KR100198735B1 - Perforated multiple spinneret for mono-filament - Google Patents

Abstract

본 발명은 모노필라멘트용 다공다중 방사구금장치에 관한 것으로서 직경편차가 적은 모노필라멘트를 작업성 좋게 제조할 수 있는 방사구금장치이다.The present invention relates to a multi-spinning spinneret device for monofilament, which is a spinneret device capable of producing a monofilament with a small diameter deviation with good workability.

본 발명은 용융고분자 유입구, 다공분배 플래이트 및 1차 레저보아가 순차적으로 배치된 것에 있어서 1차 레저보아의 하부에 2개이상의 토출공을 가진 소형노즐이 방사구금에 다열직선상으로 배치 되어있는 모노필라멘트용 다공다중 방사구금장치이다.In the present invention, the molten polymer inlet, the porous dispensing plate and the primary leisure bore are sequentially arranged, and a monolithic nozzle having two or more discharge holes in the lower portion of the primary leisure bore is arranged in a multi-row linear shape in the spinneret. It is a porous multiple spinneret device for filament.

본 발명은 섬유직경이 50∼200미크론인 모노필라멘트의 제조에 적합하다.The present invention is suitable for the production of monofilaments having a fiber diameter of 50 to 200 microns.

Description

모노필라멘트용 다공다중 방사구금장치Porous multi-layer spinneret for monofilament

제1도는 통상의 모노필라멘트용 방사구금장치의 종단면 예시도.1 is a longitudinal cross-sectional view of a conventional spinneret for monofilament.

제2도는 본 발명의 세섬도 모노필라멘트용 다공다중 방사구금장치의 종단면 예시도.Figure 2 is a longitudinal cross-sectional view of the multi-spinning spinneret device for fine-grained monofilament of the present invention.

제3도는 본 발명의 방사구금중 소형노즐의 2차 레저보아가 없는 경우의 예시도로서,3 is an exemplary view when there is no secondary leisure bore of the small nozzle in the spinneret of the present invention.

제3(a)도는 상부 부분투시도.3 (a) is a top partial perspective view.

제3(b)도는 그 종단면도.Fig. 3 (b) is a longitudinal sectional view thereof.

제4도는 본 발명의 방사구금중 소형노즐을 단열직선상으로 배치한 예시도로서,4 is an exemplary view in which the small nozzle of the spinneret of the present invention is arranged in a thermally insulated line.

제4(a)도는 소형노즐부 상세도.4 (a) is a detailed view of a small nozzle part.

제4(b)도는 그 다열직선상 배치예시도.Figure 4 (b) is an illustration of the arrangement of the multi-linear line.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 용융고분자 방사구금 2 : 다공분배플레이트1: molten polymer spinneret 2: porous distribution plate

3 : 1차 레저보아 4 : 통상의 방사구금3: primary leisure boa 4: normal spinneret

5 : 소형노즐부 6 : 방사토출공5: small nozzle part 6: radiation discharge hole

7 : 소형노즐에 의한 2차 레저보아 C : 소형노즐의 중심선7: Second leisure bore by small nozzle C: Center line of small nozzle

본 발명은 산업용도로 사용된 섬유 모노필라멘트로서 특히 세섬도 모노필라멘트의 제조에 사용되는 다공다중 방사구금장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 고급인조모발, 인쇄스크린, 공기여과용 필터등의 산업용 섬유자재에 주로 사용되는 폴리에스트레계 세섬도 모노필라멘트의 용융방사에 적합한 새로운 구조의 구금장치로서 소형의 다공노즐을 방사구금에 다중으로 배치한 다공다중 방사구금장치에 관한 것이다.The present invention relates to a porous multiple spinneret device used in the manufacture of fine-grained monofilament as a fiber monofilament used for industrial purposes. More specifically, the polyester micro-fine fine-grained microfilament is mainly used for industrial textile materials such as high-quality artificial hair, printing screens, air filtration filters, etc. The present invention relates to a multi-spinning spinneret device arranged in multiple.

일반적으로 폴리에스테르 고분자를 이용하여 모노필라멘틀르 제조하는 경우에 섬유의 섬도, 즉 섬유 한올의 굵기가 직경으로는 약 50미크론이상, 즉 섬도로는 약 30 데니어 이상인 경우에는 섬도가 너무 커서 방사시 냉각 및 고화가 어려우므로 통상적인 폴리에스테르섬유의 제조방법인 공냉식으로 제조가 곤란하다.In general, when the monofilament is manufactured using a polyester polymer, the fineness of the fiber, that is, the thickness of the fiber perol is about 50 microns or more in diameter, that is, when the fineness is about 30 denier or more, the fineness is too large for spinning. Since cooling and solidification are difficult, it is difficult to manufacture by air-cooling, which is a conventional method for producing polyester fibers.

또한 섬유의 굵기가 200 미크론 이하, 즉 섬도가 400 데니어 이하인 경우에는 산업용 모노필라멘트의 제조방법으로는 섬도가 너무 작어서 연신성, 권취 등의 작업성이 불량하거나 그 조절이 매우 어려우며, 또 공정조건이 잘 조화되어 양호한 섬유가 제조된다고 하더라도, 낮은 권취속도, 한정된 생산 추수 등 설비의 특성상 생산성이 매우 낮아 제조원가가 매우 높아진다는 문제가 있다.In addition, when the fiber thickness is 200 microns or less, that is, the fineness is 400 denier or less, the manufacturing method of industrial monofilament is so small that the workability such as elongation and winding is poor or the adjustment thereof is very difficult. Even if this well harmonized good fiber is produced, there is a problem that the production cost is very low due to the low productivity due to the characteristics of the equipment such as low winding speed and limited production harvest.

따라서 본 발명자 등은 이러한 문제점을 개선하고 동시에 설비의 근본적인 개체 혹은 개조없이 생산성을 향상시킬 수 있는 방법에 대하여 예의 연구, 실험한 결과 본 발명의 방사구금장치를 발명하게 되었다.Therefore, the present inventors have invented the spinneret device of the present invention as a result of intensive studies and experiments on how to improve such a problem and at the same time improve productivity without the fundamental object or modification of the equipment.

본 발명은 폴리에스테르 고분자 용융체의 냉각 고화거동을 고려하여 압출방사 장치의 직하부에 설치된 냉각수조에서 수냉공정을 부여하고 이후 연속적으로 가열연신 및 열고정을 행할 수 있는 일련의 제사설비가 수평으로 배열된 모노필라멘트 제조설비를 활용하되, 불량한 작업성을 개선하고 섬유의 균제도 향상 및 섬유물성의 균질화를 도모하기 위하여 종래의 모노필라멘트 방사구금장치를 개조하여 적어도 2개 이상인 다수의 토출공을 가진 임의의 모양을 갖는 소형노즐(큰 방사구금내에 배치된 작은노즐의 모양과 유사한 형태이나 방사구금과 일체형임.)을 방사구금장치에 다수다중으로 배치함으로서 결과적으로 압출 방사되는 섬유의 총필라멘트수를 증대시키고 방사섬유의 총섬도가 증대되도록 한 것이다.In the present invention, in consideration of the cooling solidification behavior of the polyester polymer melt, a series of spinning equipments capable of providing a water cooling process in a cooling water tank installed directly below the extrusion spinning apparatus and subsequently performing heat drawing and heat setting are arranged horizontally. In order to utilize the monofilament manufacturing equipment, it is possible to modify the conventional monofilament spinnerets to improve the poor workability and to improve the uniformity of the fiber and the homogenization of the fiber material. By placing a large number of small nozzles (similar in shape to the shape of the small nozzles disposed in the large spinneret or integrated with the spinneret) in the spinneret device, the total number of filaments of the extruded and spun fiber is increased. The total fineness of the spinning fiber is to be increased.

이하 본 발명은 예시도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제1도는 모노필라멘트 제조용 통상의 방사구금장치의 예시도이다.1 is an illustration of a conventional spinneret for producing monofilaments.

제2도는 본 발명의 다공다중 방사구금장치의 예시도로서 용융된 고분자 중합체는 유입구(1)을 통과하여 다공의 분배플레이트(2)를 거치면서 레저보아(3)에 균일한 압력을 분배되어 도달한다. 레저보아(3)까지는 균압과 혼합효율을 고려하여 통상의 방사구금에서의 부품을 활용하고 이후 용융 고분자는 각 소형노즐(5)로 유입되며 소형 노즐(5)에서의 균압과 분배를 위하여 2차 레저보아(7)을 채운 다음 토출공(6)으로 압출 방사된다.2 is an exemplary view of the porous multi-spinning device of the present invention, the molten polymer polymer is passed through the inlet (1) through the distribution plate (2) of the porous while the uniform pressure is distributed to the leisure bore (3) do. To the leisure boa (3), the components in the normal spinneret are utilized in consideration of the equalization and the mixing efficiency, and then the molten polymer is introduced into each of the small nozzles (5), and the secondary for the equalization and distribution in the small nozzles (5). After filling the leisure bore 7 is extruded into the discharge hole (6).

이때 다공의 소형노즐(5)의 위치와 크기는 다공토출공의 공수 및 공경을 고려하여 결정할 수 있으나, 연속된 일련의 공정 즉 연신이후 분리 권취공정 등을 위하여 소형노즐(5)의 배치가 제한되므로 각 조형노즐(5)에서 토출되는 다수 섬유속의 배열이 전체원사 스트랜드의 공정 진행방향에 수직인 방향으로 직선상으로 배열이 되도록 방사구금을 제작하였다. 일반적인 방사구금 설계에 있어서 토출공(6)의 배치는 공냉방식 및 방향 등을 고려하여 다중동심원 배치, 다열직선상 배치가 일반적으로 알려져 있으나 본 발명자는 다열직선상 배치의 방사구금에 착안하고 분리가이드의 효과적 배치를 통해 후공정에서의 분리권취 문제를 해결하였다. 압출방사된 섬유는 다수의 섬유속이 뭉쳐진 토우형태로 방사구금의 직하부에 설치된 물을 매체로 하는 수조에 수직으로 들어가게 되며 수조온도는 폴리에스테르의 유리전이 온도이상의 온도로 조절된다. 수조의 내부에는 2개 혹은 다수의 봉모양의 가이들르 설치하여 장력, 사도 및 사분리 등을 조절한다. 이후의 공정에서는 가열, 다단연신, 열고정 등의 일반적인 모노필라멘트의 제조공정을 거치게 되고 도중에 설치된 다수의 다단계 분리가이드를 통과하면서 이른바 각 소형노즐(5)의 토출공수에 해당되는 수개의 섬유들의 섬유속으로 나누어지고 보다 우수한 물성의 모노필라멘트 섬유를 얻게된다.At this time, the position and size of the porous small nozzle (5) can be determined in consideration of the number and pore size of the porous discharge hole, but the arrangement of the small nozzle (5) is limited for a continuous series of processes, such as separation winding process after stretching Therefore, spinnerets were manufactured such that the arrangement of the plurality of fiber bundles discharged from each molding nozzle 5 was arranged in a straight line in a direction perpendicular to the process progress direction of the whole yarn strand. In the general spinneret design, the arrangement of the discharge holes 6 is generally known as a multi-concentric circle and a multi-linear arrangement in consideration of an air cooling method and a direction, but the present inventors pay attention to the spinnerets of a multi-row linear arrangement and separate guides. Effective batching solves the problem of separation winding in the post process. The extruded spun fiber enters a water tank with a medium of water installed directly below the spinneret in the form of a tow in which a plurality of fiber bundles are aggregated, and the temperature of the water tank is controlled to be higher than the glass transition temperature of the polyester. Inside the tank, two or more rod-shaped guides are installed to adjust tension, slope and separation. In the subsequent process, it goes through the manufacturing process of general monofilament such as heating, multi-stretching, heat setting, etc., and passes through a plurality of multi-stage separation guides installed on the way, so-called fibers of several fibers corresponding to the discharge labor of each small nozzle (5). The monofilament fibers of different properties and better physical properties are obtained.

본 발명의 모노필라멘트 방사구금장치를 이용하면 세섬도 폴리에스테르계 모노필라멘트를 제조할때 방사 및 연신작업성이 향상될 뿐만 아니라 제조 생산성도 수배로 향상되며 동시에 섬유의 균제도 및 섬유물성의 균질화도 달성된다.When the monofilament spinneret of the present invention is used, not only the spinning and drawing workability is improved when the fine-grained polyester-based monofilament is manufactured, but also the manufacturing productivity is increased several times, and at the same time, the uniformity of the fiber and the homogenization of the fiber are achieved. do.

본 발명에서 얻어지는 최종적인 제품의 형태는 수개의 세섬도 모노필라멘트가 균일하게 권취되어 있는 형태이며, 이러한 폴리에스테르 모노필레멘트는 다음 용도의 공정을 위하여 개개의 모노필라멘트로 나누거나 섬유속 형태로 재편성하여야 하므로 통상적인 방법의 분사공정을 거치거나, 리와인딩 공정을 거치게 된다.The final product form obtained in the present invention is a form in which several fine-grained monofilaments are uniformly wound, and such polyester monofilaments are divided into individual monofilaments or reshaped into fiber bundles for the next application process. Since it must be a conventional injection process or rewinding process.

특히 인조모발용 섬유인 경우에는 수요자의 요구 형태에 따라 최종 열처리공정 이후에 권취공정을 생략하고 연속된 토우의 형태로 제품화할 수도 있다.In particular, in the case of artificial hair fibers, the winding process may be omitted after the final heat treatment process according to the form required by the consumer, and may be commercialized in the form of continuous tow.

이하 본 발명을 실시예에서 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

모노필레멘트의 제조공정의 간략한 설명Brief description of the manufacturing process of monofilaments

통상의 제조방법으로 얻어진 필렛상의 섬유형성용 폴리에스테르 중합체를 100 내지 140℃에서 결정화하고 100 내지 180℃에서 5시간이상 건조하여 수분율 0.003%이하가 되도록 건조한 다음 원료로 사용하였다.The fillet-like polyester polymer for fiber formation obtained by a conventional manufacturing method was crystallized at 100 to 140 ° C. and dried at 100 to 180 ° C. for at least 5 hours, dried to a moisture content of 0.003% or less, and used as a raw material.

방사온도는 280 내지 300℃에서 실시하며 특히 세섬도의 모노필라멘트의 작업성 및 용융고분자의 균질성을 도모하기 위하여 폴리머 유입라인 중에 2개 이상의 스텍틱믹서를 취부 설치하였다.Spinning temperature is carried out at 280 to 300 ℃ and in particular two or more static mixers are installed in the polymer inlet line in order to improve the workability of the monofilament of the fineness and the homogeneity of the molten polymer.

방사구금에서 압출된 용융상태의 보노필라멘트는 60 내지 90℃를 유지하고 있는 냉각수조를 통과하여 충분히 굳어진 미연신 상태의 섬유가 되고 이후 단계적으로 다단계의 연신과 열처리를 실시하여 최종완성된 폴리에스테르 모노필라멘트를 권취한다. 권취속도는 통상 분당 120 내지 200 미터의 속도로 하여 권취하며, 미연신 모노필라멘트의 제1로울러쪽으로의 공급속도는 분당 수십미터 수준으로 작업성을 고려하여 설정한다.The melted bonofilament extruded from the spinneret passes through a cooling water tank maintained at 60 to 90 ° C. to become a sufficiently hardened unstretched fiber, and is then finished in stepwise stretching and heat treatment step by step. Wind up the filament. The winding speed is usually wound at a speed of 120 to 200 meters per minute, and the feed speed of the undrawn monofilament toward the first roller is set in consideration of workability at the level of several tens of meters per minute.

최종 연신까지의 연신비는 4 내지 6 정도로 실시되며 열처리 온도는 80℃에서 200℃까지 단계별로 실시한다. 이렇게 하여 얻어진 제품은 섬도가 30 내지 400 데니어이고 섬유 굵기로는 직경이 50 내지 200 미크론인 모노필라멘트 제품의 제조가 가능하다.The stretching ratio up to the final stretching is carried out about 4 to 6 and the heat treatment temperature is carried out step by step from 80 ℃ to 200 ℃. The products thus obtained are capable of producing monofilament products having a fineness of 30 to 400 denier and a fiber thickness of 50 to 200 microns in diameter.

[작업성 평가][Workability Assessment]

방사 및 연신공정에 있어서 작업성은 다음과 같이 평가하였다. 작업시간 10시간 동안의 작업결과를 가지고 우선 방사 혹은 연신작업 자체가 곤란한 경우에는 '불가', 작업은 가능하였으나 심한 부분적 사절 혹은 전체 사절로 인하여 작업이 1회이상 중단된 경우에는 '불량', 부분적 사절은 있으나 작업에 영향을 주지는 않는 정도인 경우에는 '보통', 부분적 사절없이 작업이 양호하게 계속된 경우에는 '양호' 등으로 평가 판정하였다.Workability in the spinning and stretching process was evaluated as follows. If it is difficult for the radiating or drawing work itself with the result of working for 10 hours, it is impossible to do it. If the work is interrupted more than once due to severe partial trimming or total trimming, it is 'bad' and partial trimming. However, it was evaluated as 'Normal' for the degree that does not affect the work, and 'Good' if the work continued well without partial trimming.

[섬유직경의 평가][Evaluation of Fiber Diameter]

제조한 모노필라멘트 섬유 시료를 추별로 랜덤하게 5개 취하여 섬유의 굵기를 마이크로미터를 사용하여 각 시료별로 10미터이상 간격으로 19회이상 실측하여 그 평균값을 취하였다. 직경편차는 평균값에 대한 실측값들의 편차범위를 백분율로 표시하며, 그 값이 대체로 2% 미만인 경우의 제품은 양호하고, 2이상 3이하이면 보통, 3보다 크면 제품으로는 사용될 수 없다고 평가한다.Five monofilament fiber samples were randomly taken by weight, and the thickness of the fibers was measured 19 times or more at intervals of 10 meters or more for each sample using a micrometer, and the average value was taken. The diameter deviation indicates the range of deviation of the measured values with respect to the average value as a percentage, and the product is generally good when the value is less than 2%, and is usually 2 or more and 3 or less, and usually larger than 3 and cannot be used as a product.

[실시예 1]Example 1

제2도에서 예시한 바와 같은 방사구금장치를 사용하여 세섬도의 폴리에스테르 모노필라멘트를 방사하였다. 방사구금은 제4(b)도에서 예시한 바와 같이 44개의 소형노즐을 다열직선상으로 배치하였으며, 소형노즐을 구성하는 방사토출공은 소형노즐당 공경 0.4mm, 공수 10으로 제작 사용하였다. 이때 모노필라멘트의 목표 섬도는 섬유직경으로 50 미크론, 섬도로는 약 30 데니어로 하여 통상의 제조방법으로 제조하였다.Spun fine polyester monofilament was spun using a spinneret as illustrated in FIG. As shown in FIG. 4 (b), the spinnerets were arranged with 44 small nozzles arranged in a multi-row, and the discharge nozzles constituting the small nozzles were manufactured with a pore diameter of 0.4 mm and a small number of 10 per nozzle. At this time, the target fineness of the monofilament was 50 microns in fiber diameter and about 30 deniers in the fineness of the monofilament.

[실시예 2]Example 2

소형노즐을 구성하는 방사토출공은 소형노즐당 공경 0.6mm, 공수7로 하고, 목표 섬도는 섬유직경으로 70미크론으로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 모노필라멘트를 제조하였다.The radial discharge hole constituting the small nozzle was prepared in the same manner as in Example 1 except that the diameter of each small nozzle was set to 0.6 mm in diameter and 7 in number, and the target fineness was 70 microns in fiber diameter.

[실시예 3]Example 3

소형노즐을 구성하는 방사토출공은 소형노즐당 공경 0.8mm, 공수5로 하고, 목표섬도는 섬유직경으로 200미크론으로 하여 실시예1과 동일한 방법으로 실시하였다.Spinning discharge hole constituting the small nozzle was carried out in the same manner as in Example 1, with the diameter of 0.8 mm and the number of air 5 per small nozzle, and the target fineness of 200 microns in fiber diameter.

[실시예 4]Example 4

제3도의 3(b)와 같이 소형노즐에 2차 레저보아를 설치하지 않고, 임의의 소형노즐부에 다수의 방사토출공만을 배치하였다. 방사토출공의 규격은 공경 0.6mm, 공수7로 하고, 목표 섬도는 섬유직경으로 70미크론으로 하여 실시예 1과 동일한 방법으로 제조 실시하였다.As shown in FIG. 3 (b) of FIG. 3, only a plurality of spinning discharge holes were disposed in any small nozzle portion without providing a secondary leisure bore in the small nozzle. The specifications of the spinning discharge hole were 0.6 mm in diameter and 7 in number, and the target fineness was 70 microns in fiber diameter.

[비교예 1]Comparative Example 1

통상의 폴리에스테르 방사기를 사용하여 비교 실시하였다. 사용한 방사구금은 공경 0.5mm, 공수 36인 통상의 방사구금이고, 냉각방식은 공냉식으로 20℃, 풍속 1.5m/초로 하여 방사하였다. 별도의 부가장치는 없으며, 권취속도는 방사작업성을 고려하여 비교적 저속인 200 내지 300미터 수준에서 조절하여 권취하였으며, 최종 목표 섬도는 섬유직경으로 약 50 미키론 이었다.Comparison was carried out using a conventional polyester spinner. The spinnerets used were ordinary spinnerets having a pore diameter of 0.5 mm and a number of times 36, and the cooling method was air cooled at 20 ° C. and a wind speed of 1.5 m / sec. There is no additional device, and the winding speed was adjusted by winding at a relatively low speed of 200 to 300 meters in consideration of spinning workability, and the final target fineness was about 50 microns in fiber diameter.

[비교예 2]Comparative Example 2

통상의 모노필라멘트용 방사구금장치를 사용하여 방사하였다. 방사구금은 공경 0.6mm, 공수 60의 것을 사용하였고, 목표 섬도는 200 미크론으로 하여 통상의 방법으로 모노필라멘트를 제조하였다.Spinning was carried out using a conventional spinneret for monofilament. Spinnerets were used with a diameter of 0.6 mm and a number of airborne 60, and the target fineness was 200 microns to prepare monofilaments in a conventional manner.

[비교예 3]Comparative Example 3

비교예 2와 같이 하되 방사구금은 공경 0.4mm, 공수 60의 것을 사용하였고, 목표 섬도는 70 미크론으로 하여 통상의 방법으로 제조하였다.As in Comparative Example 2, but using a spinneret of 0.4mm in diameter, a number of airborne 60, a target fineness of 70 microns was prepared in a conventional manner.

실시예 1∼4 및 비교예 1∼3의 결과는 표 1과 같다.The results of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3 are shown in Table 1.

Claims (3)

용융고분자 유입구(1)와 다공분배플레이트(2) 그리고 그 하부에 1차 레저보아(3)가 형성되어있고 소형노즐(5)이 다열직선상으로 배열된 것에 있어서, 상기 소형노즐(5)의 내부에 2∼10개 방사토출공(6)을 포함하고 있음을 특징으로 하는 모노필라멘트용 다공다중 방사구금장치.In the molten polymer inlet (1) and the porous distribution plate (2) and the primary leisure bore (3) formed in the lower portion and the small nozzle (5) is arranged in a multi-row linear, the small nozzle (5) Porous multi-spinning spinneret for monofilament, characterized in that it comprises 2 to 10 spinneret (6) inside. 제1항에 있어서, 소형노즐(5)이 방사구금과 한 몸체로 되어있음을 특징으로 하는 모노필라멘트용 다공다중 방사구금장치.2. The multi-spinning spinneret for monofilaments according to claim 1, wherein the small nozzle (5) has a spinneret and a body. 제1항에 있어서, 방사토출공(6)의 상부에 상기 방사토출공(6)과 연통되는 2차 레저보아(7)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 모노필라멘트용 다공 다중 방사구금장치.2. The multi-spinning spinneret for monofilaments according to claim 1, characterized in that a secondary leisure bore (7) communicating with the spinning discharge hole (6) is formed on the top of the spinning discharge hole (6).