KR20130113934A

KR20130113934A - 착색된 방염성 셀룰로즈 성형품 및 이로부터 생산된 제품

Info

Publication number: KR20130113934A
Application number: KR20127032009A
Authority: KR
Inventors: 알베르트 라이트네르; 게르트 크로네르; 톰 버로우; 가브리엘레 엠링어; 울프 마테스; 페터 베셀리
Original assignee: 렌찡 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2010-05-06
Filing date: 2011-04-20
Publication date: 2013-10-16
Also published as: WO2011137470A1; US20130149932A1; JP2013533392A; CN102869750A; AT509801A1; EP2566935A1; TW201204897A; CA2796559A1; AU2011250636A1

Abstract

본 발명의 목적은 섬유와 같은 착색된 방염성 셀룰로즈 성형품을 생산하고, 이를 사용하여 패브릭 및 유사한 품목을, 생산 후 염색에 의해 착색되는 경우보다 단순하고 낮은 비용으로 생산하고자 하는 것이다. 제조 동안에 포함되는 안료를 사용하여 착색되는 섬유인 제품이 발명되었다.

Description

착색된 방염성 셀룰로즈 성형품 및 이로부터 생산된 제품 {Coloured Flame Retardant Shaped Cellulosic Article and Products Produced From It}

목적

본 발명의 목적은 섬유와 같은 착색된 방염성("FR") 셀룰로즈 성형품을 생산하고, 이를 사용하여 패브릭 및 유사한 품목을, 생산 후 염색에 의해 착색되는 경우보다 단순하고, 낮은 비용으로 생산할 수 있게 하는 것이다. 제조 동안에 포함되는 안료를 사용하여 착색되는 섬유인 제품이 발명되었다.

시장에서의 최근 FR 셀룰로즈 섬유는 착색된 패브릭을 생산하는데 사용될 수 있지만, 반응성 또는 배트(vat) 염료를 사용하는 고가의 섬유 또는 패브릭 염색을 필요로 한다. 최근에 입수가능한 FR 셀룰로즈 섬유가 다른 섬유와 블렌딩되는 경우, 패브릭에서의 각각의 섬유를 별도로 염색하는 것을 필요로 하여 비용 및 생산 공정의 복잡성을 부가시킬 수 있다. 최근 입수가능한 FR 셀룰로즈 섬유가 제조업자의 착색된 합성 섬유와 블렌딩되는 경우, 보통 FR 셀룰로즈 성분을 착색하기 위해 통상적으로 여전히 패브릭을 염색시키는 것을 필요로 할 수 있다.

본 발명은 착색된 FR 셀룰로즈 섬유를 착색된 합성 섬유와 블렌딩함으로써 어떠한 염색 공정을 사용하지 않고 착색된 패브릭을 생산할 수 있게 한다. 또한, 염색 공정을 사용하지 않고, FR 셀룰로즈 섬유로만 구성된 착색된 패브릭을 생산할 수 있게 한다.

직물 재료는 이들의 방염능, 및 이에 따른 하부 재료 보호능에 있어서 상당히 다양하다. 천연 섬유 및 합성 섬유로부터 제조된 대부분의 패브릭은 화염에 노출시 연소할 것이다. 연소율(rate of burn) 및 발화 용이성은 주로 섬유를 제조하는 폴리머의 화학적 특성 및 패브릭의 구성에 의해 결정된다. 셀룰로즈와 같은 다수의 폴리머, 폴리에스테르, 및 나일론은 용이하게 연소될 것이다. 연소율이 낮을 수록, 패브릭은 보다 무거워진다. 울(wool)은 어느 정도 방염성을 갖는 가장 보편적인 섬유이며, 이에 따라 중량(heavy weight)의 울 패브릭은 쉽게 연소되지 않을 것이며, 소방관복에 사용된다.

패브릭은 적합한 화학제를 패브릭에 적용시킴으로서 방염가공되도록 처리될 수 있다. 제 1 FR 처리된 패브릭은, 면 패브릭을 방염 가공하기 위해 무기 염, 예컨대 수산화알루미늄, 삼산화안티몬 및 보레이트를 사용하였다. 이들은 효과적이었지만 세척에 대해 비내구적(non-durable)이었다.

그라프팅(grafting) 또는 망상구조 형성(network formation)에 의해 상기 면 상에서 반응하는, 유기 인 함유 화합물들이 보다 내구적이고, 광범위하게 사용된다. 선두적인 상표명 중 두 가지는 Proban® 및 Pyrovatex®이다. 이들 피니쉬(finish)는 내구적이기는 하지만, 거친 화학제 처리에 의해 제거될 수 있고, 피니쉬의 수준이 다수의 세척 사이클에 의해 감소한다. 피니쉬 적용은 패브릭에 대해 불리한 경화 효과(stiffening effect)를 갖는다. 이러한 타입의 패브릭은 화염으로부터의 보호를 위해 사용되고 있다.

생산되는 제 1 방염성 처리된 섬유는 비스코스 공정(viscose process)에 의해 제조된다. 섬유 압출 전에 높은 점도의 액체 방염성 첨가제가 방사 용액(spinning solution)에 분산된다. 상기 액체는 매우 작은 기포로서 물리적 수단에 의해 셀룰로즈 중에 포집된다. 결과는 방염성 섬유로서 효과적이지만, 첨가제가 반복된 세척에 의해 제거될 수 있다. 섬유의 강도는 포함되는 첨가제의 양에 비례하여 감소된다. 첨가제는 안전 문제로 인해 시장으로부터 퇴출되었으며, 그러한 섬유 생산은 중단되었다.

개선된 방염성 비스코스 섬유는 고체 안료 방염제에 의해 생산될 수 있다. 안료는 섬유 압출 전에 미쇄하게 분쇄되고 방사 용액과 혼합된다. 이 결과, 섬유 내에 불용성 미립 첨가제가 분산된다. 섬유의 강도는 포함되는 첨가제의 양에 비례하여 감소된다. 섬유 중 모든 셀룰로즈가 첨가제 일부를 함유하며, 첨가제는 세척이나 일반적인 패브릭 염색 또는 피니슁 공정에 의해 제거될 수 없다. 따라서, 이러한 공정에 따라 고유의 방염성 섬유가 형성된다.

모달 섬유(modal fibre)를 생산하는데 사용되는 방사 용액에 고체 안료 방염제를 혼입시킴으로써 추가의 개선점이 달성될 수 있다. 모달 공정은 일반적인 비스코스 공정에 비해 보다 높은 강도 및 보다 높은 습윤 모듈러스(wet modulus)를 지닌 섬유를 생산하기 위해 설계된 변형된 비스코스 공정이다. 형성된 방염성 안료를 함유하는 섬유는 고유의 방염성을 지닌다. 그것은 비스코스 공정에 의해 생산된 섬유보다 강하고, 보다 높은 강도 및 보다 우수한 안정성을 지닌 섬유를 제공한다. 이러한 섬유는 브랜드명 "Lenzing FR®"로 판매된다.

최근 입수가능한 모든 FR 셀룰로즈 섬유는 염색되지 않은 (에크루(ecru)) 섬유로서 시장에 공급된다. 이러한 섬유에 대한 대부분의 적용은 이로부터 생산되는 패브릭이 착색될 것을 요한다. 예를 들어, 기동 경찰용 유니폼은 흔히 색상이 가미된 검정색(colored black)이고, 산업용 작업복은 보통 착색되어, 어두운 그림자색일 수 있고, 실내장식용 패브릭은 일반적으로 착색된다. 현재 입수가능한 FR 셀룰로즈 섬유를 사용하여 착색된 패브릭을 생산하기 위해서는, 섬유, 얀, 또는 패브릭을 염색하거나, 패브릭을 프린팅하는 것이 필요한데, 이는 패브릭 생산 비용을 상당히 추가시킬 수 있다.

폴리머 성형품을 착색시키는데 안료를 사용하는 것은 널리 공지되어 있다. 다수의 적합한 안료가 상업적으로 입수가능하다. 안료를 사용하는 것이 염료(dyestuff)를 사용하는 것보다 바람직한데, 그 이유는 안료 비용이 보다 낮고, 성형품에 혼입시키는데 일어나는 반응을 필요로 하지 않고, 성형품이 처리될 수 있는 다른 공정에 대해 보다 안정하기 때문이다. 광범위하게 사용되는 안료의 예는 카본 블랙이다. 또한, 그 밖의 다수의 안료가 단독으로 또는 조합하여 사용될 수 있다.

발명의 개요

본 발명은 특히 착색 안료 및 하나 이상의 방염성 화합물(또한, 하기에서는 간단히 "방염제"로서 언급됨)을 함유하는 방염성 재생 셀룰로즈에 관한 것이다. 본 발명의 목적에 대해 하기 화학식(I)의 방염성 화합물이 매우 적합하다:

상기 식에서,

X는 둘 모두 황이고, R₁ 둘 모두 및 R₂ 둘 모두는 동시에 메틸, 에틸 또는 프로필이다.

화학식(I)에서, R₁ 및 R₂는 바람직하게는 메틸 잔기를 의미한다.

화학식(I)의 화합물은 널리 공지되어 있으며, 예를 들어, 미국 특허 제4220472호에서 기술된 방법에 따라 숙련가들에게 공지되어 있는 방식으로 제조될 수 있다.

화학식(I)의 화합물은 방사 용액을 압출하기 전에 충분량의 상기 화합물의 분산물을 섬유 방사 용액과 혼합함으로써 재생 셀룰로즈 섬유에 혼입되어, 화학식(I)의 화합물을 포함함으로 인해 방염성이 되는 섬유를 형성할 수 있다. 이러한 공정은 US2009247676에 상세히 기술되어 있다.

화학식(I)을 지닌 물질 군에 속하는 널리 공지되어 있고, 적합한 화합물 중 하나는 상업적으로 입수가능한 2,2'-옥시비스[5,5-디메틸-1,3,2-디옥사포스포리난]2,2'디설파이드이다.

또 다른 적합한 방염성 화합물은 하기 화학식(II)에 제시된다:

상기 식에서,

R₁ 및 R₂는 서로 독립적으로 비치환되거나 치환된 C1-12 알킬-, C5-7 사이클로알킬-, C7-12 아르알킬- 또는 C6-12 아릴-잔기를 의미하고, X는 산소 또는 황을 의미한다.

화학식(II)에서, R₁ 및 R₂는 바람직하게는 이소-부틸 잔기를 의미하고, X는 바람직하게는 산소이다.

화학식(II)의 화합물은 널리 공지되어 있으며, 예를 들어, 미국 특허 제4,855,507호에서 기술된 방법에 따라 숙련가들에게 공지되어 있는 방식으로 제조될 수 있다.

화학식(II)의 화합물은 방사 용액을 압출하기 전에 충분량의 상기 화합물의 분산물을 섬유 방사 용액과 혼합함으로써 재생 셀룰로즈 섬유에 혼입되어, 화학식(I)의 화합물을 포함함으로 인해 방염성이 되는 섬유를 형성할 수 있다. 이러한 공정은 미국 특허 제 6,130,327호에 상세히 기술되어 있다.

놀랍게도, 이제 착색 안료를 방염성 화합물로서 동시에 방사 용액에 혼입시키는 것 또한 가능한 것으로 밝혀졌다. 본원에서 기술되는 발명의 목적에 있어서, 착색 안료는 사람 눈으로 볼 수 있는 색을 나타내는 안료이다. 안료는 그것이 침강됨에 따라 셀룰로즈의 구조 내에 로킹(locking)되어 섬유를 형성한다. 이와 같이 생성된 섬유는 안료를 포함함으로써 영구적으로 착색될 뿐만 아니라 방염성이 된다. 섬유 내 "불활성" (비구조적 물질) 물질의 로딩이 30%까지 이르게 되더라도, 숙련가들에 의해 예상될 수 있는 섬유 특성에서의 저하를 발견될 수 없다. 그러므로, 섬유 특성에 대한 착색 안료의 효과는 미미하며, 섬유는 이후에 유의한 손상 없이 통상적인 방식으로 직물 사슬 내로 가공될 수 있다.

안료는 섬유의 방염성에 대해 부정적인 영향을 미치지 않는다. 착색 안료를 함유하는 섬유는 실질적으로 방염성 화합물 만을 함유하는 섬유와 동일한 방염성을 지닌다.

상세한 설명

재생 셀룰로즈는 확립된 공정을 사용하여 셀룰로즈를 용액 형태로 되게 함으로써 제조된다. 이는 셀룰로즈를 적합한 유기 용매, 예컨대, 아민 옥사이드, 특히 N-메틸 모르폴린 옥사이드 중에 용해시킴으로써("라이오셀 공정(lyocell process)"), 또는 셀룰로즈를 용해성 셀룰로즈 유도체, 예컨대 셀룰로즈 잔테이트로 전환시키거나("비스코스 공정") 용해성 테트라민-구리(II) 하이드록사이드 착물로 전환시킴으로써("글란츠스토프 공정(Glanzstoff process)") 이루어진다.

화학식(I) 또는 (II)의 화합물(들)은 직접 셀룰로즈 용액에 첨가되거나 적합한 매질에 분산된 후, 셀룰로즈 용액에 첨가된다. 첨가는 연속적으로, 또는 불연속적으로, 예를 들어, 배치식으로 널리 공지된 방법을 사용하여 수행되고, 이어서 셀룰로즈 용액에 화합물(들)의 분산물이 균일하게 분포하도록 격렬하게 혼합된다.

착색 안료는 방염제와 유사한 방식으로 셀룰로즈 용액에 첨가된다. 끝으로, 미분된 안료가 배치 공정 또는 연속 공정으로 용액에 직접 첨가될 수 있거나, 먼저 분산물로 만들어진 후, 셀룰로즈 용액에 첨가될 수 있다. 안료의 첨가에 이어서 셀룰로즈 용액에 안료 분산물이 균일하게 분포하도록 격렬하게 혼합된다. 안료의 첨가는 방염제의 첨가 전에, 방염제의 첨가 후에, 또는 방염제의 첨가와 동시에 수행될 수 있다. 두 가지 물질은 동일한 매질 중에 분산되거나 분말로서 혼합될 수 있다.

재생 셀룰로즈는 확립된 공정, 예를 들어, 이러한 용액을 미세 노즐(nozzle) 또는 슬릿(slit)을 통해 압출시켜 필라멘트 또는 필름을 제조함으로써 방염제 및 착색 안료를 또한 함유하는 셀룰로즈 용액으로부터 침전된다. 재생 셀룰로즈의 중요한 기술적 특성은 화학식(I) 또는 (II)의 방염제 및 본 발명에 따른 착색제의 첨가에 의해 단지 약간 영향을 받을 뿐이다.

재생 셀룰로즈 방염제, 즉, 착색된 물품을 생산하는 바람직한 방법은 비스코스 공정이다. 셀룰로즈 용액은 알파 셀룰로즈 목재 펄프를 이황화탄소와 반응시키고, 생성물을 수산화나트륨 용액에 용해시킴으로써 제조된 셀룰로즈 잔테이트의 용액이다. 이 용액은 황산(H₂SO₄), 무수 황산나트륨(Na₂SO₄) 및 무수 황산아연(ZnSO₄)을 비-방염성 섬유를 생산하는데 일반적으로 사용되는 비율로 함유하는 침전 배쓰(bath) 내로 통상적인 방적 기구의 방적돌기(spinneret)를 통해 압출된다. 이후, 섬유가 철저히 세척되고, 건조된다.

높은 습윤 모듈러스 섬유("모달 공정(modal process)") 및 폴리노직(polynosic) 섬유를 생산하기 위해 설계된 비스코스 공정의 변이형이 착색된, 방염성 셀룰로즈 섬유를 생산하는데 사용될 수 있다. 모달 공정은 착색된 방염성 셀룰로즈 섬유를 생산하기 위한 제 2의 바람직한 공정이다. 이 공정은 예를 들어 오스트리아 특허 공개 AT 287905에 기술되어 있다.

본 발명에 따른 착색된, 방염성 셀룰로즈 섬유를 생산하기 위한 제 3의 바람직한 방법은 섬유를 아민 옥사이드, 바람하게는, N-메틸모르폴린 옥사이드 중의 셀룰로즈 용액으로 침전시키는 방법이다.

일반적으로, 셀룰로즈가 3차 아민 옥사이드, 특히 N-메틸모르폴린옥사이드(NMMO) 수용액 중에 매우 잘 용해될 수 있는 것으로 알려져 있다. 이러한 아민 옥사이드 중의 셀룰로즈 용액으로부터의 셀룰로즈 생성물의 제조는 용액을 연신시키면서 용액을 성형 도구를 통해 압출하고 용액을 수성 침전 배쓰로 유도하고, 이로써 셀룰로즈를 용액으로부터 침전시키는 공지된 방식으로 수행된다.

화학식(II)의 화합물, 특히 R1 및 R2가 이소-부틸이고, X가 산소 및 통상적으로 입수가능한 안료인 화학식(II)의 화합물이 기술 상태에서 공지된 통상적인 생성물과 비교하여 바람직한 공정 조건에 대해 매우 안정적인 것으로 나타났다. 이로써, 착색된, 방염성 셀룰로즈 생성물이 경제적으로 얻어질 수 있다.

방염성 셀룰로즈는 성형 절차에 의거하여, 예를 들어, 섬유 또는 필름의 형태로 존재할 수 있다.

본 발명에 따른 재생 방염성 셀룰로즈는 순수한 재생 셀룰로즈 100 중량%에 대해 5 내지 35중량%, 바람직하게는 10 내지 25중량%의 양으로 방염성 안료를 함유한다. 화합물(들)의 상응하는 양이 성형 전에 셀룰로즈 용액에 첨가된다.

본 발명에 따른 재생 방염성 셀룰로즈는 요망하는 색상을 제공하는데 필요한 양 및 타입의 안료를 함유한다. 예를 들어, 검정색 섬유를 생산하기 위해, 컬러 6903의 순수한 재생 셀룰로즈에 기초하여 3 내지 10 중량%, 바람직하게는 5 내지 8중량%, 특히 7중량%가 사용될 수 있다. 사용되는 안료의 양이 보다 많을 수록, 색상의 농도가 진해진다. 공정 조작자는 목표 색상을 생성하는데 필요한 정확한 양 및 타입을 시험에 의해 결정해야 한다.

본 발명에 따른 분산물의 제조는 널리 공지된 방법에, 예를 들어, 분산제, 분산 매질, 및 화학식(I)의 화합물(들)을 포함하는 농축된 혼합물을 예를 들어, 볼, 샌드, 유리 비드 또는 석영 밀(quarzite mill)로 용해되지 않은 입자의 크기가 평균 0.5 내지 5.mu.m, 바람직하게는 1 .mu.m가 될 때까지 그라인딩(grinding)함으로써, 그리고, 필요에 따라 바람직하게는 물인 분산 매질을 첨가함에 따라 요망되는 농도를 조절함으로써 수행된다.

폴리머 물품을 착색하는데 사용되는 다수의 염료는 본 발명에 사용하기 위한 요구되는 입도로 이들 염료의 제조업자에 의해 공급된다.

일반적으로, 본 발명에 따른 분산물은 방염성 안료의 중량을 기준으로 하여 10 내지 60 중량%, 바람직하게는 15 내지 50 중량%, 특히 20-40 중량%의, 화학식(I) 및/또는 (II)의 화합물 또는 화합물들의 혼합물, 및 4 내지 50 중량%, 바람직하게는 5 내지 45 중량%, 특히 6 내지 35 중량%의 분산제를 함유한다. 나머지는 분산 매질, 바람직하게는 물이다.

착색 안료의 분산물은 널리 공지되어 있으며, 다수의 회사로부터 입수가능하다.

적용 분야

본 발명의 생성물은 착색된, 방염성 셀룰로즈 섬유일 수 있다. 이는 방염성 셀룰로즈 섬유가 최근 사용되고 있는 모든 적용에 사용될 수 있다. 이들은 하기를 포함하나, 이로 제한되는 것은 아니다:

● 군복

● 방탄복

● 용융 금속 파편 및 전기 아크(electric arc)로부터의 부상을 예방하도록 설계된 작업복을 포함하는 산업용 작업복

● 보호복의 모든 부분을 포함하는, 소방관복

● 행정당국(civil authorities)(예를 들어, 전투 경찰)에서 사용하기 위한 제복

● 자동차 산업, 철도 산업 및 항공 산업에서 차량, 항공기 및 선박 공사시 부품으로서 사용하기 위한 패브릭

● 천재질 가구(Upholstered furniture)

● 가구(Home furnishings)

● 안전 성능이 강화된 의류(예를 들어, 아동용 잠옷)

착색된 방염성 셀룰로즈 섬유는 하기 이점을 제공하는 패브릭에 구성 요소로서 또는 그 자체로 사용될 수 있다:

● 높은 염색 견뢰도(high colour fastness)

● 셀룰로즈 섬유와 결부된 착용감

● 우수한 방열성(heat protection)

● 고유의 방염성

● 사용시 보다 낮은 생리학적 스트레스를 부여하는 뛰어난 수분 관리능

● 보다 낮거나 제로인 염색 비용

● 높은 얀 규칙성(high yarn regularity)

● 보다 간단한 가공

● 셀룰로즈 성분의 염색 필요성이 제거됨으로 인해 현저히 감소된 환경적 영향

● 전달 기간 내, 그리고 전달에서 전달까지 일관된 착색(coloration).

착색된 방염성 셀룰로즈 섬유는 패브릭의 단독 성분으로서 사용되거나, 다른 섬유와 혼합되어 성분의 특성이 조합된 패브릭을 제공할 수 있다. 이러한 다른 섬유는 방염성이거나, 심지어 방염성이 아닌 섬유일 수 있다. 이는 둘 이상의 섬유를 함께 혼합하여 패브릭을 만드는데 사용되는 얀(yarn)을 제공함으로써 달성될 수 있다. 다르게는, 예를 들어, 직물의 날실 및 씨실과 같은 하나 이상의 다른 섬유로부터 제조된 얀과 조합된, 착색된 방염성 셀룰로즈 섬유를 사용하여 달성될 수 있다. 착색된 방염성 셀룰로즈 섬유를 패브릭의 하나 이상의 다른 섬유 성분과 조합하는 어떠한 다른 방법 또한 본 발명의 일부이다. 이러한 패브릭은 방염성이거나 심지어 방염성이 아닐 수 있다.

착색된 방염성 셀룰로즈 섬유 만으로 구성된 패브릭은 이를 생산하는데 사용된 섬유의 색상을 지닌 패브릭을 제공할 것이다. 추가의 염색 처리가 요구되지 않고, 색상은 패브릭의 수명 동안 영구적일 것이다.

다르게는, 착색된 방염성 셀룰로즈 섬유로 구성된 이러한 패브릭은 색상을 변경하기 위해 염색될 수 있다. 이러한 염색의 효과는 착색된 방염성 셀룰로즈 섬유의 색상에 염색에 의해 생성되는 색상을 부가한다는 것이다.

착색된 방염성 셀룰로즈 섬유 및 추가의 비-착색된 성분의 섬유(들)로 구성된 패브릭은, 착색된 방염성 셀룰로즈 섬유 색상의 농도가 흐려진 색상을 가질 것이다. 예를 들어, 검정색 방염성 셀룰로즈 섬유가 흰색 메타-아라미드(white meta-aramid) 섬유와 블렌딩되는 경우, 형성되는 패브릭은 회색이 될 것이며, 회색의 농도는 성분들의 백분율에 따를 것이다.

또한, 착색된 방염성 섬유는 패브릭 중에서 다른 착색된 섬유와 혼합될 수 있다. 이것의 효과는 성분들의 백분율에 비례하여 각 성분에 의해 기여되는 색상을 제공한다는 것이다. 예를 들어, 검정색 방염성 셀룰로즈 섬유가 밝은 적색의 메타-아라미드 섬유와 블렌딩되는 경우, 형성되는 패브릭은 진한 적색일 것이다. 추가의 예로서, 적색 방염성 셀룰로즈 섬유가 적색 메타-아라미드 섬유와 조합되는 경우, 형성되는 패브릭은 적색일 것이다. 또 다른 추가의 예로서, 청색 방염성 셀룰로즈 섬유가 적색 메타-아라미드 섬유와 조합되는 경우, 형성되는 패브릭은 자주색일 것이다. 이러한 섬유의 조합은 광범위한 색상을 지닌 패브릭을 생산할 수 있게 한다. 이는 패브릭의 염색 필요성을 제거하여, 비용을 줄이고, 가공 시간을 단축시키며, 착색된 패브릭 생산의 환경적 영향을 크게 감소시킨다.

착색된 방염성 셀룰로즈 섬유로부터 생산된 패브릭은 이들의 일반적인 사용의 일부로서 세탁되는 경우에 소섬유화(fibrillation)되는 경향이 있다. 즉, 상기 섬유가 구성성분인 패브릭이 습윤 마모(wet abrasion) 처리되는 경우에, 섬유는 섬유의 표면에 부착되는 매우 작은 소섬유로 분할되게 된다. 이러한 소섬유화의 효과는 패브릭을 프로스팅된(frosted) 것처럼 보이게 하는 것인데, 이는 패브릭의 외관에서 어떠한 변화가 있게 할 수 있기 때문에 바람직하지 않다. 이러한 프로스팅(frosting)은 패브릭의 표면 위에서 달라질 수 있으며, 이는 표면 상에 바람직하지 않은 화이트 라인(white line) 또는 패턴을 제공한다. 이는 특히 리오셀(lyocell) 공정 또는 모달 공정이 착색된 방염성 셀룰로즈 섬유를 제조하기 위한 기반으로서 사용되는 경우에 그러하다.

착색된 방염성 셀룰로즈 섬유로부터 생산된 패브릭 표면의 소섬유화는 방추 수지 가공(crease resist resin finish), 예를 들어, BASF SE로부터의 Fixapret 범위의 피니쉬 또는 직물 피니쉬 공급업자에 의해 판매되는 유사한 제품의 적용에 의해 완전히 제거될 수 있다. 이러한 피니쉬는 패브릭 안정성 및 세척후 외관을 개선시키는 수단으로서 셀룰로즈 패브릭 산업에 통상적으로 사용된다. 수지 피니쉬는 발수제, 발오제(soil release agent) 및 내유제(oil repellent)를 적용하기 위해 사용될 수 동일한 공정의 일부로서 패브릭에 적용될 수 있다. 따라서, 추가의 비용은 주로 피니슁 화학제의 비용이다. 100% 검정색 방염성 셀룰로즈 섬유는 수지 피니쉬가 적용된 경우에 소섬유화되지 않았다. 세척되지 않을 물품에 대해서는, 예를 들어, 방탄복 구성요소는 수지 피니슁할 필요는 없다.

상기 기술된 바와 같이 스테이플 섬유(staple fibre) 형태의 착색된 방염성 셀룰로즈 섬유 이외에, 본 발명의 성형되고 착색된 방염성 셀룰로즈 물품은 셀룰로즈 용액으로부터 생성될 수 있는 어떠한 성형품의 형태를 취할 수 있다. 본 발명의 물품은 필름, 연속 필라멘트 얀, 토우(tow), 숏컷(short cut) 섬유 또는 섬유로부터 생성된 분말 또는 셀룰로즈 용액으로부터 생성된 어떠한 다른 성형품의 형태로 존재할 수 있다. 이러한 생성물은 기존 공정을 사용하여 성형품을 형성하기 전에 셀룰로즈 용액에 안료 및 방염제를 첨가함으로써 생성될 수 있다.

본 발명은 이제 하기 실시예에 의해 예시될 것이다. 이들 실시예는 어떠한 방식으로든 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.

실시예

실시예 1

모달 섬유를 생성하는데 적합한 미리 제조된 비스코스 용액에 1) 섬유 중 셀룰로즈 중량에 대해 25%를 제공하도록 계산된 농도 및 양의, FR 첨가제인 2,2'-옥시비스[5,5-디메틸-1,3,2-디옥사포스포리난]2,2'디설파이드의 분산물, 및 2) 섬유 중 셀룰로즈 중량에 대해 7% 카본 블랙을 제공하도록 계산된 농도 및 양의, 상업적으로 입수가능한 카본 블랙의 분산물을 첨가함으로써, 착색된 FR 섬유를 생성하였다. 분산물들을 비스코스 용액과 잘 혼합하였다. 형성된 비스코스와 첨가제를 방적돌기를 통해 모달 섬유를 제공하는데 필요한 조성물의 스핀 배쓰(spin bath)로 압출하였다. 형성된 섬유 로프를 모달 섬유를 생산하는데 일반적인 것처럼 연신시켰다. 이후, 스테이플 섬유 길이로 자르고 세척하였다. 섬유에 피니쉬를 적용하고, 건조시켰다. 형성된 섬유는 얀 및 패브릭으로 가공하기에 적합한 검정색 2.2 dtex 스테이플 섬유였다.

실시예 2

실시예 1의 섬유를 그 물성에 대해 시험하였으며, 착색 안료가 첨가되지 않았으나 동일한 양의 동일한 FR 첨가제를 지닌 모달 공정에 따라 생성된 FR 섬유의 물성과 비교하였다. 결과가 하기 표 1에 기재되었다. 확실히, 추가의 안료가 섬유 특성을 크게 손상시키지는 않는다. 대신, 심지어 섬유 강도(fibre tenacity)가 약간 증가하였다.

	검정색 FR 섬유	흰색 FR 섬유
섬유 굵기(dtex)	2.24	2.16
건식 강도(cN/Tex)	26.5	23.7
습식 강도(cN/Tex)	14.1	13.5
건식 파단 연신율(%)	16.7	13.3
습식 파단 연신율(%)	16.7	13.5

실시예 3

실시예 1의 섬유를 링 방적 시스템을 통해 번수 50Nm의 얀으로 방적하였다. 얀의 특성을 모달 공정에 의해 제조된 흰색(즉, 착색되지 않은) FR 섬유로부터 생성된 유사한 얀에 대해, 그리고, 어떠한 FR 첨가제도 지니지 않은 표준 모달 섬유로부터 방적된 얀과 비교하였다. 얀 시험 결과가 하기 표 2에 제시된다. 이 표는 또한 이러한 얀에 있어서는 기계적 특성에 대한 첨가된 착색 안료의 부정적인 영향이 전혀 없음을 보여준다.

	검정색 FR	흰색 FR	표준 모달
번수	50	50	50
건식 얀 강도(cN/Tex)	14.9	12.9	18.6
파단 연신율(%)	11	8	9

실시예 4

실시예 1의 검정색 섬유를 방적하기 전에 카본 블랙을 도프에 첨가함으로써 제조된 검정색 2.2 dtex 메타-아라미드 스테이플 섬유와 50/50 중량으로 블렌딩하였다. 형성된 얀은 번수가 30 Nm였다. 얀을 표준 제직 공정에 의해 평직 패브릭으로 직조하였다. 패브릭을 준비한 후, Fixapret CP로 피니슁하였다. 형성된 패브릭은 검정색이었으며, 세척시 우수한 안정성, 우수한 필링(pilling) 성능 및 우수한 크리싱(creasing) 성능을 가졌다. 염색 공정이 요구되지 않았으며, 이는 패브릭 가공 비용이 현저히 감축함을 의미한다. 그럼에도, 패브릭은 방염성이고, 화염 노출에 대해 최소의 수축율을 가졌다.

Claims

타겟 색상(target colour)을 제공하는 안료 및 방염성이 되게 하는 방염성 화합물 둘 모두의 제조 동안 셀룰로즈 용액에 첨가됨으로써 착색되고 방염성이 된, 셀룰로즈 성형품.
제 1항에 있어서, 방염성 화합물이 하기 화학식(I) 또는 (II)의 화합물인, 셀룰로즈 성형품:

상기 화학식(I)에서,
X는 둘 모두 황이고, R₁ 둘 모두 및 R₂ 둘 모두는 동시에 메틸, 에틸 또는 프로필이고,
상기 화학식(II)에서,
R₁ 및 R₂는 독립적으로 각각 비치환되거나 치환된 C1-12 알킬-, C5-7 사이클로알킬-, C7-12 아르알킬- 또는 C6-12 아릴-잔기를 의미하고, X는 산소 또는 황을 의미한다.
제 1항에 있어서, 성형품이 섬유 또는 필라멘트인, 셀룰로즈 성형품.
제 1항의 셀룰로즈 성형품을 제조하기 위한 방법으로서, 타겟 색상 및 방염성 화합물이 제조 동안에 셀룰로즈 용액에 첨가되는 방법.
제 4항에 있어서, 타겟 색상 및 방염성 화합물이 하나 이상의 비이온성 또는 음이온성 분산제를 사용하여 첨가되는 방법.
제 2의 착색된 방염성 물품을 얻기 위해 제 1항에 따른 셀룰로즈 성형품이 상이한 색상의 물품과 블렌딩되는, 제 1항에 따른 셀룰로즈 성형품의 용도.
제 3항에 따른 셀룰로즈 성형품이 방염성 또는 비-방염성 섬유와 블렌딩되는, 제 3항에 따른 셀룰로즈 성형품의 용도.
얀(yarn)을 제조하기 위한, 제 3항에 따른 셀룰로즈 성형품의 용도.
직물(woven fabric)을 제조하기 위한, 제 3항에 따른 셀룰로즈 성형품의 용도.
편직물(knitted fabric)을 제조하기 위한, 제 3항에 따른 셀룰로즈 성형품의 용도.
부직물(nonwoven fabric)을 제조하기 위한, 제 3항에 따른 셀룰로즈 성형품의 용도.