KR100760642B1 - 셀룰로오스 섬유 및 셀룰로오스 필라멘트사의 제조를 위한방법 및 장치 - Google Patents

셀룰로오스 섬유 및 셀룰로오스 필라멘트사의 제조를 위한방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100760642B1
KR100760642B1 KR1020027010494A KR20027010494A KR100760642B1 KR 100760642 B1 KR100760642 B1 KR 100760642B1 KR 1020027010494 A KR1020027010494 A KR 1020027010494A KR 20027010494 A KR20027010494 A KR 20027010494A KR 100760642 B1 KR100760642 B1 KR 100760642B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cellulose
spinning
capillary
solution
nozzle
Prior art date
Application number
KR1020027010494A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20020081580A (ko
Inventor
미헬스크리스토프
코잔비르기트
Original Assignee
튀링기셰스 인슈티투트 퓌르 텍스틸-운트 쿤스트슈토프-포르슝 이.브이.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE2000111948 external-priority patent/DE10011948C2/de
Application filed by 튀링기셰스 인슈티투트 퓌르 텍스틸-운트 쿤스트슈토프-포르슝 이.브이. filed Critical 튀링기셰스 인슈티투트 퓌르 텍스틸-운트 쿤스트슈토프-포르슝 이.브이.
Publication of KR20020081580A publication Critical patent/KR20020081580A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100760642B1 publication Critical patent/KR100760642B1/ko

Links

Images

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F2/00—Monocomponent artificial filaments or the like of cellulose or cellulose derivatives; Manufacture thereof
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/04—Dry spinning methods

Abstract

용매로서 수계 아민옥사이드, 특히 N-메틸모르폴린-N-옥사이드를 사용하여 건습 압출 공정에 따라 셀룰로오스로부터 셀룰로오스 섬유 또는 셀룰로오스 필라멘트를 제조하는 방법으로서,
a) 셀룰로오스 또는 셀룰로오스 혼합물을 수계 아민옥사이드 중에 250 내지 3000 범위의 Cuoxam-DP로 분산하는 단계,
b) 이렇게 하여 얻어진 분산액을 고온에서 탈수 및 전단 하에 85℃에서 각각 600 내지 6000 Paㆍs 범위의 영점 전단점도 및 0.3 내지 50초의 완화 시간을 갖는 균질 용액으로 전환시키는 단계,
c) 상기 용액을 적어도 하나의 방사 노즐에 공급하되, 먼저 하나 또는 복수의 노즐이 공유하는 임팩션 체임버를 통해 인도하는 단계로서, 이 때 방사 온도에서의 용액의 체류 시간이 최소한 완화 시간과 동일한 단계,
d) 각 방사 노즐에서 상기 용액을 적어도 하나의 모세 섬유로 성형하고 각 방사 노즐의 그 모세 섬유를 비침전성 매질을 통해 연신하면서 인도하고 이어서 방사조(spinning bath)를 통해 인도하여 셀룰로오스 스레드를 침전시키는 단계, 및
e) 상기 셀룰로오스 스레드를 방향 전환에 의해 방사조 드로잉 프레임의 말단에서 방사조 흐름으로부터 편향에 의해 분리하여 스레드를 뽑아 내는 단계
를 포함하고,
상기 단계 d)에서, 모세 섬유 어셈블리가 방사조로 진입하기 직전에 모세 섬 유 진행 방향에 대해 45°＜ α＜ 90° 범위인 각도 α로 가스를 사용하여 모세 섬유 어셈블리를 임팩션(impaction)시키는 것을 특징으로 한다.
셀룰로오스, 필라멘트사, 아민옥사이드, 큐옥삼-DP, 방사조, 갭 폭, 임팩션, 완화 시간, 체류 시간

Description

셀룰로오스 섬유 및 셀룰로오스 필라멘트사의 제조를 위한 방법 및 장치 {METHOD AND DEVICE FOR THE RODUCTION OF CELLULOSE FIBRES AND CELLULOSE FILAMENT YARNS}
원 출원은 용매로서 수계 아민옥사이드, 특히 N-메틸모르폴린-N-옥사이드를 사용하여 건습 압출 공정(dry-wet extrusion process)에 따라 셀룰로오스로부터 셀룰로오스 섬유 또는 셀룰로오스 필라멘트를 제조하는 방법에 관한 것으로, 여기서 a) 셀룰로오스 또는 셀룰로오스 혼합물을 수계 아민옥사이드 중에 250 내지 3000 범위의 큐옥삼(Cuoxam)-DP로 분산하는 단계, b) 이렇게 하여 얻어진 분산액을 고온에서 탈수 및 전단(shearing) 하에 85℃에서 각각 600 내지 6000 Paㆍs 범위의 영점 전단점도(zero shear viscosity) 및 0.3 내지 50초의 완화 시간(relaxation time)을 갖는 균질 용액으로 전환시키는 단계, c) 상기 용액을 적어도 하나의 방사 노즐(spinning nozzle)에 공급하되, 먼저 하나 또는 복수의 노즐이 공유하는 임팩션 체임버(impaction chamber)를 통해 인도하는 단계로서, 이 때 방사 온도에서의 체류 시간(dwelling time)이 최소한 완화 시간과 동일한 단계, d) 각 방사 노즐에서 상기 용액을 적어도 하나의 모세 섬유(capillary)로 성형하고 각 방사 노즐의 그 모세 섬유(들)을 비침전성 매질을 통해 연신하면서 인도하고 이어서 방사조(spinning bath)를 통해 인도하여 셀룰로오스 스레드를 침전시키는 단계, 및 e) 상기 셀룰로오스 스레드를 방향 전환에 의해 방사조 드로잉 프레임(drawing frame)의 말단에서 방사조 흐름으로부터 편향에 의해 분리하여 스레드를 뽑아 내는 단계를 포함한다. 원 출원은 또한 용매로서 수계 아민옥사이드를 사용하는 건습 압출 공정에 따라 셀룰로오스로부터 셀룰로오스 섬유 또는 셀룰로오스 필라멘트를 제조하는 장치에 관한 것으로, 상기 장치는 방사 노즐 플레이트, 방사 노즐 및 상기 방사 노즐 플레이트와 방사 노즐 위에 1열로 배열된 공유된 임팩션 체임버를 구비하는 방사 패키지(spinning package)로서, 여기서 상기 임팩션 체임버는 하기 식을 만족하는 것인 방사 패키지: V ≥VL ㆍλm(상기 식에서, V는 임팩션 체임버의 체적으로 단위는 ㎤이고, VL은 셀룰로오스 용액의 유량으로 단위는 ㎤/초이고, λm는 방사 용액의 완화 스펙트럼의 최대 빈도(maximum frequency)에서의 완화 시간을 나타냄), 그리고 방사조 펌프에 의해 연결된 두 개의 용기 내에 있는 방사조, 방사 노즐과 상기 두 용기 중 위쪽 용기에 있는 방사조 표면 사이의 갭, 및 드로잉 오프 고데트(drawing off godet)를 구비한다.
원 출원은 높은 모세 섬유 밀도, 방사 안전성 및 드로잉 오프 속도에서의 양호한 기계적 섬유 특성를 가진 섬유를 방사하고 필라멘트 사를 다중 방사할 수 있도록 하는 방법 및 장치를 제공하고자 하는 과제에 기초하였다. 특히, 본 출원의 목적은 종래의 방법에 비해 방사 노즐 각각을 통한 체적 흐름의 원활성 및 균일성을 향상하고자 하는 것이다.
원 출원은 갭의 폭이 한편으로는 방사 온도에서의 완화 시간 스펙트럼의 최대 빈도에서 방사 용액의 완화 시간 λm 및 드로잉 오프 속도 Va와 관계되고(식 II), 다른 한편으로는 두 개의 인접한 노즐 구멍간의 거리 x, 방사조 드로잉 프레임의 길이 w 및 노즐 구멍 직경 D에 관계된다(식 III)고 설명한다. 완화 시간이 초 단위의 범위 내이고 갭 a에서 형성된 용액의 체류 시간이 1/000초 단위의 범위 내이기 때문에 실제 운전 중 종래보다 현저히 큰 갭 폭을 성취할 수 있게 된다. 섬유 및 필라멘트의 방사에서 최대 설정 가능한 갭, 즉 "용액 스레드(solution thread)"가 드로잉 오프 비율에 대응하여 더 크게 또는 더 적게 배향되는 드로잉 프레임이 특히 중요하다. 변형률 속도(strain rate) 및 그에 따른 스레드의 장력은 갭의 폭이 감소함에 따라 증가한다. 이것은 기계적인 섬유 요소, 특히 인장 신도(tensile elongation) 및 루프 인장 강도(loop tensile strength)에 대해 포지티브 효과를 갖는다. 반면에 방사 안전성은 갭의 폭이 증가함에 따라 모세 섬유 접촉의 위험성이 증가하므로 저하된다. 이것은 특히 모세 섬유 밀도가 가능한 한 높은 방사 섬유에 적용된다. 따라서 방사 안전성을 만족할 뿐 아니라 최적의 기계적 섬유 요소가 얻어지는 최대 갭을 설정하는 것이 필수적이다. 또한, 스레드 장력의 감소는 특히 필라멘트 사의 방사에 있어서 드로잉 오프 속도를 증가시키기 위한 선행조건이다.
원 출원의 관점에서, 본 발명으로써 해결하고자 하는 과제는 따라서 높은 모세 섬유 밀도, 방사 안전성 및 드로잉 오프 속도에서의 양호한 기계적 섬유 특성를 가진 섬유의 방사 및 필라멘트 사의 다중 방사를 가능하게 하는 방법 및 장치를 제 공하고자 하는 것이다. 특히 상기 목표는 방사 안전성을 유지하면서 기계적 섬유 특성, 즉 인장 신도 및 루프 인장 강도를 향상하는 것이다. 부가적인 목표는 특히 필라멘트 사의 방사를 위한 드로잉 오프 속도를 증가시기는 것이다.
본 발명의 목표는 서두에서 언급한 본 발명에 따른 방법으로 달성된다. 즉, 단계 d)에서, 모세 섬유 어셈블리(들)이 방사조에 진입하기 직전에 모세 섬유 이동 방향에 대해 45°＜ α＜ 90° 범위인 각도 α로 가스를 사용하여 모세 섬유 어셈블리를 임팩션시킨다. 놀랍게도 이렇게 함으로써 방사 안전성에 전혀 역효과를 주지 않고 50 내지 100% 이상의 실질적인 갭 폭의 증가가 가능하다는 것이 밝혀졌다. 상대적으로 큰 갭 폭으로 인한 갭에서의 스레드 장력의 감소 및 변형률 속도는 전술한 기계적 섬유 요소의 바람직한 개선 및 드로잉 오프 속도의 증가를 가능하게 한다.
또한 본 발명의 목적은 특히 단계 d)에서, 모세 섬유 어셈블리가 방사조에 들어가기 직전에 가스로 임팩션되고, 그 결과 에어 갭에 대한 경계면에서의 방사조와 가스 흐름이 동일한 방향으로 임팩션 성분을 가짐으로써 달성된다. 따라서 가스의 흐름과 방사조의 흐름이 모두 동일한 방향으로 작용하는 수평 흐름 성분을 가질 경우에는 최대 갭 폭의 증가 효과도 달성된다.
모세 섬유 어셈블리의 전폭에 가로질러 도달하는 편평하고 균등한 가스 흐름에 의해 모세 섬유 어셈블리를 적절히 임팩션시킨다. 이 때 모세 섬유 어셈블리가 방사조 내에 침지되는 곳에서 가스의 흐름이 유효하게 되는 것이 중요하다. 방사 안전성을 해치며 방사조 진입 도중 거의 예외없이 모세 섬유 접촉에 의해서 야기되는 방사 실패(spinning failure)가 실질적으로 감소된다. 놀랍게도 가스 흐름을 이용한 모세 섬유 어셈블리의 임팩션에도 불구하고 모세 섬유 어셈블리가 침지될 때 방사조의 표면 운동은 진정된 상태임이 밝혀졌다. 일반적으로 모세 섬유 어셈블리의 임팩션은 침지점에서 기계적 효과를 야기하지만, 특히 모세 섬유 어셈블리의 냉각은 아무 효과를 나타내지 못한다고 말할 수 있다.
나아가서 전술한 형태의 장치가 가지는 문제점은 본 발명에 따라, 모세 섬유가 방사조에 들어가기 전에 모세 섬유에 대한 임팩션을 위해 모세 섬유 방향에 대해 45°＜ α＜ 90° 범위에서 각도 α로 배향된 노즐 슬롯을 가진 적어도 하나의 광폭 슬롯 노즐(wide-slot nozzle)을 갭에 배열함으로써 해결된다. 슬롯의 폭은 0.05 내지 5 mm, 예를 들면 1 mm일 수 있다. 슬롯의 길이는 적어도 임팩션하고자 하는 모세 섬유 어셈블리 열(row)의 길이에 상응한다. 모세 섬유 어셈블리는 그 모두가 가스의 흐름에 의해 동일한 방식으로 임팩트되도록 열(여러 개의 연속적인 구불구불한 열이 아닌)을 이루어 배열되는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 전술한 형태의 장치는 본 발명에 따라 위쪽 방사조 용기는 모세 섬유 어셈블리의 한 측면에 적어도 하나의 방사조 액체용 유입구를 가지고, 모세 섬유 어셈블리의 다른 측면에 적어도 하나의 오버플로우(overflow)를 가지며, 광폭 슬롯 노즐은 모세 섬유 어셈블리의 열에 대해서 상기 유입구(들)과 동일한 측면에 배열되는 것을 특징으로 한다. 이러한 방식으로 방사조 액체와 갭에서의 가스 흐름이 평행 수평적 흐름 성분을 가지며, 이것이 최대 갭 폭의 증가를 촉진한 다.
광폭 슬롯 노즐은 오버플로우에 기계적으로 연결되는 것이 바람직하며, 최소한 1개가 설치된다. 이로써 가스용 광폭 슬롯 노즐은 오버플로우의 수직 설치에 관계없이, 또한 그에 따라 갭 폭의 크기에 관계없이 항상 방사조의 표면으로부터 동일한 (짧은) 거리를 가진다.
셀룰로오스 섬유 또는 셀룰로오스 필라멘트를 제조하기 위한 전술한 장치는 본 발명에 따라, 갭의 폭과 방사 용액의 완화 시간이 하기 식을 만족시키는 것을 특징으로 한다:
Figure 112002026101354-pct00001
상기 식에서, a는 갭의 폭이고 단위는 mm, λm은 방사 용액의 완화 스펙트럼의 최대 빈도에서의 완화 시간, va는 드로잉 오프 속도이고 단위는 m/분, N은 모세 섬유 밀도이고 단위는 cm-2, 그리고 D는 노즐 구멍의 직경이고 단위는 mm이다. 원 출원의 식 II와 비교할 때 첨가된 항인 1/
Figure 112002026101354-pct00002
는 모세 섬유 어셈블리가 방사조와 접촉하기 직전에 모세 섬유 어셈블리의 임팩션으로 인해 본 발명에 따라 성취되는 갭 폭의 증가를 고려하는 것이다. 이 갭의 증가는 모세 섬유 밀도가 증가함에 따라 적어지는 것이 명백하다.
방사 노즐의 치수, 갭 폭 a 및 방사조 드로잉 프레임 w는 하기 식을 만족시 키는 것이 바람직하다:
Figure 112002026101354-pct00003
상기 식에서, x는 두 개의 인접한 노즐 구멍간의 거리, a는 갭의 폭, w는 방사조 드로잉 프레임의 길이, 및 D는 노즐의 직경을 나타낸다. 원 출원의 식 III와 비교하면 본 발명의 목적에 대해 전혀 역효과를 나타내지 않고, 즉 섬유의 기계적 특성을 향상하는 동시에 방사 안전성을 유지하면서, 모세 섬유 어셈블리(들)의 임팩션에 의해 노즐의 두 개의 인접한 노즐 구멍간의 거리는 1/8로 감소될 수 있다.
이하에 제시하는 도면과 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 방사 온도 85℃에서 12 질량%의 셀룰로오스(Cuoxam-DP 480)를 사용한 방사 용액의 완화 시간 스펙트럼을 나타내는 도면이고,
도 2는 셀룰로오스 섬유 및 셀룰로오스 필라멘트의 제조를 위한 장치의 개요도이고,
도 3은 도 2에 나타낸 장치의 개략적 평면도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 방사 장치의 위쪽 방사조 용기(container)(1)를 나타낸다. 도 2에 한 개만 예시된 방사 노즐(6)은 도시된 바와 같이 임팩션 체임버를 가지며 선행 출원에 보다 상세히 설명되어 있다. 방사 노즐(6)의 유출측은 방사조 표면(7)으로부터 에어 갭(a)을 형성하는 소정의 거리를 가진다. 방사조 용기(1)의 바닥(10)에는 노즐(6)의 배열에 따른 여러 개의 스레드 가이드 부재(11)가 설치되어 있고, 스레드 다발(12)은 방사조 액체 흐름(14)과 함께 상기 스레드 가이드 부재(11)를 통해 용기(1)를 빠져 나간다. 모든 스레드 가이드 부재(11)의 스레드 다발(12)은 방사조 흐름(14)에 의해 소정의 각도로 편향되고 적당한 인장응력으로 권취된다. 방사조 흐름(14)은 아래쪽 방사조 용기(도시되지 않음)에 도달하여 펌프(도시되지 않음)에 의해 라인(16)을 통해 위쪽 방사조 용기(1)로 펌핑되어 되돌려진다. 스레드 다발(12)은 방사조 드로잉 프레임(w)을 통과하여, 방사조의 표면으로부터 스레드 다발(12)이 방사조 액체 흐름(14)으로부터 분리되는 위치인 스레드 가이드 부재(11) 아래 지점에 도달한다. 라인(16)은 충전제 본체(도시되지 않음)으로 부분적으로 채워진 안정화 체임버(settling chamber)(18)에 연결되고, 방사조 액체는 상기 안정화 체임버(18)로부터 개구부(19)를 통해 실제 용기(1)로 흘러 들어간다. 도 3은 스레드 가이드 부재(11)가 1열로 바닥(10)에 배열되어 있고 스레드 다발(12)이 드로잉 오프 고데트(도시되지 않음)에 서로 평행하게 나란히 진행되는 것을 나타낸다.
방사조 용기(1)는 수직 방향으로 조절 가능하여 방사조의 레벨과 갭 폭(a)을 결정하는 두 개의 오버플로우(9)를 가진다. 오버플로우(9)에는 슬롯(21)을 구비하여 노즐(6)의 열 및/또는 모세 섬유 어셈블리(26)의 열에 가로질러 도달하는 노즐 튜브(20)가 홀더(23)에 의해 부착되어 있다. 노즐 튜브(20)에는 양측에서 라인(24)을 통해 공기의 약한 흐름이 부하되고, 그 공기의 흐름은 니들 밸브(도시되지 않음)를 통해 조절될 수 있다. 공기의 흐름(25)은 슬롯의 폭 전체를 가로지 르는 라인 형상으로 슬롯(21)(출구 개구부 150 mm x 1 mm)을 빠져 나와 방사조 표면(7)을 향해 비스듬히 진행함으로써 모세 섬유 어셈블리는 방사조에 진입하기 직전에 상기 공기의 흐름과 접촉하게 된다. 슬롯을 구비한 노즐은 방사조 표면 위 약 10 mm에 위치한다.
도 2 및 도 3에 따른 장치를 사용하되 처음에는 장치(20, 21)를 이용하여 모세 섬유 어셈블리에 대해 모세 섬유가 방사조에 진입하는 지점 방향으로 공기를 분사하지 않고, 또한 4개의 모노필 노즐(monofil nozzle), 즉 직경이 200 ㎛인 구멍이 1개씩 있는 팀블 노즐(thimble nozzle)(직경 12.5 mm) 4개를 사용할 경우, 방사하는 동안 눈에 띠는 방사 실패를 전혀 일으키지 않고 갭 폭을 10 mm와 300 mm 범위에서 연속적으로 변경할 수 있음을 발견하였다. 방사 장치로는 300 mm를 초과하는 갭 폭(a)이 허용되지 않는다. 실험은 도 1에 나타낸 완화 시간 스펙트럼 및 3.0 s의 λm을 가진 수계 N-메틸모르폴린-N-옥사이드(NMMO) 중의 12 질량%의 셀룰로오스 용액을 사용하여 실행되었다. 셀룰로오스 용액의 유동학적 데이터로부터 완화 시간을 결정하기 위해 Ch. Michels, Das Papier, (1998), 3 내지 8쪽을 참고하였다. 드로잉 오프 속도는 100 m/분이었다. 드로잉 오프 속도를 300 m/분으로 증가시켜도 동일한 결과가 얻어졌다. 팀블 노즐 대신에 직경 140 ㎛의 구멍이 각각 30개인 노즐을 사용할 경우 실패를 일으키지 않는 최대 갭(a)은 약 40 내지 60 ㎛로 떨어진다.
동일한 배열을 이용하되 모세 섬유 어셈블리가 방사조에 진입하기 직전에 모 세 섬유 어셈블리에 대해 선형, 평면형 분사를 함으로서 가능한 최대의 갭 폭(a)을 약 40 mm로부터 65 mm 및/또는 약 60 mm로부터 100 mm로 확실히 증가시킬 수 있음을 확인할 수 있었다. 가능한 최대의 에어 갭 증가에 부가하여 방사조에 진입하는 지점에서의 모세 섬유의 현저한 안정을 확인할 수 있었다. 모세 섬유 접촉의 빈도가 명백히 감소됨과 아울러 방사 실패의 가능성도 감소된다.
노즐 구멍 직경이 90 ㎛인 노즐을 사용할 경우, 작동상 안전한 최대 조정 가능한 갭 폭(a)은 증대되고, 직경이 200 ㎛인 노즐을 사용할 경우, 상기 갭 폭은 감소된다. 최대 조정 가능한 갭의 증대는 동일한 수의 구멍을 가진 팀블 노즐(직경 20 mm), 즉 모세 섬유 밀도가 저하된 팀블 노즐로의 변환에서 확인될 수 있었다. 노즐당 30개의 구멍을 가질 경우, 작은 팀블 노즐의 모세 섬유 밀도는 N = 47 cm-2이고, 큰 팀블 노즐의 모세 섬유 밀도는 15 cm-2이다. 모세 섬유 밀도는 15 cm-2이지만 다른 조건은 동일한 경우에 가능한 최대 갭 폭은 다시 65 mm로부터 90 mm 및/또는 95 mm로부터 130 mm로 증대된다. 이러한 변화는 전술한 변경된 식 IIa를 이용하여 충분히 설명될 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 방법 및 방사 장치의 도움 하에, 방사 실패의 위험성을 증대시키지 않고 모세 섬유 밀도를 증가시킬 수 있다. 이 때 실험식 IIIa를 두 개의 인접한 노즐 구멍간 거리에 대해 적용할 수 있다.
모세 섬유 어셈블리가 방사조에 진입하기 직전에, 모세 섬유 어셈블리로 선형 평면형 분사를 행하는 보다 구체적 실험으로부터, 대체로 층류인 모세 섬유 운동 방향으로의 공기 흐름에는 명백한 교란(disturbance)이 일어나는 사실을 알 수 있다. 모세 섬유/가스 및/또는 공기 그리고 모세 섬유/방사조의 상(phase) 경계에서의 전이(transition)에 변화가 있다. 모세 섬유가 침지되는 동안 방사조 표면의 운동은 더욱 잔잔하게 나타난다. 따라서, 모세 섬유가 방사조에 진입하는 동안 거의 배타적으로 모세 섬유의 상호 접촉에 의해서 시작되는 방사 실패가 발생할 가능성은 실질적으로 더욱 희박해진다.
이하의 실시예에서 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
실시예
스프루스 설파이드 셀룰로오스(Cuoxam-DP 480) 188 g, 면 린터(cotton linter) 셀룰로오스(Cuoxam-DP 1907) 10 g 및 안정화제 0.4 g을 포함하는 압착-습윤 혼합물(건조 함량 50.2%)을 NMMO(건조 함량 75%) 1850 g 중에 분산시키고 수직 혼련축을 구비한 혼련기에 넣고, 90℃에서 진공 및 전단 하에 1255 g의 물을 증류해 제거한다. 이어서 상기 혼합물을 추가로 "전단-교반(shear-stirring)"하여 셀룰로오스 11.0%, NMMO 77.1%, 물 11.9%로 이루어지는 현미경상 균질한 셀룰로오스 용액으로 변환시킨다. 방사 온도 85℃에서의 완화 시간은 3.0초였고 영점 전단점도는 3450 Paㆍs였다. 직경이 12.5 mm인 4개의 방사 팀블(노즐 중심간 30 mm로 분할) 또는 직경이 20.0 mm인 3개의 방사 팀블(40 mm 분할) 중 어느 한 가지를 권취(take-up)할 수 있는 온수 가열형 방사 노즐 권취를 가진 플라스크 방사 기구에서 상기 용액은 스레드로 성형된다. 도 2 및 도 3에 따르면 방사 박스는 방사 부재 아래쪽에 위치한다.
각각의 실험에서, 최대 갭 폭(amax)은 본 발명에 따라 공기의 임팩션 유무 모두에 대해 측정하였다. 방사 후, 필라멘트를 보빈에 감고 세척하여 50 mm의 스택(stack)으로 절단한 다음 광택 가공하고 건조시켰다. 이어서 그 건조물에 대해 섬유 시험을 행하였다. 그 결과는 표 1 및 표 2에 제시되어 있다. 공기의 유입은 상기 도 2 및 도 3에 설명된 방식으로 행하였다. 노즐 출구 치수는 150 mm x 1 mm였다. 모세 섬유는 방사조에 진입하기 직전에 공기의 흐름과 접촉하였다. 공기 노즐의 슬롯은 경사를 이루어 아래쪽을 향하였다. 상기 슬롯이 형성된 노즐은 방사조 표면 위로 약 10 mm에 위치하였다.
표 1 및 표 2가 제시하는 바에 따르면 공기를 취입함으로써 방사 조작 중에 실패를 야기함이 없이 에어 갭(a)을 현저히 증대시킬 수 있으며, 특히 50% 이상 최대 200%까지 증대시킬 수 있다. 이것은 인장 신도, 건조 및 루프 인장 강도의 현저한 향상을 포함한다.
[표 1]
번호 팀블의 직경 [mm] 구멍의 직경 [mm] 모세섬유의 밀도, cm-2 드로잉 오프 속도 m/분 amax [mm] 임팩션무 임팩션유
1 12 0.200 --- 100/300 ＞300 ＞300
2 12 0.140 47 100 40 60
3 12 0.140 47 300 60 90
4 20 0.140 15 100 40 80
5 20 0.140 15 300 60 130
6 20 0.140 15 500 80 180
7 12 0.090 47 100 40 70
8 12 0.090 47 300 60 105
9 20 0.090 350 100 10 30

[표 2]
번호 섬도 [dtex] 인장 강도 건조 [cN/tex] 인장 신도 건조 [%] 루프 인장 강도 [cN/tex]
임팩션무 임팩션유 임팩션무 임팩션유 임팩션무 임팩션유
11) 1.63 41.2 17.8 19.7
2 1.62 42.5 41.5 13.3 16.9 13.9 15.9
3 1.68 44.1 42.7 11.9 15.4 11.7 14.7
4 1.67 41.6 40.6 14.5 17.4 14.3 16.5
5 1.60 43.2 42.4 12.7 15.9 11.9 15.1
6 1.63 44.8 43.9 10.2 14.7 9.7 14.3
7 1.65 42.8 42.1 13.1 17.0 13.8 14.9
8 1.64 44.9 43.1 11.3 15.1 11.8 13.9
9 1.40 43.9 43.1 12.8 16.1 14.1 15.9
1) 드로잉 오프 속도가 100 m/분인 경우에 한함

Claims (8)

  1. 용매로서 수계 아민옥사이드, 특히 N-메틸모르폴린-N-옥사이드를 사용하여 건습 압출 공정(dry-wet extrusion process)에 따라 셀룰로오스로부터 셀룰로오스 섬유 또는 셀룰로오스 필라멘트를 제조하는 방법으로서,
    a) 셀룰로오스 또는 셀룰로오스 혼합물을 수계 아민옥사이드 중에 250 내지 3000 범위의 큐옥삼(Cuoxam)-DP로 분산하는 단계,
    b) 이렇게 하여 얻어진 분산액을 고온에서 탈수 및 전단(shearing) 하에 85℃에서 각각 600 내지 6000 Paㆍs 범위의 영점 전단점도(zero shear viscosity) 및 0.3 내지 50초의 완화 시간(relaxation time)을 갖는 균질 용액으로 전환시키는 단계,
    c) 상기 용액을 적어도 하나의 방사 노즐(spinning nozzle)에 공급하되, 먼저 하나 또는 복수의 노즐이 공유하는 임팩션 체임버(impaction chamber)를 통해 인도하는 단계로서, 이 때 방사 온도에서의 [상기 용액의] 체류 시간(dwelling time)이 최소한 완화 시간과 동일한 단계,
    d) 각 방사 노즐에서 상기 용액을 적어도 하나의 모세 섬유(capillary)로 성형하고 각 방사 노즐의 그 모세 섬유를 비침전성 매질을 통해 연신하면서 인도하고 이어서 방사조(spinning bath)를 통해 인도하여 셀룰로오스 스레드(thread)를 침전시키는 단계, 및
    e) 상기 셀룰로오스 스레드를 방향 전환에 의해 방사조 드로잉 프레임(drawing frame)의 말단에서 방사조 흐름으로부터 편향에 의해 분리하여 스레드를 뽑아 내는 단계
    를 포함하고,
    상기 단계 d)에서, 모세 섬유 어셈블리가 방사조로 진입하기 직전에 모세 섬유 진행 방향에 대해 45°＜ α＜ 90° 범위인 각도 α로 가스를 사용하여 모세 섬유 어셈블리를 임팩션(impaction)시키는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 섬유 또는 셀룰로오스 필라멘트 제조 방법.
  2. 용매로서 수계 아민옥사이드, 특히 N-메틸모르폴린-N-옥사이드를 사용하여 건습 압출 공정에 따라 셀룰로오스로부터 셀룰로오스 섬유 또는 셀룰로오스 필라멘트를 제조하는 방법으로서,
    a) 셀룰로오스 또는 셀룰로오스 혼합물을 수계 아민옥사이드 중에 250 내지 3000 범위의 큐옥삼-DP로 분산하는 단계,
    b) 이렇게 하여 얻어진 분산액을 고온에서 탈수 및 전단 하에 85℃에서 각각 600 내지 6000 Paㆍs 범위의 영점 전단점도 및 0.3 내지 50초의 완화 시간을 갖는 균질 용액으로 전환시키는 단계,
    c) 상기 용액을 적어도 하나의 방사 노즐에 공급하되, 먼저 하나 또는 복수의 노즐이 공유하는 임팩션 체임버를 통해 인도하는 단계로서, 이 때 방사 온도에서의 [상기 용액의] 체류 시간이 최소한 완화 시간과 동일한 단계,
    d) 각 방사 노즐에서 상기 용액을 적어도 하나의 모세 섬유로 성형하고 각 방사 노즐의 그 모세 섬유를 비침전성 매질을 통해 연신하면서 인도하고 이어서 방사조를 통해 인도하여 셀룰로오스 스레드를 침전시키는 단계, 및
    e) 상기 셀룰로오스 스레드를 방향 전환에 의해 방사조 드로잉 프레임의 말단에서 방사조 흐름으로부터 편향에 의해 분리하여 스레드를 뽑아 내는 단계
    를 포함하고,
    상기 단계 d)에서, 모세 섬유 어셈블리가 방사조에 진입하기 직전에 가스를 사용하여 모세 섬유 어셈블리를 임팩션시키고, 그 결과 상기 가스 흐름과 방사조가 가스 갭에 대해 평행 흐름 성분을 가지도록 하는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 섬유 또는 셀룰로오스 필라멘트 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 모세 섬유 어셈블리의 전폭(全幅)에 가로질러 도달하는 편평하고 균등한 가스 흐름에 의해 모세 섬유 어셈블리를 임팩션시키는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 섬유 또는 셀룰로오스 필라멘트 제조 방법.
  4. 용매로서 수계 아민옥사이드를 사용하는 건습 압출 공정에 따라 셀룰로오스로부터 셀룰로오스 섬유 또는 셀룰로오스 필라멘트를 제조하는 장치로서,
    방사 노즐 플레이트, 방사 노즐 및 상기 방사 노즐 플레이트와 방사 노즐 위에 배열된 공유된 임팩션 체임버를 구비하는 방사 패키지(spinning package)로서, 여기서 상기 임팩션 체임버는 하기 식을 만족하는 것인 방사 패키지:
    V ≥VL ㆍλm(상기 식에서, V는 임팩션 체임버의 체적으로 단위는 ㎤이고, VL은 셀룰로오스 용액의 유량으로 단위는 ㎤/초이고, λm는 방사 용액의 완화 스펙트럼의 최대 빈도에서의 완화 시간을 나타냄);
    방사조 펌프에 의해 연결된 두 개의 용기 내에 있는 방사조;
    상기 방사 노즐(6)과 상기 두 개의 용기 중 위쪽 용기에 있는 방사조(7) 표면 사이의 갭(a); 및
    드로잉 오프 고데트(godet)
    를 구비하고,
    상기 모세 섬유(26)가 방사조에 들어가기 전에 모세 섬유를 임팩션시키기 위해 모세 섬유 진행 방향에 대해 45°＜ α＜ 90° 범위에서 각도 α로 배향된 노즐 슬롯(21)을 가진 적어도 하나의 광폭 슬롯 노즐(wide-slot nozzle)을 갭에 배열하는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 섬유 또는 셀룰로오스 필라멘트 제조 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 위쪽 방사조 용기(1)는 상기 모세 섬유 어셈블리(26)의 한 측면에 적어도 하나의 유입구(19)를 가지고, 상기 모세 섬유 어셈블리의 다른 측면에 적어도 하나의 오버플로우(overflow)(9)를 가지며, 상기 광폭 슬롯 노즐은 상기 모세 섬유 어셈블리(26)의 열에 대해서 상기 유입구(19)와 동일한 측에 배열되는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 섬유 또는 셀룰로오스 필라멘트 제조 장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 광폭 슬롯 노즐은 적어도 하나의 상기 오버플로우(9)에 기계적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 섬유 또는 셀룰로오스 필라멘트 제조 장치.
  7. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 갭(a)의 폭과 방사 용액의 완화 시간이 하기 식을 만족시키는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 섬유 또는 셀룰로오스 필라멘트 제조 장치:
    Figure 112006085283703-pct00004
    (상기 식에서, a는 갭의 폭이고 단위는 mm, λm은 방사 용액의 완화 스펙트럼의 최대 빈도에서의 완화 시간, va는 드로잉 오프 속도이고 단위는 m/분, N은 모세 섬유 밀도이고 단위는 cm-2, 그리고 D는 노즐 구멍의 직경이고 단위는 mm임).
  8. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    방사 노즐(6)의 치수, 갭 폭 a 및 방사조 드로잉 프레임 w는 하기 식을 만족시키는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 섬유 또는 셀룰로오스 필라멘트 제조 장치:
    Figure 112006085283703-pct00005
    (상기 식에서, x는 두 개의 인접한 노즐 구멍간의 거리, a는 에어 갭의 폭, w는 방사조 드로잉 프레임의 길이 및 D는 노즐 구멍의 직경을 나타냄).
KR1020027010494A 2000-03-11 2001-03-06 셀룰로오스 섬유 및 셀룰로오스 필라멘트사의 제조를 위한방법 및 장치 KR100760642B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2000111948 DE10011948C2 (de) 1999-11-10 2000-03-11 Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Cellulosefasern und Cellulosefilamentgarnen
DE10011948.4 2000-03-11

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20020081580A KR20020081580A (ko) 2002-10-28
KR100760642B1 true KR100760642B1 (ko) 2007-10-04

Family

ID=7634388

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020027010494A KR100760642B1 (ko) 2000-03-11 2001-03-06 셀룰로오스 섬유 및 셀룰로오스 필라멘트사의 제조를 위한방법 및 장치

Country Status (8)

Country Link
US (1) US6887409B2 (ko)
EP (1) EP1268888B1 (ko)
KR (1) KR100760642B1 (ko)
CN (1) CN1205364C (ko)
AT (1) ATE309400T1 (ko)
AU (1) AU2001281467A1 (ko)
DE (2) DE10190965D2 (ko)
WO (1) WO2001068958A1 (ko)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10062083B4 (de) * 2000-12-13 2008-04-10 Ostthüringische Materialprüfgesellschaft Für Textil Und Kunststoffe Mbh Verfahren zur Herstellung von Celluloseendlosformkörpern
DE10112050B4 (de) * 2001-03-14 2004-02-12 Thüringisches Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung e.V. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Cellulosefasern und Cellulosefilamentgarnen
KR100966111B1 (ko) * 2005-03-15 2010-06-28 주식회사 효성 셀룰로오스 멀티 필라멘트의 제조방법
DE102005040000B4 (de) * 2005-08-23 2010-04-01 Lenzing Ag Mehrfachspinndüsenanordnung und Verfahren mit Absaugung und Beblasung
KR101577090B1 (ko) 2011-03-30 2015-12-11 코오롱인더스트리 주식회사 방사용 응고장치
TWI667378B (zh) 2014-01-03 2019-08-01 奧地利商蘭精股份有限公司 纖維素纖維
EP3505659A1 (de) * 2018-08-30 2019-07-03 Aurotec GmbH Verfahren und vorrichtung zum filamentspinnen mit umlenkung

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5984655A (en) 1994-12-22 1999-11-16 Lenzing Aktiengesellschaft Spinning process and apparatus

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9500387D0 (en) * 1995-01-10 1995-03-01 Courtaulds Fibres Ltd Manufacture of extruded articles
EP0966486B1 (de) * 1997-12-14 2005-04-13 THÜRINGISCHES INSTITUT FÜR TEXTIL- UND KUNSTSTOFF-FORSCHUNG e.V. Verfahren zur herstellung von regulären porösen perlcellulosen
DE19954152C2 (de) * 1999-11-10 2001-08-09 Thueringisches Inst Textil Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Cellulosefasern und Cellulosefilamentgarnen
DE10009471B4 (de) * 2000-02-28 2006-07-27 Thüringisches Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung e.V. Verfahren zur Herstellung einer Lösung erhöhter thermischer Stabilität von Cellulose in wässrigem Aminoxid

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5984655A (en) 1994-12-22 1999-11-16 Lenzing Aktiengesellschaft Spinning process and apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
EP1268888B1 (de) 2005-11-09
EP1268888A1 (de) 2003-01-02
CN1205364C (zh) 2005-06-08
AU2001281467A1 (en) 2001-09-24
WO2001068958A1 (de) 2001-09-20
DE10190965D2 (de) 2003-05-08
ATE309400T1 (de) 2005-11-15
CN1416481A (zh) 2003-05-07
KR20020081580A (ko) 2002-10-28
US6887409B2 (en) 2005-05-03
US20030116882A1 (en) 2003-06-26
DE50107999D1 (de) 2005-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2111294C1 (ru) Способ получения целлюлозных тел путем формования и устройство для осуществления способа
KR0177261B1 (ko) 셀룰로오스 섬유의 제조방법, 및 이 방법을 수행하기 위한 장치
US20050035487A1 (en) Spinning device and method having cooling by blowing
KR100652153B1 (ko) 셀룰로오스 섬유 및 셀룰로오스 필라멘트 사의 제조를위한 방법 및 장치
EP0934434B1 (en) Process for making high tenacity aramid fibers
KR100760642B1 (ko) 셀룰로오스 섬유 및 셀룰로오스 필라멘트사의 제조를 위한방법 및 장치
CN1221689C (zh) 生产纤维素纤维和纤维素长丝纱的方法和设备
DE4219658C3 (de) Verfahren zur Herstellung von Cellulosefasern -filamenten und -folien nach dem Trocken-Naßextrusionsverfahren
WO1998018984A9 (en) Process for making high tenacity aramid fibers
US20230080038A1 (en) Flame retardant lyocell filament
US7303710B2 (en) Method and device for extruding a continuous moulded body
EP0249872B1 (en) Process for producing pitch-type carbon fibers
JP4593865B2 (ja) 機械的細化を用いたメルトブロー法
CN112708945B (zh) 用于湿法纺丝的凝固浴槽及聚丙烯腈纺丝原液凝固成型方法
US5853640A (en) Process for making high tenacity aramid fibers
Zhang et al. Tailored Process for Spinning Fine Denier Bio-Based Polyamide 56 Fibers
EP1358371A1 (de) Verfahren zur herstellung von celluloseendlosformkörpern
CN110714229B (zh) 冷却液槽、凝胶纺丝方法、纤维及高强度聚乙烯纤维
DE3623748A1 (de) Schnellgesponnene polyethylenterephthalatfaeden mit neuartigem eigenschaftsprofil, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung
DE10011948C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Cellulosefasern und Cellulosefilamentgarnen

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee