KR960000079B1 - 열가소성 합성섬유의 방사장치 - Google Patents

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내용 없음.

Description

열가소성 합성섬유의 방사장치

열가소성 합성섬유의 방사장치

제1도는 본 발명의 방사장치로서 부분연신사(POY) 제조용 방사장치의 개략도.

제2도는 본 발명의 방사장치로서 연신사(Flat yarn) 제조용 방사장치의 개략도.

제3도는 본 발명의 방사장치로서 고속방사원사(HOY) 제조용 방사장치의 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1:방사구금 2:치챔버

3,3':급유장치 4:가열통

5:제1고뎃롤러 6:제고뎃롤러

6':세퍼레이터롤러 7:제3고뎃롤러

8:권취기 9:사팩키지

10:가이드

본 발명의 호환성이 있는 열가소성 합성섬유의 방사장치에 관한 것이다.

좀더 자세히 설명하면 같은 방사장치를 사용해서 필요에 따라 부분연신사(POY:Partially Oriented Yarn), 또는 연신사(FLAT YARN) 또는 고속방사원사(HOY:High Oriented Yarn)를 생산할 수 있는 방사장치에 관한 것이다.

종래의 합성섬유 생산공정에서는 부분연신사(이하 POY)의 방사장치로는 POY만 생산할 수 있고, 연신사의 방사장치로는(예를들면 SPIN-DRAW PROCESS같은) 연신사만 생산이 가능하고, 고속방사설비에서는 고속방사원사(이하 HOY)만 생산이 가능하였다. 즉, 생산되는 원사의 특성에 알맞는 장치를 설계, 설치하여 그 목적에 맞는 원사만을 생산하여 왔으며, 이렇게 함으로써 공정의 안정화와 원사의 품질향상을 도모할 수 있었다.

그러나, 근년에 들어서 원사의 형태가 급격히 변화하면서 같은 종류의 원사를 대량소비하는 형태로부터 성질이 서로 다른 원사를 소량씩 소비하는 체제로 사의 소비형태가 바뀌어가고 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 소비형태의 변화에 부응하여서 별도의 설비투자를 하지 않으면서도 안정적으로 우수한 품질의 각종 원사를 제조할 수 있는 방사장치를 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

이하 본 발명을 예시도면에 의하여 상세히 설명한다.

본 발명은 세가지 유형의 원사를 동일장치에서 제조할 수 있다.

즉, 도면의 제1도에서는 POY를, 제2도에서는 연신사를, 그리고 제3도에서는 HOY를 제조할 수 있도록 된 것이다.

본 발명의 장치는 방사구금(1),치챔버(2), 급유장치(3)(3'), 가열통(4), 제1고뎃롤러(5), 제2고뎃롤러(6), 세퍼레이터롤러(6') 및 제3고뎃롤러(7)와 권취기 (8)로 구성된다.

본 발명에서의 가열통(4)은 항상치챔버(2) 하단에 설치된다. 즉 방사구금 (1)의 표면에서 1~3m 떨어진 위치에 설치된다.

가열통(4)의 사용목적은 방사되는 사조(Y)를 균일한 온도로 열처리를 하여서 연신사(Flat Yarn)를 제조하기 위한 것이다.

그러므로 POY나 HOY를 생산할 경우에는 주행하는 사조(Y)에 열처리를 할 필요가 없기 때문에 가열통(4)을 가열시키지 않고 상온의 가열통(4)내부로 사조(Y)를 통과만 시킨다. 본 발며에서의 제1고뎃롤러(5)는 단독롤러이다.

제1고뎃롤러(5)를 단독롤러로 사용한 이유는 제1고뎃롤러(5)와 제2고뎃롤러 (6)사이에서 연신을 주지 않기 위함이다.

즉 본 발명 장치는 엄밀한 의미에서 제1고뎃롤러(5)와 제2고뎃롤러(6)사이에서 2% 이상의 속도차이를 주지 않으며 연신을 실시하지 않는다.

일반적으로 고뎃롤러들 사이의 속도차이가 2% 미만이면 고뎃롤러 사이를 주행하는 사조를 쳐짐이 없이 팽팽한 상태가 되도록 도와줄 뿐이며, 실제 연신거동에는 영향을 주지 않기 때문에 연신은 일어나지 않는다.

또한 연신을 실시하기 위해 사조에 별도의 열처리를 할 필요가 없으므로 제1고뎃롤러(5)를 가열시킴이 없이 상온의 롤러를 사용하면 되므로 생산비를 절약할 수 있다.

그리고 제2고뎃롤러(6)는 세퍼레이터롤러(6')를 함께 설치하며 열롤러를 사용한다. POY나 HOY제조시에는 제2고뎃롤러(6)의 히터를 끄고 운전하지만, 연신사 (FLAT YARN)제조시에는 원사의 결정화도를 높여주어야 하므로 제2고뎃롤러(6)의 히터를 켜고 5~8회 권회시킨 다음 권취기(8)에서 일정한 속도로 감는다. 이때 제2고뎃롤러(6)의 온도는 100~160℃이며, 좋기로는 120~150℃이다. 드문 경우이기는 하지만 HOY제조시에 제2고뎃롤러(6)의 히터를 켜고 운전하는 경우도 있다.

또 HOY제조시에 제3고뎃롤러(7)를 사용하는 경우도 있는데, 이 경우는 고속방사시에 사조에 부과되는 과도한 연신응력이 미쳐다 제거되기 전에 권취기(8)에 사팩키지(9)로 감겨져 버리면, 잔류응력으로 인하여 사팩키지(9)의 형상이 일그러져서 고속으로 권취기(8)에 사조를 연속으로 권취하는 것이 어려울 뿐만 아니라 권취된 팩키지(9)의 형상이 나빠서 수요자가 사용을 기피하기 때문에, 제3고뎃롤러 (7)의 표면속도를 제2고뎃롤러(6)의 표면속도 보다 1~5% 낮게하여 고속방사원사의 잔류응력을 제거하여 균일한 형상의 팩키지(9)를 얻기 위한 것이다.

요컨데 HOY제조시에 사용하는 제3고뎃롤러(7)는 양호한 팩키지형상을 얻기위해 설지하는 것인데, 보통 제2고뎃롤러(6)만으로 운전하여서 팩키지(9) 형상이 아주 불량한 경우에 이용하는 것이다.

본 발명의 실시예에서도 설명하겠지만 보통의 경우 제2고뎃롤러(6)만으로도 충분히 양호한 형상의 팩키지(9)를 얻을 수 있다.

그러나 사용자가 아주 양호한 형상의 팩키지(9)를 요구하는 경우에는 제3고뎃롤러(7)를 사용할 수도 있다.

본 발명의 장치로 제조되는 원사의 제조조건은 아래와 같다.

먼저, 제 1 도에 나타나 있는 POY의 제조조건은 제1,2고뎃롤러(5,6)와 권취기의 표면속도가 약 2500~4500ｍ/분이다.

부분미연신사인 POY를 제조하기 위해서는 원사제조공정중에 열처리하는 공정이 개입되어서는 않되므로 가열통(4)과 제2고뎃롤러(6)의 히터는 켜지않고, 상온에서 그대로 운전한다. 방사유제의 급유장치(3)는치챔버(2) 하단과 가열통(4)사이에 위치시키는데, 구금하로부터 약 1~3ｍ위치가 적당하다.

방사유제가 불균일하게 주행하는 사조에(Y) 묻을 우려가 있으므로 가열통(4)하단에 별동의 방사유제 급유장치(3')를 한개 더 설치하면 좋다.

그리고 세퍼레이터롤러(6')는 사용하지 않는다.

이렇게 하면 본 발명의 장치에서 POY를 손쉽게 제조할 수 있다.

다음은 FLAT YARN을 제조하는 경우에 대하여 설명하기로 한다.

본 발명에 관련된 가열통(4)을 이용한 FLAT YARN 제조방법 및 장치는 종래의 SPIN-DRAW 공법과 같은 성질의 FLAT-YARN을 손쉽게 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 더 고속으로 제조할 수 있으므로 생산성 면에서도 유리하다.

즉, 종래의 SPIN-DRAW 공법에서는 FLAT YARN을 약 4000~4500ｍ/분의 속도로 권취제조하였으나 본 발명의 공정을 이용할 경우 4500~5500ｍ/분의 속도로 FLAT-YARN을 제조할 수 있기 때문이다.

FLAT-YARN을 제조하는 경우에는 특유의 높은 강도와 초기모듈러스, 그리고 상대적으로 낮은수준의 신도와 적정수준의 비동수수축율을 얻는 것이 중요하기 때문에 가열통(4)과 제2고뎃롤러(6)의 온도를 올려주고 세퍼레이터롤러(6')에서 사조를 수회 감아주어서 적절한 열처리를 하는 것이 중요하다.

그리고 가열통(4)의 크기도 중요하다.

보통 가열통(4)의 길이와 사조가 통과하는 내경의 지름은 길이가 1~3ｍ, 내경이 10~50㎜이면 원하는 물성을 얻을 수 있으나 길이가 너무 짧으면 불균일한 열처리가 될 수 있고, 너무 길면 장치를 설치, 운전하기가 힘들므로 1.3~1.8ｍ정도가 적당하고, 내경은 20~40㎜정도가 적당하다.

또 사조(Y)가 가열통(4)내부에서 충분히 열처리를 받아야 하므로 사조(Y)의 접속을 가열통(4) 상단에서가 아닌 하단에서 해 줄 필요가 있게 된다.

그러므로 방사유제 급유장치(3')를 가열통(4)의 하단에 설치하여 사조(Y)의 열처리를 가열통(4)내부에서 실시한다.

가열통(4)에서 고속주행하면서 열처리되는 사조는 열처리와 빠른 방사속도에 의해 결정이 발생하여 성장하게 되는데, 가열통(4)만으로는 충분히 균일하게 이루어지지 않으므로 제2고뎃롤러(6)에서 2차로 열처리를 실시하여 FLAT UARN의 내부구조가 균일하게 성장하도록 처리한다.

이때 가열통(4)의 온도와 제2고뎃롤러(6)의 온도가 중요한데, 가열통(4)의 온도는 100~200℃, 종기로는 120~170℃이고, 제2고뎃롤러의 온도는 약 100~160℃이며 종기로는 120~150℃이다.

그리고 제2고뎃롤러(6)와 세퍼레이터롤러(6')에서 수회 감아주면서 열처리를 하므로 그 길이만큼 권취기(8)의 위치가 이동되어야 하는데, 상기 이동은 귄취기 이동자치(보통의 리프터를 사용)를 아용하면 간단히 달성될 수 있다.

상술한 바와 같이 제조된 원사의 물성은 강도가 4.5ｇ/ｄ이상이고, 신도는 30~40%, 초기모듈러스는 70~90ｇ/ｄ, 비도수수축율은 7~10% 수준을 유지하므로, 종래의 SPIN-DRAW 공법에서 제조되는 FLAT YARN과 동등한 물성을 나타낸다고 할 수 있다.

마지막으로 HOY를 제조하는 경우를 설명한다.

일반적으로 HOY는 방사속도가 5000m/분 이상으로 제조한 원사를 말하며, 특성으로는 FLAT YARN에 비해 강도가 낮고(4.0~4.5g/d), 신도가 높으며(40~60%), 초기모듈러스가 낮고(60~70g/d), 비등수수축율이 낮다(2~5%)는 점이다. 이러한 특성은 고속방사에 의한 높은 방사장력 때문에 섬유내부의 미세구조가 FLAT YARN에 비해 다르게 변하기 때문인 것으로 알려져 있다. 즉 이러한 내부구조의 차이는 결정화도의 상대적인 증가와 결정크기의 증대, 또 비정부분의 배향(fa)가 FSAT YARN에 비해 낮다는 사실로써 증명할 수 있다.

HOY는 이와 같은 FLAT YARN과의 물성차이 때문에 수요에 제한을 받아왔으나, HOY 특유의 생산성의 이점과 특수용도의 수요개발에 힘입어 근년에 들어 계속 수요가 증가하고 있다.

본 발명에서 제시하는 HOY 제조공정은 도면의 제3도에 예시하였다.

HOY의 경우 방사속도가 보통 5500m/분 이상의 고속이므로 방사장력을 낮게 유지하는 것이 생산을 안정화 시키는데 유리하다.

그러므로 가능한한 사조의 집속을 방사구금(1)에서 가까운 위치에서 해주어야 하는데 보통 방사구금(1)으로부터 0.5~2m, 좋기로는 0.8~1.2m 위치에 방사유제의 급유장치(3)를 설치하여 사조의 집속과 급유를 동시에 실시한다.

그리고 가열통(4)에서 열처리는 필요하지 않으므로 그래도 통과시킨다.

제2고뎃롤러(6)는 제1도에서의 POY 생산시와 같은 구성으로 할 수도 있고, 또 제23H에서의 FLAT YARN 생산시와 같은 구성을 할 수도 있으며, 또한 이미 설명한 바와 같이 제3고뎃롤러(7)를 사용할 수도 있다.

보통의 경우 제1도에서와 같은 구성으로 HOY를 제조하나, 보다 양호한 팩키지(9) 형상으로 권취하고자하면 제2고뎃롤러(6)의 히터를 사용해서 권취할 수도 있으며, 또 제2고뎃롤러(6)와 제3고뎃롤러(7)를 모두 사용할 수도 있다.

본 발명에서의 HOY 생산속도는 5000~7000m/분이며, 좋기로는 5500~6500m/분이다.

제2고뎃롤러(6)의 온도는 130~170℃정도가 좋다.

[실시예]

고유점도(I.V)가 0.645인 폴리에틸렌테레프탈레이트칩을 사용하여 방사온도 296℃에서 방사를 실시하였다.

이때 사용한 구금은 모세공의 수가 36개이고 모세공의 지름은 0.2mm, 길이는 0.6mm이며, 토출량은 POY 제조시에는 팩키지(9)에 권취되는 사조가 120데니어가 되도록, 또 FLAT YARN과 HOY 제조시에는 75데니어가 되도록 방사 및 권취속도에 따라 조절하였다.

또 냉각공기의 온도는 25℃로 하였고 풍속은 0.4m/초로 고정시켰다.

팍치챔버의 길이는 1.0m로 하였다. 가열통(4)은 구금하 1.8m에 위치시켰고, 그 길이와 내경은 1.5m와 30mm로 하였다.

이때 권취되는 섬유는 방사유제 급유량이 0.8중량%가 될 수 있도록 방사유제 급유장치(3)의 유제공급량을 적절히 조정하였다.

본 발명의 실시예의 결과들을 다음의 표 1~3에 나타내었다.

[표 1]

[표 2]

(표 2중 *표시는 FLAY YARN의 제조조건을 벗어난 경우임)

[표 3]

(표 3중 *표시는 HOY의 제조조건을 벗어난 경우임)

*22번의 경우 모우발생심함 : 0.5개/2000m

Claims (6)

1. 방사구금(1) 하부에 퀜치챔버(2), 급유장치(3), 가열통(4), 급유장치(3'), 제1고뎃롤러(5), 제2고뎃롤러(6), 세퍼레이터롤러(6')를 순차적으로 설치하여서 된 열가소성 합성섬유의 방사장치.
2. 제1항에 있어서, 제1고뎃롤러(5)는 상온의 단독롤러로 되어 있음을 특징으로 하는 열가소성 합성섬유의 방사장치.
3. 제1항에 있어서, 가열통(4)과 제2고뎃롤러(6)는 상온이며 세퍼레이터롤러(6')를 사용하지 않음을 특징으로 하는 열가소성 합성섬유의 방사장치.
4. 제1항에 있어서, 급유장치(3)를 사용하지 않으며 가열한 가열통(4)과 제2고뎃롤러(6)를 사용하고 세퍼레이터롤러(6')를 사용하는 것을 특징으로 하는 열가소성 합성섬유의 방사장치.
5. 제1항에 있어서, 급유장치(3)를 구금하부로부터 0.8~1.2m의 위치에 설치하고 급유장치(3')를 사용하지 않음을 특징으로 하는 열가소성 합성섬유의 방사장치.
6. 제1항에 있어서, 제2고뎃롤러(6)의 다음에 제3고뎃롤러(7)가 설치되어 있음을 특징으로 하는 열가소성 합성섬유의 방사장치.