KR20130094178A - 제품을 제조하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기재(base substance)를 용매와 혼합하는 장치 (2)에서 기재로부터, 특히 성형품(molded article)을 제조하는 방법에 관한 것으로, 상기 기재는 성형 용액(molding solution)을 제조하기 위해 용매와 혼합되고, 이때 상기 용매는 혼합물로부터 적어도 일부 제거되며, 제품의 추가 공정을 위하여 상기 성형 용액이 장치 (12)에 공급되고, 이때 상기 성형 용액은 추가 공정 전에 희석되고, 희석제는 배출 장치 (4) 이전의 장치 (2) 및/또는 상기 배출 장치 (4)에 도입되는 것을 특징으로 하는 제품을 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

제품을 제조하는 방법{PROCESS FOR PRODUCING A PRODUCT}
본 발명은 기재(base substance)를 용매와 혼합하는 장치에서 기재로부터, 특히 성형품(molded article)을 제조하는 방법에 관한 것으로, 상기 기재는 성형 용액(molding solution)을 제조하기 위해 용매와 혼합되고, 이때 상기 용매는 혼합물로부터 적어도 일부 제거되며, 제품의 추가 공정을 위하여 상기 성형 용액이 장치에 공급되고, 이때 상기 성형 용액은 성형 전에 희석되는 것을 특징으로 하는 제품을 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 제품은 임의의 형태의 집합체, 예를 들면 액체 또는 성형품으로 전환될 수 있다. 상기 용어 "성형품"은 천연 또는 인공 기재로부터 제조된 가능한 모든 제품들을 포함한다. 이는 일반적으로 성형 다이(molding die)를 이용하여 기재를 성형품의 형태로 만들어낸다. 이의 예로서는 제한이 없지만, 비스코스 섬유(viscose fiber)를 언급할 수 있다.
비스코스 섬유는 셀룰로오스 원료로 이루어진 섬유이며, 비스코스법(viscose method)을 통해 산업적으로 제조된다. 비스코스 섬유의 화학적 성질은 면 섬유와 동일하다.
모달 섬유(modal fiber)는 비스코스 섬유와 유사한 제품이다. 또한, 비스코스 섬유와 같이 100 % 셀룰로오스로 이루어져 있고, 천연 셀룰로오스로부터 제조되지만, 상이한 공정을 통해 섬유 강도가 더 높고, 향상된 섬유 특성을 가진 제품을 수득할 수도 있다.
텐셀(tencel) 및 리오셀(lyocell) 섬유 또한 셀룰로오스 섬유로 분류된다. 리오셀 섬유에 있어서, 셀룰로오스는 바로 용해되고, NaOH를 이용한 사전 반응 및 잔테이트(xanthate)로의 유도체화 없이도 비독성 용매 NMMO (N-메틸모르폴린-N-옥시드)에 의해 변화되지 않는다. 리오셀 섬유의 방적(spinning)은 수용성 NMMO 배쓰의 희석액 중에서 일어나는데, 이때 셀룰로오스의 용해 한도가 감소하면서 이에 의해 섬유가 형성된다. 상기 목적을 위하여, 해당 방적 용액은 방적돌기(spinneret)를 통해 흐르게 된다. 이러한 리오셀법은, 예를 들면 DE 1 713 486, US-A-3 447 939 또는 GB 8 216 566에 개시되어 있다. 적합한 방적 용액은 DE　198　37　210 또는 WO 02/20885 A1에 개시된 바와 같이, 수평으로 작동하는 혼련기(kneading reactor)에서 제조된다.
방적 용액은 상기 장치 내에서 및 공지된 방법에 따라 이후의 방적 공정에서 요구되는 점도 및 해당 셀룰로오스 농도에서 제조된다. 하지만, 방적을 위한 해당 장치는 단지 점도가 낮은 방적 용액에 대한 공정으로, 방적 용액의 제조를 위한 공정의 유효성은 감소된다. 매우 낮은 점도 및 이에 따른 낮은 셀룰로오스 함량은 특별한 적용에 요구되는데, 이때 방적 용액은 공지된 기술로는 효과적으로 제조될 수 없다.
상기 언급한 유형의 방법은 또한 WO 2009/098073에 공지되어 있고, 이에 따르면 성형 용액은 성형 공정 전에 희석된다. 이는 점도가 방적 가능한 점도보다 높은 점성이 높은 방적 용액이 임시 저장되고, 임의적으로 가열된 후, 특별한 자체 반응기에서 희석제와 함께 바람직한 성형 용액의 점도로 형성된다는 것을 의미한다.
본 발명의 근본적인 목적은 상기 언급한 공정을 간단하게 설명하고, 해당 제조 설비를 필요로 하는 곳의 환경을 설정하기 위한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 희석제를 배출 장치 상부의 장치 및/또는 배출 장치에 공급한다.
이는 완성된 성형 용액이 배출되어 버퍼 용기에 임시 저장될 수 있도록 하는 것을 의미한다. 성형 용액이 소비되어야 하는 경우, 상기 버퍼 용기는 제거되고, 완성된 성형 용액은, 예를 들면 성형 장치에 직접 공급되어 추가로 가공된다.
이러한 발상은 WO 2009/098073과는 대조적으로, 성형 용액 (예를 들면 방적 용액)의 제조와 성형 (방적)을 각각 분리할 수 없으나, 성형 용액이 이미 최종 쉐이핑(shaping)을 위해 요구되는 점도로 첫번째 혼련기(혼련기 1)로부터 배출된다. 비교적 높은 점도의 성형 용액은 배출 장치 이전에 공지된 혼련기에서 사용될 수 있기 때문에, 이는 또한 본 발명에 의한 새로운 공정에 따른 이점으로 밝혀졌다. 혼련기 또는 배출 장치에서의 처리가 종료될 즈음 성형 용액 그 자체는 본 발명에 따른 이후의 공정을 위한 바람직한 점도로 희석된다.
본 발명의 공정에서 다음으로 중요한 것은 성형품이 제조되는 것이다. 바람직하게는, 필라멘트, 부직포 또는 필라멘트사(filament yarn)가 제조되지만, 필름, 유공 섬유, 막 등 또한 제조될 수 있다. 바람직한 셀룰로오스 성형품을 위해 성형 용액은 공지된 방적돌기를 이용하여 쉐이핑되어 섬유, 슬롯형 노즐 또는 유공 섬유 방적돌기가 제조될 수 있다. 성형 후, 예컨대 형성된 용액이 응고 배쓰(coagulation bath) 내로 도입되기 전에, 이는 또한 신장될 수 있다.
3차 산화 아민, 특히는 산화 아민 1수화물이 바람직하게는 용매로서 사용되지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 또한, 본 발명은 셀룰로오스에 제한되지 않고, 단백질, 폴리유산(polylactide) 또는 전분 또는 이들의 혼합물이 포함된다.
삼차 아민는 또한 희석제로 사용될 수 있으나, 기타 희석제들... 또한 고려될 수 있다.
WO 2009/098073에서 개시된 바와 같이, 성형 용액 및/또는 희석제의 농도는 광학 계수 (굴절률)을 통해 모니터링 되며, 상기 광학 계수는 성형 용액에 도입되기 전 희석제에서 및/또는 희석 후 성형 용액에서 모니터링 된다. 희석제 및/또는 성형 용액의 광학 계수는 1.40 내지 1.50의 범위가 바람직하다.
본 발명에 따르면, 성형 용액에서 보다 효과적인 희석제와의 혼합을 위해 성형 용액은 배출 장치 이후에 유보되어야 하며, 예를 들면 펌프를 이용하여 감소된 속도로 흐르게 함으로써 유보되게 할 수 있다. 유보된다는 것는 성형 용액이 배출 장치에서 더 오랜 시간 머무르고, 희석제와 더 잘 혼합되는 것을 의미한다.
본 발명의 또 다른 구현예에서, 첨가제는 배출 장치 이전 및/또는 배출 장치에서 성형 용액에 공급될 수 있다. 상기 첨가제는 예를 들면... 것들이 고려될 수 있다. 바람직하게는, 상기 첨가제는 희석제와 함께 공급되어야 한다.
추가적인 이점으로, 본 발명의 특징과 구체적인 내용은 하기 기술된 바람직한 구현예 및 도면을 참조로 명백해진다. 도면은 기재, 특히는 재생가능한 원료로부터 성형품을 제조하는 본 발명에 따른 공정에 대한 블록 다이아그램(block diagram)을 나타낸다.
상기에 필요한 셀룰로오스는 공급 라인 1을 통해 혼련기 2에 공급된다. 이와 같은 수평의 혼련기는, 예를 들면 DE 199 40 521 A1 또는 DE 41 18 884에 공지되어 있다. 하지만, 본 발명은 이들 혼련기에 제한되지 않으며, 재생가능한 원료가 이후의 방적 처리에 적용될 수 있는 모든 처리 장치가 본 발명에 포함된다.
본 발명의 구현예에서, 재생가능한 원료는 용매, 바람직하게는 산화 아민 1수화물을 이용하여 처리되고, 이는 추가적인 공급 라인 3을 통해 혼련기에 공급된다.
원료를 용매와 함께 강하게 혼합하여 발생한 열이 혼련기 2에 공급되면 용매의 증발이 일어나, 비교적 높은 점도의 방적 용액이 형성된다. 그 후, 상기 방적 용액은 임의적으로 배출 장치 4를 통해 버퍼 용기 5에 공급되어, 거기에 임시 저장되며, 필요한 경우 가열된다.
하지만, 본 발명에 따른 상기 비교적 높은 점도의 방적 용액은 희석된 후, 임의적으로 버퍼 용기 5에 공급되거나 최종 공정에 직접 공급된다. 본 발명에 따르면, 이는 배출 장치 4 또는 혼련기의 말단 즈음의 혼련기 2의 배출 장치 4 바로 직전에서 일어나고, 상기 양쪽 첨가 위치의 조합 또한 고려될 수 있다.
추가적인 공급 라인 6은 희석제를 펌프 7이 포함되어 있는 배출 장치 4에 첨가하기 위해 제공된다. 희석제를 위한 추가적인 또는 기타 공급 라인은 도면 부호 8에 나타낸 바와 같고, 펌프 9 또한 상기 공급 라인 8에 포함되어 있다.
또 다른 펌프 14는 성형된 용액이 배출된 후 임시 저장되도록 하기 위해 배출 장치 4와 추가적인 버퍼 용기 5 사이에 포함된다.
본 발명에 따른 방법은 하기와 같이 수행된다:
기재, 특히는 재생가능한 원료 및 용매는 공급 라인 1 및 공급 라인 3을 통해 혼련기 2에 도입된다. 강렬한 혼합에 의해 열이 발생하면, 이러한 경우 열의 공급은 피복 가열(heating jacket)에 의해, 가열된 혼련 샤프트(kneading shaft) 및/또는 가열된 혼련 요소 (디스크 요소)를 통해 외부로부터 일어날 수 있다. 추가적인 기계적 열의 공급은 해당 전단력을 통해 혼합 중에 그 자체에서 일어난다. 용매의 증발을 통해서 성형 용액 (방적 용액)은 혼련기 2의 말단 즈음의 배출 장치 4 이전에 대략적인 기재의 분율로 농축된다. 상기 성형 용액은 이후 방적을 위해서는 너무 점도가 높기 때문에, 여기서 희석제로 희석된 후, 공급 라인 8 및/또는 공급 라인 6을 통해 공급된다. 그 후, 상기 성형 용액 및/또는 희석제의 농도는 광학 계수에 따라 모니터링된다. 상기 광학 계수는 또한 굴절률로서 언급된다. 전자파의 굴절 (방향의 변화) 및 반사 거동 (반사 및 총 반사)은 두 개의 매체 사이에서의 간섭에 의해 특정화된다.
본 발명의 경우, 바람직하게는 성형 용액에 도입 전 희석제의 광학 계수 및 희석 후 성형 용액의 광학 계수가 모니터링된다. 희석제 및/또는 성형 용액의 광학 계수는 1.40 내지 1.50이어야 한다.
또한, 첨가제는 배출 전 또는 배출 중에 성형 용액/혼합물에 공급되고, 또한 임의적으로 공급 라인 6 또는 8을 통해 공급된다. 상기 첨가제는 또한 희석제와 함께 공급될 수 있다.
방적 용액이 사용되자마자, 희석된 방적 용액은 버퍼 용기 5로부터 펌프 13에 의해 제거되어 방적 용액 여과기 10으로 흘러가며, 이에 의해 방적 용액은 균질화된다. 그 후, 상기 방적 용액은 필요한 경우, 또 다른 버퍼 용기 11에 임시 저장될 수 있다. 그 후, 실질적인 방적은 장치 12에서 일어난다.
Figure pct00001

Claims (14)

  1. 기재(base substance)를 용매와 혼합하는 장치 (2)에서 기재로부터, 특히 성형품(molded article)을 제조하는 방법에 있어서,
    상기 기재는 성형 용액(molding solution)을 제조하기 위해 용매와 혼합되고, 이때 상기 용매는 혼합물로부터 적어도 일부 제거되며, 제품의 추가 공정을 위하여 상기 성형 용액이 장치 (12)에 공급되고, 이때 상기 성형 용액은 추가 공정 전에 희석되고, 희석제는 배출 장치 (4) 이전의 장치 (2) 및/또는 상기 배출 장치 (4)에 도입되는 것을 특징으로 하는 제품을 제조하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 성형 용액은 배출 장치 (4) 이후에 유보되는(stowed) 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 성형 용액 및/또는 희석제의 농도는 광학 계수에 따라 모니터링되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 희석제의 광학 계수는 성형 용액 도입 전에 모니터링 되는 것 및/또는 상기 광학계수는 상기 성형 용액에서 모니터링 되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 희석제 및/또는 성형 용액의 광학 계수는 1.40 내지 1.50인 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    첨가제가 배출 장치 전 및/또는 배출 장치에 있는 성형 용액/혼합물에 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 첨가제는 희석제와 함께 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 첨가제는 희석제 중에 현탁된 무기 물질인 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 첨가제는 희석제 중에 현탁 또는 용해된 유기 물질인 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 첨가제는 서로 상이한 유기 및 무기 물질의 혼합물인 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 6 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 첨가제 혼합물은 용매 및/또는 희석제 중에 현탁된 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 6 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 첨가제 또는 첨가제 혼합물은 희석제와 함께 또는 희석제 없이 첨가되기 전에 미세분말화되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 희석제는 3차 산화 아민, 수용성 3차 산화 아민, 예를 들면 산화 아민 1수화물인 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 첨가제 또는 첨가제 혼합물은 성형 용액 또는 제품의 성질에 의도적으로 영향을 주는 것으로 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
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