친환경 합사장치

친환경 합사장치{Eco compounding device capable}

본 발명은 친환경 합사장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구조적으로 간단하면서도 하나의 장치를 통해 다양한 합사 형태를 갖는 실을 만들 수 있고 나아가 히팅블럭에서 발생하는 유해가스를 제거할 수 있는 집진장치가 설치되어 작업환경을 개선할 수 있는 친환경 합사장치에 관한 것이다.

여러가지 이유로 2종류의 실이 합사된다. 일반적인 합사 형태는 두 가닥의 실을 트위스트시켜 단순히 꼬아 놓은 형태이기 때문에 상호 결속력이 약하고, 두꺼워 편직 등 직물 제조작업상 불편함이 존재한다.

뿐만 아니라, 트위스트 방식을 구현하기 위해 구조적으로 복잡다대한 구성을 갖추어야 하므로 설비비를 증대시키는 단점도 있다.

특히, 서로 다른 재질이나 혹은 색을 조합할 필요가 있을 때 종래 트위스트 방식은 단순 꼬아짐으로 인해 불균등한 합사가 이루어지므로 품질 측면은 물론 내구성도 떨어지는 단점이 있다.

이를 개선한 예로, 압축공기를 이용하여 일정한 장력을 갖고 이동하는 두 가닥의 실을 합사하는 기술이 있는데, 이는 고압의 공기가 쏘아짐으로 인해 두 가락의 실을 구성하는 필라멘트들이 상호 엇갈리면서 일종의 니들펀칭과 같은 효과로 서로 얽혀 일체화됨으로써 강한 결속력과 얇은 두께를 갖는 합사 형태를 구현한 것이다.

또한, 합사를 이루기 위한 합사장치도 다양하게 개시되고 있다.

이 중에서도, 특수원단을 만들기 위해 폴리에스테르 소재의 고수축사와 방적사를 합사하는 경우, 보통 압축공기로 합사한 후 일정한 장력으로 보빈에 감거나 혹은 압축공기로 합사한 후 히팅존을 통과시켜 수축시킨 후 보빈에 감는 형태로 합사가 이루어지는데, 이들은 방식이 달라 각각 별개의 합사장치를 구비해야 하는 단점이 있다.

때문에, 설비비가 많이 들고, 합사장치가 차지하는 공간도 넓어야 하므로 설치 용적율이 커 매우 비효율적인 한계를 가지고 있다.

뿐만 아니라, 압축공기를 이용한 합사시에도 압축공기가 지속적으로 공급되고 있는 상태에서 2가닥의 실이 지나가면서 합사되는 것이므로 다양한 합사 형상을 구현하는데에도 한계가 있었다.

나아가 합사된 실이 히팅장치를 거치는 경우에는 히팅장치에서 발생하는 유해가스에 의해 밀폐된 작업장이 오염되는 문제가 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 구조적으로 간단하면서도 하나의 장치를 통해 다양한 합사 형태를 갖는 실을 만들 수 있으며, 실의 합사공정시에 발생되는 유해가스를 효율적으로 배기시킬 수 있는 친환경 합사장치를 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 히팅블럭을 사이에 두고 일측에는 제1처리부가 마련되고, 타측에는 제2처리부가 마련되며, 상기 히팅블럭 및 제1,2처리부의 일측단에는 압축공기를 생성하는 콤프레샤를 갖춘 기계실이 설치되어 제1,2실패로부터 인출되는 제1,2실을 압축공기로 합사하여 혼합사를 만드는 합사장치로서, 상기 히팅블럭에는 상기 혼합사를 제1처리부로부터 제2처리부로 이동시킬 때 일정온도로 가열 수축시키는 실유로가 형성되며; 상기 제1처리부에는 제1,2실이 감겨있는 제1,2실패, 풀려나온 제1,2실을 압축공기로 압축하여 합사시키는 압축공기분사노즐, 합사된 혼합사의 장력을 조절하는 장력조절기, 장력조절된 혼합사를 권취안내하는 제1실가이드, 제1실가이드를 통해 안내된 혼합사를 권취하는 제1보빈을 구비하되, 상기 압축공기분사노즐은 개폐밸브를 갖는 압축공기공급관의 선단에 고정되고, 상기 압축공기공급관은 상기 히팅블럭과 평행하게 배열된 상에 간격을 두고 다수 고정되며, 상기 압축공기공급관의 후단에는 상기 콤프레샤로부터 압축공기를 공급받는 공급호스가 연결되며; 상기 제2처리부에는 상기 실유로를 거친 혼합사를 감을 수 있는 제2보빈, 상기 제2보빈의 하방에서 혼합사를 제2보빈으로 안내하도록 상기 제1실가이드와 동일한 구조로 설치된 제2실가이드를 구비하고; 상기 압축공기분사노즐의 전단인 압축공기공급관 상에는 압축공기조절유닛을 더 설치하되, 상기 압축공기조절유닛은 압축공기공급관 상에 설치된 그보다 더 큰 직경의 원통형 유닛하우징과, 상기 유닛하우징의 양측면에 각각 고정된 제1,2모터와, 상기 유닛하우징을 관통하여 내부로 유입된 제1,2모터의 각 모터축에 고정되고 서로 미세한 간격을 두고 마주보게 설치된 제1,2원판 및 상기 제1원판 상에 원주방향으로 일정간격을 두고 형성된 다수의 정공형 제1구멍과, 상기 제2원판 상에 원주방향으로 일정간격을 두고 다수 형성된 호형태의 장공형 제2구멍을 포함한 것을 특징으로 하는 친환경 합사장치를 제공한다.

이때, 상기 장력조절기는 상기 노즐프레임 상부에 간격을 두고 평행하게 설치된 조절기프레임, 상기 압축공기분사노즐과 대응되는 위치의 상기 조절기프레임 상에 고정된 조절기판, 상기 조절기판의 상면에 제자리 회전가능하게 축고정되며 서로 엇갈려 설치된 한 쌍의 도르레, 상기 한 쌍의 도르레 양측에 구비되어 혼합사를 도르레 쪽으로 안내하여 인입시키거나 인출시키는 후크형 입구가이드 및 후크형 출구가이드를 포함하여 구성되는 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 히팅블럭의 상면에는 혼합사를 실유로로 유도하는 상부안내롤이 더 설치되고, 상기 실유로의 내부 하측에는 상기 실유로로 유도된 혼합사를 굴절시켜 제2처리부로 배출안내하는 하부안내롤이 더 구비된 것에도 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 구조적으로 간단하면서도 하나의 장치를 통해 다양한 합사 형태를 갖는 실을 만드는 효과를 얻을 수 있으며, 실의 합사공정시에 발생되는 유해가스를 효율적으로 배기시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1a는 본 발명에 따른 합사장치를 개략적으로 보인 모식적인 단면도이다.
도 1b는 본 발명에 따른 합사장치의 개략적인 평면 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 합사장치의 일부를 발췌하여 보인 예시적인 사시도이다.
도 3 및 도 4는 도 2의 요부인 'A', 'B'를 각각 확대하여 보인 예시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 합사장치로 합사된 실의 합사 형태를 예시한 예시도이다.
도 6은 도 5의 합사 형태를 구현하기 위한 압축공기조절유닛의 예시도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에 따른 합사장치는 도 1a 및 도 1b의 예시와 같이, 히팅블럭(100)을 사이에 두고 일측에는 제1처리부(200)가 마련되고, 타측에는 제2처리부(300)가 마련되며, 이들의 일단에는 기계실(MR)이 구비된다.

이때, 상기 히팅블럭(100)에는 종방향으로 실유로(110)가 형성되는데, 상기 실유로(110)의 상단은 상기 히팅블럭(100)의 상면에 구멍이 뚫린 형태이고 상기 실유로(110)의 하단은 상기 히팅블럭(100)의 하측에서 제2처리부(300) 쪽으로 수직하게 굴절된 상태로 구멍이 뚫린 형태이다.

그리고, 상기 히팅블럭(100)의 상면에는 간격을 두고 상부안내롤(120)이 설치되며, 상기 실유로(110)의 굴절된 부분에는 하부안내롤(130)이 설치되고, 상기 하부안내롤(130)과 동일평면상의 제2처리부(300) 하측에는 방향전환롤(140)이 설치된다.

또한, 상기 상부안내롤의 상부로는 집진장치(F)가 설치될 수 있는데, 이때, 상기 집진장치(F)는 상기 히팅블럭(100)에 의해 혼합사가 가열될 때 발생하는 유해가스를 집진하도록 구성된다. 보다 구체적으로, 혼합사가 실유로(110)를 경유할 때 발생되는 유해가스가 덕트로 흡입되도록 송풍기가 설치되는 공지의 집진장치(F)가 채용될 수 있는 것이다.

아울러, 상기 제1처리부(200)의 하부에는 합사 대상 실, 즉 제1,2실(S1,S2)을 감고 있는 두 개의 실패, 즉 제1,2실패(210,220)가 구비되고, 상기 제1,2실패(210,220)로부터 풀려나온 제1,2실(S1,S2)을 압축공기를 가해 합사시키는 압축공기분사노즐(230)이 구비되며, 상기 압축공기분사노즐(230)을 거쳐 합사된 실(이하, '혼합사'라 함)의 장력을 조절하는 장력조절기(240)가 구비되고, 장력조절된 혼합사(S)를 제1보빈(260)에 권취할 때 균일하게 권취되도록 안내하는 제1실가이드(250)가 구비된다.

이때, 상기 압축공기분사노즐(230)로 공급되는 압축공기는 기계실(MR)에 설치된 콤프레샤(CP)로부터 생성되며, 생성된 압축공기는 에어라인(AIR)을 타고 히팅블럭(100)의 양측으로 분배된 후 상기 압축공기분사노즐(230)로 공급된다.

또한, 상기 제2처리부(300)의 적소에는 합사된 혼합사(310)를 감을 수 있는 제2보빈(310)이 마련된다.

뿐만 아니라, 상기 제2보빈(310)의 하방에는 상기 제1실가이드(250)와 동일한 구조의 제2실가이드(320)가 구비되어 혼합사(S)를 제2보빈(310)에 균일하게 감을 수 있도록 구성된다.

여기에서, 상기 제1,2실가이드(250,320)는 상기 기계실(MR)에 설치된 동력원에 의해 히팅블럭(100)의 양측에서 동일하게 배열된 상태로 직선왕복운동하는 후술할 실가이드바(252)에 의해 균일하게 움직이면서 제1,2보빈(260,310)에 균일하게 감을 수 있게 된다.

이러한 구성에 따라, 본 발명에 따른 합사장치는 하나의 장치를 통해 3가지 타입의 합사 기능을 수행할 수 있다.

먼저, 제1,2실(S1,S2)을 압축공기로 합사한 후 제1보빈(260)에 감는 합사 형태를 첫번째로 예시할 수 있다.

이 경우는, 제1처리부(200)만 활용되는 경우이다.

그리고, 제1,2실(S1,S2)을 압축공기로 합사한 후 제1보빈(260)을 거치지 않고 히팅블럭(100)을 거쳐 히팅되면서 수축된 혼합사(S)를 이룬 다음 제2보빈(310)에 감기는 합사 형태를 두번째로 예시할 수 있다.

이 경우는, 압축공기로 합사 후 히팅방식으로 혼합사를 수축시키는 예가 된다.

또한, 제1,2실(S1,S2)을 합사하지 않은 상태로 직접 히팅블럭(100)에 통과시켜 수축과 동시에 합사가 일어나게 하고, 그런 후에 제2보빈(310)에 감는 합사 형태로서 세번째 예시가 될 수 있다.

이때, 상기 히팅블럭(100)은 다수의 히터(미도시)가 내장되며, 히팅되는 실유로(110)의 내부 온도는 약 180℃ 정도이다.

뿐만 아니라, 본 발명에서 사용되는 제1,2실(S1,S2)은 다양한 소재가 될 수 있지만, 특히 제1실(S1)은 폴리에스테르와 같은 고수축사, 제2실(S2)은 수축률이 적은 방적사가 될 수 있다.

그럼, 도 2 내지 4를 참고하여 보다 구체적인 구성에 대해 설명한다.

먼저, 제1처리부(200) 상에서 히팅블럭(100)과 평행하게 배열 고정된 노즐프레임(NF)이 구비되고, 상기 노즐프레임(NF) 상에 간격을 두고 다수의 압축공기공급관(232)이 고정되며, 상기 압축공기공급관(232)의 선단에는 상기 압축공기분사노즐(230)이 조립되고, 상기 압축공기공급관(232)의 후단에는 압축공기를 생성하는 콤프레샤(CP)로부터 에어라인(AIR)을 통해 이송된 압축공기를 공급받을 수 있도록 공급호스(236)가 연결되며, 상기 압축공기공급관(232) 상에는 개폐밸브(234)가 설치되어 압축공기를 선택적으로 단속(斷續)할 수 있도록 구성된다.

때문에, 이러한 구조에서는 개폐밸브(234)가 열려 있는 한 압축공기는 계속 공급되므로 제1실(S1)과 제2실(S2)이 합사된 혼합사(S)는 거의 하나의 실처럼 붙어 있는 형태가 된다.

그리고, 상기 노즐프레임(NF) 상부에는 간격을 두고 평행하게 조절기프레임(AF)이 설치되고, 상기 조절기프레임(AF)에는 상기 압축공기분사노즐(230)과 대응되는 위치에 조절기판(242)이 고정되며, 상기 조절기판(242)의 상면에는 한 쌍의 도르레(244)가 엇갈려 제자리회전 가능하게 축고정되고, 상기 한 쌍의 도르레(244) 양측에는 후크형 입구가이드(246)와 후크형 출구가이드(248)가 설치된다.

따라서, 혼합사(S)는 후크형 입구가이드(246)를 거쳐 한 쌍의 도르레(244)를 'S'자 형태로 엇갈려 경유한 다음 후크형 출구가이드(246)를 통해 인출된 후 실가이드(250)로 이동하게 되는데, 이때 한 쌍의 도르레(244)를 경유하는 동안 장력이 조절된다.

아울러, 상기 조절기프레임(AF)의 상측에는 간격을 두고, 일정한 속도로 좌우 직선왕복운동하는 실가이드바(252)가 구비되고, 상기 실가이드바(252)에는 상기 장력조절기(240)와 대응되는 위치에 실가이드(250)가 고정된다.

이때, 상기 실가이드바(252)는 히팅블럭(100)을 사이에 두고 평행하게 한 쌍이 구비되며, 한 쌍의 상기 실가이드바(252) 일단은 기계실(MR)에 노출되고, 기계실(MR)에 노출된 단부는 연결대(500)에 의해 연결되며, 연결대(500)에는 이를 직선왕복운동시키는 동력원이 연결된다.

다만, 상기 실가이드바(252)를 직선왕복운동시키는 동력원은 다양한 형태가 될 수 있으므로 굳이 한정하지는 않지만, 예를 들자면 캠 방식 혹은 스텝모터를 이용한 왕복운동 가능한 방식의 공지된 구동원이 연결되어 상기 실가이드바(252)를 일정한 속도로 균일하게 직선왕복운동가능하게 구성되는데, 설명의 편의상 길이 일부에 설치되는 지지롤러 등은 모두 생략하였다.

여기에서, 상기 실가이드바(252)가 왕복직선운동을 균일한 속도로 해야 하는 이유는 제1보빈(260)에 혼합사(S)가 감길 때 제1보빈(260)의 길이에 맞춰 혼합사(S)가 균일하게 감길 수 있도록 혼합사(S)가 감기는 위치를 변동시키기 위함이다.

또한, 상기 실가이드바(252)의 상측에는 간격을 두고 롤프레임(262)이 고정되고, 상기 롤프레임(262)에는 상기 실가이드(250)와 대응되는 위치에 힌지베이스(264)가 고정되며, 상기 힌지베이스(264)에는 '∩' 형상의 롤브라켓(266)이 회전가능하게 힌지 고정되고, 상기 롤브라켓(266)의 양단에는 구동안내원판(268)이 제자리회전가능하게 축고정되며, 상기 구동안내원판(268)의 각 안쪽면, 즉 서로 마주보는 면에는 홈이 형성되어 있어 상기 제1보빈(260)의 양단에서 돌출된 부위를 끼워넣어 교체 가능하게 조립할 수 있도록 구성된다.

뿐만 아니라, 설명의 편의상 도시하지 않았으나 상기 롤브라켓(266)에는 손잡이가 연결고정되어 손잡이를 잡고 들어 올리면 상기 힌지베이스(264)를 중심으로 상기 롤브라켓(266)과 함께 제1보빈(260)을 반시계방향으로 회전시켜 들어 올릴 수 있게 된다.

물론, 도 2에서 도시하지 않은 제2보빈(310)도 제1보빈(260)과 동일한 설치구조를 가짐이 바람직하다.

그리고, 상기 제1보빈(260)의 하방에는 간격을 두고 회전구동축(270)이 구동원에 의해 일방향으로 균일한 속도로 회전될 수 있게 구성되고, 상기 회전구동축(270)에는 상기 구동안내원판(268)과 구름접촉하는 구동원판(272)이 고정된다.

이때, 상기 회전구동축(270)은 기계실(MR)에 설치된 모터와 같은 구동원에 의해 회전 구동되게 구성된다.

따라서, 상기 롤브라켓(266)이 하강하여 상기 구동안내원판(268)이 항상 회전되고 있는 상기 구동원판(272)과 접촉하게 되면 함께 회전되면서 혼합사(S)를 제1보빈(260)에 감을 수 있고, 감기를 마치고자 할 경우에는 상기 제1보빈(260)을 들어 올리기만 하면 된다.

그러면, 구동원판(272)은 계속 회전됨에도 불구하고, 이와 접촉상태가 해제된 제1보빈(260)은 회전이 정지되어 더이상 혼합사(S)를 감을 수 없게 된다.

때문에, 다 감긴 제1보빈(260)을 교체할 때, 비상사태 등으로 비상정지시 등 여러 상황에 맞게 운용하면 된다.

아울러, 상기 히팅블럭(100)은 상기 롤프레임(262)과 평행하게 간격을 두고 설치되며, 혼합사(S)를 수축시킬 필요가 있을 경우 혼합사(S)를 상부안내롤(120)로 유도한 다음 실유로(110)를 통해 제2처리부(300)로 이동시킨 다음 제2보빈(310)에서 감으면 된다.

한편, 본 발명에 따른 혼합사(S)는 상술한 합사장치를 이용할 경우 제1,2실(210,220)이 하나로 붙어 있는 형태로만 나오기 때문에 좀 더 다양한 형태의 혼합사(S)를 구현함으로써 다양한 형태의 편직물 혹은 직물을 만들 수 있도록 도 5의 (a),(b)와 같이 변형시킬 수 있다.

이것은 제1실(210)과 제2실(220)의 수축율이 다르기 때문에 응용하기 쉽다.

예컨대, 압축공기를 단속적으로 쏘아주게 되면 제1,2실(210,220)이 하나로 붙은 상태가 아닌 도 5의 (a)와 같이, 합사점(PO)이 띄엄 띄엄 형성되어 합사점(PO)을 제외한 부위에서는 제1,2실(210,220)이 서로 떨어져 있는 형태의 혼합사(S)를 만들 수 있다.

이때, 압축공기를 쏘아줄 때 단속하는 주기를 랜덤하게 하면 합사점(PO)이 랜덤하게 형성되어 아주 불규칙한 형태의 독특한 모양을 갖는 직물을 만들 수 있고, 주기적으로 단속하면 합사점(PO)이 균일한 간격으로 형성되므로 또다른 느낌의 혼합사 제조가 가능하게 된다.

이에 더하여, 도 5의 (b)와 같이, 히팅블럭(100)을 통해 열처리를 하게 되면 상대적으로 수축율이 낮은 제2실(S2)은 제1실(S1)이 수축할 때 덜 수축하게 되므로 실제로는 제2실(S2)이 약간 늘어지면서 쳐진 형태(합사점을 기준으로 볼 때)의 또다른 느낌을 갖는 혼합사 제조가 가능하게 된다.

여기에서, 압축공기를 단속적으로 쏘아주기 위해 도 6의 예시와 같은 압축공기조절유닛(400)을 압축공기분사노즐(230)의 앞인 압축공기공급관(232) 상에 더 설치할 수 있다.

도 6에 따르면, 상기 압축공기조절유닛(400)은 압축공기공급관(232) 상에 설치된 그보다 더 큰 직경의 원통형 유닛하우징(410)과, 상기 유닛하우징(410)의 양측면에 각각 고정된 제1,2모터(420,440)와, 상기 유닛하우징(410)을 관통하여 내부로 유입된 제1,2모터(420,440)의 각 모터축에 고정되고 서로 미세한 간격을 두고 마주보게 설치된 제1,2원판(430,450) 및 상기 제1원판(430) 상에 원주방향으로 일정간격을 두고 형성된 다수의 정공형 제1구멍(432)과, 상기 제2원판(450) 상에 원주방향으로 일정간격을 두고 다수 형성된 호형태의 장공형 제2구멍(452)을 포함하여 구성된다.

따라서, 균일한 합사점(PO)을 형성하고 싶을 때는 제2구멍(452)이 압축공기공급관(232)의 관로와 일치되게 한 상태로 고정하고, 그 상태에서 제1원판(430)을 균일한 속도로 회전시키면 제1구멍(432)이 균일한 속도로 제2구멍(452)과 일치되면서 공기가 공급되기 때문에 제1구멍(432)이 없는 부분이 압축공기공급관(232)의 관로와 일치되면 공기 공급이 이루어지지 않고, 제1구멍(432)과 일치되었을 때만 공기공급이 가능하므로 단속 기능을 구현시킬 수 있는 것이다.

때문에, 합사점(PO)의 간격을 좁게 하고 싶을 때는 제1모터(420)의 회전속도를 빨리하면 되고, 반대일 경우에는 느리게 하면 된다.

또한, 랜덤하게 구현하고 있을 때는 제1,2모터(420,440)를 서로 다른 속도로 회전시키면 된다.

이와 같이, 회전속도, 제1,2구멍의 일치 정도 등을 조절함으로써 다양한 형태의 혼합사를 만들 수 있게 된다.

100: 히팅블럭 200: 제1처리부
300: 제2처리부 400: 압축공기조절유닛