KR960006931B1 - 방사장치내의 용융 필라멘트 냉각장치 및 방법 - Google Patents

방사장치내의 용융 필라멘트 냉각장치 및 방법 Download PDF

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내용 없음.

Description

방사장치내의 용융 필라멘트 냉각장치 및 방법
제1도는 본 발명의 제1실시예에 의한 냉각장치를 갖는 방사장치의 개략도.
제2도는 또다른 냉각장치를 갖는 방사장치의 개략도.
제3도는 종래의 방사장치의 개략도.
본 발명은 다이로부터 압출된 열가소성 수지로 된 다수의 용융 필라멘트를 냉각시키기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
제3도는 폴리에티렌, 폴리프로필렌 또는 기타 열가소성 수지로 된 필라멘트용 방사장치를 나타낸다. 이 장치에서 다이(1)로부터 압출된 다수의 용융 필라멘트(2)는 냉각장치(3)으로부터의 냉풍에 의해 냉각된 다음 드래프트(draft)하여 권추된다. 냉각장치(3)은 용융 필라멘트(2)를 에워싸도록 다이(1)에 연결된 분연구(chimney)(4)와 냉각기들로 구성된 가스온도 조정장치로 구성된다. 장치(5)는 소정온도까지 냉각한 냉풍을 팬(6)에 의해 분연구(4)로 보내 그의 내주면으로부터 필터(7)를 통해 송풍한다. 참조번호 8은 배기 팬이다.
용융 필라멘트들의 냉각시에 냉풍의 온도를 저하시키거나 또는 풍량을 증가시켜 필라멘트를 급냉시키면 필라멘트의 표면만 냉각 고형화된다. 만일 그러한 상태의 필라멘트를 드래프트하여 권취하면 필라멘트들은 응용파단하거나 또는 섬유사의 탄성, 인장강도 및 기타 물리적 특성이 저하된다. 반대로, 필라멘트를 서서히 냉각시키면 필라멘트는 서로 점착되는 경향이 있으며, 또한 냉각구역이 더욱 길어져야만 하므로 장치가 필수적으로 커져야 한다.
방사속도가 증가또는 변동될 경우라도 냉각구역의 길이를 변경시킴이 없이 냉각하려면, 신속한 냉각은 필수적이므로 상술한 문제점들이 발생한다.
따라서, 본 발명의 목적은 지나치게 신속하거나 느린 냉각에 의하여 생기는 상술한 문제점들을 제거하는데 있다.
본 발명의 기타목적과 장점들은 다음 설명으로 부터 명백해진다.
본 발명에 의하면, 냉각장치로부터의 냉풍에 의해 다이로부터 압출되는 다수의 용융 필라멘트를 냉각시킨다음 드래프트하여 권취하는 방사장치에서, 냉각장치로부터의 냉품의 온도 및/또는 풍량을 조절하여 상류로부터 하류로 단계적으로 또는 연속적으로 점점 강하게 냉각을 행하는 용융 필라멘트의 냉각방법이 제공된다.
본 발명에 의하면, 다이로부터 압출된 다수의 용융 필라멘트를 냉각장치로부터의 냉풍에 의해 냉각시킨다음 드래프트하여 권취하는 방사장치에서 (i)상이한 냉풍의 온도 및/또는 풍량을 갖는 다수의 냉각장치들을 연결하여 하류단계들에서 점점 강하게 냉각을 수행하며, (ii)열선의 간격이 상류로 올라갈수록 점점 더 좁게하여 발생되는 열량을 점차적으로 증가시키도록 냉풍의 유로내에 히타를 설비하거나 또는 (iii)냉풍의 유로를 상류방향으로 점차 좁하지도록 형성하거나 또는 압력손실이 점차 증가하도록 형성한 냉각장치가 제공된다.
본 발명을 좀더 잘 이해하기 위해 첨단도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 의하며, 상술한 문제점들은 냉풍의 온도 및/또는 풍량을 제어하여 다이에서 압출된 용융 필라멘트의 상유로부터 하류로 단계적으로 또는 연속적으로 점점 강하게 냉각을 행하므로서 해결할 수 있다.
단계적으로 냉각을 변화시키기 위한 가장 쉬운 방법과 가장 쉬운 제어방법은 냉각구역을 여러부분으로 분할하여 각 부분마다 냉각장치를 설비하고 또한 하류방향에서 점차 강하게 냉각을 행하는 것이다. 연속적으로 냉각을 변화시키기 위해서는 예를들어 냉풍의 유로내에 히터를 배치하되 발생된 열량을 점차 증가시키도록 상류방향으로 갈수록 열선의 간격을 점점 좁게 해주므로서 냉풍을 히터와 접촉시켜 덥힌다음 송풍시키는 방법 또는 냉풍의 유로를 상류방향으로 갈수록 점차 좁게하거나 압력손실이 점차 증가되도록하여 다이에서 압출된 용융 필라멘트의 상류에서 송풍량이 점차 감소되도록 하는 방법을 채택할 수 있다.
또한 방사속도가 변경될 때는 냉각의 강도가 변화되어야 한다.
냉각시키기 위한 냉각공기의 온도와 양은 압출될 재료, 용융 필라멘트의 온도 및 압출속도에 따라 크게 다르지만 냉풍의 온도는 바람직하게는 -20℃∼140℃이고, 좀더 바람직하게는 0∼100℃이며, 냉풍의 풍량은 2∼40㎥/㎏이고, 좀더 바람직하게는 5∼25㎥/㎏이다. 압출재료로는 폴리에티렌, 폴리프로피렌 및 기타 열가소성 수지류가 있다.
다이로부터 압출되는 용융 필라멘트들은 냉각구역의 상류에서 약하게 그리고 하류에서 강하게 냉각한다. 냉각을 약하게 하면, 필라멘트 표면 및 내부 온도차가 작아져 그 상태에서 드래프트하면 균일한 드래프트를 보장할 수 있어 필라멘트의 탄성계수, 인장강도 및 기타 물리적 특성들이 개선되어 용융 및 파단이 거의 발생하지 않는다. 또한 필라멘트가 권취하는 하류에서는 고형화를 위해 강냉각을 행하므로 필라멘트들간에 점착되는 일이 없다. 따라서 전체적으로 점진적으로 냉가하는 것보다 냉각구역을 짧게할 수 있다.
만일 방사속도를 증가시키면, 냉각구역에서 약냉각의 비를 증가시킴으로서 급냉을 피할 수 있다. 방사속도를 감소시키면 냉각강도의 비가 변화되더라도 문제가 없다.
[실시예]
제1도는 본 발명에 의한 2단 냉각장치의 제1실시예를 나타내는 것으로, 이 장치는 냉각장치(3)의 바닥의 필터 즉, 분연구(12)와 냉각기들을 구성하는 가스온도 조절장치(13)로 구성되어 있으며, 필터를 제거한 제3도에 보인 종래의 방사장치에 제공되는 냉각장치(3)와 동일한 구성을 갖고 있다.
상기 장치는 상단 가스온도 조정장치(13)에 의해 소정의 저온으로 냉각된 냉풍을 팬(14)에 의해 분연구(12)로 보내 그 내주면으로부터 송풍되도록 분연구를 냉각장치(11)에 연결하여, 상단으로부터 비교적 고온냉풍을 그리고 하단으로부터 비교적 저온냉풍을 송풍시켜서 상단에서 용융 필라멘트(2)를 서서히 냉각시키고 또한 하단으로부터 급냉시킨다.
예를들어 폴리에티렌이 사용될 때, 바람직한 냉각조건은 다음과 같다.
상단:30℃, 8㎥/㎏
하단:10℃, 8㎥/㎏
상술한 실시예에서, 하단으로부터 송풍된 냉풍의 온도는 상단의 것보다 낮게 하였지만, 상단보다 하단의 풍량을 증가시키도록 팬(6)과 팬(14)의 풍량을 변화시킬수도 있고, 또한 상단과 하단의 온도와 풍량을 둘다 변화시킬수도 있다.
폴리에틸렌이 사용될 때 냉각조건의 대표적인 예는 다음과 같다.
상단:20℃, 4㎥/㎏
하단:10℃, 8㎥/㎏
제2도에 보인 실시예는 제1도에 보인장치에서 팬(6)이 배기팬이 되고 또한 하단의 냉풍을 팬(16)으로 배출하고 히터(17)에 의해 가열한 다음 상단으로부터 송풍하는 이외에는 제1도에 보인 장치와 동일하게 구성되어 있다. 결과적으로 비교적 고온의 냉풍이 상단으로부터 송풍되어 비교적 저온의 냉풍이 하단으로부터 송풍된다.
상술한 실시예는 2단 냉각을 위해 두개의 냉각장치가 연결된 예를 나타내지만 다른 실시예로 3개이상의 냉각장치를 연결하여 다단냉각할 수도 있으며, 또다른 실시예로서, 열선을 분연구의 내주변 둘레에 감을 수도 있고, 그 간격을 상류로 점차 조밀하게 하여줌으로서 냉풍이 가열되어 온도구배가 생겨 하류에서 온도가 점차 떨어지도록 하여 줌으로써 냉각을 하류로 갈수록 점점 강하게 할 수 있다. 또한 다른 실시예로 냉풍의 유로를 상류로 갈수록 점차 좁아지게 형성하거나 또는 압력손실이 점차 증가하도록 형성함으로서 상류로 갈수록 냉기의 양을 점차 감소시킬 수 있다.
상술한 바와같이, 청구범위 제1항의 방법의 의하면, 상류측에서 냉각이 더욱 약하게 수행되고, 하류측에서 더욱 강하게 수행됨으로서, 장치를 크게하지 않고서도 용융 필라멘트의 탄성, 인장강도 및 기타 물리적 특성을 개선해줄 뿐만 아니라 용융파단이 안되고, 또한 필라멘트들이 상호 점착되지 않게된다.
청구범위 제2항의 방법에 의하면 방사속도가 더욱 빨라지면 이에 따라 냉각구역에서 냉각각도를 변경시켜 냉각구역을 길게 하지 않고 대처할 수 있다.
청구범위 제3항의 냉각장치에서는 하류단들에서 냉각이 강화되도록 다수의 냉각장치들이 연결려되어 있다.
청구범위 제4항의 냉각장치에서, 냉풍의 온도는 하류방향으로 기울어지는 온도구배가 주어질 수있으며, 또한 냉각이 하류로 갈수록 점점 더 강해질 수 있다.
청구범위 제5항에 의한 냉각장치에서는 냉품의 풍량이 하류로 갈수록 증가될 수 있고, 또한 냉각이 하류로 갈수록 점점 강하게 될 수 있다.

Claims (5)

  1. 다이로부터 압출된 다수의 용융 필라멘트는 냉각장치으로부터의 송풍되는 냉풍에 의해 냉각한 다음 드래프트하여 권취하는 방사장치내의, 냉각이 단계적으로 또는 상류로부터 하류로 갈수록 점점 강하게 될 수 있도록 냉각장치로부터 송풍되는 냉품의 온도 및/또는 풍량을 제어하는 것이 특징인 용융 필라멘트 냉각방법.
  2. 제1항에 있어서, 냉각강도를 방사속도에 따라 변동하는 것이 특징인 용융 필라멘트 냉각 방법.
  3. 다이로부터 압출된 다수의 용융 필라멘트는 냉각장치으로부터의 송풍되는 냉풍에 의해 냉각된 다음 드래프트하여 권취하는 방사장치에 있어서, 냉각장치에 있어서 하류단계들에서 냉각이 더욱강하게 수행되도록 냉풍의 온도 및/또는 풍량이 상이한 다수의 냉각장치들이 연결된 것이 특징인 용융 필라멘트 냉각 방법.
  4. 다이로부터 압출된 다수의 용융 필라멘트는 냉각장치으로부터의 송풍되는 냉풍에 의해 냉각된 다음 드래프트하여 권추하는 방사장치내의 냉각장치에 있어서, 냉풍의 유로에 히터를 설치하되, 발생되는 열량이 점차 증가되도록 열선의 간격을 상류로 갈수록 좁게한 것이 특징인 방사장치내의 냉각장치.
  5. 다이로부터 압출된 다수의 용융 필라멘트는 냉각장치으로부터의 송풍되는 냉풍에 의해 냉각한 다음 드래프트하여 권추하는 방사장치내의 냉각장치에 있어서, 냉풍의 유로를 상류방향으로 갈수록 점차 좁게 형성하거나 또는 압력손실에 점차 증가시키도록 형성한 것이 특징인 방사장치내의 냉각장치.
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