주요 목표:
수분 제거: 건조되지 않은 슬라이스의 수분 함량은 약 0.4%입니다. 수분은 고온 방사 시 폴리에스테르 고분자의 극심한 가수분해를 일으켜 분자량(특성 점도) 감소, 가공성 저하, 방사 불가능까지 초래할 수 있습니다.
기포 필라멘트를 피하십시오. 습도가 높으면 수증기가 필라멘트에 갇히게 되어 '거품 필라멘트'가 형성되어 털이 나거나 끊어질 수 있습니다. 필름에서 버블 포인트는 쉽게 필름 파손을 유발합니다.
고르지 못한 염색 방지: 슬라이스 수분 함량의 변화로 인해 방사 후 섬유가 고르지 않게 염색될 수 있습니다.
결정화도 및 연화점 증가: 젖은 슬라이스는 연화점이 낮은(약 70~80°C) 무정형 구조를 갖고 있어 연화되기 쉽고 스크류 공급 입구에 달라붙어 '링 매듭'을 유발합니다. 건조(특히 사전 결정화)는 슬라이스 결정화도를 약 25%~50%까지 높이고 연화점을 210°C 이상으로 높여 단단하게 만들어 막힘을 방지할 수 있습니다.
핵심 요구 사항:
재흡수 방지: 건조된 슬라이스는 수분 재흡수로부터 보호되어야 합니다.
기존 방적: 일반적으로 50ppm(0.005%) 이하가 필요합니다.
고속 방사(POY/FDY) 및 미세 데니어 필라멘트: 요구 사항이 더 엄격해 일반적으로 30ppm(0.003%) 이하이며 고품질 공정에서는 20ppm 이하에 도달합니다.
양이온 염색 가능(CDP) 미세 데니어 필라멘트: 25ppm 이하가 필요합니다.
건조된 조각의 수분 함량: 값은 매우 낮아야 하며 회전 속도 및 섬유 사양에 따라 달라집니다.
수분 균일성: 실의 품질 변동을 최소화하려면 슬라이스 입자의 건조 공정이 일관되어야 하며 건조 균일성이 좋아야 합니다.
점도 저하 제어: 건조 중 폴리에스테르의 특성 점도 변화는 가능한 한 작아야 하며, 과도한 분해를 방지하려면 일반적으로 0.01dL/g 이하가 필요합니다.
분말 및 덩어리 감소: 건조 공정(특히 사전 결정화 중)은 슬라이스 마찰과 충격으로 인해 생성된 분말을 최소화하고 슬라이스가 서로 뭉치는 것을 방지하여 파이프라인 막힘 및 공급 문제를 방지해야 합니다.
건조는 열과 물질 전달의 물리적 과정이며 일반적으로 두 가지 주요 단계로 나뉩니다.
사전 결정화:
온도: 장비에 따라 다르지만 일반적으로 120~180°C 사이입니다(유동층은 더 높은 온도인 160~180°C를 사용할 수 있으며 교반 또는 드럼 유형은 더 낮은 온도인 120~140°C를 사용할 수 있습니다).
시간: 몇 분에서 몇 시간까지입니다. 유동층은 더 빠르며 약 8-20분 정도 소요됩니다. 교반 충전 유형은 약 1~1.5시간이 소요됩니다. 드럼 유형은 약 4~5시간 정도 소요됩니다.
종말점: 결정화도는 35%-50%에 도달할 수 있으며 슬라이스 밀도는 약 1.33g/cm3에서 약 1.38g/cm3로 증가합니다.
방법: 달라붙는 것을 방지하려면 일반적으로 유동층을 사용하거나 사전 결정화 장치를 교반하면서 슬라이스가 계속 움직이도록 해야 합니다. 슬라이스는 뜨거운 공기 속에서 교반되어 서로 마찰하여 표면 수분을 제거하는 동시에 결정화를 달성합니다.
원리: 슬라이스 온도가 유리전이온도(Tg)를 초과하면 비정질 영역이 결정화되기 시작합니다. Tg와 융점(Tm) 사이의 온도가 높을수록 결정화 속도가 빨라집니다.
목적: 상대적으로 낮은 온도에서 초기에 무정형 조각을 결정화하여 연화점을 높이고 고온 본 건조 중에 들러붙는 것을 방지합니다.
프로세스 매개변수:
주요 건조:
방법: 주로 슬라이스가 중력에 의해 아래로 천천히 이동하고 건조한 뜨거운 공기가 슬라이스 층을 통해 위쪽으로 통과하여 역류 건조하는 충전형 건조 타워를 주로 사용합니다.
원리: 슬라이스가 있는 역류 또는 직교류 배열로 건조하고 가열된 공기(건조 공기)를 활용합니다. 슬라이스 내부와 표면 사이의 수증기압 차이로 인해 수분이 표면으로 확산 및 증발되어 건조한 공기에 의해 운반됩니다. 핵심 요소는 이슬점이 낮은 건조한 공기를 사용하여 슬라이스와 평형을 이루는 수증기압을 낮추는 것입니다.
목표: 슬라이스 내에서 결합된 물을 깊게 제거하여 수분 함량이 공정 요구 사항을 충족하는지 확인합니다.
건조 온도:
주요 건조 온도: 일반적으로 160-180°C. 온도가 높을수록 건조 속도가 빨라지고 평형 수분 함량이 낮아집니다. 그러나 온도가 높을수록 슬라이스가 노랗게 변하고 점도 저하가 증가할 수 있습니다. 일반적으로 180°C를 초과하지 않습니다.
결정화 전 온도 : 언급한 바와 같이 장비 종류에 따라 120~180°C 범위 내에서 선택
건조 시간: 총 건조 시간(사전 결정화 포함)은 슬라이스의 수분 함량이 평형 수분 함량에 접근하거나 도달하도록 보장해야 합니다. 일반적으로 온도, 공기 흐름 및 슬라이스 수량에 따라 4~6시간 이상이 필요합니다.
건조한 공기의 질:
공기 흐름 및 속도: 충분한 열 교환 및 물질 전달 효율이 보장되어야 합니다. 건조탑 충전 시 공기 흐름 속도는 일반적으로 약 8~10m/s입니다. 유동층 예비 결정화 장치는 최대 20m/s 이상의 더 높은 공기 흐름 속도를 갖습니다. 슬라이스 무게에 대한 공기 흐름의 비율은 장비 설계에 따라 결정되어야 합니다.
이슬점: 이는 건조 효과를 제어하는 핵심 매개변수입니다. 이슬점이 낮을수록 공기는 더 건조해지고 수분 흡수 능력은 더 강해집니다.
① 기존 요구 사항 이슬점 ≤ -10°C.
② 고속 및 미세한 데니어 방사에는 보다 엄격한 기준이 필요합니다. 일반적으로 ≤ -20°C ~ -30°C 또는 그보다 더 낮은 기준(예: 초저습도 요건의 경우 -40°C ~ -60°C)입니다.
슬라이스 특성:
오염 방지: 사료를 공급하는 동안 포장은 깨끗해야 하며, 유입되는 공기는 깨끗하게 필터링되어야 합니다.
섬유의 물리적 특성과 염색의 균일성을 보장하기 위해 서로 다른 배치의 슬라이스를 혼합해서는 안됩니다.
현대식 연속 건조 장비는 일반적으로 복잡한 열기 순환, 제습 및 폐열 회수 시스템을 갖춘 사전 결정화기와 충진형 건조 타워의 조합으로 구성됩니다. '폴리에스테르 필라멘트 생산' 책에 언급된 일반적인 장비는 다음과 같습니다.
KF 유형(Karl Fischer): 통합형 예비결정기(교반기 포함) 및 건조탑, 컴팩트한 디자인.
BM/Bühler 유형: 별도의 유동층 사전 결정화 장치 및 '리지형' 공기층 건조탑, 우수한 건조 균일성.
Jima 유형: 진동 유동층 예비 결정화 장치와 충진 건조 타워의 조합입니다.
Kawata 유형: 충진형 사전 결정화 및 건조, 열기의 전체 순환, 심층 제습을 위한 분자체 사용, 이슬점은 -30°C 미만에 도달할 수 있습니다.
듀오론형, 락신형 등: 각각 독특한 특징을 가지고 있습니다. 예를 들어 Laxin Type은 압축 공기를 건조 매체로 사용할 수 있습니다.
이러한 장치의 열기 시스템에는 일반적으로 공기 필터 → 동결 제습기 → 흡착 제습기(염화리튬 또는 분자체) → 히터 → 건조탑 → 열 교환기(폐열 회수) → 사이클론 분리기(분말 제거용)가 포함됩니다.
슬라이스 방사 생산에서 슬라이스 건조는 후속 고속, 고품질 방사에 대한 요구 사항을 충족하기 위해 초저수분, 높은 결정화도 및 균일한 건조된 슬라이스를 준비하는 것이 핵심 목표인 세련된 공정입니다. 공정 제어의 핵심은 적절한 온도와 시간, 특히 이슬점이 매우 낮은 건조한 공기를 사용하여 수분을 효율적으로 제거하는 동시에 슬라이스의 열화와 고착을 방지하는 데 있습니다. 건조 장비의 선택과 공정 매개변수의 최적화는 방사 안정성, 파손률 및 최종 섬유의 품질에 직접적인 영향을 미칩니다.
