KR100503150B1 - 연속 성형체의 압출 방법 - Google Patents

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짐머 악티엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명은 압출 용액, 바람직하게는 물, 셀룰로즈 및 3급 아민 옥사이드를 함유하는 압출 용액으로부터 연속 성형체(11)를 압출시키는 방법에 관한 것이다. 상기 압출 용액을 압출 도관 오리피스(10)로부터 압출시켜 연속 성형체를 수득한다. 이러한 연속 성형체를 공기 갭(12) 내로 통과하도록 유도시키면, 여기서 연신된다. 본 발명에 따라서, 루프 효율을 증가시키고 피브릴화되는 경향을 저하시키기 위해, 평균 가속도 및/또는 평균 열 유동 밀도를 예정된 식에 따라서 제어한다.

Description

연속 성형체의 압출 방법{Method for extruding a continuous moulded body}
본 발명은 압출 용액, 특히 셀룰로즈, 물, 3급 아민 옥사이드 뿐만 아니라 방사 용액을 안정화시키기 위한 첨가물 또는 유기 또는 무기 첨가물 형태의 첨가제를 함유하는 압출 용액으로부터 연속 성형체를 압출시키는 방법에 관한 것인데, 이러한 방법은
- 상기 압출 용액을, 일정 길이와 일정 직경의 압출 도관(extrusion duct) 내로 통과시켜 압출 도관 오리피스(orifice) 까지 도달시키는 단계;
- 이러한 압출 용액을 상기 압출 도관 오리피스를 통하여 압출시켜, 압출된 연속 성형체를 수득하는 단계;
- 이러한 연속 성형체를 일정 공기 갭(air gap) 높이의 공기 갭 내로 통과시키는 단계; 및
- 상기 연속 성형체를 상기 공기 갭 내에서 가속시키는 단계를 포함한다.
상기 언급된 방법에 의해 제조된 연속 성형체는 실(yarn), 필라멘트 또는 필름의 외형을 지닐 수 있다. 상기 방법은 방적 필라멘트를 제조하기 위한 방사 방법으로서 필라멘트 형태의 연속 성형체를 제조하는데 특정하게 사용된다.
상기 언급된 방법은, 예를 들어, 미국 특허 제4,246,221호로부터 공지되어 있다. 상기 특허 문헌에는 압출 도관 오리피스로서 방사구금(spinneret)을 사용하여 셀룰로즈성 성형체를 제조하는 방법이 기재되어 있다. 여기서는, 방적 필라멘트를 방사구금으로부터 배출시킨 후에 공기 내로 통과하도록 유도시키는 방법이 이용된다. 상기 방적 필라멘트는 공기 중에서 연신된다. 이러한 연신 작동은 방사 장치 다음에 배치된 송출 장치에 의해 기계적 송출력을 적용함으로써 수행한다.
AT-395863B에는 셀룰로즈성 성형체를 제조하는 추가의 방법이 기재되어 있다. 이러한 방법에서는, 공기 갭의 높이를 짧게 설정한다. 이 방법에서의 방사구금 오리피스의 직경은 70 내지 150마이크로미터이고, 이 방사구금의 도관 길이는 1000 내지 1500마이크로미터이다. 단축된 공기 갭과 특수 노즐 배열을 이용하여, 역가 변이 및 필라멘트 파단 뿐만 아니라 인접 필라멘트들 간의 교착(conglutination)을 저하시켜야만 한다.
선행 기술로부터 공지되고 연속 성형체를 제조하는데 이용되는 방법은, 연속 성형체의 특징들, 구체적으로 언급하면 이들이 피브릴화하는 경향이 있고 루프 강도(loop strength)를 지니고 있다는 특징들이 선택적인 방식으로 다양화될 수 없다는 단점을 갖고 있다.
도 1은 본 발명에 따르는 방법을 수행하기 위한 장치를 도시한 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 루프 강도는 개선시키고 피브릴화되는 경향은 감소시키는 방식으로, 압출 용액으로부터 연속 성형체를 압출시키는데 사용된 공지된 방법을 개선시키는 것이다.
본 발명에 따르면, 상기 목적은 상기 언급된 방법에 다음의 부가 단계를 수행함으로써 달성할 수 있다:
- 공기 갭 높이 전반에 걸쳐 실질적으로 평균낸 열 유동 밀도값 Q를 다음 값으로 제어시키는 단계:
상기식에서, β는 압출 도관의 길이 대 직경비이고, 제어 파라미터 α의 값은 0.1 이상이다.
이러한 간단한 측정법를 이용하여, 피브릴화하는 경향과 루프 강도에 관한 고도의 기본 수준을 달성할 수 있다. 열 유동 밀도값 Q는 공기 갭 공간의 1 용적 단위당 열 유동 밀도값(W/㎣)을 나타내며, 이 값은 공기 갭(12)의 높이 H 전반에 걸쳐 실질적으로 평균낸 값이다. 열 유동 밀도값은 방사 용액에 의해, 연속 성형체를 직접 둘러싸고 있는 공기 갭 공간 내로 충전된(채워진) 열의 양이다. 상기 공기 갭 공간은 필라멘트에 의해 형성된 방사 공간에 의해, 압출 도관 오리피스와 방사 욕의 상단 가장자리 사이에 형성된다.
연속 성형체의 기계적 및 텍스타일(textile) 물리적 특징에 대한 값은, 추가의 유리한 실시 양태에서 제어 파라미터 α값이 0.2 이상인 경우에 개선시킬 수 있다.
연속 성형체의 텍스타일 특징은, 상기 방법의 추가의 실시 양태에서 제어 파라미터 α가 0.5 이상인 경우에 다시 한번 개선시킬 수 있다.
제어 파라미터 α의 값이 1.0 이상인 상기 방법의 실시 양태에서, 피브릴화되는 경향을 가장 낮추고 루프 강도를 최고로 상승시킬 수 있다.
공기 갭 내의 열 유동 밀도값을 제어하기 위해, 연속 성형체의 온도 또는 공기 갭 내에서 연속 성형체를 둘러싸고 있는 공기의 온도를 다양하게 할 수 있다. 공기 온도는 일반적으로 주위 공기 온도일 수 있거나, 또는 연속 성형체를 따라 유동하는 공기의 온도일 수 있다. 공기 갭 내의 열 유동 밀도값은, 공기 온도가 떨어지고, 공기 속도가 증가하며 연속 성형체의 온도가 상승함에 따라 증가된다. 공기 속도를 조정함으로써 연신도를 다양하게 하기도 한다는 것에 주의를 기울여야 한다. 상기 제어를 단순화하기 위하여, 상기 온도들 중의 하나를 일정하게 유지시킬 수도 있다.
상기 방법의 추가의 유리한 실시 양태에서는, 공기 갭 내의 열 유동 밀도값 Q을, 다음 측정 단계를 취함으로써 특히 조정할 수 있다:
- 압출 용액의 온도 TE와 공기의 온도 TL 간의 온도차 △T=TE-TL가 다음 값을 지니도록 제어하는 단계;
상기식에서, m은 압출 도관 오리피스 내로 관통하는 압출 용액의 처리량(g/s)이고; cE는 압출 용액의 고유 열용량(specific thermal capacity)(J/gK)이며; d는 다이 판 내에 제공된 보어(bore)의 홀 밀도(홀/㎟)이고; H는 공기 갭의 길이(mm)이다.
더우기, 상기 식에 열거된 기타 모든 인자들은 방사 공정을 제어하기 위해 사용될 수 있다.
유리하게, 압출 도관의 길이 대 이의 직경비를 지정하는 특징적인 값 β는 2 이상일 수 있다. 루프 강도와 피브릴화되는 경향에 대한 특히 우수한 값은, β값이 150 이하인 경우에 언제든지 달성될 수 있다. 기계적 특징들은 β값이 100 이하인 경우에 개선될 수 있다.
압출 및 가속(즉, 연신)시킨 후, 연속 성형체를 안정화시키기 위해서는, 상기 연속 성형체를 공기 갭 내로 통과시킨 후에 이를 응고 욕(coagulation bath)에 의해 습윤시킬 수 있다. 상기 연속 성형체는 특히, 습윤식 장치에 의해 분무하거나 응고 욕 속에 함침시킴으로써 습윤시킬 수 있다.
압출 용액의 고유 열용량 cE는 유리하게는 2.1J/(g K) 이상 내지 2.9J/(g K) 이하일 수 있다.
추가의 유리한 실시 양태에서는, 상기 방법에 다음의 부가 단계를 수행할 수 있다:
- 공기 갭 높이 전반에 걸쳐 실질적으로 평균낸 연속 성형체의 가속도 를, 다음 값으로 제어하는 단계;
상기식에서, β는 압출 도관의 길이 대 직경비이고, 제어 파라미터 δ의 값은 0.3 이상이다. 평균낸 가속도 의 단위는 m/s2이다.
가속도를 부가적으로 제어한 결과, 텍스타일 물리적 특징들, 예를 들면, 루프 강도 또는 피브릴화되는 경향이 다시 한번 개선된다. 공기 갭 높이 전반에 걸쳐 실질적으로 평균낸 가속도는 공기 갭을 통하여 압출된 연속 성형체로 덮혀진 상당 부분의 거리에 걸쳐 평균낸 가속도를 의미한다.
연속 성형체의 기계적 특징은 추가의 유리한 실시 양태에서 제어 파라미터 δ의 값이 0.6 이상인 경우에 개선될 수 있다.
충분히 놀랍게도, 연속 성형체의 텍스타일 특징은 상기 방법의 추가의 유리한 실시 양태에서 제어 파라미터 δ의 값이 1.5 이상인 경우에 다시 한번 개선될 수 있다.
제어 파라미터 δ의 값이 2.2 이상인 상기 방법의 실시 양태에서는, 피브릴화되는 경향을 가장 낮추고 루프 강도를 최고로 상승시킬 수 있다.
평균 가속도 는 연속 성형체의 압출 속도 vE를 제어함으로써 용이하게 제어할 수 있다.
어떠한 인장 응력(tensil stress)도 실질적으로 나타내지 않으면서 연속 성형체를 송출 장치에 운송하는 운송 수단을, 상기 방법의 유리한 실시 양태에서 공기 갭 다음이나 응고 욕 다음에 배치할 수 있다. 이러한 운송 수단의 운송 속도는 평균 가속도 에 따라서 제어될 수도 있다.
본 발명에 따르는 방법의 추가의 유리한 실시 양태에서는, 압출된 연속 성형체를 공기 갭 내로 통과시킨 후에, 이를 송출 속도 vA에서 송출 장치에 의해 송출시킬 수 있다. 상기 압출된 연속 성형체는 인장 응력을 적용함으로써, 송출 기계 장치에 의해 추가의 처리 수단에 공급된다.
송출 장치를 사용하는 경우, 연속 성형체가 압출 도관 오리피스로부터 배출되는 상기 성형체의 압출 속도 vE, 및/또는 상기 연속 성형체가 송출 장치에 의해 송출되는 송출 속도 vA가 가속도 에 따라서 제어되는 경우에는, 본 발명에 따르는 방법의 추가의 유리한 실시 양태에서 피브릴화되는 경향이 저하될 수 있고, 루프 강도가 개선될 수 있다.
이러한 제어 작동은 특히, 다음 식에 따라서 수행할 수 있다:
상기식에서, H는 공기 갭 높이이고, γ는 7 내지 7.4, 바람직하게는 대략 7.2의 값을 갖는 교정 인자이다. vA 및 vE에 대한 단위는 m/min이고, H에 대한 단위는 mm이며, 에 대한 단위는 m/s2이다.
추가의 실시 양태에 있어서, 당해 방법은 다음 단계를 부가적으로 포함할 수 있다:
- 압출된 연속 성형체를, 공기 유동에 의해 공기 갭 내에서 압출 도관 오리피스로부터 배출시킨 후에, 이러한 압출된 연속 성형체 주변에 압출 방향으로 연신시키는 단계[여기서, 공기의 유동 속도는 연속 성형체의 압출 속도 보다 크다].
상기 단계에서, 연속 성형체의 중합체 분자를 연신 작동에 의해 배향시킨다. 이러한 연신 작동에 요구되는 인장력은 상기 연속 성형체의 외부 표면으로부터 공기 유동시킴으로써 조심스럽게 적용한다. 이와 동시에, 공기 유동은 열을 빼앗음으로써 연속 성형체를 냉각시킨다.
공기 갭 내의 연속 성형체를, 이러한 연속 성형체의 압출 방향과 거의 나란한 방향으로, 압출 속도 보다 높은 속도로 공기 유동시킴으로써 연신시키는 경우에는, 공기의 속도를 제어함으로써 공기 갭 내의 가속도 를 조정할 수도 있다.
가속도 는 압출 속도, 송출 속도, 운송 수단의 운송 속도 및 공기의 유동 속도의 어떠한 조합도 제어함으로써 제어할 수 있다.
본 발명에 따르는 방법은 첨부된 도면과 연계하여 수행된 실시 양태를 참조로 하여, 다음에 기재될 것이다.
우선 무엇보다도, 본 발명에 따르는 방법의 순서가 도 1을 참조하여 기재될 것이다.
반응 용기(1)에서, 압출 용액(2)을 제조한다. 이 압출 용액은 셀룰로즈, 물 및 3급 아민 옥사이드, 예를 들면, N-메틸모르폴린-N-옥사이드(NMMO), 및 임의로, 셀룰로즈와 용매를 열 안정화시키기 위한 안정화제를 함유한다. 안정화제는, 예를 들어, 프로필 갈레이트; 알칼리성 작용을 하는 매질; 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 추가의 첨가제, 예를 들면, 이산화티탄; 황산바륨; 흑연; 카복시메틸 셀룰로즈; 폴리에틸렌 글리콜; 키틴; 키토산; 알긴산; 폴리삭카라이드; 염료; 항균 작용성 화학물질; 인, 할로겐 또는 질소를 함유하는 방염 가공제(flameproofing agent); 활성화 탄소; 카본 블랙 또는 전기적 전도성 카본 블랙; 규산; 및 희석제로서의 유기 용매 등이 임의로 함유될 수 있다.
상기 압출 용액(2)은 펌프(3)를 통하여 라인 또는 전선관(conduit) 시스템(4)을 관통하여 운송된다. 라인 시스템(4) 내부에 압력 보상 용기(5)를 배치시키는데, 이러한 용기는 라인 시스템(4) 내부의 압력 및/또는 용적 유동 변이를 보상해줌으로써, 압출 헤드(6)에 압출 용액(2)이 연속적이고도 균일한 방식으로 공급될 수 있게 해준다.
상기 라인 시스템(4)에 온도 제어 수단(도시되지 않음)을 장착시키는데, 이로써 압출 용액(2)의 온도가 정확한 방식으로 제어될 수 있다. 압출 용액의 화학적 및 기계적 특징이 고도로 온도-의존적이기 때문에, 상기 온도 제어 수단은 필수적이다. 예를 들면, 압출 용액(2)의 속도는 온도가 증가함에 따라, 그리고 전단율이 증가함에 따라 떨어진다.
라인 시스템(4) 내부에는, 파열 방지용 장치가 추가로 장착되어 있는데, 이는 압출 용액이 자발적인 발열 반응을 수행하는 경향이 있기 때문에 필요하다. 상기 파열 방지용 장치는 라인 시스템(4)과 압력 보상 용기(5)가 손상되는 것을 방지시켜 줄 뿐만 아니라 하류 압출 헤드(6) 내부가 손상되는 것을 방지시켜 준다.
압출 용액(2) 내에서의 자발적인 발열 반응은, 특정 온도를 초과하고 압출 용액(2)의 숙성시, 특히 사수역(dead water zone)에서 발생된다. 마지막으로 언급된 상황을 방지하기 위해, 고도로 점성인 압출 용액(2)이 관통하는 영역 내의 라인 시스템(4)은 유리한 유동 특징을 나타낸다.
압출 헤드(6)에서는, 압출 용액이 방사 모세관(spinning capillaries) 형태로 다수의 압출 도관(8) 상의 노즐 챔버(7) 내에 분포되어 있다. 이러한 압출 도관(8)은 도 1에서, 도면 평면에 대해 직각 방향으로 일련으로 배치되어 있다. 이로써, 이와 동시에 압출 헤드(6)에 의해 다수의 연속 성형체가 제조된다. 여러 줄의 방사 모세관이 존재하도록 다수의 압출 헤드(6)가 제공될 수도 있다.
방사 모세관은 내부 직경 D가 500마이크로미터 미만, 바람직하게는 250마이크로미터 미만이다. 특수한 적용을 위해서는, 상기 직경이 100마이크로미터 미만, 바람직하게는 약 50 내지 70마이크로미터일 수 있다.
압출 용액이 관통하는 방사 모세관의 길이 L은 상기 내부 직경 D의 2배 이상이지만, 100 내지 150배 이하이다.
압출 도관(8)은, 이러한 압출 도관(8)의 벽 온도를 제어할 수 있는 가열 수단(9)에 의해 적어도 섹션별로 둘러싸여 있다. 압출 도관(8)의 벽 온도는 약 150℃이다. 방사 용액의 온도는 약 100℃이다. 압출 도관(8)은 외부로부터의 온도 제어식인 지지체 내에 목적하는 어떠한 형태로든 제공될 수 있는데, 이로써 높은 홀 밀도가 야기된다.
가열 수단(9)은 바람직하게는, 유동 방향 S에 위치하는 압출 도관의 오리피스(10)까지 연장된다. 그 결과, 압출 도관(8)의 벽이 압출 도관 오리피스(10)까지 가열된다.
압출 도관이 가열되기 때문에, 코어 유동과 비교해서 낮은 점도의 가열된 필름 유동이 압출 도관의 내부 벽 위에 형성되는데, 이는 압출 용액의 온도-의존적 점도 때문이다. 그 결과, 압출 도관(8) 내의 압출 용액의 속도 프로필과 압출 공정이 긍정적인 방식으로 변화하여, 선행 기술과 비교해서 루프 강도가 개선되었고 피브릴화하는 경향이 저하되었다.
압출 도관(8)에서 압출 용액을 압출시킨 다음, 연속 성형체(11)의 형태로 공기 갭(12) 내로 배출시킨다. 이러한 공기 갭(12)은 압출 용액의 유동 방향 S에서 높이 H를 갖는다.
공기(13)를 압출 용액과 동축 방향으로 연속 성형체(11)를 따라 고속으로 통과시킨다. 공기(13)의 유동 속도는, 연속 성형체를 압출 도관 오리피스(10)로부터 배출시키는 방적 필라멘트의 압출 속도 vE 보다 클 수 있다. 그 결과, 연속 성형체(11)를 또한 연신시키는 인장 응력이 연속 성형체(11)와 공기(13) 사이의 경계 표면 상에 작용한다.
공기 갭(12) 내로 통과시킨 후, 연속 성형체를 응고 욕 영역(14) 내로 유입시키는데, 여기서 상기 성형체를 응고 용액으로 보습 또는 습윤시킨다. 이러한 습윤식 작동은 분무 또는 습윤 장치(도시되지 않음)에 의해 수행할 수 있다. 또 다른 한편, 연속 성형체(11)를 응고 욕 내에 함침시킬 수도 있다. 압출 용액을 응고 용액으로써 안정화시킨다.
응고 욕 영역(14)에 이어, 연속 성형체(11)를 송출 속도 vA에서 송출 장치(15)에 의해 송출시키고, 이를 대상으로 추가의 처리 단계(본원에 제시되지 않음)를 수행한다. 응고 욕 영역(14)과 송출 장치(15) 사이에 각종의 기타 처리 수단을 장착시킬 수 있다. 예를 들면, 연속 성형체(11)를 세척 및 가압할 수 있다.
압출 용액은 압출 공정 동안, 이 용액을 점성으로 만드는 온도로 가열함으로써, 이를 압출 도관(8) 및 압출 도관 오리피스(10)를 통하여 치수적으로 안정한 형태로 압출시킬 수 있다. 압출 후, 공기 갭(12) 내에서, 연속 성형체를 냉각시켜야만 한다. 이를 위해서는, 열 흐름이 상기 연속 성형체(11)로부터 공기 갭(12) 내로 지시되도록 계획해야 한다.
연속 성형체(11)의 기계적 특징은 결정적으로, 압출 전 또는 후의 직접적인 처리 단계에 좌우된다.
예를 들면, 공기 갭 내의 열 유동 밀도값 Q가 다음 값으로 제어되는 경우에, 연속 성형체의 루프 강도가 개선되고 피브릴화되는 경향이 저하될 수 있다:
상기식에서, β는 압출 도관(8)의 길이 L 대 직경 D의 비이고, 제어 파라미터 α의 값은 0.1 이상이다.
특징적인 값 β=L/D는 2 내지 150, 바람직하게는 50 내지 100의 범위 값으로 추정될 수 있다.
상기식에서, α는 제어 파라미터를 나타내고, 이의 값은 0.1 이상이다. 추가의 변수에서는, 제어 파라미터 α의 값이 0.2 이상일 수 있다. 바람직하게는, 제어 파라미터 α의 값이 0.5 이상, 특히 바람직하게는 1 이상이다.
열 유동 밀도값 Q는 공기 갭 공간의 1 용적 단위당 열 유동 값(W/㎣)을 나타내며, 이 값은 공기 갭(12)의 높이 H 전반에 걸쳐 평균낸 값이다. 열 유동 밀도값은 방사 용액에 의해, 필라멘트를 직접 둘러싸고 있는 공기 갭 공간 내로 충전된(채워진) 열의 양이다. 상기 공기 갭 공간은 압출 도관 오리피스(10)에 할당되고, 공기 갭(12) 내의 연속 성형체(11)를 둘러싸고 있는 발란스 용적 V로써 형성된다. 이러한 공기 갭 공간 V에서, 연속 성형체(11)에 의해 도입된 열 유동이 공기 갭 공간으로부터 배출되는 열과 발란스된다. 이러한 열 발란스에서는, 발란스 용적으로부터 배출되어 연속 성형체로부터 빼앗기고, 공기 갭(12) 내의 연속 성형체(11)를 둘러싸고 있는 정지 또는 이동하는 공기(13)로부터 빼앗긴 열 뿐만 아니라 복사 열도 음성 열 유동으로서 고려되어야 한다.
다수의 인접 압출 도관(8)을 갖는 방사 또는 압출 헤드(6)에서는, 개개의 압출 도관(8)의 발란스 용적이 연속되기 때문에, 개개의 연속 성형체(11)의 열 유동이 서로 상호 작용한다. 근접하게 인접한 연속 성형체의 상호 작용은 본 발명에 따르는 방법 제어에 고려한다.
열 유동 밀도값 Q는 공기 온도와, 연속 성형체의 온도 및 연속 성형체에 의해 공급된 열의 양으로써 실질적으로 규정된다. 이 실시 양태에서는, 압출 용액의 온도 TE와 공기의 온도 TL 간의 온도차 △T=TE-TL를 다음 값으로 설정한다:
상기식에서, m은 압출 도관 오리피스 내를 관통하는 압출 용액의 처리량(g/s)이고; cE는 압출 용액의 고유 열용량(J/gK)이며; d는 단위 면적당 압출 도관 오리피스의 홀 밀도(홀/㎟)이고; H는 공기 갭(12)의 길이(mm)이다.
연속 성형체(11)의 온도 TE 또는 공기(13)의 온도 TL 중의 어느 하나의 온도, 또는 두 온도를 동시에 제어할 수 있다.
더우기, 상기 식에 열거된 기타 모든 인자들은 방사 공정을 제어하기 위해 사용될 수 있다.
상기 열 유동 밀도값 이외에, 또는 이러한 열 유동 밀도값 대신, 공기 갭(12) 내의 연속 성형체(11)의 평균 가속도 (m/s2)가 다음 값을 갖도록 조정할 수 있다:
상기식에서, β는 압출 도관(8)의 길이 대 직경비(L/D)이다. 제어 파라미터 δ의 양은 0.3 이상의 값이다. 추가의 변수에서, 제어 파라미터 δ의 값은 0.6 이상일 수 있다. 바람직하게는, 상기 제어 파라미터 δ의 값이 1.5 이상, 특히 바람직하게는 2.2 이상이다.
공기 갭(12) 내의 연속 성형체(11)의 평균 가속도는 공기 갭 높이 H의 상당 부분에 걸쳐 평균낸 가속도이다.
가속도 는 공기(13)의 유동 속도를 변화시키거나, 압출 도관 오리피스(10) 상의 압출 용액(2)의 압출 속도 vE를 변화시키거나, 또는 송출 장치(15)의 송출 속도 vA를 변화시킴으로써 조정할 수 있다. 이들 속도들의 세팅은 목적하는 어떠한 방식으로든 조합할 수 있다.
공기(13)의 유동 속도를 감지하기 위한 센서(16)가 장착될 수 있다. 마찬가지로, 압출 속도 vE를 감지하기 위한 센서(17)와, 송출 속도 vA를 감지하기 위한 센서(18)가 장착될 수 있다. 센서(16, 17, 18)는 이들을 이용하여 측정된 각각의 대표적인 속도에 대한 신호를 공급한다. 이들 신호는 전기적 형태로 제어 수단(19)에 공급되는데, 이 수단은 이러한 신호를 보유하고 제어 신호(20)를 출력한다. 상기 제어 신호(20)를 펌프(3)에 전송하여, 압출 헤드(6)에 공급된 방사 물질의 압출 vE를 조정할 수 있다. 센서(17)를 또한, 압출 헤드(6) 내로 통합되는 정밀 방사 펌프(도시되지 않음)와 연계해서 사용할 수 있다. 그러나, 제어 신호(20)를, 송출 속도 vA를 조정하도록 송출 장치(15)를 구동하기 위한 모터(21)에 공급할 수도 있다. 최종적으로, 제어 신호(20)를, 공기(13)의 속도를 조정하도록 공기(13)를 공급하기 위한 수단(도시되지 않음)에 공급할 수도 있다. 이로써, 가속도 를 피드백 제어하기 위한 제어 루프를 형성하는 것이 가능하다.
압출 속도 vE를 송출 속도 vA와 독립적으로 제어하거나 이와 함께 제어할 수 있다. 도 1의 실시 양태에서, 압출 속도 vE를 단독으로 제어하고, 송출 속도 vA를 단독으로 제어하는 것과, 두 속도를 조합하여 제어하는 것과는 차이가 있을 수 있으므로, 다음 식을 충족시켜야 한다:
상기식에서, H는 공기 갭 높이이고, 교정 인자 γ값은 7 내지 7.4이다. 특히, 상기 교정 인자 값은 약 7.2일 수 있다.
상기 실시 양태에서는, 공기 갭(12) 또는 응고 욕 영역(14)과 송출 장치(15) 사이에 추가의 운송 수단(25)이 제시된다. 이러한 임의의 운송 수단(25)은 실질적으로 어떠한 인장 응력도 발생시키지 않으면서, 연속 성형체(11)를 송출 장치(15)로 운송한다.
이를 위해, 운송 수단(25)은 진탕 또는 와동 운송기의 형태로 사용될 수 있는데, 이러한 경우, 연속 성형체(11)는, 지지체와 수송 표면(26)의 왕복 운동 B에 의해 온화하게 운송된다.
운송 수단(25)의 운송 속도는 압출 속도 vE 또는 송출 속도 vA(이들은 대략 동일하다) 보다 훨씬 더 낮다. 결과적으로, 운송 수단(25)은, 연속 성형체(11)를 송출 장치(15)에 의해 송출시키기 전에 이를 기하학적 배치(27)로 집적시키는 완충 역할을 한다. 운송 수단(25)의 운송 속도는 또한, 공기 갭 내의 평균 가속도 에 따라서 상응하는 센서(도시되지 않음)를 통하여 제어될 수 있다.
연속 성형체(11)는 어떠한 인장 응력도 발생시키지 않으면서 상기 영역(이는 압출 후에 안정화시킨다) 내에 운송되기 때문에, 루프 강도가 다시 한번 증강되고 피브릴화하는 경향이 상당히 저하된다.

Claims (27)

  1. - 압출 용액을, 일정 길이와 일정 직경의 압출 도관 내로 통과시켜 압출 도관 오리피스까지 도달시키는 단계;
    - 이러한 압출 용액을 상기 압출 도관 오리피스를 통하여 압출시켜, 압출된 연속 성형체를 수득하는 단계;
    - 이러한 연속 성형체를 일정 높이의 공기 갭 내로 통과시키는 단계;
    - 상기 연속 성형체를 상기 공기 갭 내에서 가속시키는 단계
    를 포함하여, 셀룰로즈, 물 및 3급 아민 옥사이드를 함유하는 압출 용액으로부터 연속 성형체를 압출시키는 방법에 있어서,
    - 공기 갭 높이 전반에 걸쳐 평균낸 열 유동 밀도값 Q를, 다음 식의 값으로 제어시키는 단계
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 상기 연속 성형체의 압출 방법:
    상기식에서, β는 압출 도관의 길이 대 직경비이고, 제어 파라미터 α의 값은 0.1 이상이다.
  2. 제1항에 있어서, 제어 파라미터 α의 값이 0.2 이상임을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 제어 파라미터 α의 값이 0.5 이상임을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 제어 파라미터 α의 값이 1.0 이상임을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    - 압출 용액의 온도 TE를 열 유동 밀도값 Q에 따라서 제어하는 단계
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    - 공기 갭(12) 내의 연속 성형체(11)를 둘러싸고 있는 공기의 온도 TL를 열 유동 밀도값 Q에 따라서 제어하는 단계
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    - 압출 용액의 온도 TE와 공기 갭(12) 내의 연속 성형체(11)를 둘러싸고 있는 공기의 온도 TL 간의 온도차 △T=TE-TL를, 다음 식의 값으로 제어하는 단계
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법:
    상기식에서, m은 압출 도관 오리피스 내로 관통하는 압출 용액의 처리량(g/s)이고; cE는 압출 용액의 고유 열용량[ J/(gK)]이며; d는 다이 판 내에 제공된 보어의 홀 밀도(홀/㎟)이고; H는 공기 갭의 길이(mm)이다.
  8. 제7항에 있어서, β값이 2 이상이고 150 이하임을 특징으로 하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, β값이 100 이하임을 특징으로 하는 방법.
  10. 제6항에 있어서, 온도 TE가 일정하게 유지되는 동안 온도 TL이 제어되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제5항에 있어서, 온도 TL이 일정하게 유지되는 동안 온도 TE가 제어되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제7항에 있어서, 압출 용액의 고유 열용량 cE가 2.1J/(g K) 이상이고 2.9J/(g K) 이하임을 특징으로 하는 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    - 공기 갭 높이(H) 전반에 걸쳐 평균낸 연속 성형체(11)의 가속도 를, 다음 식의 값으로 제어하는 단계
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법:
    상기식에서, β는 압출 도관(8)의 길이(L) 대 직경(D) 비이고, 제어 파라미터 δ의 값은 0.3 이상이다.
  14. 제13항에 있어서, 제어 파라미터 δ의 값이 0.6 이상임을 특징으로 하는 방법.
  15. 제14항에 있어서, 제어 파라미터 δ의 값이 1.5 이상임을 특징으로 하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 제어 파라미터 δ의 값이 2.2 이상임을 특징으로 하는 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    - 압출 도관 오리피스(10)를 통하여 연속 성형체(11)의 압출 속도 vE를 가속도 에 따라서 제어하는 단계
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제13항에 있어서,
    - 공기 갭(12) 다음이나 응고 욕 영역(14) 다음에 배치된 운송 수단(25) 상에서 어떠한 인장 응력도 사실상 나타내지 않으면서, 압출된 연속 성형체(11)를 송출 장치(15)로 운송하는 단계
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로하는 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    - 운송 수단(25)의 운송 속도를 평균 가속도 에 따라서 제어하는 단계
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제13항에 있어서,
    - 압출된 연속 성형체(11)를 공기 갭(12) 내로 통과시킨 후에, 이를 송출 속도 vA로 송출 장치(15)에 의해 송출시키는 단계
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    - 송출 장치(15)에 의한 연속 성형체(11)의 송출 속도 vA를 가속도 에 따라서 제어하는 단계
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제13항에 있어서,
    - 압출 도관 오리피스(10)를 통한 연속 성형체(11)의 압출 속도 vE, 또는 송출 장치(15)에 의한 연속 성형체(11)의 송출 속도 vA, 또는 압출 속도 vE 와 송출 속도 vA를 다음 식에 따라서 제어하는 단계
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법:
    상기식에서, H는 공기 갭 높이이고, γ는 7 내지 7.4 값을 갖는 교정 인자이다.
  23. 제22항에 있어서, 교정 인자 γ의 값이 7.2임을 특징으로 하는 방법.
  24. 제1항에 있어서,
    - 압출된 연속 성형체를, 공기 유동에 의해 공기 갭(12) 내의 압출 도관 오리피스로부터 배출시킨 후에, 이러한 압출된 연속 성형체 주변에 압출 방향으로 연신시키는 단계[여기서, 공기(13)의 유동 속도는 연속 성형체(11)의 압출 속도 보다 크다]
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    - 공기(13)의 속도를, 공기 갭(12) 내의 평균 가속도 , 또는 평균 열 유동 밀도값 Q, 또는 공기 갭(12) 내의 평균 가속도 와 평균 열 유동 밀도값 Q에 따라서 제어하는 단계
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 삭제
  27. 삭제
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