KR20140037209A - 재생 셀룰로오스계 섬유 - Google Patents

Abstract

본 발명읜 긴타원형, 본질적으로 평편부(3)를 포함하는 단면을 갖는 재생 셀룰로오스계 섬유(1")에 관한 것이다. 본 발명에 따른 섬유는 적어도 하나의 날개(4, 5, 6, 7)가 상기 긴타원형부로부터 가지되어 나오고, 여기서 상기 날개의 길이는 상기 긴타원형부(3)의 길이의 최대 40%이다.

Description

재생 셀룰로오스계 섬유{REGENERATED CELLULOSE FIBER}

본 발명은 비스고스 방법(viscose process)으로 얻어진 재생 셀룰로오스계 섬유에 관한 것이다.

예를 들어 탐폰 또는 일반적인 흡수체와 같은 위생 분야에서, 특히 높은 액체 저장 능력을 갖는 섬유들이 위생 제품의 가능한 높은 흡수능을 얻기 위하여 바람직하다.

탐폰 제조에 통상 사용된 종래 섬유 물질은 일반적인 비스코스 섬유, 소위 트라이로발(trilobal) 비스코스 섬유 및 코튼이다. 이하 설명될 소위 신지나 테스트(Syngina test)에 따른 상기 섬유의 특정 흡수능은 코튼은 약 4.0g/g, 일반 비스코스는 약 4.5g/g 및 트라이로발 비스코스 섬유는 약 5.2g/g이다.

탐폰 제조자의 목적은 섬유 물질 및 돈의 최소 소비로 특정 정도의 흡수를 달성하는 것이다.

코튼이 그의 불충분한 흡수능 때문에 탐폰용 섬유 물질로서 점차 쓸모없이 되어 가는 반면, 트라이로발 섬유는 제조하는데 매우 비싸고 일반 비스코스에 비하여 탐폰으로 제조하는데 특히 어렵다.

셀룰로오스계 섬유의 흡수능을 증가시키기 위한 많은 연구가 보고되어 왔다:

1. 모노머들을 셀룰로오스계 섬유로 그래프팅하는 화학적 변형,

2. 카복시메틸 셀룰로오스, 키토산, 셀룰로오스 카바메이트, 알지네이트 또는 구아란과 같은 흡수성 폴리머를 셀룰로오스계 섬유 매트릭스에 통합하는 화학적 변형,

3. 예를 들어 US-A 4,129,679에 공지된, 예를 들어, 중공 섬유 또는 붕괴된 중공 섬유과 같은 섬유들의 물리적 변형, 또는

4. 예를 들어, EP-A1 0 301 874에 공지된 것과 같은, 길이 대 폭의 비가 2: 1 내지 10:1인 적어도 3개의 날개를 갖는, 다중 날개 압출 홀을 갖는 스피너레트(spinneret)를 사용하여 얻어진, 다중 날개 섬유(소위, "트라이로발" 섬유).

셀룰로오스계 섬유의 화학적 변형의 단점은 가격 및 시간 소모적인 독성 및 생리적 시험 절차가 탐폰과 같은 매우 민감한 의학 분야에 필요하다는 것이며, 독성 쇼크 증후군(toxic shock syndrome, SCC)의 발생은 대부분의 탐폰 제조자들이 화학물질들이 안전할 수 있음에도 불구하고 화학적으로 변형된 섬유 물질을 사용하는 것을 방해한다.

중공 섬유 및 붕괴된 중공 섬유(collapsed hollow fiber)들의 단점은, 그들의 높은 물 보유 능력(water retention capacity) 때문에 제조하기 어렵다는 것이며, 그 결과 섬유들은 세척하는 동안 강하게 팽윤하고 수소 결합 형성 때문에 건조 동안 서로 결합하여, 건조 상태에서 이들을 약하게 만들고 젖은 상태에서 비누 투성이로 만들어 이들을 쪼개어 카드 섬유(carded fabric)로 만들기 어렵게 한다.

최근에, 다중 날개의 사용, 특히 트라이로발 섬유의 사용이 점차 증가되고 있다.

다중 날개 섬유의 제조는 예를 들어 미국 특허 5,634,914 및 5,458,835 및 EP-A1 0 301 874에 설명되어 있다. 여기 설명된 방법은 공통적으로 사용된 비스코스의 스피닝(spinning)을 설명하며, 이는 종래 기술에서 공지된 모디파이어(modifier)을 특정 함량으로 포함하며, 다중 날개 형상, 특히 트라이로발 형상의 압출 홀을 통해, 종래 스피닝 배스로 스피닝하는 것을 설명하고 있다. 상기 방법의 근본적인 특징은, 스피너레트에서 다중 날개 압출 홀의 형상이 필라멘트의 단면에서 원하는 형상과 유사하다는 것이다. 이들 문헌의 개시 내용에 따라, 상기 스피너레트 홀의 기하 구조는 섬유 단면의 형상을 결정하고, 섬유 단면의 특정 길이-대-폭 비가 적절하게 압출 홀을 디자인하는 것에 의해 얻어질 수 있다는 것이다.

게다가, 다중 날개 섬유와 관련하여 선행 기술은, 그러한 다중 날개 섬유가 선행 기술에 따른 비스고스 섬유의 것에 비하여, 특히 탐폰에서 증가된 흡수능을 갖는다는 것과, 그러한 섬유들은 적어도 3개의 날개를 가져야만 한다는 것 그리고, 이들 섬유의 각 날개는 길이-대-폭의 비가 적어도 2:1, 가장 바람직하게는 3:1 내지 5:1을 나타내야만 한다는 것을 개시하고 있다. 상기 날개들이 그들 스스로 뒤로 구부러지지 않을 정도로 길고 얇을 것을 조건으로, 길이-대-폭의 비가 커질 수록, 섬유의 흡수능과 자유 부피의 비가 높아질 것이다.

이들 문헌에서, 느린 재생 스피닝 조건하에서, 다중 날개 섬유의 보다 높은 흡수능은, 예를 들어, 산도 준위를 낮추거나 및/또는 설페이트 준위를 증가시키거나 및/또는 비스코스 모디파이어를 첨가시키는 것에 의해 얻어질 수 있다.

비스코스 섬유의 단면에서 중공 공간은 상기 섬유의 흡수능 및 이들로 제조된 제품의 흡수능을 증가시킨다는 사실은 또한 US-A 4,362,159에 알려져 있다.

WO 2004/085720 A로부터, 단단한 재생 표준 비스코스 섬유는 그의 단면적에 새겨진 가장 큰 이등변 삼각형의 면적보다 큰 면적의 단면, 즉 2.5배 미만, 바람직하게는 2.40배 미만, 특히 바람직하게는 2.25배 미만으로 큰 단면을 갖고, 이하 설명된 것처럼 6.0 g/g 섬유 이상의 신지나 흡수능을 나타내는 것으로 알려져 있다.

WO 2004/005595 A 는 비규칙적으로 로브된 단면을 갖는 흡수 표준 비스코스 섬유를 설명한다. 게다가 비규칙적 단면을 갖는 비스코스 섬유는 US　4,129,679 및 GB-A 1,333,047에 더 설명되어 있다.

US 6,403,217 B1는 용융 스피닝 방법(melt spinning process)에 따라 변형된 섬유 단면을 갖는 섬유의 제조를 위한 다양한 다이 구성을 설명한다. 용융 스피닝 방법은 기본적으로 비스코스 방법에서 사용된 습식 스피닝 방법과 다르다.

EP 0 301 874 A로부터 알려진 것처럼 종래 트라이로발 섬유는 높은 흡수능을 나타낸다. 한편, 이는 다른 기하구조로 야기된 높은 강성에 의한 것이며, 이 강성은 트라이로발 섬유에 의해 형성된 기공들의 안정성을 증가시키므로, 다량의 액체 저장이 가능하게 한다. 다른 한편, 상기 Y-구조는 또한 섬유의 팩킹 밀도에 영향을 미친다: 그들의 입체적으로 필요한 구조 때문에, 중공 공간은 자동적으로, 예를 들어 동일 구조의 둥근 섬유가 사용될 때보다 더 크게 형성된다.

거칠은 기공 구조로 인하여, 선행 기술로부터 공지된 것처럼 Y-섬유에서 모세관 현상이 상대적으로 적다. 보다 빠른 흡수 성능 및 보다 우수한 분배 효과를 갖는 흡수체를 위하여, 보다 많은 수의 중공 공간들, 즉 다시 말하면 보다 작은 중공 공간들의 형성이 유리할 것이다.

공지된 흡수성 비스코스 섬유의 상기 언급된 단점들을 극복하기 위하여, 본 발명에 따른, 재생 셀룰로오스계 섬유는 긴타원형(oblong)의, 본질적으로 평편부(flat section)을 포함하고, 적어도 하나의 날개는 상기 긴타원형부로부터 가지되어 나온 것을 특징으로 하고, 여기서 상기 날개의 길이는 최대 긴타원형부의 길이의 40%이다.

본 발명의 목적은 본 발명에 따른 다수의 셀룰로오스계 섬유를 포함하는 섬유 다발에 의해 달성된다.

본 발명의 또 다른 태양은 본 발명에 따른 셀룰로오스계 섬유의 제조방법 및 본 발명에 따른 셀룰로오스계 섬유 및 본 발명에 따른 섬유 다발의 용도에 관한 것이다.

도 1은 공지된, 예를 들어 EP 0 301 874에 공지된 2개의 트라이로발 셀룰로오스계 섬유의 결합을 나타낸다.
도 2는 평편부를 갖는 몇 개의 섬유의 결합을 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 단면을 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 몇 개 섬유의 결합을 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따른 섬유에 의한 물 보유를 나타낸다.

적어도 하나의 돌출된 날개를 포함하는, 본질적으로 평편하고, 긴타원형부를 포함하는 셀룰로오스계 섬유의 경우에서, 다수의 그러한 섬유들로부터 제조된 제품들의 기공 크기는 트라이로발 섬유에 비하여 긍정적으로 영향을 받을 수 있다는 것이 발견되었다.

상기 날개는 긴타원형부에 대하여 본질적으로 직각으로 배치되는 것이 바람직하다.

특히 바람직한 것은 몇개 가지가 있는 날개가 제공된 실시예들이다.

유리하게, 상기 날개들은 양 방향으로 긴타원형부으로부터 가지로 형성될 수 있다.

가지 날개의 총 길이는 긴타원형부의 길이를 초과하지 않는 것이 바람직할 것이다.

날개들의 적어도 일부, 바람직하게는 날개 모두는 길이 대 폭의 비가 2:1 내지 10: 1일 수 있다.

상기 날개들의 적어도 일부, 바람직하게는 날개 모두는 평편부의 폭보다 작은 폭을 가질 수도 있다.

평편부의 전체 곡률은 최대 120°이다. 스피닝이 평편한 스피닝 개구를 갖는 다이를 통해 영향을 받을때 조차, 특정 곡률이 얻어진 평편한 섬유들(또는 각각, 본 발명에 따라 제공된 평편부)에서 일어날 수도 있다. 평편부의 엔드포인트뿐만 아니라 상기 엔드포인트를 통과하는 가상 직선으로부터 가장 멀리 위치한 평편부의 포인트에 의해 정의된 각도가 곡률로 간주된다.

본 발명에 따른 섬유의 섬유 섬도(titre)는 1.3dtex 내지 10dtex일 수 있다.

본 발명에 따른 셀룰로오스계 섬유는 스태플 섬유(staple fiber), 숏컷 섬유(short-cut fiber)의 형태, 또는 필라멘트 토우(filament tow)로서 제공될 수 있다.

본 발명은 다수의 재생 다중 날개 셀룰로오스계 섬유를 포함하는 섬유 다발에 관한 것으로, 상기 다중 날개 셀룰로오스계 섬유의 적어도 10%, 바람직하게는 적어도 20%, 특히 바람직하게는 적어도 50%가 본 발명에 따른 셀룰로오스 섬유의 형태로 제공된다. 본 발명에 따른 섬유 다발에서, 여기 포함된 다중 날개 셀룰로오스 섬유 모두는 또한 본 발명에 따른 셀룰로오스계 섬유의 형태로 제공될 수도 있다.

다수의 섬유들은 "섬유 다발", 예를 들어 스펀 레이온(다수의 스태플 섬유), 연속 필라멘트의 가닥 또는 섬유 베일(bale of fiber)로서 이해될 수 있다.

바람직하게는, 상기 섬유 다발에 포함된 본질적으로 모든 다중 날개 셀룰로오스계 섬유는 본 발명에 따른 셀룰로오스계 섬유 형태로 제공되고, 각각, 상기 섬유 다발에 포함된, 상기 다중 날개 셀룰로오스계 섬유의 단면은 본질적으로 동등하다.

상기 섬유 다발은 추가로 섬유, 예를 들어 다중 날개가 아닌 섬유뿐만 아니라 다른 유래의 섬유, 예를 들어 다른 폴리머의 섬유를 포함할 수도 있다.

재생 셀룰로오스계 섬유 및, 각각의 섬유 다발의 제조를 위한 본 발명에 따른 방법은 다음 단계를 포함한다:

- 비스코스 스피닝 물질의 제공하는 단계,

- 상기 비스코스 스피닝 물질을 스피너레트(spinneret)의 적어도 하나의 개구를 통해 스피닝 배스로 스피닝하여, 필라멘트를 형성하는 단계를 포함하고,

상기 스피너레트가 슬롯부를 포함하며, 이로부터 적어도 하나의 날개가 가지되어 나오고 이의 길이는 상기 슬롯부 길이의 최대 40%인 것을 특징으로 한다.

선택적으로 본 발명에 따른 방법은 본 방법에 의해 제조된 섬유를 다른 섬유, 예를 들어 종래 다중 날개 섬유, 다중 날개가 아닌 섬유 및/또는 다른 유래, 예를 들어 다른 폴리머의 섬유와 혼합하는 단계를 포함할 수도 있다.

바람직하게는, 상기 날개와 상기 슬롯부의 보다 작은 각도는 30° 및 90°의 사이, 특히 바람직하게는 60°및 90°사이이다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 방법은, 상기 스피너레트가 몇개 개구를 포함하며, 상기 개구들 모두 본질적으로 동일한 형상을 갖도록 구성된다. 이 방법으로, 바람직한 구성, 즉 모든 섬유들이 본질적으로 동일한 단면을 갖는 구성이, 예를 들어 본 발명에 따른 섬유들로 이루어진 섬유 다발로 얻어진다.

본 발명은 본 발명에 따른 재생 셀룰로오스 섬유 및, 각각 본 발명에 따른 섬유 다발의 용도에 관한 것으로, 흡수성 제품, 위생 제품, 특히 탐폰, 요실금 제품 위생패드 및 팬티 라이너, 담요, 쿠션 및 슬리핑백용 충진재, 음식 재료, 특히 고기 제품용 팩킹, 종이, 특히 필터 종이, 플록(flock), 천, 특히 인레이 플리스(inlay fleece) 및 습기 조절용 천 직물로서 다른 섬유들과 혼합 또는 다층 구조인 것 및 상처 드레싱에서의 용도에 관한 것이다.

실시예 :

높은 흡수능을 갖는 흡수체의 제조용 Y-섬유는 선행 기술에 공지되어 있다. 이 경우에 존재하는 날개들에 의해, 섬유 중심들이 서로 먼 거리를 유지하여 큰 액체 저장 능력을 갖는 구조가 나타난다. 그러나, 모세관 현상은 형성된 기공들로 인하여 제한된다. 도 1은 종래 Y-섬유(1, 2)의 결합 및 이러한 방법으로 제조된 기공 구조를 나타낸다.

평편부을 갖는 섬유의 제조 또한 선행 기술에 공지되어 있다. 흡수체용 평편한 섬유의 단독 사용은 그들 구조로 인하여 서로 매우 밀접하게 이웃해서 위치할 수 있어 제조된 구조들이 매우 작은 흡수능을 가질 수 있기 때문에 바람지하지 못하며, 도 2를 참조하면, 서로 이웃하여 위치한 평편한 섬유들(1', 2')(등)이 도시되어 있다.

평편한 섬유들의 또 다른 문제는 그들의 보다 얇은 축에 대하여 상대적으로 쉽게 구부러질 수 있다는 것이다. 그러므로 액체-충진된 흡수체에서 중공 공간이 쉽게 붕되된다.

본 발명에 따른 섬유에서, 보다 작은 기공 크기는, 긴타원형부으로부터 파생된 적어도 하나, 바람직하게는 몇개의 날개를 적절하게 배치 및 크기조절하는 것에 의해 얻어질 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 섬유(1")의 바람직한 실시예를 나타내며, 이는 긴타원형부(3) 및 상기 긴타원형부(3)로부터 실질직으로 직각으로 파생된 몇개의 날개(4, 5, 6, 7)를 포함하며, 이는 도 3의 경우이다. 상기 섬유는 비스코스 스피닝 물질을 적당한 구성(즉, 슬롯부 및 상기 슬롯부로부터 가지를 형성한 날개부)을 갖는 스피닝 개구를 통해 스피닝하는 것에 의해 제조될 수 있다.

도 3에 도시된 것처럼, 날개(4, 5, 6, 7)의 날개는 각 경우에서 긴타원형부 길이의 40%보다 작다. 상기 날개의 폭은 각 경우에서 상기 긴타원형부의 폭보다 작다.

선행 기술에 따른 섬유 가공으로 인하여, 상기 섬유들은 특정 비율로 평행화된다. 그러므로 다음 논의들은 기초로서 평행화된 섬유들을 초기에 채택한 것이다.

본 발명에 따른 섬유로 제조된 구조의 날개들은, 몇개의 그러한 섬유들이 서로 결합될 때, 많은 수의 매우 미세한 모세관의 형성을 일으키는 디스턴스 피스(distance piece)로서 작용한다(도 4 참조).

동시에, 날개들은 보강재 및 디스턴스 피스로 작용하며, 이는 상기 평편한 섬유 부분의 보다 얇은 축을 가로질러 섬유가 구부러지는 것을 방지한다. 이러한 방법으로 높은 흡수능이 확보된다.

본 발명에 따른 섬유의 또 다른 장점은 물이 특히 유리하게 섬유의 날개들 사이의 수많은 클리어런스(clearance)에서의 흡착력에 의해 저장된다는 것이며, 이는 도 5에 도시되어 있다. 그러므로 본 발명에 따른 섬유로 제조된 구조는 압력에 대하여 특히 높은 물 보유 능력을 나타낸다.

Claims (15)

1. 재생 셀룰로오스계 섬유(1")로서,
   긴타원형, 본질적으로 평편부(3)을 포함하고, 적어도 하나의 날개(4, 5, 6, 7)이 상기 긴타원형부으로부터 가지되어 나오고, 상기 날개의 길이가 상기 긴타원형부 길이의 최대 40%인 것을 특징으로 하는 재생 셀룰로오스계 섬유.
2. 제1항에 있어서,
   상기 날개(4, 5, 6, 7)가 상기 긴타원형부(3)에 대하여 본질적으로 직각으로 배치된 것을 특징으로 하는 재생 셀룰로오스계 섬유.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 몇 개 가지 날개(4, 5, 6, 7)가 제공되는 것을 특징으로 하는 재생 셀룰로오스계 섬유.
4. 제3항에 있어서,
   상기 날개(4, 5, 6, 7)가 양 방향으로 상기 긴타원형부(3)로부터 가지되어 나온 것을 특징으로 하는 재생 셀룰로오스계 섬유.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
   상기 가지 날개(4, 5, 6, 7)의 총 길이가 상기 긴타원형부(3)의 길이를 초과하지 않는 것을 특징으로 하는 재생 셀룰로오스계 섬유.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 날개들(4, 5, 6, 7) 중 적어도 일부, 바람직하게는 모든 날개가 길이 대 폭의 비가 2: 1 내지 10: 1인 것을 특징으로 하는 재생 셀룰로오스계 섬유.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 날개들(4, 5, 6, 7) 중 적어도 일부, 바람직하게는 모든 날개들이 평편부(3)의 폭보다 작은 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 재생 셀룰로오스계 섬유.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 평편부의 전체 곡률이 최대 120°인 것을 특징으로 하는 재생 셀룰로오스계 섬유.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 섬유 섬도가 1.3dtex 내지 10dtex인 것을 특징으로 하는 재생 셀룰로오스계 섬유.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    스탬플 섬유, 숏컷 섬유 형태 또는 필라멘트 토우로서 제공되는 것을 특징으로 하는 재생 셀룰로오스계 섬유.
11. 다수의 재생 다중 날개 셀룰로오스계 섬유를 포함하는 섬유 다발로서, 상기 다중 날개 셀룰로오스계 섬유의 적어도 10%, 바람직하게는 적어도 20%, 특히 바람직하게는 50%가 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 셀룰로오스계 섬유의 형태로 제공되는 섬유 다발.
12. 제11항에 있어서,
    상기 포함된 다중 날개 셀룰로오스계 섬유의 단면이 본질적으로 동등한 것을 특징으로 하는 섬유 다발.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 재생 셀룰로오스 섬유 및 각각의 섬유 다발의 제조 방법이고,
    - 비스코스 스피닝 물질을 제공하는 단계,
    - 상기 비스코스 스피닝 물질을 스피너레트의 적어도 하나의 개구를 통해 스피닝 배스로 스피닝하여, 필라멘트를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 스피너레트의 개구가 슬롯부를 포함하고, 상기 슬롯부를 통하여 적어도 하나의 날개가 가지되어 나오고, 상기 가지의 길이가 상기 슬롯 형상부의 길이의 최대 40%인 것을 특징으로 하는, 방법.
14. 제12항에 있어서,
    상기 스피너레트가 몇 개의 개구를 포함하고, 상기 모든 개구가 본질적으로 같은 형상을 갖는 것을 특징으로 하는, 방법.
15. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 재생 셀룰로오스계 섬유 및 각각의 섬유 다발의 용도이고, 흡수성 제품, 위생 제품, 특히 탐폰, 요실금 제품, 위생 패드 및 팬티라이너, 담요, 쿠션 및 슬리핑백용 충진재, 음식 재료용 팩킹, 특히 고기 제품용 팩킹, 종이, 특히 필터 종이, 플록(flock), 천, 특히 인레이 플리스(inlay fleece) 및 상처 드레싱(wound dressing)에서의 용도.

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