KR100337268B1 - 스핀-드로우공법에의한나이론태섬도사의제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상대점도가 3.OO~3.10이고, 수분율이 0.08% 이하인 나이론 6칩을 250℃ 전후의 온도로 용융시킨후 260~270℃ 온도를 유지하는 도관을 통과시켜 약 10~40개 정도인 노즐을 통해 방사하되 스팀의 분사공이 수평면에 대해 10~20℃ 각도를 이루도록 천공되어 있고, 썩션된 모노머가 빨려 들어오는 썩션홀 부위에 버퍼 존이 설치되어 있으며, 짧은 길이를 갖는 후드를 통과시켜 방류사를 급냉시키고, 노즐을 빠져 나온 방류사가 변곡점에 이르는 순간에 가장 유속이 빠른 냉각 공기를 맞을 수 있도록 하는 부직포 스크린과 정류상이 설치된 냉각공기의 공급부와 상기 냉각 공기가 스크린을 통해 입구가 곡면처리된 흡입장치로 유입되어 목을 통하여 외부로 배출되도록 하는 소형 모터를 장착한 흡입장치로 이뤄진 냉각장치를 거쳐 나이론 태섬도사를 제조하는 것을 특징으로 하며, 본 발명에 의해 수득되는 최종원사는 다운-스트림업체에서 정경, 제직, 염가공의 순으로 후가공을 거침에 있어 종래의 사보다 정경 모우가 현저히 감소하고, 직기 가동율은 상승하며, 최종 사가공제품의 품위도 향상되는 우수한 특성을 갖게 된다.

Description

스핀-드로우 공법에 의한 나이론 태섬도사의 제조방법

본 발명은 스핀-드로우(Spin-draw)공법으로 제조되는 210 데니아 이상의 나이론원사가 최소의 결점을 갖도록 하기 위한 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 나이론 폴리머(Polymer)를 용융 익스트루더(Extruder)를 통하여 압출하고 노즐(Nozzle)를 통하여 방사할 때, 특수 고안된 후드(Hood) 및 냉각 장치를 사용하여, 방류사의 냉각 효과를 극대화한 다음, 4단계 고뎃트 로울러(Godet Roller)를 통과시키면서 연신을 실시하여 종래의 나이론 원사가 갖고 있는 결점을 최소화한, 단사 데니아가 약 6~8정도인 나이론 일반사의 제조방법에 관한 것이다.

종래의 210 데니아 이상의 나이론 일반사는 스핀-드로우 공법으로 제조될 경우에 생산성 향상면에서는 장점이 있어 왔으나, 최종 원사 제품 자체의 문제점이 상당수 내재되어 후가공 업체의 생산성 저하 및 가공된 원단의 품위 저하라는 문제점이 있었기 때문에, 원사 제조시 문제점을 최소화하는 것이 중요한 과제가 되어 왔다.

현재, 가방, 텐트 등의 산업용 소재 및 안감지, 스포츠 웨어 등과 같은 의료용 소재로 광범위하게 사용되고 있는 210데니아 및 420데니아 나이론 일반사는 컨벤셔널한 방법과 고속방사인 스핀-드로우 방법으로 제조되고 있는데, 두 방법은 공히 나이론 폴리머 용융물을 10~40개의 구멍수를 갖는 노즐을 통하여 압출한 다음, 컨벤셔널 공법에서는 약 1,000 m/min내외의 저속으로 권취하여 미연신사를 제조하고, 800m/min내외의 속도로 연신하여 최종 원사 제품을 생산하고 있고, 스핀-드로우 공법에서는 약 3,500m/min내외의 고속으로 권취하면서 연신비를 2.0~2.5정도 부여하여 최종 원사제품을 일 단계공정으로 생산하고 있다. 그러나, 컨벤셔널 공법은 방사, 연신 공정이 구분되고, 방사 속도가 낮아서 원사 제조업체의 입장에서는 생산성 향상에 어려운 문제점이 있고, 스핀-드로우 공법은 방사 속도가 높고, 방사,연신 공정이 한 단계로 이루어져 생산성 향상에는 문제점이 없으나, 원사 자체의 결함이 내재되어 후가공 업체로부터의 불만이 빈번히 제기되고 있다.

즉, 후가공 업체가 제기하고 있는 불만 사항은 정경 작업시 다발되는 모우와 이로 인한 작업 시간 손실, 제직 가동율 감소 및 최종 가공제품의 품위저하로서 이로 인해 업체에게 상당한 비용 손실을 초래시키고 있다.

따라서, 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 스핀-드로우 공법으로 생산되는 단사 데니아가 약 6~8정도되는 나이론 일반사 태섬도사의 자체 결점을 최소화하여 스핀-드로우공법의 본래 장점을 부각시키는 방법을 제공하는 것이다.

즉, 본 발명은 상대 점도(R.V.)가 3.00~3.10이고, 수분율이 0.08% 이하인 나이론 6칩을 260~270℃의 온도에서 용융하여, 구멍 수가 10~40개인 방사 노즐을 통해 방사한 후, 후드에 버퍼 존(Buffer Zone)을 설치하고, 스팀 분사 각도를 하향으로 조절하며, 길이를 짧게 조정한 특수 후드를 적용하여, 방류사에 급냉 효과를 부여함과 동시에, 사의 변곡점 부위에 냉각 공기를 집중시키기 위해 고안된 특수한 냉각 공기 공급 장치에서 나오는 냉각 공기로 하행되는 사를 충분히 냉각시킨 후, 4단계 고뎃트 로울러를 3,500m/min 내외로 통과시켜 강도 5.0~5.5, 신도 40~50%, 수축율 12.5~13.5 수준의 요구 물성을 갖는 나이론 210데니아급 원사를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

이하, 본 발명을 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

본 발명은 제 1도 및 2도에 도시한 바와 같이 방사적(1)의 하부 노즐(2)을통하여 방출된 사조(Y)는 특수 후드(3)를 통과하는데 후드의 스팀 공급구(7)를 통해 들어와 사조(Y)에 분사되는 스팀의 분사 각도를 10°~ 20°정도 하향시키기 위해 분사공(4)이 수평면과 이 정도의 각도가 이루어지도록 천공하였고, 썩션(Suction)된 모노머(Monomer)가 빨려 들어오는 썩션홀(5) 부위에 완충지대인 버퍼 존(6)을 설치하여 썩션압이 효율적으로 작용되도록 후드를 디자인하였으며, 후드의 길이(L)를 축소하여 노즐의 구멍을 빠져나온 폴리머가 빨리 냉각되어 조기에 안정되도록 한 것이 특징이다.

또한, 노즐의 구멍을 빠져 나온 폴리머가 변곡점에 이르는 순간에 가장 유속이 빠르고 따라서, 압력(P)이 가장 낮은 냉각 공기를 맞을 수 있도록 제3도에 도시한 바와 같은 특수냉각장치를 사용하며, 여기에서 냉각공기공급덕트(9)를 통해 도입되는 냉각공기(10)는 부직포를 3겹 취부한 스크린(11)을 통하여 정류상(12)을 거쳐 사조(Y)에 공급해 사조를 급냉시킨다. 한편, 방사 튜브의 전면부에 소형 모터(16)를 장착한 흡입 장치(17)를 부착하여, 공기가 스크린(13)을 통해 입구가 곡면처리(14)된 흡입장치(17)로 유입되어 목(15)을 통하여 외부로 배출되도록 하여 고화되고 있는 폴리머가 와류에 의해 요동하지 않도록 고안한 것이 또 다른 특징이다.

본 발명에 따라 6~8정도의 단사 데니아 급의 나이론 일반사를 제조하는 경우에 상대점도가 3.00~3.10이고, 수분율이 0.08% 이하인 나이론 6 칩을 250℃ 전후의 온도로 용융시킨 후, 260~270℃ 온도를 유지하는 도관을 통과시켜 약 10~40개 정도인 노즐을 통해 방류사의 상대점도가 3.10~3.20수준이 되도록 방사한다.

이어서, 방출된 사조를 전술한 후드 및 퀘엔칭 존을 통과시켜 고화시키고 오일링한 후, 4단계 고뎃트 로울러를 이용하여 연신한 후, 최종 원사를 수득한다.

이때, 급냉 효과에 의해 방사 장력이 약 5g 이상 상승되는 현상이 발생되는데, 방사 장력을 기존 관리 수준으로 단순히 하향시키는 조치를 취하면, 방사장력이 시간이 경과되면서 상승되는 경향이 있으므로, 연신비를 기존 조건보다 약 0.2정도 하향조정하는 것이 필수적이다.

또한, 본 발명에서 방사 노즐의 각 구멍마다 걸리는 압력이 일정하지 않으면 사단면의 불균일에 의한 사절 및 결점사의 발생이 우려되므로, 노즐의 길이 대 직경의 비는 가급적 2~3정도가 되도록 하고, 노즐의 구멍 배열은 2열 이상이 되지 않는 것이 바람직하다.

본 발명에 의해 수득되는 최종 원사는 강도가 5.0~5.5g/denier, 신도 40~50%, 수축율 12.5~13.5 수준이고, 배향도(△n)는 47.0~47.9(×10^-3) 범위에 있도록 연신비 등을 조절, 관리할 필요가 있다.

상기 최종 원사가 무결점사가 되기 위해선, 권취 장력의 조절 및 유지가 절대적으로 필요한데, 약 42~48g 의 수준으로 관리폭을 설정해야 한다. 본 발명에 의해 수득되는 최종원사는 다운-스트림업체에서 정경, 제직, 염가공의 순으로 후가공을 거치는데, 후가공시 원사의 결점을 통칭하는 정경 모우는 종래의 원사에 비해, 약 6배 이상(190개 → 30개 이하/1,000본 × 10만m) 감소하고, 직기 가동율을 3~4%상승시키며, 최종 사가공 제품(가공지)의 품위도 W₂~W₃' 또는 W₂' 으로 종래의 W₃'보다 향상되는 우수한 특성을 갖게 된다.

이하, 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명한다.

실시예 1~2

상대 점도가 3.OO~3.10이고, 수분율이 0.08% 이내인 나이론 6 칩을 26O~270℃의 온도에서 용융하여 구멍수가 24개인 방사노즐을 통해 70~80g/min의 토출량으로 방사속도(고뎃트 로울러 #1 기준) 1,550~1,650m/min로 방사하였다.

이어서, 방출된 사조를 스팀 분사 각도의 차이가 있는 후드를 통과시켜, 냉각시킨 후, 연신비가 2.2수준에 권취속도가 약 3,500m/min내외가 되도록 하여, 오일링 로울러사에서의 합사 형태로 420데니아의 원사를 제조하였다.

비교예 1~5

기본적으로 모두 버퍼 존이 없으며, 후드의 스팀 분사 각도와 후드의 길이를 표 1과 같이 달리한 것외에는 실시예와 동일한 방법으로 실시하였으며, 이 중 비교예 1이 종래의 제사방법이다.

* 배향도의 스케일은 상기 데이타의 1000분의 1이고, 정경 모우는 정경 작업시 실제 발생된 모우의 숫자를 1,000본, 10만 m당 발생되는 결점의 수로 환산한 수치임.

실시예 3~4

실시예 2과 같은 방법으로 방사하면서, 냉각 공기의 P 분포화를 실시하고, 냉각 공기 흡입 장치를 설치하였으며, 연신비를 2.2 또는 2.0으로 조절하여 권취 하였다.

비교예 6~7

냉각 공기 흡입 장치를 설치하지 아니하거나, 냉각 공기의 P 분포화를 실시하지 아니한 것을 제외하고는 실시예 3과 같은 방법으로 실시하였다.

* 배향도의 스케일 및 정경 모우의 단위에 관해서는 표 1의 경우와 동일함.

제 1도는 본 발명에 채용되는 방사후드에 대한 개략도,

제 2도는 제 1도에 대한 평면 개략도,

제 3도는 본 발명에 채용되는 방사냉각장치 개략도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 방사팩 2 : 노즐 3 : 특수후드

4 : 분사공 5 : 썩션홀 6 : 버퍼 존

7 : 스팀 공급구 8 : 스팀 아웃레트 9 : 냉각공기공급 덕트

10 : 냉각공기 11 : 스크린 12 : 정류상

13 : 스크린 14 : 곡면처리 15 : 목

16 : 모터 17 : 흡입장치 L : 후드의 길이

Y : 사조

Claims (2)

1. 상대점도(R.V)가 3.OO~3.10이고 수분율이 0.08%이하인 나이론 6칩을 260~270℃의 온도로 용융하여, 구멍수 10~40개인 방사노즐을 통해 방사한 후, 스팀의 분사공이 수평면에 대해 10~20℃ 각도를 이루도록 천공되어 있고, 썩션된 모노머가 빨려 들어오는 썩션홀 부위에 버퍼 존이 설치되어 있으며, 짧은 길이를 갖는 후드를 통과시켜 방류사를 급냉시키고, 노즐을 빠져 나온 방류사가 변곡점에 이르는 순간에 가장 유속이 빠른 냉각 공기를 맞을 수 있도록 하는 부직포 스크린과 정류상이 설치된 냉각공기 공급부와 상기 냉각 공기가 스크린을 통해 입구가 곡면처리된 흡입장치로 유입되어 목을 통하여 외부로 배출되도록 하는 소형 모터를 장착한 흡입장치로 이뤄진 냉각장치로 사조를 충분히 냉각시킨 후, 4단계 고뎃트 로울러를 3,500m/min내외로 통과시키는 것을 특징으로 한 스핀드로우공법에 의한 나이론 태섬도사의 제조방법.
2. 제 1항에 었어서, 나이론 태섬도사는 210데니어 48필라멘트인 것을 특징으로 한 나이론 태섬도사의 제조방법.