KR101225557B1

KR101225557B1 - 리오셀 타입 셀룰로오스 섬유

Info

Publication number: KR101225557B1
Application number: KR1020057023877A
Authority: KR
Inventors: 요한 매너; 하인리히 피르고; 크리스토프 쉬렘프; 디에터 아이칭거; 프란츠 뒨버거
Original assignee: 렌찡 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2004-01-13
Filing date: 2004-12-15
Publication date: 2013-01-24
Also published as: DK1704271T3; EP1704271A1; JP2007517993A; US20070248819A1; DE502004007639D1; TWI325449B; JP4638882B2; CN100558949C; ATE401435T1; TW200526828A; WO2005068693A1; EP1704271B1; CN1806070A; AT6807U1; KR20060114628A

Abstract

본 발명은 컨디셔닝된 상태에서의 섬유 신도(%)에 대한 컨디셔닝된 상태에서 섬유의 강도(cN/tex)의 비가 2.2 이하인 리오셀 타입의 셀룰로오스 섬유에 대한 것이다.

리오셀 섬유

Description

리오셀 타입 셀룰로오스 섬유{LYOCELL TYPE CELLULOSE FIBRE}

본 발명은 리오셀 타입의 셀룰로오스 섬유에 관한 것이다.

리오셀 타입의 섬유는, 유도체의 형성 없이 셀룰로오스 섬유를 직접 유기 용매에 용해시키고 상기 용액을 방사시키는 용매 방사 공정에 의해 제조된다. 이러한 섬유를 "용매 방사 섬유" 라고도 하며, "리오셀"이라는 일반명칭은, 유도체의 형성 없이 셀룰로오스 섬유를 유기 용매에 용해시키고 상기 용액으로부터 건조-습윤 방사 공정(dry-wet spinning process) 또는 멜트 블로운 공정(melt blown process)에 의해 섬유를 압출해냄으로써 제조되는 셀룰로오스 섬유에 대해 BISFA(인조섬유 표준화 국제 사무국)가 할당한 명칭이다. 여기서, 유기 용매라 함은 유기 화학제와 물의 혼합물로 이해될 수 있다. 현재, N-메틸 몰포린-N-옥시드가 유기 용매로서 상업적 규모로 사용되고 있다.

이러한 방법에서, 셀룰로오스 용액은 통상 기구에 의해 압출되고 성형된다. 에어 갭을 경유하여, 성형화된 용액은 침전욕으로 들어가서 상기 용액의 침전으로 인해 성형체가 수득된다. 성형체는 세정되고 선택에 따라 추가의 단계 이후 건조된다. 예를 들어, 미국특허 US-A4,246,221호는 리오셀 섬유의 제조방법을 개시하고 있다. 리오셀 섬유는 높은 인장강도, 높은 습윤 모듈러스 및 높은 루프 강도를 가 지는 것을 특징으로 한다.

Lenzinger Berichte 75/96에서 "Lyocell-eine vielseitige cellulosische Faser" 이라는 문헌에서, 리오셀 섬유를 카페트 또는 카페트 이면재(carpet back)으로 사용하는 가능성에 대해 언급하고 있으나, 구체적인 기술은 되어있지 않다.

W.Feilmair 등은, 2002년 Rudolstadt에서의 제5회 국제 심포지움 "Alternative Cellulose - Herstellen, Verfahren, Eigenschaften" 에서 "Funktionalitat von Lenzing Lyocell? in Heimtextilien" 라는 주제의 강연을 통해, 섬도 6.7 dtex 및 절단 길이 60mm의 리오셀 타입 섬유에 대해 설명하였다.

EP 0 494 851호는 리오셀 섬유의 제조 방법으로서, 드래프트(필라멘트의 드로잉-오프 속도를 노즐 구멍 배출 속도로 나눈 비)가 최대 1에 달하거나, 특히, 1보다 작은 경우에 대하여 각각 개시하고 있다.

리오셀 타입의 종래 기술에 따른 섬유는, 컨디셔닝된 상태에서의 섬유 신도(elongation)(%)(이하, 'Fdx'라고 함)에 대한 컨디셔닝된 상태에서의 섬유강도(cN/tex)(이하, 'FFk'라고 함)의 비 V (후술하는 방법에 따라 측정 및 계산됨)가 명확히 2.2 보다 큰 것으로 나타나 있다.

놀랍게도, 본 발명자들은 컨디셔닝된 상태에서의 섬유신도(%)에 대한 컨디셔닝 상태에서의 섬유강도(cN/tex)의 비가 2.2 미만인 리오셀 섬유를 제조할 수 있는 것을 확인하였다.

따라서, 본 발명은, 컨디셔닝된 상태에서 섬유 신도(%)에 대한 컨디셔닝된 상태에서의 섬유강도(cN/tex)의 비가 2.2 또는 그 미만인 것을 특징으로 하는 리오셀 섬유에 관한 것이다.

바람직하게, V 비(ratio V)는 2.0 이하, 특히 바람직하게는 1.8 이하이다. 나아가, 비 V는 바람직하게는 1 보다 작지 않아야 한다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 섬유는 6 내지 25 dtex의 섬도를 가진다.

놀랍게도, 본 발명자들은, 특히, 높은 섬도를 가지는 리오셀 섬유의 제조 중 FFk와 Fdk 간의 균형잡힌 비가 달성될 수 있음을 확인하였다.

당해 기술분야에는, 섬유 섬도(titre)가 특히 드로잉 오프 속도, 혹은 방사 구금으로부터 방사 도프(spinning dope)가 배출되는 속도에 대한 드로잉 오프 속도의 비에 의존하는 것이 공지되어 있다.

본 발명자에 따르면, 높은 섬도를 가지는 섬유를 제조함에 있어, 섬도가 증가할수록, FFk와 Fdk 사이의 비가 감소하는 것이 관찰되었다. 이러한 효과는 특히 6 dtex의 섬도로부터 명백해진다. 7dtex 이상, 특히 12 dtex 이상, 더욱 바람직하게는 15dtex 이상의 섬도를 가지는 섬유를 제조하는 경우, 특히 낮은 비(V)를 달성할 수 있다.

바람직하게, 본 발명에 따른 섬유는 스테이플 섬유의 형태로 제공된다.

본 발명에 따른 섬유는 드래프트가 1 이상의 값을 가지는 공정에 의해 바람직하게 제조된다.

본 발명에 따른 섬유는, 특히, 12 dtex, 15dtex 또는 그 이상의 섬도를 가지는 경우, 카페트, 텍스타일 마루 재료, 벽 라이닝(wall lining) 및/또는 장식 재료로의 사용에 특히 적합하다.

현재, 시장에서 카페트는 합성섬유 폴리아미드와 폴리프로필렌으로, 및 모섬유로부터 대부분 제조되고 있다. 모섬유를 폴리아미드 및 폴리프로필렌과 혼합한 것도 사용되고 있다. 폴리아크릴로니트릴, 폴리에스테르 및 면섬유는 부차적 역할을 한다.

60년대 중반까지, 면섬유 이외에 고섬도(f.i. 17 dtex)의 비스코스 섬유가 카페트용으로 사용되었다. 그러나, 합성섬유의 발달과 그들이 가지는 기계적 레질리언스의 장점으로 인해, 비스코스 섬유는 이 분야에서 완전히 사라지게 되었다.

카페트에 대해서는 다양한 요구조건이 있다. 카페트는 매끈한 마루와 비교할 때, 보다 우수한 생활의 편안함을 제공하기 때문에 사용된다. 낮은 스트레인하에 놓이게 되는 분야에서, 터프트(tuft) 방법에 의한 벨로어 카페트(velour carpet)가 통상 사용된다. 보다 높은 기계적 스트레인 하에 놓이게 되는 분야에서는, 루프 또는 펠트 카페트가 사용된다.

합성섬유 및 모섬유의 단점 중 하나는 정전기이다. 표준화된 걷기 시험(walk test)에서 7-9kV의 장력(tension)이 측정된다. 적절한 수단, 예를 들어, 대전 방지제로 섬유를 처리하거나 혹은 카페트 구조에 도전성 섬유를 혼합함에 의해서만, 대전 방지효과를 얻을 수 있으며, 걷기 시험에서의 장력이 3kV 이하로 감소할 수 있다. 모섬유와 관련된 또 다른 문제점은 나방의 증식이며, 상기 문제로 인해 카페트는 독성의 살충제로 처리되어야 한다. 반면, 카페트 재료로서 폴리프로필렌은 섬유 염색이 쉽지 않고, 인쇄가 어려워서 방사 염색에 의해 달성될 수 있는 제한된 색체 종류를 가지는 단점이 있다.

놀랍게도, f.i. 15 dtex 이상의 높은 섬도를 가지는 리오셀 섬유로부터, 특히, 합성 섬유와의 조합에 의해, 우수한 기계적 물성을 가지는 터프트 카페트를 제조할 수 있는 것을 확인하였다. 합성섬유 및/또는 모섬유로부터 제조된 카페트와 비교할 경우, 리오셀 섬유로부터 제조된 카페트는 근본적으로 대전 방지 특성을 가진다. 전술한 바와 같이, 표준화된 걷기 시험에서, 장력은 1kV 미만의 범위이다.

모섬유와 반대로, 리오셀 섬유의 경우, 나방 증식의 위험이 없으므로, 추가의 가공이 필요하지 않다. 리오셀 섬유는 셀룰로오스 섬유를 위해 공지되어 있는 기술을 사용하여 염색할 수 있기 때문에, 다양한 색체의 변화가 가능하다.

높은 섬도와 균형잡힌 비(V)를 가지는 리오셀 섬유의 또 다른 우수한 물성은 다른 셀룰로오스 섬유, 예를 들어, 비스코스 섬유에 비하여 높은 굴곡강성(flexural stiffness)을 가지는 것이다.

도 1은, 실시예에 따른 결과를 그래프로 나타낸 것이고,

도 2는, 섬유 섬도에 대하여, 절대 섬유 강도 "절대 FFk" (각각 섬유의 섬도에 FFk를 곱한 값)과 섬유 신도(FDk)를 도시한 것이다.

리오셀 타입의 셀룰로오스 섬유를 제조하기 위한 파일럿 플랜트를 연속 운전함에 있어, 셀룰로오스 함량이 약 13% (펄프 제조자: Bacell)인 셀룰로오스 용액을 공지된 방법에 따라 노즐을 통해 방사하고, (필라멘트의 드로잉 오프 속도(m/min)/노즐 구멍 배출 속도(m/min)로 정의되는) 드래프트비를 조절함에 의해 섬유의 최종 섬도를 변화시켰다.

섬도가 약 3.25 이하인 섬유를 제조하기 위해서, 직경 100㎛ 의 노즐 구멍을 통해 방사공정을 수행하고; 섬도가 보다 높은 섬유를 제조하기 위해서는, 직경이 160㎛ 인 노즐 구멍을 통해 방사를 수행하였다.

BISFA가 출간한 "비스코스, 모달, 리오셀 및 아세테이트 스테이플 섬유와 토우(tow) 시험"에 따라, 컨디셔닝된 상태에서의 섬유강도(cN/tex) 및 컨디셔닝된 상태에서의 섬유 신도(%)를 각각 제조한 섬유들에 대하여 측정하였다.

이러한 방식에 의해 평가된 FFk 및 FDk 값으로부터, FFk(cN/tex)를 FDk(%)로 나누어 V 비를 구하였다.

하기 표 1은 시험 파라미터와 수득한 결과를 요약한 것이다.

방사 매스(mass) 셀룰로오스 (%)	노즐 직경 (㎛)	드래프트비	섬도 (dtex)	FFk (cN/tex)	FDk (%)	절대 FFk (cN/tex*dtex)	V 비 (FFk/FDk)
12.0	100	17	0.92	45.7	16.6	42	2.75
13.0	100	13	1.30	41	15.2	53	2.70
13.0	100	9	1.71	37.6	14.8	64	2.54
13.5	100	5	3.17	33.8	12.6	107	2.68
13.0	160	13	3.25	37.5	12.8	122	2.93
13.5	160	7	5.73	29.1	11.4	167	2.55
13.7	160	2.7	13.00	30.8	14.3	400	2.15
13.5	160	2.6	15.70	27.6	14	433	1.97
13.5	160	2.1	17.20	31.2	15.1	537	2.07
13.5	160	1.8	19.20	30.6	16.7	588	1.83

표 1로부터, 6dtex 이상의 섬도에서는, V 비가 2.2 이하의 값을 취한다는 것이 명확해진다.

이는, 특히 상기 결과를 그래프로 나타낸 도 1로부터도 명확해 진다.

보다 높은 섬도의 경우, V비가 감소하는 하나의 원인으로서 섬유의 평가된 섬유 신도가 대략 6 dtex의 섬도까지 실질적으로 선형으로 감소하나, 보다 높은 섬도에서는 증가하는 것을 들 수 있다.

이는, 섬유섬도에 대하여, 절대 섬유강도 "절대 FFk" (FFk에 각각 섬유의 섬도를 곱한 값)와 섬유신도(FDk)를 도시한 도 2에서 설명된다. 절대 섬유강도는 섬도의 증가와 함께 증가하지만, 섬유 신도는, 섬도 증가시 우선 감소하다가 보다 높은 섬도에서는 다시 증가하게 된다.

표 2는 비스코스 섬유와 비교할 때, 리오셀 타입의 섬유의 높은 굴곡 강성을 나타낸다.

굴곡강성은 본 발명자들이 개발한 방법에 따라 측정되었다. 측정된 값은, 선형 측정 범위에 걸친 경로에 대해 힘의 구배의 섬도 기준비로서 나타내었다.

실시에 있어서, 컨디셔닝된 섬유를 클램프 막대로 수평으로 클램핑하고, 도구를 사용하여 정확히 5mm의 길이로 절단하였다. 전기 구동을 통해, 클램프 막대는 일정한 속도로 상향 이동한다. 이렇게 하여, 섬유는 힘 변환기가 장착된 센서 플레이트를 압박한다. 섬유가 단단할수록 측정된 힘이 커진다.

교정 가능성이 없기 때문에, 굴곡 강성을 계산하기 위해 임의의 유효한 힘이 지시되지는 않는다. 그러나, 특정한 측정 범위내에서 섬유의 상대적 비교를 수행할 수 있다. 이렇게 하여, 경로 당 측정된 힘의 선형 측정 범위에서의 구배가 계산되고 섬유섬도와 관계된다.

섬도(dtex)	굴곡 구배/dtex
섬도(dtex)	리오셀	비스코스
1.3		0.03
3.3	0.12	0.06
5.0		0.11
6.7	0.22
13.6	0.52
17.0		0.31

Claims

컨디셔닝된 상태에서의 섬유 신도(elongation)(%)에 대한 컨디셔닝된 상태에서의 섬유 강도(strength)(cN/tex)의 비 V가 2.2 이하이고, 섬유의 섬도가 6 내지 25 dtex인 리오셀 타입의 셀룰로오스 섬유를, 카페트, 텍스타일 마루 재료, 벽 라이닝 또는 장식 재료로서 사용하고, 상기 섬유가 스테이플 섬유의 형태로 존재하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 비 V가 2.0 이하인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 비 V가 1.8 이하인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 비 V가 1 내지 2.2인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 섬유의 섬도가 6.5 내지 25 dtex인 것을 특징으로 하는 방법.
제5항에 있어서,

상기 섬유의 섬도가 12 내지 25 dtex인 것을 특징으로 하는 방법.
제6항에 있어서,

상기 섬유의 섬도가 15 내지 25 dtex인 것을 특징으로 하는 방법.
삭제
삭제