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KR102391138B1 - 연신 장치, 그리고 섬유 및 섬유 웹의 제조 장치 및 제조 방법 - Google Patents

연신 장치, 그리고 섬유 및 섬유 웹의 제조 장치 및 제조 방법 Download PDF

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KR102391138B1
KR102391138B1 KR1020207026557A KR20207026557A KR102391138B1 KR 102391138 B1 KR102391138 B1 KR 102391138B1 KR 1020207026557 A KR1020207026557 A KR 1020207026557A KR 20207026557 A KR20207026557 A KR 20207026557A KR 102391138 B1 KR102391138 B1 KR 102391138B1
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air flow
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다쿠 야마모토
가츠후미 야나이
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도레이 카부시키가이샤
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Abstract

사조에 대한 견인력을 효율적으로 작용시킬 수 있는, 에너지를 절약하면서 안정적으로 세섬도의 사조를 제조 가능한 연신 장치를 제공하기 위해, 열가소성 폴리머를 용융 방사하여 얻어진 사조의 유입구 및 유출구를 갖는 통로 내에서, 그 사조의 주행 경로의 외측으로부터 내측 방향으로 기류를 분사하여 해당 사조를 연신하는 연신 장치이며, 사조의 유입구 및 유출구를 갖는 상기 통로는 제1 기류 통로, 기류 분사구, 제2 기류 통로, 제3 기류 통로 및 제4 기류 통로를 사조 주행 방향에 관하여 이 순서로 연속해서 구비하고, 다음의 (i) 내지 (iv)를 만족하는 것을 특징으로 하는 연신 장치로 한다. (i) 상기 제3 기류 통로는 유로 단면적이 사조 주행 방향에 관하여 일정하다. (ii) 상기 제2 기류 통로는 유로 단면적이 상기 제3 기류 통로보다 작고, 또한 그 유로 단면적이 사조 주행 방향에 관하여 일정 및/또는 점증하고 있다. (iii) 상기 제4 기류 통로는 유로 단면적이 제3 기류 통로보다 크고, 또한 그 유로 단면적이 사조 주행 방향에 관하여 일정 및/또는 점증하고 있다. (iv) 상기 제2 기류 통로의 사조 주행 방향의 길이 L2와, 상기 제3 기류 통로의 사조 주행 방향의 길이 L3과, 상기 제4 기류 통로의 사조 주행 방향의 길이 L4가 다음 관계식을 만족한다. (L3+L4)/(L2+L3+L4)≥0.6 L4/(L2+L3+L4)≤0.4

Description

연신 장치, 그리고 섬유 및 섬유 웹의 제조 장치 및 제조 방법
본 발명은 연신 장치, 그리고 그것을 사용한 섬유 및 섬유 웹의 제조 장치 및 제조 방법에 관한 것이다.
종래, 부직포의 제조에 있어서 방사 구금으로부터 실 형태로 토출된 열가소성 폴리머를 연신하는 방법에 대해서는 여러 가지 연구ㆍ개발이 이루어져 있으며, 몇 개의 장치 구조로 실시되고 있다. 일반적인 것으로서는, 방사 구멍을 갖는 방사 구금으로부터 토출된 실의 주행 경로에 있어서, 실의 상류로부터 하류 방향으로 고속 기체를 공급함으로써 실에 장력을 부여하고, 실을 세섬화시키는 연신 장치가 있다. 상기 연신 장치로부터 배출된 실을 콜렉터에 정착시킴으로써 부직포가 연속적으로 제조된다.
보다 구체적으로는, 예를 들어 개방계에서의 연신 장치가 특허문헌 1에 개시되어 있다. 특허문헌 1에서는, 방사 구금으로부터 압출되는 사조군을 흡인하는 입구와 해당 입구로부터 흡인된 사조군을 배출하는 출구가 형성된 통로 내에, 기체를 분출하여 흡인 방향의 기체류를 형성하기 위한 기체 분출구를 마련함과 함께, 상기 통로의 기체 분사구와 상기 출구 사이에, 출구측의 통로 폭이 입구측의 통로 폭보다 넓어진 끝이 넓은 부분을 마련한 연신 장치가 제안되어 있다. 이 장치를 사용하면, 분사구로부터 통로에 공급되어 발생하는 기체류(1차 기체류)와 통로의 입구로부터 통로 내에 흡인되어 발생하는 기체류(2차 기체류)의 혼합류의 속도 저하량이 적어져 통로 내에서의 사조의 편차가 억제됨과 함께, 2차 기체류의 풍량이 증가함으로써, 1차 기체류의 유량이 동일하다고 해도 사조군의 방사 장력과 방사 속도를 높여 에너지 효율을 높일 수 있다.
또한, 방사 구금부터 냉각실, 연신 장치까지의 공간이 밀폐계인 연신 장치가 특허문헌 2에 개시되어 있다. 특허문헌 2에서는, 냉각실과 연신 장치의 접속은 주위에 대하여 폐쇄(공기의 유입/유출이 없는 밀폐계)된 구성으로 하고, 연신 장치의 하류측에 적어도 1개의 디퓨저(유로의 좁힘과 폭 확대를 형성)를 마련하는 것이 제안되어 있다. 이 연신 장치를 사용하면 필라멘트의 방사 속도를 높이고, 보다 가는 필라멘트를 얻을 수 있다.
일본 특허 공개 제2002-371428호 공보 일본 특허 제3704522호 공보
그러나 특허문헌 1의 연신 장치에서는, 연신 장치 통로 내의 기류의 저항 및 그에 따른 손실을 작게 하는 관점에서, 기체 분사구부터 끝이 넓은 부분 사이에 통로 폭이 일정한 영역을 통로 폭의 1 내지 10배(실시예의 통로 길이: 3 내지 30mm)의 범위에서 마련하는 것이 바람직하다고 되어 있다. 즉, 통로 폭이 일정한 영역의 통로 길이(이후, 통로 x라고 칭함)를 짧게, 끝이 넓은 부분에서의 통로 길이(이후, 통로 y라고 칭함)를 길게 하는 사상이 개시되어 있다. 그러나, 이러한 통로 x가 짧고 통로 y가 길어지는 구성에서는, 사조군을 연신시키기 위한 견인력이 충분히 얻어지지 않아, 사조군의 방사 장력과 방사 속도가 저하되어 버리는 경우가 있다. 또한 특허문헌 1의 실시예에서는, 연신 장치의 실 주행 방향의 전체 길이가 100mm로 실에 장력을 부여하는 구간이 짧은 구성으로 되어 있으며, 견인력이 통로 길이에 비례한다는 점에서, 충분히 사조군을 연신시켜 세섬도의 필라멘트를 제조하기 위한 방사 장력을 얻기에는 불충분한 경우가 있다.
또한, 특허문헌 2의 연신 장치에서는 디퓨저의 구성을 사용하여 유로의 도중에 좁힘부를 마련하고 있다는 점에서, 좁힘부에 있어서 압력 손실이 증대되어 충분한 기체를 공급할 수 없게 된다. 그 때문에, 높은 풍속의 조건을 얻을 수 없고, 나아가 세섬도의 필라멘트를 제조하기가 곤란하게 되는 경우가 있다. 또한, 특허문헌 2의 장치에서는 냉각실과 연신 장치가 밀폐계로 되고, 냉각실로부터 공급하는 기류를 사용하여 연신 장치에서의 필라멘트의 연신을 행하기 때문에, 상기 이유로부터 냉각실에서 공급할 수 있는 기류의 양에 제약이 있어, 필라멘트의 냉각 부족이 발생하는 경우가 있다. 또한, 장시간 사조를 제조할 때에는, 좁힘부에 필라멘트가 퇴적되어 시트의 단위 면적당 중량 불균일이 발생하는 경우가 있다.
그래서, 본 발명의 목적은 사조에 대한 견인력을 효율적으로 작용시킬 수 있는, 에너지를 절약하며 안정적으로 세섬도의 사조를 제조 가능한 연신 장치를 제공하는 데 있다. 또한, 본 발명은 이러한 연신 장치를 사용한 섬유 및 섬유 웹의 제조 장치나 제조 방법을 제공하는 것도 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 이하의 어느 구성을 취하는 것이다.
(1) 열가소성 폴리머를 용융 방사하여 얻어진 사조의 유입구 및 유출구를 갖는 통로 내에서, 그 사조의 주행 경로의 외측으로부터 내측 방향으로 기류를 분사하여 해당 사조를 연신하는 연신 장치이며, 사조의 유입구 및 유출구를 갖는 상기 통로는 제1 기류 통로, 기류 분사구, 제2 기류 통로, 제3 기류 통로 및 제4 기류 통로를 사조 주행 방향에 관하여 이 순서로 연속해서 구비하고, 다음의 (i) 내지 (iv)를 만족하는 것을 특징으로 하는 연신 장치.
(i) 상기 제3 기류 통로는 유로 단면적이 사조 주행 방향에 관하여 일정하다.
(ii) 상기 제2 기류 통로는 유로 단면적이 상기 제3 기류 통로보다 작고, 또한 그 유로 단면적이 사조 주행 방향에 관하여 일정 및/또는 점증하고 있다.
(iii) 상기 제4 기류 통로는 유로 단면적이 제3 기류 통로보다 크고, 또한 그 유로 단면적이 사조 주행 방향에 관하여 일정 및/또는 점증하고 있다.
(iv) 상기 제2 기류 통로의 사조 주행 방향의 길이 L2와, 상기 제3 기류 통로의 사조 주행 방향의 길이 L3과, 상기 제4 기류 통로의 사조 주행 방향의 길이 L4가 다음 관계식을 만족한다.
(L3+L4)/(L2+L3+L4)≥0.6
L4/(L2+L3+L4)≤0.4
(2) 상기 L2와 상기 L3과 상기 L4의 합(mm)이 다음 관계식을 만족하는, 상기 (1)에 기재된 연신 장치.
L2+L3+L4≥100
(3) 상기 제2 기류 통로의 최소 유로 단면적 H2MIN과, 상기 제3 기류 통로의 유로 단면적 H3과, 상기 제4 기류 통로의 최대 유로 단면적 H4MAX가 다음 관계식을 만족하는, 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 연신 장치.
1.05≤H3/H2MIN
1.05≤H4MAX/H3
(4) 사조의 유입구 및 유출구를 갖는 상기 통로는 대향하는 한 쌍의 외벽 부재로 형성되고, 상기 한 쌍의 외벽 부재의 한쪽의 통로 형성면은, 사조 주행 방향에 관하여 상기 제2 기류 통로부터 상기 제4 기류 통로까지의 사이가, 상기 사조 주행 방향에 평행인 연속적인 일평면으로 형성되어 있는, 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 것에 기재된 연신 장치.
(5) 방사 구금과, 방사된 사조의 냉각 장치와, 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 것에 기재된 연신 장치를 사조 주행 방향으로 이 순서로 갖는, 섬유의 제조 장치.
(6) 방사 구금과, 방사된 사조의 냉각 장치와, 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 것에 기재된 연신 장치와, 네트를 구비한 섬유 웹의 컨베이어를 사조 주행 방향으로 이 순서로 갖는, 섬유 웹의 제조 장치.
(7) 방사 구금으로부터 열가소성 폴리머를 용융 방사함으로써 사조를 형성하고, 해당 사조를 냉각 고화한 후, 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 것에 기재된 연신 장치에 의해 상기 사조를 연신하는, 섬유의 제조 방법.
(8) 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 것에 기재된 장치를 사용하여 섬유 웹을 제조하는, 섬유 웹의 제조 방법.
여기서 본 발명에 있어서 「통로」란, 사조의 주행 경로의 외측을 포위하는 외벽 부재에 의해 형성된, 유입구와 유출구가 외부로 개방된 기류 통로를 말하며, 이하의 순서로 연속되는 제1 기류 통로, 기류 분사구, 제2 기류 통로, 제3 기류 통로 및 제4 기류 통로에 의해 구성된다.
본 발명에 있어서 「유입구」란, 상기 통로의 사조 주행 방향의 가장 상류측에 배치되고, 외부로 개방된 개구부를 말한다. 한편 「유출구」란, 상기 통로의 사조 주행 방향의 가장 하류측에 배치되고, 외부로 개방된 개구부를 말한다. 또한 「상류」란, 방사 구금으로부터 토출되는 열가소성 폴리머가 냉각 고화되어 사조가 되는 주된 사조 주행 방향에 있어서, 방사 구금에 가까운 측을 말한다. 한편 「하류」란, 방사 구금으로부터 토출되는 열가소성 폴리머가 냉각 고화되어 사조가 되는 주된 사조 주행 방향에 있어서, 방사 구금으로부터 먼 측을 말한다.
본 발명에 있어서 「기류 분사구」란, 상기 통로에 마련된, 기체가 분사되는 개구부를 말한다.
본 발명에 있어서 「제1 기류 통로」란, 상기 통로 중, 상기 유입구부터 기류 분사구 상류측 단부까지의 사이를 말하고, 「제2 기류 통로」란, 상기 통로 중, 기류 분사구 하류측 단부부터 제3 기류 통로의 상류측 단부까지의 사이를 말한다. 또한 「제3 기류 통로」란, 상기 통로 중, 제2 기류 통로 및 제4 기류 통로의 사이에 존재하고, 유로 단면적이 사조 주행 방향에 관하여 일정한 부분을 말한다. 그리고 「제4 기류 통로」란, 상기 통로 중, 상기 제3 기류 통로의 하류측 단부부터 상기 유출구까지의 사이를 말한다.
본 발명에 있어서 「제2 기류 통로의 최소 유로 단면적 H2MIN」이란, 제2 기류 통로 중, 사조 주행 방향에 수직인 방향의 단면적이 최소로 되는 위치에서의 유로 단면적을 말한다. 또한 「제4 기류 통로의 최대 유로 단면적 H4MAX」란, 제4 기류 통로 중, 사조 주행 방향에 수직인 방향의 단면적이 최대로 되는 위치에서의 유로 단면적을 말한다. 그리고 「제3 기류 통로의 유로 단면적 H3」이란, 제3 기류 통로의 사조 주행 방향에 수직인 방향의 유로 단면적을 말한다.
본 발명의 연신 장치에 따르면, 사조에 대한 견인력을 부여할 수 있는 구간을 상대적으로 장척화함으로써, 기체의 공급량이 적어도 연신 장치에 있어서의 사조의 견인 효과를 충분히 발현할 수 있고, 그 결과 에너지를 절약하면서 안정 운전이 가능하게 된다. 또한, 견인력을 충분히 발현할 수 있는 점에서, 방사 속도의 향상이 가능하게 되고, 단사 섬도가 작은 실을 얻는 것도 가능하게 된다. 그리고, 이와 같이 하여 얻어진 섬유로부터 섬유 웹을 제조하는 경우에는, 단사 섬도의 감소에 수반하여 질감이 양호한 섬유 웹을 얻는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 연신 장치를 구비한 방사 장치의 전체 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태를 도시하는 연신 장치의 개략 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 형태를 도시하는 연신 장치의 개략 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 형태를 도시하는 연신 장치의 개략 단면도이다.
도 5는 본 발명 및 종래 기술의 실시 형태에 관한 연신 장치에 있어서 통로 내의 정압 분포를 측정한 값이다.
도 6은 연신 장치의 견인력의 측정 방법을 설명하기 위한 모식 단면도이다.
도 7은 연신 장치의 통로 내의 정압의 측정 방법을 설명하기 위한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 형태를 도시하는 연신 장치의 개략 단면도이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 연신 장치의 최선의 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 연신 장치를 구비한 방사 장치의 전체 개략 종단면도이고, 도 2는, 도 1에 사용한 연신 장치의 개략 종단면도이다. 또한, 도 3, 도 4, 도 8은, 본 발명에 관한 연신 장치의 다른 바람직한 형태의 개략 종단면도이다.
본 발명의 연신 장치는 예를 들어 부직포 제조 장치에 사용되는데, 이러한 제조 장치는 도 1에 도시하는 바와 같이, 방사 구금(1), 냉각 장치(19), 연신 장치(3), 이동하는 네트 상에 섬유를 웹 형상으로 포집하는 컨베이어(4) 등으로 구성된다. 또한, 도시하지 않았지만, 컨베이어(4)의 하류측에는 섬유 웹을 열 접착하는 기구도 구비한다.
이러한 장치에 있어서는, 방사 구금(1)으로부터 열가소성 폴리머가 용융 방사되고, 얻어진 사조(2)는 냉각 장치(19)에서 냉각된 후, 연신 장치(3)에 의해 장력이 부여되어 연신된다. 사조(2)는 그 후, 연신 장치(3)로부터 컨베이어(4)의 네트 상에 분사되고, 컨베이어(4) 상에서 섬유 웹을 형성한다. 여기서, 연신 장치(3)에 있어서 사조가 주행하는 영역으로서는, 기폭 방향(도 1의 지면 깊이 방향)으로 매우 긴, 장척의 직사각형 영역이 형성되어 있다.
연신 장치(3)는 도 2에 도시하는 바와 같이, 사조 주행 방향의 상류측으로부터 하류측을 향하여 외벽 부재(5)의 사이에 끼워진 기류 통로(9)를 갖고 있으며, 그 기류 통로(9)의 상류측 단부에는 사조가 유입되는 유입구(14)를, 하류측 단부에는 사조가 유출되는 유출구(15)를 갖고 있다. 기류 통로(9)는, 유입구(14)의 사조 주행 방향의 하류측에 위치하는 제1 기류 통로(10)와, 제1 기류 통로(10)에 연통하고 사조에 기류를 분사하는 기류 분사구(7)와, 기류 분사구(7)의 사조 주행 방향의 하류측에 위치하는 제2 기류 통로(11)와, 제2 기류 통로(11)의 사조 주행 방향의 하류측에 위치하는 제3 기류 통로(12)와, 제3 기류 통로(12)의 하류측에 위치하는 제4 기류 통로(13)로 구성된다. 제3 기류 통로(12)는, 사조 주행 방향에 관하여 해당 사조 주행 방향에 수직인 방향의 유로 단면적이 일정하고, 제2 기류 통로(11)는, 제3 기류 통로(12)와 비교하여 사조 주행 방향에 수직인 방향의 유로 단면적이 작고, 제4 기류 통로(13)는, 사조가 유출되는 유출구(15)를 일부로 포함하고, 제3 기류 통로(12)와 비교하여 사조 주행 방향에 수직인 방향의 유로 단면적이 크다.
이상과 같은 구성의 연신 장치(3)에 있어서는, 기류 공급 수단의 버퍼부(6)에 도입된 기체가, 그 후에 기체 공급관을 거쳐 기류 분사구(7)로부터 기류 통로(9)의 내부에 분사된다. 그리고, 제2 기류 통로(11), 제3 기류 통로(12), 제4 기류 통로(13)를 통과하여, 유출구(15)로부터 외부로 배출된다. 그 기류의 흐름에 따라, 유입구(14)로부터 기류와 함께 유입된 사조가 기류 통로(9)의 내부를 통과하여 유출구(15)로부터 배출된다.
여기서, 본 발명의 연신 장치(3)에 있어서 사조의 견인 효과를 충분히 발현하고, 기체의 공급량을 저감, 에너지 절약화가 가능하게 되는 원리에 대하여 설명한다. 연신 장치(3)는 일반적으로 이젝터라고도 불리며, 고압의 압축 기체를 기류 통로(9)에 직접 공급함으로써, 사조의 견인과 연신을 행하는 것이다. 그때, 압축 기체를 사용한다는 점에서 컴프레서가 별도로 필요하게 되고, 그만큼 설비비가 필요하게 되며, 또한 용역비가 증가하여 제조 비용의 증가로 이어진다. 그래서, 압축 기체의 사용량 그 자체를 삭감하기 위해서는, 연신 장치(3)에서의 사조의 견인력을 가장 효과적으로 발현시키는 것이 중요해지는데, 연신 장치에서 실에 부여되는 견인력을 F, 상수를 CF, 기류의 밀도를 ρ, 기류의 풍속을 w, 실의 원주 길이를 c, 기류 통로의 길이를 l이라고 하면, 견인력 F는 식 (A)에 나타내는 바와 같이 기류의 풍속 w의 2승, 기류 통로의 길이 l에 비례한다.
F=CFρw2cl … (A)
그 때문에 견인력 F를 증대시키는 방법으로서는, 기류 통로(9)를 통과하는 기체의 풍속 w를 최대한 증가시키는 것이 고려된다. 그러나, 기류 통로(9)의 간극을 좁힘으로써(즉 유로 단면적을 감소시키면) 기체의 풍속 w가 증가할 것으로 예상되지만, 실제로는 기류 통로(9)의 압력 손실이 증가하고, 유입구(14)로부터 유입되는 기체의 유입량이 감소한다. 그 결과, 기류 통로(9)의 간극을 좁게 하는 것(즉 유로 단면적을 작게 하는 것)에는 한도가 있음이 판명되었다. 다음으로, 기류 분사구(7)로부터 공급하는 기체의 공급량을 증가시키는 것도 기체의 풍속 w를 증가시키기 위한 유효한 수단이라고 생각되지만, 당연히 압축 공기의 사용량을 증가시키는 것은 제조 비용의 증가로 이어진다.
그래서, 본 발명자들은 상기 과제 해결을 위해 예의 검토를 거듭한 결과, 기류 통로(9)의 길이와 간극에 착안하였다. 본 발명자들은 이들을 적정화함으로써, 유입구(14)로부터 유입되는 기체의 유입량을 증대시키고, 그 결과 연신 장치(3)에서의 사조의 견인력 F를 증대시킬 수 있음을 발견하였다. 그 중요한 포인트는, 기류 분사구 하류측 단부(8)부터 유출구(15)까지의 제2 기류 통로(11), 제3 기류 통로(12) 및 제4 기류 통로(13)의 구성이며, 상대적으로 유로 단면적이 사조 주행 방향에 관하여 일정한 제3 기류 통로(12)의 길이 L3을 길게하는 한편, 제3 기류 통로의 유로 단면적보다 작은 단면적을 갖는 제2 기류 통로(11)의 길이 L2, 및 제3 기류 통로(12)의 유로 단면적보다 큰 단면적을 갖는 제4 기류 통로(13)의 길이 L4를 짧게 한다고 하는 것이다.
구체적으로는, 이하의 관계를 만족시킨다고 하는 것이다.
(i) 제3 기류 통로(12)는 유로 단면적이 사조 주행 방향에 관하여 일정하다.
(ii) 제2 기류 통로(11)는 유로 단면적이 제3 기류 통로(12)보다 작고, 또한 그 유로 단면적이 사조 주행 방향에 관하여 일정 및/또는 점증하고 있다.
(iii) 제4 기류 통로(13)는 유로 단면적이 제3 기류 통로(12)보다 크고, 또한 그 유로 단면적이 사조 주행 방향에 관하여 일정 및/또는 점증하고 있다.
(iv) 제2 기류 통로(11)의 사조 주행 방향의 길이 L2와, 제3 기류 통로(12)의 사조 주행 방향의 길이 L3과, 제4 기류 통로(13)의 사조 주행 방향의 길이 L4가 다음 관계식을 만족한다.
(L3+L4)/(L2+L3+L4)≥0.6
L4/(L2+L3+L4)≤0.4
우선, (ii), (iii)의 구성으로 함으로써, 제2 기류 통로(11), 제4 기류 통로(13)에 있어서 디퓨저 효과가 발현되고, 기체가 기류 통로(9)를 주행하기 쉬워져 도 5에 도시하는 바와 같이 기류 통로(9) 내의 정압이 저하되는 점에서, 외부와의 압력차가 생겨 유입구(14)로부터의 기체의 유입량이 증가한다. 그 유입 기체에, 기류 분사구(8)로부터 공급되는 공급 기체가 합쳐져 제2 기류 통로(11)에 공급된다는 점에서, 제2 기류 통로(11), 제3 기류 통로(12) 내에서의 기체의 풍속 w가 증가한다.
그리고, (i), (iv)의 구성으로 함으로써, 기류 통로(9) 내의 정압이 저하된 상태를 유지하면서, 제3 기류 통로(12)의 사조 주행 방향의 길이를 장척화할 수 있어, 제3 기류 통로(12)에서의 기류의 높은 풍속 레벨을 길게 유지하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 사조의 견인력 F를 효과적으로 발현시키는 것이 가능하게 된다.
여기서, 유로 단면적이 제2 기류 통로(11)에서 제3 기류 통로(12)보다 크거나, 또는 제4 기류 통로에서 제3 기류 통로보다 작은 경우에는, 기체 통로(9) 내에서의 정압이 증가하기 때문에 외부와의 압력차가 작아져 유입구(14)로부터 유입되는 기체의 유입량이 감소한다. 최악은 기류 통로(9)가 외부보다 고압으로 되어, 유입구(14)로부터 기체가 유출되는 경우도 있다. 그 결과, 제3 기류 통로(12) 내에서의 기체의 풍속 w가 저하되어 사조의 견인력이 얻어지지 않게 된다.
(L3+L4)/(L2+L3+L4)가 0.6보다 작은 경우에는, 유로 단면적이 작은 제2 기류 통로가 길어짐으로써 기류 통로(9) 내에서의 정압이 증가하기 때문에, 외부와의 압력차가 작아져 유입구(14)로부터 유입되는 기체의 유입량이 감소한다. 또한, L4/(L2+L3+L4)가 0.4를 초과하는 경우에는, 풍속이 저하되는 제4 기류 통로(13)가 길어짐으로써 사조에 대한 견인력이 감소하는 구간이 길어지기 때문에, 사조의 견인력을 충분히 얻지 못하게 된다.
또한, (L3+L4)/(L2+L3+L4)는 사조에 대한 견인력이 큰 구간(즉 풍속이 빠른 제2 기류 통로(11))을 충분히 확보하여 사조에 견인력을 충분히 작용시키기 위해, 0.99 이하인 것이 바람직하다. 또한, L4/(L2+L3+L4)는 제4 기류 통로(13)의 구간을 충분히 확보하고, 제4 기류 통로(13)에서의 흐름을 보다 안정화시켜 디퓨저 효과를 충분히 발현하기 위해, 0.01 이상인 것이 바람직하다.
그리고 제2 기류 통로(11), 제4 기류 통로(13)는 각각 도 2에 있어서 사조 주행 방향의 하류측을 향하여 유로 단면적이 일정하지만, 도 3에 도시하는 바와 같이 사조 주행 방향의 하류측을 향함에 따라 점증해도 된다. 이 경우, 제2 기류 통로(11), 제4 기류 통로(13)에 있어서 디퓨저 효과가 발현되기 쉬워지고, 기류 통로(9) 내의 정압이 더 저하된다는 점에서, 유입구(14)로부터 유입되는 기체의 유입량이 증가하는 이점을 갖고 있다. 또한, 도 3에서는 테이퍼 형상으로 점증하고 있지만 이에 한하지 않고, 계단 형상으로 점증해도 된다. 또한, 도 3에서는 제2 기류 통로(11), 제4 기류 통로(13)의 전체 길이에 걸쳐 점증해도 되지만, 도 4에 도시하는 바와 같이 일부만이 테이퍼 형상으로 점증해도 된다.
또한, 제2 기류 통로(11)와 제3 기류 통로(12)의 연통부, 및 제3 기류 통로(12)와 제4 기류 통로(13)의 연통부에 있어서는, 사조 주행 방향의 하류측의 유로 단면적이 확대되게 되는데, 도 2에 도시하는 바와 같이 그들 연통부에서 유로 단면적이 단숨에 확대되도록 구성해도 되고, 도 3, 도 4에 도시하는 바와 같이 제2 기류 통로(11) 및 제4 기류 통로(13)의 적어도 제3 기류 통로(12)와의 연통부 근방부를 테이퍼 형상으로 하여, 유로 단면적이 서서히 확대되도록 구성해도 된다. 또한 이들이 조합된 구성이어도 된다. 유로 단면적이 연통부에서만 단숨에 확대 되도록 외벽 부재(5)를 형성하면, 외벽 부재(5)를 제조함에 있어서 가공하기 쉬운 이점을 갖고 있으며, 또한 연통부 근방에서 테이퍼 형상으로 되도록 외벽 부재(5)를 형성하면, 기체가 통과함에 있어서 난류 소용돌이가 발생하기 어려워져 사조 흐트러짐을 억제할 수 있는 이점을 갖고 있다.
다음으로, 제2 기류 통로(11)와 제3 기류 통로(12)와 제4 기류 통로(13)의 사조 주행 방향의 길이가 견인력에 끼치는 영향에 대하여 상세하게 설명한다. 본 발명의 연신 장치(3)에서는, 제2 기류 통로(11)의 사조 주행 방향의 길이 L2와 제3 기류 통로(12)의 사조 주행 방향의 길이 L3과 제4 기류 통로(13)의 사조 주행 방향의 길이 L4의 합(mm)이 다음 관계식을 만족하는 것이 바람직하다.
L2+L3+L4≥100
이 구성으로 함으로써, 상술한 사조의 견인력을 효과적으로 발생시키는 것이 가능하게 된다. 상기 합이 100mm 미만으로 되는 경우, 제2 기류 통로(11)와 제3 기류 통로(12)와 제4 기류 통로(13)의 전체 길이가 짧아짐으로써, 사조를 견인하는 길이가 짧아져 원하는 견인력을 얻기 어려워진다. 또한, 유출구(15)와 기류 분사구(7)의 거리가 근접한다는 점에서 기류 통로에 있어서의 압력 손실이 적어져, 제4 기류 통로(13)를 사용함에 따른 디퓨저 효과를 충분히 얻기 어려워진다. 따라서, 상기 관계식을 만족하는 구성인 것이, 나아가 상기 합이 250 이상인 것이 바람직하다.
또한, 제2 기류 통로(11)와 제3 기류 통로(12)와 제4 기류 통로(13)의 전체 길이가 길어짐으로써, 사조를 견인하는 길이가 길어지지만 기체 통로(9) 내에서의 정압이 증가하기 때문에, 외부와의 압력차가 작아져 유입구(14)로부터 유입되는 기체의 유입량이 감소한다. 따라서, 제2 기류 통로(11)와 제3 기류 통로(12)와 제4 기류 통로(13)의 전체 길이는 1500mm 이하인 것이 바람직하고, 1000mm 이하인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 본 발명에 있어서는 제2 기류 통로(11)의 최소 유로 단면적 H2MIN과, 제3 기류 통로(12)의 유로 단면적 H3과, 제4 기류 통로(13)의 최대 유로 단면적 H4MAX가 다음 관계식을 만족하는 것이 바람직하다.
1.05≤H3/H2MIN
1.05≤H4MAX/H3
이 구성으로 함으로써, 상술한 사조의 견인력을 보다 효과적으로 발생시키는 것이 가능하게 된다. 여기서, 각각의 유로 단면적의 비율이 1.05 미만으로 되는 경우에는, 기류 통로 전체로서 보면, 사조 주행 방향에 관하여 하류측을 향함에 따라 유로가 충분히 확대되어 있지 않다고 하는 것이며, 기류 통로에 있어서의 디퓨저 효과를 충분히 얻기 어렵다. 또한, 흐름에 흐트러짐이 생기는 것을 방지하고 디퓨저 효과를 보다 효과적으로 발현시키기 위해, 각각의 유로 단면적의 비율은 3 이하인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 있어서는 기류 유로를 형성하는 한 쌍의 외벽 부재(5)의 한쪽의 통로 형성면이, 도 8에 도시하는 바와 같이 제2 기류 통로(11)부터 제4 기류 통로(13)의 사이에서 주행 사조 방향에 관하여 사조와의 거리가 일정해지도록, 주행 사조 방향과 평행인 연속적인 일평면으로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이 구성으로 함으로써 제2 기류 통로(11)부터 제4 기류 통로(13)에 있어서 사조의 한쪽 측에는 유로가 확대되지 않는 부분이 연속적으로 형성되게 되고, 그 결과 해당 부분 부근에서는 흐트러짐이 적은 기류가 연속적으로 형성되어, 보다 효율적으로 사조에 대하여 견인력을 발현시키는 것이 가능하게 된다.
다음으로, 도 1, 도 2, 도 3, 도 4, 도 8에 도시한 본 발명의 실시 형태의 연신 장치(3)에 공통된 각 부재, 각 부재의 형상에 대하여 상세하게 설명한다.
본 발명에 있어서의 연신 장치(3)에 있어서, 외벽 부재(5)의 재질로서는 금속, 합금, 세라믹스, 수지 등 다양한 것을 채용할 수 있다. 이 중에서도 강도, 내마모성의 관점에서 금속인 것이 바람직하다.
기류 통로(9)의 사조 주행 방향과 수직인 방향의 단면 형상으로서는, 원형이나 직사각형 등 다양한 것을 채용할 수 있다. 그 중에서도 압축 에어의 사용량이 비교적 적고, 사조끼리의 융착이나 찰과가 일어나기 어렵다고 하는 관점에서 직사각형이 바람직하다.
제1 기류 통로(10)의 사조 주행 방향의 길이는 짧게 함으로써 유로에서의 압력 손실이 감소하여, 유입구(14)로부터 유입되는 기체의 유입량이 증가한다는 점에서, 길이는 100mm 이하로 하는 편이 바람직하고, 50mm 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.
제1 기류 통로(10)의 사조 주행 방향에 대하여 수직 방향의 단면적은, 사조를 유입할 수 있는 범위로 설정할 수 있다. 제1 기류 통로(10)에서의 압력 손실이 감소하여 유입구(14)로부터 유입되는 기체의 유입량이 증가한다는 점에서, 제2 기류 통로(11)의 사조 주행 방향에 대하여 수직 방향의 최소 단면적에 대하여 넓은 것이 바람직하고, 제4 기류 통로(13)의 사조 주행 방향에 대하여 수직 방향의 최대 단면적보다 넓은 것이 보다 바람직하다.
버퍼(6)와 기류 분사구(7)를 잇는 기체 공급관은 기류 통로(9)에 있어서의 풍속의 저하를 억제하는 관점에서, 기류 통로(9)에 대한 각도가 30°이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 15°이하로 함으로써 풍속의 저하를 억제할 수 있다. 기체 공급관의 형상으로서는, 해당 기체 공급관 중 기류 방향에 관하여 수직인 방향의 단면 형상이 직사각형인 것이 바람직하다. 이러한 단면은 단면적이 기체 공급관 중 기류 방향에 관하여 일정해도 되고, 기류 분사구(7)를 향함에 따라 확대되어도 되지만, 음속 영역에 있어서 단열 팽창에 의해 풍속이 증가하는 라발 노즐의 효과가 얻어지도록, 기류 분사구(7)를 향하여 확대시키는 것이 보다 바람직하다.
기류 분사구(7)로부터 사조에 공급되는 기류는 공기가 가장 경제적이어서 바람직하지만, 혼합 가스나 스팀, 포화 증기, 가열 증기여도 된다. 사조의 견인력을 향상시키기 위해서는, 전술한 식 (A)와 같이 기류의 밀도 ρ도 관련되어 있다는 점에서, 밀도가 높은 기류를 선택하는 것이 바람직하다. 또한, 기류의 온도는 상온이 가장 경제적으로 바람직하지만, 이것에 한하지 않는다. 또한, 기류의 습도는 대기를 도입하기 때문에 습도 관리를 하지 않는 편이 경제적으로 바람직하지만, 이것에 한하지 않고, 예를 들어 고습도의 기류를 공급함으로써 사조의 견인력을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
본 발명은 매우 범용성이 높은 발명이며, 공지된 섬유 웹 모두의 제조에 있어서 적용할 수 있다. 따라서, 섬유 웹을 구성하는 폴리머에 따라 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 섬유 웹을 구성하는 폴리머의 일례를 들면, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리페닐렌술파이드, 폴리올레핀, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등 등을 들 수 있다. 또한, 상기한 폴리머에 방사 안정성 등을 손상시키지 않는 범위에서, 이산화티타늄 등의 소광제, 산화규소, 카올린, 착색 방지제, 안정제, 항산화제, 소취제, 난연제, 실 마찰 저감제, 착색 안료, 표면 개질제 등의 각종 기능성 입자나 유기 화합물 등의 첨가제가 함유되어 있어도 되고, 공중합이 포함되어도 된다.
또한, 섬유 웹을 구성하는 폴리머는 단일 성분으로 구성해도 되고, 복수 성분으로 구성해도 되며, 복수 성분의 경우에는 예를 들어 코어-시스, 사이드 바이 사이드 등의 구성을 들 수 있다.
섬유 웹을 형성하는 섬유의 단면 형상은 원, 삼각, 편평 등의 다른 형상이나 중공이어도 된다. 또한, 섬유 웹의 단사 섬도는 특별히 한정되는 것은 아니다. 섬유 웹의 단사수도 특별히 한정되는 것은 아니지만, 섬유 웹의 단사수가 많으면 많을수록, 종래 기술과의 차이가 명확하게 된다.
다음으로, 도 1, 도 2에 도시하는 장치를 사용하여 섬유 웹을 포함하는 스펀본드 부직포를 제조하는 바람직한 양태에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 1에 도시하는 장치에 있어서, 예를 들어 폴리올레핀계 수지는 방사 구금(1)으로부터 용융 방사된다. 이때의 방사 온도는 200 내지 270℃인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 210 내지 260℃이고, 더욱 바람직하게는 220 내지 250℃이다. 방사 온도를 상기 범위 내로 함으로써, 안정된 용융 상태로 하여 우수한 방사 안정성을 얻을 수 있다.
방사 구금(1)으로부터 용융 방사된 사조(2)는 다음으로 냉각 장치(19)에서 냉각되는데, 구체적인 냉각 방법으로서는, 예를 들어 냉각 장치(19)에서 냉풍을 강제적으로 사조에 분사하는 방법, 사조 주위의 분위기 온도로 자연 냉각하는 방법, 및 방사 구금(1)과 연신 장치(3) 사이의 거리를 조정하여 자연 냉각하는 방법 등을 들 수 있다. 또한, 이들 방법을 조합하는 방법을 채용할 수도 있다. 또한, 냉각 조건은 방사 구금의 단공(單孔)당 토출량, 방사하는 온도 및 분위기 온도 등을 고려하여 적절하게 조정하여 채용할 수 있다.
냉각 장치(19)에서 냉각된 사조는 그 후, 상기한 바와 같이 연신 장치(3)에 의해 장력이 부여되어 연신되고, 컨베이어(4)의 네트 상에 분사되어 컨베이어(4) 상에서 섬유 웹을 형성한다.
본 발명의 연신 장치(3)를 사용하였을 때의 방사 속도는 3,500 내지 6,500m/분인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 4,000 내지 6,500m/분이고, 더욱 바람직하게는 4,500 내지 6,500m/분이다. 방사 속도를 3,500 내지 6,500m/분으로 함으로써 높은 생산성을 갖게 되고, 또한 섬유의 배향 결정화가 진행되어 높은 강도의 장섬유를 얻을 수 있다. 이 때문에 높은 강도의 섬유로 구성되는 부직포도 강력함이 우수한 것으로 된다.
본 발명에 관한 연신 장치는 섬유 웹의 제조뿐만 아니라, 의료, 산업 등의 용도에서 사용되는 섬유의 제조에도 사용할 수 있다. 그 경우, 상술한 부직포 제조와 마찬가지로 방사, 냉각, 연신하여 얻어진 섬유를 보빈 등에 권취하면 된다.
<실시예>
이하, 실시예를 들어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 또한 실시예에 있어서의 특성값의 측정법 등은 다음과 같다.
(1) 견인력(N):
도 6에 견인력의 측정 방법의 개요도를 도시한다. 우선, 장력계(16)(아이코 엔지니어링사제 MODEL-RX-1)에 단사 1개의 3호 나일론 데구스(유타카 메이크사제 A-154)(17)를 고정하고, 연신 장치(3)의 상부로부터 기류 통로(9) 내로 데구스(17)를 늘어뜨리고, 기류 통로의 최하점(유출구(15))에서 데구스(17)를 절단한 상태로 한다. 그리고, 연신 장치(3)에 압축 공기를 공급하고, 그때 발생한 장력(N)을 장력계(16)로 측정하였다. 이 측정을 5회 반복하고, 그의 평균값(N)을 견인력으로 하였다.
(2) 기류 통로의 내부의 정압(kPa):
도 7에 도시하는 바와 같이, 기류 통로(9)의 측벽 부재(20)에 천공된 관통 구멍인 정압 측정구(18)에, 압력계(코팔 덴시사제 PG-100-102G)를 밀폐 접속한 상태에서 연신 장치(3)에 압축 공기를 공급하여, 기류 통로(9)의 내부의 게이지압(kPa)을 측정하였다. 또한, 측정 높이는 기류 분사구 하류측 단부(8)의 위치로 하였다. 이 측정값을 기류 통로의 내부의 정압으로서 채용하였다.
(3) 공급 압력(MPa)
상온, 상습의 실내에 있어서, 연신 장치(3)의 기류 공급부에 압력계(나가노 게이키사제 GS50-171-0.6MP)를 밀폐 접속한 상태에서 연신 장치(3)에 압축 공기를 공급하여, 내부의 게이지압(MPa)을 측정하였다. 이 측정값을 연신 장치로의 공급 압력으로서 채용하였다.
(4) 단섬유 섬유 직경(㎛):
연신 장치에서 견인하고 연신한 후, 네트 상에 포집된 섬유 웹으로부터 랜덤하게 소편 샘플 10개를 채취하고, 마이크로스코프로 1000배의 표면 사진을 촬영하였다. 각 샘플의 사진으로부터 10개씩, 총 100개의 섬유의 폭을 측정하고, 그들의 평균값을 단섬유 섬유 직경으로서 채용하였다.
(5) 방사 속도(m/분):
상기 단섬유 섬유 직경과 사용하는 수지의 고형 밀도로부터 길이 10,000m당의 질량을 단섬유 섬도로 하여, 소수점 이하 둘째 자리를 반올림하여 산출하였다. 단섬유 섬도(dtex)와, 각 조건에서 설정한 방사 구금 단공으로부터 토출되는 수지의 토출량(이하, 단공 토출량이라고 약기함)(g/분)으로부터, 다음 식에 기초하여 방사 속도를 산출하였다.
방사 속도=(10000×단공 토출량)/단섬유 섬도.
[실시예 1]
도 1, 도 2에 도시하는 구성의 장치에서, 이하와 같이 섬유 웹을 제조하였다. 또한, 연신 장치(3)는 기류 통로(9)의 단면이 직사각형이며, 기류 통로(9)의 유입구(14)부터 유출구(15)까지의 길이 L을 200mm, 제2 기류 통로(11)의 길이 L2를 50mm, 제3 기류 통로(12)의 길이 L3을 50mm, 제4 기류 통로(13)의 길이 L4를 50mm로 하였다. 또한, 제1 기류 통로의 간극 W1을 3mm, 제2 기류 통로의 간극 W2를 3mm, 제3 기류 통로의 간극 W3을 4mm, 제4 기류 통로(13)의 간극 W4를 5mm로 하였다. 기류 공급관의 기류 통로(9)에 대한 설치 각도는 15°로 하고, 기류 공급관의 폭은 0.2mm로 하였다. 또한, 연신 장치(3)의 기류 공급부에는 0.2MPa의 압축 공기를 공급하였다. 견인력의 측정을 실시한 결과, 표 1에 나타낸 바와 같이 37mN로 되었다. 또한, 기류 분사구 하류측 단부(8)에서의 기류 통로(9) 내 정압은 -6.3kPa로 되었다.
용융 유속(MFR) 35g/10분의 폴리프로필렌 수지를 압출기에서 용융하고, 방사 온도 235℃, 공경 φ0.30mm의 직사각형의 방사 구금(1)으로부터 단공 토출량 0.56g/분으로 방출하고, 얻어진 사조를 냉각 장치(19)에서 냉각 고화한 후, 연신 장치(3)에 공급 압력 0.20MPa의 압축 공기를 공급함으로써 견인, 연신하고, 이동하는 네트 상에 포집하여 폴리프로필렌 장섬유를 포함하는 섬유 웹을 얻었다.
얻어진 폴리프로필렌 장섬유의 특성은 단섬유 섬유 직경이 16.6㎛이며, 이로부터 환산한 방사 속도는 2,951m/분이었다.
[실시예 2]
제2 기류 통로(11)와 제3 기류 통로(12)와 제4 기류 통로(13)의 합계 길이가 긴 패턴으로서, 기류 통로(9)의 유입구(14)부터 유출구(15)까지의 길이 L을 350mm, 제2 기류 통로(11)의 길이 L2를 100mm, 제3 기류 통로(12)의 길이 L3을 100mm, 제4 기류 통로(13)의 길이 L4를 100mm로 한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하였다.
견인력의 측정을 실시한 결과, 표 1에 나타낸 바와 같이 40mN으로 되었다. 또한, 기류 분사구 하류측 단부(8)에서의 기류 통로(9) 내 정압은 -5.5kPa로 되었다.
얻어진 폴리프로필렌 장섬유의 특성은 단섬유 섬유 직경이 16.1㎛이며, 이로부터 환산한 방사 속도는 3,043m/분이었다.
[실시예 3]
제2 기류 통로(11)와 제3 기류 통로(12)와 제4 기류 통로(13)의 합계 길이가 짧은 패턴으로서, 기류 통로(9)의 유입구(14)부터 유출구(15)까지의 길이 L을 140mm, 제2 기류 통로(11)의 길이 L2를 30mm, 제3 기류 통로(12)의 길이 L3을 30mm, 제4 기류 통로(13)의 길이 L4를 30mm로 한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하였다.
견인력의 측정을 실시한 결과, 표 1에 나타낸 바와 같이 35mN으로 되었다. 또한, 기류 분사구 하류측 단부(8)에서의 기류 통로(9) 내 정압은 -7.2kPa로 되었다.
얻어진 폴리프로필렌 장섬유의 특성은 단섬유 섬유 직경은 17.4㎛이며, 이로부터 환산한 방사 속도는 2816m/분이었다.
[실시예 4]
기류 유로(9)를 형성하는 한 쌍의 외벽 부재(5)의 한쪽의 통로 형성면이, 제2 기류 통로(11)부터 제4 기류 통로(13) 사이에서 주행 사조 방향과 평행인 연속적인 일평면으로 형성되어 있는 패턴으로서, 도 8에 도시하는 바와 같은 연신 장치(3)를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하였다.
견인력의 측정을 실시한 결과, 표 1에 나타낸 바와 같이 39mN으로 되었다. 또한, 기류 분사구 하류측 단부(8)에서의 기류 통로(9) 내 정압은 -6.5kPa로 되었다.
얻어진 폴리프로필렌 장섬유의 특성은 단섬유 섬유 직경이 16.3㎛이며, 이로부터 환산한 방사 속도는 3,005m/분이었다.
[비교예 1]
제2 기류 통로를 확대하지 않는 패턴으로서, 제2 기류 통로(11)의 간극 W2를 4mm로 하고, 도 2에 있어서의 제2 기류 통로와 제3 기류 통로의 단면 형상, 단면적이 동일하게 되도록 한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하였다.
견인력의 측정을 실시한 결과, 표 1에 나타낸 바와 같이 34mN으로 되었다. 또한, 기류 분사구 하류측 단부(8)에서의 기류 통로(9) 내 정압은 -7.0kPa로 되었다.
얻어진 폴리프로필렌 장섬유의 특성은 단섬유 섬유 직경이 17.6㎛이며, 이로부터 환산한 방사 속도는 2,783m/분이었다.
[비교예 2]
제4 기류 통로(13)를 확대하지 않는(즉, 실질적으로 제4 기류 통로를 마련하지 않는) 패턴으로서, 제4 기류 통로(13)의 간극 W4를 4mm로 하고, 도 2에 있어서의 제3 기류 통로와 제4 기류 통로의 단면 형상, 단면적이 동일하게 되도록 한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하였다.
견인력의 측정을 실시한 결과, 표 1에 나타낸 바와 같이 30mN으로 되었다. 또한, 기류 분사구 하류측 단부(8)에서의 기류 통로(9) 내 정압은 -5.8kPa로 되었다.
얻어진 폴리프로필렌 장섬유의 특성은 단섬유 섬유 직경은 18.6㎛이며, 이로부터 환산한 방사 속도는 2,634m/분이었다.
[비교예 3]
제3 기류 통로(12), 제4 기류 통로(13)에 대하여 제2 기류 통로(11)가 긴 패턴으로서, 기류 통로(9)의 유입구(14)부터 유출구(15)까지의 길이 L을 200mm, 제2 기류 통로(11)의 길이 L2를 75mm, 제3 기류 통로(12)의 길이 L3을 25mm, 제4 기류 통로(13)의 길이 L4를 50mm로 한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하였다.
견인력의 측정을 실시한 결과, 표 1에 나타낸 바와 같이 32mN으로 되었다. 또한, 기류 분사구 하류측 단부(8)에서의 기류 통로(9) 내 정압은 -5.5kPa로 되었다. 얻어진 폴리프로필렌 장섬유의 특성은 단섬유 섬유 직경은 18.1㎛이며, 이로부터 환산한 방사 속도는 2,707m/분이었다.
[비교예 4]
제2 기류 통로(11), 제3 기류 통로(12)에 대하여 제4 기류 통로(13)가 긴 패턴으로서, 기류 통로(9)의 유입구(14)부터 유출구(15)까지의 길이 L을 200mm, 제2 기류 통로(11)의 길이 L2를 32.5mm, 제3 기류 통로(12)의 길이 L3을 32.5mm, 제4 기류 통로(13)의 길이 L4를 75mm로 한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하였다.
견인력의 측정을 실시한 결과, 표 1에 나타낸 바와 같이 31mN으로 되었다. 또한, 기류 분사구 하류측 단부(8)에서의 기류 통로(9) 내 정압은 -6.6kPa로 되었다.
얻어진 폴리프로필렌 장섬유의 특성은 단섬유 섬유 직경은 18.4㎛이며, 이로부터 환산한 방사 속도는 2,663m/분이었다.
Figure 112020097568719-pct00001
본 발명의 연신 장치는 부직포용 사조의 연신에 한하지 않고, 각종 직편물 등 다른 용도의 사조의 연신에도 응용할 수 있다.
1: 방사 구금
2: 사조
3: 연신 장치
4: 컨베이어
5: 외벽 부재
6: 기류 공급부의 버퍼
7: 기류 분사구
8: 기류 분사구 하류측 단부
9: 기류 통로
10: 제1 기류 통로
11: 제2 기류 통로
12: 제3 기류 통로
13: 제4 기류 통로
14: 유입구
15: 유출구
16: 장력계
17: 데구스
18: 정압 측정구
19: 냉각 장치
20: 측벽 부재
90: 통로 형성면

Claims (8)

  1. 열가소성 폴리머를 용융 방사하여 얻어진 사조의 유입구 및 유출구를 갖는 통로 내에서, 그 사조의 주행 경로의 외측으로부터 내측 방향으로 기류를 분사하여 해당 사조를 연신하는 연신 장치이며, 사조의 유입구 및 유출구를 갖는 상기 통로는 제1 기류 통로, 기류 분사구, 제2 기류 통로, 제3 기류 통로 및 제4 기류 통로를 사조 주행 방향에 관하여 이 순서로 연속해서 구비하고, 다음의 (i) 내지 (iv)를 만족하는 것을 특징으로 하는, 연신 장치.
    (i) 상기 제3 기류 통로는 유로 단면적이 사조 주행 방향에 관하여 일정하다.
    (ii) 상기 제2 기류 통로는 유로 단면적이 상기 제3 기류 통로보다 작고, 또한 그 유로 단면적이 사조 주행 방향에 관하여 일정 및/또는 점증하고 있다.
    (iii) 상기 제4 기류 통로는 유로 단면적이 제3 기류 통로보다 크고, 또한 그 유로 단면적이 사조 주행 방향에 관하여 일정 및/또는 점증하고 있다.
    (iv) 상기 제2 기류 통로의 사조 주행 방향의 길이 L2와, 상기 제3 기류 통로의 사조 주행 방향의 길이 L3과, 상기 제4 기류 통로의 사조 주행 방향의 길이 L4가 다음 관계식을 만족한다.
    (L3+L4)/(L2+L3+L4)≥0.6
    L4/(L2+L3+L4)≤0.4
  2. 제1항에 있어서, 상기 L2와 상기 L3과 상기 L4의 합(mm)이 다음 관계식을 만족하는, 연신 장치.
    L2+L3+L4≥100
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2 기류 통로의 최소 유로 단면적 H2MIN과, 상기 제3 기류 통로의 유로 단면적 H3과, 상기 제4 기류 통로의 최대 유로 단면적 H4MAX가 다음 관계식을 만족하는, 연신 장치.
    1.05≤H3/H2MIN
    1.05≤H4MAX/H3
  4. 제1항에 있어서, 사조의 유입구 및 유출구를 갖는 상기 통로는 대향하는 한 쌍의 외벽 부재로 형성되고, 상기 한 쌍의 외벽 부재의 한쪽의 통로 형성면은, 사조 주행 방향에 관하여 상기 제2 기류 통로부터 상기 제4 기류 통로까지의 사이가, 상기 사조 주행 방향에 평행인 연속적인 일평면으로 형성되어 있는, 연신 장치.
  5. 방사 구금과, 방사된 사조의 냉각 장치와, 제1항에 기재된 연신 장치를 사조 주행 방향으로 이 순서로 갖는, 섬유의 제조 장치.
  6. 방사 구금과, 방사된 사조의 냉각 장치와, 제1항에 기재된 연신 장치와, 네트를 구비한 섬유 웹의 컨베이어를 사조 주행 방향으로 이 순서로 갖는, 섬유 웹의 제조 장치.
  7. 방사 구금으로부터 열가소성 폴리머를 용융 방사함으로써 사조를 형성하고, 해당 사조를 냉각 고화한 후, 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 연신 장치에 의해 상기 사조를 연신하는, 섬유의 제조 방법.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 장치를 사용하여 섬유 웹을 제조하는, 섬유 웹의 제조 방법.
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