KR101559815B1

KR101559815B1 - 카복시메틸셀룰로오스 섬유포의 대량 제조방법

Info

Publication number: KR101559815B1
Application number: KR1020140047948A
Authority: KR
Inventors: 이권선; 임정남; 권순철; 박준명
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2014-04-22
Filing date: 2014-04-22
Publication date: 2015-10-14

Abstract

본 발명은 카복시메틸셀룰로오스 섬유포의 대량 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 카복시메틸셀룰로오스의 대량 제조방법은 콜드 패드 배치법을 수행하는 것으로서, 종래 배치법 단독 실시대비, 공정상 약품 손실을 최소화하고, 파이버, 직포 및 부직포 형태의 셀룰로오스를 사용하면서, 연속공정을 통해 대량생산이 가능하고, 나아가, 콜드 패드 배치법 실시 이후 배치법을 병행함으로써, 숙성시간을 단축시키면서 롤투롤 대량생산이 가능하다. 상기 카복시메틸셀룰로오스의 대량 제조방법은 수득된 카복시메틸셀룰로오스 섬유포가 창상피복재 등의 메디컬 용도, 생리대, 기저귀 등의 위생품 용도, 마스크 팩 등의 미용분야에 유용하며, 각 용도에 적용 가능하도록 카복시메틸 치환기의 조절이 용이하다.

Description

카복시메틸셀룰로오스 섬유포의 대량 제조방법{MASS MANUFACTURING METHOD OF CARBOXYMETHYL CELLULOSE FABRICS}

본 발명은 카복시메틸셀룰로오스 섬유포의 대량 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 셀룰로오스 직포 또는 부직포를 저온에서 콜드 패드 배치(Cold-pad-batch)법에 의해 2회 패딩공정을 수행하여, 공정상 약품 손실을 최소화하고, 파이버, 직포 및 부직포 형태의 셀룰로오스를 사용하면서, 연속공정을 통해 대량생산이 가능하고, 또한 콜드 패드 배치법 실시 이후 배치(Batch) 법을 병행함으로써, 숙성시간을 단축시키면서 롤투롤 대량생산이 가능하고, 각 용도별 적용할 수 있도록 카복시메틸 치환기의 조절이 용이한 카복시메틸셀룰로오스 섬유포의 대량 제조방법에 관한 것이다.

천연 섬유 중에서도 셀룰로오스는 지구상에서 가장 풍부한 생물자원으로 자연계의 법칙에 의해 생성, 분해, 이용 및 생성의 순환을 반복하는 무한정 자원에 해당되어 수 천년 동안 인류에게 기능성, 저비용 재생물질로 제공되어 왔다. 이러한 셀룰로오스는 에너지, 식량 등의 자원으로서 식물체의 셀룰로오스 성분을 활용하려고 하는 기술 개발이 활발하게 이루어지고 있으며, 최근에는 환경친화적인 고분자 재료의 필요성이 증가하면서 셀룰로오스를 각종 기능성 고분자 재료 및 산업분야에 사용되는 고분자 자원으로 대체하려는 연구가 활발히 진행되고 있다.

상기 셀룰로오스 분자의 제 3 하이드록실 그룹은 에스테르화, 질화, 에테르화, 산화와 같은 화학적 반응을 할 수 있어 생체 적합 물질로서 다양한 생의학적 적용에 따라 여러 넓은 범위로 변환될 수 있다.

특히, 이러한 셀룰로오스를 산화처리한 산화 셀룰로오스(Oxydized cellulose)는 수분이나 체액에 의해 겔화되면서 수분을 흡수하는 성질로 인해, 바람직하게는 창상피복재 등의 메디컬 용도, 생리대, 기저귀 등의 위생품 용도, 마스크 팩 등의 미용분야 등의 소재로 각광받고 있다.

상기 산화처리한 산화 셀룰로오스로서, 카복시메틸셀룰로오스(Carboxymethyl cellulose, CMC)는 안전성 및 효능이 검증된 셀룰로오스유도체로서 인허가가 용이하고, 자연분해가 가능하고, 인체에 무해한 원료로서 기존 흡수성 화학제품을 대체할 수 있다.

더욱 부연하면 카복시메틸셀룰로오스(CMC)는 목재계 셀룰로오스를 NaOH 알칼리 처리 후 MCA(Mono Chloroacetic Acid)로 반응시켜 얻어지는 물질로서, 이미 식품 산업에서의 점도 조절제, 첨가제 등으로 많이 사용되고 있다.

상기 공정을 통해 얻어지는 대부분의 카복시메틸셀룰로오스(CMC) 형상은 분말형태(Powder)이나, 최근 메디컬 용도로 확대되면서, 파우더 형상이 아닌, 파이버, 직포, 부직포 등의 섬유형상 카복시메틸셀룰로오스 제공이 요구되고 있다.

그러나, 아직까지 카복시메틸셀룰로오스 섬유포의 제조방법은 실험실 규모로 생산되고 있으나, 용도 확장에 따른 수요증가로 인해, 카복시메틸셀룰로오스 섬유포의 대량생산의 필요성은 날로 커질 전망이다.

종래, 카복시메틸셀룰로오스 섬유포는 100% 배치 방식으로 제조되어 왔다. 그러나, 종래 배치법에 의한 경우, 셀룰로오스와 반응액의 욕비가 커서 이로 인한 반응액의 손실이 발생하고, 반응조 크기, 반응시간에 따라 생산량이 제한된다.

통상적인 셀룰로오스 아세테이트로부터 셀룰로오스 섬유를 제조하기 위한 알칼리 처리 방법으로 액류 염색기에 일정량의 원단을 투입하여 처리하는 배치 방식이 사용되고 있으나, 위와 같은 불연속적인 액류 배치방식은 셀룰로오스 아세테이트를 셀룰로오스 섬유로 전환시키는 반응시간이 길고 배치 당 투입량이 한정되어 있어 제조 원가가 상승하는 문제점이 발생한다.

이에, 종래의 다른 알칼리 처리 방법으로는 연속 감량기를 사용하는 연속적 알칼리 처리 방법이 있다. 상기 방법은 폴리에스테르 직물 감량에 주로 사용하는데, 높은 온도와 고농도의 알칼리 조건을 요한다. 폴리에스테르 직물의 감량에 사용되는 연속 감량기를 사용하여 셀룰로오스 아세테이트로부터 셀룰로오스 섬유를 제조하는 경우에는 균일한 반응을 일으키지 못해 우수한 품질의 셀룰로오스 섬유를 제조하는 데에는 부적합하다.

또 다른 방법으로서, 콜드 패드 배치법은 섬유소재를 약품에 침지(dipping)시킨 후, 바로 적정압력으로 짜주는(squeezing) 연속(통과)식 가공 후에 일정시간 동안 보관(batching)하면서 낮은 온도에서 반응을 일으키도록 하는 방법이다.

콜드 패드 배치법의 경우, 배치 방식에 비해 용매의 사용량이 적고, 반응 유도를 위한 승온 에너지가 필요없어 가공시 소요되는 에너지를 절약할 수 있어 섬유산업에서 섬유소재의 정련, 표백 및 염색의 연속공정에 이용되고 있다.

대한민국 공개특허 제2003-48259호에 의하면, 콜드 패드 배치법에 의한 셀룰로오스 섬유의 제조방법이 개시되어 있으나, 치환도 2.0∼2.75(초산화도 45~59.5%)의 셀룰로오스 디아세테이트를 적어도 일부 함유하는 섬유 또는 섬유제품을 저온에서 계면활성제의 존재 하에 콜드 패드 배치(Cold-pad-batch)법에 의한 알칼리 처리로 셀룰로오스 아세테이트 섬유의 전체 아세틸기 중 75% 이상을 히드록시기로 치환하여 셀룰로오스 섬유로 전환시키는 공정을 개시하고 있다.

또한, 대한민국특허 제472387호에 의하면, 치환도 2.0∼2.75의 셀룰로오스 디아세테이트를 적어도 일부 함유하는 섬유 또는 섬유제품을 알칼리에 의해 섬유 표면을 검화시킨 후 셀룰로오스 분해효소를 사용하여 검화부위를 제거하고 열처리함으로써 셀룰로오스 디아세테이트 섬유에 크림프를 부여하고, 상기 크림프가 부여된 셀룰로오스 디아세테이트 섬유를 알칼리 처리하여 셀룰로오스 섬유로 전환시키는 공정으로 수행하여 권축성 셀룰로오스 섬유의 제조방법으로서, 크림프 부여 공정시 알칼리 처리와 셀룰로오스화 공정시 알칼리 처리에 콜드 패드 배치법을 이용하여 섬유의 드레이프성, 신축성 및 부품성을 개선한다고 보고하고 있다.

이에, 본 발명자들은 카복시메틸셀룰로오스 섬유포의 대량생산을 위하여 꾸준히 노력한 결과, 종래 실시된 배치법에 의한 경우 셀룰로오스와 반응액의 욕비가 커서 반응액의 손실이 발생하고, 반응조 크기, 반응시간에 따라 생산량이 제한되는 문제점을 개선하고자 노력한 결과, 저온에서 콜드 패드 배치법에 의해 2회 패딩공정을 수행하여, 공정상 약품 손실을 최소화하고, 파이버, 직포 및 부직포 형태의 셀룰로오스를 사용하면서, 연속공정을 통해 대량생산이 가능하도록 하고, 상기 콜드 패드 배치법 실시 이후 배치법을 병행하여 숙성시간을 단축시키면서 롤투롤 대량생산이 가능함을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 목적은 콜드 패드 배치법에 의해 치환도 0.25 이상의 카복시메틸셀룰로오스(CMC) 섬유포의 대량 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 콜드 패드 배치법 실시 이후 배치법에 의해, 치환도 0.60 이상의 카복시메틸셀룰로오스(CMC) 섬유포의 대량 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 셀룰로오스 직포 또는 부직포를 저온에서 콜드 패드 배치법에 의해 2회 패딩공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 치환도 0.25 이상의 카복시메틸셀룰로오스(CMC) 섬유포의 대량 제조방법을 제공한다.

더욱 구체적으로는, 이상에서 콜드 패드 배치법에 의해 2회 패딩공정 수행을 특징으로 하는 제조방법에 있어서, 바람직한 제1실시형태는 저온에서 콜드 패드 배치법에 의해 셀룰로오스 직포 또는 부직포를 카복시메틸화 용매로 1차 패딩한 후 1∼24시간 동안 숙성하고, 상기 숙성 후 알칼리용액으로 2차 패딩한 후 48∼120시간 동안 숙성시켜 카복시메틸셀룰로오스 섬유포를 수득하는 것이다.

또한, 바람직한 제2실시형태는 저온에서 콜드 패드 배치법에 의해 셀룰로오스 직포 또는 부직포를 알칼리용액으로 1차 패딩 후 1∼24시간 동안 숙성하고, 상기 숙성 후 카복시메틸화 용매로 2차 패딩 후 48∼120시간 동안 숙성시켜 카복시메틸셀룰로오스 섬유포를 수득하는 것이다.

상기 제1실시형태 및 제2실시형태에서, 알칼리용액으로 패딩시 조건은 20∼40% NaOH로 패딩 후 픽업율 150∼350%으로 수행하는 것이다.

또한, 카복시메틸화 용매로 패딩시, 물: 알코올 10:2∼5 중량비율의 가공액하에서 수행하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1실시형태 및 제2실시형태에서 1차 및 2차 숙성시 숙성온도 20∼40℃에서 수행하며, 패딩시 고무롤러를 사용한다.

본 발명은 셀룰로오스 직포 또는 부직포를 저온에서 콜드 패드 배치법에 의해 알칼리용액으로 침지한 후 타공 롤에 감아 반응기에 넣고, 이후 배치법에 의해 카복시메틸화 용매와 반응시켜 카복시메틸셀룰로오스 섬유포를 수득하는 것으로, 치환도 0.60 이상의 카복시메틸셀룰로오스(CMC) 섬유포의 대량 제조방법을 제공한다.

이때, 콜드 패드 배치법에 의해 20∼40% NaOH로 패딩하여 픽업율 150∼350%로 수행하는 것이고, 상기 타공된 롤에 감긴 셀룰로오스 부직포가 반응기 내 용매 이동(In→Out, Out→In)에 따라 반응되는 것이다.

이때, 상기 용매는 C₁∼C₄ 알코올 단독 또는 상기 용매에 모노클로로아세트산이 첨가된 조건에서 수행되는 것이다.

이상의 치환도 0.25 이상 또는 치환도 0.60 이상의 카복시메틸셀룰로오스(CMC) 섬유포의 대량 제조방법으로부터, 섬유길이 0.5∼40mm의 카복시메틸셀룰로오스를 수득할 수 있다.

본 발명은 카복시메틸 치환기 조절이 용이한 카복시메틸셀룰로오스(CMC) 섬유포의 대량생산이 가능한 제조방법을 제공할 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 카복시메틸셀룰로오스(CMC)의 대량 제조방법은 콜드 패드 배치법을 수행하는 것으로서, 종래 배치법에 의한 경우 셀룰로오스와 반응액의 욕비가 커서 이로 인한 반응액의 손실이 발생하고, 반응조 크기, 반응시간에 따라 생산량이 제한되는 문제점을 해소할 수 있다.

즉, 콜드 패드 배치법에 의한 카복시메틸셀룰로오스(CMC) 섬유의 대량 제조방법은 약품의 손실을 최소화하고, 파이버, 직포 및 부직포 등의 다양한 형태의 셀룰로오스를 사용하고, 연속공정을 통해 대량생산이 가능하다.

또한, 본 발명은 콜드 패드 배치법 실시 이후 배치법을 병행함으로써, 숙성시간을 단축시키면서 롤투롤 대량생산이 가능한 치환기 0.60 이상의 카복시메틸셀룰로오스(CMC) 섬유의 대량 제조방법을 제공할 수 있다.

이상의 제조방법으로부터 제조된 카복시메틸셀룰로오스(CMC) 섬유포는 창상피복재 등의 메디컬 용도, 생리대, 기저귀 등의 위생품 용도, 마스크 팩 등의 미용분야에서 겔화가 일어나는 소재로 유용하다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 셀룰로오스 직포 또는 부직포를 저온에서 콜드 패드 배치(Cold-pad-batch)법에 의해 2회 패딩공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 치환도 0.25 이상의 카복시메틸셀룰로오스(CMC) 섬유포의 대량 제조방법을 제공한다.

이때, 상기 치환도 0.25 이상의 카복시메틸셀룰로오스(CMC) 섬유포의 대량 제조방법은 저온에서 콜드 패드 배치(Cold-pad-batch)법에 의해 2회 패딩공정을 통해 셀룰로오스의 카르복시메틸레이션 반응을 높여 구현할 수 있다.

이상의 콜드 패드 배치법에 의해 2회 패딩공정을 수행하는 제조방법에 있어서, 바람직한 제1실시형태는 저온에서 콜드 패드 배치법에 의해 셀룰로오스 직포 또는 부직포를 카복시메틸화 용매로 1차 패딩한 후 1∼24시간 동안 숙성하고, 상기 숙성 후 알칼리용액으로 2차 패딩한 후 48∼120시간 동안 숙성시켜 카복시메틸셀룰로오스 섬유포를 수득하는 것이다.

또한, 바람직한 제2실시형태는 저온에서 콜드 패드 배치법에 의해 셀룰로오스 직포 또는 부직포를 알칼리용액으로 1차 패딩한 후 1∼24시간 동안 숙성하고, 상기 숙성 후 카복시메틸화 용매로 2차 패딩한 후 48∼120시간 동안 숙성시켜 카복시메틸셀룰로오스 섬유포를 수득하는 것이다.

본 발명의 카복시메틸셀룰로오스(CMC) 섬유포의 대량 제조방법에 있어서, 제1실시형태 및 제2실시형태는 알칼리처리공정 및 카복시메틸화 공정이 알칼리용액(NaOH) 또는 카복시메틸화 용액(Mono Chloroacetic Acid, 이하 MCA라 함) 각각에 패딩한 후 숙성함으로써, 2차 패딩공정에 의해 셀룰로오스의 카르복시메틸레이션 반응을 높일 수 있다.

이때, 상기 카복시메틸화 용액(MCA) 또는 알칼리용액(NaOH)이 선택되는 어느 하나가 우선 처리되어 1차 패딩공정이 수행되면, 나머지 용액으로 2차 패딩공정이 진행된다. 이에, 더욱 바람직하게는 셀룰로오스 직포 또는 부직포를 카복시메틸화 용매(MCA)로 우선 처리하는 경우 산(MCA)과 알칼리(NaOH)의 반응성을 줄여 카복시메틸셀룰로오스(CMC)의 치환도를 높일 수 있어 바람직하다.

상기 제1실시형태 및 제2실시형태에서, 콜드 패드 배치법에 의한 알칼리용액으로 패딩시 조건은 20∼40% NaOH로 패딩 후 픽업율 150∼350%으로 수행하는 것이다. 이때, 알칼리용액(NaOH)의 농도는 20∼40%가 바람직한데, 20% 미만이면 요구하는 CMC 치환도를 얻을 수 없으며, 40%를 초과하면, 산(MCA)과 알칼리(NaOH)의 부반응이 많이 일어나고, CMC 치환도가 지나치게 높아 제품에 사용하기에 적합하지 않다.

또한, 패딩율은 150∼350%로 수행하는 것으로서, 셀룰로오스가 유지할 수 있는 양만을 사용하기 때문에 약품의 손실(loss)을 최소화할 수 있다. 다만, 상기 패딩율에서 150% 미만이면, 반응하는 NaOH양이 적고, 350%를 초과하면, 산(MCA)과 알칼리(NaOH)의 부반응이 많이 일어나 바람직하지 않다.

이때, 숙성온도는 20∼40℃에서 수행되는 것으로 종래 연속적 알칼리 처리공정대비 상대적으로 낮은 온도에서 수행되며, 이때 숙성온도가 20℃ 미만이면, 반응이 불충분하며, 40℃를 초과하면, 카복시메틸셀룰로오스(CMC) 제조에 있어 반응이 빨리 진행하고 균일한 카복시메틸셀룰로오스(CMC)를 얻지 못하는 문제가 있다.

또한, 상기 제1실시형태 및 제2실시형태에서 콜드 패드 배치법에 의한 카복시메틸화 용매(MCA)로 패딩시, 물: 알코올 10:2∼5 중량비율의 가공액하에서 수행되는데, 이는 본 발명의 카복시메틸셀룰로오스(CMC) 섬유포가 물과 접촉했을 때 겔화가 일어나므로 상기 알코올 용매를 함유하는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에서는 알코올 용매로서 이소프로필 알코올과 에탄올 50:50의 비율의 혼합용매가 사용되고 있으나, 이에 한정되지 아니하며, 더욱 바람직하게는 C₁∼C₄알코올 군에서 선택되는 단독 또는 그 혼합 형태가 사용되는 것이다.

또한, 상기의 알코올 용매는 물 10 중량비율에 대하여, 2∼5 중량비율 범위로 혼합될 때, 산(MCA)과 알칼리(NaOH)의 원활한 용해를 확보할 수 있어 바람직하다.

상기 제1실시형태 및 제2실시형태에서, 숙성 시간은 1차 패딩시 1∼24시간 수행하고, 2차 패딩 시 48∼120시간 동안 숙성하는 것이다. 이때, 1차 패딩 후의 숙성시간이 1 시간 미만이면, 산(MCA)과 알칼리(NaOH)간의 반응이 급격하여 바람직하지 않고, 24시간을 초과하면, 생산성이 떨어져 바람직하지 않다.

또한, 2차 패딩 후 숙성시간이 48시간 미만이면, 카복시메틸셀룰로오스(CMC)의 치환도가 떨어지고 120 시간을 초과하면, 원하는 카복시메틸셀룰로오스(CMC) 치환도를 얻을 수 있으나 생산성이 떨어지는 문제가 발생한다.

이상의 제1실시형태 및 제2실시형태에서, 패딩시 고무롤러를 사용함으로써, 사용하는 케미컬의 원단에 균일한 침투가 가능한 장점을 제공한다.

이에, 본 발명의 카복시메틸셀룰로오스(CMC) 섬유포의 대량 제조방법은 상기의 산(MCA)과 알칼리(NaOH)의 농도, 픽업율, 숙성온도 및 숙성(batching) 시간의 최적화를 통해 카복시메틸 치환도를 조절할 수 있다.

더욱 구체적으로는 이상에서 기술한 바와 같이, 저온에서 콜드 패드 배치(Cold-pad-batch)법에 의해 2회 패딩공정을 수행하여 카복시메틸셀룰로오스 섬유포를 수득할 경우, 카복시메틸 치환도 0.25 이상, 본 발명의 실시예를 근거하면, 치환도 0.45 및 0.39의 카복시메틸셀룰로오스(CMC) 섬유포를 대량 제조할 수 있다.

또한, 본 발명은 셀룰로오스 직포 또는 부직포를 저온에서 콜드 패드 배치법에 의해 알칼리용액으로 침지한 후 타공 롤에 감아 반응기에 넣고, 이후 배치법에 의해 카복시메틸화 용매와 반응시켜 카복시메틸셀룰로오스 섬유포를 수득하는 것으로, 치환도 0.60 이상, 본 발명의 실시예를 근거하면, 치환도 0.73 및 0.82의 카복시메틸셀룰로오스(CMC) 섬유포의 대량 제조방법을 제공한다.

즉, 상기의 제조방법은 콜드 패드 배치법 실시 이후 배치법을 병행함으로써, 상기 콜드 패드 배치법 수행시 숙성시간 2일 이상, 3∼6일 소요되는 숙성시간을 단축시키는 효과가 우수하다.

또한 콜드 패드 배치법으로 알칼리를 침지시킨 후 타공된 롤에 감아, 배치 형태의 반응기에 넣어, 반응을 진행하므로, 롤투롤 대량생산이 가능하다.

상기에서 콜드 패드 배치법으로 의한, 알칼리 침지공정은 20∼40% NaOH로 패딩하여 픽업율 150∼350%로 수행하는 것이다. 이후, 상기 타공된 롤에 감긴 셀룰로오스 직포 또는 부직포를 반응기 내 용매 이동(In→Out, Out→In)에 따라 반응되도록 하는 것이다.

구체적으로는, 타공된 롤에 감긴 셀룰로오스 직포 또는 부직포를 보빈에 감고, 이러한 복수개의 보빈을 캐리어에 넣어 반응기 내에 장착한 후, 보빈에 반응액이 아동(In→Out, Out→In)하면서 통과하도록 하여 반응시킨다.

상기 알칼리 침지공정에서 알칼리용액(NaOH)의 농도는 20∼40%가 바람직하며, 20% 미만이면 요구하는 카복시메틸셀룰로오스(CMC) 치환도를 얻을 수 없으며, 40%를 초과하면, 산(MCA)과 알칼리(NaOH)의 부반응이 많이 일어나 카복시메틸셀룰로오스(CMC) 치환도가 지나치게 높아 제품에 사용하기에 적합하지 않다.

또한, 패딩율은 150∼350%로 수행함으로써, 셀룰로오스가 유지할 수 있는 양만을 사용하기 때문에 약품의 손실(loss)을 최소화할 수 있다. 다만, 상기 패딩율에서 150% 미만이면, 반응하는 알칼리(NaOH) 양이 적고, 350%를 초과하면, 산(MCA)과 알칼리(NaOH)의 부반응이 많이 일어나 바람직하지 않다.

이후, 배치법에 의해 카복시메틸화 용매와 반응시켜 카복시메틸셀룰로오스 섬유포를 수득하는 공정에서, 용매는 C₁∼C₄ 알코올 단독 또는 상기 용매에 모노클로로아세트산이 첨가된 조건에서 수행되는 것이다. 이때, 알코올 용매 사용은 카복시메틸셀룰로오스(CMC) 섬유포가 물과 접촉했을 때 겔화가 일어나도록 유도한다.

이상의 카복시메틸셀룰로오스(CMC) 섬유포의 대량 제조방법은 콜드 패드 배치법을 수행함으로써, 종래 배치법에 의한 경우 셀룰로오스와 반응액의 욕비가 커서 이로 인한 반응액의 손실이 발생하고, 반응조 크기, 반응시간에 따라 생산량이 제한되는 문제점을 해소할 수 있다. 즉, 콜드 패드 배치법에 의한 카복시메틸셀룰로오스(CMC) 섬유의 대량 제조방법은 셀룰로오스가 유지할 수 있는 양만을 사용하기 때문에 약품 손실을 최소화하고, 파이버, 직포 및 부직포 등의 다양한 형태의 셀룰로오스를 사용하고, 연속공정을 통해 대량생산이 가능하다.

특히, 본 발명의 카복시메틸셀룰로오스(CMC) 섬유포의 대량 제조방법은 콜드 패드 배치법 실시 이후 배치(Batch) 법을 병행함으로써, 숙성시간을 단축시키면서 롤투롤 대량생산이 가능한 치환기 0.60 이상의 카복시메틸셀룰로오스(CMC) 섬유를 제공할 수 있다.

이상의 카복시메틸셀룰로오스(CMC) 섬유포의 대량 제조방법으로부터, 섬유길이 0.5∼40mm의 카복시메틸셀룰로오스 섬유포를 제공할 수 있다. 이때, 섬유길이가 0.1 mm 미만이면, 섬유 사이의 결합력이 떨어져 부직포의 형태 안정성이 저하되고, 반면에, 10 mm를 초과하면, 습식 부직포 제조 시 초조용매에 섬유를 고르게 분산시키는데 어려운 문제가 있다.

이에, 상기의 제조된 카복시메틸셀룰로오스(CMC) 섬유포는 창상피복재 등의 메디컬 용도, 생리대, 기저귀 등의 위생품 용도, 마스크 팩 등의 미용분야에서 겔화가 일어나는 소재로서 유용하다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다.

본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1> CPB법을 이용한 카복시메틸셀룰로오스 섬유포 제조 1

1차로 물 100㎖에 MCA(mono chloroacetic acid) 80g, 에탄올 40g의 가공액을 조제한 후 셀룰로오스 부직포를 픽업(Pick up)율 260%로 패딩한 후 20∼30℃에서 24시간을 숙성시켰다. 2차로 물 150㎖에 가성소다 60g을 녹인 후 1차 가공한 부직포를 260%로 패딩한 후 20℃에서 48시간을 숙성시켰다. 이후, 이소프로필 알코올과 에탄올 50:50의 비율의 혼합용매를 물과의 1:50 비율로 수세하였다. 이에, 카복시 치환기(DS) 0.45의 카복시메틸셀룰로오스 섬유포를 수득하였다. 이때, 섬유길이는 1.0∼2.7㎜이었다.

<실시예 2> CPB법을 이용한 카복시메틸셀룰로오스 섬유포 제조 2

1차로 물 150㎖에 가성소다 60g을 녹인 후 셀룰로오스 부직포를 픽업율 240%로 패딩한 후 20∼30℃에서 24시간을 숙성시켰다. 2차로 물 100㎖에 MCA(mono chloroacetic acid) 80g, 에탄올 40g의 가공액을 조제한 후 1차 가공한 부직포를 240%로 패딩한 후 20℃에서 48시간을 숙성시켰다. 이후 수세는 이소프로필 알코올과 에탄올 50:50의 비율의 혼합용매를 물과의 1:50의 비율로 수세하였다. 이에, 카복시 치환기(DS) 0.39의 카복시메틸셀룰로오스 섬유포를 수득하였다. 이때, 섬유길이는 1.0∼2.7㎜이었다.

<비교예 1> CPB법을 이용한 카복시메틸셀룰로오스 섬유포 제조

1차로 물 150㎖에 가성소다 60g을 녹인 후 셀룰로오스 부직포를 픽업율 240%로 패딩한 후 20∼30℃에서 6시간을 숙성시켰다. 2차로 물 100㎖에 MCA(mono chloroacetic acid) 80g, 에탄올 40g의 가공액을 조제한 후 1차 가공한 부직포를 240%로 패딩한 후 20℃에서 24시간을 숙성시키는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여, 섬유길이 1.0∼2.7㎜이고, 카복시 치환기(DS) 0.23의 카복시메틸셀룰로오스 섬유포를 수득하였다.

<비교예 2> CPB법을 이용한 카복시메틸셀룰로오스 섬유포 제조

1차로 물 150㎖에 가성소다 60g을 녹인 후 셀룰로오스 부직포를 픽업율 140%로 패딩한 후 20∼30℃에서 24시간을 숙성시켰다. 2차로 물 100㎖에 MCA(mono chloroacetic acid) 80g, 에탄올 40g의 가공액을 조제한 후 1차 가공한 부직포를 140%로 패딩한 후 20℃에서 48시간을 숙성시키는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여, 섬유길이 1.0∼2.7㎜이고, 카복시 치환기(DS) 0.17의 카복시메틸셀룰로오스 섬유포를 수득하였다.

<실시예 3> CPB법 및 배치법 연속수행에 의한 카복시메틸셀룰로오스 섬유포 제조 3

25% NaOH 수용액에 셀룰로오스 부직포 1kg을 픽업율 250%로 패딩한 후 타공된 롤에 감았다. 타공된 롤에 감진 패딩된 부직포를 용매이동이 In→Out, Out→In으로 진행되는 반응기에 MCA 730g을 이소프로필 알코올에 용해시켜, 60℃에서 30분간 반응하여 수세하였다. 이에, 카복시 치환기(DS) 0.73의 카복시메틸셀룰로오스 섬유포를 수득하였다. 이때, 섬유길이는 1.0∼2.7㎜이었다.

<실시예 4> CPB법 및 배치법 연속수행에 의한 카복시메틸셀룰로오스 섬유포 제조 4

30% NaOH 수용액에 셀룰로오스 부직포 1.5kg을 픽업율 250%로 패딩한 후 타공된 롤에 감았다. 타공된 롤에 감진 패딩된 부직포를 용매이동이 In→Out, Out→In으로 진행되는 반응기에 MCA 1300g을 이소프로필 알코올에 용해시켜, 60℃에서 30분간 반응하여 수세하였다. 이에, 카복시 치환기(DS) 0.82의 카복시메틸셀룰로오스 섬유포를 수득하였다. 이때, 섬유길이는 1.0∼2.7㎜이었다.

<비교예 3> CPB법 및 배치법 연속수행에 의한 카복시메틸셀룰로오스 섬유포 제조

15% NaOH 수용액에 셀룰로오스 부직포 1.5kg을 픽업율 250%로 패딩한 후 타공된 롤에 감았다. 타공된 롤에 감진 패딩된 부직포를 용매이동이 In→Out, Out→In으로 진행되는 반응기에 MCA 800g을 이소프로필 알코올에 용해시켜, 60℃에서 30분간 반응하여 수세하여, 섬유길이 1.0∼2.7㎜이고, 카복시 치환기(DS) 0.46의 카복시메틸셀룰로오스 섬유포를 수득하였다.

<비교예 4> CPB법 및 배치법 연속수행에 의한 카복시메틸셀룰로오스 섬유포 제조

25% NaOH 수용액에 셀룰로오스 부직포 1kg을 픽업율 140%로 패딩한 후 타공된 롤에 감았다. 타공된 롤에 감진 패딩된 부직포를 용매이동이 In→Out, Out→In으로 진행되는 반응기에 MCA 730g을 이소프로필 알코올에 용해시켜, 60℃에서 30분간 반응하여 수세하여, 섬유길이 1.0∼2.7㎜이고, 카복시 치환기(DS) 0.32의 카복시메틸셀룰로오스 섬유포를 수득하였다.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 카복시메틸 치환기 조절이 용이한 카복시메틸셀룰로오스(CMC) 섬유포의 대량생산이 가능한 제조방법을 제공하였다.

본 발명의 카복시메틸셀룰로오스(CMC)의 대량 제조방법은 셀룰로오스 직포 또는 부직포를 콜드 패드 배치법에 의해 2회 패딩공정을 수행하여 수행되거나, 상기 콜드 패드 배치법 실시 이후 배치 법을 병행하여 수행하는 것으로서, 약품의 손실을 최소화하고, 파이버, 직포 및 부직포 등의 다양한 형태의 셀룰로오스를 사용하고, 연속공정을 통해 대량생산이 가능하다.

이상의 제조방법으로부터 제조된 카복시메틸셀룰로오스(CMC) 섬유포는 창상피복재 등의 메디컬 용도, 생리대, 기저귀 등의 위생품 용도, 마스크 팩 등의 미용분야에서 겔화가 일어나는 소재로서 유용하게 활용될 수 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims

삭제
셀룰로오스 직포 또는 부직포를 콜드 패드 배치법에 의해 카복시메틸화 용매로 1차 패딩한 후 1∼24시간 동안 숙성하고,
상기 숙성 후 알칼리용액으로 2차 패딩한 후 48∼120시간 동안 숙성시키는 2회 패딩공정을 수행하여 치환도 0.25 이상의 카복시메틸셀룰로오스 섬유포를 수득하는 카복시메틸셀룰로오스 섬유포의 대량 제조방법.
셀룰로오스 직포 또는 부직포를 콜드 패드 배치법에 의해 알칼리용액으로 1차 패딩한 후 1∼24시간 동안 숙성하고,
상기 숙성 후 카복시메틸화 용매로 2차 패딩한 후 48∼120시간 동안 숙성시키는 2회 패딩공정을 수행하여 치환도 0.25 이상의 카복시메틸셀룰로오스 섬유포를 수득하는 카복시메틸셀룰로오스 섬유포의 대량 제조방법.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 알칼리용액으로 패딩시 20∼40% NaOH로 패딩하여 픽업율 150∼350%으로 수행하는 것을 특징으로 하는 카복시메틸셀룰로오스 섬유포의 대량 제조방법.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 알칼리용액으로 패딩 후 숙성시 20∼40℃의 숙성온도에서 수행하는 것을 특징으로 하는 카복시메틸셀룰로오스 섬유포의 대량 제조방법.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 카복시메틸화 용매로 패딩시, 물: 알코올 10:2∼5 중량비율의 가공액하에서 수행하는 것을 특징으로 하는 카복시메틸셀룰로오스 섬유포의 대량 제조방법.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 패딩시 고무롤러를 사용하는 것을 특징으로 하는 카복시메틸셀룰로오스 섬유포의 대량 제조방법.
셀룰로오스 직포 또는 부직포를 20∼40% 알칼리용액으로 패딩하여 픽업율 150∼350%로 수행하는 콜드 패드 배치법에 의해 침지한 후 타공 롤에 감아 반응기에 넣고, 이후 배치법에 의해 카복시메틸화 용매과의 반응을 연속수행하여 치환도 0.60 이상의 카복시메틸셀룰로오스 섬유포를 수득하는 카복시메틸셀룰로오스 섬유포의 대량 제조방법.
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제8항에 있어서, 상기 타공된 롤에 감긴 셀룰로오스 부직포가 반응기 내 용매 이동(In→Out, Out→In)에 따라 반응되는 것을 특징으로 하는 카복시메틸셀룰로오스 섬유포의 대량 제조방법.
제10항에 있어서, 상기 용매가 C₁∼C₄ 알코올 단독 또는 상기 용매에 모노클로로아세트산이 첨가된 것을 특징으로 하는 카복시메틸셀룰로오스 섬유포의 대량 제조방법.
제2항, 제3항 또는 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 제조되는 섬유길이가 0.5∼40mm인 카복시메틸셀룰로오스 섬유포의 대량 제조방법.