KR102445642B1 - 비 원형 용액 방사식 스판덱스 필라멘트 및 이의 생산 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

비 원형 또는 성형된 용액 방사식 스판덱스 필라멘트를 비롯하여 이러한 비 원형 또는 성형된 용액 방사 스판덱스 필라멘트의 제조 방법 및 장치가 제공된다.

Description

비 원형 용액 방사식 스판덱스 필라멘트 및 이의 생산 방법 및 장치

본 개시물은 비 원형 또는 성형된 용액 방사식 스판덱스 필라멘트를 비롯하여 이러한 비 원형 또는 성형된 용액 방사식 스판덱스 필라멘트의 제조 방법 및 장치에 관한 것이다.

엘라스테인(elastane)으로도 지칭되는 스판덱스는, 천연 고무를 능가하는 강도와 내구성뿐만 아니라 뛰어난 탄성을 갖는 세그먼트화 폴리우레탄으로 이루어진 합성 섬유이다.

스판덱스 섬유는 용융 압출, 반응 방사, 용액 건식 방사, 및 용액 습식 방사를 포함하는 4 가지 방법 중 임의의 하나에 의해 제조될 수 있다. 이들 방법 모두는 단량체를 반응시켜 프리폴리머를 생성시키는 단계로 시작한다. 일단 형성되면, 프리폴리머를 다양한 수단으로 추가로 반응시키고 신장시켜 섬유를 제조한다. 용액 건식 방사법은 세계 스판덱스 섬유의 90% 이상을 생산하는 데 사용된다.

건식 방사법에서는, 매크로글리콜을 디이소시아네이트 단량체와 혼합함으로써 프리폴리머가 생성된다. 2 개의 화합물이 일반적으로 1:2의 글리콜 대 디이소시아네이트의 비율로 반응 용기 내에서 혼합되어 프리플리머가 생성된다. 프리폴리머를 용매로 희석한 후, 사슬 연장 반응으로 알려진 반응에서 동량의 디아민으로 추가 반응시켜 방사 용액을 형성한다. 일반적으로 사슬 연장 반응 중에 추가 용매가 첨가된다. 스판덱스 중합체 용액에 다양한 첨가제를 첨가하여 섬유의 제조, 저장, 가공 및 사용하는 동안 외관, 성능 및 품질을 개선시킬 수 있다.

스판덱스 필라멘트의 건식 방사 장치는 미국 특허 제3,094,374호에 기재되어 있다. 일반적으로, 건식 방사 공정은 스판덱스 중합체의 용매 함유 용액을 복수의 오리피스를 갖는 방사구금을 통해 방사 셀 내에 압출하여 복수의 개별 필라멘트를 형성하는 단계를 포함한다. 권선 전에, 실리콘유 또는 광유와 실리콘유의 혼합물과 같은 윤활유가 패키지 상에 도포되어 점착성을 감소시키고 고객 처리 과정에서의 패키지 전달성을 향상시킨다. 최종적으로 스판덱스 쓰레드가 스풀 상에 수집된다.

방사구금에 대한 다양한 구성이 기술되어 있다. 낮은 데시텍스(decitex)의 합사된 스판덱스 필라멘트의 생산을 위해 상업적으로 사용되는 일부 방사구금은 그룹화된 원형 오리피스로 이루어진 2 개의 동축 링을 가지며, 여기서 외측 링은 내측 링보다 더 많은 수의 그룹을 가지며, 그룹화된 오리피스의 각 그룹은 일반적으로 3, 4, 5 또는 6 개이다. 예를 들어, 미국 특허 제4,679,998호를 참조한다.

미국 특허 제5,002,474 호에는 내측 링과 외측 링 내의 오리피스 그룹의 수가 동일한, 그룹화된 원형 오리피스로 이루어진 2 개의 동축 링을 갖는 방사구금이 개시되어 있다. 이러한 방적구금을 사용한 건식 방사 스판덱스 필라멘트가 제안되어 밴드 결함의 수를 상당히 감소시킨다.

EP0182615는 그룹화된 원형 오리피스로 이루어 진 외측 링 및 내측 링을 갖는 방사구금으로서, 외측 링의 각 그룹의 오리피스들 간의 거리가 내측 링의 각 그룹의 오리피스들 간의 거리보다 작은 것을 특징으로하는 방사구금을 개시한다.

GB 1,112,938은 비 원형 단면을 갖는 건식 방사 섬유를 생산하기 위한 방사구금이 개시하며, 상기 비 원형 단면에는 각각 직경이 0.01 내지 1 mm이고 1 내지 5 mm의 거리만큼 서로 이격된 2 내지 6 개의 원형 오리피스로 이루어지는 다수의 오리피스 그룹이 약 4 내지 약 12 mm의 간격으로 배열된다. 각 오리피스 그룹의 2 개의 서로 인접한 오리피스 간의 거리가 1 mm보다 작아서는 안된다는 것이 교시되어 있다.

CN201236230Y는 이중 교차 평행 화합물 섬유를 생산하기 위한 이중 채널 화합물 방사구금을 개시한다. 방사구금은 십자형의 마이크로 포어 및 2 개의 채널로 형성된 방사구금 가이드 구멍을 가지며, 2 개의 가이드 구멍은 비대칭이고 기울어져 있다.

CN201053043Y는 병렬 땅콩 형상의 탄성 섬유를 생산하기 위한 화합물 방사구금판을 개시한다. 방사구금의 밀리 포어는, 사선 방향으로 대칭이고 서로 연결되지 않는 방사구금 리드 구멍 아래에서 연결된다.

CN201793822U는 폴리우레탄 섬유를 제조하기 위한 방사 헤드로서, 유입 홈 및 유입 홈과 연결된 모세관 구멍이 구비된 다수의 가공 구멍을 갖는 방사구금판을 갖는 방사 헤드를 개시한다. 본 개시에서, 모세관 단면은 직사각형이다.

CN103911677A는 덤벨 섬유를 생산하기 위한 방사구금판을 개시한다. 방사구금판 본체에는 덤벨 방사구금용 마이크로 포어가 구비되고, 다각형의 방사구금 미세 구멍과 직사각형의 중간 부분이 구비된 기하학적 형상이 형성된다.

CN103911677A는 PET 방사를 위한 바벨 형상의 모세관 및 방사구금 디자인을 개시한다.

CN201971936U는 건조를 향상시키기 위한, 스판덱스 생산용 삼각형 모세관을 기술한다.

KR2013064641A는 땅콩 형상의 섬유 제작용 방사구금판으로서, 서로 인접하게 위치되거나 좁은 슬롯을 통해 연결되는 2 개의 구멍 또는 모세관을 포함하는 방사구금판을 개시한다. 연결된 구멍은 그의 중심으로부터 0.13 내지 0.25 mm 떨어져 위치되고, 서로 인접한 구멍은 그의 중심으로부터 0.11 내지 0.40 mm 떨어져 위치되는 구현예가 개시된다.

EP1673495B1 및 WO2005035842A1은 습식 방사된 납작한 다중 필라멘트 탄성중합체 얀(elastomeric yarn)을 개시하는데, 상기 탄성중합체 얀은 주변 성형 채널을 갖는 회전하는 성형 실린더 위로 얀을 통과시켜 획득되고, 바람직하게는 폴리우레탄으로 이루어진다.

도그본 또는 로브 형상의 비 원형 단면을 갖는 스판덱스 섬유를 생산하는 대안적인 방법은 EP2337884B1, JP7197318A, JP53139847A, JP11124728A, DE1288235B, US6639041B2, US3840630A 및 CN104294439A에 개시되어 있다.

본 발명의 일 양태는 비 원형 또는 성형된 용액 방사식 스판덱스 필라멘트에 관한 것이다.

본 발명의 다른 양태는 비 원형 또는 성형된 용액 방사식 스판덱스 필라멘트를 생산하기 위한 방사구금에 관한 것이다.

본 발명의 다른 양태는 비 원형 또는 성형된 용액 방사식 스판덱스 필라멘트의 생산 방법에 관한 것이다.

도 1a는 비 원형 또는 성형된 용액 방사식 스판덱스 필라멘트의 생산에 사용되는 방사구금의 비 한정적 구현예의 도면이다. 이러한 비 한정적 구현예에서, 방사구금의 구멍 또는 모세관은 그의 중심으로부터 0.023 인치 이격된다.
도 1b는 도 1a의 방사구금으로 생산된 비 원형 또는 성형된 용액 방사식 스판덱스 필라멘트의 단면도이다.
도 2a는 비 원형 또는 성형된 용액 방사식 스판덱스 필라멘트의 생산에 사용되는 방사구금의 비 한정적 구현예의 도면이다. 이러한 비 한정적 구현예에서, 방사구금의 구멍 또는 모세관은 그의 중심으로부터 0.0150 인치 이격되고 0.0030 인치 폭의 좁은 슬롯을 통해 연결된다.
도 2b는 도 2a의 방사구금으로 생산된 비 원형 또는 성형된 용액 방사식 스판덱스 필라멘트의 단면도이다.
도 3a는 용액 방사식 스판덱스 필라멘트의 제조에 사용되는 방사구금의 도면이다. 이러한 구현예에서, 방사구금의 구멍 또는 모세관은 그의 중심으로부터 0.050 인치 이격된다.
도 3b는도 3a의 방사구금으로 생산된 용액 방사식 스판덱스 필라멘트의 단면도이다.
도 4a는 비 원형 또는 성형된 용액 방사식 스판덱스 필라멘트의 생산에 사용되는 방사구금의 비 한정적 구현예의 도면이다. 이러한 비 한정적 구현예에서, 방사구금에는 클러스터의 중심으로부터 0.0289 인치 이격되고 0.055 인치 폭의 직사각형 슬롯을 통해 연결되는 3 개의 구멍 또는 모세관이 존재한다.
도 4b는 도 4a의 방사구금으로 생산된 비 원형 또는 성형된 용액 방사식 스판덱스 필라멘트의 단면도이다.
도 5a는 3 개의 비 원형 필라멘트로 이루어지는 합사된 스판덱스 쓰레드라인의 생산에 사용되는 방사구금의 비 한정적 구현예의 도면이다. 이러한 비 한정적 구현예에는 3 쌍의 구멍 또는 모세관이 존재하며, 한 쌍의 구멍 또는 모세관 사이의 간격은 0.023 인치이고, 이들 쌍의 중심선 사이의 간격은 0.529 인치이다.
도 5b는 도 5a의 방사구금으로 생산된 비 원형 또는 성형된 용액 방사식 스판덱스 필라멘트의 단면도이다.
도 6은 비 원형 또는 성형된 용액 방사식 스판덱스 필라멘트의 생산에 사용되는 방사구금의 비 한정적 구현예의 도면이다. 이러한 비 한정적 구현예에서, 방사구금에는 3 개의 구멍 또는 모세관이 존재하는데, 각 구멍은 빗변이 0.023 인치인 등변 삼각형의 꼭지점에 위치한다.

본 발명자들은 도그본 또는 땅콩 형상의 필라멘트를 포함하되 이들로 한정되지 않는 비 원형 또는 성형된 용액 방사식 스판덱스 필라멘트가 건조를 촉진시킬 수 있는 더 넓은 표면적 및 더 얇은 막을 제공한다는 것을 이제 막 발견했다.

본 개시에 의해 비 원형 또는 성형된 용액 방사식 스판덱스 필라멘트 및 이의 제조 방법 및 장치가 제공된다.

본원에 사용된 바와 같이, 용어 "스판덱스(spandex)"는 적어도 85 중량%의 세그멘트화 폴리우레탄을 포함하는 장쇄 합성 중합체로서 통상적인 정의를 갖는다.

본원에 사용된 바와 같이, "비 원형 또는 성형된 용액 방사식 스판덱스 필라멘트"는 도그본(dogbone), 땅콩 형상 또는 이중 로브형(bilobal) 필라멘트를 비롯하여 3, 4, 5개 또는 6개 이상의 로브를 갖는 필라멘트와 같은 다중 로브형 필라멘트를 포함하도록 의미를 갖는다. 로브는 용도에 따라 크기가 비슷하거나 크기가 다양할 수 있다.

도 1a, 2a, 4a, 5a 및 6은 비 원형 또는 성형된 용액 방사식 스판덱스 필라멘트의 제조에 유용한 방사구금의 비 한정적 구현예를 도시한다. 본원에 도시된 바와 같이, 방사구금은 2 개 이상의 구멍을 포함할 수 있다(본원에서는 상호 교환 가능하게 모세관으로도 지칭됨). 하나의 비 한정적 구현예에서, 구멍 또는 모세관은 직경이 0.009 내지 0.025 인치이다. 구멍 또는 모세관은 도 1a 및 도 5a에 도시된 바와 같이 분리되거나, 도 2a 및 도 4a에 도시된 바와 같이 좁은 직사각형 슬롯을 통해 연결될 수 있다. 하나의 비 한정적 구현예에서, 좁은 직사각형 슬롯의 폭은 0.0025 내지 0.006이다. 하나의 비 한정적 구현예에서, 좁은 직사각형 슬롯의 폭은 0.0055 인치이다. 도 1b 내지 도 3b의 비교에 의해 도시된 바와 같이, 이들 구멍 또는 모세관의 간격은 비 원형 또는 성형된 용액 방사식 스판덱스 필라멘트의 바람직한 형성에 중요할 수 있다. 구멍 또는 모세관의 중심으로부터 측정했을 때의 간격은, 분리되었을 때, 바람직하게는 0.05 인치 미만, 0.04 인치 미만, 0.038 인치 미만, 0.035 인치 미만, 0.030 인치 미만, 또는 0.025 인치 미만이며, 0.016 인치보다 크거나 0.018 인치보다 크다. 구멍 또는 모세관의 중심으로부터 측정했을 때의 이격 간격은, 연결되었을 때, 0.05 인치 미만, 0.04 인치 미만, 0.038 인치 미만, 0.035 인치 미만, 0.03 인치 미만, 0.025 인치 미만, 또는 0.020 인치 미만이며, 0.01 인치 초과하거나, 또는 0.015 인치와 같다.

도 6은 3 개의 구멍 또는 모세관을 포함하는 판을 갖는 방사구금을 도시한다. 이러한 비 한정적 구현예에서, 구멍은 직경이 0.009 내지 0.015 인치이고 등변 삼각형 구성으로 배향된다. 이들 구멍은 클러스터를 형성하도록 병치된다. 하나의 비 한정적 구현예에서, 구멍은 도 4a에 도시된 바와 같이, 모세관 클러스터의 중심으로부터 각각의 모세관까지 방사상으로 연장되는 직사각형 슬롯을 통해 연결될 수 있다. 하나의 비 한정적 구현예에서, 직사각형 슬롯의 폭은 0.0030 인치이다. 하나의 비 한정적 구현예에서, 구멍 또는 모세관은 중심 점으로부터 0.0300 인치 미만의 위치에 있는 각각의 구멍 또는 모세관까지 모세관 클러스터의 중심으로부터 방사상으로 연장되는 직사각형 슬롯을 통해 연결되며, 슬롯의 폭은 0.055 인치이다. 이들 판은 본 발명에 따라 용액 건식 방사에 의해 비 원형 또는 삼중 로브 형상의 용액 방사식 스판덱스 필라멘트를 형성하는 데 유용하다.

따라서, 본 발명의 일 양태는, 2 개 이상의 근접하게 이격된 구멍 또는 모세관의 그룹을 포함하는 판을 갖는 방사구금을 사용하여 용액 건식 방사에 의해 생산된 비 원형 또는 성형된 용액 방사식 스판덱스 필라멘트에 관한 것이다.

비 한정적 일 구현예에서, 비 원형 또는 성형된 용액 방사식 스판덱스 필라멘트는 0.05 인치 미만으로 이격되되 0.016 인치보다 더 크게, 더 바람직하게는 0.018 인치보다 더 크게 이격된 2 개 이상의 구멍 또는 모세관을 포함하는 판을 갖는 방사구금을 사용하여 용액 건식 방사에 의해 생산된다. 하나의 비 한정적 구현예에서, 비 원형 또는 성형된 용액 방사식 스판덱스 필라멘트는 0.025 인치 미만으로 이격되되 0.016 인치보다 더 크게, 더 바람직하게는 0.018 인치보다 더 크게 이격된 2 개 이상의 구멍 또는 모세관을 포함하는 판을 갖는 방사구금을 사용하여 용액 건식 방사에 의해 생산된다. 하나의 비 한정적 구현예에서, 비 원형 또는 성형된 용액 방사식 스판덱스 필라멘트는, 0.05 인치 미만으로 이격되되 0.01 인치보다 더 크게 이격된 2 개 이상의 구멍 또는 모세관을 포함하는 판을 갖는 방사구금을 사용하여 용액 건식 방사에 의해 생산되며, 상기 구멍 또는 모세관은 폭이 0.0030 인치인 좁은 직사각형 슬롯을 통해 연결된다. 하나의 비 한정적 구현예에서, 구멍 또는 모세관의 직경은 약 0.009 내지 0.0230 인치이다.

하나의 비 한정적 구현예에서, 비 원형 또는 삼중 로브 형상의 용액 방사식 스판덱스 필라멘트는 3 개의 구멍 또는 모세관을 포함하는 판을 갖는 방사구금을 사용하여 용액 건식 방사 형태에 의해 생산된다. 이러한 비 한정적 구현예에서, 구멍은 직경이 0.009 내지 0.015 인치이고 등변 삼각형 구성으로 배향된다. 이들 구멍은 클러스터를 형성하도록 병치된다. 하나의 비 한정적 구현예에서, 구멍은 도 4a에 도시된 바와 같이, 모세관 클러스터의 중심으로부터 각각의 모세관까지 방사상으로 연장되는 직사각형 슬롯을 통해 연결될 수 있다. 하나의 비 한정적 구현예에서, 직사각형 슬롯의 폭은 0.0030 인치이다. 하나의 비 한정적 구현예에서, 구멍 또는 모세관은 중심 점으로부터 0.0300 인치 미만의 위치에 있는 각각의 구멍 또는 모세관까지 모세관 클러스터의 중심으로부터 방사상으로 연장되는 직사각형 슬롯을 통해 연결되며, 슬롯의 폭은 0.055 인치이다.

본 발명의 또 다른 양태는 비 원형 또는 성형된 용액 방사식 스판덱스 필라멘트의 생산을 위한 방사구금에 관한 것이다.

하나의 비 한정적 구현예에서, 방사구금은, 0.05 인치 미만으로 근접하게 이격되되 0.016 인치보다 더 크게, 더 바람직하게는 0.018 인치보다 더 크게 이격된 2 개 이상의 구멍 또는 모세관을 갖는 판을 포함한다. 하나의 비 한정적 구현예에서, 방사구금은 0.025 인치 미만으로 근접하게 이격되되 0.016 인치보다 더 크게, 더 바람직하게는 0.018 인치보다 더 크게 이격된 2 개 이상의 구멍 또는 모세관을 갖는 판을 포함한다.

하나의 비 한정적 구현예에서, 방사구금은, 0.05 인치 미만으로 근접하게 이격되되 0.01 인치보다 더 크게 이격된 2 개 이상의 구멍 또는 모세관을 갖는 판을 포함하며, 상기 구멍 또는 모세관은 폭이 0.0030 인치인 좁은 사각형 슬롯을 통해 연결된다. 하나의 비 한정적 구현예에서, 방사구금 상의 2 개 이상의 구멍 또는 모세관은 0.020 인치 미만으로 이격된다. 하나의 비 한정적 구현예에서, 방사구금 상의 2 개 이상의 구멍 또는 모세관은 0.015 인치 이격된다.

하나의 비 한정적 구현예에서, 각 모세관 또는 구멍의 직경은 0.009 내지 0.025 인치이다.

하나의 비 한정적 구현예에서, 방사구금은 3 개의 구멍 또는 모세관을 포함하는 판을 포함한다. 이러한 비 한정적 구현예에서, 구멍은 직경이 0.009 내지 0.015 인치이고 등변 삼각형 구성으로 배향된다. 이들 구멍은 클러스터를 형성하도록 병치된다. 하나의 비 한정적 구현예에서, 구멍은 도 4a에 도시된 바와 같이, 모세관 클러스터의 중심으로부터 각각의 모세관까지 방사상으로 연장되는 직사각형 슬롯을 통해 연결될 수 있다. 하나의 비 한정적 구현예에서, 직사각형 슬롯의 폭은 0.0030 인치이다. 하나의 비 한정적 구현예에서, 구멍 또는 모세관은 중심 점으로부터 0.0300 인치 미만의 위치에 있는 각각의 구멍 또는 모세관까지 모세관 클러스터의 중심으로부터 방사상으로 연장되는 직사각형 슬롯을 통해 연결되며, 슬롯의 폭은 0.055 인치이다.

이들 구현예에서, 방사구금은 하나 이상의 비 원형 필라멘트를 함유하는 다중 쓰레드라인의 생산을 위해 밀접하게 이격된 이러한 구멍 또는 모세관의 다중 그룹을 포함할 수 있다.

방사구금은 스판덱스 방사구금의 제조에 적합한 다양한 재료로 만들어질 수 있다. 비 한정적인 예가 317 스테인레스 강이다.

당업자가 본 개시를 읽으면 이해할 수 있는 바와 같이, 방사구금의 치수 및 형상뿐만 아니라 근접하게 이격된 구멍 또는 모세관의 수는 방사 셀의 형상(예: 원형 또는 사각형) 및 원하는 필라멘트의 수와 호환 가능하도록 선택될 수있다.

본 발명의 또 다른 양태는 비 원형 또는 성형된 용액 방사식 스판덱스 필라멘트를 생산하는 방법에 관한 것이다. 용액 건식 방사법에서, 스판덱스 중합체는 2 단계 공정에 의해 만들어진다. 제1 단계에서, 말단에 이소시아네이트를 갖는 우레탄 프리폴리머는 중합체 글리콜을 디이소시아네이트와 반응시킴으로써 형성된다. 일반적으로, 디이소시아네이트 대 글리콜의 몰비는 1.50 내지 2.50의 범위에서 조절된다. 원하는 경우, 이러한 프리폴리머화 단계에서 촉매를 사용하여 반응을 보조할 수 있다. 제2 단계에서, 우레탄 프리폴리머는 N,N-디메틸아세트아미드(DMAc)와 같은 용매에 용해되고, 단쇄 디아민 또는 디아민의 혼합물로 사슬 연장되어 스판덱스 용액을 형성한다. 스판덱스 중합체 용액에 다양한 첨가제를 첨가하여 섬유의 제조, 저장, 가공 및 사용 시에 외관, 성능 및 품질을 개선시킬 수 있다. 이러한 방법에서, 중합체 방사 용액은 방사 셀 내로 펌핑되어, 2 개 이상의 근접하게 이격된 구멍 또는 모세관을 갖는 판을 포함하는 방사 구금을 통해 중합체 용액을 가함으로써 섬유로 변환된다.

하나의 비 한정적 구현예에서, 방사구금은 0.05 인치 미만으로 근접하게 이격되되 0.016 인치보다 크게, 더 바람직하게는 0.018 인치보다 더 크게 이격된 2 개 이상의 구멍 또는 모세관을 갖는 판을 포함한다. 하나의 비 한정적 구현예에서, 방사구금은 0.025 인치 미만으로 근접하게 이격되되 0.016 인치보다 크게, 더바람직하게는 0.018 인치보다 크게 이격된 2 개 이상의 구멍 또는 모세관을 갖는 판을 포함한다.

하나의 비 한정적 구현예에서, 방사구금은 0.05 인치 미만으로 근접하게 이격되되 0.01 인치보다 크게 이격된 2 개 이상의 구멍이나 모세관을 갖는 판을 포함하되, 상기 구멍 또는 모세관은 폭이 0.0030 인치인 좁은 직사각형 슬롯을 통해 연결된다. 하나의 비 한정적 구현예에서, 방사구금 상의 2 개 이상의 구멍 또는 모세관은 0.020 인치 미만으로 이격된다. 하나의 비 한정적 구현예에서, 방사구금 상의 2 개 이상의 구멍 또는 모세관은 0.015 인치 이격된다.

하나의 비 한정적 구현예에서, 방사구금은 3 개의 구멍 또는 모세관을 포함하는 판을 포함한다. 이러한 비 한정적인 구현예에서, 구멍의 직경은 0.009 내지 0.015 인치이고 등변 삼각형 구성으로 배향된다. 이들 구멍은 클러스터를 형성하도록 병치된다. 하나의 비 한정적 구현예에서, 구멍은 도 4a에 도시된 바와 같이, 모세관 클러스터의 중심으로부터 각각의 모세관까지 방사상으로 연장되는 직사각형 슬롯을 통해 연결될 수 있다. 하나의 비 한정적 구현예에서, 직사각형 슬롯의 폭은 0.0030 인치이다. 하나의 비 한정적 구현예에서, 구멍 또는 모세관은 중심 점으로부터 0.0300 인치 미만의 위치에 있는 각각의 구멍 또는 모세관까지 모세관 클러스터의 중심으로부터 방사상으로 연장되는 직사각형 슬롯을 통해 연결되며, 슬롯의 폭은 0.055 인치이다.

이들 구현예 중 임의의 하나에서, 방사구금은 근접하게 이격된 구멍 또는 모세관으로 이루어진 다수의 그룹을 단일 방사 셀 내에 포함하여 하나 이상의 비 원형 필라멘트를 함유하는 다수의 쓰레드라인을 생산할 수 있다.

근접하게 이격된 서로 인접한 필라멘트들이 방사구금을 빠져나가면서 융합되어 비 원형 또는 성형된 용액 방사식 스판덱스 필라멘트를 섬유를 형성한다. 필라멘트의 융합은 용매 농도가 완전히 융합된 필라멘트를 형성하기에 충분한 영역에서 발생하는 것이 바람직하다. 다수의 융합된 필라멘트는 셀 출구 아래에 위치된 가연 제트(false twist jet)에 의해 셀의 더 아래에서 합사되어 원하는 두께의 최종 제품을 제공할 수 있다. 가연 제트의 꼬임 작용은, 필라멘트들이 다소 건조하지만 접착되어 다수의 비 원형 필라멘트를 포함하는 합사된 쓰레드라인을 형성할 정도로 충분히 점착성을 갖게 되는 위치까지 셀 위로 퍼진다. 방사 셀을 빠져 나간 후, 스판덱스 쓰레드라인은 쓰레드라인 윤활성(lubricity)을 개선하고 패키지에 대한 점착성을 감소시키기 위해 마감재로 처리될 수 있다.

다음 섹션은 본 발명의 비 원형 또는 성형된 용액 방사식 스판덱스 필라멘트를 비롯하여 방사구금 및 이의 제조 방법에 대한 추가의 예시를 제공한다. 이들 실시예는 단지 예시적인 것이며 어떤 식으로든 본 발명의 범주를 제한하도록 의도되지 않는다.

실시예

실시예 1: 22/1 862W 비 원형 또는 도그본 형상의 필라멘트의 생산

도 2a에 도시된 바와 같은 방사구금을 사용하여 본 발명에 따라 생산된 22 dtex 단일 필라멘트(mono-filament) 도그본 스판덱스를 평가하였다.

방사 공정이 허용 가능한 파단 수준으로 실행되는 것을 확인하였다. 생성된 스판덱스 쓰레드라인의 단면이 도 2b에 도시되어 있다. ASTM D 2731-72의 일반적인 방법에 따라 스판덱스 쓰레드라인의 강도 및 탄성 특성을 측정하였다. 2 인치(5 cm)의 게이지 길이 및 0~300% 연신 사이클(elongation cycle)을 갖는 3 개의 필라멘트를 각각의 측정에 사용하였다. 샘플을 분당 50 cm의 일정한 연신율로 5 회 순환시켰다. 연장 초기 동안 스판덱스에 가해지는 응력인 하중력(load power)을 제1 사이클에서 200% 연장 시 측정하였으며, 이는 쓰레드라인 당 센티뉴턴(cN)으로 보고되어 있다. 무하중력(unload power)은 제5 무하중 사이클 동안 200% 연장 시의 응력이며, 이 또한 센티뉴턴(cN)으로 보고되어 있다. 제6 연장 사이클에서 파단 시의 연신율 및 강도를 측정하였다. 표 1은 22 dtex의 단일 필라멘트 도그본 스판덱스 샘플에 대한 물성을 보여 준다.

실시 예 2: 44 dtex의 3 필라멘트 스판덱스의 생산

44 dtex의 3 필라멘트 스판덱스의 샘플을 도 5a에 도시된 바와 같은 방사구금을 사용하여 통상적인 스판덱스 건식 방사 공정을 통해 생산하였다. 방사 중의 파단 수준은 허용 가능했다. 생산된 쓰레드라인의 단면은 도 5b에 도시되어 있다. 스판덱스의 물성은 표 2에 도시되어 있다.

실시 예 3: 일련의 22 dtex의 단일 필라멘트 스판덱스 섬유의 생산

일련의 22 dtex의 단일 필라멘트 스판덱스 섬유를 원형 구멍 또는 모세관을 갖는 방사구금을 사용하여 일정한 방사 조건에서 생산하고, 도 2a에 도시된 바와 같은 구멍 또는 모세관을 갖는 방사구금, 및 도 4a에 도시된 바와 같은 구멍 또는 모세관을 갖는 방사구금을 사용하여 동일한 방사 조건에서 생산하였다. 잔류 용매에 대해 섬유 각각을 분석하였다. 분석 결과는 표 3에 도시되어 있다.

스판덱스 얀의 DMAc는 용매에서 추출하여 확인하고, 추출물 중의 DMAc는 화염 이온화 검출기로 가스 크로마토그래피에 의해 분석한다. 사용된 용매는 메탄올 또는 물과 같은 극성 유기 용매일 수 있다.

분석 방법은 다음과 같다: (1) 스판덱스 얀 2 ± 0.2 g을 밀봉 가능한 캡이 구비된 바이알에 넣고 용매 50 mL를 첨가함; (2) 시료 바이알을 가열 블록 또는 오븐에 넣고 적어도 15분 동안 약 60°C까지 가열함; (3) 분석용 GC 바이알에 용매의 분액을 둠; (4) 시료 용액을 GC-FID로 분석함; (5) 알려진 표준 또는 표준 교정 곡선과 관련하여 용액의 DMAc 농도를 결정함.

얀 중의 DMAc 농도는 다음 연산을 사용하여 결정하였다:

스판덱스 얀 중의 DMAc 농도, wt. % = 용매 중 DMAc 농도 (μg/mL) * 50 mL 용매 * 희석 배수 * 추출된 얀의 100% 중량(g) * 1,000,000 (μg/g)

(1:4 희석의 경우 희석 배수 = 4이고, 희석하지 않은 경우는 1임)

Claims (26)

1. 비 원형 또는 성형된 용액 방사식 스판덱스 필라멘트로서, 0.038 인치 미만으로 이격되되 0.016 인치보다 크게 이격된 2 개의 구멍 또는 모세관을 한 쌍 이상 포함하는 판을 갖는 방사구금을 사용하여 용액 건식 방사에 의해 생산된, 스판덱스 필라멘트.
2. 제1항에 있어서, 상기 방사구금 상의 상기 2 개의 구멍 또는 모세관은 0.025 인치 미만으로 이격되는, 스판덱스 필라멘트.
3. 비 원형 또는 성형된 용액 방사식 스판덱스 필라멘트로서, 0.038 인치 미만으로 이격되되 0.01 인치보다 크게 이격된 2 개의 구멍 또는 모세관을 한 쌍 이상 포함하는 판을 갖는 방사구금을 사용하여 용액 건식 방사에 의해 생산되며, 상기 방사구금 상의 상기 2 개의 구멍은 폭이 0.0030 인치인 좁은 직사각형 슬롯을 통해 연결되는, 스판덱스 필라멘트.
4. 제3항에 있어서, 상기 방사구금 상의 상기 2 개의 구멍 또는 모세관은 0.025 인치 미만으로 이격되는, 스판덱스 필라멘트.
5. 제3항에 있어서, 상기 방사구금 상의 상기 2 개의 구멍 또는 모세관은 0.020 인치 미만으로 이격되는, 스판덱스 필라멘트.
6. 제5항에 있어서, 상기 방사구금 상의 상기 2 개의 구멍 또는 모세관은 0.015 인치 이격되는, 스판덱스 필라멘트.
7. 비 원형 또는 성형된 용액 방사식 스판덱스 필라멘트 생산용 방사구금으로서, 0.035 인치 미만으로 이격되되 0.016 인치보다 크게 이격된 2 개의 구멍 또는 모세관을 한 쌍 이상 갖는 판을 포함하는, 방사구금.
8. 제7항에 있어서, 상기 방사구금 상의 상기 2 개의 구멍 또는 모세관은 0.025 인치 미만으로 이격되는, 방사구금.
9. 비 원형 또는 성형된 용액 방사식 스판덱스 필라멘트 제조용 방사구금으로서, 0.035 인치 미만으로 이격되되 0.01 인치보다 크게 이격된 2 개의 구멍 또는 모세관을 한 쌍 이상 갖는 판을 포함하며, 상기 방사구금 상의 상기 2 개의 구멍 또는 모세관은 폭이 0.0030 인치인 좁은 직사각형 슬롯을 통해 연결되는, 방사구금.
10. 제9항에 있어서, 상기 방사구금 상의 상기 2 개의 구멍 또는 모세관은 0.025 인치 미만으로 이격되는, 방사구금.
11. 제9항에 있어서, 상기 방사구금 상의 상기 2 개의 구멍 또는 모세관은 0.020 인치 미만으로 이격되는, 방사구금.
12. 제11항에 있어서, 상기 방사구금 상의 상기 2 개의 구멍 또는 모세관은 0.015 인치 이격되는, 방사구금.
13. 비 원형 또는 성형된 용액 방사식 스판덱스 필라멘트의 생산 방법으로서, 제7항 내지 제12항 중 어느 한 항의 방사구금을 통해 중합체 방사 용액을 압출하는 단계를 포함하는, 방법.
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제
20. 삭제
21. 삭제
22. 삭제
23. 삭제
24. 삭제
25. 삭제
26. 삭제

Images