KR101672110B1 - 중공 섬유의 제조 방법 및 중공 섬유의 제조 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 중공 섬유의 제조 방법은, 용융 수지를 방사 노즐에 설치된 수지 토출구로부터 방출하여 복수개의 중공사상 용융 수지를 형성하는 방사 공정과, 상기 중공사상 용융 수지를 냉각하는 냉각 공정을 갖고, 상기 냉각 공정에서는 길이 방향의 적어도 일부에, 냉각용 기체를 내측으로 균일하게 분출하는 분출부를 갖고 있는 통 형상의 냉각통을 중공사상 용융 수지마다 1개씩 사용하여, 각 냉각통에 중공사상 용융 수지를 주행시키면서, 상기 분출부로부터 중공사상 용융 수지의 외주면에 냉각용 기체를 분사하여 중공사상 용융 수지를 냉각한다.

Description

중공 섬유의 제조 방법 및 중공 섬유의 제조 장치{METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING HOLLOW FIBERS}

본 발명은, 용융 방사에 의해 중공 섬유를 제조하는 중공 섬유의 제조 방법 및 중공 섬유의 제조 장치에 관한 것이다.

본원은, 2012년 1월 18일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2012-008049호, 2012년 3월 27일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2012-071533호, 2012년 3월 27일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2012-071534호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그의 내용을 여기에 원용한다.

종래부터 폴리올레핀제의 다공질 중공사막은 화학적 안정성, 강도 특성, 유연성 등이 우수하다는 점에서, 폐수의 처리, 초순수의 제조, 공기의 정화 등, 폭넓은 분야에서 이용되고 있다.

특히, 최근 환경 오염에 대한 관심이 높아지고 있으며, 규제가 강화되고 있어, 분리의 완전성, 콤팩트성 등이 우수한 여과막을 사용한 수처리(예를 들면, 산업 배수, 하폐수, 정수 등의 처리)가 주목받고 있다. 수처리용의 여과막으로서는, 중공 섬유를 포함하는 중공사막이 널리 사용되고 있다.

중공사막을 제조하는 방법 중 하나로서, 용융 수지를 방사 노즐로부터 방출하여 중공사상 용융 수지를 형성하는 방사 공정과, 중공사상 용융 수지를 냉각하여 중공 섬유를 얻는 냉각 공정과, 중공 섬유를 연신시켜 다공화하는 연신 공정을 갖는 방법이 알려져 있다(특허문헌 1).

냉각 공정에서는, 중공사상 용융 수지에 대하여 송풍기 등으로 냉각용 기체를 연속적으로 분사하여 냉각 고화한다. 냉각 고화와 함께, 방사 노즐의 수지 토출구로부터 방출된 중공사상 용융 수지는, 방사 노즐로부터 이격됨에 따라 서서히 직경이 세화(細化)된다. 또한 용융 수지가 냉각되면, 완전히 결정화되면 직경이 일정해지고, 최종적으로 일정한 직경을 갖는 중공 섬유가 형성된다.

상기 방법에 있어서, 중공사막의 주위 방향의 막 구조의 균일성은, 중공 섬유의 결정 구조의 주위 방향의 균일성에 영향을 받는다. 그 때문에, 냉각 공정에 있어서는, 중공 섬유의 결정 구조의 주위 방향의 균일성이 높아지는 냉각 방법이 요구된다. 특히, 복수개의 중공사상 용융 수지를 냉각하는 경우에는 결정 구조가 불균일해지기 쉽기 때문에, 중공 섬유의 결정 구조의 주위 방향의 균일성을 높이도록 냉각하는 것이 강하게 요구되고 있다.

이 요구에 대하여, 특허문헌 2에서는, 주위 방향으로 균일하게 분출구가 설치된 내통과, 내통을 수용하는 외통을 구비하는 냉각 장치를 사용하여, 복수개의 중공사상 용융 수지를 일괄하여 냉각하는 방법이 제안되어 있다. 이 냉각 장치를 사용한 냉각 방법에서는, 내통의 내측에 중공사상 용융 수지를 주행시킴과 함께, 외통과 내통 사이에 냉각용 기체를 공급하고, 내통의 분출구로부터 내통의 내측으로 냉각용 기체를 분출하여, 중공사상 용융 수지를 냉각한다.

일본 특허 공개 (평)2-112404호 공보 일본 특허 공개 제2001-200422호 공보

그러나, 연신 공정에 있어서는, 직경 및 막 두께가 일정하며 균질한 중공 섬유를 사용하면, 연신 공정에서의 실 끊어짐이 일어나기 어렵고 균질한 다공질 중공사막을 안정적으로 얻을 수 있기 때문에, 방사 공정 및 냉각 공정에 있어서 직경 및 막 두께가 일정하며 균질한 중공 섬유를 제조하는 것이 바람직하다.

냉각 공정에 있어서, 용융 수지에 냉각용 기체를 분사하여 냉각 고화할 때의 냉각용 기체의 양이나 방향 등의 조건은, 얻어지는 중공 섬유의 막 두께나 직경의 균질성에 영향을 준다. 그 때문에, 냉각 공정에서의 냉각은, 중공 섬유를 연신하여 얻어지는 중공사막의 성능에도 영향을 주기 때문에 중요하다.

그러나, 특허문헌 2에 기재된 냉각 방법에 의해 중공사상 용융 수지를 냉각하여도, 중공 섬유의 결정 구조가 주위 방향에서 불균일해지는 경우가 있었다. 그 때문에, 특허문헌 2에 기재된 방법으로 얻은 중공 섬유를 연신한 때에는, 중공사막의 주위 방향의 막 구조가 불균일해지는 경우가 있었다.

따라서, 본 발명은, 중공 섬유의 제조 방법 및 중공 섬유의 제조 장치에 있어서, 복수개의 중공사상 용융 수지를 냉각함에도 불구하고, 결정 구조의 주위 방향의 균일성이 우수한 중공 섬유를 용이하게 제조할 수 있도록 하는 것을 제1 과제로 한다.

종래, 중공 섬유의 제조 장치(용융 방지 장치)로서, 도 22에 도시하는 것을 사용하는 경우가 있었다.

도 22는, 종래 사용되고 있었던 중공 섬유의 제조 방법을 도시하는 단면도이다. 도 22에 도시하는 중공 섬유의 제조 장치(용융 방사 장치) (500)에서는, 냉각통 (503)의 상부에 배치된 방사 노즐 (505)의 수지 토출구 (507)로부터 용융 수지를 하향으로 토출하여 낙하시키도록 되어 있다. 이때, 방사 노즐 (505)의 수지 토출구 (507)의 주위는 용융 수지의 열에 의해 고온이 되기 때문에, 수지 토출구 (507)의 주위 기온과 냉각통 (503)으로부터 흘러나오는 냉각용 기체의 온도의 차에 의해 방사 노즐 (505) 부근에서 열 부력이 발생한다. 또한, 방사 노즐 (505) 부근에서 열 부력이 발생하면, 수지 토출구 (507) 주변의 따뜻한 기운이 수지 토출구 (507)로부터 이격되는 방향으로 흘러, 수지 토출구 (507) 부근에 냉각용 기체가 유입되는 기류가 발생한다. 또한, 수지 토출구 (507) 부근에 냉각용 기체가 유입되면 수지 토출구 (507) 주변의 온도가 저하되어, 용융 수지가 부분적으로 냉각된다. 이에 따라, 용융 수지에 냉각 불균일이 발생한다는 문제가 있었다.

또한, 냉각용 기체가 수지 토출구 (507) 부근에 유입되면, 수지 토출구 (507) 부근에서 복잡한 기류가 발생하고, 수지 토출구 (507) 부근의 기온이 저하되어 노즐 토출 수지 온도나 낙하 중인 수지의 표면 온도의 주위 방향이나 시간적 변동이 발생한다. 그 때문에, 낙하 중인 수지 점도나 신장 특성의 불균일에 의해 중공 섬유의 실 직경 및 막 두께가 불균일해진다. 연신 공정에 있어서, 실 직경 및 막 두께가 불균일한 중공 섬유를 연신하면, 중공 섬유의 횡단면에 있어서 연신시에 중공 섬유에 작용하고 있는 인장력에 의해 발생하는 단면 응력이 변화된다. 이 단면 응력의 변화가 원인으로, 중공 섬유의 측면에 형성되는 구멍의 형상이나 크기가 불균일해져, 정밀도가 높은 중공사막을 형성할 수 없다는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명은, 중공 섬유의 제조 방법 및 중공 섬유의 제조 장치에 있어서, 중공 섬유의 실 직경 및 막 두께를 균일화하는 것을 제2 과제로 한다.

또한, 상술한 바와 같이 직경 및 막 두께가 일정하며 균질한 중공 섬유를 제조하기 위해서는, 냉각 공정에 있어서, 중공사상 용융 수지가 세화되는 영역에서의 용융 수지의 상태 및 용융 수지 주위 조건을 적절하게 관리할 필요가 있다.

종래의 냉각 방법에서는, 냉각통 내에 도입하는 냉각용 기체의 온도나 유속을 조정하여 냉각통 내의 냉각 환경을 조정하고 있었다. 그러나, 용융 수지의 냉각 환경이 적절한지 아닌지를 판단하기 위해서는, 얻어진 중공 섬유의 외경값을 측정하여, 이 외경값으로부터만 냉각 환경의 적부(適否)를 판단할 필요가 있었다. 이것은, 숙련된 판단 능력과 작업 현장에 있어서의 많은 시행 착오를 필요로 하는 것이었다.

또한, 일반적으로, 중공 섬유의 제조 장치는 1년을 통틀어 거의 무휴로 운전되기 때문에, 일시적으로 적절한 냉각 환경을 만들어 낼 수 있었다고 해도, 운전 중의 외기온 등의 환경 변화에 의해 용융 수지나 냉각 기체의 온도 변화가 발생하는 경우가 있다. 이 경우, 다시 시행 착오를 반복하여 적절한 냉각 환경을 만들어 내는 작업을 반복할 필요가 있었다.

따라서, 본 발명은, 중공 섬유의 제조 방법 및 중공 섬유의 제조 장치에 있어서, 중공사상 용융 수지가 세화되는 영역에서의 냉각 환경의 적부를 용이하게 판단할 수 있도록 하는 것을 제3 과제로 한다.

본 발명의 제1 양태는, 이하의 [1] 내지 [11]의 구성을 갖는다.

[1] 용융 수지를 방사 노즐에 설치된 수지 토출구로부터 방출하고, 세화하여 복수개의 중공사상 용융 수지를 형성하는 방사 공정과, 상기 중공사상 용융 수지를 냉각하는 냉각 공정을 갖고, 상기 냉각 공정에서는 길이 방향의 적어도 일부에, 냉각용 기체를 내측으로 균일하게 분출하는 분출부를 갖고 있는 통 형상의 냉각통을 중공사상 용융 수지마다 1개씩 사용하여, 각 냉각통에 중공사상 용융 수지를 주행시키면서, 상기 분출부로부터 중공사상 용융 수지의 외주면에 냉각용 기체를 분사하여 중공사상 용융 수지를 냉각하는, 중공 섬유의 제조 방법.

[2] 상기 [1]에 있어서, 상기 분출부에서 냉각용 기체에 압력 손실을 부여하는, 중공 섬유의 제조 방법.

[3] 상기 [1] 또는 [2]에 있어서, 상기 방사 공정에서는 복수개의 수지 토출구를 사용하여, 각 수지 토출구에서 중공사상 용융 수지를 1개씩 형성함과 함께, 각 수지 토출구에 공급하는 용융 수지의 공급량을 조정하는, 중공 섬유의 제조 방법.

[4] 용융 수지를 방출하여 복수개의 중공사상 용융 수지를 형성하는 수지 토출구가 설치된 방사 노즐과, 상기 중공사상 용융 수지를 냉각하는 냉각 수단을 구비하고, 각 냉각 수단은, 통 형상의 냉각통을 중공사상 용융 수지마다 1개씩 구비하고, 각 냉각통은 그의 내측에 중공사상 용융 수지가 주행하도록 되어 있으며, 상기 냉각통의 길이 방향의 적어도 일부에는, 냉각용 기체를 냉각통의 내측으로 균일하게 분출하는 환상의 분출부를 갖고 있는, 중공 섬유의 제조 장치.

[5] 상기 [4]에 있어서, 서로 인접하는 냉각통이 상기 냉각통의 중심끼리의 간격이 수지 토출구의 구경의 150 내지 1000％가 되도록 배치되어 있는, 중공 섬유의 제조 장치.

[6] 상기 [4]에 있어서, 각 냉각통의 내경이 수지 토출구의 구경의 110 내지 900％인, 중공 섬유의 제조 장치.

[7] 상기 [4]에 있어서, 냉각통이 지그재그상으로 배치되어 있는, 중공 섬유의 제조 장치.

[8] 상기 [4]에 있어서, 상기 분출부가 중공사상 용융 수지에 분사하는 냉각용 기체에 압력 손실을 부여하는 부재로 구성되어 있는, 중공 섬유의 제조 장치.

[9] 상기 [4]에 있어서, 상기 수지 토출구를 복수개 구비하고, 각 수지 토출구에서 중공사상 용융 수지를 1개씩 형성함과 함께, 각 수지 토출구의 상류측에 용융 수지의 공급량을 조정하는 용융 수지 계량 공급 수단을 구비하는, 중공 섬유의 제조 장치.

[10] 상기 [4]에 있어서, 상기 방사 노즐과 상기 냉각 수단 사이에, 상기 수지 토출구를 둘러쌈과 함께 상단부가 상기 방사 노즐에 밀착하도록 배치되며, 수지 토출구로부터 토출된 용융 수지의 주위 온도를 유지하는 보온통을 구비하고, 상기 보온통의 하단부보다도 하측에, 상기 냉각 수단으로부터 배출된 상향으로 흐르는 냉각용 기체가 상기 보온통 내에 들어가지 않도록 상기 냉각용 기체를 배기하는 배기구가 형성되어 있는, 중공 섬유의 제조 장치.

[11] 상기 [4]에 있어서, 용융 수지가 세화되는 영역에서, 용융 수지의 냉각 상태에 따라 변화되는 용융 수지의 물성값 또는 용융 수지 주위의 분위기의 물성값을 측정하는 측정 수단을 구비하는, 중공 섬유의 제조 장치.

본 발명의 제2 양태는, 이하의 [12] 내지 [21]의 구성을 갖는다.

[12] 용융 수지를 연속적으로 토출하는 수지 토출구를 갖는 방사 노즐과, 수지 토출구로부터 토출된 용융 수지와 대향하는 방향으로 용융 수지의 온도보다 낮은 온도의 냉각용 기체를 흘리도록 구성된 냉각 수단과, 상기 방사 노즐과 상기 냉각 수단 사이에, 상기 수지 토출구를 둘러쌈과 함께 상단부가 상기 방사 노즐에 밀착하도록 배치되며, 수지 토출구로부터 토출된 용융 수지의 주위 온도를 유지하는 보온통을 구비하고, 상기 보온통의 하단부보다도 하측에, 상기 냉각 수단으로부터 배출된 상향으로 흐르는 냉각용 기체가 상기 보온통 내에 들어가지 않도록 상기 냉각용 기체를 배기하는 배기구가 형성되어 있는, 중공 섬유의 제조 장치.

[13] 상기 [10] 또는 [12]에 있어서, 상기 방사 노즐의 수지 토출구의 바로 아래에 임의의 직경의 개구를 가짐과 함께, 상기 냉각용 기체가 상기 보온통 내에 유입되는 것을 방지하도록 상기 보온통의 하단부를 덮는 셔터를 구비하는, 중공 섬유의 제조 장치.

[14] 상기 [10] 또는 [12]에 있어서, 상기 보온통의 표면 온도, 상기 보온통의 내부 온도, 상기 수지 토출구로부터 토출된 용융 수지의 외표면 온도 중 적어도 1개를 검출하기 위한 센서와, 보온통의 온도를 제어하기 위한 온도 제어 수단을 구비하고, 상기 온도 제어 수단은, 상기 센서의 검출 결과에 기초하여 상기 보온통을 가열 또는 냉각하도록 되어 있는, 중공 섬유의 제조 장치.

[15] 상기 [12]에 있어서, 상기 방사 노즐은 복수개의 수지 토출구를 구비하고 있으며, 하나의 수지 토출구에 대하여 하나의 상기 보온통 및 하나의 냉각통이 설치되어 있는, 중공 섬유의 제조 장치.

[16] 상기 [14]에 있어서, 상기 온도 제어 수단은 온도 조절용 유체의 순환에 의해 온도 제어하는, 중공 섬유의 제조 장치.

[17] 상기 [13]에 있어서, 상기 셔터는 홍채 조리개 구조를 갖는, 중공 섬유의 제조 장치.

[18] 상기 [14]에 있어서, 상기 센서는 상기 용융 수지의 외표면 온도를 측정하는 적외선 방사 온도계인, 중공 섬유의 제조 장치.

[19] 상기 [16]에 있어서, 상기 온도 제어 수단은 보온통의 온도를 유지하기 위한 전기 히터를 구비하고 있는, 중공 섬유의 제조 장치.

[20] 상기 [12]에 기재된 중공 섬유의 제조 장치를 사용하여 중공 섬유를 제조하는 방법이며, 상기 수지 토출구로부터 용융 수지를 연속적으로 토출하는 공정과, 상기 용융 수지를 보온통에 통과시키는 공정과, 상기 보온통으로부터 흘러나온 용융 수지를 냉각 수단을 사용하여 냉각 고화하는 공정을 구비하는, 중공 섬유의 제조 방법.

본 발명의 제3 양태는, 이하의 [21] 내지 [29]의 구성을 갖는다.

[21] 수지 토출구로부터 방출되어 세화되는 용융 수지에 대하여 용융 수지보다도 낮은 온도의 냉각용 기체를 맞혀서 고화시키는 중공 섬유의 제조 장치이며, 용융 수지가 세화되는 영역에서, 용융 수지의 냉각 상태에 따라 변화되는 용융 수지의 물성값 또는 용융 수지 주위의 분위기의 물성값을 측정하는 측정 수단을 구비하는, 중공 섬유의 제조 장치.

[22] 상기 [11] 또는 [21]에 있어서, 상기 측정 수단에 의한 측정 결과와 미리 결정된 표준값을 비교하고, 냉각용 기체를 공급하는 냉각 수단으로부터 배출되는 냉각용 기체의 온도 또는 유량 중 적어도 한쪽을 제어하기 위한 제어부를 더 구비하는, 중공 섬유의 제조 장치.

[23] 상기 [22]에 있어서, 상기 수지 토출구가 복수개이며, 상기 냉각 수단이 각 수지 토출구에 대응하여 복수개 설치되어 있는, 중공 섬유의 제조 장치.

[24] 상기 [11] 또는 [21]에 있어서, 상기 용융 수지의 물성값은 용융 수지의 표면 온도인, 중공 섬유의 제조 장치.

[25] 상기 [11] 또는 [21]에 있어서, 상기 용융 수지의 물성값은 용융 수지의 외형 치수인, 중공 섬유의 제조 장치.

[26] 상기 [11] 또는 [21]에 있어서, 상기 용융 수지의 물성값은 용융 수지의 결정화도인, 중공 섬유의 제조 장치.

[27] 상기 [11] 또는 [21]에 있어서, 상기 용융 수지 주위 분위기의 물성값은 세화되는 영역의 분위기 온도인, 중공 섬유의 제조 장치.

[28] 수지 토출구로부터 방출된 용융 수지에 대하여 용융 수지보다 낮은 온도의 냉각용 기체를 맞혀서 고화시켜 중공상 부형물을 형성하고, 이 중공상 부형물을 권취함으로써 중공 섬유를 제조하는 방법이며, 용융 수지가 세화되는 영역에서의 용융 수지의 냉각 상태에 따라 변화되는 용융 수지의 물성값 또는 용융 수지 주위의 분위기의 물성값을 측정하는 공정을 구비하는, 중공 섬유의 제조 방법.

[29] 상기 [28]에 있어서, 측정된 냉각 상태와 미리 결정된 표준값을 비교하고, 공급되는 냉각용 기체의 온도 또는 유량 중 적어도 한쪽을 제어하는 공정을 구비하는, 중공 섬유의 제조 방법.

본 발명의 제1 양태에 따르면, 중공 섬유의 제조 방법 및 중공 섬유의 제조 장치에 있어서, 복수개의 중공사상 용융 수지를 냉각함에도 불구하고, 결정 구조의 주위 방향의 균일성이 우수한 중공 섬유를 용이하게 제조할 수 있다.

본 발명의 제2 양태에 따르면, 중공 섬유의 제조 방법 및 중공 섬유의 제조 장치에 있어서, 중공 섬유의 실 직경 및 막 두께를 균일화할 수 있다.

본 발명의 제3 양태에 따르면, 중공 섬유의 제조 방법 및 중공 섬유의 제조 장치에 있어서, 중공사상 용융 수지가 세화되는 영역에서의 냉각 환경의 적부를 용이하게 판단할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 양태의 한 실시 형태에 관한 중공 섬유의 제조 장치를 도시하는 모식도이다.
도 2는 도 1의 중공 섬유의 제조 장치를 구성하는 방사 노즐과 냉각 수단을 도시하는 단면도이다.
도 3은 냉각통의 배치의 일례를 도시하는 모식도이다.
도 4는 냉각통의 배치의 다른 예를 도시하는 모식도이다.
도 5는 냉각통의 배치의 다른 예를 도시하는 모식도이다.
도 6은 제1 양태의 다른 실시 형태에 관한 중공 섬유의 제조 장치를 도시하는 단면도이다.
도 7은 제1 양태의 다른 실시 형태에 관한 중공 섬유의 제조 장치를 도시하는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제2 양태의 한 실시 형태에 관한 중공 섬유의 제조 장치를 도시하는 모식도이다.
도 9는 제2 양태의 한 실시 형태에 있어서의 방사 노즐, 보온통 및 냉각 수단을 도시하는 단면도이다.
도 10은 제2 양태의 한 실시 형태에 있어서의 방사 노즐의 하면도이다.
도 11은 제2 양태의 한 실시 형태의 제1 변형예에 있어서의 중공 섬유의 제조 장치를 도시하는 단면도이다.
도 12는 제2 양태의 한 실시 형태의 제2 변형예에 있어서의 중공 섬유의 제조 장치를 도시하는 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제3 양태의 한 실시 형태에 관한 중공 섬유의 제조 장치를 도시하는 모식도이다.
도 14는 제3 양태의 한 실시 형태에 있어서의 방사 노즐 및 냉각 수단을 도시하는 단면도이다.
도 15는 제3 양태의 한 실시 형태에 있어서의 방사 노즐의 하면도이다.
도 16은 제3 양태의 한 실시 형태에 있어서, 측정 수단으로서 용융 수지의 표면 온도 및 주변 온도를 측정하기 위한 센서를 사용한 예를 도시하는 단면도이다.
도 17은 제3 양태의 한 실시 형태에 있어서, 측정 수단으로서 용융 수지의 광학 특성을 측정하기 위한 센서를 사용한 예를 도시하는 단면도이다.
도 18은 제3 양태의 한 실시 형태에 있어서, 측정 수단으로서 용융 수지의 광학 특성을 측정하기 위한 센서를 사용한 예를 도시하는 단면도이다.
도 19는 제3 양태의 한 실시 형태에 있어서, 측정 수단으로서 용융 수지의 광학 특성을 측정하기 위한 센서를 사용한 예를 도시하는 단면도이다.
도 20은 제3 양태의 한 실시 형태에 있어서, 측정 수단으로서 용융 수지의 광학 특성을 측정하기 위한 센서를 사용한 예를 도시하는 단면도이다.
도 21은 제3 양태의 한 실시 형태에 있어서, 측정 수단으로서 용융 수지의 광학 특성을 측정하기 위한 센서를 사용한 예를 도시하는 단면도이다.
도 22는 종래 사용되고 있었던 중공 섬유의 제조 장치를 도시하는 단면도이다.

「제1 양태」

<중공 섬유의 제조 장치>

본 발명의 제1 양태의 중공 섬유의 제조 장치(이하, 「제조 장치」라 생략하는 경우가 있음)의 한 실시 형태에 대하여 설명한다.

도 1에, 본 실시 형태의 제조 장치를 도시한다. 본 실시 형태의 제조 장치 (100)은, 방사 노즐 (110)과 냉각 수단 (120)과 인취 수단 (130)과 용융 수지 계량 공급 수단 (140)을 구비한다.

(방사 노즐)

방사 노즐 (110)은, 용융 수지를 방출하여 중공사상 용융 수지 (A)를 형성하는 것이다. 본 실시 형태에 있어서의 방사 노즐 (110)은, 도 2에 도시한 바와 같이 수지 토출구 (111a)를 갖고, 각 용융 수지 토출구 (111a)에서 중공사상 용융 수지 (A)를 1개씩 형성하도록 되어 있다. 본 실시 형태에서는, 방사 노즐 (110)을 4개 구비하기 때문에, 합계 4개의 중공사상 용융 수지 (A)를 형성하도록 되어 있다.

본 실시 형태에 있어서의 방사 노즐 (110)은, 그의 내부에 수지 유로 (111)이 1개 형성되어 있다. 이 수지 유로 (111)은 용융 수지 계량 공급 수단 (140)에 접속되어, 용융 수지가 공급되도록 되어 있다.

수지 유로 (111)의 수지 토출구 (111a)는 환상으로 개구되어 있으며, 통상 수지 토출구 (111a)의 내경은 1 내지 30mm의 범위 내, 외경은 2 내지 50mm의 범위 내가 된다. 또한, 수지 토출구 (111a)의 내측에는, 공기를 토출하는 공기 토출구 (111b)가 형성되어 있다.

또한, 방사 노즐 (110)은, 수지 유로 (111)을 통과하는 수지를 가열하기 위한 히터(도시하지 않음)를 구비하고 있다. 이 히터는 방사 노즐 (110)에 내장될 수도 있고, 방사 노즐의 주위를 둘러싸도록 설치할 수도 있다.

이 방사 노즐 (110)에서는, 수지 유로 (111)을 통과한 용융 수지를 수지 유로 (111)의 수지 토출구 (111a)로부터 방출함과 함께 공기 토출구 (111b)로부터 공기를 토출함으로써, 중공사상 용융 수지 (A)를 형성하도록 되어 있다.

이 방사 노즐 (110)의 수지 토출구 (111a) 및 공기 토출구 (111b)를 갖는 면에는, 수지 토출구 (111a) 및 공기 토출구 (111b)의 출구측 부근을 둘러싸서 보호하는 보호부 (112)가 설치되어 있다. 토출한 중공사상 용융 수지 (A)가 주위 분위기의 온도나 기류 등의 영향을 받으면, 치수나 온도가 불안정해지지만, 보호부 (112)가 설치되어 있으면, 주위 분위기의 온도나 기류 등의 변화에 의한 외란을 배제할 수 있어, 치수나 온도를 안정화할 수 있다.

본 실시 형태에 있어서의 보호부 (112)는 통 형상의 보온통이며, 수지 토출구 (111a) 및 공기 토출구 (111b)를 갖는 면으로부터, 예를 들면 1000mm 이하의 범위에서 설치된다.

(냉각 수단)

냉각 수단 (120)은 중공사상 용융 수지 (A)를 냉각하는 것이며, 방사 노즐 (110)보다도 하류측에 설치된 냉각통 (121)과, 냉각통 (121)에 냉각용 기체를 공급하는 냉각용 기체 공급 수단(도시하지 않음)을 구비한다. 냉각통 (121)은, 중공사상 용융 수지 (A)마다 1개씩 설치되어 있고, 각 냉각통 (121)은 서로 평행하게 배치되어 있다.

냉각통 (121)은 원통 형상이며, 도 2에 도시한 바와 같이 길이 방향의 대략 중앙에 냉각용 기체를 내측으로 균일하게 분출하는 환상의 분출부 (121a)를 갖고 있다. 분출부 (121a)는, 그의 내주면에 냉각용 기체의 분출구가 균일하게 설치되어 있음으로써, 냉각용 기체를 균일하게 분출하도록 되어 있다. 분출부 (121a)의 내경은, 중공사상 용융 수지 (A)에 냉각용 기체를 균일하게 분사하는 것이 용이해지기 때문에, 5 내지 500mm인 것이 바람직하다.

본 실시 형태에 있어서의 냉각통 (121)은, 길이 방향의 대략 중앙의 외경 및 내경이 비분출부 (121b)보다도 크게 되어, 냉각용 기체 공급 수단으로부터 냉각용 기체가 공급되는 환상의 기체 도입실 (121c)가 설치되어 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서의 냉각통 (121)은, 방사 노즐 (110)과의 사이에 간극(배기구)이 형성됨과 함께, 냉각통 (121)의 중심이 수지 토출구 (111a)의 중심에 일치하도록 배치되어 있다. 냉각통 (121)과 방사 노즐 (110) 사이에 간극이 형성됨으로써, 냉각통 (121)의 양쪽 개구부로부터 냉각용 기체를 배기할 수 있도록 되어 있다. 또한, 냉각통 (121)의 중심이 수지 토출구 (111a)의 중심에 일치 함으로써, 냉각통 (121)의 대략 중심에 중공사상 용융 수지 (A)가 주행하도록 되어 있다. 여기서, 「대략 중심」이란, 냉각통 (121)의 중심축으로부터 상기 중심축과 냉각통 (121)의 내면의 최단 거리의 20％ 이하의 범위 내, 바람직하게는 5％ 이하의 범위 내이다.

서로 인접하는 냉각통 (121), (121)은, 냉각통 (121), (121)의 중심끼리의 간격 L이 수지 토출구 (111a)의 구경의 바람직하게는 150 내지 1000％, 보다 바람직하게는 150 내지 600％가 되도록 배치된다. 냉각통 (121), (121)의 중심끼리의 간격 L이 상기 하한값 이상이면, 서로 인접하는 용융 수지 또는 중공 섬유의 사이에 충분한 클리어런스를 확보할 수 있으며, 상기 상한값 이하이면 제조 장치 (100)을 용이하게 공간 절약화할 수 있다.

각 냉각통 (121)의 내경 D는, 수지 토출구 (111a)의 구경의 110 내지 900％인 것이 바람직하고, 150 내지 500％인 것이 바람직하다. 냉각통 (121)의 내경 D가 상기 하한값 이상이면, 서로 인접하는 용융 수지 또는 중공 섬유의 사이에 충분한 클리어런스를 확보할 수 있으며, 상기 상한값 이하이면 제조 장치 (100)을 용이하게 공간 절약화할 수 있다.

복수개의 냉각통 (121)은, 도 3에 도시한 바와 같이 지그재그상으로 배치되어 있는 것이 바람직하다. 지그재그상으로 냉각통 (121)을 배치하면 밀집시키기 쉽고, 제조 장치 (100)을 용이하게 공간 절약화할 수 있다.

복수개의 냉각통 (121)은, 도 4에 도시한 바와 같이 원 형상으로 배치될 수도 있다. 복수개의 냉각통 (121)의 배치가 원 형상이면, 원의 중심에 수지를 방사 노즐 (110)에 공급하기 위한 배관 (151)을 배치함으로써, 배관 (151)로부터 방사 노즐까지의 유로 (152)의 길이를 모두 동일하게 할 수 있다. 그 때문에, 수지 토출구로부터 용융 수지를 균일한 양으로 토출시키기 쉬워진다.

복수개의 냉각통 (121)은, 도 5에 도시한 바와 같이 서로 평행한 2열이면서도 각 냉각통의 중심이 직사각형의 정점에 위치하도록 배치될 수도 있다. 이 경우, 냉각통 (121)의 개수를 짝수개로 하고, 각 열에 따른 방향의 중앙이면서도 각 열의 배열에 대하여 수직인 방향의 중앙에, 수지를 방사 노즐 (110)에 공급하기 위한 배관 (151)을 배치함으로써, 배관 (151)로부터 방사 노즐까지의 유로 (152)의 길이를 모두 동일하게 할 수 있다. 그 때문에, 수지 토출구로부터 용융 수지를 균일한 양으로 토출시키기 쉬워진다.

본 실시 형태에 있어서는, 분출부 (121a)가 중공사상 용융 수지 (A)에 분사하는 냉각용 기체에 압력 손실을 부여하는 부재로 구성되어 있다. 여기서, 압력 손실은 0 내지 100kPa의 범위로 하지만, 압력 손실의 부여는 분출부 (121a)로부터 냉각통 (121)로 도입하는 냉각용 기체의 정류가 목적이기 때문에, 필요 최소한에 그치는 것이 바람직하다.

압력 손실을 부여하는 부재로서는, 연속 발포의 발포체, 섬유를 원료로 한 부직포, 분말 야금 등의 소결체, 종이 리본의 환상 적층체, 10 메쉬보다도 눈금이 작은 망상체 등을 들 수 있다.

상기 냉각 수단 (120)에서는, 냉각용 기체 공급 수단을 사용하여 냉각용 기체를 기체 도입실 (121c)에 공급하고, 분출부 (121a)로부터 냉각통 (121)의 대략 중심을 주행하는 중공사상 용융 수지 (A)에 냉각용 기체를 분사하여, 중공사상 용융 수지 (A)를 냉각하도록 되어 있다. 또한, 본 발명에서는, 중공사상 용융 수지 (A)를 냉각한 것을 중공 섬유 (B)라 한다.

(인취 수단)

인취 수단 (130)은 중공 섬유 (B)를 인취하는 것이며, 냉각통 (121)보다도 하류측에 중공 섬유 (B)마다 1개씩 설치되어 있다. 또한, 인취 수단 (130)은, 인취 속도를 조정 가능하도록 되어 있는 것이 바람직하다.

인취 수단의 구체예로서는, 넬슨 롤이나 고데트 롤 등을 들 수 있다.

(용융 수지 계량 공급 수단)

용융 수지 계량 공급 수단 (140)은 각 방사 노즐 (110)의 상류측에 1개씩 설치되어 있으며, 방사 노즐 (110)에 공급하는 용융 수지의 공급량을 조정하는 것이다. 또한, 통상, 용융 수지 계량 공급 수단 (140)에는, 압출기를 사용하여 용융 수지를 공급한다.

용융 수지 계량 공급 수단 (140)으로서는, 기어 펌프, 다이어프램 펌프, 편심 1축 나사 펌프, 플렁거 펌프, 스크루 펌프 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 저맥동성이 우수하고, 소형 경량이며 시일 기구도 간소하기 때문에, 기어 펌프가 바람직하다.

또한, 용융 수지 계량 공급 수단 (140)의 구동원으로서는, 회전을 정밀하게 제어할 수 있기 때문에 AC 서보 모터나 스테핑 모터가 바람직하다.

<중공 섬유의 제조 방법>

상기 제조 장치 (100)을 사용한 중공 섬유의 제조 방법의 한 실시 형태에 대하여 설명한다.

본 실시 형태의 중공 섬유의 제조 방법은, 용융 수지 공급 공정과 방사 공정과 냉각 공정과 인취 공정을 갖는다.

(용융 수지 공급 공정)

용융 수지 공급 공정에서는, 우선 압출기를 사용함으로써 수지를 용융하고, 용융한 수지(용융 수지)를 각 용융 수지 계량 공급 수단 (140)에 송출한다. 여기서, 수지로서는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 결정성 수지가 사용된다.

이어서, 용융 수지 계량 공급 수단 (140)에 의해 용융 수지의 공급량을 조정함과 함께, 용융 수지를 각 방사 노즐 (110)에 공급한다. 통상은, 모든 수지 토출구 (111a)가 동일한 토출량이 되도록 용융 수지의 공급량을 조정한다.

(방사 공정)

방사 공정에서는, 용융 수지를 수지 토출구 (111a)로부터 방출함으로써 중공사상 용융 수지 (A)를 형성한다. 구체적으로는, 용융 수지 계량 공급 수단 (140)으로부터 공급된 용융 수지를, 히터에 의해 가열한 수지 유로 (111)을 통과시킨 후, 환상으로 개구된 수지 토출구 (111a)로부터 방출시킴과 함께, 공기 토출구 (111b)로부터 공기를 토출함으로써 중공사상 용융 수지 (A)를 형성하고, 냉각통 (121)의 대략 중심에 송출한다.

방사 속도에는 특별히 제한은 없지만, 통상은 1 내지 1000m/분의 범위가 된다.

(냉각 공정)

냉각 공정에서는, 냉각 수단 (120)을 사용하여 냉각통 (121)의 대략 중심을 주행하는 중공사상 용융 수지 (A)를 냉각한다. 구체적으로는, 냉각용 기체 공급 수단을 사용하여 냉각용 기체를 기체 도입실 (121c)에 공급한다. 이어서, 분출부 (121a)로부터 냉각통 (121)의 대략 중심을 주행하는 중공사상 용융 수지 (A)의 외주면에 냉각용 기체를 분사하고, 중공사상 용융 수지 (A)를 냉각하여 중공 섬유 (B)로 한다.

또한, 냉각 공정에서는 중공사상 용융 수지 (A)가 세경화(細徑化)되지만, 이 세경화는 인취 공정에 의해 중공 섬유 (B)를 인취함으로써 발생한다.

본 실시 형태에서는, 분출부 (121a)가 냉각통 (121)의 길이 방향의 대략 중앙에 배치되어 있기 때문에, 분출부 (121a)로부터 냉각통 (121)의 내부로 분출된 냉각용 기체는 냉각통 (121)의 양측 개구부로부터 배기된다. 따라서, 분출부 (121a)보다도 상류측의 중공사상 용융 수지 (A)와 냉각용 기체는 역류가 되고, 분출부 (121a)보다도 하류측의 중공사상 용융 수지 (A)와 냉각용 기체는 병류가 된다.

(인취 공정)

인취 공정에서는, 인취 수단 (130)을 사용하여 중공 섬유 (B)를 인취한다. 이때의 인취 속도는, 방사 노즐 (110)에 의해 형성한 중공사상 용융 수지 (A)를 한창 냉각 수단 (120)을 통과하고 있을 때 세경화하여, 중공 섬유의 직경이 소정값이 되도록 조정한다. 통상, 중공 섬유의 직경은 10 내지 3000㎛의 사이에서 적절히 선택된다.

(작용 효과)

상기 실시 형태에서는, 분출부 (121a)를 사용함으로써 냉각용 기체를 냉각통 (121)의 내측으로 균일하게 분출할 수 있다. 또한, 분출부 (121a)는 냉각용 기체에 압력 손실을 부여하는 재료에 의해 구성되어 있으며, 기체 도입실 (121c) 내에 일시적으로 냉각용 기체를 막을 수 있다. 이에 따라, 기체 도입실 (121c)의 내부의 압력 분포를 작게 할 수 있기 때문에, 분출부 (121a)로부터 분출되는 냉각용 기체의 풍량을 주위 방향에서 균일화할 수 있다. 따라서, 냉각용 기체에 의해 각 중공사상 용융 수지 (A)를 균일하게 냉각할 수 있기 때문에, 중공사상 용융 수지 (A)가 복수개임에도 불구하고, 얻어지는 중공 섬유 (B)의 결정 구조를 주위 방향에서 균일하게 할 수 있다. 따라서, 얻어진 중공 섬유 (B)를 연신하여 얻은 중공사막은, 주위 방향의 막 구조의 균일성이 높아진다.

또한, 본 실시 형태에서는, 방사 노즐 (110)에 설치된 각 수지 토출구 (111a)에서 중공사상 용융 수지 (A)를 1개씩 형성함과 함께, 용융 수지 계량 공급 수단 (140)에 의해 각 수지 토출구 (111a)에 공급하는 용융 수지의 공급량을 조정한다. 수지 토출구 (111a)로부터 토출되는 용융 수지가 중공인 경우, 수지 토출구 (111a)로부터의 토출량이 변화되면 직경 및 두께가 변화된다. 그 때문에, 4개의 수지 토출구 (111a)에 있어서 토출량이 상이하면, 중공사상 용융 수지 (A)의 냉각 거동이 상이하게 되어, 얻어지는 중공 섬유 (B)의 비결정부와 결정부의 배치가 일정하지 않게 되는 경우가 있다. 그러나, 본 실시 형태에서는, 각 용융 수지 계량 공급 수단 (140)에 의해 각 수지 토출구 (111a)에 공급하는 용융 수지의 공급량을 조정함으로써, 4개의 수지 토출구 (111a)의 토출량을 일정화할 수 있으며, 4개의 중공사상 용융 수지의 직경 및 두께를 일정화할 수 있다.

따라서, 복수개의 중공 섬유 (B)를 동시에 제조함에도 불구하고, 얻어지는 중공 섬유 (B)의 비결정부와 결정부의 배치를 일정화할 수 있으며, 중공 섬유 (B)끼리의 결정 구조의 차를 작게 할 수 있기 때문에, 중공사막의 품질의 변동을 작게 할 수 있다.

<다른 실시 형태>

또한, 본 양태는 상기 실시 형태로 한정되지 않는다.

예를 들면, 본 양태에 있어서, 제조하는 중공 섬유의 개수는 2개 이상이며, 상기 실시 형태에 있어서의 4개로 한정되지 않는다.

또한, 본 양태에서는 냉각통은 원통 형상으로 한정되지 않며, 예를 들면 단면이 다각형(삼각형, 사각형 등)인 통 형상일 수도 있지만, 원통 형상이 바람직하다.

또한, 본 양태에서는 분출부는 환상으로 한정되지 않지만, 냉각 기체를 균일하게 분출하는 점에서는 환상인 것이 바람직하다.

또한, 냉각통으로서, 도 6에 도시한 바와 같은 냉각통 (121)의 출구측에 분출부 (121a)가 배치되며, 인취 수단 (130)측의 개구부가 좁아져, 중공사상 용융 수지 (A)와 냉각용 기체가 역류가 되는 것, 도 7에 도시한 바와 같은 냉각통 (121)의 방사 노즐 (110)측에 분출부 (121a)가 배치되며, 냉각통 (121)이 방사 노즐 (110)에 간극 없이 설치되어, 중공사상 용융 수지 (A)와 냉각용 기체가 병류가 되는 것을 사용할 수 있다.

또한, 분출부는, 도 2, 도 6 및 도 7의 형태와 같이 냉각통의 길이 방향의 일부일 수도 있지만, 전부일 수도 있다. 적은 냉각용 기체량으로 효율적으로 중공사상 용융 수지를 냉각할 수 있다는 점에서는, 분출부는 냉각통의 길이 방향의 일부인 것이 바람직하다.

또한, 본 양태에서는 분출부가 냉각용 기체에 압력 손실을 부여하지 않는 것일 수도 있다.

보호부는 통 형상이 아닐 수도 있고, 도 6에 도시한 바와 같이 방사 노즐 (110)의 하면에 오목부가 형성되며, 이 오목부의 바닥에 수지 토출구 (111a) 및 공기 토출구 (111b)가 형성됨으로써 보호부로 할 수도 있다.

또한, 보호부는, 도 7에 도시한 바와 같이 냉각통 (121)의 상단부를 수지 토출구 (111a) 및 공기 토출구 (111b)를 갖는 면에 접촉시켜, 수지 토출구 (111a) 및 공기 토출구 (111b)의 출구측 부근을 냉각통 (121)의 벽으로 둘러싸는 구성일 수도 있다. 즉, 냉각통 (121)의 상단부측이 보호부를 겸할 수도 있다.

또한, 본 양태에서는 용융 수지 계량 공급 수단을 구비하지 않고, 수지 토출구로의 용융 수지의 공급량을 조정하지 않을 수도 있다.

상기 실시 형태에서는 복수개의 방사 노즐을 구비하며, 1개의 방사 노즐에 1개의 수지 토출구를 갖고 복수개의 중공사상 용융 수지를 형성했지만, 본 양태에서는 방사 노즐을 매니폴드상으로 하고, 1개의 방사 노즐로 복수개의 중공사상 용융 수지를 형성할 수도 있다.

인취 수단은, 복수개의 중공 섬유 다발을 일괄하여 인취하는 것일 수도 있다.

「제2 양태」

본 발명의 제2 양태의 한 실시 형태에 대하여 설명한다.

본 실시 형태에 있어서의 중공 섬유를 제조하기 위한 방법은, 주로 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀이 융점 이상으로 가열된 용융 수지를 환상 노즐로부터 토출하여 중공사상의 용융 수지를 얻는 방사 공정과, 환상 노즐로부터 토출된 중공의 용융 수지의 외주면에 냉각용 기체를 분사하여 냉각 고화하는 냉각 공정과, 중공 섬유를 연신하는 연신 공정을 갖고 있다.

이하, 도면을 참조하여, 방사 공정 및 냉각 공정을 실시하기 위해 사용되는 중공 섬유의 제조 장치(용융 방사 장치)에 대하여 상세하게 설명한다.

도 8은, 본 양태의 실시 형태에 있어서의 중공 섬유의 제조 장치(용융 방사 장치) (200)을 도시하는 개략도이다. 제조 장치 (200)은, 용융 가열된 수지를 토출하게 된 방사 노즐(방사 헤드) (203)과, 방사 노즐 (203)의 하측에 설치되며, 방사 노즐 (203)으로부터 토출된 수지의 주변 온도를 유지하기 위한 보온통 (205)와, 방사 노즐 (203)으로부터 토출된 수지를 냉각하기 위한 냉각 장치(냉각 수단) (207)과, 냉각 고화한 수지의 중공 섬유를 권취하기 위한 권취기(인취 수단) (209)를 구비하고 있다. 이 제조 장치 (200)은, 방사 노즐 (203)으로부터 토출된 용융 수지를 중력에 따라 낙하시키고, 낙하하는 과정에서 냉각 장치 (207)을 사용하여 냉각 고화시켜, 냉각 고화한 중공 섬유를 권취기 (209)에 의해 권취하도록 되어 있다. 방사 노즐 (203), 보온통 (205) 및 냉각 장치 (207)은, 용융 수지의 낙하 방향과 평행하게, 즉 연직 방향에 따라 직렬상으로 배치되어 있다.

도 9, 도 10은, 방사 노즐 (203), 보온통 (205) 및 냉각 장치 (207)을 도시하는 도면이다. 방사 노즐 (203)은, 용융 수지를 토출시키기 위한 4개의 수지 토출구 (211)을 구비하고 있다. 각 수지 토출구 (211)은 하향으로 개구되고, 방사 노즐 (203)의 원형 저면에 배치되어 있다. 4개의 수지 토출구 (211)은, 정사각형의 정점을 구성하도록 배치되어 있다. 수지 토출구 (211)의 상부에는, 용융한 수지를 저류하기 위한 수지 저장소 (213)이 설치되어 있으며, 이 수지 저장소 (213)의 상부에는 밀폐 덮개 (215)가 시일 부재 (217)을 통해 방사 노즐 (203)의 본체에 설치되어 있다. 또한, 각 수지 토출구 (211)은 환상 형상을 갖고 있으며, 수지 토출구 (211)로부터 토출되는 용융 수지를 환상으로 정류하도록 되어 있다.

냉각 장치 (207)은 방사 노즐 (203)의 하측에 배치되어 있으며, 방사 노즐 (203)으로부터 흘러나온 용융 수지를 둘러싸도록 구성된 냉각통 (219)와, 냉각통 내에 냉각풍을 보내기 위한 퀀치 블로어 (221)과, 냉각통 (219)로부터 상방을 향해 연장되는 연장관 (223)을 구비하고 있다.

냉각통 (219)는, 용융 수지의 낙하 방향(연직 방향 하향)과 평행하게 연장되어 있으며, 상단부 및 하단부가 개구되어 있다. 냉각통 (219)는, 그의 중심축이 방사 노즐 (203)의 중심축의 연장선 상에 위치하도록 방사 노즐 (203)의 하측에 배치되어 있다. 또한, 냉각통 (219)는, 방사 노즐 (203)의 4개의 수지 토출구 (211)로부터 낙하하는 용융 수지가 접촉하지 않고 상단부로부터 하단부를 향해 통과할 수 있는 직경을 갖고 있다. 또한, 냉각통 (219)는 외통 (225)와, 다공 구조를 갖는 내통 (227)을 구비하는 이중관 구조를 갖고 있다.

이러한 냉각통 (219)에서는, 용융 수지가 냉각통 (219) 내를 통과하고 있는 동안에 용융 수지에 퀀치 블로어 (221)로부터 보내지는 냉각용 기체를 맞혀서, 용융 수지를 냉각하여 고화시키도록 되어 있다.

또한, 퀀치 블로어 (221)은, 냉각통 (219)의 길이 방향과 직교 방향으로, 냉각통 (219)의 외통 (225)와 내통 (227) 사이에 냉각용 기체를 보내도록 구성되어 있다. 또한, 퀀치 블로어 (221)로부터 외통 (225)와 내통 (227) 사이에 유입된 냉각용 기체는, 외통 (225)와 내통 (227) 사이의 공간 내에서 냉각통 (219)의 주위 방향으로 널리 퍼져, 내통 (227)을 통과하여 주위 방향으로부터 내통 (227)의 중심을 향해 유입된다. 이에 따라, 냉각 장치 (207)은 퀀치 블로어 (221)로부터의 냉각용 기체를 주위 방향으로부터 용융 수지에 맞추는, 소위 래디얼 퀀치를 행하도록 되어 있다. 또한, 용융 수지의 낙하 방향과 직교 방향으로 흘러 냉각통 (219) 내에 유입된 냉각용 기체는, 냉각통 (219) 내에서 방향을 변경하여, 보다 기압이 낮은 개구된 내통 (227)의 상단부 방향 또는 하단부 방향으로 흐른다.

연장관 (223)은, 용융 수지의 낙하 방향과 평행하게 보온통 (205)의 하단부 근방까지 연장되어 있다. 연장관 (223)은, 내통 (227)과 거의 동일한 직경을 갖고 있으며, 냉각통 (219)부터 상방을 향해 흘러나온 냉각용 기체를 더 상방을 향해 흘리도록 구성되어 있다. 이에 따라, 냉각용 기체가 용융 수지의 낙하 방향과 대향하는 방향으로 흐른다.

보온통 (205)는, 용융 수지의 낙하 방향과 평행하게 연장되는 관에 의해 구성되어 있다. 보온통 (205)는, 4개의 수지 토출구 (211)로부터 낙하하는 수지가 보온통 (205)와 접촉하지 않도록, 상단부로부터 하단부를 향해 통과할 수 있는 직경이 되어 있다. 보온통 (205)의 상단부는 방사 노즐 (203)의 저면과 밀착하도록 배치되어 있으며, 보온통 (205)의 하단부는 냉각 장치의 연장관 (223)의 상단부로부터 상하 방향으로 임의의 거리로 이격된 위치에 배치되어 있다. 보온통 (205)의 상단부 및 하단부에는, 보온통 (205)와 직교 방향으로 연장되는 상측 플랜지부 (229) 및 하측 플랜지부 (231)이 설치되어 있다. 또한, 상측 플랜지부 (229)는 시일 부재 (233)을 통해 방사 노즐 (203)의 저면에 기밀적으로 설치되어 있으며, 보온통 (205) 내부는 하측만이 개구된 반밀폐 상태로 되어 있다.

또한, 보온통 (205)의 하단부와 냉각 장치 (207)의 연장관 (223) 사이에는, 냉각용 기체를 용융 수지가 낙하하고 있는 공간으로부터 배출하기 위한 배기구 (235)가 형성되어 있다. 본 실시 형태에 있어서의 배기구 (235)는 연장관 (223)의 상단부와, 보온통 (205)의 하측 플랜지부 (231) 사이의 간극에 의해 구성되어 있다. 이 배기구 (235)는, 냉각 장치 (207)의 냉각통 (219)를 상승해 온 냉각용 기체가 보온통 (205)에 들어가지 않도록 냉각용 기체를 배출한다.

이어서, 상술한 실시 형태에 있어서의 제조 장치 (200)의 작용에 대하여 상세하게 설명한다.

우선, 용융 가열된 수지가 방사 노즐 (203)의 수지 토출구 (211)로부터 토출되면, 용융 수지는 수지 토출구 (211)의 형상에 따라 환상 단면의 형태로 하향으로 토출된다. 하향으로 토출된 용융 수지는 낙하함에 따라 직경이 가늘어지고, 보온통 (205) 내부, 및 냉각 장치 (207)의 연장관 (223) 및 냉각통 (219) 내부를 통과하여, 냉각 고화된다. 냉각 고화되어 얻어진 중공 섬유는, 냉각 장치 (207)의 하측에 설치된 권취 장치 (209)에서 권취된다.

보온통 (205)로부터 토출된 수지는, 150 내지 170℃ 정도의 온도가 되어 있다. 또한, 보온통 (205)는, 노즐로부터의 방열이나 전열, 수지의 온도에 의해 보온통 (205) 내부는, 높은 부분은 방사 노즐 온도에 가까운 170℃ 정도, 하단부의 냉각용 기체와 접하는 부분의 온도는 냉각용 기체에 가까운 온도와 같은, 보온통 (205) 내부의 높이 방향에서 온도 분포를 갖고, 이 온도 분포가 유지되어 있다. 냉각 장치 (207)의 퀀치 블로어 (221)로부터 냉각통 (219) 내에 흐르는 냉각용 기체는 15 내지 30℃ 정도의 온도가 되어 있으며, 보온통 (205) 내부의 온도보다도 낮다.

냉각통 (219)를 상승해 온 냉각용 기체는 그의 운동 에너지에 의해 보온통 (205) 내부로 진입하려고 하지만, 보온통 (205)는 하측만이 개구된 반밀폐 구조를 갖고 있다. 그 때문에, 보온통 (205) 내부에는 따뜻한 기운이 충만하고, 연장관 (223)으로부터 상향으로 흐르는 공기는 보온통 (205) 내부에 들어가지 않아, 보다 기압이 낮은 배기구 (235) 외부를 향해 흐른다. 이에 따라, 보온통 (205) 내부에 냉각용 기체가 침입하는 것을 방지할 수 있으며, 수지 토출구 (211) 근방을 포함하는 보온통 (205) 내부의 온도를 비교적 높게 유지할 수 있다. 또한, 보온통 (205)가 반밀폐 구조가 되어 있기 때문에 보온통 (205) 내부에는 하측으로부터 냉각용 기체가 유입되지 않는다. 이에 따라, 보온통 (205) 내부에 냉각용 기체가 유입되어 보온통 (205) 내부의 기류가 흐트러지는 것을 방지할 수 있다.

이와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 제조 장치 (200)에 따르면, 보온통 (205)에 의해 냉각용 기체가 방사 노즐 (203)의 수지 토출구 (211) 부근에 도달하는 것을 방지할 수 있다. 그 때문에, 수지 토출구 (211) 부근에서 수지가 부분적으로 급격하게 냉각됨으로써 냉각 불균일이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 보온통 (205)에 의해 수지 토출구 (211) 부근에서 냉각용 기체의 기류가 발생하는 것을 방지할 수 있기 때문에, 기류에 의해 용융 수지의 직경이나 두께가 불균일해지는 것을 방지할 수 있다.

이어서, 제2 양태의 상기 실시 형태의 변형예에 대하여 상세하게 설명한다.

도 11은, 제1 변형예에 의한 제조 장치를 도시하는 단면도이다.

도 11에 도시하는 바와 같이 제조 장치 (241)은, 상술한 제조 장치 (200) 뿐만 아니라 보온통 (205)의 온도를 제어하기 위한 온도 제어 수단 (243)과, 방사 노즐 (203)의 수지 토출구 (211)로부터 낙하해 온 용융 수지의 온도를 검출하기 위한 방사 온도 센서 (245)와, 보온통 (205)의 온도를 측정하기 위한 복수개의 열전대 (247)을 구비하고 있다. 복수개의 열전대 (247)은, 각각 보온통 (205)의 온도, 4개의 수지 흐름의 중앙부, 즉 보온통 (205)의 중심축 부근의 온도, 및 수지 흐름과 보온통 (205) 사이, 즉 보온통 (205) 내부의 측면 부근의 온도를 측정하도록 되어 있다.

방사 온도 센서 (245)로서는, 범용적이기 때문에 적외선 방사 온도계가 바람직하다.

온도 제어 수단 (243)은, 방사 온도 센서 (245)에 의해 측정된 용융 수지의 온도, 및/또는 열전대 (247)에 의해 측정된 보온통 (205)의 온도, 또는 보온통 (205) 내의 온도에 기초하여 보온통 (205)의 온도를 제어하도록 되어 있다. 구체적으로는, 온도 제어 수단 (243)의 내부에는 온도 조절용 유체가 순환하는 유로가 형성되어 있다. 이 온도 조절용 유체를 순환시킴으로써 보온통 (205)를 가열 또는 냉각하도록 되어 있다. 또한, 온도 제어 수단 (243)은, 보온통 (205)의 내부의 온도를 유지하기 위해, 전기 히터(도시하지 않음)를 구비할 수도 있다.

상기 온도 제어 수단 (243)에서는, 방사 온도 센서 (245)에 의해 측정된 용융 수지의 온도가 소정 온도보다도 낮은 경우, 또는 열전대 (247)에 의해 측정된 보온통 (205)의 온도, 또는 보온통 (205) 내의 온도가 소정 온도보다도 낮은 경우에 보온통 (205)를 가열하여 보온통 (205) 내부의 온도를 상승시킨다.

상기 온도 제어 수단 (243)에서는, 방사 온도 센서 (245)에 의해 측정된 용융 수지의 온도가 소정 온도보다도 높은 경우, 또는 열전대 (247)에 의해 측정된 보온통 (205)의 온도, 또는 보온통 (205) 내의 온도가 소정 온도보다도 높은 경우에 보온통 (205)를 냉각하여 보온통 (205) 내부를 적절한 온도로 되돌리도록 되어 있다.

또한, 온도 제어 수단 (243)은, 열전대 (247)에 의해 측정된 보온통 (205)의 중앙부의 온도와 중앙부의 주변부의 온도 사이에 미리 설정한 값 이상의 차가 발생한 경우, 이 온도 불균일을 고르게 하게 보온통 (205)를 가열한다.

또한, 제1 변형예에 의한 제조 장치 (241)은, 보온통 (205)의 하단부의 개구를 덮는 셔터 (249)를 구비하고 있다. 셔터 (249)는, 4개의 수지 토출구 (211)의 위치에 대응시켜, 4개의 개구 (251)이 형성되어 있다. 셔터 (249)의 개구 (251)의 직경은, 보온통 (205)의 하단부에 있어서의 끝이 가는 형상이 되는 용융 수지의 직경을 고려하여 치수가 결정되어 있으며, 용융 수지의 직경보다도 약간 큰 직경이 되어 있다.

이러한 셔터 (249)를 설치함으로써, 보온통 (205)의 내부에 보온통 (205)의 하측으로부터 냉각 장치 (207)의 냉각용 기체가 유입되는 것을 확실하게 방지할 수 있다. 또한, 셔터 (249)에 의해 보온통 (205)의 하단부를 덮음으로써, 보온통 (205)의 내주면과 중심 부근의 분위기 온도차에 의해 발생한 열대류에 의한 보온통 (205) 내의 기체의 유출을 억제할 수 있다. 또한, 기체의 유출에 따른 외기 유입 및 보온통 (205) 내부로부터의 방열을 억제할 수 있다.

제2 양태의 상기 실시 형태의 제2 변형예에 대하여 상세하게 설명한다.

도 12는, 제2 변형예에 있어서의 제조 장치를 도시하는 단면도이다.

도 12에 도시한 바와 같이, 제조 장치 (261)은 방사 노즐 (203)의 각 수지 토출구 (211)에 대응시켜, 복수개의 보온통 (263) 및 냉각 장치 (265)를 구비하고 있다. 또한, 보온통 (263)의 하단부에 설치된 셔터 (267)은, 개구 직경을 조정 가능한 홍채 조리개 구조를 갖고 있다.

이와 같이 각 수지 토출구 (211)에 대응시켜 보온통 (263) 및 냉각 장치 (265)를 설치하고, 홍채 조리개 구조를 사용하여 셔터 (267)의 개구 직경을 조정함으로써, 개구 직경을 가능한 한 작게 할 수 있다. 따라서, 보다 확실하게 냉각용 기체가 보온통 (263) 내부에 유입되는 것을 억제할 수 있다.

또한, 각 보온통 (263)에 각각 온도 제어 수단 (269)를 설치함으로써, 각각의 수지 토출구 (211)로부터 토출되는 용융 수지마다 온도를 측정ㆍ제어할 수 있으며, 1개의 수지 흐름의 주변으로부터 균일하게 가열ㆍ냉각을 행할 수 있다. 이에 따라, 보다 확실하게 온도 불균일을 없앨 수 있으며, 균일한 중공 섬유를 형성할 수 있다.

또한, 본 양태의 상기 실시 형태에서는, 연장관의 상단부와 보온통의 하측 플랜지부 사이에 간극을 형성하고, 이것을 배기구 (235)로서 사용하고 있었지만, 본 양태에서는 배기구는 보온통보다도 하측이면서도 냉각용 기체를 연장관 내에서 충분한 거리 흘릴 수 있는 위치라면, 어떠한 위치에 형성되어도 상관없다. 예를 들면, 연장관 상단부 근방에 구멍을 뚫어 간극을 형성하고, 이것을 배기구로 할 수도 있다.

「제3 양태」

본 발명의 제3 양태의 한 실시 형태에 대하여 설명한다.

본 실시 형태는, 수지 토출구로부터 방출된 중공사상 용융 수지가 세화되는 영역에 있어서, 용융 수지의 냉각 상태에 따라 변화되는 용융 수지의 물성값 또는 용융 수지 주위의 분위기의 물성값을 측정하는 측정 수단과, 측정 수단에 접속된 제어 수단을 구비하는 형태이다. 이 점 이외에는 제1 양태 또는 제2 양태와 마찬가지이다.

도 13, 14, 15에, 본 양태의 한 실시 형태에 있어서의 제조 장치의 개략도를 도시한다.

본 실시 형태의 제조 장치(용융 방사 장치) (300)에 있어서도, 제2 양태의 실시 형태와 마찬가지로 방사 노즐 (303)과 냉각 장치(냉각 수단) (307)과 권취기(인취 수단) (309)를 구비하고 있다. 또한, 제2 양태와 마찬가지로, 방사 노즐 (303)은 중공사상 용융 수지를 방출시키는 수지 토출구(315)를 갖고, 냉각 장치 (307)은 외통 (321) 및 내통 (323)을 갖는 냉각통 (317)과, 퀀치 블로어 (313)과, 연장관 (319)를 구비하고 있다.

또한, 용융 수지의 직경이 일정해지는 점은, 용융 수지가 충분히 냉각되어 결정화가 완료된 위치라고 생각되고 있으며, 통상은 냉각 장치 (305)의 냉각통 (317) 또는 연장관 (319)의 내부에 있어서 결정화가 완료된다. 제조 장치 (300)에서는, 측정 수단을 사용하여, 용융 수지가 냉각 장치 (307)에 들어간 후 직경이 일정해질 때까지의 사이의 세화되는 영역 R에 있어서의 용융 수지의 냉각 거동을 관리한다.

이어서, 용융 수지의 물성값 또는 용융 수지 주위의 분위기 물성값을 측정하기 위한 측정 수단 (305)에 대하여 상세하게 설명한다.

용융 수지의 냉각 상태에 따라 변화되는 용융 수지의 물성값으로서는, 용융 수지의 임의의 위치에 있어서의 용융 수지의 표면 온도, 굴절률, 적외선 방사량, 광투과량, 결정화도, 편광량 등을 들 수 있다. 용융 수지의 냉각 상태에 따라 변화되는 용융 수지 주위의 분위기 물성값으로서는, 분위기 온도, 분위기 중에 포함되는 물질의 적외선 방사량, 분위기 기체의 굴절률 등을 들 수 있다. 이들 물성값은, 냉각용 기체에 노출되어 있는 용융 수지의 냉각의 정도와 밀접한 관련을 갖고 있다. 측정 수단 (305)는, 이들 중 적어도 어느 하나를 측정하도록 구성되어 있다. 제어부 (311)은, 측정 수단 (305)에 의한 측정 결과에 기초하여 퀀치 블로어 (313)으로부터 공급되는 냉각용 기체의 온도나 양을 조정하도록 구성되어 있다.

도 16은, 측정 수단으로서 용융 수지의 표면 온도 및 주변 온도를 측정하기 위한 센서를 사용한 예를 도시하는 단면도이다.

도 16에 도시한 바와 같이, 연장관 (319)에는 용융 수지가 세화되는 영역 R에 있어서의 용융 수지의 표면 온도를 측정하기 위한 방사 온도 센서 (327)과, 영역 R에 있어서의 용융 수지의 주변 온도를 측정하기 위한 열전대 (329), (331)이 설치되어 있다. 방사 온도 센서 (327)과 열전대 (329), (331)은 제어부 (311)에 접속되어 있으며, 방사 온도 센서 (327) 및 열전대 (329), (331)의 측정 결과를 제어부 (311)에 송신하도록 되어 있다.

방사 온도 센서 (327)은, 연장관 (319)의 측벽의 일부를 도려내어 형성된 창 (333)을 통해 임의의 측정점에 있어서의 용융 수지의 표면 온도를 계속적으로 측정한다. 측정점의 위치는, 영역 R 중 어느 위치여도 상관없다.

제어부 (311)은, 방사 온도 센서 (327)에 의한 측정 결과에 기초하여, 측정점에 있어서의 용융 수지의 표면 온도와 미리 설정된 온도를 비교한다. 또한, 비교한 결과, 측정점에 있어서의 용융 수지의 표면 온도가 미리 설정된 온도보다도 높은 경우에는, 제어부 (311)은 용융 수지의 냉각이 충분하지 않다고 판단하여, 퀀치 블로어 (313)으로부터 냉각통 (317)에 공급되는 냉각용 기체의 온도를 낮춘다. 또는, 냉각용 기체의 양을 증가시킨다. 냉각용 기체의 온도를 낮춤과 함께 양을 증가시킬 수도 있다.

이와 같이 용융 수지의 표면 온도를 퀀치 블로어 (313)으로부터 공급되는 냉각용 기체의 온도ㆍ양에 피드백함으로써, 측정점에 있어서의 용융 수지의 표면 온도를 일정하게 유지할 수 있다.

또한, 열전대 (329), (331)은, 용융 수지와 연장관 (319)의 내벽 사이 및 4개의 용융 수지 흐름의 중앙에 배치되어 있다. 또한, 각 열전대 (329), (331)은, 용융 수지와 연장관 (319)의 내벽 사이에 있어서의 측정점의 분위기 온도 및 4개의 용융 수지 흐름의 중앙의 측정점에서의 분위기 온도를 제어부 (311)에 송신하도록 되어 있다. 제어부는, 열전대 (329), (331)에 의한 측정 결과에 기초하여, 그의 측정점에 있어서의 분위기 온도와 미리 설정된 온도를 비교한다. 비교의 결과, 측정점에 있어서의 분위기 온도가 미리 설정된 온도보다도 높은 경우에는, 제어부 (311)은 용융 수지를 충분히 냉각하고 있지 않다고 판단하여, 퀀치 블로어 (313)으로부터 냉각통 (317)에 공급되는 냉각용 기체의 온도를 낮춘다. 또는, 냉각용 기체의 양을 증가시킨다. 냉각용 기체의 온도를 낮춤과 함께 양을 증가시킬 수도 있다.

한편, 측정점에 있어서의 분위기 온도가 미리 설정된 온도보다도 낮은 경우에는, 제어부 (311)은 용융 수지를 지나치게 냉각하고 있다고 판단하여, 퀀치 블로어 (313)으로부터 냉각통 (317)에 공급되는 냉각용 기체의 온도를 높인다. 또는, 냉각용 기체의 양을 감소시킨다. 냉각용 기체의 온도를 높임과 함께 양을 감소시킬 수도 있다.

이와 같이 용융 수지 주위의 분위기 온도를 퀀치 블로어 (313)으로부터 공급되는 냉각용 기체의 온도ㆍ양에 피드백함으로써, 측정점에 있어서의 용융 수지의 표면 온도를 일정하게 유지할 수 있다.

또한, 도 16에 도시하는 예에서는, 연장관 (319)에 방사 온도 센서 (327) 및 복수의 열전대 (329), (331)을 설치하는 것으로 하고 있지만, 방사 온도 센서 (319)와 복수의 열전대 (329), (331) 중 어느 하나를 설치하도록 할 수도 있고, 1개의 열전대를 설치하도록 할 수도 있다.

도 17 내지 21은, 측정 수단으로서 용융 수지의 광학 특성을 측정하기 위한 센서를 사용한 예를 도시한다. 도 17 내지 21에 도시하는 예의 제조 장치에서는, 용융 수지의 편광 상태를 측정함으로써 용융 수지의 냉각 상태를 판단하도록 되어 있다.

도 17에 도시하는 예에서는, 환상 개구를 갖는 수지 토출구 (315)의 중앙(환상 개구의 중심)에 유리 파이버제의 라이트 가이드 등의 도광체 (335)가 설치되어 있다. 도광체 (335)의 일단부는, 환상 개구와 중심으로부터 하향으로 노출되어 있으며, 타단부로부터 입사되어 광을 용융 수지가 흐르는 방향을 향해 출사하도록 구성되어 있다. 도광체 (335)의 일단부로부터 출사된 광은, 중공상의 용융 수지 흐름의 중공부를 통과하여 진행된다. 또한, 연장관 (319)의 외부에는, 수평 방향으로부터 촬상하도록 배치된 CCD 카메라 (337)이 설치되어 있다. 이 CCD 카메라 (337)은, 예를 들면 연장관 (319)의 일부를 투명한 재료로 구성한 창 (333)을 통해 측정점을 촬상하도록 되어 있다.

용융 수지는, 방사 노즐 (303)으로부터 방출되었을 때에는, 액체 상태이기 때문에 용융 수지의 흐름 방향과 대략 평행하게 진행되는 광이 용융 수지에 조사되었다고 해도, 용융 수지의 흐름 방향과 직교하는 방향, 즉 수평 방향으로 광을 산란하지 않는다. 그러나, 용융 수지가 고화되어 결정화가 진행됨에 따라, 용융 수지에 조사된 광이 산란되기 쉬워져, 수평 방향으로의 광의 산란이 많아진다. 따라서, 영역 R의 측정점에 있어서, 수평 방향으로부터 용융 수지로부터의 산란광의 강도를 측정함으로써 용융 수지의 결정화의 진행 정도를 알 수 있다.

제어부 (311)은, CCD 카메라 (337)로 촬상한 화상에 기초하여, 측정점에 있어서의 산란광의 강도와 미리 설정된 강도를 비교한다. 비교의 결과, 측정점에 있어서의 산란광의 강도가 미리 설정된 강도보다도 강한 경우에는, 제어부 (311)은 용융 수지의 결정화가 지나치게 진행되어 있어 용융 수지를 지나치게 냉각하고 있다고 판단하여, 퀀치 블로어 (313)으로부터 냉각통에 공급되는 냉각용 기체의 온도를 높인다. 또는, 냉각용 기체의 양을 감소시킨다. 냉각용 기체의 온도를 높임과 함께 양을 감소시킬 수도 있다.

한편, 측정점에 있어서의 산란광의 강도가 미리 설정된 강도보다도 약한 경우에는, 제어부 (311)은 용융 수지의 결정화가 지연되어 있어 용융 수지가 충분히 냉각되어 있지 않다고 판단하여, 퀀치 블로어 (313)으로부터 냉각통 (317)에 공급되는 냉각용 기체의 온도를 낮춘다. 또는, 냉각용 기체의 양을 증가시킨다. 냉각용 기체의 온도를 낮춤과 함께 양을 증가시킬 수도 있다.

이와 같이 용융 수지의 결정화의 진행 정도를 용융 수지의 광의 산란 강도로부터 판단하여, 이 판단 결과를 퀀치 블로어 (313)으로부터 공급되는 냉각용 기체의 온도ㆍ양에 피드백함으로써, 측정점에 있어서의 용융 수지의 결정화의 진행 정도를 일정하게 유지할 수 있다.

도 18, 19에 도시하는 예에서는, 연장관 (319)의 동일한 높이 위치에 발광 소자 (339) 및 수광 소자 (341)이 설치되어 있다. 발광 소자 (339) 및 수광 소자 (341)은, 연장관 (319) 내부를 통과하는 용융 수지 흐름을 사이에 두도록 배치되어 있으며, 발광 소자 (339)로부터 수평 방향으로 출사된 광이 용융 수지에 조사되도록 배치되어 있다. 수광 소자 (341)은 제어부 (311)과 접속되어 있으며, 발광 소자 (339)로부터의 광의 검출 결과를 제어부 (311)에 송신하도록 되어 있다.

도 18에 도시한 바와 같이, 발광 소자 (339)와 수광 소자 (341)이 배치되어 있는 높이에 있어서 용융 수지의 결정화가 이미 완료된 경우에는, 발광 소자 (339)로부터의 광은 용융 수지를 통과하지 않기 때문에 수광 소자 (341)에 도달하지 않는다. 한편, 도 19에 도시한 바와 같이, 발광 소자 (339)와 수광 소자 (341)이 배치되어 있는 높이에 있어서 용융 수지의 결정화가 완료되지 않은 경우에는, 발광 소자 (339)로부터의 광의 적어도 일부는 용융 수지를 통과하여 수광 소자 (341)에 도달한다. 따라서, 제어부 (311)에 있어서, 수광 소자 (341)에서 검출하는 광의 임계값을 미리 설정해 둠으로써, 도 17에 도시하는 예와 마찬가지로 용융 수지의 결정화의 진행 정도를 판단할 수 있다.

또한, 도 20, 21에 도시하는 예에서는, 발광 소자 (343)과 수광 소자 (345)가 수직 방향으로 나란히 연장관 (319)에 설치되어 있다. 이 예에서는, 용융 수지의 광의 반사의 정도에 의해 용융 수지의 결정화의 진행 정도를 판단할 수 있게 되어 있다. 즉, 도 20에 도시한 바와 같이, 발광 소자 (343)으로부터 비스듬히 하향으로 용융 수지를 향해 출사된 광이 용융 수지의 결정화 완료 위치보다도 낮은 위치에서 용융 수지에 조사되는 경우에는, 발광 소자 (343)에서 출사된 광의 대부분을 수광 소자 (345)에 있어서 검출할 수 있다. 한편, 도 21에 도시한 바와 같이, 발광 소자 (343)으로부터 출사된 광이 결정화 완료 위치보다도 높은 위치에서 용융 수지에 조사되는 경우에는, 발광 소자 (343)에서 출사된 광의 대부분은 용융 수지를 통과하기 때문에, 수광 소자 (345)를 향해 반사되지 않는다. 이 경우, 수광 소자 (345)에 있어서 용융 수지로부터의 반사광을 검출할 수 없거나, 검출할 수 있었다고 해도 광의 강도는 약하다. 따라서, 제어부 (311)에 있어서, 수광 소자 (345)에서 검출하는 용융 수지로부터의 반사광의 강도의 임계값을 미리 설정해 둠으로써, 도 17에 도시하는 예와 마찬가지로 용융 수지의 결정화의 진행 정도를 판단할 수 있다.

도 18 내지 도 21에 도시하는 어떠한 예에 있어서도, 제어부 (311)은 수광 소자 (341), (345)에 있어서의 광의 검출 결과에 기초하여, 측정점에 있어서의 광의 강도와 미리 설정된 광의 강도를 비교한다. 비교의 결과, 측정점에 있어서의 광의 강도가 미리 설정된 강도보다도 강한 경우에는, 제어부 (311)은 용융 수지의 결정화가 지나치게 진행되어 있어 용융 수지를 지나치게 냉각하고 있다고 판단하여, 퀀치 블로어 (313)으로부터 냉각통 (317)에 공급되는 냉각용 기체의 온도를 높인다. 또는, 냉각용 기체의 양을 감소시킨다. 냉각용 기체의 온도를 높임과 함께 양을 감소시킬 수도 있다.

한편, 측정점에 있어서의 광의 강도가 미리 설정된 강도보다도 약한 경우에는, 제어부 (311)은 용융 수지의 결정화가 지연되어 있어 용융 수지가 충분히 냉각되어 있지 않다고 판단하여, 퀀치 블로어 (313)으로부터 냉각통 (317)에 공급되는 냉각용 기체의 온도를 낮춘다. 또는, 냉각용 기체의 양을 증가시킨다. 냉각용 기체의 온도를 낮춤과 함께 양을 증가시킬 수도 있다.

이와 같이, 용융 수지의 결정화의 진행 정도를 용융 수지의 광의 산란 강도로부터 판단하여, 그 판단 결과를 퀀치 블로어로부터 공급되는 냉각용 기체의 온도ㆍ양에 피드백한다. 이에 따라, 측정점에 있어서의 용융 수지의 결정화의 진행 정도를 일정하게 유지할 수 있다.

이상과 같이, 제조 장치 (300)에 따르면, 측정 수단 (305)에 있어서 용융 수지의 물성값 또는 용융 수지 주변의 분위기의 물성값을 측정할 수 있기 때문에, 용융 수지의 냉각 상태를 용이하게 알 수 있다. 또한, 제조 장치 (300)에 따르면, 측정 수단 (305)에 의한 측정 결과에 기초하여 퀀치 블로어 (313)을 피드백 제어 할 수 있다. 이에 따라, 냉각 환경을 적절하게 유지하여, 균일한 중공 섬유를 제조할 수 있다.

또한, 제3 양태는, 상술한 실시 형태로 한정되는 것은 아니며, 상술한 실시 형태의 각 구성은 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변경할 수 있다.

예를 들면, 상술한 실시 형태에서는, 측정 수단 (305)가 연장관 (319)에 설치되어 있지만, 용융 수지가 냉각 장치 (307)(연장관 (317))에 들어간 후 직경이 일정해질 때까지의 사이의 세화되는 영역에서의 용융 수지의 물성값 또는 용융 수지 주위의 분위기의 물성값을 측정할 수 있는 위치이면 어느 위치여도 상관없다.

냉각용 기체로서는, 공기나 질소 가스 등 단독 성분의 기체나 혼합 기체를 사용할 수 있다.

상술한 실시 형태와 같이, 용융 수지를 위로부터 아래로 연직 방향으로 방출하여 권취하는 것이 보다 바람직하지만, 아래서부터 위로 연직 방향으로 방출하여 권취하는 형태일 수도 있고, 수평으로 방출하여 수지 토출구에 대하여 수평 방향에서 권취하는 형태일 수도 있다.

수지 토출구는 환상의 개구부인 것이 바람직하지만, 이것으로 한정되는 것은 아니며, 환상으로 완전히 개구되어 있지 않은 수지 토출구 등, 중공상의 섬유를 방사할 수 있는 형상이면 특별히 한정되지 않는다.

「다른 양태」

본 발명은, 상기 제1 내지 제3 양태로 한정되지 않는다. 예를 들면, 제1 양태의 중공 섬유의 제조 장치가 보온통을 구비하는 경우, 이 보온통의 하단부에 제2 양태에 있어서의 셔터를 구비할 수도 있다. 또한, 제1 양태의 중공 섬유의 제조 장치가 제3 양태에 있어서의 측정 수단을 구비할 수도 있다.

100 제조 장치
110 방사 노즐
111 수지 유로
111a 수지 토출구
111b 공기 토출구
112 보호부
120 냉각 수단
121 냉각통
121a 분출부
121b 비분출부
121c 기체 도입실
130 인취 수단
140 용융 수지 계량 공급 수단
A 중공사상 용융 수지
B 중공 섬유
200, 241, 261 제조 장치
203 방사 노즐
205 보온통
207 냉각 장치
211 수지 토출구
219 냉각통
221 퀀치 블로어
300 제조 장치
303 방사 노즐
305 측정 수단
307 냉각 장치
311 제어부
313 퀀치 블로어
315 수지 토출구
327 방사 온도 센서
329, 331 열전대
337 CCD 카메라
339, 343 발광 소자
341, 345 수광 소자

Claims (29)

1. 용융 수지를 방사 노즐에 설치된 수지 토출구로부터 방출하고, 세화(細化)하여 복수개의 중공사상 용융 수지를 형성하는 방사 공정과, 상기 중공사상 용융 수지를 냉각하는 냉각 공정을 갖고,
   상기 냉각 공정에서는 길이 방향의 적어도 일부에, 냉각용 기체를 내측으로 균일하게 분출하는 분출부를 갖고 있는 통 형상의 냉각통을 중공사상 용융 수지마다 1개씩 사용하여,
   상기 방사 노즐과 상기 냉각통 사이에, 상기 수지 토출구를 둘러쌈과 함께 상단부가 상기 방사 노즐에 밀착하도록 배치되며, 수지 토출구로부터 토출된 용융 수지의 주위 온도를 유지하는 보온통을 구비하고,
   각 냉각통에 중공사상 용융 수지를 주행시키면서, 상기 분출부로부터 중공사상 용융 수지의 외주면에 냉각용 기체를 분사하여 중공사상 용융 수지를 냉각하고,
   상기 보온통의 하단부보다도 하측에, 상기 냉각통으로부터 배출된 상향으로 흐르는 냉각용 기체가 상기 보온통에 들어가지 않도록 상기 냉각용 기체를 배출하는, 중공 섬유의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 분출부에서 냉각용 기체에 압력 손실을 부여하는, 중공 섬유의 제조 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 방사 공정에서는 복수개의 수지 토출구를 사용하여, 각 수지 토출구에서 중공사상 용융 수지를 1개씩 형성함과 함께, 각 수지 토출구에 공급하는 용융 수지의 공급량을 조정하는, 중공 섬유의 제조 방법.
4. 용융 수지를 방출하여 복수개의 중공사상 용융 수지를 형성하는 수지 토출구가 설치된 방사 노즐과, 상기 중공사상 용융 수지를 냉각하는 냉각 수단을 구비하고,
   각 냉각 수단은, 통 형상의 냉각통을 중공사상 용융 수지마다 1개씩 구비하고,
   상기 방사 노즐과 상기 냉각 수단 사이에, 상기 수지 토출구를 둘러쌈과 함께 상단부가 상기 방사 노즐에 밀착하도록 배치되며, 수지 토출구로부터 토출된 용융 수지의 주위 온도를 유지하는 보온통을 구비하고,
   각 냉각통은 그의 내부에 중공사상 용융 수지가 주행하도록 되어 있으며, 상기 냉각통의 길이 방향의 적어도 일부에는, 냉각용 기체를 냉각통의 내측으로 균일하게 분출하는 환상의 분출부를 갖고 있고,
   상기 보온통의 하단부보다도 하측에, 상기 냉각 수단으로부터 배출된 상향으로 흐르는 냉각용 기체가 상기 보온통에 들어가지 않도록 상기 냉각용 기체를 배출하는 배기구가 형성되어 있는, 중공 섬유의 제조 장치.
5. 제4항에 있어서, 서로 인접하는 냉각통이 상기 냉각통의 중심끼리의 간격이 수지 토출구의 구경의 150 내지 1000％가 되도록 배치되어 있는, 중공 섬유의 제조 장치.
6. 제4항에 있어서, 각 냉각통의 내경이 수지 토출구의 구경의 110 내지 900％인, 중공 섬유의 제조 장치.
7. 제4항에 있어서, 냉각통이 지그재그상으로 배치되어 있는, 중공 섬유의 제조 장치.
8. 제4항에 있어서, 상기 분출부가 중공사상 용융 수지에 분사하는 냉각용 기체에 압력 손실을 부여하는 부재로 구성되어 있는, 중공 섬유의 제조 장치.
9. 제4항에 있어서, 상기 수지 토출구를 복수개 구비하고, 각 수지 토출구에서 중공사상 용융 수지를 1개씩 형성함과 함께, 각 수지 토출구의 상류측에 용융 수지의 공급량을 조정하는 용융 수지 계량 공급 수단을 구비하는, 중공 섬유의 제조 장치.
10. 삭제
11. 제4항에 있어서, 용융 수지가 세화되는 영역에서, 용융 수지의 냉각 상태에 따라 변화되는 용융 수지의 물성값 또는 용융 수지 주위의 분위기의 물성값을 측정하는 측정 수단을 구비하는, 중공 섬유의 제조 장치.
12. 용융 수지를 연속적으로 토출하는 수지 토출구를 갖는 방사 노즐과,
    수지 토출구로부터 토출된 용융 수지와 대향하는 방향으로 용융 수지의 온도보다 낮은 온도의 냉각용 기체를 흘리도록 구성된 냉각 수단과,
    상기 방사 노즐과 상기 냉각 수단 사이에, 상기 수지 토출구를 둘러쌈과 함께 상단부가 상기 방사 노즐에 밀착하도록 배치되며, 수지 토출구로부터 토출된 용융 수지의 주위 온도를 유지하는 보온통을 구비하고,
    상기 보온통의 하단부보다도 하측에, 상기 냉각 수단으로부터 배출된 상향으로 흐르는 냉각용 기체가 상기 보온통 내에 들어가지 않도록 상기 냉각용 기체를 배기하는 배기구가 형성되어 있는, 중공 섬유의 제조 장치.
13. 제4항 또는 제12항에 있어서, 상기 방사 노즐의 수지 토출구의 바로 아래에 임의의 직경의 개구를 가짐과 함께, 상기 냉각용 기체가 상기 보온통 내에 유입되는 것을 방지하도록 상기 보온통의 하단부를 덮는 셔터를 구비하는, 중공 섬유의 제조 장치.
14. 제4항 또는 제12항에 있어서, 상기 보온통의 표면 온도, 상기 보온통의 내부 온도, 상기 수지 토출구로부터 토출된 용융 수지의 외표면 온도 중 적어도 1개를 검출하기 위한 센서와,
    보온통의 온도를 제어하기 위한 온도 제어 수단을 구비하고,
    상기 온도 제어 수단은, 상기 센서의 검출 결과에 기초하여 상기 보온통을 가열 또는 냉각하도록 되어 있는, 중공 섬유의 제조 장치.
15. 제12항에 있어서, 상기 방사 노즐은 복수의 수지 토출구를 구비하고 있으며,
    하나의 수지 토출구에 대하여 하나의 상기 보온통 및 하나의 냉각통이 설치되어 있는, 중공 섬유의 제조 장치.
16. 제14항에 있어서, 상기 온도 제어 수단은 온도 조절용 유체의 순환에 의해 온도 제어하는, 중공 섬유의 제조 장치.
17. 제13항에 있어서, 상기 셔터는 홍채 조리개 구조를 갖는 중공 섬유의 제조 장치.
18. 제14항에 있어서, 상기 센서는 상기 용융 수지의 외표면 온도를 측정하는 적외선 방사 온도계인, 중공 섬유의 제조 장치.
19. 제16항에 있어서, 상기 온도 제어 수단은 보온통의 온도를 유지하기 위한 전기 히터를 구비하고 있는, 중공 섬유의 제조 장치.
20. 제12항에 기재된 중공 섬유의 제조 장치를 사용하여 중공 섬유를 제조하는 방법이며,
    상기 수지 토출구로부터 용융 수지를 연속적으로 토출하는 공정과, 상기 용융 수지를 보온통에 통과시키는 공정과, 상기 보온통으로부터 흘러나온 용융 수지를 냉각 수단을 사용하여 냉각 고화하는 공정을 구비하는, 중공 섬유의 제조 방법.
21. 제12항에 있어서, 수지 토출구로부터 방출되어 세화되는 용융 수지에 대하여 용융 수지보다도 낮은 온도의 냉각용 기체를 맞혀서 고화시키는 중공 섬유의 제조 장치이며,
    용융 수지가 세화되는 영역에서, 용융 수지의 냉각 상태에 따라 변화되는 용융 수지의 물성값 또는 용융 수지 주위의 분위기의 물성값을 측정하는 측정 수단을 구비하는, 중공 섬유의 제조 장치.
22. 제11항 또는 제21항에 있어서, 상기 측정 수단에 의한 측정 결과와 미리 결정된 표준값을 비교하고, 냉각용 기체를 공급하는 냉각 수단으로부터 배출되는 냉각용 기체의 온도 또는 유량 중 적어도 한쪽을 제어하기 위한 제어부를 더 구비하는, 중공 섬유의 제조 장치.
23. 제22항에 있어서, 상기 수지 토출구가 복수개이며,
    상기 냉각 수단이 각 수지 토출구에 대응하여 복수개 설치되어 있는, 중공 섬유의 제조 장치.
24. 제11항 또는 제21항에 있어서, 상기 용융 수지의 물성값은 용융 수지의 표면 온도인, 중공 섬유의 제조 장치.
25. 제11항 또는 제21항에 있어서, 상기 용융 수지의 물성값은 용융 수지의 외형 치수인, 중공 섬유의 제조 장치.
26. 제11항 또는 제21항에 있어서, 상기 용융 수지의 물성값은 용융 수지의 결정화도인, 중공 섬유의 제조 장치.
27. 제11항 또는 제21항에 있어서, 상기 용융 수지 주위 분위기의 물성값은 세화되는 영역의 분위기 온도인, 중공 섬유의 제조 장치.
28. 제1항 또는 제20항에 있어서, 수지 토출구로부터 방출된 용융 수지에 대하여 용융 수지보다 낮은 온도의 냉각용 기체를 맞혀서 고화시켜 중공상 부형물을 형성하고, 이 중공상 부형물을 권취함으로써 중공 섬유를 제조하는 방법이며,
    용융 수지가 세화되는 영역에서의 용융 수지의 냉각 상태에 따라 변화되는 용융 수지의 물성값 또는 용융 수지 주위의 분위기의 물성값을 측정하는 공정을 구비하는, 중공 섬유의 제조 방법.
29. 제28항에 있어서, 측정된 냉각 상태와 미리 결정된 표준값을 비교하고, 공급되는 냉각용 기체의 온도 또는 유량 중 적어도 한쪽을 제어하는 공정을 구비하는, 중공 섬유의 제조 방법.

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