KR0139900B1 - 결정성 열가소성 플라스틱의 동시 건조 및 결정화 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 포릴에틸렌 테레프탈레이트 따위의 가닥으로 이루어진 결정성 열가소성 플라스틱을 동시에 건조시키고 결정화하는 방법에 관한 것으로서, 플라스틱을 가닥의 형태로 용융물로부터 압출하고, 물로 담금질하여 표면을 고체화하고, 가스로 처리하여 결정화하고, 다이의 아래에 입구단부를 갖춘 방출관 및 방출관내의 담금질부에서 냉각액의 흐름을 생성하는 시스템과, 후속하여 방출관에 냉각액이 자유롭게 통과할 수 있는 개구가 제공되는 탈수부와, 방출관에 가스에 통과하는 밀접하게 간격을 두고 떨어진 노즐이 제공되는 건조부와, 건조부에 후속하는 입자기를 갖추어서, 다이를 떠나는 가닥을 냉각 및 건조하는 기구를 사용하여 건조시키는 방법에 관한 것이다. 방출관에 따른 가닥의 유동량을 고려하여, 담금질부, 탈수부 및 건조부의 길이를 선택하여 담금질부에서는 1.5초 미만의 처리시간을 제공하여 적어도 100℃의 가닥 표면온도를 생성하고, 탈수부에서는 약 0.1초 미만의 처리시간을 제공하고, 건조부에서는 20초 미만의 결정화 시간을 제공한다. 담금질부의 종료단계에서의 표면온도는 일반적으로 유지된다.

Description

결정성 열가소성 플라스틱의 동시 건조 및 결정화 방법

제1도는 본 발명에 따른 결정성 열가소성 플라스틱의 동시 건조 및 결정화 방법을 수행하는 장치의 도시도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1:가닥5:다이 조립체

6:다이8:방출관

9:하우징13:입자기

22:이송 노즐26:플라스틱 가닥

30:입구 노즐A:담금질부

E:탈수부T:건조부

본 발명은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 따위의 가닥으로 이루어진 결정성 열가소성 플라스틱을 동시에 건조시키고 결정화하는 방법에 관한 것으로서, 플라스틱을 가닥의 형태로 용융물로부터 압출하고, 물로 담금질하여 표면을 고체화하고, 가스로 처리하여 결정화하고, 다이의 아래에 입구단부를 갖춘 방출관 및 방출관내의 담금질부에서 냉각액의 흐름을 생성하는 시스템과, 후속하여 방출관에 냉각액이 자유롭게 통과할 수 있는 개구가 제공되는 탈수부와, 방출관에 가스가 통과하는 밀접하게 간격을 두고 떨어진 노즐이 제공되는 건조부와, 건조부에 후속하는 입자기를 갖추어서, 다이를 떠나는 가닥을 냉각 및 건조하는 기구를 사용하여 건조시키는 방법에 관한 것이다.

용융된 폴리에스터 가닥을 먼저 물에 담금질하고, 입자화한 후, 최종적으로 2 내지 30분간 130℃ 이상의 온도로 가열하여 입자형태로 용기내에서 결정화하는 방법은 독일 특허공개 제 19 05 677 호에 개시되어 있다. 이러한 방법의 또다른 예는 독일 특허공개 제 2140 265 호에 또한 개시되어 있다. 이 방법에서는, 플라스틱 리본이 먼저 수조내에서 담금질된 후, 그 내부가 불어넣어지는 고온의 가스에 의해 갸열되는 하우징을 통해 안내된다. 고온의 가스에 의해 처리는 2 내지 3분간 지속되며, 가스의 온도는 110 내지 250℃이다.

본 발명은 처리시간이 단축될 수 있도록 공지되 건조 및 결정화 방법 및 다이를 떠나는 결정성 열가소성 플라스틱의 가닥을 냉각하고 건조하는 장치를 개량하는 것을 목적으로 한다. 장치는 독일 특허 제 39 00 250 C2 호에 개시된, 특히 상기 특허의 도면 제 2 도에 도시한 장치가 사용된다.

본 발명의 목적은, 방출관을 따르는 가닥의 유동율을 고려하여, 담금질부 종료단계에서의 온도를 일반적으로 유지하면서, 100℃ 이상의 표면온도를 제공하기 위하여 담금질부에 1.5초 미만의 처리시간을, 탈수부에서는 0.1초 미만의 처리시간, 그리고 건조부에는 20초 미만의 결정화시간을 제공하도록, 담금질부, 탈수부 및 건조부의 길이를 선택하는 방식으로, 상기 특허장치를 이용하므로써 달성된다.

이러한 목적을 달성하기 위해 그 길이가 적절히 조정되어야 하는 공지된 장치를 사용하여 수행되는 방법에 의하면, 담금질에 후속하여 적어도 100℃의 온도에서 가닥이 유지되는 결정화 사간이 종래의 방법과 비교하여 현저히 감소된다. 특히, 결정화 시간은 약 20초 미만인 건조부의 처리시간으로 감소될 수 있다. 이 놀라운 결과는 건조부의 전체 길이에 걸쳐서 그 표면온도에서, 즉 100℃ 이상에서 유지될 수 있도록 가닥위에 온도가 제어되는 공기가 흐름으로써 나타난다. 그 결과, 결정화를 방해하는 표면상에물이 잔류하지 않는다. 공지된 장치에서는 결정화가 이루어지는 부분 이전에 가닥 또는입자를 탈수하는 단계가 없기 대문에 표면상에 물이 사실상 존재하게 된다. 물은 결정화 단계에서 먼저 증발되어야 함으로, 재료로부터 많은 열이 제거되어야 하기 때문에 결정화 공정은 사실상 더디다. 이 열 손실은 관련된 단계에 열을 추가함으로써 보상되어야 한다. 이는 본 발명에 따른 방법에서는 방생되지 않는 바, 탈수부를 거쳐서 건조부에 이른 가닥에는 사실상 물이 존재하지 않는다. 건조부에 이르렀을 때 가닥이 여전히 물이 존재하는 경우, 초기에 완전히 제거됨으로써 건조부는 잔류하는 물로 인한 유해한 영향을 완전히 받지 않으면서 사실상 결정화에 대한 작용을 수행한다. 본 발명의 방법은 실제로 증명된 비교적 단순한 구성의 장치에서 사용될 수 있다는 또다른 장점이 있다. 이는 사실상 장치의 가격을 감소시킨다.

탈수부에서의 탈수는, 가닥이 공기 흐름에 놓일 때 특히 집중되어, 가닥이 냉각액을 빠져나간 이후에 가닥을 건조하게 된다.

건조부에 연결된 입자기에서 가닥을 입자로 절단하는 것이 편리하다. 생성후 건조되는 입자는, 잔류하는 물의 증발로 인해 발생되는 문제 없이 건조부의 부근에서 가닥의 표면 온도에서 오랜 동안 유지될 수 있다. 따라서, 결정화 공정은 경제적으로 계속될 수 있다.

본 발명의 일실시예를 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도면은 본 발명의 공정을 수행하는 장치를 보인 것이다. 장치는 수두(2)가 장착된 가닥(1)을 구비하고 있다. 냉각액으로 사용되는 물은 공지된 방식으로 수두에 제공된다. 냉각액은 슬롯(3)을 나와 방출 테이블(4)상으로 흐르며, 방출 테이블(4)상에 떨어지는 결정성 열가소성 플라스틱의 가닥(26)을 그와 함께 나르는 물판으로서 오른쪽으로 넘치게 된다. 방출 테이블 위에 놓이는 다이(6)를 포함하는 다이 조립체(5)가 도시되어 있다. 용융 열가소성 플라스틱은 공지된 방법으로 다이 조립체(5)가 제공되어, 다이(6)를 통해 밖으로 밀려나간다. 그러한 다이의 구성은 공지되어 있다. 이러한 구성에 대응하여, 도면에서 다수의 다이(6)가 조립체내에서 나란히 정렬되어 있다.

다이(6)를 떠나는 가닥은 먼저 방출 테이블(4)에 떨어지고, 방출 테이블의 단부(7)를 지나 나란히 활주하게 되는 방출관(8)으로 통과할 때까지 방출 테이블(4) 위를 흐르는 물판과 함께 이송된다. 방출관(8)은 하우징(9)내에 장착된다. 하우징의 좌측은 암(10)에 의해 가닥(1)상에서 지지된다. 하우징(9)내에는 냉각수 분사노즐이 6개 설치되어 있다. 필요하다면, 분사노즐은 추가된 냉각제, 즉 특히 물을 방출관(8)상에 분사함으로써, 플라스틱 가닥에 인가된 냉각작용을 증가시킬 수 있다. 방출관(8)은, 하단부(12)에서, 그를 통해 활주하는 플라스틱 가닥(26)을 두개의 이송 롤(14,15) 및 절단 롤(16)을 구비하는 입자기(13)로 안내한다. 절단 롤(16)은 이송 테이블로서의 기능을 또한 수행하는 카운터나이프(17)에 대해 작용한다. 입자기의 구성은 공지되어 있다. 입자기(13)는 베이스(18)상에 장착되어 있다.

그 위로 냉각액이 흐르는, 상기에서 설명한 방출관(8)의 부분은, 탁수부(E)가 부착되는 담금질부(A)를 형성한다. 탕수부(E)는 담금질부(A)로부터 나온 물이 갭(20)을 통해 방출관(8)내로 흐르게 되는 물 방출부(21)를 포함한다. 탈수부(E)는 갭(20)에 후속하는 공기 샤프트(24)를 또한 포함한다. 공기는 방출관(8)을 따라 활주하는 가닥(26)을 통해 방출되고, 공기 샤프트를 통해 화살표 방향으로 방출된다. 방출관(8)은 이 부분에서 스크린(23)으로 구성되어 공기의 흐름을 허용한다. 따라서, 가닥(26)은 완전히 물이 제거된 상태로 탈수부(E)을 빠져나가게 된다.

건조부(T)는 탈수부(E)에 연결된다. 이 부분에서, 방출과(8)은, 화살표 31로 표시한 바와 같이, 가스가 흐르는, 특히 공기가 흐르는 밀접하게 간격을 두고 배치된 입구 노즐(30)을 구비한다. 가스 흐름은 샤프트(32)를 통해 공간(33)내로 향한다. 공간은 방출관의 건조부의 하부까지 연장되며, 입구 노즐(30)을 구비한다. 가스는 건조부내로 도입된 플라스틱 가닥(26) 둘레를 흐르며, 가닥을 방출관의 바닥으로부터 상승시킴으로써 플라스틱 가닥(26)의 운동시 마찰은 크게 줄어든다. 그러한 목적을 달성할 수 있도록 입구 노즐(30)은 충분한 밀도로 제공된다.

입구 노즐(30)은, 도면에서 톱니로서 도시된, 비스듬하게 상방으로 설치된 슬롯 또는 기공이 형성된 노즐로 형성된다. 이러한 슬럿이 형성된 노즐은 공지되어 있다. 방출관의 베이스를 통해 수직으로 설치되는 입구 노즐을 사용하는것 또한 가능하지만, 그에 의해 안내되는 공기 흐름이 플라스틱 가닥(26)의 이동을 촉진하지는 않는다는 점을 주목할 필요가 있다. 그러한 이동 촉진은, 가스 흐름, 특히 공기 흐름이 비스듬하게 하방으로 하향이동하는 플라스틱 가닥상에 향하도록, 입구 노즐(30)위에 이송 노즐(22)을 설치함으로써 달성된다.

탈수부(E)를 앞서 배치함으로써, 건조부(T)는 냉각액이 사실상 완전히 제거된 표면적으로 냉각된 플라스틱 가닥(26)을 수용한다. 플라스틱 가닥(26)에 여전히 전류하는 물은, 아무리 소량이라도, 입구 노즐(30)에서 나오는 공기 흐름에 의해, 건조부(T)의 시작단계에서 즉시 건조됨으로써, 건조된 플라스틱 가닥은 건조부의 전체 길이를 통과하게 된다. 따라서, 가닥의 표면 온도는 샤프트(32)를 통해 공급된 공기의 온도를 적절히 조정함으로써 건조부의 전체 길이에 걸쳐 일정하게 유지될 수 있다. 이 부분에서 결정화가 발생하는데 필요한 레벨로 온도가 유지된다. 이러한 목적을 달성하기 위해, 처리되는 플라스틱에 요구되는 온도에 따라, 필요하다면 공기 샤프트(32)내에 가열기 또는 냉각기가 제공될 수 있다. 따라서, 플라스틱 가닥(26)의 결정화는 영역에서, 플라스틱 가닥(26)의 포면에 물의 존재하지 않는 시간 동안에 수행됨으로써, 플라스틱 가닥의 표면에 잔류하고 있는 물을 증발시키는 공정에 의해 결정화 공정은 손상을 입지 않으며, 특히 지연된 않는다.

탈수부(E)는, 건조 가닥이 향하고 충분한 결정화가 이루어지는 건조부(T)내의 영역이 충분히 길게 유지될 수 있도록, 가닥(26)에 잔류하는 물이 건조부(T)의 시작 단계에서 완전히 제거될 수 있게 그에 의해 충분한 물이 제거될 수 있다면, 단순히 배수구(21)로만 구성될 수 있다.

입자기(13)에 의해 생성된 입자는 슈트(27)를 통해 용기(25)로 배출된다. 이용기내에서, 필요하다면 입자내에서 결정화 절차를 계속 수행할 수 있도록 가열된 공기를 불어넣음으로써 건조부(T)내의 가닥의 표면 온도에 대응하는 온도로 입자가 유지될 수 있다. 이렇게 하여, 플라스틱 가닥 또는 입자가 생성되며, 플라스틱은 적절히 결정화된다. 이는, 입자가 비결정 상태에서보다 결정상태에서 현저히 더 많은 기공을 갖기 때문에, 입자를 추가로 처리하는데 중요하다. 비결정 상태에서, 입자는 뭉쳐지는 경향이 있다. 도시한 바와 같이, 이 효과는 적어도 부분적으로, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)의 경우 20% 결정화되도록, 플라스틱 재료를 처리함으로써 피할 수 있다.

다음의 표는 적절한 실시예를 구성하기 위한 데이터를 보인 것이다.

Claims (4)

1. 폴리에틸렌 테레프탈레이트 따위의 가닥으로 이루어진 결정성 열가소성 플라스틱을 동시에 건조시키고 결정화하는 방법으로서, 플라스틱을 가닥의 형태로 용융물로부터 압출하고, 물로 담금질하며 표면을 고체화하고, 가스로 처리하여 결정화하고, 다이의 아래에 입구단부를 갖춘 방출관(8) 및 방출관(8)내의 담금질부(A)에서 냉각액의 흐름을 생성하는 시스템과, 후속하여 방출관(8)에 냉각액이 자유롭게 통과할 수 있는 개구(20)가 제공되는 탈수부(E)와, 방출관(8)에 가스가 통과하는 밀접하게 간격을 두고 떨어진 노즐(30)이 제공되는 건조부(T)와, 건조부(T)에 후속하는 입자기(13)를 갖추어서, 다이를 떠나는 가닥(26)을 냉각 및 건조하는 기구를 사용하여 건조시키는 방법에 있어서, 방출관(8)을 통과하는 가닥(26)의 속도를 고려하여, 담금질부(A), 탈수부(E) 및 건조부(T)의 길이를 선택하여 담금질부(A)에서는 1.5초 미만의 처리시간을 제공하여 100℃이상의 가닥(26)의 표면온도를 생성하고, 탈수부(E)에서는 0.1초 미만의 처리기간을 제공하고, 건주부(T)에서는 20초 미만의 처리기간을 제공하고, 담금질부(A)의 종료단계에서의 표면온도는 일반적으로 유지되는 것을 특징으로 하는 결정성 열가소성 플라스틱의 동시 건조 및 결정화 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 탈수부(E)에서는 냉각액이 완전히 배출된 후에 가닥을 건조시키는 기류에 가닥(26)이 노출되는 것을 특징으로 하는 결정성 열가소성 플라스틱의 동시 건조 및 결정화 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 가닥(26)은 건조부(T)와 연결된 입자기(13)내에서 입자로 절단되는 것을 특징으로 하는 결정성 열가소성 플라스틱의 동시 건조 및 결정화 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 입자의 표면온도는 건조부(T)의 영역에서 가닥(26)의 표면온도로 유지되는 것을 특징으로 하는 결정성 열가소성 플라스틱의 건조 및 결정화 방법.