KR102240667B1 - 상이한 기공 세트를 갖는 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 - Google Patents

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Abstract

부직포 셀룰로오스 섬유 직물 (102), 특히 라이오셀 방사 용액 (104)으로부터 직접 제조되고, 상기 직물 (102)은 실질적으로 무한 섬유 (108)의 네트워크를 포함하고, 상기 직물 (102)은 제1 복수 섬유 (108) 사이에 한정되고, 제1 크기 범위 내에서의 크기 (280)를 갖는 복수의 제1 기공 (260) 및 제2 복수 섬유 (108) 사이에 한정되고, 제2 크기 범위 내에서의 크기 (282)를 갖는 복수의 제2 기공 (264)을 추가로 포함하고, 상기 제1 크기 범위는 상기 제2 크기 범위에 포함된 크기 (282)보다 작은 크기 (280)를 포함한다.

Description

상이한 기공 세트를 갖는 부직포 셀룰로오스 섬유 직물
본 발명은 부직포 셀룰로오스 섬유 직물, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 제조 방법, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 제조 장치, 제품 또는 복합재, 활성제의 방출을 제어하는 방법, 및 사용 방법에 관한 것이다.
라이오셀 기술은 셀룰로오스 목재 펄프 또는 다른 셀룰로오스-기반 공급원료를 극성 용매 (예를 들어, "아민 옥사이드" 또는 "AO"로 또한 표시될 수 있는, n-메틸 모폴린 n-옥사이드)에 직접 용해하여, 다양한 유용한 셀룰로오스-기반 물질로 변형될 수 있는 점성이 높은 전단 박하 용액(shear-thinning soulution)을 생성하는 것과 관련이 있다. 상업적으로 상기 기술은 텍스타일 산업에서 널리 사용되는 셀룰로오스 스테플 섬유 (오스트리아, 렌징의 Lenzing AG에서 상표로 TENCEL®로 시판)를 제조하는데 사용된다. 라이오셀 기술의 다른 셀룰로오스 제품도 사용되었다.
셀룰로오스 스테플 섬유는 부직포 웹으로의 전환을 위한 성분으로서 오랫동안 사용되어 왔다. 그러나 부직포 웹을 직접 제조하기 위한 라이오셀 기술의 적용은 최근 셀룰로오스 웹 제품으로는 불가능한 특성 및 성능에 접근할 수 있다. 중요한 기술적 차이로 인해 합성 폴리머 기술을 라이오셀에 직접 적용하는 것은 불가능하지만, 합성 섬유 산업에서 널리 사용되는 멜트블로우(meltblow) 및 스펀본드(spunbond) 기술의 셀룰로오스 버전으로 간주될 수 있다.
라이오셀 용액으로부터 직접 셀룰로오스 웹을 형성하는 기술을 개발하기 위해 많은 연구가 수행되었다(특히, WO 98/26122, WO 99/47733, WO 98/07911, US 6,197,230, WO 99/64649, WO 05/106085, EP 1 358 369, EP 2 013 390). 추가의 기술은 WO 07/124521 A1 및 WO 07/124522 A1에 개시되어 있다.
발명의 목적 및 요약
본 발명의 목적은 직물과 매질의 상호 작용의 관점에서 조정 가능한 특성을 가지는 셀룰로오스-기반 직물을 제공하는 것이다.
상기 정의된 목적을 달성하기 위해, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 제조 방법, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 제조 장치, 활성제의 방출을 제어하는 방법, 제품 또는 복합재 및 독립 청구항에 따른 사용 방법이 제공된다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에 따르면, (특히, 용액 취입(solution-blown)) 부직포 셀룰로오스 섬유 직물이 제공되며(라이오셀 방사 용액으로부터 특히 직접적으로(특히, 현장 공정 또는 연속적으로 운영되는 생산 라인에서 연속공정에서 실행 가능한) 제조됨), 상기 직물은 단일 섬유 사이에 한정되고 제1 크기 범위 ((선택적으로 직물의 일부를 형성할 수 있는) 제1 입자를 보유 및/또는 방출하기에 적합하거나 구성될 수 있음) 내의 크기를 가지는 복수의 제1 또는 1차 기공, 및 제2 크기 범위 ((선택적으로 직물의 일부를 형성할 수 있는) 제2 입자를 보유 및/또는 방출하도록 구성될 수 있음) 내의 크기를 가지는 복수의 제2 또는 2차 기공을 더 포함하고, 제1 크기 범위는 제2 크기 범위에 의해 포함된 크기(특히, 포함된 크기만) 보다 작은 크기(특히, 크기만 포함)를 포함한다.
다른 예시적인 실시 형태에 따르면, 라이오셀 방사 용액으로부터 직접적으로 (특히, 용액-취입) 부직포 셀룰로오스 섬유 직물을 제조하는 방법이 제공되며, 상기 방법은 가스 유동에 의해 지지되는 오리피스를 갖는 제트를 통해 라이오셀 방사 용액을 응고 유체 분위기(특히 분산된 응고 유체의 분위기)로 압출하여 실질적으로 무한 섬유(endless fiber)를 형성하는 것, 섬유 지지 유닛 상에 섬유를 수집하여 직물을 형성하는 것, 상기 직물이 제1 복수의 섬유 사이에 한정되고 제1 크기 범위 내의 크기를 갖는 복수의 1차 기공 및 제2 복수의 섬유 사이에 한정되고 제2 크기 범위 내의 크기를 갖는 복수의 2차 기공(여기서, 상기 2차 기공은 예를 들어 수력 얽힘에 의해 섬유 지지 유닛 상에 섬유를 수집한 후에 형성될 수 있음)으로 형성되도록 공정 파라미터를 조정하는 것을 포함하며, 여기서 상기 제1 크기 범위는 상기 제2 크기 범위에 의해 포함된 크기보다 작은 크기를 포함한다.
추가의 예시적인 실시 형태에 따르면, 라이오셀 방사 용액으로부터 직접적으로 (특히, 용액-취입) 부직포 셀룰로오스 섬유 직물을 제조하기 위한 장치가 제공되며, 상기 장치는 가스 유동에 의해 지지되는 라이오셀 방사 용액을 압출하도록 구성된 오리피스를 가지는 하나 이상의 제트, 압출된 라이오셀 방사 용액에 응고 유체 분위기를 제공하여 실질적으로 무한 섬유를 형성하도록 구성된 응고 유닛, 섬유를 수집하여 직물을 형성하도록 구성된 섬유 지지 유닛, 선택적으로 후처리 장치 (예컨대, 수력얽힘 및/또는 니들펀칭 장치), 및 직물이 제1 크기 범위 내의 크기를 갖는 복수의 1차 기공 및 제2 크기 범위 내의 크기를 갖는 복수의 2차 기공으로 형성되도록 공정 파라미터를 조정하도록 구성된 제어 유닛(예컨대, 라이오셀 방사 용액으로부터 직접적으로 부직포 셀룰로오스 섬유 직물을 제조하기 위한 프로그램 코드를 실행하도록 구성된 프로세서)을 포함하며, 여기서 상기 제1 크기 범위는 상기 제2 크기 범위에 의해 포함된 크기보다 작은 크기를 포함한다.
또 다른 실시 형태에 따르면, 직물로부터 활성제의 방출을 제어하는 방법이 제공되며, 상기 방법은 실질적으로 무한 섬유의 네트워크, 상기 섬유 사이에 한정된 복수의 기공 및 상기 섬유 내의 적어도 일부의 기공 및/또는 (특히, 유동적으로) 연결된 공동에 보유되는 활성제를 포함하는 부직포 셀룰로오스 섬유 직물을 제공하는 것 및 기공 및/또는 공동으로부터 활성제의 방출을 유발하기 위해 직물의 (예를 들어 물리적 또는 화학적) 조건을 조정하는 것 (특히, 섬유의 팽윤 및 수축으로 이루어진 군 중 하나를 유발하고, 이로써 기공의 활성제의 방출을 제어하기 위해 섬유의 습도 상태를 조정하는 것)을 포함한다.
또 다른 실시 형태에 따르면, 상기 언급된 특성을 갖는 부직포 셀룰로오스 섬유 직물은 와이프(wipe), 드라이어 시트, 필터, 위생 용품, 의학적 적용 용품, 지오텍스타일, 아그로텍스타일, 의류, 건축 기술 용품, 자동차 용품, 가구, 산업 용품, 미용, 레저, 스포츠 또는 여행 관련 용품 및 학교 또는 사무실 관련 용품으로 이루어진 군 중 하나 이상에 사용된다.
또 다른 예시적인 실시 형태에 따르면, 상기 언급된 특성을 갖는 직물을 포함하는 제품 또는 복합재가 제공된다.
본 출원의 문맥에서, 용어 "셀룰로오스 섬유 부직포" (또한, 셀룰로오스 필라멘트 부직포로 지칭될 수 있음)은 특히, 복수의 실질적으로 무한 섬유로 구성된 의복재료 또는 웹(web)을 의미할 수 있다. 용어 "실질적으로 무한 섬유"는 특히 종래의 스테플 섬유보다 상당히 더 긴 길이를 가지는 필라멘트 섬유의 의미를 가진다. 대안적인 어구에서, 용어 "실질적으로 무한 섬유"는 특히, 종래의 스테플 섬유보다 부피당 상당히 작은 양의 섬유 말단을 가지는 필라멘트 섬유로 형성된 웹의 의미를 가질 수 있다. 특히, 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 의복재료의 무한 섬유는 부피당 섬유 말단의 양이 10,000 말단/cm3 미만, 특히 5,000 말단/cm3 미만일 수 있다. 예를 들어, 스테플 섬유를 면의 대체제로 사용되는 경우, 길이는 38 mm일 수 있다(전형적인 천연 면 섬유의 길이에 상응). 이와 대조적으로, 셀룰로오스 섬유 부직포의 실질적으로 무한 섬유는 200 mm 이상, 특히 1000 mm 이상의 길이를 가질 수 있다. 그러나, 당업자는 무한 셀룰로오스 섬유조차도 섬유 형성 동안 및/또는 후에 공정에 의해 형성될 수 있는 중단이 있을 수 있다는 사실을 알 것이다. 결과적으로, 실질적으로 무한 셀룰로오스 섬유로 제조된 셀룰로오스 섬유 부직포는 동일한 데니어의 스테플 섬유로 제조된 부직포에 비하여 질량당 섬유수가 상당히 적다. 셀룰로오스 섬유 부직포는 복수의 섬유를 방사하고, 후방을 바람직하게는 이동하는 섬유 지지 유닛을 향해 감쇄 또는 신장시킴으로써 제조될 수 있다. 이에 의해, 셀룰로오스 섬유 부직포는 구성하는 셀룰로오스 섬유의 3차원 네트워크 또는 웹이 형성된다. 의복재료는 주요 또는 유일한 성분으로서 셀룰로오스로 제조될 수 있다.
본 출원의 문맥에서, 용어 "라이오셀 방사 용액"은 특히, 셀룰로오스 (예를 들어, 목재 펄프 또는 다른 셀룰로오스-기반 공급원료)가 용해된 용매 (예를 들어, N-메틸-모폴린, NMMO, "아민 옥사이드" 또는 "AO"와 같은 극성 물질의 용매)를 나타낼 수 있다. 라이오셀 방사 용액은 융성물(melt) 보다는 용액이다. 셀룰로오스 필라멘트는 용매의 농도를 감소시킴으로써, 예를 들어 필라멘트를 물과 접촉시킴으로써 라이오셀 방사 용액으로부터 생성될 수 있다. 라이오셀 방사 용액으로부터 셀룰로오스의 섬유의 초기 생성 과정은 응고로 기술될 수 있다.
본 출원의 문맥에서, 용어 "가스 유동"은 라이오셀 방사 용액을 떠나거나 방사구를 떠난 동안 및/또는 후에 셀룰로오스 섬유 또는 이의 프리폼(preform) (즉, 라이오셀 방사 용액)의 이동 방향에 실질적으로 평행한 공기과 같은 가스 흐름을 특히 나타낼 수 있다.
본 출원의 문맥에서, 용어 "응고 유체"는 특히, 셀룰로오스 섬유가 라이오셀 필라멘트로부터 형성될 정도로 라이오셀 방사용액을 희석하고 용매와 교환할 수 있는 능력을 갖는 비-용매 유체 (즉, 선택적으로 고체 입자를 포함하는, 가스 및/또는 유체)를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 이러한 응고 유체는 워터 미스트일 수 있다.
본 출원의 문맥에서, 용어 "공정 파라미터"는 특히 섬유 및/또는 직물의 특성, 특히, 섬유 직경 및 또는 섬유 직경 분포에 영향을 미칠 수 있는 부직포 셀룰로오스 섬유 직물을 제조하는데 사용되는 모든 물리적 파라미터 및/또는 화학적 파라미터 및/또는 물질의 장치 파라미터 및/또는 장치 구성요소를 나타낼 수 있다. 이러한 공정 파라미터는 제어 유닛에 의해 자동으로 및/또는 사용자에 의해 수동으로 조정되어 부직포 셀룰로오스 섬유 직물의 섬유 특성을 조율 또는 조정할 수 있다. 섬유의 특성 (특히, 이들의 직경 또는 직경 분포)에 영향을 줄 수 있는 물리적 파라미터는 공정 (예를 들어 라이오셀 방사 용액, 응고 유체, 가스 유동 등)에 관련된 다양한 매체의 온도, 압력 및/또는 밀도일 수 있다. 화학적 파라미터는 관련된 매체 (예를 들어 라이오셀 방사 용액, 응고 유체 등)의 농도, 양, pH 값일 수 있다. 장치 파라미터는 오리피스 사이의 크기 및/또는 거리, 오리피스와 섬유 지지 유닛 사이의 거리, 섬유 지지 유닛의 이동 속도, 하나 이상의 선택적인 현장 후공정 유닛 제공, 가스 흐름 등일 수 있다.
용어 "섬유"는 특히 셀룰로오스, 예를 들어 단면에서 대략적으로 둥글거나 비정형으로 형성되고, 선택적으로 다른 섬유와 꼬인 셀룰로오스를 포함하는 연장된 재료 조각을 나타낼 수 있다. 섬유는 10 초과, 특히, 100 초과, 보다 특히 1000 초과의 종횡비를 가질 수 있다. 종횡비는 섬유의 길이와 섬유의 직경 사이의 비이다. 섬유는 병합 (통합된 다중-섬유 구조가 형성되도록) 또는 마찰 (섬유는 서로 분리되어 있지만, 서로 물리적으로 접촉하고 있는 섬유를 서로 이동할 때 발생하는 마찰력에 의해 약하게 기계적으로 결합되도록)에 의해 상호 연결되어 네트워크를 형성할 수 있다. 섬유는 직선, 구부러지거나, 뒤틀린, 또는 꺽일 수 있는 실질적으로 원통형 형태를 가질 수 있다. 섬유는 단일 균질 물질(즉, 셀룰로오스)로 구성될 수 있다. 그러나, 상기 섬유는 또한 하나 이상의 첨가제를 포함할 수 있다. 섬유 사이에 물 또는 오일과 같은 액체 물질이 축적될 수 있다.
본 출원의 문맥에서, "오리피스를 가지는 제트"(예를 들어, "오리피스의 배열"로 표시될 수 있음)는 선형으로 배열된 오리피스의 배열을 포함하는 임의의 구조일 수 있다.
본 출원의 문맥에서, 용어 "기공"은 특히, 소형 개구 또는 심지어 섬유 네트워크 내의 장방형 도관을 나타내며 섬유 사이에 한정된다. 기공은 입자 (예를 들어 먼지 입자) 또는 액체가 직물 내부 또는 직물 밖으로 이동할 수 있는 채널을 의미한다. 기공은 직물의 외부로부터 이의 내부로 연장되어 입자 또는 다른 매질 (예를 들어 액체)을 위한 유체 채널을 형성할 수 있다. 기공은 고체 또는 점성 입자 또는 고체, 액체 또는 점성 활성제와 같은 매질을 수용하거나 저장할 수 있다.
본 출원의 문맥에서, 용어 "공동(cavity)"은 특히 섬유 네트워크의 내부에서 중공 공간을 나타낼 수 있으며, 섬유들 사이에 한정되고, 고체 또는 점성 입자 또는 고체, 액체 또는 점성제 또는 제제와 같은 저장 매질을 수용하거나 저장할 수 있다. 공동은 하나 이상의 기공과 유체 연통되어 있어, 공동에 수용될 매질이 하나 이상의 기공을 따라 유동하거나 또는 이동함으로써 공동으로 및/또는 공동 밖으로 이송될 수 있다. 공동은 연결된 기공보다 큰 직경을 가질 수 있다.
본 출원의 문맥에서, 용어 "기공 크기"는 특히 막히지 않고 기공을 따라 이동할 수 있는 입자의 치수를 나타내는 기공의 특징적인 치수를 나타낼 수 있다.
본 출원의 문맥에서, 용어 복수 기공의 "크기 범위"는 특히 각각의 복수 기공 세트의 최소 기공 크기와 최대 기공 크기 사이의 범위를 나타낼 수 있다. 크기 범위는 또한 상이한 조건, 예를 들어 상이한 습도 조건에서 (특히, 기공을 한정하는 섬유의 건조 상태 및 습윤 상태에서) 동일한 기공의 기공 크기의 변형을 포함할 수 있다. "건조 상태" 및 "습윤 상태"의 정의에 대해서는 섬유 산업, 예컨대, BISFA Booklet, 2004 판에서 확립된 표준을 참조.
본 출원의 문맥에서, 용어 "유지 입자"는 기공 또는 공동에 의해 형성된 채널이 입자가 너무 작아서 채널을 따라 이동할 수 없기 때문에 상응하는 입자가 기공 또는 공동의 내부에 유지된다는 사실과 관련하여 기공 또는 공동 세트의 기능적 특성을 특히 나타낼 수 있다. 결과적으로, 입자는 기공 구조의 내부에 유지된다. 예를 들어, 섬유를 팽윤시키는 직물에서 수분의 결과로 섬유가 불어난 상태에 있을 때, 상응하는 기공 또는 공동을 한정하는 섬유에 의해 특정 보유 기능이 달성될 수 있다.
본 출원의 문맥에서, 용어 "방출 입자"는 특히 기공 또는 공동에 의해 형성된 채널이 입자가 채널을 따라 이동할 수 있도록 충분히 크기 때문에, 상응하는 입자가 기공 또는 공동의 내부로부터 직물의 외부로 방출된다는 사실과 관련하여 기공 또는 공동 세트의 기능적 특성을 나타낼 수 있다. 결과적으로, 입자는 기공 구조의 내부에서 방출된다. 예를 들어, 방출 기능은 섬유의 건조한 상태, 즉, 섬유가 팽윤되는 직물에 수분이 없거나 소량의 수분만 존재하는 경우의 결과로서 섬유가 수축 또는 비-팽윤 상태에 있는 상응하는 기공을 한정하는 섬유에 의해 달성될 수 있다.
본 출원의 문맥에서, 용어 "직물의 조건 조정"은 특히, 직물의 하나 이상의 물리적 및/또는 화학적 파라미터를 특정 값으로 설정함으로써 섬유 사이의 기공에 수용된 활성제를 유지 또는 방출하는 직물의 능력을 변형시키는 것을 나타낼 수 있다. 이러한 조건을 조정하면, 평균 섬유-섬유 거리가 변경될 수 있고, 섬유 또는 섬유의 세트가 활성제 등과 같은 특정 액체를 보유할 수 있는 힘을 나타내는 섬유 유지력 (특히 모세관력)을 변경시킬 수 있다. 예를 들어, 조건은 직물 또는 이들의 섬유의 습도의 정도일 수 있다. 다른 조건은 직물의 기계적 장력 상태 또는 온도이다.
본 출원의 문맥에서, 용어 "섬유의 습도 상태"는 특히 섬유 재료의 내부에 저장된 수분 (물 또는 다른 수성류 또는 비-수성류)의 양을 나타낼 수 있다. 다시 말해서, 섬유의 습도 상태는 섬유에 의하여, 특히 건조 섬유 질량과 관련하여, 액체의 질량이 흡수된 것을 나타낼 수 있다. 보다 구체적으로, 건조 섬유는 습윤 섬유와 다른 습도 상태에 있다.
본 출원의 문맥에서, 용어 "활성제"는 특히 화학 반응을 일으킬 수 있거나 물리적 영향을 미칠 수 있는 물질을 의미할 수 있으며, 이는 직물 또는 이들의 환경에 물리적 특성(예를 들어, 기계, 전기, 자기, 광학 등)의 영향 및/또는 생물학적 영향(예를 들어, 의학적 영향, 예를 들어 활성제는 약학적 활성제일 수 있음)을 미칠 수 있다. 활성제는 하나 이상의 고체 입자 및/또는 하나 이상의 액체 또는 점성 물질을 포함하거나 또는 이로 이루어진다.
본 발명의 제1 측면의 예시적인 실시 형태에 따르면, 직물의 섬유들 사이에 한정된 상이한 기공 그룹을 포함하는 부직포 셀룰로오스 섬유 직물이 제공되며, 여기서 상이한 그룹은 상이한 (특히, 중첩 또는 비-중첩) 크기 범위를 할당한다. 따라서, 상이한 기공 크기 범위에 의해 정의된 상이한 기공 그룹은 다른 매질과 직물의 상호작용 측면에서 상이한 특성을 가질 수 있다. 이러한 다른 매질은 예를 들어 직물의 내부로 전달될 입자 (예를 들어, 직물을 청소용 와이프를 사용하는 경우, 먼지) 및/또는 직물에 저장되어 제어된 방식으로 환경 (예를 들어 직물이 환자에게 투여될 때 방출되도록 기공에 수용된 약물)으로 방출되는 매질 (예를 들어 액체)일 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따르면, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물의 상응하는 기공 구조는 매질을 보유 및 방출하는 관점에서 매우 예측 가능한 특성으로 제조 (특히, 라이오셀 방사 용액으로부터 직접 제조에 의해)될 수 있음이 밝혀졌다. 이러한 기공 특성은 이러한 부직포 셀룰로오스 섬유 직물의 제조 방법의 공정 파라미터를 조정함으로써 조정될 수 있다. 예를 들어, 섬유 직경 및/또는 섬유 직경 분포의 조정, 섬유 사이에 일체로 형성된 병합 위치, 개별적이지만 상호 연결된 섬유층의 개별적으로 제어 가능한 특성을 갖는 다층 직물의 형성, 후공정 (예를 들어, 수력-얽힘에 의한) 등은 기공 특성을 조정하고, 상이한 크기의 상이한 기공 그룹을 정의하기 위해 사용 가능한 공정 파라미터로서 사용될 수 있다.
기술적으로 말하면, 1차 기공 및 2차 기공의 형태의 상이한 기공 구조가 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따라 직물에 형성될 수 있다. 1차 기공은 예를 들어 섬유 직물의 개별적인 섬유 사이의 간극(gap)으로 형성될 수 있다. 1차 기공의 크기는 예를 들어 섬유 직경, 섬유 직경 변화, 병합 등의 조정에 의해 조정될 수 있다. 2차 기공은 예를 들어 섬유 네트워크 또는 직물의 수력얽힘 또는 니들 펀칭에 의해 제조될 수 있다. 이들 상이한 크기의 1차 기공 및 2차 기공은 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 내에서 상이한 면적 또는 크기의 입자를 수용하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 제2 측면의 예시적인 실시 형태에 따르면 (상기 언급된 제1 측면과 조합될 수 있거나 또는 제1 측면과 독립적으로 실현될 수 있음), 활성제를 수용하고 정상적으로 유지하는 기공 구조를 포함하는 부직포 셀룰로오스 섬유 직물이 제공된다. 직물은 직물의 조건을 조정함으로써 미리 보유된 활성제가 정의된 방식으로 환경으로 방출될 수 있도록 유리하게 추가로 구성될 수 있다. 예를 들어, 섬유 직경 및/또는 섬유 직경 분포의 조정, 섬유 사이에 일체로 형성된 병합 위치, 개별적이지만 상호 연결된 섬유층의 개별적으로 제어 가능한 특성을 갖는 다층 직물의 형성, 후처리 (예를 들어, 수력-얽힘에 의한) 등은 활성제의 방출이 개시되는 조건을 정확하게 정의할 수 있도록 기공 특성을 조정하는데 사용 가능한 공정 파라미터로서 사용될 수 있다. 예를 들어 활성제의 방출을 유발하는 이러한 조건은 섬유의 특정 습도 상태, 섬유의 온도, 섬유의 기계적 장력(예를 들어, 사용자가 직물을 잡아당기거나 또는 압착하거나 직물을 구부림) 등이다. 따라서, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물에는 정의되고 예측 가능한 활성제 방출 특성이 제공될 수 있다.
발명의 실시예의 상세한 설명
하기 부직포 셀룰로오스 섬유 직물의 추가적인 예시적인 실시 형태에서, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물의 제조방법, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물의 제조 장치, 활성제의 방출 제어 방법, 제품, 복합제 및 사용 방법이 개시된다.
일 실시 형태에서 섬유의 적어도 일부는 제1 복수의 섬유 및 제2 복수의 섬유 모두의 일부를 형성한다. 다시 말하면, 1차 기공 및 2차 기공을 한정하기 위해 동일한 섬유가 사용될 수 있다. 따라서 1차 기공 및 2차 기공은 직물의 동일한 직물 부분에 존재할 수 있다. 추가적으로 또는 대안으로 섬유의 적어도 일부분은 제1 복수의 섬유 (제1 기공 한정) 또는 제2 복수의 섬유 (제2 기공 한정)의 일부를 형성할 수 있다. 따라서 제1 섬유는 제1 기공만을 한정할 수 있고, 다른 제2 섬유는 제2 기공만을 한정할 수 있다.
일 실시 형태에서, 여러 유형의 기공을 갖는 셀룰로오스 유형 무한 섬유 직물이 제공되며, 여기서 상기 직물은 공동의 부피 의존 입자의 삽입 및 제거를 가능하게 하는 제1 또는 1차 기공을 포함하고, 팽윤 및/또는 수축 지지 입자 보유 및/또는 방출 기능을 가능하게 하는 제2 또는 2차 기공을 포함한다. 1차 기공 및 2차 기공 모두에 대해, 기공의 크기와 관련하여 입자의 크기에 따라 입자의 팽윤 및 수축 또는 삽입 및 제거가 발생될 수 있다.
일 실시 형태에서, 직물은 복수의 제1 기공을 갖는 제1 직물을 포함하고, 제1 직물 부분으로부터 상이하고, 상이한 크기의 복수의 제1 기공을 갖는 제2 직물 부분을 포함한다. 이러한 실시 형태에서, 제1 기공 세트는 또 다른 직물 부분(예를 들어, 직물의 또다른 구별가능한 층에)에 위치된 상이한 크기를 갖는 제1 기공 세트보다 또다른 직물 부분(예를 들어, 직물의 특정한 구별가능한 층에)에 위치된다. 상응하는 기공 크기를 얻기 위한 공정 파라미터는 상이한 직물 부분, 특히 상이한 직물 층에 대해 개별적으로 조정될 수 있다. 이러한 실시 형태의 일례는 예를 들어 직물의 와이핑 면(wiping side)로 제공할 수 있는 제1 세트 기공을 갖는 제1 층을 가지는 이중층 직물이고, 반면 대향하는 직물의 제2 층은 직물의 특성 (예를 들어 습도의 정도)을 조정함으로써 활성제를 방출할 수 있는 활성제 저장소 (예를 들어 액체 세정제의 보유)로서 작용할 수 있다. 예를 들어, 직물이 습윤되면, 활성제가 방출될 수 있다.
일 실시 형태에서, 제1 직물의 부분은 실질적으로 균질한 섬유 분포를 가진다(도 8 참조). 특히, 제1 직물 부분은 제1 직물 부분을 추가로 처리할 필요없이 압출된 라이오셀 방사 용액으로부터 얻어진 섬유 네트워크일 수 있다. 일 실시 형태에서, 제2 직물 부분은 비균질 섬유 분포를 가진다(도 9 참조). 특히, 제2 부분은 압출된 라이오셀 방사 용액으로부터 수득된 섬유 네트워크일 수 있고, 이어서, 불균형을 형성하기 위해 제2 직물 부분을 추가 처리 (예를 들어 수력-얽힘) 할 수 있다.
일 실시 형태에서, 제1 크기 범위와 제2 크기 범위는 공통의 크기를 갖지 않는다. 예를 들어 제1 범위는 제1 하위 크기 값에서 제1 상위 크기 값까지의 범위일 수 있는 반면, 제2 범위는 제2 하위 크기 값에서 제2 상위 크기 값까지의 범위일 수 있다. 제1 상위 크기 값은 제2 하위 크기 값 보다 낮을 수 있다. 결과적으로, 제1 크기 범위 및 제2 크기 범위의 기공 크기는 중첩이 없을 수 있다. 이는 상이한 크기 범위에 할당된 상이한 섬유 부분의 상이한 기능이 명확하게 분리될 수 있음을 보장한다. 그러나, 더 작은 제1 기공 및 더 큰 제2 기공이 상이한 기공 크기 범위를 가지는 상이한 직물 부분을 구별하지 않고 직물에 균일하게 분포되는 것이 대안으로 가능하다. 제1 기공 및 제2 기공은 상이한 평균 직경을 가질 수 있다.
일 실시 형태에서, 섬유는 복수의 제1 기공 및 복수의 제2 기공 중 하나 이상이 섬유의 습도 상태에 따라 팽윤 및 수축으로 이루어진 군 중 하나 이상에 의해 각각 크기 범위를 변형시키도록 구성된다. 라이오셀 방사 용액 (예를 들어, 도 1을 참조하여 후술되는 제조방법과 비교)으로부터 직접 제조된 셀룰로오스 섬유는 각각의 섬유의 내부에 수분 (예를 들어 물)을 수용하는 고유한 특성을 가질 수 있다. 이것은 특히, 섬유가 마이크로미세섬유의 셀룰로오스를 포함하거나 이로 구성되는 경우이다. 이러한 마이크로미세섬유는 셀룰로오스로 구성된 매우 미세한 피브릴 또는 섬유형 가닥(strand)으로 표시될 수 있다. 셀룰로오스 섬유는 미세섬유 섬유 다발로 구성될 수 있으며, 이는 서브마이크론 범위에 있을 수 있는 마이크로미세섬유로 불리는 더 작은 요소들로 구성될 수 있다. 피브릴화 공정을 통해서, 셀룰로오스 섬유는 높은 표면적을 가지는 마이크로미세섬유의 3차원 네트워크로 변환될 수 있다. 따라서, 제조된 셀룰로오스 섬유 자체는 물 또는 다른 수분을 흡수하는 능력을 가질 수 있다. 수분이 있는 경우, 섬유는 팽윤하여 결과적으로 이들의 치수가 증가시키는 반면, 수분이 없는 경우, 섬유가 수축하여 결과적으로 이들의 치수가 감소시킬 것이다. 결과적으로, 직물의 환경에서 이용 가능한 수분의 양은 섬유 네트워크 내의 공동의 크기를 정의할 것이다. 이는 또한, 섬유 네트워크 내의 매질 (예컨대, 입자, 활성제, 액체 등)을 보유하는 물리적 메커니즘인 직물 내의 모세관력에 영향을 미친다. 따라서 수분 제어는 직물 및 그 일부의 매질 보유 및 매질 방출 특성을 제어하는 간단하고 효율적인 메커니즘이다.
일 실시 형태에서, 직물은 제1 입자가 제1 기공 내로 들어가거나 나올 수 있도록 구성된다. 따라서, 이들의 내부에 제1 입자를 포함하는 직물은 제1 입자의 치수가 직물의 외부로부터 내부 수용 위치까지의 채널의 최소 수치보다 작은 경우, 제1 입자가 제1 기공 사이에 형성된 채널을 통해 직물의 내부와 외부 사이를 이동할 수 있게 한다. 예를 들어, 직물은 먼지 입자 (특성 크기를 가짐)가 제1 기공에 유입될 수 있도록 구성될 수 있으며, 이는 예를 들어 와이프 (wipe)와 같은 응용에 유리할 수 있다.
일 실시 형태에서, 제1 기공의 제1 크기 범위는 0.5 ㎛ 내지 500 ㎛ 범위, 특히, 3 ㎛ 내지 300 ㎛ 범위의 직경을 갖는 제1 입자가 섬유의 건조 상태에서 제1 기공으로 들어가거나 또는 나올 수 있도록 구성된다. 따라서, 제1 기공은 섬유의 건조 상태에서 0.5 ㎛ 내지 500 ㎛, 특히 3 ㎛ 내지 300 ㎛의 직경을 가질 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로 제1 기공의 제1 크기 범위는 0.5 ㎛ 내지 500 ㎛ 범위, 특히, 3 ㎛ 내지 300 ㎛ 범위의 직경을 갖는 제1 입자가 섬유의 습윤 상태에서 제1 기공으로 들어가거나 또는 나가지 못하도록 구성된다. 섬유의 건조 상태에서, 없거나 또는 소량의 액체만이 섬유 내에 수용되며, 그 다음 수축된 상태로 나타난다. 결과적으로, 섬유 사이에 한정된 채널은 크고, 직물의 내부와 외부 사이의 제1 입자의 운동이 가능하다. 그러나, 섬유가 젖거나 또는 담금 상태에서, 섬유 내에 상당한 양의 액체가 수용되고, 이어서 팽윤된 상태로 존재한다. 결과적으로, 섬유 사이에 한정된 채널은 더 작을 수 있고, 직물의 내부와 외부 사이의 제1 입자의 움직임이 비활성화될 수 있다. 따라서, 직물의 수분 제어는 제1 기공에 출입할 수 있는 입자 크기의 범위를 조정하는 간단한 메커니즘으로서 사용될 수 있다.
상응하게, 직물은 제2 입자가 제2 기공에 선택적으로 들어가거나 빠져나갈 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제2 기공의 제2 크기 범위는 0.1 mm 내지 5 mm 범위, 특히 0.2 mm 내지 2 mm 범위의 직경을 가지는 제2 입자가 섬유의 건조 상태에서 제2 기공으로 들어가거나 또는 빠져나갈 수 있도록 구성될 수 있다. 따라서, 제2 기공의 제2 크기 범위는 0.1 mm 내지 5 mm 범위, 특히 0.2 mm 내지 2 mm 범위의 직경을 가지는 제2 입자가 섬유의 습윤 상태에서 제2 기공에 들어가거나 또는 빠져나오지 못하게 할 수 있도록 구성될 수 있다. 제2 기공은 섬유의 건조 상태에서 0.1 mm 내지 5 mm 범위, 특히 0.2 mm 내지 2 mm 범위의 직경을 가질 수 있다.
일 실시 형태에서, 직물 (또는 직물을 포함하는 제품)은 복수의 제1 기공 및 복수의 제2 기공 중 적어도 하나를 채우는 매질을 포함한다. 특히, (제품의) 직물은 매질의 1 질량% 이상, 보다 특히 매체의 10 질량% 이상을 포함할 수 있다 (즉, 오직 매질의 질량과 매질을 포함하는 직물 전체 질량 사이의 비율은 1% 이상 또는 10% 이상일 수 있음). 매질은 액체 매질 및/또는 고체 매질 (예컨대 입자) 일 수 있다. 이러한 매질은 활성제를 포함하거나 또는 이로 구성될 수 있다.
일 실시 형태에서, 직물은 복수의 제2 기공에 수용된 활성제 (예를 들어, 제2 입자로서)를 포함한다. 활성제는 예를 들어, 섬유 네트워크 내의 모세관력에 의해 지지되는 제2 기공 내에 수용되며, 제1 직물 조건 (예를 들어 습도, 온도, 압력, 직물에 가해지는 기계적 하중 등의 특정 값과 관련됨)에서 직물 내에 유지될 수 있지만, 제2 직물 조건 (예를 들어 습도, 온도, 압력, 직물에 가해지는 기계적 하중 등의 다른 값과 관련됨)에서 직물로부터 환경으로 방출될 수 있다. 그러므로, 활성제 방출은 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로로스 섬유 직물에 기초한 제품에 대해 정밀하게 제어될 수 있다.
일 실시 형태에서, 무한 섬유는 0.1 t/cm3의 밀도를 가지는 직물에서 10,000 말단/cm3 미만, 특히 5,000 말단/cm3 미만의 부피당 섬유 말단의 양을 갖는다. 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물의 섬유는 무한 섬유이므로, 직물의 섬유 말단의 수는 (당업자에게 알려진 바와 같이, 실제로 피할 수 없는 것은 아니지만) 매우 적을 수 있다. 이와 대조적으로, 종래의 스테플 섬유를 포함하는 직물은 부피당 상당히 많은 수의 섬유 말단을 가질 수 있다. 직물의 정밀성, 예측성, 매질 보유의 재현성 및/또는 매질 방출 및/또는 매질 통과 특성은 스테플 섬유를 포함하는 부직포 직물과 비교하여 실질적으로 무한 섬유를 포함하는 부직포 직물 내에서 더 양호하게 또는 보다 정확하게 조절될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 따라서, 매우 적은 양의 자유 말단을 가지는 무한 섬유의 사용은 직물의 매질 상호작용 특성을 정확하게 정의하는데 특히 적합하다.
일 실시 형태에서, 섬유는 10% 가장 얇은 섬유의 평균 직경과 10% 가장 두꺼운 섬유의 평균 직경 사이의 비가 0.01 초과, 특히, 0.05 초과, 보다 특히 0.1 초과가 되도록 관련 섬유 직경이 (특히, 특정 수분 상태, 예를 들어 섬유의 건조 상태에서) 상이하다. 특히, 상이한 섬유 (예를 들어, 상이한 크기의 기공 그룹에 상응하는 상이한 섬유 부분과 관련됨)는 섬유 직경과 관련하여 상이할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 동일한 섬유가 상이한 직경의 상이한 섹션을 가질 수도 있다. 예를 들어, 최대 섬유 직경과 최소 섬유 직경 사이의 비는 1.5 (또는 2.5 이상 또는 4 이상) 보다 클 수 있다. 이들 값은 특히 최대 섬유 직경과 최소 섬유 직경 사이의 비에 100%를 곱한 값으로 나타낼 수 있으며, 여기서 얻어진 결과에서 100%를 빼면 50%(또는 각각 150% 또는 300%) 초과 값이다. 불균일하게 섬유 직경을 조정하는 것은 섬유 치수가 모세관력, 공동 형상의 정의 등과 같은 직물의 유체 상호 작용 특성에 영향을 미치기 때문에 섬유 직물의 매질 보유 및/또는 매질 방출 특성에 영향을 미치는 효율적인 메커니즘으로 밝혀졌다.
일 실시 형태에서, 섬유의 80 질량% 이상은 1 내지 40 ㎛, 특히 3 내지 15 ㎛ 범위의 평균 섬유 직경을 갖는다. 기술된 방법으로 및 공정 매개 변수를 적절히 조정할 때, 또한 매우 작은 치수 (또한 1 ㎛ 및 5 ㎛ 이하의 범위 내)의 섬유가 형성될 수 있다. 이러한 작은 섬유로, 매끄러운 표면을 가지는 직물이 형성될 수 있지만, 그럼에도 불구하고 전체적으로 강성이다.
일 실시 형태에서, 직물은 위킹 속도가 0.125 g물/g직물/s 이상이 되도록 구성된다. 보다 구체적으로, 위킹 속도는 0.4 g물/g직물/s 이상, 특히 0.5 g물/g직물/s 이상일 수 있다. 위킹 속도는 매질이 직물의 외부로부터 이들의 내부로 흡수되는 속도에 해당할 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물의 제조 방법의 공정 파라미터를 상응하게 조정함으로써, 직물 침지 (특히, 수분) 매질을 매우 빠르게 얻을 수 있다. 또한 액체 확산 속도는 이에 상응하여 높을 수 있다. 이는 와이프 또는 활성제 방출 직물과 같은 특정 용도에 매우 유리할 수 있다.
본 명세서에 기술된 위킹 속도의 값은 "위킹 속도 테스트"와 관련이 있으며, 여기서, 테스트 중인 샘플 (즉, 각각의 직물)은 완전히 건조된 상태로 조절된다. 완전 건조는 직물을 제조한 후 (건조 포함) 23℃±2℃의 온도, 50%±5%의 상대습도로 정의된 표준 기후에서 24시간 동안 조절되었음을 의미한다. 별도의 언급이 없는 한 모든 측정은 이 표준 기후 하에서 수행되었다. "위킹 속도 테스트"에서 테스트 중인 샘플은 테스트 테이블에 배치된다. 중앙에서 테스트 테이블은 개구부를 통해 액체 저장소가 있는 채널과 연결된다. 액체 저장소는 증류수로 가득 채워진다. 테스트 테이블의 높이는 액체 저장소 내의 물의 충전 수준과 정확히 일치한다. 이에 의해, 수압이 없이도 테스트 중인 샘플의 흡인력에 의해 각각 테스트 중인 샘플의 위킹의 흡입이 독점적으로 발생하는 것이 보장된다. 실제 "위킹 속도 테스트" 동안 테스트 중인 샘플에 의해 흡수된 물의 부피는 주사기를 사용하여 액체 저장소로 지속적으로 재충전된다. 이는 액체 레벨이 항상 일정하게 유지됨을 의미한다. 보충된 물의 부피는 보충된 물의 질량으로 변환된다(증류수의 알려진 밀도를 통해). 이 절차를 사용하면 흡수된 물에 의해 야기된 테스트 중인 샘플의 "흡수 부하"가 증가함에 따라 테스트 중인 샘플의 흡입력이 감소하기 때문에 위킹 속도가 시간에 따라 감소한다는 것이 명백하다. 물 보충을 위해 20 초당 0.005g의 임계값에 도달할 때까지 재충전 절차를 계속한다. 시간의 함수로서 첨가된 물의 질량을 나타내는 측정 곡선이 기록되고 평가된다. 이 명세서에서 위킹 속도는 실제 테스트의 시작부터 시작하여 첫 번째 타임 슬롯이 10초인 측정 곡선의 기울기이다.
일 실시 형태에서, 직물은 기공의 적어도 일부 사이에 정의된 기공 및/또는 공동이 건조 상태와 습윤 상태 사이에서 20% 이상, 특히 30% 이상의 직경 변화를 겪도록 구성된다. 다른 실시 형태에서, 언급된 백분율은 예를 들어 1% 내지 5%의 범위에서 더 작을 수 있다. 공동의 직경 감소는 100%에서 팽윤된 상태에서의 더 작은 직경과 건조 상태에서의 더 큰 직경 사이의 비에 100%를 곱한 것을 뺀 것으로 계산될 수 있고 퍼센트로 제공될 수 있다 (예를 들어 작은 직경이 75μm이고, 큰 직경이 100μm 인 경우, 100% - 75 μm/100 μm * 100% = 25%). 직물의 습도 조건을 제어함으로써 상응하는 섬유 치수가 넓은 범위에 걸쳐 변경할 수 있기 때문에, 또한 섬유 사이에 정의된 기공 및 이에 상응하는 공동의 크기는 넓은 범위에 걸쳐 간단하게 조정될 수 있다. 따라서, 조정 가능한 직경 변화의 결과로서 입자 투과성 상태와 입자 불투과성 상태 사이에서 직물을 스위칭하기 위한 스위칭 메커니즘으로서 수분 등의 첨가 또는 제거 등이 사용될 수 있다.
물과 같은 수분의 존재 하에 섬유의 팽윤 거동을 정량화하기 위해, 샘플 직물이 제조될 수 있다. 예를 들어, 직물의 2 개 또는 3 개의 조각이 절단될 수 있으며, 각각의 면적은 1 cm2이다. 이어서, 개별 직물 조각은 그 구조의 변화없이 현미경의 물체 캐리어로 전달될 수 있다. 현미경 (Olympus BX 51 현미경일 수 있음)으로 줌 배율 10을 조정할 수 있다. 현미경은 흑백 모드에서 작동될 수 있다. 먼저, 직물 샘플은 샘플의 최하부 평면에서 최상위 평면까지 이미지 시퀀스를 수동으로 생성함으로써 건조 상태에서 측정될 수 있다. 그 후, 동일한 양의 샘플을 사용하여 물방울을 공급함으로써 가습한다. 모세관력을 고려하여, 물은 샘플 부피에 분산될 것이다. 1분 후, 건조 샘플에 대해 전술한 절차를 사용하여 가습 샘플의 이미지 시퀀스를 캡처할 수 있다. 섬유 사이의 부피 감소가 확인될 수 있다. 하기에 설명된 도 5 및 도 6의 비교를 참조한다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물의 상응하는 조사에서, 마이크로미터의 공동의 길이의 다음 크기 분포가 얻어졌다:
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일 실시 형태에서, 섬유의 적어도 일부 (특히, 10% 이상, 보다 특히 20% 이상)는 병합 위치에서 일체로 병합된다. 본 출원의 문맥에서, 용어 "병합"은 특히 각각의 병합 위치에서 상이한 섬유의 완전한 상호 연결을 나타내며, 이는 이전에 분리된 섬유 프리폼으로 구성된 하나의 일체형으로 연결된 섬유 구조의 형성을 초래한다. 병합은 병합된 섬유들 중 하나, 일부 또는 전부의 응집 동안 확립되는 섬유-섬유 연결로 표시될 수 있다. 상호 연결된 섬유는 공통 구조를 형성하기 위해 상이한 추가 재료 (예컨대, 별도의 접착제) 없이 각각의 병합 위치에서 서로 강하게 접착될 수 있다. 병합된 섬유의 분리는 섬유 네트워크 또는 그 일부의 파괴를 요구할 수 있다. 기재된 실시 형태에 따르면, 섬유의 일부 또는 전부가 병합에 의해 서로 일체로 연결된 부직포 셀룰로오스 섬유 직물이 제공된다. 부직포 셀룰로오스 섬유 직물의 제조 방법의 공정 파라미터의 상응하는 제어에 의해 병합이 유발될 수 있다. 특히, 이들 필라멘트 사이의 제1 접촉이 아직 침전된 고체 섬유 상태에 있지 않은 후에 라이오셀 방사 용액의 필라멘트의 응고가 유발 (또는 적어도 완료)될 수 있다. 이에 의해, 여전히 용액 상에 있는 동안 및 또는 그 후에 응고에 의해 이들 필라멘트를 고체상으로 전환시키면서 이들 필라멘트 사이의 상호 작용은 병합 특성을 적절히 조절할 수 있게 한다. 병합 정도는 제조된 직물의 특성을 미세 조정하는 데 사용할 수 있는 강력한 매개 변수이다. 특히, 네트워크의 기계적 안정성은 병합 위치의 밀도가 높을수록 더 크다. 직물의 부피에 걸쳐 병합 위치의 불균일한 분포에 의해, 기계적 안정성이 높은 영역 및 기계적 안정성이 낮은 다른 영역을 조정하는 것도 가능하다. 예를 들어, 직물을 개별 부분으로 분리하는 것은 적은 수의 병합 위치를 가지는 기계적으로 약한 영역에서 국부적으로 발생하도록 정확하게 정의될 수 있다. 바람직한 실시 형태에서, 섬유 사이의 병합은 라이오셀 방사 용액 형태의 상이한 섬유 프리폼을 응고 전에 서로 직접 접촉시킴으로써 유발된다. 이러한 응고 공정에 의해, 섬유의 단일 재료 공통 석출이 수행되고, 이에 의해 병합 위치가 형성된다.
병합 위치의 형성이 기공 형상, 모세관력, 공동 크기, 수분이 존재할 때 직물의 팽윤 능력 등에 영향을 미치기 때문에, 섬유들 간의 병합 특성을 조정하는 것 또한 직물의 매질 보유 및 매질 방출 특성에 영향을 미치는 강력한 도구라는 것이 본 발명자들에 의해 밝혀졌다.
일 실시 형태에서, 병합 지점 또는 병합 위치는 병합된 섬유와 동일한 재료로 구성된다. 따라서, 병합 위치는 라이오셀 방사 용액의 응고로부터 직접 생성된 셀룰로오스 재료에 의해 형성될 수 있다. 이는 섬유 연결 재료 (예컨대, 접착제 또는 바인더)의 별도 제공을 불필요하게 한 것뿐만 아니라 직물을 깨끗하게 유지하고 단일 재료로 만들어진다. 비-원형 단면을 가지는 섬유의 형성 및 병합에 의해 상호 연결되는 섬유의 형성은 단일 공통 공정에 의해 수행될 수 있고, 따라서 적은 노력으로 수행될 수 있다. 그 이유는 섬유 사이의 병합 위치(예컨대, 병합 지점, 병합 라인의 병합 패드)의 형성 및 완전 원형 직경으로부터 벗어난 단면을 가지는 섬유의 형성이 응고가 완료되기 전에 라이오셀 방사 용액의 필라멘트에 기계적 힘을 가함으로써 수행되기 때문이다. 그럼에도 불구하고, 라이오셀 방사 용액의 필라멘트는 여전히 액체 상인 동안 기계적으로 영향받을 수 있다.
일 실시 형태에서, 상기 방법은 직물의 적어도 일부에 수분을 첨가하여 섬유의 적어도 일부의 수분-기반 팽윤에 의해 크기 범위 중 적어도 하나를 감소시키는 것을 추가로 포함한다. 이에 상응하여, 상기 방법은 직물의 적어도 일부로부터 수분을 제거하여 섬유의 적어도 일부의 수분-기반 수축에 의해 크기 범위 중 적어도 하나를 증가시키는 것을 추가로 포함할 수 있다. 따라서, 직물의 습도 상태의 조정은 직물 또는 이들의 부분의 매질 보유 및/또는 매질 방출 및/또는 매질 통과 (또는 차단) 특성을 제어하기 위한 제어 파라미터로서 사용될 수 있다.
보다 일반적으로, 상기 방법은 복수의 제1 기공 및 복수의 제2 기공으로 이루어진 군 중 적어도 하나의 각각의 크기 범위를 변경하기 위해 섬유의 습도 상태를 조정하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 습도 상태를 변경하면 섬유 직경, 섬유 네트워크 내 공극 부피, 섬유 네트워크의 기계적 장력 특성 등이 변경되어 기공 크기에 영향을 줄 수 있다.
일 실시 형태에서, 제1 기공의 적어도 일부와 유체 연통하는 복수의 제1 기공 및/또는 공동 각각은 직물의 3개 이상의 섬유 사이에 한정된다. 예를 들어, 공동 또는 기공을 특정 또는 한정하는 3개 이상의 섬유 사이의 모세관력, 전기력(즉, 전하 또는 다중극으로 인한 힘), 반데르 발스 힘 등의 영향에 의해 액체 방울이 유지될 수 있다. 또한, 이들 섬유들 사이의 병합 위치는 공동 부피 또는 기공 형상의 정의에 기여할 수 있다. 그러므로, 평균 섬유-섬유 거리, 섬유 직경, 섬유 사이의 병합 특성 등을 조정하는 관점에서 섬유 직물을 제조하는 공정 파라미터의 조정은 직물 내의 공동 특성을 정확하게 결정할 수 있게 한다. 공동 (또는 결합된 공동)은 적어도 3개의 섬유로 둘러싸인 체적 단위로 표시될 수 있다.
일 실시 형태에서, 제2 기공의 적어도 일부와 유체 연통하는 복수의 확대된 제2 기공 및/또는 공동의 각각은 수력-얽힘에 의해 형성된다. 직물을 관통하고 섬유지지 유닛의 컨베이어 벨트를 치고, 튕겨서 섬유가 얽히게 하는 미세한 물의 고압 제트를 사용할 수 있다. 이에 의해, 상당한 크기의 기공이 형성될 수 있다 (예를 들어도 9와 비교). 직물 (예를 들어, 다층 직물의 단 하나의 층)의 일부분의 선택적 수력-얽힘은 정확하게 정의 가능한 직물 부분에서만 대응하는 커다란 제2 기공을 형성할 수 있게 한다. 이는 수력얽힘 유닛이 각각 부직포 층을 형성하는 두 개의 제트 사이에 위치할 때 가능하다. 이러한 조치를 취함으로써, 예를 들어, 1차 기공만을 가지는 직물 부분과 2차 기공을 또한 가지는 다른 직물 부분을 구별할 수 있다.
일 실시 형태에서, 상기 방법은 기공 및/또는 공극의 적어도 일부에 추가의 활성제를 제공하는 것, 및 기공 및/또는 공극으로부터 활성제의 방출을 완료한 후 기공 및/또는 공동으로부터 추가의 활성제의 방출을 유발하기 위해 섬유의 조건 (특히, 섬유의 습도 상태)을 조정하는 것을 추가로 포함한다. 특히, 이러한 절차는 기공의 적어도 일부에 추가의 활성제를 제공하는 것 및 섬유의 팽윤 및 수축으로 이루어진 군 중 하나를 유발하기 위해 섬유의 습도 상태를 조정하여 기공으로부터 활성제의 방출을 완료한 후 기공으로부터 추가의 활성제의 방출을 제어하는 것을 포함한다. 직물의 조건(예컨대, 온도, 압력, 직물 또는 이들의 일부에 가해지는 기계적 힘, 습윤 상태 등)을 조정함으로써, 직물은 먼저 제1 활성제만 방출되도록 영향을 받을 수 있다. 제1 활성제를 수용하는 기공 및 제2 활성제를 수용하는 다른 기공이 크기, 기공 제한 섬유의 직경, 병합의 정도 등에 관해 상이할 때, 각각의 활성제가 각각의 기공으로부터 방출되는 순서를 정확하게 조정할 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물은 다수의 활성제를 포함하는 직물 제품을 제조하는데 사용될 수 있다. 물과 같은 적절한 액체와 접촉할 때, 개별 활성제는 이후에 일시적으로 방출될 수 있지만 동시에는 아닐 수 있다. 활성제는 무한 섬유 직물의 기공 또는 공동에 수용될 수 있다. 활성제 중 하나 또는 양쪽 모두의 방출은 섬유의 팽윤 또는 수축에 의해 유발될 수 있다(또는 다시 말해, 직물의 습도의 정도가 활성제 특정 임계값을 초과하거나 그 미만으로 떨어질 때 유발될 수 있다). 다중 활성제 방출의 타이밍 특성은 직물을 제조하는 공정 파라미터를 상응하게 제어함으로써 제어될 수 있다. 예를 들어, 활성제를 포함하는 직물 조각이 환자에게 약물로서 투여되고 특징적인 습도 특성을 가지고 인체에 들어갈 때 예측 가능한 활성제 방출 순서가 발생하도록 제어될 수 있다. 이러한 직물은 페이셜 마스크, 붕대 물질, 화장품 또는 치료 활성제를 수용하는 제품, 와이프, 드라이어 시트 등과 같은 제품을 제조하는데 사용될 수 있다.
다른 실시 형태에서, 직물의 상이한 기공 및/또는 공동에 수용된 둘 또는 그 이상의 상이한 활성제의 방출이 반드시 시간적 중첩이 (위에서 설명된 실시 형태에서와 같이) 없어야 하는 것은 아니다. 예를 들어, 2 개의 상이한 활성제의 방출은 (예를 들어 직물의 수분 수준을 제어함으로써) 특정 시간적 중첩과 동시에 또는 시간적으로 이격되도록 제어될 수도 있다 .
일 실시 형태에서, 섬유는 5 ppm 미만의 구리 함량 및/또는 2 ppm 미만의 니켈 함량을 갖는다. 본 출원에서 언급된 ppm 값은 모두 (부피가 아닌) 질량과 관련이 있다. 이와 별도로, 섬유 또는 직물의 중금속 오염은 각각의 개별 화학 원소에 대해 10 ppm 이하일 수 있다. 무한 섬유 기반 직물 (특히, N- 메틸-모폴린, NMMO와 같은 용매를 포함하는 경우)을 형성하기 위한 기초로서 라이오셀 방사 용액을 사용하기 때문에, (사용자의 알레르기 반응을 일으킬 수 있는) 구리나 니켈과 같은 중금속에 의한 직물의 오염은 매우 작게 유지될 수 있다. 공정 제어에 의해 조정 가능한 특정 조건 하에서 직접 병합이라는 개념으로 인해, 섬유를 상호 연결하기 위한 공정에서 추가 재료 (예컨대, 접착제 등)가 도입될 필요가 없다. 이것은 직물의 오염을 매우 낮게 유지한다.
일 실시 형태에서, 제1 복수의 기공 및 제2 복수의 기공은 상이한 구별 가능한 층에 위치된다 (즉, 층들 사이에서 가시적인 분리 또는 계면 영역을 나타냄). 보다 구체적으로, 상이한 층의 섬유는 층 사이의 하나 이상의 병합 위치에서 일체로 병합된다. 따라서, 상이한 구별 가능한 층 (병합 인자, 평균 섬유 직경 등과 같은 하나 이상의 파라미터에 대해 동일하거나 또는 상이할 수 있음)에 적어도 부분적으로 위치된 섬유의 상이한 것들은 적어도 하나 이상의 병합 위치에서 일체로 연결될 수 있다. 예를 들어, 두 개(또는 그 이상)의 상이한 층의 직물은 라이오셀 방사 용액은 응고 및 섬유 형성을 위해 압출되는 오리피스와 두 개 (또는 그 이상)의 제트를 연속적으로 정렬시킴으로써 형성될 수 있다. 이러한 배열이 이동 가능한 섬유 지지 유닛 (예를 들어, 섬유 수용 표면을 가지는 컨베이어 벨트)과 결합될 때, 제1 제트에 의해 제1 섬유 층이 섬유지지 유닛 상에 형성되고, 제2 제트는 이동 섬유지지 유닛이 제2 제트의 위치에 도달할 때 제1 층 상에 제2 섬유 층을 형성한다. 이 방법의 공정 파라미터는 제1 층과 제2 층 사이에 병합 지점이 형성되도록 조정될 수 있다. 특히, 응고에 의해 아직 완전히 경화되거나 고화(solidified)되지 않은 형성중인 제2 층의 섬유는 예를 들어 여전히 액체 라이오셀 용액 상에 있고 아직 완전히 경화된 고체 상태가 아닌 외부 피부 또는 표면 영역을 여전히 가질 수 있다. 이러한 예비-섬유 구조가 서로 접촉하고, 그 후에 고체 섬유 상태로 완전히 경화될 때, 이는 상이한 층들 사이의 계면에서 2 개의 합쳐진 섬유를 형성할 수 있다. 병합 위치의 수가 많을수록 직물의 층들 사이의 상호 연결의 안정성이 더 높다. 따라서 병합을 제어하면 직물의 층들 사이의 연결의 강성을 제어할 수 있다. 병합은 예를 들어, 각각의 층의 예비-섬유 구조가 섬유의 하부 층 또는 예비-섬유 구조의 섬유 지지 플레이트에 도달하기 전에 경화 또는 응고의 정도를 조정함으로써 제어될 수 있다. 그들 사이의 계면에서 상이한 층의 섬유를 병합함으로써, 층의 바람직하지 않은 분리가 방지될 수 있다. 층들 사이에 병합 지점이 없으면, 섬유의 다른 층으로부터 하나의 층을 벗겨내는 것이 가능할 수 있다.
일 실시 형태에서, 상기 방법은 섬유 지지 유닛 상에 수집된 후 섬유 및/또는 직물을 추가로 가공하는 것을 포함하지만, 바람직하게는 무한 섬유를 가지는 부직포 셀룰로오스 섬유 직물의 형성과 함께 여전히 in situ에서 존재한다. 이러한 in situ 공정은 제조된 (특히, 실질적으로 무한한) 직물이 제품 제조 목적지로 운송하기 위해 저장되기 전에 (예를 들어, 와인더에 의해 상처를 입히기 전에) 수행되는 공정일 수 있다. 예를 들어, 이러한 추가 공정 또는 후공정은 수력-얽힘을 수반 할 수 있다. 수력-얽힘은 습윤 또는 건조 섬유 웹에 대한 결합 공정으로서 표시될 수 있으며, 생성된 결합 직물은 부직포이다. 수력-얽힘은 웹을 관통하고 섬유지지 유닛 (특히 컨베이어 벨트)을 치고, 튕겨서 섬유가 얽히게 하는 미세한 물의 고압 제트를 사용할 수 있다. 직물의 상응하는 압축은 직물을 보다 콤팩트하고 기계적으로 보다 안정적으로 만들 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로 수력-얽힘에 가압 스팀으로 섬유를 스팀 처리할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로 이러한 추가 공정 또는 후공정은 제조된 직물의 니들링 처리를 포함할 수 있다. 직물 또는 웹의 섬유를 결합시키기 위해 니들 펀칭 시스템이 사용될 수 있다. 니들 펀치된 직물은 바브 니들 (barbed needles)이 섬유질 웹을 통해 밀어질 때 웹을 통해 일부 섬유를 강제할 때 생성될 수 있으며, 여기서 이들은 니들이 인출될 때 유지된다. 충분한 섬유가 적절하게 변위되면 웹은 이들 섬유 플러그의 통합 효과에 의해 직물로 전환될 수 있다. 웹 또는 직물의 또 다른 추가 공정 또는 후공정 처리는 함침 처리이다. 무한 섬유의 네트워크를 함침시키는 것은 직물에 하나 이상의 화학 물질 (연화제, 소수성제 및 정전기 방지제 등)의 도포하는 것을 포함할 수 있다. 직물의 또 다른 추가 공정 처리는 캘린더링이다. 캘린더링은 직물을 처리하기 위한 마무리 공정으로서 지칭될 수 있으며, 캘린더를 사용하여 직물을 매끄럽게, 코팅 및/또는 압축할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물은 또한 하나 이상의 다른 재료와 조합 (예를 들어, in situ에서 또는 후속 공정에서)되어 본 발명의 일 실시 형태에 따른 복합재를 형성할 수 있다. 이러한 복합재를 형성하기 위해 직물과 조합될 수 있는 예시적인 재료는 하기 재료 또는 이들의 조합을 포함하지만, 이들로 제한되지 않는 군으로부터 선택될 수도 있다: 플러프 펄프, 섬유 현탁액, 습식 부직포, 에어레이드 부직포, 스펀본드 웹, 멜트프로운 웹, 카디드 스펀레이스드 또는 니틀 펀치드 웹 또는 다양한 재료로 제조된 다른 시트와 같은 구조. 일 실시 형태에서, 상이한 재료들 사이의 연결은 하기 공정 중 하나 또는 그 조합에 의해 (비제한적으로) 수행될 수 있다: 병합, 수력얽힘, 니들 펀칭, 수소 결합, 열접착, 결합제에 의한 접착, 라미네이팅 및/또는 캘린더링.
하기에, 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물을 포함하거나, 이의 사용의 예시적인 유리한 제품이 요약된다:
웹의 특정 용도, 100% 셀룰로오스 섬유 웹 또는 예를 들어, 둘 이상의 섬유를 포함하거나 이로 구성된 웹, 또는 항균 재료, 이온 교환 재료, 활성 탄소, 나노 입자, 로션, 의료 약제 또는 난연제와 같은 화학적으로 개질된 섬유 또는 혼입된 재료를 가지는 섬유, 또는 이성분 섬유는 다음과 같을 수 있다:
본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물은 아기, 부엌, 물티슈, 화장품, 위생, 의료, 청소, 연마 (자동차, 가구), 먼지, 산업, 먼지털이 및 대걸레 와이프과 같은 와이프 제조에 사용될 수 있다.
또 다른 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물이 필터를 제조하는데 사용되는 것이 또한 가능하다. 예를 들어, 이러한 필터는 에어 필터, HVAC, 에어컨 필터, 연도 가스 필터, 액체 필터, 커피 필터, 티백, 커피 백, 식품 필터, 정수 필터, 혈액 필터, 담배 필터; 캐빈 필터, 오일 필터, 카트리지 필터, 진공 필터, 진공 청소기 백, 먼지 필터, 유압 필터, 주방 필터, 팬 필터, 수분 교환 필터, 화분 필터, HEVAC/HEPA/ULPA 필터, 맥주 필터, 우유 필터, 액체 냉각수 필터 및 과일 주스 필터일 수 있다.
또 다른 실시 형태에서, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물은 흡수 위생 제품을 제조하는데 사용될 수 있다. 그 예는 포획층, 커버스톡, 분배층, 흡수 커버, 위생 패드, 탑시트, 백시트, 레그 커프스, 플러셔블 용품, 패드, 간호 패드, 처리 속옷, 트레이닝 팬츠, 페이스 마스크, 뷰티 페이셜 마스크, 코스메틱 리무벌 패드, 수건, 기저귀, 및 활성 성분 (예컨대, 텍스타일 소프트너)을 방출하는 세탁 건조기용 시트이다.
또 다른 실시 형태에서, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물은 의료적 적용 제품을 제조하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 이러한 의료적 적용 제품은 일회용 캡, 가운, 마스크 및 신발 커버, 상처 관리 용품, 멸균 포장 용품, 커버스톡 용품, 드레싱 재료, 편도 의류, 투석 용품, 비강 스트립, 덴탈 플레이트용 접착제, 처리 속옷, 드레이프, 랩 및 팩, 스폰지, 드레싱 및 와이프, 베드 린넨, 경피 약물 전달, 슈라우드, 언더 패드, 시술 팩, 히트 팩, 오스토미 백 라이너, 고정 테이프 및 인큐베이터 매트리스일 수 있다.
또 다른 실시 형태에서, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물은 지오텍스타일을 제조하는데 사용될 수 있다. 여기에는 작물 보호 덮개의 생산, 모세관 매트, 정수, 관개 제어, 아스팔트 오버레이, 토양 안정화, 배수, 침강 및 침식 제어, 연못 라이너, 함침 기반, 배수 채널 라이너, 토양 안정화, 구덩이 안감, 종자 블랭킷, 잡초 방제 직물, 온실 차양, 뿌리 주머니 및 생분해성 식물 화분이 포함될 수 있다. 식물 포일에 부직포 셀룰로오스 섬유 직물을 사용하는 것도 가능하다 (예를 들어, 식물에 대한 광 보호 및/또는 기계적 보호를 제공 및/또는 거름 또는 종자를 식물 또는 토양에 제공).
또 다른 실시 형태에서, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물은 의복 제조에 사용될 수 있다. 예를 들어, 심지 (interlinings), 의류 단열 및 보호, 핸드백 구성요소, 신발 구성요소, 벨트 라이너, 산업용 모자/식품복, 일회용 작업복, 의류 및 신발 주머니 및 단열재는 이러한 직물을 기반으로 제조될 수 있다.
또 다른 실시 형태에서, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물은 건축 기술에 사용되는 제품의 제조에 사용될 수 있다. 예를 들어, 지붕 및 기와 받침, 언더슬레이팅, 열 및 소리 절연재, 하우스 랩, 석고 보드용 페이싱, 파이프 랩, 콘크리트 몰딩 레이어, 기초 및 지면 안정화, 수직 배수장치, 슁글스(shingles), 루핑 펠트(roofing felts), 소음 제거, 보강재, 실링재, 및 댐핑재 (기계식)는 이러한 직물을 사용하여 제조될 수 있다.
또 다른 실시 형태에서, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물은 자동차 용품을 제조하는데 사용될 수 있다. 예컨대, 캐빈 필터, 부트 라이너, 소화물 선반(parcel shelves), 히트 쉴드, 쉘프 트림, 성형 보닛 라이너, 부트 플로어 커버링, 오일 필터, 헤드라이너, 후방 소화물 선반, 장식 직물(decorative fabrics), 에어백, 소음기 패드, 단열재, 차량 커버, 언더패딩, 차량 매트, 테이프, 백킹 및 터프트 카펫, 시트 커버, 도어 트림, 니들레드 카펫(needled carpet) 및 오토 카펫 백킹이다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에 따라 제조된 직물의 또 다른 적용 분야는 예컨대 가구, 건축물, 팔 및 등의 절연재, 쿠션 티킹(cushion thicking), 먼지 커버, 안감, 스티치 보강재, 가장자리 트림 재료, 침대 구조물, 이불 뒷감, 스프링 랩, 매트리스 패드 구성재, 매트리스 커버, 창문 커튼, 벽 덮개, 카펫 뒷감, 램프갓, 매트리스 부품, 스프링 절연재, 실링재, 베개 티킹(pillow ticking) 및 매트리스 티킹 (mattress ticking)과 같은 세간이다.
또 다른 실시 형태에서, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물은 산업 용품을 제조하는데 사용될 수 있다. 전자 제품, 플로피 디스크 라이너, 케이블 절연재, 연마재, 절연 테이프, 컨베이어 벨트, 소음 흡수층, 공기 조절(air conditioning), 배터리 분리기, 산 시스템, 미끄럼 방지 매트 얼룩 제거제, 식품 포장재, 접착 테이프, 소세지 포장, 치즈 포장, 인조 가죽, 오일 회수 붐 및 양말, 및 제지용 펠트가 포함될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물은 또한 레저 및 여행과 관련된 용품의 제조에도 적합하다. 이러한 적용의 예로는 침낭, 텐트, 짐가방(luggage), 핸드백, 쇼핑백, 항공사 머리받침, CD-보호물, 베갯잇 및 샌드위치 포장재가 있다.
본 발명의 예시적인 실시 형태의 또 다른 적용 분야는 학교 및 사무실 용품에 관한 것이다. 예를 들어, 책 표지, 우편 봉투, 지도, 표지판 및 페넌트, 타월, 및 깃발이 언급된다.
도면의 간단한 설명
이하, 실시 형태를 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하지만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다:
도 1은 본 발명의 예시적인 일 실시 형태에 따른 응고 유체에 의해 응고되는 라이오셀 방사 용액으로부터 직접 형성된 부직포 셀룰로오스 섬유 직물의 제조 장치를 도시한다.
도 2 내지 도 4는 개별 섬유의 병합이 특정 공정 제어에 의해 달성된 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물의 실험적으로 캡쳐된 이미지를 도시한다.
도 5 및 도 6은 섬유의 팽윤이 달성된 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물의 실험적으로 캡쳐된 이미지를 도시하며, 여기서, 도 5는 건조 비-팽윤 상태의 섬유 직물을 나타내고, 도 6은 습윤 팽윤 상태의 섬유 직물을 나타낸다.
도 7은 두 개의 연속하는 노즐 바를 구현하는 특정 공정에 의해 두 개의 중첩된 섬유층의 형성이 달성된 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물의 실험적으로 캡쳐된 이미지를 도시한다.
도 8은 복수의 작은 1차 또는 제1 기공의 형성이 상응하는 공정 제어에 의해 달성되는 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물의 일부의 실험적으로 캡쳐된 이미지를 도시한다.
도 9는 복수의 커다란 2차 또는 제2 기공의 형성이 상응하는 공정 제어에 의해, 보다 정확하게는 수력얽힘에 의해 달성되는 도 8에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물의 다른 부분의 실험적으로 캡쳐된 이미지를 도시한다.
도 10은 상이한 크기 범위 내에서 상이한 크기를 가지는 상이한 복수의 기공을 갖는 상이한 직물 부분을 가지며, 건조 직물 상태로 보여지는 본 발명의 예시적일 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물의 개략도이다.
도 11은 도 10에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물의 개략도이며, 습윤 직물 상태로 표시된다.
도 12는 직물을 건조 섬유 상태에서 습윤 섬유 상태로 전환할 때 공동 치수의 변화를 나타내는 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물의 일부분의 개략도이다.
도 13은 상이한 섬유 두께 및 상이한 크기 기공을 갖는 상호 연결된 섬유의 두 개의 적층 및 병합 층으로 구성되는 본 발명의 또 다른 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물의 개략도를 도시한다.
도 14는 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따라 무한 셀룰로오스 섬유 웹의 두 개의 적층된 층으로 구성된 부직포 셀룰로오스 섬유 직물을 제조하기 위한 장치의 일부분을 도시한다.
도 15는 각각의 섬유 사이에 정의된 상이한 공동을 가지고, 동시가 아니라 순차적으로 방출되는 두 개의 상이한 활성제로 채워진 상호 연결된 섬유의 두 개의 적층된 층으로 구성된 본 발명의 또 다른 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물의 개략도를 도시한다.
도면의 상세한 설명
도면의 예시는 개략적이다. 상이한 도면에서 유사하거나 또는 동일한 요소에는 동일한 참조 레이블이 제공된다.
도 1은 라이오셀 방사 용액 104 로부터 직접 형성된 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102를 제조하기 위한 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 장치 100을 도시한다. 후자는 유체 응고 106에 의해 적어도 부분적으로 응고되어 부분적으로 형성된 셀룰로오스 섬유 108로 변환된다. 장치 100에 의해, 본 발명의 일 예시적인 실시 형태에 따른 라이오셀 용액 취입 공정이 수행될 수 있다. 본 출원의 문맥에서, 용어 "라이오셀 용액 취입 공정"은 특히 수득되는 불연속 길이의 본질적으로 무한 필라멘트 또는 섬유 108 또는 불연속 길이의 무한 필라멘트와 섬유의 혼합물을 야기할 수 있는 공정을 포함할 수 있다. 하기에서 더 설명되는 바와 같이, 셀룰로오스 용액 또는 라이오셀 방사 용액 104가 이를 통해 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102를 제조하기 위해 가스 스트림 또는 가스 유동 146과 함께 배출되는 오리피스 126를 각각 가지는 노즐이 제공된다.
도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 목재 펄프 110, 다른 셀룰로오스-기반 공급 원료 등은 계량 유닛 113을 통해 저장 탱크 114에 공급될 수 있다. 물 용기 112로부터의 물은 또한 계량 유닛 113을 통해 저장 탱크 114로 공급된다. 따라서 계량 유닛 113은, 이하에서 더욱 상세히 설명되는 제어 유닛 140의 제어 하에서 저장 탱크 114에 공급될 물 및 목재 펄프 110의 상대적 양을 정의할 수 있다. 용매 용기 116에 수용된 용매 (예를 들어, N-메틸-모폴린, NMMO)는 농축 유닛 118에서 농축될 수 있고, 이어서 혼합 유닛 119에서 물 및 목재 펄프 110의 혼합물 또는 규정 가능한 상대량을 가진 다른 셀룰로오스-기반 공급 원료로 혼합될 수 있다. 또한, 혼합 유닛 119는 제어 유닛 140에 의해 제어될 수 있다. 이에 의해, 수목 펄프 110 매질은 조정 가능한 상대량으로 용해 유닛 120에서 농축 용매에 용해되고, 이에 의해 라이오셀 방사 용액 104를 얻는다. 수성 라이오셀 방사 용액 104는 목재 펄프 110 및 (예를 들어 85 질량% 내지 95 질량%) 용매를 포함하는 (예를 들어 5 질량% 내지 15 질량%) 셀룰로오스로 구성된 허니-비스코스 매질일 수 있다.
라이오셀 방사 용액 104는 섬유 형성 유닛 124로 전달된다 (이것은 다수의 방사 빔 또는 제트 122로 구현되거나 이를 포함할 수 있음). 예를 들어, 제트 122의 오리피스 126의 수는 50 초과, 특히 100 초과일 수 있다. 일 실시 형태에서, 제트 122의 오리피스 126의 섬유 형성 유닛 124 (다수의 제트 122의 방사구를 포함할 수 있음)의 모든 오리피스 126은 동일한 크기 및/또는 형상을 가질 수 있다. 대안으로, 하나의 제트 122의 상이한 오리피스 126 및/또는 상이한 제트 122 (다층 직물을 형성하기 위해 연속적으로 배열될 수 있음)의 오리피스 126의 크기 및/또는 형상은 상이할 수 있다.
라이오셀 방사 용액 104가 제트 122의 오리피스 126을 통과할 때, 라이오셀 방사 용액 104의 복수의 평행 가닥으로 분할된다. 즉, 방사 방향에 실질적으로 평행하게 배향되는 수직 방향의 가스 유동은 라이오셀 방사 용액 104를 강제하여, 제어 유닛 140의 제어 하에 공정 조건을 변화시킴으로써 조정될 수 있는 더욱더 길고 얇은 가닥으로 변형된다. 가스 유동은 오리피스 126로부터 섬유 지지 유닛 132으로의 경로의 적어도 일부를 따라 라이오셀 방사 용액 104를 가속화할 수 있다.
라이오셀 방사 용액 104가 제트 122를 통해 더 아래쪽으로 이동하는 동안 라이오셀 방사 용액 104의 길고 얇은 가닥은 비-용매 응고 유체 106과 상호 작용한다. 응고 유체 106은 유리하게는 증기 미스트, 예를 들어 수성 미스트로서 구현된다. 응고 유체 106의 공정 관련 특성은 하나 이상의 응고 유닛 128에 의해 제어되어 응고 유체 106에 조정 가능한 특성을 제공한다. 응고 유닛 128은 차례로 제어 유닛 140에 의해 제어된다. 바람직하게는, 각각의 응고 유닛 128은 제조되는 직물 102의 각각의 층의 특성을 개별적으로 조정하기 위해 개별 노즐 또는 오리피스 126 사이에 제공된다. 바람직하게는, 각각의 제트 122는 각각의 측면으로부터 하나씩 두 개의 할당된 응고 유닛 128을 가질 수 있다. 따라서 개별 제트 122는 제조된 직물 102의 상이한 층의 상이한 제어 특성을 가지도록 조정될 수 있는 라이오셀 방사 용액 104의 개별 부분이 제공될 수 있다.
응고 유체 106 (예를 들어 물)과 상호 작용할 때, 라이오셀 방사 용액 104의 용매 농도가 감소되며, 앞의 셀룰로오스, 예를 들어 목재 펄프 110 (또는 다른 공급원료)는 길고 얇은 셀룰로오스 섬유 108 (여전히 잔류 용매 및 물을 함유할 수 있음)로서 적어도 부분적으로 응고된다.
압출된 라이오셀 방사 용액 104로부터 개별 셀룰로오스 섬유 108의 초기 형성 동안 또는 이후에, 셀룰로오스 섬유 108은 섬유 지지 유닛 132 상에 침착되며, 이는 여기서 평면 섬유 수용 표면을 갖는 컨베이어 벨트로서 구현된다. 셀룰로오스 섬유 102는 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 108을 형성한다 (도 1에만 개략적으로 도시됨). 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102는 연속적이고 실질적으로 무한 필라멘트 또는 섬유 108로 구성된다.
도 1에는 도시되지 않았지만, 응고 유닛 128에 의한 응고 및 세척 유닛 180에서의 세척에서 제거된 라이오셀 방사 용액 104의 용매는 적어도 부분적으로 재순환될 수 있다.
섬유 지지 유닛 132를 따라 이송되는 동안, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102는 세척액을 공급하는 세척 유닛 180에 의해 세척되어 잔류 용매를 제거한 다음 건조될 수 있다. 선택적이지만 유리한 추가 처리 유닛 134에 의해 추가로 처리될 수 있다. 예를 들어, 이러한 추가 처리는 수력 얽힘, 니들 펀칭, 함침, 가압스팀으로 스팀 처리, 캘린더링 등을 포함할 수 있다.
섬유 지지 유닛 132는 또한 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102이 실질적으로 무한 시트로서 수집될 수 있는 와인더 136로 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102를 운반할 수 있다. 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102는 이어서 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102에 기초하여 와이프 또는 텍스타일과 같은 엔티티 제조 용품에 롤-제품으로서 운송될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상술된 공정은 제어 유닛 140 (예컨대, 프로세서, 일부 프로세서 또는 복수의 프로세서)에 의해 제어된다. 제어 유닛 140은 도 1에 도시된 다양한 유닛 특히, 계량 유닛 113, 혼합 유닛 119, 섬유 형성 유닛 124, 응고 유닛(들) 128, 추가 처리 유닛 134, 용해 유닛 120, 세척 유닛 118 등의 하나 이상의 동작을 제어하도록 구성된다. 따라서 제어 유닛 140은 (예를 들어 컴퓨터 실행가능 프로그램 코드를 실행함으로써 및/또는 사용자에 의해 정의된 제어 명령을 실행함으로써) 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102가 제조되는 것에 따라 공정 파라미터를 정확하고 유연하게 정의할 수 있다. 본 문맥에서, 설계 파라미터는 오리피스 126을 따른 공기 유동, 응고 유체 106의 특성, 섬유 지지 유닛 132의 구동 속도, 라이오셀 방사 용액 104의 조성, 온도 및/또는 압력 등이다. 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102의 특성을 조정하기 위해 조정될 수 있는 추가의 설계 파라미터는 오리피스 126의 수 및/또는 상호 거리, 및/또는 기하학적 배열, 라이오셀 방사 용액 104의 화학적 조성 및 농도의 정도 등이다. 이에 의해, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102의 특성은 후술하는 바와 같이 적절히 조정될 수 있다. 이러한 조정 가능한 특성 (아래의 상세한 설명 참조)은 다음 특성 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 섬유 108의 직경 및/또는 직경 분포, 섬유 108 사이의 병합량 및/또는 영역, 섬유 108의 순도 수준, 다층 직물 102의 특성, 직물 102의 광학 특성, 직물 102의 유체 보유 및/또는 유체 방출 특성, 직물 102의 기계적 안정성, 직물 102의 표면 평활도, 섬유 108의 단면 형상 등.
도시되지는 않았지만, 각각의 방사 제트 122는 라이오셀 방사 용액 104가 제트 122에 공급되는 것을 통해 중합체 용액 유입구를 포함할 수 있다. 공기 유입구를 통해 가스 유동 146은 라이오셀 방사 용액 104에 적용될 수 있다. 제트 122의 내부에서 상호 작용 챔버로부터 출발하여 제트 케이싱에 의해 한정된, 라이오셀 방사 용액 104는 각각의 오리피스 126을 통해 아래쪽으로 (가스 흐름 146이 라이오셀 방사 용액 104를 아래쪽으로 잡아 당김으로써) 이동하거나 가속되고, 라이오셀 방사 용액 104가 응고 유체 106의 환경에서 가스 유동 146과 함께 하향으로 이동할 때, 연속적으로 점점 작아지는(tapering) 셀룰로오스 필라멘트 또는 셀룰로오스 섬유 108이 형성되도록 가스 흐름 146의 영향 하에 측면 방향으로 좁아진다.
따라서, 도 1을 참조하여 설명된 제조방법에 수반되는 공정은 셀룰로오스 용액이 성형되어 액체 가닥 또는 잠재 필라멘트를 형성하도록 나타내어질 수 있는 라이오셀 방사 용액 104를 포함할 수 있으며, 이는 가스 유동 146에 의해 끌어당겨지고, 직경이 현저히 감소하고 길이가 증가한다. 섬유 지지 유닛 132 상의 웹 형성 이전 또는 도중에 응고 유체 106에 의한 잠재 필라민트 또는 섬유 108 (또는 이의 프리폼(preform)의 부분 응고가 또한 수반될 수 있다. 필라멘트 또는 섬유 108은 직물 102과 같은 웹으로 형성되고, 세척되고, 건조되며, 필요에 따라 추가 처리될 수 있다(추가 처리 유닛 134 참조). 필라멘트 또는 섬유 108은 예를 들어 회전 드럼 또는 벨트 상에 수집되어 웹이 형성될 수 있다.
기재된 제조 공정 및 특히, 사용된 용매의 선택의 결과로서, 섬유 108은 5 ppm 미만의 구리 함량을 가지고, 2 ppm 미만의 니켈 함량을 갖는다. 이는 직물 102의 순도를 유리하게 개선시킨다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 라이오셀 방사 취입 웹 (즉, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102)은 바람직하게는 다음 특성 중 하나 이상을 나타낸다:
(i) 웹의 건조 중량은 5 내지 300 g/m2, 바람직하게는 10-80 g/m2이다
(ii) 표준 WSP120.6, 개별 DIN29073에 따른 웹의 (특히, 본 특허 출원의 우선일에 발효된 최신 버전) 두께는 0.05 내지 10.0 mm, 바람직하게는 0.1 내지 2.5 mm이다
(iii) EN29073-3, 개별 ISO9073-3 (특히, 본 특허 출원의 우선일에 발효된 최신 버전)에 따른 MD에서의 웹의 비인성(specifc tenacity)는 0.1 내지 3.0 Nm2/g, 바람직하게는 0.4 내지 2.3 Nm2/g 범위이다
(iv) EN29073-3에 따른 웹의 평균 신장, 각각 ISO9073-3 (특히, 본 특허 출원의 우선일에 발효된 최신 버전)은 0.5 내지 100%, 바람직하게는 4 내지 50% 범위이다
(v) 웹의 MD/CD 강도(tenacity) 비는 1 내지 12이다
(vi) DIN 53814 (특히, 본 특허 출원의 우선일에 발효된 최신 버전)에 따른 웹의 수분 유지율은 1 내지 250%, 바람직하게는 30 내지 150%이다
(vii) DIN 53923 (특히, 본 특허 출원의 우선일에 발효된 최신 버전)에 따른 웹의 수분 보유 용량은 90 내지 2000%, 특히 400 내지 1100%의 범위이다
(viii) 기판 분해용 표준 EN 15587-2 및 ICP-MS 분석용 EN 17294-2 (특히, 본 특허 출원의 우선일에 발효된 최신 버전)에 따르면 5 ppm 미만의 구리 함량 및 2 ppm 미만의 니켈 함량의 금속 잔류 수준이다.
가장 바람직하게는, 라이오셀 용액-취입 웹은 상기 언급된 (i) 내지 (viii)의 모든 특성을 나타낸다.
기재된 바와 같이, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102를 제조하는 방법은 바람직하게는 하기를 포함한다:
(a) 하나 이상의 제트 122의 오리피스 126를 통해 NMMO에 용해된 셀룰로오스를 포함하는 용액 (참조번호 104 참조)을 압출하여 라이오셀 방사 용액 104의 필라멘트를 형성하는 것,
(b)기체 스트림에 의해 라이오셀 방사 용액 104의 상기 필라멘트를 신장시키는 것 (참조번호 146 참조),
(c) 바람직하게는 물을 함유하는 증기 미스트 (참조번호 106 참조)와 상기 필라멘트를 접촉시킴으로써 상기 섬유 108을 적어도 부분적으로 침전시키는 것, 결과적으로 필라멘트 또는 섬유 108은 웹 또는 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102를 형성하기 전에 부분적으로 침전됨,
(d) 웹 또는 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102를 형성하기 위해 상기 필라멘트 또는 섬유 108를 수집 및 침전시키는 것,
(e) 세척 라인에서 용매를 제거하는 것 (세척유닛 180 참조),
(f) 수력얽힘, 니들 펀칭 등을 통해 선택적으로 접착하는 것 (추가 처리 유닛 134 참조),
(g) 건조 및 롤 수집.
부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102의 구성 성분은 병합, 혼합, 수소 결합, 수력얽힘 또는 니들 펀칭과 같은 물리적 결합 및/또는 화학적 결합에 의해 결합될 수 있다.
추가로 처리하기 위해, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102는 예를 들어 (도시되지 않은) 합성 중합체의 층, 셀룰로오스 플러프 펄프, 셀룰로오스 또는 합성 중합체 섬유의 부직포 웹, 이성분 섬유, 에어 레이드 또는 습식 펄프와 같은 셀룰로오스 펄프 웹, 고 인성(high tenacity) 섬유의 웹 또는 직물, 소수성 물질, 고성능 섬유 (예컨대 내열성 재료 또는 난연성 재료), 최종 제품에 변경된 기계적 성질을 부여하는 층(예를 들어 폴리프로필렌 또는 폴리에스테르 층), 생분해성 물질 (예 필름, 폴리 락트산의 섬유 또는 웹) 및 또는 하이 벌크 물질 같은 동일한 및/또는 다른 물질의 하나 이상의 층과 조합될 수 있다.
예를 들어, 도 7을 참조하면 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102의 몇몇 구별 가능한 층을 조합하는 것도 가능하다.
부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102는 본질적으로 셀룰로오스 단독으로 구성될 수 있다. 대안으로, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102는 셀룰로오스와 하나 이상의 다른 섬유 재료의 혼합물을 포함할 수 있다. 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102는 더욱이 이성분 섬유 재료를 포함할 수 있다. 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102의 섬유 재료는 개질 물질을 적어도 부분적으로 포함할 수 있다. 개질 물질은 예를 들어, 중합체 수지, 무기 수지, 무기 안료, 항균성 제품, 나노입자, 로션, 난연성 제품, 초흡수성 수지 같은 흡수성 개선 첨가제, 이온교환 수지, 활성 탄소, 그라파이트, 전기 전도성용 탄소와 같은 탄소 화합물, X-선 조영 물질, 발광 안료, 및 염료 물질로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
결론적으로, 라이오셀 방사 용액 104로부터 직접 제조된 셀룰로오스 부직포 웹 또는 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102는 스테플 섬유 경로를 통해 불가능한 부가적인 웹 성능의 가치에 엑세스 할 수 있게 한다. 이는 균일한 경량 웹을 형성하고, 마이크로섬유 제품을 제조하고, 및 웹을 형성하는 연속 필라멘트 또는 섬유 108을 제조할 수 있는 가능성을 포함한다. 또한, 스테플 섬유의 웹에 비해 몇 가지 제조 절차가 더 이상 필요하지 않다. 또한, 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102는 생분해 가능하고 지속 가능하게 공급되는 원료 (즉, 목재 펄프 110 등)으로부터 제조된다. 또한, 순도 및 흡수성 측면에서도 이점이 있다. 이외에도 조절 가능한 기계적 강도, 강성 및 부드러움을 가진다. 또한, 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102는 면적당 낮은 중량 (예를 들어 10 내지 30 g/m2)으로 제조될 수 있다. 이 기술을 이용하여 직경이 5 ㎛ 이하, 특히, 3 ㎛ 이하인 매우 미세한 필라멘트까지 제조될 수 있다. 또한, 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102는 예를 들어, 플랫 크리스피 필름 같은 방식, 종이 같은 방식, 또는 부드럽고 유연한 직물과 같은 방식으로 광범위한 웹 미학으로 형성될 수 있다. 기술된 공정의 공정 파라미터를 조정함으로써, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102의 단단함 (stiffness) 및 기계적 강직성 (rigidity) 또는 유연성 (flexibility) 및 부드러움을 정확하게 조절하는 것이 또한 가능하다. 이는 예를 들어 다수의 병합 위치 또는 층 수를 조정하거나, 후공정 (예를 들어 니들 펀칭, 수력얽힘 및/또는 캘린더링)에 의해 조정될 수 있다. 10 g/m2 이하의 비교적 낮은 평량을 가지는 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102를 제조하여 매우 작은 직경 (예를 들어 3 내지 5 μm 이하)의 필라멘트 또는 섬유 108 등을 얻는 것이 특히 가능하다.
도 2, 도 3 및 도 4는 개별 섬유 108의 병합이 상응하는 공정 제어에 의해 달성된 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102의 실험적으로 캡쳐된 이미지를 도시한다. 도 2 내지 도 4의 타원형 마커는 다수의 섬유 108이 서로 일체로 연결된 그러한 병합 영역을 도시한다. 이러한 병합 지점에서 둘 이상의 섬유 108은 상호 연결되어 일체형 구조를 형성할 수 있다.
도 5 및 도 6은 섬유 108의 팽윤이 달성된 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102의 실험적으로 캡쳐된 이미지를 도시하며, 여기서, 도 5는 건조 비-팽윤 상태의 섬유 직물 102를 도시하고, 도 6은 습한 팽윤 상태의 섬유 직물 102를 도시한다. 기공의 직경은 도 5 및 도 6의 상태 양쪽 모두에서 측정될 수 있고, 서로 비교될 수 있다. 30회 측정의 평균값을 계산할 때, 수성 매질에서 섬유 108을 이들의 초기 직경의 47%까지 팽윤시킴으로써 기공 크기의 감소가 결정될 수 있었다.
도 7은 섬유 108의 두 개의 중첩된 층 200, 202의 형성이 상응하는 공정 설계, 즉 다중 방사구의 연속되는 배열에 의해 달성된 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102의 실험적으로 캡쳐된 이미지를 도시한다. 두 개의 개별적이지만 연결된 층 200, 202는 도 7에서 수평선으로 표시되어 있다. 예를 들어, n-층 직물 102 (n≥2)은 기계 방향을 따라 n 방사구 또는 제트 122를 연속적으로 배열함으로써 제조될 수 있다.
본 발명의 특정한 예시적인 실시 형태가 하기에서 보다 상세하게 설명될 것이다:
도 8은 복수의 더 작은 제1 기공 260의 형성이 제조 방법에 상응하는 공정 제어에 의해 달성되는 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102의 일부의 실험적으로 캡쳐된 이미지를 도시한다. 도 9는 복수의 더 큰 제2 기공 264의 형성이 제조 방법에 상응하는 공정 제어에 의해 달성되는 도 8에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102의 다른 부분의 실험적으로 캡쳐된 이미지를 도시한다. 도 8 및 도 9에 도시된 직물 102를 제조하기 위해, 직물 102가 더 작은 제1 기공 260(도 8 비교) 및 더 큰 제2 기공 264 (도 9 비교)으로 형성되도록 공정 파라미터 조정을 위해 도 1의 제어 유닛 140을 구성하는 것이 가능하다. 예를 들어 복수의 제2 기공 264는 상응하는 직물 부분 또는 전체 직물의 선택적으로 수력얽힘에 의해 형성될 수 있다. 이에 의해, 제2 기공 264를 형성하는 비교적 큰 공극이 물의 고압 제트에 의해 직물 102에 형성될 수 있다. 따라서 제 2 기공 264는 섬유 108을 변위시켜 섬유 다발 사이에 공극을 형성함으로써 형성될 수 있다. 따라서, 제2 기공 264는 균일한 섬유 네트워크를 패턴화함으로써 패턴화된 섬유 네트워크를 획득함으로써 제조될 수 있다. 이와 대조적으로, 복수의 제1 기공 260은 고밀도 웹 섬유 108로서 형성될 수 있다. 다시 말해서, 제1 기공 260은 섬유-섬유 또는 섬유간 거리로 정의된다. 따라서, 제1 기공 260은 균일한 섬유 네트워크를 사용하여 간단히 제조될 수 있다.
장치 100 및 도 1을 참조하여 설명된 방법에 의해 무한 섬유를 제조한 결과, 예를 들어 5,000 말단/cm3 미만의 부피당 매우 적은 양의 섬유 말단을 갖는 도 8 및 도 9에 도시된 직물을 얻을 수 있다. 기술된 제조 공정의 추가 결과는 섬유 108이 5 ppm 미만의 구리 함량을 가지고, 2 ppm 미만의 니켈 함량을 가진다는 것이다. 직물 102에서 바람직하지 않은 중금속의 고갈은 제조 과정에서 중금속 공급원 (예를 들어 구리 염 용액을 사용하지 않음)을 포함하지 않거나, 사용된 구동 유체 (라이오셀 방사 용액 104, 응고 유체 106, 가스 유동 146 등) 또는 쉽게 제조되는 섬유 108를 중금속 공급원과 접촉시키지 않는 공정 파라미터의 상응하는 조정의 결과이다.
도 8 및 도 9에 따른 직물 102는 위킹 속도가 적어도 0.25 g물/g직물/s이 되도록 구성될 수 있다. 결과적으로 매질은 제1 기공 260으로 빠르게 들어가거나 또는 나올 수 있고, 매질은 제2 기공 264에 빠르게 주입되거나 및/또는 그로부터 방출될 수 있다.
도 8은 추가 처리 없이 압출된 라이오셀 방사 용액 104로부터 얻어진 실질적으로 균질한 섬유 분포를 도시한다. 이와 대조적으로, 도 9는 압출된 라이오셀 방사 용액 104로부터 수득된 불균일한 섬유 분포를 나타내고, 이어서 수력-얽힘으로 제2 기공 264를 생성하는 것을 도시한다. 2차 기공 264가 수력얽힘 또는 니들링에 의해 형성될 때, 2차 기공 264는 정의된 공간의 순서, 예를 들어, 매트릭스 패턴에 따라 배열될 수 있다. 그러나, 다른 실시 형태에서, 2차 기공 264의 배열은 또한 무작위로 분포될 수 있다. 또한, 1차 기공 260은 공간 순서로 배열되거나 무작위로 분포될 수 있다.
도 8과 도 9의 비교로부터 알 수 있는 바와 같이, 복수의 제1 기공 260은 직물 102 전체에 걸쳐 제공되는 반면, 복수의 제2 기공 264은 직물 102의 수력얽힘 서브섹션에만 제공된다. 특히, 도 9에 도시된 제2 기공 264 사이의 직물 영역에는 도 8에 도시된 제1 기공 260이 또한 제공될 수 있다. 이는 수력 얽힘에 의해 제2 기공 264를 선택적으로 형성함으로써 얻을 수 있는 반면, 제1 기공 260은 직물 102의 형성 동안 섬유-섬유 간극으로서 자동생성된다.
도 10은 상이한 크기 범위 내에서 상이한 크기 280, 282를 가지고, 건조 직물 상태 (즉, 섬유 108 내에 물이 없는)로 도시된 상이한 복수 기공 260, 264가 있는 상이한 직물 부분 268, 270을 가지는 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102의 개략도이다. 도 11은 도 10에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102의 개략도이며, 습윤 직물 상태로 도시되어 있다 (즉, 섬유 108을 물로 적셔서 팽윤 및/또는 변위된 상태). 도 10 및 도 11에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102는 라이오셀 방사 용액 104로부터 직접 제조되고 실질적으로 무한 섬유의 네트워크 108을 포함한다. 도 10 및 도 11은 섬유 팽윤 기반 입자 보유 방출 메커니즘을 설명한다.
직물 102는 복수의 제1 섬유 108 사이에 한정된 복수의 제1 기공 260을 가지는 제1 직물 부분 268을 포함한다. 제1 기공 260 (도 10에는 하나만 도시됨)은 직물 102로부터 빠져나가기 위해 제1 기공 260 중 하나 내에 수용된 제1 입자 262에 대한 제1 최소 요구 경로 (참조 번호 290 참조)에 해당한다. 도 10에 도시된 직물 102의 건조 상태에서 제1 입자 262의 치수는 직물 102로 들어가거나 또는 직물 102의 외부로 들어가기 위해 참조 번호 290에 따라 경로를 따라서 이동할 수 있도록 한다. 다시 말해, 제1 기공 260은 제1 크기 범위 내의 크기 280을 가지며, 제1 입자(들) 262를 유지 또는 방출하도록 구성된다.
이외에도, 직물 102는 복수의 제2 기공 264를 포함한다. 제2 기공 264 (도 10에 단 하나만 도시됨)은 직물 102로부터 나오기 위해 제2 기공 264 중의 하나 내에 수용되는 더 큰 제2 입자 266을 위한 제2 최소 요구 경로 (참조번호 292 참조)에 상응한다. 도 10에 도시된 직물 102의 건조 상태에서, 제2 입자 266의 치수는 직물 102로 들어가거나 또는 직물 102의 외부로 들어가기 위해 참조 번호 292에 따라 경로를 따라서 이동할 수 있도록 한다. 다시 말해, 제2 기공 264는 제2 크기 범위 내의 크기 282를 가지며, 제2 입자(들) 266를 유지 또는 방출하도록 구성된다. 제1 크기 범위는 제2 크기 범위에 의해 포함된 크기 282 보다 작은 크기 280을 포함한다. 제1 크기 범위 및 제2 크기 범위는 상이한 크기 범위일 수 있으며, 특히 공통적으로 크기 280, 282를 가지지 않을 수 있다.
마이크로미세섬유의 (microfibrillar) 셀룰로오스를 포함하는 무한 섬유 108은 복수의 제1 기공 260 및 복수의 제2 기공 264이 수분 유도 섬유 팽윤에 의해 각각의 크기 범위를 변경하도록 구성된다. 도 11에 따르면, 섬유 108의 네트워크의 변형을 초래하는 수분이 직물 102에 첨가되어 섬유 108은 이제 최소 요구 경로 (참조 번호 290, 292 참조) 내로 연장되고, 각각의 입자 262, 266이 직물 102을 떠나는 것을 방지한다. 따라서, 직물 102는 입자 262, 266이 직물 102에 자유롭게 들어가거나 직물 102을 떠날 수 있고 따라서 방출된 상태인 도 10에 도시된 상태로부터 입자 262, 266가 직물 102 내에 유지 (또는 클램프를 채움 또는 고정)되는 도 11에 도시된 다른 상태로 전환될 수 있다. 도 11에 도시된 직물 102가 다시 건조되면 (예를 들어, 직물 102로부터 수분의 온도 유발 증발에 의해), 섬유 108은 다시 수축되고, 따라서 도 10에 도시된 방출 상태로 복귀할 것이다.
결론적으로, 도 10에 따른 건조 상태에서, 제1 입자 262는 제1 기공 260으로 들어가거나 나갈 수 있고, 제2 입자 266은 제2 기공 264로 들어가거나 또는 나갈 수 있다. 이에 비해 도 11에 따른 습윤 상태에서, 제1 입자 262 및 제2 입자 266은 각각 제1 기공 260 및 제2 기공 264로 들어가거나 나오지 못하게 된다. 따라서 섬유 108의 수분-기반 팽윤에 의해 크기 범위의 감소를 조정하기 위해 직물 102에 수분을 첨가할 수 있다. 직물 102로부터 수분을 제거하는 것은 섬유 108의 수분 기반 수축에 의해 크기 범위를 증가시킬 것이다. 따라서, 복수의 제1 기공 260 및 복수의 제2 기공 264의 각각의 크기 범위를 변경하기 위해 섬유 108의 습도 상태를 조정하기 위해 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102를 사용할 수 있다. 이에 의해 직물 102의 입자 유지 또는 방출 특성이 조정된다.
도 12는 직물 102를 건조 섬유 상태에서 습식 섬유 상태로 변환함으로써 공동 274의 공동 치수 L, l의 변화를 보여주는 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102의 일부의 개략도이다.
도 12로부터 알 수 있는 바와 같이, 직물 102는 공동 274 (도 12에 이들중 하나가 도시됨)가 섬유 108 사이에 제한되거나 또는 한정되도록 구성된다. 도시된 실시 형태에서, 5개의 섬유 108은 둘러쌈으로써 입자 262, 266 또는 활성제 272, 276 (도 15 비교)가 수용될 수 있는 공동 274를 한정한다. 매질 보유 조건 (팽윤된 섬유 108에 따라 폐쇄된 공동 274에 상응함)과 매질 방출 조건 (수축 섬유 108에 상응하고, 따라서 공동 274를 개방함) 사이에서 직물 102를 변형시키기 위해, 섬유 108이 직경을 변화시키도록 유발할 수 있다(도시된 섬유 108의 습도 유도된 팽윤의 이벤트에서 "s"에 의해 섬유 직경의 증가를 나타내는 도 12에서 화살표 참조). 도 12에 도시된 바와 같이, 공동 또는 기공은 직물 102의 건조 상태에서 습윤 상태로 예를 들어 20%의 직경 감소를 겪을 수 있다. 이에 상응하여, 공동 274 (섬유 108 사이에 한정됨)는 직물 102의 건조 상태에서 습윤 상태로 "L"에서 "l"로 직경이 감소할 수 있다.
섬유 108의 건조 수축 상태는 도 12에 실선으로 표시되어 있다. 상응하여, 섬유 108의 습윤 팽윤 상태는 도 12에서 점선으로 표시된다. 수분을 흡수함으로써, 섬유 108의 반경은 거리 s 만큼 증가한다. 공동 274는 섬유 108에 의해 한정되기 때문에 수축으로부터 섬유 108의 팽윤 상태로의 전이는 공동 274의 직경을 L에서 l로 감소시킨다.
도 13은 상이한 섬유 두께 d 및 D > d (도 13의 아래 두 세부 사항 참조)를 가지는 상호 연결된 섬유 108의 두 개의 적층 및 병합된 층 200, 202으로 구성된 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102의 개략적인 단면도를 도시한다. 보다 구체적으로, 상이한 층 200, 202에 위치된 상이한 섬유 108은 평균 섬유 직경 (즉, 각 층 200, 202의 섬유 108에 대해 평균화됨)과 관련하여 상이하다. 각각의 층 200, 202의 섬유 108은 또한 병합 위치 204에서 병합되고, 도 13의 하부 두 세부사항을 비교한다. 층 200, 202 사이의 인터페이스의 추가 세부사항도 도시되어 있으며, 병합 지점 204는 계면에서 직물 102의 안정성을 증가시키기 위해 계면에서 두 층 200, 202의 섬유 108을 일체로 결합시킨다 (도 13의 상단 세부사항 참조). 또한, 상이한 층 200, 202에 위치된 상이한 섬유 108은 적어도 하나의 각각의 병합 위치 204에서 일체로 연결된다.
병합 특성은 직물 102 내에 또는 직물로부터 매질 (참조 번호 262, 266, 272, 276 참조)을 보유 또는 방출하는 관점에서 원하는 특성을 얻도록 조정될 수 있다. 예를 들어, 직물 102의 체적당 다수의 병합 지점 204는 층들 200, 202 중 하나 및/또는 층들 200, 202 사이에서 개별적으로 조정될 수 있다. 이는 응고 특성을 조정하여 수행할 수 있다 (특히, 섬유 지지 유닛 132의 섬유 수용 표면의 상류에 있는 라이오셀 방사 용액 104의 필라멘트의 응고, 섬유 지지 유닛 132의 섬유 수용 표면 상에 필라멘트를 놓은 후, 라이오셀 방사 용액 104의 필라멘트 응고 등). 상이한 층들 200, 202 사이의 병합은 층 200, 202를 반대 방향으로 당기면 상이한 층들 200, 202 사이의 계면에서 직물 102이 분리되도록 조정될 수 있다. 다시 말해서, 상이한 층들 200, 202 사이의 병합 기반 점착은 상이한 층들 200, 202 중 각각의 하나 내의 병합 기반 접착보다 작도록 조정될 수 있다.
상이한 층 200, 202에 위치하고, 상이한 평균 직경 및 상이한 병합 특성으로 형성된 섬유 108에는 상이한 기능이 제공될 수 있다. 이러한 상이한 기능성은 상이한 평균 직경에 의해 지지될 수 있지만, 각각의 코팅 등에 의해 추가로 촉진될 수 있다. 이러한 상이한 기능은 예를 들어, 위킹 속도, 이방성 거동, 상이한 오일 흡수 능력, 상이한 물 흡수 능력, 상이한 세정성 및/또는 상이한 거칠기의 관점에서 상이한 거동일 수 있다.
도 13에 따른 다층 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102는 도 14를 참조하여 후술하는 장치 100 및 상응하는 제조방법을 사용하여 라이오셀 방사 용액 104로부터 직접 제조될 수 있다. 유리하게는, 도 13에 따른 직물 102의 섬유 108의 부분 중금속 오염은 각각의 개별 화학 중금속 원소에 대해 10 ppm 이하이다 (철의 경우 10 ppm 이하, 아연의 경우 10 ppm 이하, 카드뮴의 경우 10 ppm 이하 등). 이외에도, 직물 102의 전체 또는 전체 중금속 함량은 모든 중금속 화학 원소 (즉, 특히 Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Mo, Cd, Sn, W, Pb, Bi)에 대해 함께 합산되어 30 ppm 이하이다. 이외에도 섬유 108은 5 ppm 미만의 구리 함량을 가지고, 2 ppm 미만의 니켈 함량을 갖는다. 이는 제조 공정 중에 사용되며, 구리 염과 같은 중금속 공급원료가 실질적으로 없을 수 있는 작동 유체 (특히, 라이오셀 방사 용액 104, 응고 유체 106, 세척액, 가스 유동 146 등)의 결과로서의 것이다. 이러한 제조 공정 설계의 결과, 섬유 108은 고품질일 수 있으며, 실질적으로 순수한 마이크로미세섬유의 셀룰로오스로 구성될 수 있다. 제조 공정에서 언급할 수 있는 중금속 불순물의 부재는 관련된 매질 (특히 라이오셀 방사 용액 104)의 바람직하지 않은 분해를 방지하므로, 재현성이 높고 순수한 셀룰로오스 직물 102를 얻을 수 있게 한다.
도 13으로부터 알 수 있는 바와 같이, 다양한 섬유 108은 10% 가장 얇은 섬유 108과 10% 가장 두꺼운 섬유 108 사이의 비가 0.05를 초과하도록 관련 섬유 직경이 상이하다. 예를 들어, 일 실시 형태에서 섬유 108의 97 질량% 이상은 3 ㎛ 내지 15 ㎛ 범위 내의 평균 섬유 직경을 갖는다.
도 13에서도 알 수 있는 바와 같이, 층 200의 제1 기공 260의 치수는 층 202의 제2 기공 264의 치수보다 작다. 예를 들어, 제1 기공 260은 섬유-섬유 간극이며, 반면에 제2 기공 264는 상당히 더 크고, 예를 들어 수력-얽힘에 의해 형성될 수 있다.
도 14는 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 무한 셀룰로오스 섬유 108의 두 개의 적층된 층 200, 202로 구성된 부직포 셀룰로오스 섬유 직물을 제조하기 위한 장치 100의 일부를 도시한다. 도 14에 도시된 장치 100과 도 1에 도시된 장치 100의 차이점은 도 14에 따른 장치 100이 전술한 바와 같이 두 개의 연속적인 제트 122 및 각각 할당된 응고 유닛 128을 포함한다는 것이다. 컨베이어 벨트-타입 섬유 지지 유닛 132의 이동가능한 섬유 수용 표면의 관점에서, 도 14의 좌측의 상류 제트 122는 층 202를 생성한다. 층 200은 제트 유닛 122 (도 14의 우측 참조)에 의해 제조되고, 직물 102의 이중층 200, 202이 얻어지도록 미리 형성된 층 202의 상부 주 표면에 부착된다.
도 14에 따르면, 제어 유닛 140 (제트 122 및 응고 유닛 128의 제어)은 상이한 층 200, 202의 섬유 108이 가장 최소 직경과 관련하여 관련 섬유 직경이 50% 초과만큼 상이하도록 공정 파라미터를 조정하도록 구성된다(예를 들어 도 13 참조). 제어 유닛 140에 의해 층 200, 202의 섬유 108의 섬유 직경을 조정하는 것은 라이오셀 방사 용액 104와 상호 작용하는 응고 유체 106의 양을 조정하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 도 14의 실시 형태는 이동 가능한 섬유 지지 유닛 132를 따라 (선택적으로 상이한 특성을 갖는) 오리피스 126를 갖는 다수의 제트 122를 연속적으로 배열함으로써 섬유 직경을 조정하기 위한 공정 파라미터를 조정한다. 예를 들어, 이러한 상이한 특성은 상이한 오리피스 126 직경, 상이한 가스 유동 속도 146, 상이한 가스 유동 146의 양 및/또는 상이한 가스 유동 146 압력일 수 있다.
여전히 도 14에 도시된 실시 형태를 참조하면, 하나 이상의 추가 노즐 바 또는 제트 122가 제공될 수 있고, 섬유 지지 유닛 132의 이송 방향을 따라 연속적으로 배열될 수 있다. 다수의 제트 122는 바람직하게는 층 202 및/또는 층 200의 섬유 108의 응고 또는 경화 공정이 완료되기 전에, 섬유 108의 추가 층 200이 이전에 형성된 층 202의 상부에 증착되어 병합을 유발할 수 있도록 배열될 수 있다. 공정 파라미터를 적절히 조정할 때, 이는 다층 직물 102의 특성 측면에서 유리한 효과를 가질 수 있다:
다층 직물 102의 제조를 위해 구성된, 도 14에 따른 장치 100은 섬유 층 200, 202 뿐만 아니라 섬유 108 및 기공 260, 264의 형상 및/또는 직경 또는 직경 분포를 설계하는데 사용될 수 있는 많은 수의 공정 파라미터를 구현한다. 이는 제트 122의 연속 배열의 결과이며, 각각은 개별적으로 조정가능한 공정 파라미터로 작동 가능하다.
도 14로부터도 알 수 있듯이, 추가 제어 유닛 134 (제어 유닛 140에 의해 제어됨)는 제1 제트 122 형성층 202 하류에 배치되지만, 제2 제트 122 형성층 200 상류에 배치된다. 결과적으로, 추가 처리 유닛 134는 층 200이 아닌 층 202 만을 추가로 처리할 것이다. 도시된 실시 형태에서, 추가 처리 유닛 134는 예를 들어 층 200이 아닌 선택적으로 층 202을 수력-얽힘 되도록 구성된 수력-얽힘 유닛일 수 있다. 결과적으로, 층 202은 수력-얽힘의 결과로서 생성된 더 큰 제2 기공 264가 제공될 수 있는 반면에, 층 200은 추가 처리층 200 없이 섬유-섬유 거리로 얻어진 더 작은 제1 기공 260으로 형성될 수 있다.
그러나, 또 다른 예시적인 실시 형태에서, 추가 처리 유닛 134는 세척 유닛 180의 하류에 배치되는 것이 가능하다 (도 1 비교). 이러한 실시 형태에서, 전체 직물 102에는 2차 또는 제2 기공 264가 제공될 수 있다.
도 15는 각각의 섬유 108 사이의 중공 공간에 정의되고, 두 개의 상이한 활성제 272, 276으로 채워진 상이한 공동 274를 가지는 서로 연결된 섬유 108의 두 개의 적층된 층으로 구성된 본 발명의 또 다른 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102의 개략도를 도시한다. 섬유 108 내로 물을 로딩하는 속도는 활성제 272, 276이 동시가 아니라 순차적으로 방출되도록 제어될 수 있다. 도시된 직물 102로 활성 물질 272, 276의 제어 방출이 얻어질 수 있다.
도 15에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102는 실질적으로 무한 섬유 108의 네트워크를 형성하는 2개의 상호 연결된 층 200, 202를 포함한다. 양쪽 층 200, 202는 기공을 포함하고, 섬유 108 또는 섬유 그룹 사이에 한정된 참조 번호 260, 264를 비교한다. 각각의 기공 260, 264는 공동 274와 유체 연통된다. 공동 274는 섬유 108에 의해 한정된 부피뿐만 아니라 각각의 활성제 272, 276을 위한 수용 공간을 규정한다. 보다 구체적으로, 제1 활성제 272 (예컨대 제1 약제)는 제1 기공 260과 유체 연통되는 공동 274에 수용된다. 상응하여, 제2 활성제 276 (예컨대 제2 약제)는 제2 기공 264와 유체 연통되는 공동 274에 수용된다. 예를 들어, 활성제 충전 직물 102 형태의 약물의 최적의 약제학적 영향(impact)을 얻기 위해, 예를 들어, 인간 환자의 신체에서 제1 활성제 272가 먼저 방출되고, 오직 그후에 제2 활성제 276가 방출되는 것이 바람직할 수 있다. 이를 달성하기 위해, 상이한 층 200, 202 (섬유 직경, 기공 크기, 병합 위치 204 등의 측면에서)에서의 섬유 네트워크의 상이한 특성이 고려될 수 있다. 보다 정확하게는, 직물 102에 적용되는 하나 이상의 조건의 변화에 응답하여, 상이한 층 200, 202은 다르게 영향받을 수 있다. 보다 구체적으로, 층 200의 섬유 108은 더 작은 제1 기공 260을 가지고, 섬유 108의 큰 직경을 가지며, 오직 4개의 섬유 108에 의해 한정된 공동 274을 갖는다. 이와 달리, 섬유 108 및 층 202는 더 큰 제2 기공 264을 가지며, 더 작은 직경의 섬유 108을 가지며, 더 많은 수의 섬유 108에 의해 한정된 공동 274을 가진다. 이는 활성제 방출 특성의 관점에서 하나 이상의 조건의 변화에 대한 각각의 층 200, 202의 응답에 영향을 미친다.
예를 들어, 각각의 층 200, 202에서 섬유 108의 팽윤 또는 수축을 유발하기 위하여 섬유의 습도 상태를 조절하여, 기공 260, 264를 통해서 공동 274로부터 각각의 활성제 272, 276의 방출을 제어할 수 있다. 특히, 섬유 팽윤 또는 수축을 유발하기 위해 섬유 108의 습도 상태를 조정하여 오직 제1 기공 260과 유체 연통하는 공동 274로부터 제1 활성제 272의 방출을 완료한 후에 제2 기공 264와 유체 연통하는 공동 274로부터 제2 활성제 276의 방출을 제어하는 것이 유리할 수 있다.
제1 활성제 272 및 후속하여 제2 활성제 276의 방출을 유발하기 위해 섬유 108의 및/또는 직물 102의 습도 상태 (예를 들어, 섬유 네트워크의 기계적 장력, 온도 관련 파라미터 등) 이외의 다른 조건을 또한 조정할 수 있다.
이 조치를 취함으로써, 2종 이상의 활성제 272, 276로 채워진 직물 102에 기초하여 제품이 제조될 수 있으며, 여기서 제1 활성제 272의 방출이 완료되기 전에 제2 활성제 276의 방출이 시작되지 않을 것으로 정확하게 예측할 수 있다.
예시적인 실시 형태에 따르면, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102의 섬유 108의 팽윤 특성은 기능화될 수 있으며, 즉, 직물 102로의 매질의 유입, 직물 102로부터의 매질의 제거 및/또는 직물 102 내에서 매질의 유지 및 방출 특성의 측면에서 직물 특성을 정확하게 정의하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 직물 102를 제조하는 공정 파라미터를 제어함으로써, 직물 102의 섬유 108의 수분-의존성 팽윤 및 수축 거동이 조정될 수 있다. 보다 구체적으로, 생성된 생성물의 액체 확산 속도(velocity) (예를 들어 위킹 속도) 또한 이러한 공정 제어에 의해 영향을 받을 수 있다. 일 실시 형태에서, 무한 셀룰로오스 섬유 108의 팽윤 (또는 수분 팽창) 능력이 사용되고, 직물 102 내에 입자 262, 266 또는 활성제 272, 276을 기계적으로 고정하도록 제어된다. 제조 방법은 예를 들어 섬유 102의 직경, 섬유 102의 직경 분포, 섬유 108 사이의 병합 위치 204의 조정, 섬유 108의 결정도 조정, 알파 셀 함량 조정 등과 같은 공정 파라미터를 상응하게 조정함으로써, 섬유 팽윤 특성을 조정하는 관점에서 제어될 수 있다. 섬유 108 사이에 기공 260, 264의 이방성 정렬을 조정함으로써 직물 102의 이방성 팽윤 거동 및/또는 이방성 위킹 속도를 조절하는 것도 가능하다. 또한, 섬유 108의 제조 동안 하나 이상의 작동 유체 (예컨대 라이오셀 방사 용액 104, 응고 유체 106, 가스 유동 146, 세척액 등)에 첨가제를 첨가하여 수분의 존재 또는 부재 하에서 섬유 108의 팽윤 거동 또는 수축 거동에 특징적으로 영향을 줄 수 있다. 특히, 직물 102은 입자 262, 266를 도입 및 방출할 수 있으며, 입자 크기의 측면에서 선택성을 가질 수 있다.
일 실시 형태에 따르면, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102는 섬유 108의 습도 유도 팽윤이 직물 102의 전체 부피에 대해 방해받지 않도록 발생할 수 있도록 하기 위해 제공된다. 유리하게는, 섬유 108은 섬유 형성이 완료되기 전에, 즉, 섬유 108의 응고 또는 침전이 완료되기 전에 병합될 수 있다. 제조 방법의 상응하는 공정 제어에 의해, 1차 기공 260 및 (특히, 부분적으로 개방된) 공동 274를 가지는 섬유 네트워크를 얻을 수 있다. 셀룰로오스는 적절히 습윤될 수 있다(설명적으로 말하면, 접촉각은 90°보다 상당히 낮을 수 있다). 섬유 108의 습윤성 표면의 결과로서, 강한 모세관 작용이 얻어질 수 있다. 결과적으로, 현재의 수분은 빠르게 퍼지고, 분배될 수 있으며, 따라서 예측 가능한 팽윤 속도로 섬유 108의 체계적인 팽윤을 유발할 수 있다. 특히, 팽윤 거동과 면적 수분 확산 사이의 비율은 제조 방법의 공정 파라미터를 통해 정확하게 제어될 수 있다. 이러한 모세관 흡입 효과는 또한 입자를 따라 운반하는데 사용될 수 있으면, 이는 팽윤 후에 직물 102에 포획될 수 있다.
팽윤 과정의 역, 즉 수축과정은 가역적인 방식으로 기능한다: 공동 274를 형성하는 섬유 108 사이의 높은 병합도 때문에, 균일한 수분 평형 특성이 얻어질 수 있고, 이는 직물 102 내에서 섬유 108의 균일한 수축 거동의 결과를 가져온다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102의 수분 함량을 변경함으로써, 섬유 기하학적 구조의 기계적 개질이 달성될 수 있다. 예를 들어 이러한 개질은 개구 직경의 개질을 포함할 수 있다. 이러한 개질은 직물 102 내로 입자 262, 266의 정밀하게 제어된 도입 또는 직물 102로부터 환경을 향해 이러한 입자 262, 266의 제거를 위해 사용될 수 있다. 특히, 섬유 108의 팽윤 속도를 제어함으로써 공동 274의 개방 시간 및 폐쇄 시간을 제어할 수 있다.
또한, 예를 들어 섬유 108의 팽윤 특성을 제어하기 위해 섬유 108의 결정화도를 변화시키는 것도 가능하다. 예를 들어, 가스 흐름 146에 의해 지지되는 라이오셀 방사 용액 104 가닥의 연신은 섬유 108의 수분 제어 팽윤을 조정하기 위한 적절한 공정 파라미터일 수 있다.
직물 102에서 무한 섬유 108의 유리한 구현은 단 섬유 섹션뿐만 아니라 섬유 108의 전체 길이를 따라 액체 분포를 제공한다. 도 1 및 도 14를 참조하여 설명된 제조 방법으로 얻을 수 있는 부피당 적은 수의 섬유 말단은 이 점에서 유리하다.
직물 102의 기공 특성 및 팽윤 능력에 영향을 주기 위해 조정될 수 있는 다른 공정 파라미터는 제조 공정동안 섬유 108의 적어도 일부의 꼬임이다. 꼬인 섬유 108, 특히, 팽윤시에 의해 다차원 장력 분포가 발생하기 때문에, 이러한 조치를 수행함으로써 직물 102의 매질 보유 특성이 추가로 개선될 수 있다. 꼬인 섬유 108은 또한 향상된 모세관 효과를 제공할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 직물 102는 와이프, 특히 산업용 와이프를 제조하는데 사용될 수 있다. 전문적인 와이프의 경우, 와이프에 의해 흡수되거나 수집될 수 있는 입자 262, 266의 직경 범위가 미리 공지되어 있는 것이 유리할 수 있다. 제조 동안 (예를 들어, 수력-얽힘) 직물 102의 기공 크기를 제어함으로써, 언급된 흡수성 또는 수집성 입자 262, 266의 직경 범위도 예측될 수 있다. 상응하는 와이프는 다회 사용 와이프일 수 있다. 세정 과정 동안 입자들 262, 266을 흡수 또는 수집한 습윤 와이프는 이어서 건조되어 섬유 108가 수축될 수 있다. 직물 102에 상응하는 구성으로, 섬유 108의 수축은 심지어 기공 크기의 증가 및 점착력의 감소를 유발하여 흡수된 또는 수집된 입자 262, 266이 와이프로부터 간단히 제거될 수 있다. 입자 262, 266은 심지어 직물 102로부터 자동으로 떨어질 수 있다. 대안으로, 직물 102로부터 입자 262, 266의 제거는 직물 102를 로킹(rocking) 또는 흔들어줌으로써 촉진될 수 있다. 매우 유리하게는, 이러한 직물 102의 중금속 오염은 라이오셀 방사 용액 104에 기초한 직물 102의 형성의 결과로서 매우 낮을 수 있다. 현탁 방사 방법을 수행하여 마이크로미세섬유의 또는 나노미세섬유의 셀룰로오스를 수득함으로써 유사한 특성을 얻을 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 직물 102는 젖은 바닥용 또는 표면의 습식 세정을 위한 걸레용으로 사용될 수 있다. 물의 공급에 의해 활성화되는 이러한 제품은 먼지 입자 262, 266 에 대한 증가된 접착력 및 직물 102 내에서의 보유력을 얻을 수 있게 한다. 한편으로 셀룰로오스로 제조된 섬유 102의 느린 팽윤은 접착이 충분히 장시간 동안 유지되도록 보장할 수 있다. 한편, 직물 102의 실질적으로 무한 섬유 108을 고려하면 충분히 빠른 액체 확산이 달성될 수 있다. 제어된 병합 및 섬유 직경 변화는 제조 방법의 공정 파라미터를 상응하게 조정함으로써 조정될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 직물 102는 활성 물질의 전달이 제어된 의료 용품에 사용될 수 있다. 예를 들어, 직물 102는 하나, 둘 또는 그 이상의 활성제 272, 276로 채워질 수 있는 반창고 또는 의료 붕대의 주성분을 형성할 수 있다. 상처를 덮을 때, 이러한 의료 제품은 직물 102의 체액과의 접촉 (매우 작은 표면적)에 의해 유발된 하나 이상의 활성제 272, 276 (예를 들어, 소독제)의 방출을 빠르게 활성화시킬 수 있다. 제어 가능한 팽윤 속도에 의해 각각의 활성제 272, 276의 방출까지의 지연이 제어될 수 있다. 또한, 설명된 의학적 적용을 위해, 직물 102가 라이오셀 방사 용액 104에 기초한 제조의 결과로서 매우 작은 중금속 오염으로 제조될 수 있다는 것이 매우 유리하다. 의료 용품은 약물 전달 시스템, 소독 시스템, 세정 시스템 또는 분리 시스템 (예를 들어, 환경과 관련하여 환자를 분리하는 것) 일 수 있다. 직물 102의 높은 미세섬유-내 유체 수용 능력은 환자로부터 유체를 제거할 수 있고, 동시에 활성제 272, 276를 환자에게 제공할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 직물 102는 건조기 시트로 사용될 수 있다. 건조기 시트는 건조 공정 동안 하나 이상의 활성제 (예컨대, 방향제, 소독제, 건조 촉진제 등)를 방출하기 위해 의류 건조용 건조기에 첨가될 수 있다. 이러한 적용을 위해서, 섬유 직물 102의 비-팽윤 상태에서 직물 102의 내부의 기계적 장력 조건이 직물 102의 팽윤 상태와 상이한 효과가 사용될 수 있다. 직물 102의 섬유 108의 섬유 직경을 변화시킴으로써 매립된 입자 272, 276을 가지는 특정 공동 274는 시트 전체가 팽윤되는 경우보다 기계적 장력하에서 덜 보장될 수 있다. 이는 활성제 272, 276의 방출을 유발할 수 있다. 또한, 팽윤 또는 수축에 의해 발생된 압력은 직물 102로부터 점성 액적을 가압할 수 있다. 기술적으로 말하면, 팽윤 또는 수축 공정은 활성제 272, 276의 방출을 촉진하는 직물 102의 기계적 압착으로 간주될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 직물 102는 추가의 활성제 272, 276을 가지는 페이스 마스크용으로 사용될 수 있다. 직물 102에 기초하여 제조된 페이스 마스크는 제조 동안 하나 이상의 활성제 272, 276으로 강화될 수 있다. 또한, 상이한 (특히, 비-중첩) 시간 간격으로 방출되는 다수의 활성제 272, 276가 동일한 페이스 마스크에 통합될 수 있다. 예를 들어, 활성제 272, 276의 방출은 페이스 마스크를 사용하는 동안 연속 건조 공정에 의해 유발될 수 있다. 다시 말하면, 페이스 마스크가 사용될 때, 초기에 저장된 수분이 증발할 수 있으며, 이는 직물 102의 섬유 108을 수축시킬 수 있다. 상응하는 직물 설계로, 특정 수축 수준에 도달하면 활성제 272, 276의 방출이 개시될 수 있다. 이 내용에서, 직물 102의 현저한 수분 확산 능력은 사용 동안 수분을 균일하게 분배하고 페이스 마스크를 균일하게 건조시키기 위해 사용될 수 있다. 이는 인간 얼굴 피부의 특정 부분이 다른 피부 부분보다 더 많은 수분을 흡수하는 경향이 있다는 사실을 고려하면 특히 유리하다. 직물 102는 이러한 불균일성을 균형 잡을 수 있고, 직물 102의 높은 유체 확산 속도의 결과로서 전체 페이스 마스크에 걸쳐 균일한 수분 분포를 보장할 수 있다. 또한, 섬유 108의 수축 속도 (제조방법의 공정 파라미터의 제어에 의해 조정될 수 있음)는 직물 102의 활성제 방출 속도를 페이스 피부의 활성제 흡수 속도에 적응시킬 수 있다. 상이한 활성제 272, 276의 다단계 방출 또한 조정될 수 있다. 예를 들어, 먼저 직물 102의 표면에 위치한 제1 활성제 272가 피부에 공급될 수 있다. 그 후에만, 섬유 108의 지속적인 수축은 수축 전에 공동 274 내에 고정된 제2 활성제 276의 방출을 유발할 수 있다. 건조 과정의 균질성은 다층 직물 102를 형성함으로써 및/또는 병합 균질성을 제어함으로써 촉진될 수 있다. 섬유 구조의 균질도가 높으면, 건조 공정 동안 수분 평형의 적절한 역학이 보장될 수 있다.
요약하면, 특히 다음 조정 중 하나 이상이 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따라 이루어질 수 있다:
- 낮은 균질 섬유 직경은 직물 102의 높은 평활도를 얻을 수 있게 한다
- 낮은 평균 섬유 직경을 가지는 다층 직물 102는 낮은 직물 밀도에서 높은 직물 두께를 얻을 수 있다
- 기능화된 층의 동일한 흡수 곡선은 균질한 습도 및 유체 수용 거동뿐만 아니라 유체 방출 측면에서도 균질한 거동을 얻을 수 있다
- 직물 102의 층 200, 202의 설명된 연결은 층 분리시 보풀이 적은 제품을 설계할 수 있게 한다.
- 이방성 특성을 가진 제품이 얻어지도록 단일층 200, 202을 다르게 기능화하는 것도 가능하다 (예, 위킹, 오일 조절, 물 조절, 세척 능력, 거칠기)
마지막으로, 상기 언급된 실시 형태는 본 발명을 제한하기보다는 예시하는 것이며, 당업자는 첨부된 청구 범위에 의해 정의된 바와 같이 본 발명을 벗어나지 않고서 많은 대안적인 실시 형태를 설계할 수 있다는 것을 주목해야 한다. 청구 범위에서 괄호 안의 참조 부호는 청구 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 단어 "포함하는" 및 "구성되는" 등은 청구항 또는 명세서 전체에 열거된 것 이외의 요소 또는 단계의 존재를 배제하지 않는다. 요소의 단일 참조는 그러한 요소의 복수 참조를 배제하지 않으며, 그 반대도 마찬가지이다. 여러 수단을 열거하는 장치 청구항에서 이들 수단 중 몇몇은 동일한 항목의 소프트웨어 또는 하드웨어에 의해 구현될 수 있다. 특정 조치들이 서로 다른 종속항들에서 인용된다는 사실은 이러한 조치들의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내는 것은 아니다.
하기에서, 병합 인자의 변동을 생성하기 위한 예가 아래 표에 기술되고 시각화되어있다. 일정한 방사 용액 (즉, 일정한 일관성을 가지는 방사 용액), 특히 라이오셀 방사 용액 및 일정한 가스 유동 (예컨대 공기 처리량)을 사용하면서 응고 스프레이 흐름을 변화시킴으로써 셀룰로오스 섬유 직물의 상이한 병합 인자가 달성될 수 있다. 이에 의해, 응고 스프레이 유량과 병합 인자의 관계, 즉 병합 거동 경향 (응고 스프레이 유량이 높을수록 병합 인자가 낮아짐)이 관찰될 수 있다. 여기서, MD는 기계 방향을 나타내고, CD는 교차 방향을 나타낸다.
Figure 112019112343682-pct00002
부드러움은 위에서 기술한 병합 추세를 따를 수 있다 (부직포 표준 WSP90.3 특히, 본 특허 출원의 우선일에 발효된 최신 버전에 기초하여 소위 "핸들-O-미터(Handle-O-Meter)"로 측정된 공지된 특정 핸드 측정 기술에 의해 설명됨). 인성 (Fmax로 기술됨), 예를 들어 EN29073-3, 각각 ISO9073-3에 따른, 특히 본 특허 출원의 우선일에 발효된 최신 버전은 전술한 병합 추세를 따를 수 있다. 따라서, 생성된 부직포 셀룰로오스 섬유 직물의 부드러움 및 인성은 (병합 인자에 의해 특정된 바와 같이) 병합 정도에 따라 조정될 수 있다.

Claims (14)

  1. 셀룰로오스 섬유 부직포(102)로서, 라이오셀 방사 용액 (104)으로부터 직접 제조되고, 상기 부직포(102)는 무한 섬유 (108)의 네트워크를 포함하고, 상기 부직포(102)는 하기를 더 포함하는, 셀룰로오스 섬유 부직포(102):
    제1 복수 섬유 (108) 사이에 한정되고, 제1 크기 범위 내에서의 크기 (280)를 갖는 복수의 제1 기공 (260);
    제2 복수 섬유 (108) 사이에 한정되고, 제2 크기 범위 내에서의 크기 (282)를 갖는 복수의 제2 기공 (264);
    상기 제1 크기 범위는 상기 제2 크기 범위에 포함된 크기 (282)보다 작은 크기 (280)를 포함하며,
    크기 범위는 각각의 복수 기공의 최소 기공 크기와 최대 기공 크기 사이의 범위를 나타내며;
    복수의 제1 기공 (260)은 전체 부직포 (102) 상에 균질하게 제공되고, 복수의 제2 기공 (264)은 부직포 (102)의 세부구획 상에만 제공되고, 및
    섬유 (108)의 80 질량% 이상이 1 ㎛ 내지 40 ㎛ 사이 범위 내의 평균 섬유 직경을 가짐.
  2. 제1항에 있어서, 하기 특징 중 하나를 포함하는, 셀룰로오스 섬유 부직포(102):
    상기 섬유 (108)의 적어도 일부는 제1 복수 섬유 (108) 및 제2 복수 섬유 (108) 모두의 일부를 형성하는 것;
    상기 섬유 (108)의 적어도 일부는 오직 제1 복수 섬유 (108) 또는 오직 제2 복수 섬유 (108)의 일부를 형성하는 것;
    상기 복수의 제2 기공 (264)은 입자 (266)를 유지 및/또는 방출하기에 적합한 것;
    상기 제1 크기 범위 및 제2 크기 범위는 공통의 크기 (280, 282)를 가지지 않는 것;
    상기 섬유 (108)는 복수의 제1 기공 (260) 및 복수의 제2 기공 (264)의 적어도 하나의 각각의 크기 범위가 섬유 (108)의 습도 상태에 따른 섬유 (108)의 팽윤 및 수축으로 이루어진 군 중 적어도 하나에 의해 변형되는 것.
  3. 제1항에 있어서, 상기 복수의 제1 기공 (260)은 제1 입자 (262)를 유지 및/또는 방출하기에 적합하고, 상기 셀룰로오스 섬유 부직포(102)는 상기 제1 입자 (262)가 선택적으로 제1 기공 (260)으로 들어가거나 빠져나갈 수 있도록 구성되고, 상기 셀룰로오스 섬유 부직포(102)는 하기 특징 중 하나를 포함하는, 셀룰로오스 섬유 부직포(102):
    상기 제1 기공 (260)의 제1 크기 범위는 0.5 ㎛ 내지 500 ㎛ 사이의 범위의 직경을 갖는 제1 입자 (262)가 섬유 (108)의 건조 상태에서 제1 기공 (260)으로 들어가거나 빠져나갈 수 있도록 구성되는 것;
    상기 제1 기공 (260)의 제1 크기 범위는 0.5 ㎛ 내지 500 ㎛ 사이의 범위의 직경을 갖는 제1 입자 (262)가 섬유 (108)의 습윤 상태에서 제1 기공 (260)으로 들어가거나 빠져나가지 못하도록 구성되는 것.
  4. 제1항에 있어서, 하기 특징 중 하나를 포함하는 셀룰로오스 섬유 부직포(102):
    매질 (262, 266, 272, 276)을 포함하여, 복수의 제1 기공 (260) 및 복수의 제2 기공 (264) 중 적어도 하나에 충전하는 것;
    복수의 제2 기공 (264)에 수용된 활성제(272)를 포함하는 것;
    상기 무한 섬유 (108)는 부피당 섬유 말단의 양이 10,000 말단/cm3 미만인 것;
    상기 섬유 (108)는 하위 10%의 평균 직경을 갖는 섬유(108)의 평균 직경과 상위 10%의 평균 직경을 갖는 섬유(108)의 평균 직경 사이의 비가 0.01을 초과한 것;
    상기 섬유 (108)의 80 질량% 이상이 3 ㎛ 내지 15 ㎛ 범위의 평균 섬유 직경을 갖는 것;
    상기 섬유 (108)는 5 ppm 미만의 구리 함량 및/또는 2 ppm 미만의 니켈함량을 갖는 것;
    상기 셀룰로오스 섬유 부직포(102)는 위킹 속도가 0.25 g 물/g 부직포/s 가 되도록 구성되는 것;
    상기 섬유 (108)의 적어도 일부는 병합 위치 (204)에서 일체로 병합되는 것;
    상기 셀룰로오스 섬유 부직포(102)는 복수의 제1 기공 (260)을 갖는 제1 부직포 부분(268)을 포함하고, 제1 부직포 부분 (268)과 상이하고 복수의 제2 기공 (264)을 갖는 제2 부직포 부분 (270)을 포함하는 것.
  5. 라이오셀 방사 용액 (104)으로부터 직접적으로 셀룰로오스 섬유 부직포(102)를 제조하는 방법으로서,
    상기 방법은 가스 유동 (164)에 의해 지지되는 오리피스 (126)를 갖는 하나 이상의 제트 (122)를 통해 라이오셀 방사 용액 (104)을 응고 유체 (106) 분위기로 압출하여 무한 섬유 (108)를 형성하는 것;
    섬유 지지 유닛 (132) 상에 섬유 (108)를 수집하여 셀룰로오스 섬유 부직포(102)를 형성하는 것;
    상기 셀룰로오스 섬유 부직포(102)가
    제1 복수의 섬유 (108) 사이에 한정되고 제1 크기 범위 내의 크기 (280)를 갖는 복수의 제1 기공 (260);
    제2 복수의 섬유 (108) 사이에 한정되고 제2 크기 범위 내의 크기 (282)를 갖는 복수의 제2 기공 (264);으로 형성되게 공정 파라미터를 조정하는 것;을 포함하고,
    여기서 상기 제1 크기 범위는 상기 제2 크기 범위에 의해 포함된 크기 (282) 보다 작은 크기 (280)를 포함하고,
    크기 범위는 각각의 복수 기공의 최소 기공 크기와 최대 기공 크기 사이의 범위를 나타내며;
    상기 섬유 (108)의 80 질량% 이상이 평균 섬유 직경에서 1 ㎛ 내지 40 ㎛의 범위를 가지며; 및
    상기 방법은 섬유 지지 유닛 (132) 상에 섬유 (108)를 수집한 후 복수의 제2 기공 (264)을 형성하는 것인, 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 방법은 하기의 특성 중 하나를 더 포함하는 것인, 방법:
    셀룰로오스 섬유 부직포(102)의 적어도 일 부분에 수분을 첨가하여 섬유 (108)의 적어도 일부분이 수분-기반 팽윤에 의해 크기 범위 중 적어도 하나를 감소시키는 것;
    셀룰로오스 섬유 부직포(102)의 적어도 일 부분으로부터 수분을 제거하여 섬유 (108)의 적어도 일부분의 수분-기반 수축에 의해 크기 범위 중 적어도 하나를 증가시키는 것;
    복수의 제1 기공 (260) 및 복수의 제2 기공 (264)으로 이루어진 군 중 하나 이상의 각각의 크기 범위를 변경하기 위해 섬유 (108)의 습도 상태를 조정하는 것;
    수력얽힘 또는 니들 펀칭에 의해 복수의 제2 기공 (264)을 형성하는 것.
  7. 제5항에 있어서, 상기 방법은 하기의 특성 중 하나를 더 포함하는 것인, 방법:
    제1 기공 (260)의 적어도 일부분과 유체 연통하는 복수의 제1 기공 (260) 및/또는 공동 (274) 각각은 셀룰로오스 섬유 부직포(102)의 3개 이상의 섬유 (108) 사이에서 한정되는 것;
    제2 기공 (264)의 적어도 일부분과 유체 연통하는 복수의 제2 기공 (264) 및/또는 공동 (274) 각각은 수력얽힘에 의해 형성되는 것.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 섬유 지지 유닛 (132) 상에 수집된 후, 그 자리에서 섬유 (108) 및/또는 셀룰로오스 섬유 부직포(102)를 추가로 처리하는 것을 더 포함하는 방법.
  9. 라이오셀 방사 용액 (104)으로부터 직접적으로 셀룰로오스 섬유 부직포(102)를 제조하기 위한 장치 (100)에 있어서,
    상기 장치는
    가스 유동 (146)에 의해 지지되는 라이오셀 방사 용액 (104)을 압출하도록 구성된 오리피스 (126)를 가지는 하나 이상의 제트 (122);
    압출된 라이오셀 방사 용액 (104)에 응고 유체 (106) 분위기를 제공하여 무한 섬유 (108)를 형성하도록 구성된 응고 유닛 (128);
    섬유 (108)를 수집하여 셀룰로오스 섬유 부직포(102)를 형성하도록 구성된 섬유 지지 유닛 (132);
    셀룰로오스 섬유 부직포(102)가
    제1 복수의 섬유 (108) 사이에 한정되고, 제1 크기 범위 내의 크기 (280)를 갖는 복수의 제1 기공 (260);
    제2 복수의 섬유 (108) 사이에 한정되고, 제2 크기 범위 내의 크기 (282)를 갖는 복수의 제2 기공 (264);으로 형성되는 공정 파라미터를 조정하도록 구성된 제어 유닛 (140);을 포함하며,
    여기서 상기 제1 크기 범위는 상기 제2 크기 범위에 의해 포함된 크기 (282) 보다 작은 크기 (280)를 포함하고,
    크기 범위는 각각의 복수 기공의 최소 기공 크기와 최대 기공 크기 사이의 범위를 나타내며,
    상기 섬유 (108)의 80 질량% 이상이 1 ㎛ 내지 40 ㎛의 범위 내의 평균 섬유 직경을 가지며;
    상기 장치 (100)는 섬유 지지 유닛 (132) 상에 섬유 (108)를 수집한 후 복수의 제2 기공 (264)을 형성하기 위한 추가 처리 유닛 (134)을 더 포함하는 것인, 장치.
  10. 제9항에 있어서, 복수의 제2 기공 (264)은 수력얽힘 또는 니들펀칭에 의해 형성되는 것인, 장치 (100).
  11. 무한 섬유 (108)의 네트워크, 상기 섬유 (108) 사이에 한정된 복수의 기공 (260, 264) 및 부직포 (102) 내의 적어도 일부의 기공 (260, 264) 및/또는 연결된 공동 (274)에 보유되는 활성제 (272)를 포함하고, 상기 섬유 (108)의 80 질량% 이상이 1 ㎛ 내지 40 ㎛ 범위의 평균 섬유 직경을 갖는, 라이오셀 방사 용액(104)으로부터 직접 제조된 셀룰로오스 섬유 부직포(102)를 제공하는 것으로서,
    여기서, 복수의 기공 (260, 264)은
    제1 복수 섬유 (108) 사이에 한정되고, 제1 크기 범위 내에서의 크기 (280)를 갖는 복수의 제1 기공 (260),
    제2 복수 섬유 (108) 사이에 한정되고, 제2 크기 범위 내에서의 크기 (282)를 갖는 복수의 제2 기공 (264)을 포함하고,
    상기 제1 크기 범위는 상기 제2 크기 범위에 포함된 크기 (282)보다 작은 크기 (280)를 포함하며,
    크기 범위는 각각의 복수 기공의 최소 기공 크기와 최대 기공 크기 사이의 범위를 나타내며,
    기공 (260, 264) 및/또는 공동 (274)으로부터 활성제 (272)의 방출을 유발하기 위해 셀룰로오스 섬유 부직포(102)의 조건을 조정하는 것을 포함하는 활성제 (272, 276)의 방출을 제어하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 방법은 하기의 특성 중 하나를 더 포함하는 것인, 방법:
    섬유 (108)의 팽윤 및 수축으로 이루어진 군 중 하나를 유발하고, 이로써 기공 (260, 264) 및/또는 공동 (274)으로부터 활성제 (272)의 방출을 제어하기 위해 섬유 (108)의 습도 상태를 조정하는 것을 포함하는 조건을 조정하는 것;
    기공 (260, 264) 및/또는 공동 (274) 중 적어도 일부에 추가의 활성제 (276)를 제공하고, 기공 (260, 264) 및/또는 공동 (274)으로부터 활성제 (272)의 방출을 완료한 후, 기공 (260, 264) 및/또는 공동 (274)으로부터 추가의 활성제 (276)의 방출을 유발하기 위해 셀룰로오스 섬유 부직포(102)의 조건을 조정하는 것.
  13. 위생 용품, 의학적 적용 용품, 지오텍스타일, 아그로텍스타일, 의류, 건축 기술 용품, 자동차 용품, 가구, 산업 용품, 미용, 레저, 스포츠 또는 여행 관련 용품 및 학교 또는 사무실 관련 용품으로 이루어진 군 중 하나 이상에 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 셀룰로오스 섬유 부직포(102)를 사용하는 방법.
  14. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 셀룰로오스 섬유 부직포(102)를 포함하는 제품.
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