KR20010102353A - 재활용 재료로부터의 엘라스탄 섬유의 제조 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엘라스탄 재활용 재료를 사용하여 건식 또는 습식 방사 방법에 따라 방사액으로부터 엘라스탄 섬유를 제조하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 상기 재활용 재료는 임의로는 임의의 비율로 새로운 엘라스탄 재료의 용액을 혼합함으로써 보충될 수 있다.

Description

재활용 재료로부터의 엘라스탄 섬유의 제조 방법 및 장치 {Method and Device for Producing Elastane Threads from Recycling Material}

본 발명은 엘라스탄 재활용 재료를 사용하여 임의로는 새로운 엘라스탄 재료의 용액을 임의의 비율로 혼합함으로써 보충될 수 있는 방사액으로부터 건식 또는 습식 방사 방법에 의해 엘라스탄 섬유를 제조하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

엘라스탄 섬유는 현재 2가지 기본적으로 상이한 방법인 건식 방사 방법 및 습식 방사 방법에 의해 주로 제조된다. 건식 방사 방법에서, 통상 디메틸아세트아미드중의 폴리우레탄 용액의 방사 용매는 방사 캐비넷에서 방사된 섬유로부터 제거되고, 이 제거는 방사 캐비넷에서 고온 가스에 의해 방사 캐비넷을 가열함으로써 수행된다. 엘라스탄 섬유를 제조하기 위한 습식 방사 방법에서, 방사하려는 엘라스탄 용액은 통상 탈기된 후, 예비 여과되어 방사조로 이송된다. 이어서 중합체 용액이 여과되고, 첨가제의 임의적인 추가 도입후 방사액이 계량 펌프에 의해 방사구로 운반된다. 이 과정은 예를 들어 문헌 (F. Fourne in Chemiefasern/ Textilindustrie 44/96th Year, June 1994, page 365) 또는 US-A 제3 526 689호에 기재되어 있다.

엘라스탄 용액이란 디메틸아세트아미드 또는 디메틸포름아미드와 같은 적합한 용매중의, 통상적으로 경성 및 연성 세그먼트로 이루어진 폴리우레탄 또는 폴리우레탄 우레아의 용액을 의미한다. 통상 의도하는 용도에 따라 폴리에스테르 디올 또는 폴리에테르 디올이 폴리우레탄(폴리우레탄 우레아)중으로 연성 세그먼트로서 혼입된다.

다양한 용액 방법에 의해 제조되는 새로운 방사액은 일반적으로 엘라스탄 섬유를 제조하는데 사용된다. 수행가능한 용액 방법은 예를 들어 US-A 제3 428 711호에 기재되어 있다. 보다 양호한 용액 방법은 DE 제43 27 805 A1호 및 DE 제42 22 772 A1호에 개시되어 있다. DE 43 27 805호의 경우, 액체 반응 물질의 흐름으로부터 출발하고 이 물질은 엘라스탄 용액을 제조하기 위해 마이크로파 공동 공명기에서 가열되는 반면, DE 42 22 772호는 특수 다단계 노즐 반응기를 사용함으로써 안정한 점도를 가지며 겔화가 낮은 엘라스탄 방사액을 제조하는 방법을 기재하고 있다. 복잡한 제조 방법의 다이어그램이 문헌(Chemiefasern/Textilindustrie 44/96th Year, June 1994, page 393, 도 3)에 재현되어 있다.

순수한 재활용 재료, 예를 들어 이미 방사된 섬유상 엘라스탄 재료가 사용되는 엘라스탄 재료의 용액 방법은 지금까지 단지 매우 특정한 중합체 조성물에 대해서만 공지되어 있다.

캐나다 특허 CA 제771086호에 따르면, 메타크실릴렌디아민, 폴리글리콜 및 디이소시아네이트로부터 제조된 스판덱스 방적사는 용매를 사용하여 용해되고, 여과되고, 재가공되어 노즐을 통한 건식 방사에 의해 엘라스탄 섬유를 형성할 수 있다. 용액이 가능할 수 있도록, 방적사는 선형 중합체 구조를 가져야 한다. 그러나, 일반적으로 통상의 엘라스탄 방적사는 비우레트 및 알로파네이트 결합 형태의그물망을 갖는 가교된 구조를 가지며, 따라서 용이하게 용액으로 될 수 없다.

또다른 공지된 방법에서, 일본 공개 JP 56122836호에 따르면 엘라스탄의 고형 조각이 클로로아세트알데히드 및 강산, 예를 들어 황산과 함께 이소프로필 알코올중에 용해되고, 형성된 용액은 합성 가죽의 제조에 추가 사용된다. 엘라스탄 섬유를 위한 사용은 기재되어 있지 않다. DD 제143916호는 사슬 연장 반응시 재활용된 폴리우레탄 용액의 첨가에 의한 폴리우레탄-폴리우레아 용액의 제조를 기재하고 있다. 그러나, 이러한 종류의 용액은 단지 합성 가죽 제조에서만 적합하고, 엘라스탄 섬유의 제조에 대해서는 적합하지 않다. 재료를 활용하는 이러한 방법, 소위 재료 재활용 방법이외에, 원료를 재사용하는 방법, 소위 화학적 재활용 방법이 또한 공지되어 있다(문헌(E. Weigand, Plastverarbeiter 1995 46(2) page 88-92) 참조). 화학적 재활용 방법에서, 폴리우레탄 재료는 예를 들어 가압하에 과열 증기를 이용한 가수분해에 의해 디아민 및 폴리에테르 폴리올로 다시 전환된다. 폴리우레탄을 전환시키는 다른 가능한 방식은 수소 첨가, 열분해 또는 고온 가스화에 의해 제공된다.

지금까지 예를 들어 방적사 제조로부터의 통상의 폐 엘라스탄에 대한 재활용 방법이 발견되지 않은 이유는 모든 용액 방법에서 폐 엘라스탄을 용액으로 만들기 위해서는 높은 용액 온도, 통상 100℃ 이상을 적용하는 것이 필연적이다는 사실에 있다. 그러나, 이러한 온도에서 용액의 점도는 매우 증가하여 더이상 가공이 수행될 수 없다.

임의의 엘라스탄 제조 방법에서와 같이, 폐재료가 예를 들어 제조 과정의 교란시, 다른 유형 및 선밀도로의 방사시 또는 결점이 있는 배치의 결과로서 잔류 섬유 형태로 발생하며, 중합체 재료의 원료 가격이 대체로 5.00 DM/kg 중합체 이상으로서 높기 때문에 폐 엘라스탄의 재사용이 경제적인 관점에서 볼 때 큰 관심사이다. 또한, (쏟아버리거나 연소에 의한) 섬유상 폐재료의 제거는 마찬가지로 매우 비용 집약적이므로 폐 엘라스탄의 재가공을 가능하게 하는 방법을 제공하는 것이 환경적 측면에 볼때 매우 적절하다.

상기 목적은 엘라스탄 재활용 재료를 사용하며 임의로는 새로운 엘라스탄 방사액을 임의의 중량비로 혼합함으로써, 2급 지방족 아민, 바람직하게는 디에틸 아민을 방사 용액에 첨가함으로써 수행될 수 있는, 건식 또는 습식 방사 방법에 의해 방사액으로부터 엘라스탄 섬유를 제조하는 방법 및 장치에 의해 달성된다.

본 발명은

a) 엘라스탄 재료, 특히 엘라스탄 섬유로부터 얻어진 폐재료를 절단하고, 특히 0.1 mm 이상, 바람직하게는 1 mm 이상, 특히 바람직하게는 2 내지 10 mm, 가장 바람직하게는 3 내지 5 mm의 절단 길이로 절단하는 단계,

b) 절단된 엘라스탄 재료, 및 고형 엘라스탄의 함량을 기준으로 0.1 내지 2 중량％의 2급 지방족 아민을 방사 용매중으로 도입하는 단계,

c) 절단된 엘라스탄 재료, 방사 용매 및 2급 지방족 아민의 혼합물을 균질화하면서 60 내지 150℃의 온도에서 가열하는 단계,

d) 생성된 균질 엘라스탄 방사액을 예비 여과하는 단계,

e) 임의로는 새로운 엘라스탄 용액을 첨가하면서, 엘라스탄 방사액을 70 내지 140℃에서 새로운 엘라스탄 용액, 바람직하게는 동일한 고형분 농도를 갖는 새로운 엘라스탄 용액과 함께 임의의 혼합비로 혼합하고 가열을 계속하는 단계,

f) 생성된 방사액을 70℃ 이하, 바람직하게는 50 내지 70℃의 온도로 냉각시키고 한번 더 여과하는 단계, 및

g) 마감된 방사액을 임의로는 예를 들어 교반에 의해 재혼합하고, 탈기하고, 이어서 건식 방사 방법 또는 습식 방사 방법에 의해 엘라스탄 섬유로 방사하는 단계

를 특징으로 하는, 임의로는 새로운 엘라스탄 용액을 첨가하면서, 엘라스탄 재활용 재료의 방사액을 사용하는 건식 방사 방법 또는 습식 방사 방법에 의해 엘라스탄 섬유를 제조하는 방법을 제공한다.

바람직하게는 폐 엘라스탄은 폴리에테르를 기재로 하는 엘라스탄 및 폴리에스테르를 기재로 하는 엘라스탄 모두로 이루어지거나, 임의의 혼합비로 혼합된 폴리에테르 및 폴리에스테르 함유 엘라스탄의 폐재료로 이루어져 있다.

사용되는 2급 지방족 아민은 고형 엘라스탄을 기준으로 바람직하게는 0.3 내지 1 중량％, 특히 바람직하게는 0.5 내지 0.8 중량％의 양의 특히 디에틸아민(DEA)이다.

단계 g)에서 마감된 방사액의 농도는 22 내지 45 중량％, 바람직하게는 30 내지 40 중량％이다.

디메틸아세트아미드는 바람직하게는 방사 용매로서 사용된다.

혼합된 방사액의 경우, 엘라스탄 방사액은 단계 e)에서 새로운 엘라스탄 용액과 함께 5 내지 60분 동안 혼합된다.

단계 b) 및 c)에서 총 혼합 시간은 유리하게는 10분 이상, 바람직하게는 60 내지 150분, 특히 바람직하게는 90 내지 120분이다.

단계 c)에서 용액 온도는 유리하게는 80 내지 120℃이다.

폐 엘라스탄 용액과 새로운 엘라스탄 용액의 혼합물이 사용되는 경우, 단계 b)에서가 아니라 단계 e)에서 2급 아민, 특히 디에틸아민을 새로운 엘라스탄 용액에 2급 아민과 새로운 엘라스탄 용액의 원료 배치 형태로 첨가하는 것이 특히 유리하다.

재활용 방사액 및 새로운 용액은 바람직하게는 정적 혼합기에서 바람직하게는 70 내지 140℃, 특히 100 내지 120℃에서 5 내지 30분 동안 함께 혼합되고, 이어서 방사액이 50 내지 70℃로 냉각된다.

재활용 방사액 및 새로운 엘라스탄 용액을 포함하는 총 방사액의 고형분 농도에 비례하는 재활용 방사액의 고형분 함량은 바람직하게는 10 중량％ 이상, 바람직하게는 20 중량％ 이상이다.

습식 방사 방법에 의한 방사액의 방사는 특히 노즐 구멍 직경이 0.10 내지 0.3 mm, 바람직하게는 0.1 내지 0.2 mm인 방사구로부터 더욱 효과적으로 수행된다.

단계 a)의 엘라스탄 재료는 바람직하게는 조금씩, 특히 계량/칭량 장치를 통해, 바람직하게는 1 내지 10 kg/분, 특히 바람직하게는 3 내지 5 kg/분으로 앞서 제조된 방사액중의 교반 분산기에 의해 생성된 소용돌이중으로 도입된다.

또한, 본 발명은 특히 선밀도가 10,000 dtex 이하이고 섬유 강도가 0.5 내지0.95 cN/dtex, 바람직하게는 0.7 내지 0.9 cN/dtex이고, 파단 연신률이 500 내지 750％, 바람직하게는 550 내지 700％인 본 발명에 따른 방법으로부터 얻어진 엘라스탄 섬유를 제공한다.

또한, 본 발명은 고형물용 입구, 혼합기 및 분산 유닛을 갖는 가열가능한 혼합조, 혼합조의 하류에 연결된 정적 혼합 부재를 갖는 혼합 대역, 혼합 부재를 갖는 냉각 대역, 및 제조된 엘라스탄 방사액을 후속적으로 여과하기 위한 여과 유닛으로 적어도 이루어진, 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 장치를 제공한다.

분산 유닛은 특히 적어도 하나, 특히 두개의 교반 분산기로 이루어진다.

교반 분산기에는 바람직하게는 스크류형 세그먼트 기구가 장착되어 있다.

스크류형 세그먼트 기구는 특히 흡인 절단기, 웨브(webbed) 고리, 혼련용 나선 및 다중 유동 기구로부터 선택된다.

혼합조의 혼합기는 바람직하게는 앵커 혼합기이고, 혼합조에는 혼합기의 내부 부속용 추가 세정 장치가 제공된다.

놀랍게도, 본 발명에 따라 방사 캐비넷으로부터의 엘라스탄 보빈 재료 및 모직을 적합한 도구를 갖는 절단 밀에서 특히 절단 길이가 대략 3 내지 5 mm인 단섬유로 절단하는 것에 어려움이 없다는 것이 밝혀졌다. 밀도가 대략 0.2 g/cm³인 이러한 단섬유는 예를 들어 사일로로부터 방사액의 제조에 사용되는 혼합조중으로 점착 및 막힘없이 나선 및 나사상으로 흠이 없게 운반될 수 있다.

특수 혼합 유닛이 섬유상 폐 재료로부터 적합한 방사액의 제조에 특히 도움이 된다. 다양한 교반기 부속물이 있는 단일축 교반 탱크에서의 실험은 매우 긴 용해 시간 및 혼합 시간, 및 혼합된 재료의 높은 점도로 인한 매우 높은 특정 구동력 때문에 만족스러운 결과가 달성될 수 없음을 나타내었다. 또한, 이미 방사 용매(DMAC)를 함유하는 교반 탱크에서 폐 엘라스탄 단섬유의 첨가가 증가하는 경우, 2급 지방족 아민, 예를 들어 디에틸아민(DEA)이 방사액에 고형분 엘라스탄을 기준으로 0.5 중량％ DEA의 상기 언급된 양으로 첨가되는 경우에만 점도가 조절될 수 있고 감소될 수 있다는 것이 명백해졌다. 2급 지방족 아민의 첨가가 없다면, 용해, 혼합 및 가열은 점도가 급속히 증가하는 방사액을 초래한다. 그러한 방사액은 더이상 기술적으로 조절될 수 없다. 이러한 방사액은 매우 점성이어서 겔화되는 경향이 있고, 또한 고압이 요구되어 더이상 운반가능하지 않다. 그 후, 방사 공정에 요구되는 점도는 접촉 시간에 따라 예를 들어 디에틸아민 함유 방사액을 150℃ 이하의 온도로 가열함으로써 조정될 수 있다. 엘라스탄 섬유의 건식 또는 습식 방사용 방사액을 제조하기 위해 용액과 2급 지방족 아민을 반응시킴으로써 매우 진한 엘라스탄 용액의 점도를 조정하는 것은 이미 DE 제44 46 339호에 기재되어 있다. 이제, 2급 아민이 엘라스탄 재료의 직접적인 마무리 작업에도 사용될 수 있다는 것은 놀랍다.

상기 이미 언급된 바와 같이 다양한 교반기 부속물이 구비된 단일축 교반 탱크는 2급 지방족 아민을 방사 용매에 적용하는 경우조차도 단독으로는 폐 엘라스탄 섬유로부터 적합한 방사액을 제조하기에 충분하지 않다. 이는 교반 탱크의 가장 자리에의 점착을 초래하고 교반 탱크 내부에서 막힘을 초래한다. 달리 말하면, 아민의 첨가에도 불구하고, 섬유로 흠없이 방사될 수 없는 불균일한 방사액이 얻어진다.

예기치 않게, 방사액을 제조하기 위해 특정한 특성을 갖는 혼합조로 시작하는 경우, 이러한 문제가 해결될 수 있다는 것이 드디어 밝혀졌다.

매우 특히 적합한 혼합 및 분산기는 가열 및 냉각용 이중 맨틀, 용해기가 있는 적어도 1개, 바람직하게는 2개의 혼합 축뿐만 아니라 앵커 혼합기가 있는 혼합 축이 장착된 유닛인 것으로 드디어 입증되었다(도 1 참조). 혼합 축은 유리하게는 스크류형 세그먼트 기구, 예를 들어 흡인 절단기, 웨브 고리, 혼련용 나선 또는 다중 유동 기구가 갖추어져 있다. 생성물과 접촉하는 조의 내벽상에 중합체의 점착성 퇴적을 방지하기 위해, 앵커 혼합기에 바람직하게는 스프링으로 탑재된 세정 세그먼트가 장착되어 있다.

그러한 혼합 및 분산기에 의해, 초기에 방사 용매(특히 디메틸아세트아미드) 및 2급 지방족 아민을 사용함으로써 그리고 폐 단섬유를 첨가함으로써 고형분 함량이 40 중량％ 이하인 엘라스탄 방사액을 성공적으로 제조하는 것이 가능하며, 그 후 이 용액은 양호한 섬유 특성을 갖는 엘라스탄 섬유로 흠없이 방사될 수 있다.

균질한 용액 방법을 달성하기 위해 폐 섬유를 계량/칭량 장치를 통해 일정한 시간 반복으로 첨가하는 것이 유리한 것으로 입증되었다.

더욱이, 본 발명에 따라 섬유의 양호한 습윤 및 용액을 달성하기 위해 가능한 한 폐 단섬유를 혼합 축에 의해 초래되는 액체 소용돌이의 근방에 도입하는 것이 특히 유리한 것으로 밝혀졌다.

기재된 용액 방법은 건식 및 습식 방사 방법 모두에 의해 엘라스탄 섬유로 방사될 수 있는 방사액을 제조하는데 적합하다. 습식 방사 방법보다 건식 방사 방법에서 뚜렷하게 높은 요구되는 방사 점도는 아민 함량, 용액의 온도 및 가열기내 체류 시간을 통해 조정될 수 있다(도 2 및 3 참조).

순수한 재활용 재료로부터의 방사액 이외에, 또한 새롭게 제조된 엘라스탄 방사액이 있는 혼합물은 상기 기재된 바와 같이 임의의 혼합비로 제조될 수 있다.

방사액의 성질은 방사액이 예를 들어 폴리에스테르 또는 폴리에테르 함유 섬유상 물질 또는 이들의 혼합물을 어떠한 조성으로 용해시켜 제조된 것이건 간에 본원 명세서에서는 상관 없다(표 1 참조). 모든 경우에, 양호한 섬유 품질을 갖는 엘라스탄 섬유가 그러한 방사액으로부터 제조될 수 있다.

엘라스탄 폐재료(예를 들어, 섬유 또는 모직)는 섬유 제조를 위한 통상의 제제, 특히 광유 또는 폴리알킬실록산, 예를 들어 폴리디메틸실록산 PDMS 및(또는) 에톡실화 PDMS 기재의 오일 또는 지방산의 금속염(예를 들어, Mg 스테아레이트) 또는 히드로탈사이트 단독 또는 임의의 혼합물을 15 중량％ 이하로 함유할 수 있다.

새로운 용액 및 재활용 재료의 혼합물을 사용하는 방법이 특히 연속식 작업에 적합하다. 순수한 재활용 용액의 사용은 특히 회분식 작업에 적절하다.

고형분 함량이 40 중량％ 이하인 엘라스탄 방사액은 기재된 장치 및 용액 방법을 이용하여 용이하게 제조될 수 있다(실시예 11, 표 1 참조).

방사액의 제조 이외에, 방사액의 품질이 또한 본 발명에 따른 재활용 방법에 결정적이다. 방사액의 양호한 품질은 여과 유닛에서의 압력의 급격한 증가 없이쉽게 여과가능한 방사액 및 오랜 노즐 수명을 얻게 하고, 따라서 높은 생성물 수율을 얻게 한다.

본 발명에 따라, 제안된 용액 방법이 오랜 노즐 수명을 달성하기 위해 노즐 구멍 직경이 0.10 내지 0.3 mm, 특히 0.1 내지 0.2 mm인 방사구를 사용하는 습식 방사 방법과 특히 유리하게 합쳐질 수 있다는 것이 밝혀졌다. 미세한, 예를 들어 0.10 mm 미만의 노즐 구멍 직경의 경우, 노즐의 전면에서 방사액 압력의 상당히 증가된 생성이 가능하게 일어날 수 있고, 이는 뚜렷하게 짧은 노즐 수명을 초래한다. 0.3 mm 초과의 노즐 구멍 직경은 매우 낮은 분무 속도(5 미만)를 가지며 가능하게는 방사에 있어 매우 긴 지연(50 초과)을 초래하고, 이는 불안정한 방사 방법 및 고착시 파손된 섬유를 생성한다.

분무 속도(S)는

S=4·F/(Z·d²·π·100)(m/분)

식중, F는 운반률(ccm/분)이고,

Z는 노즐 구멍의 수이고,

d는 노즐 구멍 직경(cm)이다.

도 1 내지 3과 관련하여 하기 실시예는 본 발명을 더욱 설명한다. 주어진 모든 백분률은 달리 언급이 없는 한 중량 단위이다.

도 1은 폐 섬유로부터 엘라스탄 용액을 제조하기 위한 장치의 구조를 나타낸다.

도 2는 상이한 처리 온도에서 실시예 1의 방사액의 시간에 따른 점도의 감소를 나타낸다.

도 3은 재활용 재료로부터 얻어진 상이한 방사액의 시간에 따른 점도의 감소를 나타낸다.

<실시예 1>

a) 재활용 재료로부터 방사액의 제조

디메틸아세트아미드(DMAC) 280 kg 및 디에틸아민(DEA) 600 g을 600 l의 혼합조(1)(도 1 참조)중으로 입구(2)를 통해 도입하였다. 2종의 액체를 교반하고, 실온에서 앵커 혼합기(3)에 의해 함께 혼합하였다. 그 후, 흡인 절단기, 용해기 디스크 및 혼련용 나선을 포함하는 스크류형 세그먼트 기구(5)가 장착된 용해기(4)(분산 유닛)를 작동시켰다. 혼합조(1)의 맨틀 가열을 80℃로 조정하였다. 그 후, 잔류 보빈으로부터 기원하는 길이 3 내지 5 mm로 절단된 섬유상 엘라스탄 재료를 교대로 조금씩 4 kg/분의 속도로 저울(나타내지 않음)을 경유하여 충전기 목(6)을 통해 혼합조(1)중으로 나선형으로 운반하였다. 섬유상 엘라스탄 재료는 연성 세그먼트의 성분으로서 폴리에테르(PET)를 함유하는 섬유상 엘라스탄 재료 60 kg 및 연성 세그먼트의 성분으로서 폴리에스테르(PES)를 함유하는 섬유상 엘라스탄 재료 60 kg로 이루어졌고, 이를 상기 언급한 바와 같이 저울을 통해 교대로 도입하였다. 고형분 농도는 30 중량％이었고, 디에틸아민(DEA)의 비율은 고형 엘라스탄을 기준으로 0.5 중량％이었다.

절단된 섬유상 엘라스탄 재료를 재료가 용해기(4, 5)에 의해 생성된 소용돌이중으로 도입되는 방식으로 조금씩 첨가하였다. 용해기(4, 5)를 700회전/분으로 작동시켰고, 대략 30분 후, 섬유의 도입을 완료했을 때 1500 회전/분으로 대략 85분 더 작동시켰다. 따라서, 총 교반 시간은 대략 115분이었다.

이 과정에서, 혼합물의 온도는 생성된 혼합 에너지로 인해 대략 110℃로 상승하였다. 50℃에서 측정된 생성된 방사액의 점도는 60분의 교반 시간후 146 Pa·s이고 처리 시간의 종료 시점에서 48 Pa·s이었다. 이어서, 방사액을 노트 스크린(13)에 통과시키고, 방사액 b)와 함께 가열된 정적 혼합기(7)에 통과시켰다(도 1 참조).

b) 적합한 습윤 방사 점도를 갖는 새로운 용액으로부터의 방사액의 제조 및 방사액 a)와의 혼합

DE-A 제42 22 772호의 실시예 2에서와 같이 제조되고 방사 점도(50℃에서 측정됨)가 138 Pa·s인 30 중량％ 엘라스탄 방사액을 교반 탱크(8)에 두었다(도 1 참조). (DE-A 제42 22 772호의 내용은 본 명세서에 개시 내용으로서 포함됨) 측면 스트림으로, 제2 교반 탱크(9)으로부터의 디에틸아민 함유 원료 배치를 기어 펌프(10)를 통해 방사액에 가하고, 이어서 이 방사액을 방사액 a)와 함께 추가 기어 펌프에 의해 1:1의 비율로 가열된 정적 혼합기(7)를 통해 운반하고, 혼합하였다. 혼합 부재를 내장한 정적 혼합기(7)를 120℃로 가열하였다. 혼합기에서의 체류 시간은 대략 15 분이었다. 측면 스트림으로, DEA 함유 원료 배치를 방사액 b)의 DEA 함량이 방사액 a)와 혼합전 및 배합전에 엘라스탄 고형분을 기준으로 0.5중량％인 양으로 가하였다. 교반 탱크(9)중의 원료 배치는 상기와 같이 30 중량％의 엘라스탄 방사액 20 kg으로부터 30분 동안 교반하면서 40℃에서 디에틸아민(DEA) 4,800 g을 가함으로써 제조된 것이었다. 혼합기(7)에 통과하여 처리된 후 a) 및 b)로부터의 배합된 방사액을 제2 혼합기(11)에서 70℃로 냉각시키고, 여과기 프레스(12)를 통해 여과시키고, 혼합기를 갖는 방사조(나타내지 않음)로 재순환시켰다. 50％의 새로운 용액(방사액 b))으로 이루어진 배합된 엘라스탄 방사액은 가시적으로 균질하였고, 어떠한 큰 겔 입자 및 비용해된 섬유상 재료의 잔류물도 함유하지 않았다. 50℃에서 측정된 용액의 방사 점도는 18 Pa·s이었다.

c) 엘라스탄 섬유의 제조

방사조로부터의 방사액을 22％의 DMAC를 함유하는 수성 방사조중에 침지된 구멍 직경이 0.2 mm인 172-구멍의 4개의 노즐에 직접 통과시켰다. 형성된 필라멘트를 80 m/분으로 연신시키고, 합체시키고, 세척하고, 고착시켜 제조하여 125 m/분으로 스풀러상에 권취하였다. 751 dtex의 개별 선밀도를 갖는 생성된 섬유는 섬유 강도 0.95 cN/dtex 및 파단 연신률 633％를 나타내었다.

도 2는 혼합조(1)(도 1 참조)에서의 처리 시간과 관련하여 3개의 상이한 처리 온도에서 실시예 1에 기재된 조성을 갖는 방사액의 점도 감소를 나타낸다. 곡선으로부터 알 수 있는 바와 같이, 점도는 폭넓은 범위내에서 조정될 수 있다. 도 3은 처리 시간과 관련하여 다양한 조성의 재활용 재료로부터 얻어진 30 중량％의 방사액의 점도의 감소를 나타낸다. 곡선이 나타내는 바와 같이, 혼합조(1)에서의 동일한 처리 시간에 대해 용해기(4, 5)에서의 동일한 혼합 조건하에 그리고 대략110℃의 혼합 온도에서 가장 낮은 점도를 갖는 방사액은 폴리에테르(PET) 기재의 순수한 섬유상 엘라스탄 재료를 함유하는 재활용 방사액으로부터 얻어지고, 가장 높은 점도를 갖는 방사액은 폴리에테르(PET) 및 폴리에스테르(PES)를 1:1의 혼합비로 함유하는 섬유상 엘라스탄 재료로 이루어진 재활용 방사액으로부터 얻어진다.

<실시예 2>

a) 순수한 재활용 재료로부터 방사액의 제조

DMAC 280 kg 및 DEA 600 g을 600 l의 혼합조(1)(도 1 참조)중으로 입구(2)를 통해 도입하였다. 2종의 액체를 실온에서 교반에 의해 함께 혼합하였다. 그 후, 스크류형 세그먼트 기구(5)가 장착된 용해기(4)를 700 회전/분으로 작동시켰다. 혼합조(1)의 맨틀 가열을 대략 80℃로 조정하였다. 그 후, 잔류 보빈으로부터 기원하는 길이 3 내지 5 mm로 절단된 섬유상 엘라스탄 재료를 조금씩 4 kg/분의 속도로 저울을 경유하여 충전기 목(6)을 통해 혼합조(1)중으로 나선형으로 운반하였다. 섬유상 엘라스탄 재료는 엘라스탄에서 연성 세그먼트의 성분으로서 폴리에테르(PET)를 함유하는 절단된 복합 섬유 120 kg로 이루어졌다. 고형분 농도는 다시 30 중량％이었고, DEA의 비율은 고형분을 기준으로 0.5 중량％이었다. 절단된 복합 섬유를 다시 용해기(4)에 의해 생성된 소용돌이중으로 도입시켰다. 대략 30분 후, 섬유의 도입을 완료했을 때 용해기(4)를 1500 회전/분으로 70분 더 작동시켰다. 따라서, 총 교반 시간은 대략 100분이었다. 이 과정에서, 생성물 온도는 생성된 혼합 에너지의 결과로서 대략 110℃로 상승하였다. 50℃에서 측정된 방사액의 점도는 63분의 교반 시간후 72 Pa·s이고 처리 시간의 종료에서 30 Pa·s이었다(도 3 참조). 이어서, 방사액을 노트 스크린(13)에 통과시키고, 가열된 혼합기(7)에 통과시켰다. 혼합 부재를 내장한 정적 혼합기(7)를 80℃로 가열하였다. 혼합기(7)에서의 체류 시간은 대략 10 분이었다. 그 후, 혼합기(11)에서의 방사액을 70℃로 냉각시키고, 여과기 프레스(12)를 통해 여과시키고, 방사조(나타내지 않음)로 재순환시켰다. 100％의 재활용 재료로 이루어진 방사액은 가시적으로 다시 완전히 균질하였고, 어떠한 큰 겔 입자도 비용해된 섬유상 재료의 잔류물도 함유하지 않았다. 50℃에서 측정된 용액의 방사 점도는 20 Pa·s이었다.

b) 엘라스탄 섬유의 제조

이어서, 실시예 1에 기재된 바와 같이, 방사조로부터의 방사액을 25％의 DMAC를 함유하는 수성 방사조중에 침지된 구멍 직경이 0.2 mm대신에 0.25 mm인 172-구멍의 4개의 노즐에 직접 통과시킨 후, 방사시키고, 실시예 1에서 기재된 방식으로 후처리하였다. 생성된 엘라스탄 섬유는 선밀도 822 dtex, 섬유 강도 0.79 cN/dtex 및 파단 연신률 626％이었다.

<실시예 3 내지 12>

실시예 3 내지 11에 상응하는, 화학적 기원을 달리하는 재활용 재료 및 상이한 혼합비로 기원을 달리하는 새로운 용액의 다른 조성을 하기 표 1에 기재한다. 약어 PES는 DE 제42 22 722호 A1의 실시예 4에서 제조된 연성 세그먼트로서 폴리에스테르 성분을 함유하는 엘라스탄 방사액을 나타내고, 약어 PET는 DE 제42 222 722호 A1의 실시예 2에 상응하는 폴리에테르 재료를 함유하는 엘라스탄 방사액을 나타낸다. 모든 방사액을 실시예 1에서 기재된 바와 같이 제조하고, 선밀도가 800dtex인 엘라스탄 섬유로 방사시켰다. 방사 농도가 각각 36 중량％ 및 40.3 중량％인 더욱 더 진한 방사액을 제조한 실시예 10 및 11의 경우에, 혼합조(1)에서의 동시 가열을 80℃ 대신에 110℃에서 수행하였다. 총 교반 시간을 130분으로 증가시켰고, 용해기(4)를 1500 회전/분 대신에 1750 회전/분으로 작동시켰다. 생성물은 온도는 대략 133℃이었고, 처리 시간의 종료에서의 방사액의 점도는 각각 52 Pa·s 및 46 Pa·s이었다. 마지막으로, 실시예 12는 폴리에테르의 새로운 순수 용액으로 출발한 비교예이다. 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 100％의 재활용 방사액(실시예 3 참조) 및 모든 혼합비의 경우, 용액의 방사는 섬유 강도가 0.72 cN/dtex 이상이고 섬유 파단 연신률이 590％ 이상인 엘라스탄 섬유를 제조하였다.

	방사액의 조성	섬유에 대한 자료
실시예 번호	새로운 용액/유형(％)	재활용 용액/유형(％)	방사액 농도(％)	선밀도(dtex)	강도(cN/dtex)	연신률(％)
3	-	100/PES	30	802	0.75	631
4	75/PES	25/PET	30	777	0.81	617
5	50/PES	50/PET	30	772	0.77	615
6	50/PET	50/PET	30	753	0.79	627
7	50/PET	50/PES	30	779	0.9	612
8	70/PET	15/PET; 15/PES	30	817	0.76	590
9	75/PET	25/PES	30	814	0.73	649
10	50/PET	50/PET	36	797	0.78	624
11	50/PET	50/PET	40.3	808	0.72	663
12	100/PET	비교	30	774	0.92	584

Claims (19)

1. a) 엘라스탄 재료, 특히 엘라스탄 섬유로부터 얻어진 폐재료를 절단하고, 특히 0.1 mm 이상, 바람직하게는 1 mm 이상, 특히 바람직하게는 2 내지 10 mm, 가장 바람직하게는 3 내지 5 mm의 절단 길이로 절단하는 단계,

   b) 절단된 엘라스탄 재료, 및 고형 엘라스탄의 함량을 기준으로 0.1 내지 2 중량％의 2급 지방족 아민을 방사 용매중으로 도입하는 단계,

   c) 절단된 엘라스탄 재료, 방사 용매 및 2급 지방족 아민의 혼합물을 균질화하면서 60 내지 150℃의 온도에서 가열하는 단계,

   d) 생성된 균질 엘라스탄 방사액을 예비 여과하는 단계,

   e) 임의로는 새로운 엘라스탄 용액을 첨가하면서, 엘라스탄 방사액을 70 내지 140℃에서 새로운 엘라스탄 용액, 바람직하게는 동일한 고형분 농도를 갖는 새로운 엘라스탄 용액과 함께 임의의 혼합비로 혼합하고 가열을 계속하는 단계,

   f) 생성된 방사액을 70℃ 이하, 바람직하게는 50 내지 70℃의 온도로 냉각시키고 한번 더 여과하는 단계, 및

   g) 마감된 방사액을 임의로는 예를 들어 교반에 의해 재혼합하고, 탈기하고, 이어서 건식 방사 방법 또는 습식 방사 방법에 의해 엘라스탄 섬유로 방사하는 단계

   를 특징으로 하는, 임의로는 새로운 엘라스탄 용액을 첨가하면서, 엘라스탄 재활용 재료의 방사액을 사용하는 건식 방사 방법 또는 습식 방사 방법에 의한 엘라스탄섬유의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 폐 엘라스탄이 폴리에테르를 기재로 하는 엘라스탄 및 폴리에스테르를 기재로 하는 엘라스탄 모두로 이루어지거나, 임의의 혼합비로 혼합된 폴리에테르 및 폴리에스테르 함유 엘라스탄의 폐재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 사용되는 2급 지방족 아민이 고형 엘라스탄을 기준으로 바람직하게는 0.3 내지 1 중량％, 특히 바람직하게는 0.5 내지 0.8 중량％의 양의 디에틸아민(DEA)인 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 g)에서 마감된 방사액의 농도가 22 내지 45 중량％, 바람직하게는 30 내지 40 중량％인 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 디메틸아세트아미드를 방사 용매로서 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 엘라스탄 방사액을 단계 e)에서 새로운 엘라스탄 용액과 함께 5 내지 60분 동안 혼합하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 b) 및 c)에서 총 혼합 시간이 10분 이상, 바람직하게는 60 내지 150분, 특히 바람직하게는 90 내지 120분인 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 c)에서 용액 온도가 80 내지 120℃인 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 폐 엘라스탄 용액과 새로운 엘라스탄 용액의 혼합물을 사용하는 경우, 새로운 엘라스탄 용액에의 2급 아민, 특히 디에틸아민의 요구되는 첨가를 단계 b)에서가 아니라 단계 e)에서 그리고 2급 아민과 새로운 엘라스탄 용액의 원료 배치 형태로 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 재활용 방사액 및 새로운 용액을 바람직하게는 정적 혼합기에서 바람직하게는 70 내지 140℃, 특히 100 내지 120℃에서 5 내지 30분 동안 함께 혼합하고, 이어서 방사액을 50 내지 70℃로 냉각하는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 재활용 방사액 및 새로운 엘라스탄 용액을 포함하는 총 방사액의 고형분 농도에 비례하는 재활용 방사액의 고형분 함량은 10 중량％ 이상, 바람직하게는 20 중량％ 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 습식 방사 방법에 의한 방사액의 방사를 노즐 구멍 직경이 0.10 내지 0.3 mm, 바람직하게는 0.1 내지 0.2 mm인 방사구로부터 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 a)의 엘라스탄 재료를 조금씩, 특히 계량/칭량 장치를 통해, 바람직하게는 1 내지 10 kg/분, 특히 바람직하게는 3 내지 5 kg/분으로 앞서 제조된 방사 용매중의 교반 분산기에 의해 생성된 소용돌이중으로 도입하는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 섬유 강도가 0.5 내지 0.95 cN/dtex, 바람직하게는 0.7 내지 0.9 cN/dtex이고, 파단 연신률이 500 내지 750％, 바람직하게는 550 내지 700％인 것을 특징으로 하는, 특히 선밀도가 10,000 dtex 이하인 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 방법으로부터 얻어진 엘라스탄 섬유.
15. 고형물용 입구(2, 6), 혼합기(3) 및 분산 유닛(4, 5)를 갖는 가열가능한 혼합조(1), 혼합조(1)의 하류에 연결된 정적 혼합 부재를 갖는 혼합 대역(7), 혼합부재를 갖는 냉각 대역(11), 및 제조된 엘라스탄 방사액을 후속적으로 여과하기 위한 여과 유닛(12)으로 적어도 이루어진, 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위한 장치.
16. 제15항에 있어서, 분산 유닛(4, 5)이 적어도 한개, 특히 두개의 교반 분산기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 장치.
17. 제16항에 있어서, 교반 분산기(들)(4)에 스크류형 세그먼트 기구(5)가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
18. 제16항에 있어서, 교반 분산기(들)(4)에 흡인 절단기, 웨브(webbed) 고리, 혼련용 나선 및 다중 유동 기구로부터 선택되는 스크류형 세그먼트 기구(5)가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
19. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 혼합기(3)가 앵커 혼합기이고, 혼합조(1)에 혼합기(3)의 내부 부속물용 추가 세정 장치가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.