한 방사 팩 조립체는 제5도에 도시한 것과 동일한 패턴의 분배 유동통로를 가진 에칭된 분배판(14)과 함께 756개의 3엽형 오리피스가 제공되어 있는 방사구금을 사용하여 시험한다. 그 결과로서 수득한 섬유의 횡단면은 제10도에 도시한 것과 유사하다. 일부 섬유(약 10 내지 20%)는 3개의 섬유 엽중의 하나에 쉬쓰 중합체가 결여되어 있다. 쉬쓰 중합체와 코어 중합체가 2개의 계량 펌프에 의하여 50대 50의 용적비로 공급되는 경우에는 거의 모든 섬유가 2개 이상의 엽에 쉬쓰 중합체를 갖고 있다. 대부분의 초기 시험은 쉬쓰 중합체와 코어 중합체 모두에 대하여 35MFI 폴리프로필렌에서 실시하고, 현미경 사진에서 중합체의 분할을 관찰할 수 있도록 일부색상을 하나의 스트림에 첨가하였다. 계속해서, 표 1에 제시된 각종의 중합체 조합을 이용하여 이와 동일한 3엽형 쉬쓰/코어 배열을 시험하였다. 표 1에 나타낸 시험(8,9,10,11)은 이러한 특별한 방사 팩 조립체를 사용하여 실시하였다. 시험된 방사구금용의 방사용 오리피스는 냉각 공기 유동에 대하여 수직 방향으로 6mm 이격되게 배열하고, 냉각의 공기 유동에 대하여 평행 방향으로는 2.1mm의 간격으로 이격시킨다.

이에 의하여 방사구금 표면적(㎠)당 7.9오리피스 도는 오리피스당 12.6㎟의 합성 밀도가 수득된다.

이러한 밀도에서는 섬유 급냉을 양호하게 하기 위해서는 방사구금으로부터 최초의 150㎜ 아래에는 강한 냉각의 공기 유동이 요구되기 때문에, 섬유는 서로 융합될 수 있개 변화되기 전에 ＂점성이 없게＂(stick-free)된다. 이와 같은 급냉을 이용하여 쉬쓰 및 코어용 폴리프로필렌을 120cc/min(약 90gm/min)으로 펌핑시켜 총 유동을 0.25gm/min/오리피스로 수득하기가 쉽다. 이것이 시험용으로 이용되는 기계에 대한 펌프의 한계이고, 이 비율보다 높으면 어떤 문제가 제기된다는 징조는 없었다. 그 다음의 시험에서는, 최종 분배판을 에칭하는 방법을 개량하여 분배 구멍(36,38)의 직경이 더 균일하게 한다. 이에 의하여 모두 756개의 섬유중 90% 이상이 3개의 이상의 엽으로된 쉬쓰 물질을 가질 수 있고, 100%가 2개 이상의 엽으로된 쉬쓰 물질을 가질 수 있다.

이어서, 방사구금, 계량판 및 에칭 분배판들을 동일한 전체 방사 팩 조립체에서 동심형의 둥근 쉬쓰-코어 섬유를 방사할 수 있게 제조한다. 2개의 에칭된 판이 장착된 시스템을 제11도 내지 제14도에 도시한 것과 거의 유사한 형상으로 시험한다. 계량판(71)은 천공 및 확공시키고, 제11도에 도시한 것보다 훨씬 더 두껍게 한다. 에칭된 분배판(72,73)의 각각의 애칭 패턴에 대한 쉬쓰 및 코어 중합체의 보다 정확한 계량을 위하여 직경이 0.70㎜이고 길이가 5.0㎜인 계량 오리피스들(74,75)을 사용한다. 별 모양의 최종 분배 구멍이 에칭되어 있는 판(73)은 두께가 약 0.25㎜이다. 그 결과, 에칭된 분배판(72)의 하부와 방사구금판(15)의 상부 사이에 매우 정확한 노핑의 채널이 존재한다. 더 무거운 섬유 데니어와 방사구금 오리피스당 더 큰 중합체 배출을 허용할 수 있도록 하기 위하여, 오리피스들은 위하여 기술한 3엽형 양태에서 보다 더 넓게 이격시킨다. 방사구금 오리피스들은 냉각의 공기 유동에 대하여 수직 방향으로는 6㎜의 간격을 두지만, 냉각 공기 유동에 대하여 평행 방향으로는 5.5㎜의 간격을 두었다. 이에 의하여 오리피스당 면적이 36㎟인 288개의 오리피스(18개 구멍씩 16열) 또는 ㎟당 3.0개의 오리피스를 갖는 방사구금을 제공한다. 이러한 방사 팩 조립체를 사용하여 많은 방사 시험을 실시한다. 표 1의 시험 1번 내지 7번은 이 장치를 사용하여 실시한 전형적인 시험들이다. 시험 5번은 배출량이 약 1.2gm/min/오리피스로 가장 크다. 이러한 비율은 기계 펌프의 크기에 의하여 제한된다.

방사구금 아래로 처음 150㎜내에서만 냉각 공기를 사용하는 경우에도, 섬유는 시험 1번 내지 7번 모두에 걸쳐 가공된 오일 적용점에서는 가열되지 않는다. 이러한 일련의 시험에서, 섬유 데니어 균일성은 매우 양호하고 코어는 매우 동심적이어서, 쉬쓰 두께를 균일하게 수득한다. 일부 시험은 20용량%의 쉬쓰 중합체만으로 실시하고, 모든 섬유들은 여전히 코어를 완전히 둘러싸는 쉬쓰를 지닌다. 10용적%의 쉬쓰 중합체에서는 일부 섬유에는 완전한 쉬쓰가 결여되었으나, 시험을 위하여 이러한 문제를 시정하려고 노력하지 않았다.

표 1에서 사용하는 약자의 의미는 다음과 같다 :

HDPE=고밀도 폴리에틸렌

PET=폴리에틸렌 테레프탈레이트 중합체

PP=폴리프로필렌

EVA=에틸렌 비닐 아세테이트 중합체

PE=폴리에틸렌

MP=융점(℃)

MFI=용융유량(올레핀 중합체에 대한 점도 지수)

IV=고유점도

C =섭씨 온도

cc=㎤

Sh=쉬쓰

이상의 설명에 의하여, 본 발명은 다성분 섬유를 제조하기 위해 이용 가능한 신규의 방법 및 장치, 및 신규한 미세섬유 제품에 관한 것임을 알 수 있다. 이러한 방법 및 장치에 의하면, 통상 데니어(예 : 2 내지 40)의 쉬쓰-코어 섬유, 통상 데니어의 나란한 섬유, 복잡한 중합체 성분 배열과 통상 데니어의 섬유, 매우 미세한 섬유(예 : 0.3 내지 2연신 데니어)의 섬유 및 미세섬유(0.3이하의 데니어의 섬유)와 같은 상이한 유형의 다성분 섬유들을 제조할 수 있다. 또한, 이러한 방법과 장치는 고생산성, 저원가, 저유지비, 고가의 부품들을 구입하지 않고서도 각종의 중합체 배열을 이룰 수 있는 신축성 및 균일한 데니어 및 형상을 갖는 섬유들을 생산할 수 있는 능력 등을 달성할 수 있게 한다.

이상, 새롭고 개량된 미세섬유 생성물의 바람직한 양태와 본 발명에 따라 다성분 섬유들을 제조하는 새롭고 개량된 방법 및 장치를 설명하였는 바, 본 기술 분야의 전문가들은 이상의 설명에 의하여 기타의 변경, 개질 및 변화도 가능하다고 생각하리라 믿는다. 따라서, 이러한 변경, 개질 및 변화들은 모두 이하의 특허청구범위에 명시된 본 발명의 범위에 해당하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims

(a) 서로 분리되어 있는 다수의 상이한 용융/용액 중합체 성분을 다수의 부품을 가진 구조내로 유동시키고, (b) (b.1) 상부 스트림 표면과 하부 스트림 표면이 있는 분배판의 표면 중의 하나 이상을 에칭시킴으로써 이러한 판 하나 이상에 다수의 분배 유동 통로들을 형성시키고, (b.2) 위에서 기술한 구조내의 하나 이상의 분배판을, 상부 스트림 및 하부 스트림 표면이 제1방향을 가로지르고 다수의 성분들이 내부에 형성된 다수의 분배 유동 통로를 통하여 유동되는데 필요한 위치에 위치시킴으로써 다수의 성분들 중의 하나 이상이 제1방향을 가로지르는 하나 이상의 유동 단계를 갖게 하고, (b.3) 서로 분리된 성분을 분배 유동 통로를 통해 인도하여 성분들을 다수의 유입공에서 예정된 방법으로 결합시키는 단계를 포함하여, 다수의 부품을 가진 구조내에서, 각각의 분리된 성분을 구조의 다수의 부품 중의 하나인 방사구금 판내의 다수의 방사구금 오리피스용 유입공의 배열로 분배함으로써 각각의 성분이 각각의 유입공으로 유동되어 각각의 방사구금 오리피스 내에서 각각의 다수의 성분을 포함하는 혼합된 유동을 제공하는 단계를 포함하여 다수의 상이한 용융/용액 중합체 성분으로부터 다성분 합성 섬유[여기서, 섬유는 방사구금 오리피스에 의하여 기술된 구조로부터 각각의 흐름으로서 유출된다]를 제조하는 방법.
제1항에 있어서, 단계 (b.3)이 성분들을 인도하여 각각의 유입공에서 동일한 횡단면 성분 형상으로 분배시킴을 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 단계 (b.1)이 각각 상부 스트림 표면과 하부 스트림 표면으로의 2개의 상이한 분배 유동 통로의 배열[여기서, 이러한 배열은 하나 이상의 분배판을 통해 에칭시킴으로써 특정한 위치에서 접합된다] 갖는 이상의 분배판을 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 단계 (b.1)이, 다수의 분배 채널과 다수의 분배 구멍[여기서, 다수의 분배 채널의 깊이는 분배판의 두께보다 작고, 다수의 분배 구멍은 분배판의 상부 스트림 표면과 하부 스트림 표면 사이로 통하고 적어도 일부의 분배 구멍은 각각의 분배 채널과 통한다]을 포함하는, 분배 유동 통로의 배열을 갖는 하나 이상의 분배판을 포함하는 방법.
제4항에 있어서, 분배 구멍 중의 적어도 일부를 에칭시켜 구멍길이(L)와 구멍직경(D)의 비가 1.5미만이 되도록 함을 포함하는 방법.
제5항에 있어서, L/D가 0.7인 방법.
제4항에 있어서, 다수의 분배 채널을 0.016in(0.014㎝)이하의 깊이로 에칭시킴을 포함하는 방법.
제7항에 있어서, 다수의 분배 구멍을 0.010in(0.0254㎝)이하의 깊이로 에칭시킴을 포함하는 방법.
제4항에 있어서, 다수의 분배 구멍을 약 0.020in(0.015㎝)이하의 길이(L)로 에칭시킴을 포함하는 방법.
제1항에 있어서, (c) 중합체 물질이 구조를 통하여 구조의 하나 이상의 부품을 세정하기에 충분한 만큼 유동된 후, 하나 이상의 분배판을 세정하기 보다는 오히려 폐기하고, (d) 폐기된 분배판을 일반적으로 동일한 형상의 사용하지 않은 분배판으로 대체시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 단계 (b.1)이, (b.1.1) 분배 유동 통로를 갖는 하나 이상의 분배판을 제공하여 구조를 통한 총 압력 강하의 일부 미만으로 수득되도록 하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 단계 (b.1)이, (b.1.1) 분배판내에 다수의 분배 유동통로를 제공하고, (b.1.2) 다수의 분배판을, 서로 분리된 중합체 성분이 각각의 분배판의 분배 유동 통로를 통하여 순차적으로 유동되도록 유입공의 상부 스트림에 순서대로 배치시키는 단계를 포함하는 방법.
제12항에 있어서, 다성분 섬유가 섬유 코어에 있는 제1중합체 성분과 코어 둘레에 배치된 다수의 엽상부(lobe)를 형성하는 제2중합체 성분을 갖고, 단계 (b.3)이, (b.3.1) 제1중합체 성분을 순차적인 분배판의 최하부 스트림에 있는 제1세트의 구멍으로부터 축방향을 따라 각각의 유입공의 방사상 내측 부분으로 유입시키고, (b.3.2) 제2중합체 성분을 순차적인 분배판의 최하부 스트림에 있는 제2세트의 구멍으로부터 다수의 인접한 유입공의 주변에 있는 것을 이루어 이격된 위치로 유입시키는 단계를 포함하는 방법.
제12항에 있어서, 다성분 섬유가 교호적으로 상이한 중합체 유형들의 연속적으로 인접하는 영역을 지닌 원형 횡단면을 갖고, 단계 (b.3)이, (b.3.1) 다수의 성분을 각가의 유입공의 주변에 있는 각각의 교호적인 각을 이룬 위치에서 각각의 유입공으로 공급함을 포함하는 방법.
제12항에 있어서, 단계 (b.3)이, 다수의 성분을 각가의 유입공의 주변에 있는 각각의 교호적인 각을 이룬 위치에서 각각의 유입공으로 공급함을 포함하는 방법.
제15항에 있어서, 중합체 성분을 서로 약하게 결합되도록 선택하고, (c) 각각의 섬유내의 영역을 서로 분리하여 횡단면이 감소된 다수의 미세 섬유를 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
제12항에 있어서, 다성분 섬유가 쉬쓰 성분에 의하여 완전히 둘러싸인 코어 성분을 포함하고, 단계 (b.3)이, (b.3.1) 쉬쓰 성분을 방사상 방향을 따라 내측으로 유입공으로부터 횡방향으로 이동된 다수의 위치로부터 각각의 유입공쪽으로 공급하고, (b.3.2) 코어 성분을 유입공에서, 유입공으로 유입되는 쉬쓰 중합체에 의하여 둘러싸일 수 있도록 축방향을 따라 각각의 유입공으로 공급하는 단계를 포함하는 방법.
제12항에 있어서, 단계 (b.3)이, (b.3.1) 중합체 성분이 다수의 이산 스트림을, 각각의 이산 스트림이 이에 인접한 하나 이상의 이산 스트림과 상이한 성분이 되도록 축방향을 따라 각각의 유입공으로 공급하는 단계를 포함하는 방법.
제18항에 있어서, 다성분 섬유들이 2개의 성분만을 가지며, 다수의 이산 스트림이, 각 성분 스트림이 다른 성분의 스트림과 인접되어 있는 일반적으로 장기판 형태의 횡단면을 갖는 유동 패턴으로 각각의 유입공에 공급되는 9개 이상의 스트림을 포함하는 방법.
제19항에 있어서, 중합체 성분들이 서로 약하게 결합되도록 선택하고, (c) 다성분 섬유들을 서로로부터 각각의 다성분 섬유로 7분리시켜서 횡단면이 더 작은 다수의 미세섬유를 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 다성분 섬유들이 섬유 코어에 있는 제1중합체 성분과 코어 주의에 배치된 다수의 엽상부를 형성하는 제2중합체 성분을 갖고, 단계 (b.3)이, (b.3.1) 제1중합체 성분을 하나 이상의 분배판내의 제1세트 구멍들로부터 축방향을 따라 각각의 유입공의 방사상 내측 부분으로 유입시키고, (b.3.2) 제2중합체 성분을 하나 이상의 분배판의 제2세트의 구멍들로부터 다수의 인접한 유입공의 주변에 각을 이루어 이격된 위치로 유입시키는 단계를 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 다성분 섬유들이 교호적으로 상이한 중합체 형의 연속적으로 인접한 영역을 지닌 원형 횡단면을 갖고, 단계 (b.3)이, (b.3.1) 다성분들을 각각의 유입공의 주변에 교호적으로 각을 이룬 각각의 위치에서 각각의 유입공으로 공급함을 포함하는 방법.
제2항에 있어서, 중합체 성분들을 서로 약하게 결합되도록 선택하고, (c) 각각의 섬유내의 영역들을 서로 분리시켜서 횡단면이 감소된 다수의 미세섬유를 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 다성분 섬유가 쉬쓰 성분에 의하여 완전히 둘러싸인 코어 성분을 포함하고, 단계 (b.3)이, (b.3.1) 쉬쓰 성분을 유입공으로부터 횡방향으로 이동된 다수의 위치로부터 각각의 유입공쪽으로 방사상 방향을 따라 내측으로 공급하고, (b.3.2) 코어 성분을, 각각의 유입공에서, 유입공으로 유입되는 쉬쓰 중합체에 의하여 둘러싸일 수 있도록 축방향을 따라 각각의 유입공으로 공급하는 단계를 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 단계 (b.3)이, (b.3.1) 중합체 성분들의 다수의 이산 스트림을 각각의 이산 스트림이 각각 이에 인접한 하나 이상의 이산 스트림과 상이한 성분이 되도록 축방향을 따라 각각의 유입공으로 공급하는 단계를 포함하는 방법.
제25항에 있어서, 중합체 성분들이 서로 약하게 결합되도록 선택하고, (c) 다성분 섬유들을 서로 각각의 다성분 섬유로 분리시켜서 횡단면이 더 작은 다수의 미세섬유를 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
제26항에 있어서, 단계 (b.3)이, 분리 단계에 의하여 유입공을 둘러싸는 방사구금 면적(㎠)당 섬도가 1.50데니어 미만인 100개 이상의 미세섬유가 형성될 수 있도록 성분들을 인도하는 단계를 포함하는 방법.
제25항에 있어서, 각각 형성된 다성분 섬유의 성분들 중의 하나를 용해시켜서 각각 형성된 섬유로부터 횡단면이 더 작은 다수의 미세섬유들을 제공하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
제28항에 있어서, 단계 (b.3)이, 용해 단계에 의하여 유입공을 둘러싸는 방사구금 면적(㎠)당 섬도가 1.50데니어 미만인 50개 이상의 미세섬유를 형성될 수 있도록 성분들을 인도하는 단계를 포함하는 방법.
제25항에 있어서, 단계 (b.1)이, 방사구금 유입공당 25개 이상의 통과 구멍을 갖는 하나 이상의 분배판을 제공함을 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 단계 (b.1)이, (b.1.1) 다수의 분배 유동 통로들을 다수의 분배판내에 제공하고, (b.1.2) 다수의 분배판들을 유입공의 상부 스트림에 순차적으로 위치시킴으로써, 서로 분리된 성분을 각각의 분배판의 분배 유동 통로들을 통해 순차적으로 유동시키는 단계를 포함하고, 단계 (b.3)이, (b.3.1) 분배판 중의 2개에서 각각의 성분의 이산 스트림의 수를 연속적으로 증가시키는 한편, 이산 스트림의 횡단면적을 감소시키고, 분배판 중의 하나 이상에서 이산 스트림의 수를 4이상의 인수로 증가시키고, (b.3.2) 중합체 성분들의 다수의 이산 스트림들을 축방향을 따라 분배판의 최하부 스트림에 있는 각각의 다수의 구멍으로부터 각각의 유입공으로 공급하는 단계를 포함하는 방법.
제31항에 있어서, 중합체 성분들을 서로 약하게 결합되도록 선택하고, (c) 형성된 섬유에서 다수의 성분들을 서로 분리시켜서 횡단면이 더 작은 미세섬유들을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 단계 (b)가, (b.4) 서로 분리되어 있는 성분들 중의 하나 이상을 유동 통로를 통해 추가의 다수의 유입공으로 인도함으로써 하나의 성분만이 추가의 다수의 유입공으로 유입되도록 하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 분배 유동 통로가 하나 이상의 분배판에 광학적으로 에칭되는 방법.
제1항에 있어서, 단계 (a)가, 서로 분리되어 있는 각각의 다수의 성분이 2개인 인접한 슬롯으로 동일한 성분이 통과하지 못하도록 유동방향에 대하여 횡방향으로 교호로 배치되어 있는 다수의 슬롯의 각각의 그룹을 통하여 유동되도록 하는 단계를 포함하고, 단계 (b)의 분배 단계가 슬롯들로부터 접수한 성분들을 분배시킴을 포함하는 방법.
제35항에 있어서, 각각의 그룹이 3개 이상의 슬롯을 포함하는 방법.
제35항에 있어서, 단계 (a)가. 천공된 판을 통하여 다수의 성분들이 단계 (b)에서 분배용의 성분들을 통과하기 전에, 슬롯의 그룹을 통하여 유동되는 다수의 성분을 계량하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 다수의 방사구금 오리피스에 섬유를 유출하기 위한 하부 스트림 출구 말단이 있고, 이러한 출구 말단은 일반적으로 직사각형 배열의 출구 말단으로 배향되어 있고, 이 배열은 긴 치수와 짧은 치수를 가지며, 섬유가 배열로부터 유출됨에 다라 섬유의 횡방향으로 냉각 기체가 유동되도록 하고, 냉각 기체를 직사각형 배열의 긴 치수에 대하여 수직으로 인도하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 다수의 방사구금 오리피스에 섬유를 유출하기 위한 하부 스트림 출구 말단이 있고, 이 출구 말단이 공동 중심 둘레에 배치되어 있는 하나 이상의 링의 환상 배열로 배향되어 있고, 섬유가 이러한 배열로부터 유출됨에 따라 섬유의 횡방향으로 냉각 기체가 유동되게 하고, 냉각 기체를 이러한 공동 중심에 대하여 방사상으로 인도하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
압력하에 서로 분리되어 있는 다수의 유동성 중합체 성분들을 이송하기 위한 공급 수단, 이러한 공급 수단과 통하여 유체를 유동시키는, 서로 분리되어 있는 성분들을 조립체내의 소정의 위치로 이송하기 위한 제1분배 수단, 방사 팩 조립체로부터 합상 섬유를 유출시키는, 각각의 상부 스트림 말단에 유입공이 있는 다수의 방사구금 오리피스의 배열을 갖는 분리된 방사구금, 제1분배 수단과 방사구금 사이에 횡방향으로 배치되고 제1분배 수단으로부터의 하나 이상의 서로 분리된 성분의 다수의 성분 스트림을 방사구금에 존재하는 특정한 유입공 또는 모든 유비공에서 소정의 지점으로 정밀하게 위치시키기 위한 다수의 분배 유동 통로를 지닌 하나 이상의 첫번째 일회용 분배판을 포함하는, 합성섬유를 형성하기 위한 섬유 압출용 방사 팩 조립체.
제40항에 있어서, 다수의 분배 유동 통로가 제1분배판을 통해 연장되어 있는 다수의 분배 구멍을 포함하고, 분배 구멍의 구멍 직경(D)에 대한 구멍 길이(L)의 비가 1.5이하인 방사 팩 조립체.
제41항에 있어서, L/D가 0.7이하인 방사 팩 조립체.
제40항에 있어서, 1차 분배수단과 방사구금이 방사 압력하에서 굽혀지거나 변형되는 것을 방지하기에 충분하도록 두꺼운 금속판으로 되어 있고, 방사구금 판이 유입공들이 제한되는 상부 스트림 표면과 방사용 오리피스들이 종결되는 하부 스트림 표면을 지니며, 하부 스트림 표면에 있는 방사용 오리피스의 밀도가 ㎠당 5개 이상의 오리피스인 방사 팩 조립체.
제40항에 있어서, 다수의 분배 유동 통로가 제1분배판의 하나 이상의 표면에 0.016in이하의 깊이로 에칭된 오목부(recess)로서 다수의 분배 유동 채널을 포함하는 방사 팩 조립체.
제44항에 있어서, 다수의 분배 유동 채널이 0.010in이하의 깊이로 에칭되어 있는 방사 팩 조립체.
제40항에 있어서, 인접한 제1분배판과 제1분배 수단 사이에 배치되어 있는 두번째 일회용 분배판을 추가로 포함하고, 두번째 일회용 분배판이 서로 분리된 성분들을 제1분배 수단으로부터 첫번째 일회용 분배판내에 에칭된 분배 유동 통로로 인도하기 위한 다수의 에칭된 분배 유동 통로를 갖는 방사 팩 조립체.
제46항에 있어서, 제2분배판에 에칭된 분배 유동 통로가, 제2분배판의 한쪽 측면으로부터 판의 두께로 부분적으로 통하는 오목부로서 에칭된 다수의 분배 채널과 제2분배판의 다른 측면으로부터 에칭된 채널까지 완전히 관통되도록 에칭된 채널로부터 제2분배판의 다른 측면까지 통하는 유동을 제공하는 다수의 분배 구멍을 포함하는 방사 팩 조립체.
제47항에 있어서, 제1분배판에 에칭된 분배 유동 통로가 제1분배판의 두께를 완전히 관통하여 에칭된 다수의 최종 분배 구멍을 포함하고, 각각의 최종 분배 구멍이 방사구금내의 각각의 유입공위에 놓여서 이를 사실상 둘러싸도록 배치되고, 최종 분배 구멍의 방사상 외측부분이 제1유형의 중합체 성분을 인도하는 제2분배판에서 각각의 에칭된 분배 구멍과 정합되고, 최종 분배구멍의 중앙 부분이 제2유형의 중합체 성분을 인도하는 제2분배판에서 각각의 에칭된 분배 구멍과 정합되어 있는 방사 팩 조립체.
제48항에 있어서, 최종 분배 구멍이 방사상 외측 부분에서 제2판에 에칭된 각각의 분배 구멍에 대하여 접선적으로 배향된 주변 단부에 의하여 각각 인접되어 있는 방사 팩 조립체.
제48항에 있어서, 최종 분배 구멍이 별 형태이고, 방사상 외측 부분에 상응하는 다수의 방사상 돌출부를 포함하는 방사 팩 조립체.
제46항에 있어서, 제2분배판에 에칭된 분배 유동 통로가, 제1분배판의 하부 스트림 측면으로부터의 이의 두께를 통하여 부분적으로 에칭된 다수의 분배 채널과 제2분배판의 상부 스트림으로부터 에칭된 분배채널까지 관통하여 완전히 에칭되어, 제2분배판의 상부 스트림 측면으로부터 에칭된 분배 채널로 통하는 유동을 제공하는 다수의 분배 구멍을 포함하고, 제1분배판에 에칭된 분배 유동 통로가 제1분배판의 두께에 걸쳐 연장되어 있는 다수의 최종 분배 구멍을 포함하고, 최종 분배 구멍이 횡방향으로 방사구금의 유입공보다 더 작고, 분배판에 에칭된 분배 채널과 방사구금 유입공 사이로 유동이 이송되도록 배치되어 있는 방사 팩 조립체.
제48항에 있어서, 최종 분배 구멍이 다수의 방사구금 유입공 각각이 9개 이상의 최종 분배 구멍의 각각의 그룹으로부터 축방향으로 인도되는 중합체 유동을 접수할 수 있도록 방사구금 유입공과 위치상으로 정합되어 있는 방사 팩 조립체.
제52항에 있어서, 각각의 그룹내의 인접한 최종 구멍이 제2분배판의 하부 스트림 측면에 에칭된 분배 유동 채널로부터 상이한 유형의 중합체 성분들을 접수할 수 있도록 배치되어 있는 방사 팩 조립체.
제53항에 있어서, 각각의 그룹이 25개 이상의 최종 분배 구멍을 포함하는 방사 팩 조립체.
제46항에 있어서, 섬유가, 제1유형의 코어 중합체 성분이 제2유형의 쉬쓰 중합체 성분에 의하여 둘러싸여 있는 2성분 섬유이고, 분배판에 에칭된 분배 유동 통로가, 하나 이상의 쉬쓰 분배 채널이 쉬쓰 분배구멍으로부터 접수된 쉬쓰 중합체 성분을 일반적으로 방사상 방향을 따라 방사구금 구멍의 주변 내측으로 인도하도록 배향되어 있고 제1분배판의 하부 스트림 측면으로부터 제1분배판의 두께를 통하여 부분적으로 에칭된 오목부의 형태인 하나 이상의 쉬쓰 분배 채널, 제1분배판의 상부 스트림 측면으로부터 하나 이상의 최종 쉬쓰 분배 채널까지 방사구금 유입공과 엇갈리게 배열되고 쉬쓰 중합체 성분을 운반하는 제2분배판내에 에칭된 분배 유동 통로와 일렬로 배열되어 있는 각각의 위치에서 에칭된 다수의 쉬쓰 분배 구멍, 및 각각의 방사구금 유입공과 코어 중합체 성분을 운반하는 제2분배판내의 분배 유동 통로와 일렬로 배열되어 있는 위치에서 제1분배판의 두께를 완전히 관통하여 에칭되는 다수의 코어 분배 구멍을 포함하는 방사 팩 조립체.
제40항에 있어서, 섬유가, 제1유형의 코어 중합체 성분이 제2유형의 쉬쓰 중합체 성분에 의하여 둘러싸여 있는 2성분 섬유이고, 제1분배판에 에칭된 분배 유동 통로가, 쉬쓰 분배구멍으로부터 접수되는 쉬쓰 중합체 성분을 일반적으로 방사상 방향을 따라 방사구금 유입공 주변에 내측으로 인도하도록 배향되어 있고 제1분배판의 하부 스트림 측면으로부터 제1분배판의 두께를 통하여 부분적으로 에칭된 오목부의 형태인 하나 이상의 최종 쉬쓰 분배 채널, 방사구금 유입공과 엇갈리게 배열되어 있고 1차 분배 수단으로부터 쉬쓰 중합체를 접수할 수 있도록 배치된 각각의 위치에서 제1분배판의 상부 스트림 측면으로부터 하나 이상의 최종 쉬쓰 분배 채널을 통하여 에칭된 다수의 쉬쓰 분배 구멍, 및 다수의 쉬쓰 분배 구멍 및 각각의 방사구금 유입공과 일렬로 배열되어 있고 제1분배 수단으로부터 코어 성분 중합체를 접수하도록 배치되어 있는 위치에서 제1분배판의 두께를 완전히 관통하여 에칭된 다수의 코어 분배 구멍을 포함하는 방사 팩 조립체.
제40항에 있어서, 공급 수단이 다수의 중합체 성분중의 각각의 성분을 각각의 그룹내로 접수하고 유동되게 하는 다수의 슬롯을 각각 갖는 다수의 그룹을 포함하고, 이러한 그룹의 슬롯이 2개의 인접한 슬롯으로 동일한 성분들이 통과하지 못하도록 유동방행에 대하여 횡방향으로 서로 교호적으로 배치되어 있으며, 1차 분배 수단이 슬롯으로부터 접수되는 성분들을 분배하는 수단을 포함하는 방사 팩 조립체.
제57항에 있어서, 각각의 그룹이 3개 이상의 슬롯을 포함하는 방사 팩 조립체.
(a) 2개 이상의 중합체 성분을 공급하기 위한 제1분배수단, (b)(i) 성분 스트림 표면과 하부 스트림 표면, (ii) 제1중합체 성분을 하나 이상의 분배판 중의 하나의 표면에 분배시키기 위한 하나 이상의 에칭된 제1유동 채널 및 제1중합체 성분을 소정의 지점에서 분리된 방사구금 판의 유입공에 정확하게 배치시키기 위한 하나 이상의 에칭된 제1유동 채널을 통하여 연장되는 하나 이상의 구멍 및 (iii) 제2중합체 성분을 하나 이상의 에칭된 제1유동 채널을 포함하는 분배판의 표면중의 하나에 분배하기 위한 제1유동채널로부터 분리된 하나 이상의 에칭된 제2유동 채널 및 제2중합체 성분을 소정의 지점에서 방사구금의 유입공 정확하게 배치시키기 위한 하나 이상의 에칭된 제2유동 채널을 통하여 연장되는 하나 이상의 구멍을 포함하고 제1분배 수단과 통하여 있는 하나 이상의 분배판 및 (c) 방사구금 판의 상부면으로부터 하부면으로 연장되는 다수의 방사용 오리피스[여기서, 각각의 오리피스는 하나 이상의 중합체 성분을 접수하기 위한 방사구금 판의 상부에 유입공을 갖는다]를 지니고 분배판과 평행하며 이와 통하여 있는 분리된 방사구금 판을 포함하는 섬유 방사 팩 조립체.
(a) 제1중합체 스트림 및 제2중합체 스트림 각각을 접수하기 위한 분리된 입구 오리피스, 및 제1중합체 스트림과 제2중합체 스트림이 분배 수단의 하부 스트림 표면에 형성된 오리피스를 빠져나오도록 각각 분배시키기 위한 접속용 채널을 포함하는 제1분배수단, (b) 상부 스트림 표면으로부터 방사구금 판을 통해 연장되는 다수의 이격된 방사용 채널[여기서, 각각의 방사용 채널은 하나 이상의 중합체 스트림을 접수하기 위한 입구 오리피스를 갖는다]을 갖는 방사구금 판 및 (c)(i) 상부 스트림 표면 및 하부 스트림 표면, (ii) 하나의 표면에 형성된 제1유동 채널 및 제1중합체 스트림을 제1분배 수단 중의 출구 오리피스로부터 방사구금 판의 선택된 입구 오리피스 중의 소정의 지점으로 정확하게 배치시키기 위한 분패 판을 통하는 하나 이상의 접속용 구멍 및 (iii) 하나의 표면에 형성된 제2유동 채널 및 제2중합체 스트림을 분배 수단내의 입구 오리피스로부터 방사구금 판의 선택된 입구 오리피스 중의 소정의 지점으로 정확하게 배치시키기 위한 분배 판과 통하는 하나 이상의 접속용 구멍을 포함하는 방사구금 판에 평행하고 제1분배 수단과 방사구금 판 사이에 위치하는 하나 이상의 1회용 분배 판을 포함하는, 하나 이상의 제1중합체 스트림 및 제2중합체 스트림을 접수하기 위한 섬유 방사 팩 조립체.
2개 이상의 상이한 중합체 유형을 소정의 방법으로 유체가 유동되도록 이와 통하여 있는 방사구금 판[여기서, 필라멘트가 제1방향으로 유출된다]으로 인도하기 위한 하나 이상의 제2분배 판을 포함하는 방사 팩 조립체에 있어서, 제2분배 판이 하나 이상의 이의 표면에 형성된 다수의 유동채널 및 중합체를 방사구금 구멍 중의 하나 이상에 있는 소정의 지점으로 정확하게 배치시키기 위한 접속용 구멍을 지니고 하나 이상의 제2분배 판을 가로지르는 압력 강하가 방사구름을 가로지르는 압력 강하보다 더 적은 것을 특징으로 하는 방사 팩 조립체.