KR100643014B1 - 다섬조사의 용융방사 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

열가소성 재료로부터 다섬조사를 용융방사하는 방법 및 장치(여기서, 방사구는 열가소성 재료를 초기에는 액체형태이고 그 후에는 냉각되어 고화를 일으키는 스트랜드형 필라멘트로 압출성형한다). 냉각을 하기 위해, 필라멘트가 고화하지 않도록 하는 방법으로 필라멘트를 방사구의 냉각영역 하류에서 예비냉각시킨다. 그 후, 전진하는 얀의 방향으로 유도되는 냉매 흐름의 작용에 의해 필라멘트 다발을 인장영역으로 전진시키고, 필라멘트가 인장영역내의 고화영역에서 고화할때까지 더 냉각시킨다. 인장영역내의 고화영역 위치를 소정의 바람직한 범위에서 유지하기 위해, 냉각영역내에서의 조절가능한 필라멘트의 냉각을 제공한다.

다섬조사, 인장영역, 냉각영역, 스트랜드, 진공발생기

Description

다섬조사의 용융방사 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MELT SPINNING A MULTIFILAMENT YARN}

발명에 따르는 방법의 유리한 효과 뿐만 아니라 발명에 따르는 장치의 몇가지 구체예가 도면을 참고로 해서 아래에 좀더 상세히 설명된다:

도 1은 본 발명의 방법을 실시하기 위한 발명에 의한 장치의 제1구체예의 개략도이다;

도 2-4는 발명에 의한 장치의 또 다른 구체예의 개략도들이다.

발명의 배경

발명은 열가소성 재료로부터 다섬조사(multifilament yarn)를 방사하는 방법 및 장치에 관한 것이며, 그것의 일반적인 형태가 EP 0 682 720에 개시되어 있으며 미국특허 5,976,431에 대응한다.

공지의 방법 및 장치에 의한 방사에 있어서, 공기 흐름은 필라멘트를 힘있게 밀어내어 그것들의 전진을 돕는다. 동시에, 필라멘트의 고화영역은 방사구로부터 멀어져 가게된다. 이것은 다시 결정화를 지연시키는데, 그것은 얀의 물리적 성질에 긍정적인 영향을 미친다. 예를 들면, POY 얀의 제조에 있어서, 연신속도를 증가시킬 수 있으며, 그래서 얀에 대한 연신율 값을 변화시키지 않고서도 연신비를 증가시킬 수 있으며, 그것은 추가공정에 필수적인 것이다.

이러한 목적을 위해 공지의 장치는 하류 방사구, 냉각장치를 포함하며, 냉각장치는 상부 냉각 샤프트 및 상부 냉각 샤프트에 연결된 하부 냉각 샤프트를 포함한다. 그것의 출구 단부에서, 하부 냉각 샤프트는 냉각 흐름 발생기에 연결되어 있으며, 그것은 하부 냉각 샤프트에서 진공을 발생시킨다. 상부 냉각 샤프트는 기체 투과성으로 만들어지며, 그래서 하부 냉각 샤프트에서 작용하는 진공은 공기흐름을 상부 냉각 샤프트로 흘러가게 하고 하부 냉각 샤프트의 방향으로 전진하게 한다. 그러한 작동에서, 냉매 흐름이 발생되며, 그것은 필라멘트의 전진속도와 실질적으로 동일한 유속을 가진다. 이것은 결정화가 지연되어 시작하도록 필라멘트와 인접 공기층 사이의 마찰에 영향을 주며, 필라멘트는 하부 냉각 샤프트내의 고화영역에서 고화한다.

그러나, 미세 필라멘트 데니어, 예를 들면 1dtex/f 이하의 방사에서, 상부 냉각 샤프트에 의해 형성된 냉각영역에서 미리 냉동한 후, 필라멘트에서의 결정화는 연속적으로 전진하는데 후속적인 도움이 더 이상 결정화를 지연시키는데 상당한 영향을 보이지 않을 정도까지 진행되는 것으로 밝혀졌다.

U.S 4,277,430은 필라멘트가 방사구의 냉각영역 하류에서 횡단 공기 흐름을 거기에 유도함으로써 냉각되는 방법 및 장치를 개시한다. 아래에 있는 냉각영역은 제2냉각 샤프트이며, 그것은 증기가 자욱한 냉각 흐름으로서의 공기/물 혼합물을 그것의 입구영역에서 수용한다. 얀을 냉각시키기 위해서, 증기가 자욱한 냉각 흐름은 흡인수단에 의해 전진하는 얀의 방향으로 냉각영역의 단부까지 흘러가게 된다. 이 공정에서, 액의 첨가는 필라멘트에 대해 좀더 큰 냉각효과를 달성시키며, 그래서 결정화의 개시가 지연되지 않고 가속된다.

본 발명의 목적은 더 높은 제조 속도에서 낮은 데니어, 중간 데니어, 또는 높은 데니어를 가지며 균일한 물리적 성질을 가진 얀을 제조할 수 있도록 하는 방법을 실시하는 장치 뿐만 아니라 초기에 설명한 종류의 방법을 더 개량시키는 것이다.

발명의 개요

발명은 방사구로부터 고화될때까지의 지식 및 얀의 형성에 대한 지식에 의거하고 있으며, 필라멘트의 결정화는 두 상호간의 효과에 영향을 줌으로써 결정된다. 중합체 용융물을 냉각하는 동안, 용융물은 임의의 온도에서 고화한다는 것이 알려져 있다. 이 공정은 단지 온도에만 의존적이며, 그래서 여기에서 열 결정화로 칭한다. 얀의 방사에서, 필라멘트 다발은 방사구로부터 연신된다. 이 공정에서, 얀은 연신력을 받으며, 그것은 필라멘트에서 장력 유도 결정화에 영향을 준다. 그러므로, 얀의 방사에서, 열 결정화 및 장력 유도 결정화가 중첩되고, 필라멘트의 고화를 함께 이끈다. 장력 유도 결정화에 영향을 주기위해, 고화되기 전에 필라멘트 다발이 인장영역으로 도입되고, 얀 마찰과 얀 장력이 변화된 얀에 작용한다.

그러므로, 발명은 실질적으로 변화되지 않은 조건에서 장력 유도 결정화에 영향을 줄 수 있게 하는 방법과 장치를 이용할 수 있게 한다. 이러한 목적을 위해, 방사구로부터 시작된 후에 필라멘트의 냉각은 필라멘트의 고화영역의 위치가 인장영역내의 그것의 소정의 바람직한 범위에서 유지되도록 냉각영역내에서 조절된다. 그러므로, 하부 냉각 샤프트의 인장영역에서의 필라멘트의 고화는 항상 본질적으로 동일한 장소에서 발생하며, 그래서 필라멘트의 균일한 처리가 장력 유도 결정화에 영향을 주도록 보장된다. 열 결정화에 영향을 주기위해, 냉매가 냉각영역에서 작용하는 냉각효과가 변화할 필요가 있다. 그러나, 이러한 연결에서, 얀의 장력을 처리하는 인장영역에서 발생된 손상을 입지않은 냉매 흐름을 견딜 목적으로, 필라멘트는 인장영역으로 들어가기 전에 특히 외부 가장자리층에서 이미 안정성을 가질 필요가 있다. 특히 냉각을 조절하는데 유리한 변형은 발명의 또 다른 개량에 의해 제공되며, 냉매는 냉각영역으로 들어가기 전에 알맞은 상태가 된다. 이 경우에, 냉매의 온도는 20℃ 내지 300℃의 범위에서 바람직하게 값이 증가한다. 예를 들면 비교적 낮은 필라멘트 데니어를 가진 얀을 방사하기 위해서, 냉매는 수단으로서 사용되는 가열장치에 의해 좀더 높은 온도로 예열된다. 이것은 필라멘트 다발이 인장영역으로 들어가기 전에 고화되지 않도록 하는 방법으로 열 결정화에 영향을 준다. 그러므로, 유익한 장력처리가 필라멘트에 평행한 방향의 냉매 흐름에 의해 가능해진다. 이러한 흐름은 인장영역의 바람직한 범위에서 필라멘트가 고화되게 한다. 높은 데니어의 얀을 방사하려는 경우에, 냉매는 더 낮은 온도로 조절될 것이며, 그래서 인장영역으로 들어가기 전에 열 결정화는 필라멘트가 냉매 흐름에 의해 공격받을때 충분한 안정성을 보이도록 향상된다.

냉각영역에서 냉각을 조절하기 위해, 냉매의 부피유량을 변화시키도록 발명의 좀더 유익한 향상이 제안된다. 이러한 목적에 사용되는 수단은 송풍기이며, 그것은 냉각영역으로 불어들어가는 부피유량을 조절하는데 사용될 수 있다.

이러한 점에서, 기본적으로 냉각영역의 냉각효과에 영향을 주는 모든 공지의 수단은 얀을 방사하는 본 발명의 방법을 사용하는데 적절하다. 여기서 설명된 수단은 특히 예를 들어 냉각공기가 냉매로서 사용될때 적절하다. 예를 들면, 증기성 냉매가 사용될때, 단지 증기의 상태에 의하여 냉각효과에 영향을 줄 수 있다. 더욱이, 예를 들면 이동성 시트 요소와 같은 냉각영역의 냉각에 영향을 주는 장치의 형태로 수단을 사용할 수 있으며, 그것은 냉각영역으로의 냉매의 유입에 영향을 준다.

필라멘트의 방사에서 상당한 균일성을 확보하기 위해, 발명의 바람직한 또 다른 개량은 단지 인장영역내의 가속영역에서 필라멘트 다발의 장력을 처리하는데 필요한 유속까지 가속되는 냉매 흐름을 제공한다. 그러한 실시중에, 냉매 흐름은 적어도 전진하는 필라멘트의 속도와 같은 유속까지 가속되며, 그래서 필라멘트는 그것의 연속적인 움직임에서 감속되지 않는다. 그러므로, 최적 장력 유도 결정화를 달성하기 위해서는, 필라멘트를 고화시키는 바람직한 영역이 냉매의 가속영역의 하류 내에 또는 하류에 접하여 뻗어있다.

인장영역의 냉매 흐름은 냉각영역을 떠나는 냉매로부터 발생될 수 있으며 냉각영역의 인장영역 하류의 입구영역에 제공되는 냉매로부터 발생될 수 있다. 이러한 구성은 넓은 범위내에서 조절할 수 있는 장력 유도 결정화를 허용한다. 추가적 으로 제공되는 냉매는 인장영역의 필라멘트 다발의 냉매 영향을 허용한다. 특히, 높은 데니어를 가진 얀의 방사에서, 추가적인 냉매의 제공은 얀이 조합될때 인장영역의 출구단부에서 바람직한 최소 냉각을 달성할 수 있게 한다.

본 발명의 방법은 흡입효과에 의해 또는 송풍 작용에 의해 인장영역에서 발생되는 냉매 흐름에 대해 독립적이다. 흡입 흐름이 인장영역에서 작용하는 방법의 변경은 냉각영역에서의 열 결정화 및 인장영역에서의 장력 유도 결정화가 각각 서로 독립적으로 실질적 영향을 줄 수 있다는 이점을 가진다.

송풍 작용에 의한 냉매 흐름을 발생시키기 위해, 냉매를 냉각영역으로 불어넣을 수 있으며 그것을 인장영역으로 대응하여 유도할 수 있고, 또는 냉매가 제공된 냉각영역의 하류를 인장영역으로 직접 불어넣을 수 있다.

필라멘트 다발의 각각의 필라멘트에 대해 가능한한 균일한 냉매 흐름의 효과를 얻기위해, 인장영역은 필라멘트가 전진하는 냉각덕트에 의해 형성될 수 있고, 그것은 그것의 입구 단부에 공기가 덕트로 들어가는 가속영역으로서 작용하는 좁아진 단면을 가진다.

그것의 유연성에 기초하여, 본 발명의 방법은 폴리에스테르, 폴리아미드, 또는 폴리프로필렌의 얀을 방사하는데 특히 적절하다. 방사한 후에 적절한 얀의 후처리는 제조방법, 예를 들면 완전 연신된 얀(FDY), 부분적으로 배향된 얀(POY), 또는 고도로 배향된 얀(HOY)을 사용할 수 있게 한다.

본 발명의 방법은 장치에 의해 매우 유익하게 실시될 수 있으며, 냉각장치는 상부 냉각 샤프트와 하부 냉각 샤프트를 포함한다. 상부 냉각 샤프트는 방사구의 하류으로 직접 뻗어 있으며, 냉각영역을 형성하고, 거기에서 열 결정화는 냉각 샤프트로 도입된 냉매에 의해 영향을 받는다. 하부 냉각 샤프트는 상부 냉각 샤프트에 연결되며, 인장영역을 형성한다. 얀에 평행하게 흐르는 냉매 흐름을 발생시키기 위해, 냉각장치는 냉각흐름 발생기를 포함한다. 이 냉각흐름 발생기는 소정의 유속으로 냉매 흐름을 발생시키는데 사용된다. 발명에 따라, 방법을 실시하는 장치는 상부 냉각 샤프트에서 필라멘트의 냉각을 조절하는 수단을 포함한다. 이 수단은 필라멘트가 단지 소정의 바람직한 범위의 하부 냉각 샤프트에서 고화하는 것과 같은 방법으로 필라멘트의 냉각에 영향을 주게한다. 그러므로, 본 발명의 장치는 특히 하부 냉각 샤프트 영역에서 스핀라인을 따라 필라멘트의 고화영역 위치를 변화시키는데 적당하다. 냉각장치 및 상기 장치에 작용하는 상기 두 장치를 냉매에 직접 작용하는 수단으로서 사용할 수 있다.

유리하게도, 냉각공기의 사용으로, 상기 수단은 하부 냉각 샤프트로 들어가는 냉각공기를 알맞은 상태로 만드는 가열장치로서 설계되고 조립된다. 이 경우에 있어서, 가열장치는 소정의 조절 값에 대응하여 조절기를 통해 작용한다.

하부 냉각 샤프트에서 냉매 흐름을 가능한 한 균일하게 발생시키기 위해, 좁아진 단면의 수단에 의해 냉각 샤프트의 가속영역을 형성하는 것이 특히 유리하다. 그러므로 하부 냉각 샤프트로 들어가는 냉매는 필수적으로 입구와 하부 냉각 샤프트의 내부 사이에 작용하는 압력차이에 의존하는 유속까지 가속된다.

하부 냉각 샤프트의 냉매 흐름을 향상시키는 압력 차를 발생시키기 위해, 하부 냉각 샤프트로 냉매를 불어넣는 송풍기, 및 그것의 출구면 상의 하부 냉각 샤프 트에 연결하고 하부 냉각 샤프트로 냉매를 흡입하는 진공 공급원을 냉각 흐름 발생기로서 이용할 수 있다.

질적으로 우수한 얀을 제조하기 위해, 하부 냉각 샤프트가 필라멘트 다발이 통과하는 튜브에 의해 형성될 수 있다. 입구 단부는 콘덴서를 구비하고 있으며 출구 단부는 확산기를 구비하고 있다. 콘덴서는 필라멘트 다발을 둘러싸는 균일한 냉매 흐름을 발생시킨다. 확산기는 냉매 흐름의 유속을 천천히 감소시키며, 그래서 필라멘트 다발은 실질적으로 약간의 난류를 가진 하부 냉각 샤프트를 통해 전진한다.

필라멘트 다발의 완만한 런을 향상시키기 위해 그리고 냉각 샤프트에서 더 강한 난류를 피하기 위해, 장치의 매우 유리한 또 다른 개량은 상부 및 하부 냉각 샤프트 사이에 제2콘덴서를 제공한다. 이러한 제2콘덴서는 상부 냉각 샤프트로부터 하부 냉각 샤프트까지 냉매의 실질적으로 난류가 없는 변환을 확보한다. 이 경우에, 가장 좁은 흐름 단면을 특징으로 하는 가속영역이 제1콘덴서 또는 제2콘덴서에서 형성될 수 있다. 냉각효과를 증가시키기 위해, 특히 거친 얀 데니어의 경우에, 두개의 콘덴서 사이의 인장영역으로 추가적인 냉매를 도입하는 것이 유리할 것이다.

바람직한 구체예의 상세한 설명

도 1은 다섬조사를 방사하기 위한 발명에 따른 장치의 제1구체예를 도식적으로 설명하며, 얀(26)은 열가소성 재료로부터 뽑아지고 권취장치(24)에서 패키지(25)로 감겨진다. 이러한 목적을 위해, 열가소성 재료는 압출기에서 용융되고 스핀펌프(도시되지 않았음)는 용융물을 용융선(3)을 통해 가열된 스핀헤드(1)까지 이송한다. 스핀헤드(1)의 밑바닥은 방사구(2)를 탑재하고 있다. 방사구(2)로부터, 용융물은 미세 스트랜드 또는 필라멘트(8)의 형태로 나타난다. 필라멘트(8)는 상부 냉각 샤프트(5)에 의해 형성된 냉각영역(4)을 통해 전진한다. 이러한 목적을 위해, 냉각 샤프트(5)는 스핀헤드(1)의 하류를 직접 배열하고, 기체 투과성 벽(9)을 가진 필라멘트(8)로 둘러싸여있다. 벽(9)의 외부면에서, 냉각 샤프트(5)는 외부에 대해 개방되어 있는 공기 흡입구(33)를 포함한다. 공기 흡입구(33)에는, 공기 흐름이 기체 투과성 벽(9)으로 들어가기 전에 외부로부터 도입된 공기 흐름을 가열하는 가열기(10)가 배치되어 있다. 가열기(10)는 조절기(11)에 연결되어 있다.

상부 냉각 샤프트(5)의 전진하는 얀 하류의 방향으로 제2냉각 샤프트(7)가 뻗어있으며, 그것은 얀 마찰과 장력 유도 결정화에 영향을 주는 인장영역(6)을 형성한다. 하부 냉각 샤프트(7)는 튜브(12)로서 설계되고 조립된다. 냉각 샤프트(7)의 입구면에서, 튜브(12)는 콘덴서(14)를 구비하고 있으며, 그것은 상부 냉각 샤프트(5)의 출구면에 연결되어 있다. 콘덴서(14)의 벽은 다수의 입구 개구부(15.1 및 15.2)를 포함한다. 예를 들면, 구체예는 콘덴서(14)의 외주와 대칭적 관계로 배치되어 있는 두개의 입구 개구부를 나타낸다. 하부 냉각 샤프트의 출구면에서, 튜브(12)는 출구 챔버(17)에서 종결되는 확산기(13)를 포함한다. 그것의 밑에서, 출구 챔버(17)는 전진하는 얀의 수평면으로 출구 개구부(19)를 포함한다. 출구 쳄버(17)의 한쪽 면에서, 흡입라인(21)은 출구챔버(17)에서 종결된다. 흡입라인(21) 은 진공발생기(20)에 연결되어 있다. 설계되고 조립될 수 있는 진공발생기(20), 예를 들면 펌프 또는 송풍기는 출구 챔버(17)에서 진공을 발생시키고 튜브(12)에서 진공을 발생시킨다. 하부 냉각 샤프트(7)는 인장영역(6)을 형성하고, 그것은 필라멘트 다발에 대한 얀 마찰에 영향을 준다.

권취장치(24) 뿐만 아니라 출구 챔버(17)의 하류, 얀 윤활기(22) 및 처리장치(23)는 전진하는 얀에 수평면으로 뻗어있다. 제조공정의 함수로서, 처리장치는 예를 들면 얽힘 노즐 또는 연신영역을 포함할 수 있으며, 그래서 얀은 감기기 전에 그것의 장력 및 연신율에 영향을 받을 수 있다. 유사하게, 연신 또는 완화를 위해 처리장치(23)내에 추가적인 가열기를 배치할 가능성이 존재한다.

도 1에서 나타낸 장치에서, 열가소성 재료는 스핀헤드(1)로 용융된 상태에서 전진한다. 방사구(2)를 통해, 재료는 다수의 노즐 구멍으로부터 필라멘트(8)의 스트랜드로서 압출된다. 권취장치(24)는 필라멘트(8)에 의해 형성된 다발을 빼낸다. 그러한 작업에서, 필라멘트(8)는 상부 냉각 샤프트(5) 안에서 냉각영역(4)을 통해 증가한 속도로 전진한다. 그 후에, 필라멘트는 콘덴서(14)를 통해 하부 냉각 샤프트(7)의 인장영역(6)으로 들어간다. 하부 냉각 샤프트(7)의 튜브(12)에서, 진공 발생기(20)는 진공을 발생시킨다. 필라멘트의 움직임에 의해 발생된 진공 및 자기-흡입 효과 때문에, 공기흐름이 공기 흡입구(33)을 통해 밖으로부터 상부 냉각 샤프트의 냉각영역(4)으로 흡입된다. 냉각영역(4)으로 들어가기 전에, 공기흐름은 가열기(10)에 의해 소정의 온도까지 가열된다. 가열기의 조절은 조절기(11)를 통해 실시한다. 그러므로, 필라멘트는 소정 온도의 냉매에 의해 냉각영역(4)에서 예비냉 각된다. 냉각영역(4)을 통과한 후에, 필라멘트(8)는 인장영역(6)으로 들어간다. 이 공정에서, 냉각영역(4)으로 들어가는 공기가 반출되거나 또는 흡입된다. 콘덴서(14) 내부에서, 추가적인 냉각 공기가 입구(15.1 및 15.2)를 통해 밖으로부터 흡입된다. 공기는 냉각영역(4)으로부터 배출되고, 입구(15.1 및 15.2)를 통해 들어간 공기는 튜브(12)내의 가속영역(16)에서 냉매 흐름과 함께 가속된다. 가속영역(16)에서, 공기흐름은 공기흐름이 튜브내에 더 이상 존재하지 않는 필라멘트 움직임에 대항해 작용하는 방식으로 진공 발생기(20)의 작용에 의해 튜브(12)내의 가장 좁은 단면에 기인하여 가속된다. 이것은 필라멘트에 대한 스트레스를 줄이고 얀 장력을 줄인다. 냉각영역(4)에서 예비냉각된 후에 실질적으로 단지 그것의 가장자리 영역에서만 열 결정화에 기인하여 고화되는 필라멘트는 하부 냉각 샤프트(7) 내부의 제한된, 바람직한 범위에서 지연된, 장력-유도된 결정화에 의해 인장영역(6) 내에서 고화할 것이다. 이 바람직한 범위는 가속영역(16)으로부터 확산기(13)로 이끄는 입구영역까지 뻗어있다. 이 공정에서, 필라멘트는 더 냉각된다.

하부 냉각 샤프트(7)의 출구영역에서 가능한한 적은 난류를 발생시키기 위해, 공기흐름이 확산기(13)를 통해 출구챔버(17)로 도입된다. 좀더 공기를 안정시키기 위해, 출구챔버(17)는 필라멘트 다발로 둘러싸인 스크린 실린더(18)를 포함한다. 그 후, 공기는 흡입에 의해 출구챔버(17)로부터 제거되고 흡입라인(21)과 진공 발생기(20)를 통해 방출된다.

필라멘트(8)는 출구 개구부(19)를 통해 출구챔버(17)의 밑으로부터 나타나고, 얀 윤활기(22)로 들어간다. 필라멘트(8)가 하부 냉각 샤프트(7)를 떠날때까지, 그것은 완전한 냉각하에 있게 된다. 얀 윤활기(22)는 필라멘트(8)를 얀(26)과 조합한다. 처리후에, 얀(26)은 권취장치(24)를 통해 패키지(25)로 감긴다. 도 1에 나타낸 배치는 예를 들면 7,000m/분 보다 더 빠른 권취속도로 감기는 폴리에스테르 얀을 제조하는데 사용될 수 있다.

도 1에 나타낸 장치는 냉각영역으로 들어가는 공기가 냉각영역으로 들어가기 전에 소정의 온도까지 가열되는 것을 특징으로 한다. 이것은 필라멘트(8)가 아직 고화되지 않은 상태에서 인장영역(6)으로 들어갈 수 있게 하는 방식으로 냉각영역내의 열 결정화에 영향을 주는데 유익하게 사용될 수 있다. 필라멘트의 예냉은 그것이 인장영역(6) 내에서 소정의 바람직한 범위에서 고화되도록 조절된다. 통상적으로, 이 바람직한 범위는 가속영역(16)의 하류내에 또는 하류에 접하여 튜브(12)내에 위치한다. 이와 동시에, 얀 마찰에 영향을 주는 공기흐름이 그것의 고화전에 필라멘트에 작용된다. 필라멘트의 이러한 유익한 처리의 결과로서, 장력-유도 결정화는 변함없이 얀의 제조에서의 향상을 보장하고 물리적 성질을 만족시키도록 하는 방법으로 지연된다. 하부 냉각 샤프트(7)의 입구면에 추가로 제공되는 공기는 인장영역에서 평행으로 배향된 흐름에도 불구하고 충분한 냉각효과를 더 달성한다.

도 2-4는 발명에 따른 장치의 또 다른 구체예를 도시한다. 이들 구체예에서, 냉각장치는 냉각영역에서의 냉매와 인장영역에서의 냉매 흐름을 둘다 변화시킬 목적으로 서로 다른 방법으로 변경된다. 도 2-4에 나타낸 장치의 기본 구성은 실질적으로 도 1의 장치와 동일하다. 이러한 정도까지, 상기 설명은 참고로 여기에 포함된다.

도 2는 발명에 따른 장치의 구체예를 도시하며, 냉각장치는 상부 냉각 샤프트(5)와 하부 냉각 샤프트(7)를 더 포함한다. 방사구(2)의 냉각영역(4) 하류에서, 필라멘트는 기체 투과성 벽(9)에 의해 둘러싸여 있다. 벽(9)의 외부면에서, 공기챔버(27)가 형성된다. 공기챔버(27)는 송풍기(28)에 연결된다. 송풍기(28)는 냉매가 공기챔버(27)로 들어가게 한다. 송풍기(28)는 조절기(11)에 연결된다.

상부 냉각 샤프트(5)의 출구면에서, 하부 냉각 샤프트(7)는 콘덴서(14)를 통해 그곳으로 연결된다. 콘덴서(14)에서는, 공기 흐름이 인장영역으로 공급되는 다수의 입구 개구부(15.1 및 15.2)가 형성된다. 하부 냉각 샤프트는 튜브(12)를 원통형으로 만들고, 그것은 그것의 내부면에서 콘덴서(14)에 연결되며, 그것의 출구면에서 확산기(13)에 연결된다. 하부 냉각 샤프트(7)의 출구면에서, 튜브(12) 또는 확산기(13)는 필라멘트 및 냉매 흐름이 떠날 수 있는 출구 개구부(34)를 포함한다.

인장영역(6)에서 냉매 흐름을 발생시키기 위해서, 송풍기(28)는 냉각공기를 냉각영역(4)의 상부 냉각 샤프트(5)에 들어가게 한다. 이러한 경우에, 공기챔버(27)내에 과압력을 발생시키는 것이 바람직하다. 이것은 냉각영역으로 도입된 냉매가 인장영역(6)으로 흘러가게 하며 좁아진 단면 때문에 가속영역(16)에서 가속되게 한다. 이 공정에서, 추가적인 공기흐름이 입구 개구부(15.1 및 15.2)를 통해 흡입된다. 이러한 추가적인 공기흐름은 인장영역(6)을 통해 냉각공기를 불어넣으면서 함께 전진한다.

그러나, 또한 입구(15.1 및 15.2)를 송풍기(28)에 연결할 수 있으며, 그래서 추가적인 공기 흐름이 인장영역(6)으로 들어간다. 냉각영역(4)에서의 열 결정화를 조절하기 위해, 송풍기(28)는 조절기(11)에 의해 미리 결정된 회전속도에서 작동되고, 그래서 소정량의 공기가 예냉을 위해 냉각영역으로 들어간다.

도 3은 또 다른 구체예를 개략적으로 설명하고 있으며, 그것은 실질적으로 도 2의 구체예와 동일하다. 이러한 정도로, 상기 설명은 여기에 참고로 포함되며, 참고문헌은 단지 예시된 차이점이 있다.

도 3에 나타낸 장치에서, 가열기(10)는 냉각영역(4)으로 들어가는 공기가 소정의 온도까지 미리 가열되도록 상부 냉각 샤프트의 공기챔버(27)안에 통합된다. 이러한 연결에서, 가열기(10) 및 송풍기(28)는 조절기(11)에 연결되며 따라서 조절기를 통해 조절된다. 상부 냉각 샤프트의 출구면에서, 측정장치(29)는 배출공기의 온도 또는 필라멘트의 온도가 측정되도록 배치된다. 측정장치(29)는 조절기(11)에 연결된다.

도 3에 나타낸 장치는 공정이 진행되는 동안 인장영역(6)내에 필라멘트의 고화영역 위치를 조절하는 것이 가능하게 한다. 열 결정화 및 장력-유도 결정화가 온도에 의존하기 때문에, 소정위치의 고화영역을 유지하기 위해서는 냉각영역(4)으로부터 인장영역(6)까지 전이영역에서의 온도의 측정을 유리하게 사용할 수 있다. 이러한 목적을 위해, 측정된 온도가 조절기(11)에 제공된다. 조절기에서(11), 조절은 소정의 바람직한 값과 측정된 실제 값 사이에서 실시된다. 조절편차의 경우에 대해서, 조절기(11)는 가열기(10), 또는 송풍기(28), 또는 두 유니트에 대응 조절 펄스를 제공할 것이다. 그러므로, 이 장치는 외부영향에 무관하게 고화영역의 임의수준을 유지하는데 특히 적절하다.

도 4는 발명에 따른 장치의 또 다른 구체예를 설명한다. 이 구체예는 입구(15.1 및 15.2)가 고리 모양의 챔버(30)에 연결되는 것을 제외하고는, 도 1에 나타낸 장치와 본질적으로 동일한 방법으로 설계되고 조립된다. 고리모양의 챔버(30)는 송풍기(31)에 연결된다. 동시에, 가속영역(16)의 상류, 추가적인 냉각공기가 인장영역(6)으로 흘러가는 것이 달성된다. 상부 냉각 샤프트(5)와 입구(15) 사이에서, 제2콘덴서(32)는 하부 냉각 샤프트(7)의 콘덴서(14)와 실질적으로 동축인 관계로 뻗어간다. 결과적으로, 냉각영역(4)을 떠나는 냉각공기가 심각한 난류 없이 미리 가속된 인장영역(6)으로 제공된다. 그러므로 가속영역(16)에서 형성된 냉매 흐름은 냉각영역을 떠나는 냉각공기와 송풍 냉각공기로 구성되어 있다. 인장영역(6)에서, 냉매 흐름은 하부 냉각 샤프트(7)의 출구면에서 진공 발생기(20)의 작용에 의해 발생된다.

도 4에 나타낸 발명에 따른 장치의 구체예는 가속영역(16)이 인장영역(6)의 입구영역에서 직접 제1콘덴서(14)에 의해 형성되도록 하는 간단한 방법으로 또한 변경될 수 있다. 그러한 구성은 가속영역의 인장영역 하류으로의 도입을 허용하며, 냉매는 추가적으로 입구(15)를 통해 하부 냉각 샤프트(7)로 제공된다.

그러한 구성은 가속된 냉매가 확산됨에 따라 확산기의 가장자리 영역에서 난류를 방지해주는 이점을 가진다.

그것의 구성에서, 도 1-4에 나타낸 장치는 일례이다. 그러므로, 도 4에 나타낸 구체예를 도 3에 나타낸 냉매 발생과 조합할 수 있다. 예를 들면, 소위 냉각 시스템이 횡단 공기 흐름과 함께 작동될때 상부 냉각 샤프트를 설계하고 조립할 수 있으며, 여기서 냉각공기는 단지 한 면으로부터 필라멘트 다발에 가해진다. 더욱이, 다수의 얀을 수용하는 상자 형태의 하부 냉각 샤프트를 조립할 수 있다. 이 경우에, 도 1에 나타낸 하부 냉각 샤프트의 측벽은 연신면에 수직으로 연장된다.

그러므로, 발명은 실질적으로 변화되지 않은 조건에서 장력 유도 결정화에 영향을 줄 수 있게 하는 방법과 장치를 이용할 수 있게 한다.

Claims (23)

1. 다섬조사의 용융 방사방법으로서,

   가열된 중합체 용융물을 방사구를 통해 압출하여 초기에는 액체형태인 아래로 전진하는 다수의 필라멘트를 형성시키는 단계,

   필라멘트가 냉각영역 내에서 고화하지 않도록 하는 방법으로 필라멘트를 방사구의 하류에 위치하는 냉각영역으로 도입되는 냉매와 접촉시킴으로써 예비냉각시키는 단계,

   필라멘트가 인장영역 내에서 고화하도록 하는 방법으로 필라멘트를 냉매 흐름과 접촉시킴으로써 냉각영역의 하류에 위치하는 인장영역의 필라멘트를 더 냉각시키는 단계,

   인장영역 내의 필라멘트의 고화위치가 소정의 바람직한 범위 내에서 유지되도록 하는 방법으로 냉각영역 내에서 필라멘트의 냉각을 적합하게 조절하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 다섬조사의 용융 방사방법.
2. 제 1 항에 있어서, 필라멘트의 냉각을 적합하게 조절하는 단계가 냉각영역으로 들어가기 전에 냉매의 온도를 변화시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 필라멘트의 냉각을 적합하게 조절하는 단계가 냉각영역으 로 들어가기 전에 냉매의 부피 유량을 변화시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 냉매 흐름이 인장영역 내의 가속영역에서 가속되고, 인장영역 내의 필라멘트의 고화위치가 가속영역의 하류 내에 또는 하류에 접하여 유지되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 냉매가 냉각영역으로 도입되고 그 후 인장영역으로 전진하여 적어도 냉각흐름의 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 5 항에 있어서, 냉매 흐름이 냉각영역을 떠나는 냉매로부터 형성되고 인장영역의 상류 끝부분으로 직접 공급되는 냉매로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 5 항에 있어서, 냉매 흐름이 흡인 효과에 의해 인장영역에서 발생되는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제 5 항에 있어서, 냉매 흐름이 송풍 효과에 의해 인장영역에서 발생되는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제 1 항에 있어서, 인장영역이 필라멘트가 통과하는 덕트에 의해 형성되며, 덕트는 가속영역으로 작용하는 상류 끝에 인접한 좁아진 단면을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제 1 항에 있어서, 냉매가 흡인효과 또는 송풍효과에 의해 냉각영역으로 도입되는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제 1 항에 있어서, 전진하는 필라멘트를 모아서 전진하는 다섬조사를 형성하고 그 후 얀을 한 패키지로 감는 추가적인 후속 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제 1 항에 있어서, 중합체 용융물이 폴리에스테르, 폴리아미드, 및 폴리프로필렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 다섬조사를 제조하는 용융 방사 장치로서,

    중합체 재료를 가열하고 방사구를 통해 결과적인 용융물을 압출하여 초기에 액체형태인 아래로 전진하는 다수의 필라멘트를 형성시키는 압출기,

    전진하는 필라멘트를 냉각시키고 냉각영역을 한정하는 상부 냉각 샤프트 및 상부 냉각 샤프트 아래 배치되는 인장영역을 한정하는 하부 냉각 샤프트를 포함하며 기체 투과성 측벽을 가지는 방사구 아래 배치되는 냉각장치,

    냉매를 공기 투과성 측벽을 통해 상부 냉각 샤프트로 들어가게 하고 냉매 흐름을 전진하는 필라멘트의 방향으로 유도하여 하부 냉각 샤프트를 통해 흐르게 하는 적어도 하나의 냉각 흐름 발생기, 및

    필라멘트가 고화하는 영역의 위치가 하부 냉각 샤프트에서 소정의 바람직한 범위 내에 유지되도록 상부 냉각 샤프트에서 필라멘트의 냉각을 조절하는 수단

    을 포함하는 것을 특징으로 하는 용융 방사장치.
14. 제 13 항에 있어서, 필라멘트의 냉각을 조절하는 수단이 상부 냉각 샤프트로 들어가기 전에 냉매를 가열하기 위해 위치하는 가열기를 포함하는 것을 특징으로 하는 용융방사장치.
15. 제 13 항에 있어서, 필라멘트의 냉각을 조절하는 수단이 상부 냉각 샤프트로 들어가기 전에 냉매의 부피 유량을 변화시킬 수 있는 송풍기를 포함하는 것을 특징으로 하는 용융방사장치.
16. 제 13 항에 있어서, 하부 냉각 샤프트가 냉매 흐름을 가속시키기 위한 좁아진 단면에 의해 한정된 가속영역을 포함하며, 가속영역은 필라멘트를 고화시키기 위해 소정의 바람직한 범위의 상류에 위치하는 것을 특징으로 하는 용융방사장치.
17. 제 13 항에 있어서, 상부 냉각 샤프트가 하부 냉각 샤프트에 직접 연결되고, 하부 냉각 샤프트가 상부 냉각 샤프트의 하류에 접하여 위치하는 냉매 입구를 포함하는 것을 특징으로 하는 용융방사장치.
18. 제 17 항에 있어서, 냉각 흐름 발생기가 상기 입구를 통해 하부 냉각 샤프트로 냉매를 불어넣는 송풍기를 포함하는 것을 특징으로 하는 용융방사장치.
19. 제 13 항에 있어서, 냉각 흐름 발생기가 하부 냉각 샤프트로 냉매를 끌어들이기 위해 하부 냉각 샤프트의 하류 부분에 연결된 진공 발생기인 것을 특징으로 하는 용융방사장치.
20. 제 13 항에 있어서, 하부 냉각 샤프트가 튜브 입구 단부에 콘덴서를 가지며 튜브 출구 단부에 확산기를 가지는 튜브를 포함하고, 콘덴서와 확산기가 가장 좁은 단면에서 연결되는 것을 특징으로 하는 용융방사장치.
21. 제 20 항에 있어서, 하부 냉각 샤프트가 상부 냉각 샤프트와 상기한 제1콘덴서 사이에 위치한 제2콘덴서, 및 두 콘덴서들 사이에 배치된 냉매 입구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용융방사장치.
22. 제 13 항에 있어서, 전진하는 필라멘트를 모아서 전진하는 다섬조사를 형성시키는 가이드 수단, 및 전진하는 얀을 패키지로 감는 와인더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용융방사장치.
23. 제 22 항에 있어서, 가이드 수단이 하부 냉각 샤프트의 하류 단부에 인접하여 위치하는 것을 특징으로 하는 용융방사장치.

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