방사 중 공정 조건은 성형 공정 중 섬유의 변화를 결정합니다.

방사 중 공정 조건은 성형 공정 중 섬유의 변화를 결정하며 방사성, 감긴 실의 구조 및 특성, 완성된 실의 특성에 큰 영향을 미칩니다. 따라서 완성된 실의 특성은 이러한 조건에 의해 크게 영향을 받습니다.

01 용융온도(Tm)

방사 온도라고도 알려진 용융 온도는 완성된 원사의 우수한 방사성과 탁월한 물리적, 기계적 특성을 보장하기 위해 적절하게 제어되어야 합니다. 용융 온도는 칩을 완전히 녹이면서 폴리에스터 고분자의 심각한 열 분해를 방지해야 합니다. 따라서 0.64~0.66 범위의 특성 점도를 갖는 칩의 경우 일반적으로 용융 온도를 285~290°C 사이로 제어하는 ​​것이 좋습니다. 300°C를 초과하면 폴리에스터 고분자는 급속한 열 분해를 겪게 됩니다. 상기 온도 범위 내에서는 온도가 증가함에 따라 용융물의 유동 점도가 점차 감소하여 균일성 및 유변학적 특성이 향상되어 방사성이 향상된다.

권취된 실의 사전 배향도(복굴절 지수 n)가 감소하고 단면 균일성이 감소하며 방사 장력도 감소합니다. 감긴 실의 최대 신축율과 자연 신축율이 증가합니다. 연신 후에는 연신된 실의 강도와 신도도 증가하는 경향을 보입니다. 따라서 용융 점도가 크게 감소하지 않는 한 온도를 최대한 높게 유지할 수 있습니다.

그러나 용융 온도는 너무 높아서는 안됩니다. 온도가 지나치게 높으면 폴리에스터 거대분자의 분해가 악화되어 스크류 압력이 감소하거나 변동하게 되어 섬유 응고점의 변동, 슬라이버의 불균일성 증가, 염색 불균일률 증가 등의 문제가 발생할 수 있습니다. 또한, 주입 헤드의 필라멘트가 증가하고, 와인딩 중 끝 부분이 보풀이 많아지고, 끝 부분이 부러지며, 완제품이 과도하게 늘어날 수 있습니다. 심한 경우에는 압출된 필라멘트가 불연속적으로 나타나 제대로 감기지 못할 수도 있습니다.

용융 온도도 너무 낮을 수 없습니다. 온도가 너무 낮으면 과도한 점도로 인해 방사구금에서 용융물의 전단 응력이 증가하여 용융물 파손이 발생하고 방사성이 저하됩니다. 온도가 280°C 미만이면 방사된 필라멘트의 강도와 신도가 모두 낮습니다. 이런 종류의 필라멘트를 약한 필라멘트라고 하는데, 연신 시 보풀이 생기고 끝이 끊어지는 경향이 있어 작업이 어렵습니다.

실제 생산 공정에서는 용융 온도가 변동하는 경우가 많아 섬유의 색상 차이가 쉽게 발생할 수 있습니다. 온도 변동은 일반적으로 ±1°C 범위 내에서 제어됩니다. 폴리에스터 칩의 다양한 특성은 다양한 고유 점도와 융점을 갖고 있으므로 이에 따라 선택된 용융 온도 범위도 달라야 한다는 점에 유의해야 합니다. 일반적으로 고유 점도 변화가 ±0.1인 경우 용융 온도는 그에 따라 ±10°C만큼 변경되어야 합니다.

선택된 용융 온도의 적절성은 방사 및 연신 작업 조건뿐만 아니라 완성된 원사의 품질 지표뿐만 아니라 오일 프리 원사의 점도 저하를 평가함으로써 평가할 수 있습니다. 변동이 최소화된 0.04 미만의 Δn이 바람직합니다.

용융 온도는 스크류 압출기 및 방사 상자의 온도에 따라 제어될 수 있습니다. 또한 마찰열 발생의 영향도 고려해야 합니다. 스크류의 기본 기능에 따라 공급부, 압축부, 계량부로 나눌 수 있습니다. 실제 사용 시 온도 제어를 용이하게 하기 위해 스크류를 여러 가열 제어 영역으로 나눌 수 있습니다.

02 스크류 압출압력

스크류 압출 압력은 스크류 압출기 출구의 용융 압력을 말하며 압력 센서에 의해 측정되고 제어됩니다. 스크류 압출 압력은 파이프 및 믹서와 같은 장비에서 용융물의 저항을 극복하여 정량 펌프 입구에 특정 용융 압력이 있도록 보장하는 데 사용됩니다.

문헌 보고서에 따르면 정량 펌프가 정확하게 측정하고 출력하려면 펌프 입구 압력이 2 MPa에 도달해야 합니다. 그렇지 않으면 펌프 공급이 부족하거나 변동이 심하여 방적사가 얇아지거나 고르지 않게 될 수 있습니다.

VC406A 방적기를 예로 들면, 167dtex 필라멘트를 1000m/min의 속도로 방사할 때 파이프라인 저항은 2.6MPa이고 정상적인 생산을 위해서는 방적기에서 최소 4.6MPa의 스크류 압출 압력이 필요합니다.

실제 생산에서는 6.5~7.5MPa 사이에서 압력을 조절하는 것이 필요하다. 스크류 압출 압력이 높을수록 회전에 유리하지만, 압력이 너무 높으면 스크류 회전 속도가 빨라져 압출기 내 용융물의 역류가 증가하고 에너지 소비가 늘어납니다. 압력이 장비의 압력 허용 범위를 초과하면 사고가 발생할 수 있습니다.

03 펌프공급량

펌프 공급량은 단위 시간당 정량 펌프에 의해 공급되는 용융물의 질량을 나타냅니다. 펌프 공급량의 크기는 방적사의 두께에 직접적인 영향을 미칩니다. 펌프 공급량은 계산을 통해 결정된 후 실제 조건에 따라 조정될 수 있습니다. 계산식은 다음과 같습니다.

Q = DRV/(10000K)

식에서 Q는 펌프공급량(g/min), D는 완성사의 밀도(dtex), R은 연신율, v는 방사속도(m/min), K는 섬유수축계수(보통 1.05~1.10으로 사용)이다. 실제 생산에서는 펌프 공급량을 직접 제어하지 않습니다. 대신, 펌프의 회전 속도를 제어하여 달성됩니다. 펌프의 회전 속도는 다음 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다.

N=Q/γnC

공식에서 n은 정량 펌프 속도(r/min), Q는 펌프 공급량(g/min), γ는 용융 밀도(g/cm3), eta는 정량 펌프 효율(일반적으로 98%), C는 정량 펌프 용량(cm3/r)입니다.

일반 도징 펌프의 허용 속도는 15~40r/min이며, 최적 범위는 20~30r/min입니다. 계산된 속도가 이 범위를 벗어나면 도징 펌프의 사양을 변경하여 조정할 수 있습니다.

04 부품 압력

부품 압력은 용융물이 필터층과 방사구금 구멍을 통과할 때 발생하는 저항을 극복하는 데 사용되며 섬유 품질의 균일성과 밀접한 관련이 있습니다.

고압 방사시 구성 요소 압력은 9.8 ~ 24.5 MPa 범위로 감겨진 실의 품질이 향상됩니다. 부품의 사용 시간이 길어질수록 필터층의 불순물이 점차적으로 축적되어 저항이 증가하고 부품 압력이 지속적으로 상승합니다. 부품 압력 측면에서 프로세스는 주로 초기 압력과 압력 증가 속도를 고려합니다.

초기 압력은 회전 중에 새 구성 요소가 안정화된 후 30분 후에 측정된 압력을 의미하며 시작 압력이라고도 합니다. 이는 필터층의 구성, 펌프 출력, 용융 온도, 점도 등에 관련되며 일반적으로 9.8~14.7MPa 사이로 설정됩니다.

압력 증가율은 정상적인 사용 중에 단위 시간(시간 또는 일)당 부품 압력이 증가하는 정도를 나타냅니다. 일일 압력 증가율은 6% 미만이어야 합니다. 압력이 급격히 증가하면 구성품의 수명이 단축될 수 있습니다. 구성품 압력이 최대 30MPa에 도달하면 교체해야 합니다. 계속 사용하면 도징 펌프가 손상되거나 방사 구금 플레이트가 변형되거나 재료 누출이 발생할 수 있습니다.

05 냉각 송풍 온도, 습도, 풍속

필라멘트를 방사할 때 일반적으로 온도, 습도, 풍속(공기량)의 세 가지 주요 매개변수를 사용하는 측면 분사가 사용됩니다. 또한 측면으로 부는 창문 표면에는 풍속 분포가 있습니다.

냉각 송풍 온도는 20~30°C입니다. 회전 속도가 증가하면 공기 온도를 적절하게 낮추어 냉각을 가속화해야 합니다. 현재 일반적으로 사용되는 온도는 28°C입니다.

냉각 블로우는 덕트 내부의 건조한 공기와 필라멘트의 마찰로 인해 발생하는 정전기를 방지하기 위해 일정 수준의 습도를 유지해야 하며, 필라멘트의 흔들림과 튀는 현상을 줄여줍니다. 또한 실내 온도를 일정하게 유지하고 열 전달을 촉진하며 필라멘트 냉각을 향상시키는 데 도움이 됩니다. 또한 이는 필라멘트의 결정화도, 신장률 및 수분 회복에도 영향을 미칩니다. 상대 습도는 65%에서 80% 사이가 허용되며 일반적으로 약 70%로 제어됩니다.

풍속(공기량)은 감겨진 실의 사전 배향(복굴절)과 신축률에 상당한 영향을 미칩니다. 풍속이 증가함에 따라 권취된 실의 복굴절은 감소하는 반면 냉연신율은 증가한다. 이는 더 높은 풍속에서 더 나은 냉각 효과로 인해 응고 지점이 방사구금 방향으로 이동하고 변형 영역이 짧아지며 응고 전 용융물에 대한 연신 배향 효과가 약해지기 때문입니다.

또한 풍속이 높을수록 염료 균일성이 향상되고 선형 밀도의 변화가 줄어들 뿐만 아니라 실외 공기 흐름의 간섭도 완화됩니다. 그러나 풍속이 일정 수준을 초과하면 필라멘트가 흔들리고 난류가 발생하여 방사 구금 표면의 냉각 효과가 증가하고 잠재적으로 제품 품질 지표의 변동성이 증가할 수 있습니다. 다양한 선형 밀도의 필라멘트에 대한 냉각 풍속이 표에 나와 있습니다.

또한 변동에 따라 필라멘트 직경의 불균일이 증가할 수 있으므로 풍속이 안정적이어야 합니다. 이러한 불균일성은 염색 불일치 및 인장 강도 변화의 주요 원인 중 하나입니다. 풍속 분포 곡선은 일반적으로 균일한 선형, 곡선, S자형의 세 가지 형태를 취하며 선형과 곡선이 가장 일반적입니다. 방사구금 표면의 온도를 유지하기 위해 일부 설정에는 방사 창 내에 냉각 구역이 포함되어 있으며 하단 개구부는 석면 보드를 사용하여 절연되어 있습니다. 정상적인 생산 중에는 단열 보드를 올바르게 배치하는 것이 중요합니다.

06 권취속도

권취 속도는 권취된 실의 사전 배향에 영향을 미치는 중요한 요소입니다. 권취 속도가 높을수록 사전 배향 정도는 커지지만 이후의 연신율은 낮아지는 경향이 있습니다. 스핀들 생산성은 와인딩 속도에 따라 증가하지만 선형 비율로 증가하지는 않습니다.

최적의 조건에서는 와인딩 속도를 최대화해야 생산 효율성이 향상될 뿐만 아니라 원사의 품질도 향상됩니다. 이용 가능한 데이터에 따르면, 기존 방적에 대한 최적의 감기 속도는 900~1200m/min입니다.

용융물 토출 속도에 대한 권취 속도의 비율을 방사 구금 연신 비율이라고 합니다. 방사 구금 연신 비율의 증가는 후속 연신 비율의 감소를 초래합니다. 방사구금 연신율은 식 (9-9)를 사용하여 계산할 수 있습니다.

방정식에서 R′R'R′은 방사구금 연신율을 나타내고, vvv는 권취 속도(cm/min), γgammaγ는 용융 밀도(g/cm3), ddd는 방사구금 구멍의 직경(cm), nnn은 방사구금 구멍 수, QQQ는 펌프 출력(g/min)을 나타냅니다.

07 교차이동 가이드사장치의 왕복주파수

교차 이동 가이드얀 장치의 왕복 주파수는 보빈 감기 각도의 크기를 결정하고 감기 장력에 영향을 미치므로 좋은 감기 형성을 달성하는 핵심 요소입니다. 생산 시 일반적으로 사용되는 권선 각도는 일반적으로 6°~7°입니다. 왕복 주파수는 식 (9-10)을 사용하여 계산할 수 있습니다.

방정식에서 NNN은 왕복 횟수(cycles/min), αalphaα는 감기 각도(°), HHH는 실 가이드 스트로크(m), vvv는 감기 속도(m/min)를 나타냅니다.

실이 겹쳐서 발생하는 잘못된 권선 형성을 방지하려면 교차 이동 가이드 실 장치의 왕복 주파수를 주기적으로 변경해야 합니다. 변화의 범위를 진폭이라고 하고, 변화의 지속 시간을 주기라고 합니다. 진폭은 일반적으로 ±15~25사이클/분으로 설정되며, 주기는 일반적으로 15~25초입니다. 권취 속도가 증가하면 진폭과 주기가 모두 적절히 감소되어야 합니다.

08 롤러 회전 및 오일 농도

감겨진 실에 도포된 오일의 양은 완성된 멀티필라멘트의 오일 함량을 직접적으로 결정합니다. 오일 농도가 높을수록 롤러 회전 속도가 빨라질수록 오일 도포가 증가합니다. 적용되는 오일의 양은 원사의 최종 용도에 따라 다릅니다. 직조사의 경우 0.6%~0.7%입니다. 편직사의 경우 0.7%~0.9%; 탄성사의 경우 0.5%~0.6%입니다. 롤러 회전 속도는 일반적으로 10~20r/min이고 오일 농도는 10~16%입니다.

균일한 오일 도포를 보장하려면 롤러 회전 속도와 오일 농도를 조정해야 합니다. 오일 농도가 증가하고 롤러 속도가 감소하면 오일의 스플래터링 및 확산 특성은 향상되지만 접착력은 저하됩니다. 반대로, 오일 농도가 감소하고 롤러 속도가 증가하면 스플래터링 및 확산 특성이 저하되고 접착력이 향상됩니다.

스피닝 오일은 사용하기 전에 특정 농도의 에멀젼으로 준비되어야 합니다. 준비된 오일은 균일해야 하며 투명성이 강해야 합니다.