고밀도 화학섬유 직물의 제직방법 및 장치

고밀도 화학섬유 직물의 제직방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR WEAVING HIGH-DENSITY SYNTHETIC FIBER CLOTH}

도 1은 본 발명에 의한 제직장치를 나타낸 장치 구성도.

도 2a는 종래 기술에 의하여 상온에서 고밀도 직물을 제직한 경우의 경사장력 변동곡선을 나타낸 그래프.

도 2b는 본 발명에 의하여 고온에서 고밀도 직물을 제직한 경우의 경사장력 변동곡선을 나타낸 그래프.

도 3a는 종래 기술에 의하여 상온에서 제직한 고밀도 직물을 나타낸 조직도.

도 3b는 본 발명에 의하여 고온에서 제직한 고밀도 직물을 나타낸 조직도.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10: 클로스펠 100: 경사빔

110: 백 레스트 롤러 120: 헬드 프레임

130: 리드 140: 감기 롤러

200: 가열장치부 210: 반사판

220: 노즐 230: 세라믹 히터

300: 덕트 301: 흡입구

310: 집진장치 320: 송풍기

본 발명은 고밀도 화학섬유 직물의 제직방법 및 제직장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고밀도 화학섬유 직물의 제직을 함에 있어 보다 더욱 밀도가 높은 제직이 가능하고 기계가 원활히 작동되도록 하며 직기 운전 효율이 증가하고 직물 조직이 균일하도록 하는 고밀도 화학섬유 직물을 제직하는 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.

폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등 화학섬유로 이루어진 고밀도 직물은 부드러운 터치감을 제공하고 유해물질을 차단함으로써 항균, 항취 작용과 같은 기능적 특성을 제공하는 등 많은 장점이 있으나, 고밀도 직물일수록 제직시 바디침력(beat-up force)이 증가하여 전체 직기가 큰 힘을 받게 되고, 특히 리드가 직접적으로 힘을 받는데 직물이 고밀도일수록 리드(reed) 살은 얇게 형성되므로 큰 힘을 받는 리드가 휘어지는 현상으로 인하여 불량 원단이 생겨날 우려가 크다는 문제점이 있다.

따라서 종래의 산업용 고밀도 직물의 제직을 위한 기술은 권취(take-up)와 송출(let-off) 시스템을 강화하고 바디침력(beat-up force)을 줄이기 위한 메카니즘 중심의 연구개발에 초점을 맞추고 있다.

그러나 상기와 같은 직기의 기계적 특성의 향상을 통한 고밀도 직물의 제직 기술은 직기에 대한 원천기술과 오랜 시행착오를 통해 얻은 풍부한 경험 및 지식을 전제로 하는 것이어서, 이를 보유하고 있지 못한 대다수의 제직업자들로서는 값비싼 직기를 구입하여 사용하는 것 외에는 고밀도 직물 제직의 문제점과 어려움을 한 번에 쉽게 해결해 줄 수 있는 방법을 찾지 못하고 있는 실정이다.

본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 본 발명은 열에 민감하다는 화학섬유 원사의 물리적 특성을 변화시킴으로써 직기가 보다 원활하게 작동하게 하고, 보다 고밀도의 직물을 제직할 수 있게 하며, 직물 조직의 불균일도를 감소시켜 스크린 직물과 같이 규칙적인 조직이 생명인 직물을 보다 안정적으로 얻을 수 있는 수단을 제공하는 데 그 목적이 있다.

이와 같은 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 고밀도 화학섬유 직물의 제직방법에 있어서, 경사와 위사가 얽히면서 조직이 형성되는 점인 클로스펠(cloth fell)을 가열하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 클로스펠의 가열은 경사와 위사의 유리전이점(glass transition temperature) 미만으로서 상기 유리전이점과 근접한 온도로 가열한다. 또한, 상기 가열은 복사열에 의한 방식 또는 열풍을 가하는 열풍 방식인 것이 바람직하다.

또한, 상기 열풍 방식은 클로스펠의 가열에 사용된 열풍의 일부를 회수하여 다시 가열에 사용되도록 순환시키는 열풍 순환 방식인 것이 바람직하다.

또한, 상기 열풍 순환 방식에 따라 회수된 열풍이 가열에 재사용되기 전에 회수된 열풍 내의 먼지 및 이물질이 집진장치에 의해 제거되도록 하는 것이 바람직 하다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 화학섬유를 소재로 하는 고밀도 직물의 제직장치에 있어서, 경사와 위사가 얽히면서 조직이 형성되는 점인 클로스펠을 가열하기 위하여 상기 클로스펠에 근접하게 설치되는 가열장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고밀도 직물의 제직장치는 가열 온도를 일정 범위 내로 유지시키는 제어수단을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 고밀도 직물의 제직장치는 배출구는 상기 가열장치와 통하도록 연결되고 흡입구는 상기 가열장치로부터 배출된 열풍의 일부를 회수하기 위해 상기 클로스펠 쪽으로 향하는 덕트와, 상기 덕트의 도중에 설치되는 집진장치와, 상기 덕트의 도중에 설치되는 송풍기를 포함하여 구성되는 열풍 순환 장치를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 고밀도 직물의 제직장치는 사고처리나 수리의 필요가 있을 때 작업자가 클로스펠에 접근하기 용이하도록 상기 덕트 중 상기 가열장치와 연결된 부분을 움직이기 위한 기구장치를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시 예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고밀도 직물의 제직장치의 구성을 나타낸 것이다.

본 실시 예에 따른 제직장치는 직기부, 가열장치부, 열풍순환장치부, 기구장 치부 및 제어장치부로 구성된다.

직기부는 통상적인 직기와 같이 경사빔(100), 백-레스트 롤러(110), 헬드 프레임(heald frame)(120), 리드(130), 감기롤러(140)를 포함하여 구성된다.

가열장치부(200)는 1,500mm 폭의 직기부에서 경사와 최근 투입된 위사가 얽히면서 조직이 형성되는 부분인 클로스펠(clothfell)(10)에 최소한의 온도 편차의 열을 가하기 위한 장치로서, 클로스펠(10)의 근방에 설치하여 직기가 가동중일 때에는 클로스펠(10) 앞쪽에 놓여지고, 사고처리나 고장 수리시에는 작업자가 불편하지 않도록 클로스펠(10)로부터 먼 곳으로 옮겨진다.

화학섬유 직물의 고밀도 제직을 위한 클로스펠 가열장치부(200)는 고속으로 운동하는 비팅(beating) 부위에 대한 가열수단이므로 열 효율을 최대한 고려한 열풍 방식을 채택한다. 이때, 열풍 방식 대신 복사에 의한 열 전달 방식을 채택할 수 있으며, 복사 방식인 경우 히터를 클로스펠에 근접 설치하는 구성을 취하며 후술하는 열풍순환장치부는 불필요하다. 본 실시 예는 열풍 방식을 채택한 것으로서 이하에서는 열풍 방식에 의한 가열을 전제로 하여 설명한다.

가열장치부(200)는 후방에는 공기 구멍이 있는 반구형의 반사판(210)이 형성되고 전방에는 앞으로 갈수록 좁아지는 노즐(220)이 형성된 하우징과, 하우징 내부에 장착되는 세라믹 히터(230)를 포함하여 구성된다. 그리하여 상기 가열장치부(200)는 하우징을 관통하는 공기를 뜨겁게 하여 열풍이 발생되도록 하는 기능을 담당한다. 가열장치부(200)의 제작에 있어서, 클로스펠(10)이 적정 온도로 가열되도록 하는 최적 열량을 계산하고 그 결과를 하우징의 노즐 및 히터의 설계에 반영 한다.

가열장치부(200)에 의하여 원사 및 원단에 약 100℃ 이하의 열풍이 가해지면서 제직이 이루어지게 되면, 이는 많은 에너지 손실을 동반하고 작업장의 온도를 급격하게 상승시키는 요인이 되므로 현장에서의 적용을 위해서는 열풍의 회수가 요구된다. 따라서 발생 열의 30% 이상을 회수함으로써 열 손실을 줄이고 작업장의 환경을 개선할 수 있도록 하는 상기한 것과 같은 열풍순환장치부의 설치가 필요하다.

열풍순환장치부는 가열장치부(200)와 연결된 덕트(300)와, 집진장치(310)와, 송풍기(320)를 포함하여 구성된다. 덕트(300)의 흡입구(301)는 직기와 이격되어 직기 위쪽에 위치하며 상하 조절이 가능한 구조로 개발하여 작업자의 활동에 불편을 주지 않는 구조로 제작한다. 열풍순환장치부의 덕트(300) 도중에는 송풍기(320)가 장치되어 덕트(300)의 흡입구(301)를 통해 열풍을 유입시키고 유입된 열풍을 덕트(300)와 연결된 가열장치부(200)를 통해 내보낸다.

또한, 덕트(300)의 흡입구(301)와 송풍기(320) 사이의 덕트의 도중에는 필터 교환이 용이한 집진장치(310)가 설치된다. 본 실시 예는 열풍에 의해 고온 제직이 이루어지는 시스템으로서, 열풍에 이물질이 함유되어 있을 경우 클로스펠(10)에 손상을 줄 여지가 다분하므로 현장에 부유하는 실찌꺼기와 먼지가 순환하여 클로스펠(10)에 쏘아지는 경우가 없도록 집진장치(310)가 송풍기(320) 앞 부위에 연결된다.

덕트(300)는 가열장치부(200)와 연결된 부분이 덕트(300)의 나머지 고정된 부분에 대하여 힌지 운동을 할 수 있도록 구성되며, 덕트(300)의 가열장치부(200) 와 연결된 부분에는 이를 움직이게 하기 위한 기구장치부(미도시)가 연결되어 있다.

가열장치부(200)는 제직시 직기의 클로스펠(10)과 근접하게 장치되어야 그 효과를 발휘할 수 있으므로 제직시에는 가열장치부(200)의 노즐(220)이 클로스펠(10)과 최대한 가까이 접근하도록 하는 한편, 위사 불균일 위입 제거 등의 작업시 작업자의 작업이 용이하도록 클로스펠(10)로부터 먼 곳으로 치울 수도 있어야 한다. 이 때문에 가열장치부(200)를 이동시키기 위한 기구장치부가 필요한 것이다.

기구장치부는 다양하게 구성될 수 있는데, 예를 들어 핸들을 잡고 회전시키면 기어의 맞물림으로 인한 동력 전달에 의해 기구장치부와 연결되어 있는 가열장치부가 연결된 덕트 부분(302)을 힌지 축을 중심으로 회전시키는 방식의 구성일 수 있다.

제어장치부(미도시)는 직기와 호환성을 가지며 온도를 제어하는 기능을 담당하는 부분으로서, 제어장치부는 실리콘 제어 정류기(silicon controlled rectifier)를 적용하여 ± 5℃ 이내의 온도를 유지시키고, 직기가 가동을 멈추면 이에 따라 송풍기도 멈추게 함으로써 효율적인 운전이 가능하도록 하며, 비상벨이나 비상정지 스위치 등을 구비하여 안전성을 높이는 기능을 담당한다.

상기와 같이 구성된 제직장치를 이용하는 본 발명에 따른 고밀도 직물의 제직기술은 클로스펠을 상온 이상으로 가열하면서 제직하는 기술로서, 이 때 나일론이나 폴리에스테르 등 특히 열에 민감한 화학섬유 원사는 영(Young)률이나 마찰력 등 직물조직의 형성에 영향을 주는 물리적 성질이 변하게 되고, 그 결과 보다 원활 하게 제직이 이루어진다.

클로스펠의 가열 온도는 화학섬유의 유리전이점(glass transition temperature)을 넘지는 않되 유리전이점에 근접한 온도로 한다. 유리전이점은 화학섬유의 종류에 따라 다른데, 원사의 종류가 폴리에스테르라고 상정하면 가열 온도는 65~100℃로 한다.

도 2(a)와 도 2(b)는 상온 및 고온 제직 실험을 통해 측정한 경사장력 변동곡선을 나타내며, 이에 따르면 고온에서 제직이 이루어질 때 바디침으로 인한 최대 장력이 25% 이상 감소한 것으로 관찰되었다. 이로 인하여 장력 변동이 완화되어 직기에 가해지는 힘이 축소됨으로 기계가 원활하게 작동하게 되고, 경사의 절사율이 감소하여 직기 운전 효율이 증가하며, 동일한 직기에서 보다 고밀도의 직물을 제직할 수 있게 된다.

또한, 고온 상태에서 원사는 보다 부드러워지며 상대적으로 실 사이의 마찰력은 증가한다. 원사가 부드러워지며 마찰력이 증가함으로써 직기의 조직 형성이 보다 안정적으로 이루어 지며, 그 결과 직기의 기계적인 불균일도에 의해 유발되는 조직의 불균일도가 감소한다. 도 3(a)는 상온 제직에서 얻어진 평직의 예를 나타내는데, 기계적인 요인에 의해 정사각형이어야 할 조직이 상당히 불규칙적인 형태를 띠고 있다. 반면, 도 3(b)가 나타내는 고온 제직된 직물에서는 여타의 기계적인 조건이 동일함에도 불구하고 비교적 규칙적인 조직이 얻어졌다. 따라서 본 발명에 따른 고온 제직 기술은 스크린 직물과 같이 규칙적인 조직이 생명인 직물을 보다 안정적으로 얻을 수 있는 수단이 된다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명은 바람직한 구체적인 예들에 대해서만 기술하였으나, 상기의 구체적인 예들을 바탕으로 한 본 발명의 기술사상 범위 내에서의 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 또한, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

이상에서와 같이, 본 발명에 의한 고밀도 화학섬유 직물의 제직기술에 의하면, 경사의 장력 변동이 완화됨으로써 직기에 가해지는 힘이 축소되어 기계가 원활하게 작동하고, 직기 운전 효율이 증가하며, 보다 고밀도의 직물을 제작할 수 있고, 경사와 위사가 보다 부드러워짐으로써 직기의 기계적인 불균일도에 의해 유발되는 조직의 불균일도가 감소하는 장점이 있으며, 이로써 스크린 직물의 고부가가치화에 기여하고, 종래의 고밀도 화학섬유 직물 제직의 문제점과 어려움을 한 번에 쉽게 해결해줄 수 있다.