KR20190126941A - 광학적으로 투명한 습식 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 - Google Patents

광학적으로 투명한 습식 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 Download PDF

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기셀라 골드홀름
말콤 존 해이허스트
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Abstract

특히 라이오셀 방사 용액 (104)으로부터 직접 제조되는, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 (102)로서, 상기 직물 (102)은 실질적으로 무한 섬유 (108)의 네트워크를 포함하고, 여기서 섬유 (108)의 상이한 것은 상이한 구별 가능한 상호 연결된 층들 (200, 202)에 적어도 부분적으로 위치되며, 상기 직물 (102)이 젖었을 때 광학적으로 투명하다.

Description

광학적으로 투명한 습식 부직포 셀룰로오스 섬유 직물
본 발명은 부직포 셀룰로오스 섬유 직물, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 제조 방법, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 제조 장치, 제품 또는 복합재 및 사용 방법에 관한 것이다.
라이오셀 기술은 셀룰로오스 목재 펄프 또는 다른 셀룰로오스-기반 공급원료를 극성 용매 (예를 들어, "아민 옥사이드" 또는 "AO"로 또한 표시될 수 있는, n-메틸 모폴린 n-옥사이드)에 직접 용해하여, 다양한 유용한 셀룰로오스-기반 물질로 변형될 수 있는 점성이 높은 전단 박하 용액 (shear-thinning soulution)을 생성하는 것과 관련이 있다. 상업적으로 상기 기술은 텍스타일 산업에서 널리 사용되는 셀룰로오스 스테플 섬유 (오스트리아, 렌징의 Lenzing AG에서 상표로 TENCEL®로 시판)를 제조하는데 사용된다. 라이오셀 기술의 다른 셀룰로오스 제품도 사용되었다.
셀룰로오스 스테플 섬유는 부직포 웹으로의 전환을 위한 성분으로서 오랫동안 사용되어 왔다. 그러나 부직포 웹을 직접 제조하기 위한 라이오셀 기술의 적용은 최근 셀룰로오스 웹 제품으로는 불가능한 특성 및 성능에 접근할 수 있다. 중요한 기술적 차이로 인해 합성 폴리머 기술을 라이오셀에 직접 적용하는 것은 불가능하지만, 합성 섬유 산업에서 널리 사용되는 멜트블로우 (meltblow) 및 스펀본드 (spunbond) 기술의 셀룰로오스 버전으로 간주될 수 있다.
라이오셀 용액으로부터 직접 셀룰로오스 웹을 형성하는 기술을 개발하기 위해 많은 연구가 수행되었다 (특히, WO 98/26122, WO 99/47733, WO 98/07911, US 6,197,230, WO 99/64649, WO 05/106085, EP 1 358 369, EP 2 013 390). 추가의 기술은 WO 07/124521 A1 및 WO 07/124522 A1에 개시되어 있다.
발명의 목적 및 요약
본 발명의 목적은 조정 가능한 광학 특성을 갖고, 조정 가능한 기능성을 가능하게 하는 셀룰로오스 기반 섬유 직물을 제공하는 것이다.
상기 정의된 목적을 달성하기 위해, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 제조 방법, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 제조 장치, 제품 또는 복합재 및 독립 청구항에 따른 사용 방법이 제공된다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에 따르면, (특히, 용액 취입(solution-blown)) 부직포 셀룰로오스 섬유 직물이 제공되며 (라이오셀 방사 용액으로부터 특히 직접적으로 (특히, in situ 공정 또는 연속적으로 운영되는 생산 라인에서 연속공정에서 실행 가능한) 제조됨), 상기 직물은 실질적으로 무한 섬유 (endless fiber)의 네트워크를 포함하고, 상기 섬유의 상이한 것이 상이한 구별 가능한 상호연결된 층에 적어도 부분적으로 위치되며, 직물이 습윤될 때, 즉 (물과 같은) 액체로 습윤될 때 직물은 광학적으로 투명하다.
다른 예시적인 실시 형태에 따르면, 라이오셀 방사 용액으로부터 직접적으로 (특히, 용액-취입) 부직포 셀룰로오스 섬유 직물을 제조하는 방법이 제공되며, 상기 방법은 가스 유동에 의해 지지되는 오리피스를 갖는 하나 이상의 제트를 통해 라이오셀 방사 용액을 응고 유체 분위기 (특히 분산된 응고 유체 분위기)로 압출하여 실질적으로 무한 섬유를 형성하는 것, 섬유 지지 유닛 상에 섬유를 수집하여 직물을 형성하는 것, 섬유의 상이한 것이 상이한 구별 가능한 상호 연결된 층에 적어도 부분적으로 위치되고 및 직물이 젖었을 때 광학적으로 투명하도록 공정 파라미터를 조정하는 것을 포함한다.
추가의 예시적인 실시 형태에 따르면, 라이오셀 방사 용액으로부터 직접적으로 (특히, 용액-취입) 부직포 셀룰로오스 섬유 직물을 제조하기 위한 장치가 제공되며, 상기 장치는 가스 유동에 의해 지지되는 라이오셀 방사 용액을 압출하도록 구성된 오리피스를 가지는 하나 이상의 제트, 압출된 라이오셀 방사 용액에 응고 유체 분위기를 제공하여 실질적으로 무한 섬유를 형성하도록 구성된 응고 유닛, 섬유를 수집하여 직물을 형성하도록 구성된 섬유 지지 유닛 및 섬유의 상이한 것이 상이한 구별 가능한 상호 연결된 층에 적어도 부분적으로 위치하며, 직물이 젖었을 때 광학적으로 투명하도록 공정파라미터를 조정하도록 구성된 제어 유닛 (예컨대, 라이오셀 방사 용액으로부터 직접적으로 부직포 셀룰로오스 섬유 직물을 제조하기 위한 프로그램 코드를 실행하도록 구성된 프로세서)을 포함한다.
또 다른 예시적인 실시 형태에 따르면, 상기 언급된 특성을 가지는 직물을 포함하는 제품 또는 복합재가 제공된다.
또 다른 실시 형태에 따르면, 상기 언급된 특성을 갖는 부직포 셀룰로오스 섬유 직물은 와이프(wipe), 드라이어 시트, 필터, 위생 용품, 의학적 적용 용품, 지오텍스타일, 아그로텍스타일, 의류, 건축 기술 용품, 자동차 용품, 가구, 산업 용품, 미용, 레저, 스포츠 또는 여행 관련 용품 및 학교 또는 사무실 관련 용품으로 이루어진 군 중 하나 이상에 사용된다.
본 출원의 문맥에서, 용어 "부직포 셀룰로오스 섬유 직물" (또한, 부직포 셀룰로오스 필라멘트 직물로 지칭될 수 있음)은 특히, 복수의 실질적으로 무한 섬유로 구성된 직물 또는 웹 (web)을 의미할 수 있다. 용어 "실질적으로 무한 섬유"는 특히 종래의 스테플 섬유보다 상당히 더 긴 길이를 가지는 필라멘트 섬유의 의미를 가진다. 대안적인 어구에서, 용어 "실질적으로 무한 섬유"는 특히, 종래의 스테플 섬유보다 부피당 상당히 작은 양의 섬유 말단을 가지는 필라멘트 섬유로 형성된 웹의 의미를 가질 수 있다. 특히, 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 직물 밀도가 0.1 t/m3인 직물의 무한 섬유는 부피당 섬유 말단의 양이 10,000 말단/cm3 미만, 특히 5,000 말단/cm3 미만일 수 있다. 예를 들어, 스테플 섬유를 면의 대체재로 사용되는 경우, 길이는 38 mm일 수 있다(전형적인 천연 면 섬유의 길이에 상응). 이와 대조적으로, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물의 실질적으로 무한 섬유는 200 mm 이상, 특히 1000 mm 이상의 길이를 가질 수 있다. 그러나, 당업자는 무한 셀룰로오스 섬유조차도 섬유 형성 동안 및/또는 후에 공정에 의해 형성될 수 있는 중단이 있을 수 있다는 사실을 알 것이다. 결과적으로, 실질적으로 무한 셀룰로오스 섬유로 제조된 부직포 셀룰로오스 섬유 직물은 동일한 데니어의 스테플 섬유로 제조된 부직포 직물에 비하여 질량당 섬유수가 상당히 적다. 부직포 셀룰로오스 섬유 직물은 복수의 섬유를 방사하고, 후방을 바람직하게는 이동하는 섬유 지지 유닛을 향해 감쇄 또는 신장시킴으로써 제조될 수 있다. 이에 의해, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물을 구성하는 셀룰로오스 섬유의 3차원 네트워크 또는 웹이 형성된다. 직물은 주요 또는 유일한 성분으로서 셀룰로오스로 제조될 수 있다.
본 출원의 문맥에서, 용어 "라이오셀 방사 용액"은 특히, 셀룰로오스 (예를 들어, 목재 펄프 또는 다른 셀룰로오스-기반 공급원료)가 용해된 용매 (예를 들어, N-메틸-모폴린, NMMO, "아민 옥사이드" 또는 "AO"와 같은 극성 물질의 용매)를 나타낼 수 있다. 라이오셀 방사 용액은 융해물(melt) 보다는 용액이다. 셀룰로오스 필라멘트는 용매의 농도를 감소시킴으로써, 예를 들어 필라멘트를 물과 접촉시킴으로써 라이오셀 방사 용액으로부터 생성될 수 있다. 라이오셀 방사 용액으로부터 셀룰로오스의 섬유의 초기 생성 과정은 응고로 기술될 수 있다.
본 출원의 문맥에서, 용어 "가스 유동"은 라이오셀 방사 용액을 떠나거나 방사구를 떠난 동안 및/또는 후에 셀룰로오스 섬유 또는 이의 프리폼(preform) (즉, 라이오셀 방사 용액)의 이동 방향에 실질적으로 평행한 공기과 같은 가스 흐름을 특히 나타낼 수 있다.
본 출원의 문맥에서, 용어 "응고 유체"는 특히, 셀룰로오스 섬유가 라이오셀 필라멘트로부터 형성될 정도로 라이오셀 방사용액을 희석하고 용매와 교환할 수 있는 능력을 갖는 비-용매 유체 (즉, 선택적으로 고체 입자를 포함하는, 가스 및/또는 유체)를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 이러한 응고 유체는 워터 미스트일 수 있다.
본 출원의 문맥에서, 용어 "공정 파라미터"는 특히 섬유 및/또는 직물의 특성, 특히, 섬유 직경 및 또는 섬유 직경 분포에 영향을 미칠 수 있는 부직포 셀룰로오스 섬유 직물을 제조하는데 사용되는 모든 물리적 파라미터 및/또는 화학적 파라미터 및/또는 물질의 장치 파라미터 및/또는 장치 구성요소를 나타낼 수 있다. 이러한 공정 파라미터는 제어 유닛에 의해 자동으로 및/또는 사용자에 의해 수동으로 조정되어 부직포 셀룰로오스 섬유 직물의 섬유 특성을 조율 또는 조정할 수 있다. 섬유의 특성 (특히, 이들의 직경 또는 직경 분포)에 영향을 줄 수 있는 물리적 파라미터는 공정 (예를 들어 라이오셀 방사 용액, 응고 유체, 가스 유동 등)에 관련된 다양한 매체의 온도, 압력 및/또는 밀도일 수 있다. 화학적 파라미터는 관련된 매체 (예를 들어 라이오셀 방사 용액, 응고 유체 등)의 농도, 양, pH 값일 수 있다. 장치 파라미터는 오리피스 사이의 크기 및/또는 거리, 오리피스와 섬유 지지 유닛 사이의 거리, 섬유 지지 유닛의 이동 속도, 하나 이상의 선택적인 in situ 후공정 유닛 제공, 가스 흐름 등일 수 있다.
용어 "섬유"는 특히 셀룰로오스, 예를 들어 단면에서 대략적으로 둥글거나 비정형으로 형성되고, 선택적으로 다른 섬유와 꼬인 셀룰로오스를 포함하는 연장된 재료 조각을 나타낼 수 있다. 섬유는 10 초과, 특히, 100 초과, 보다 특히 1000 초과의 종횡비를 가질 수 있다. 종횡비는 섬유의 길이와 섬유의 직경 사이의 비이다. 섬유는 병합 (통합된 다중-섬유 구조가 형성되도록) 또는 마찰 (섬유는 서로 분리되어 있지만, 서로 물리적으로 접촉하고 있는 섬유를 서로 이동할 때 발생하는 마찰력에 의해 약하게 기계적으로 결합되도록)에 의해 상호 연결되어 네트워크를 형성할 수 있다. 섬유는 직선, 구부러지거나, 뒤틀린, 또는 꺽일 수 있는 실질적으로 원통형 형태를 가질 수 있다. 섬유는 단일 균질 물질(즉, 셀룰로오스)로 구성될 수 있다. 그러나, 상기 섬유는 또한 하나 이상의 첨가제를 포함할 수 있다. 섬유 사이에 물 또는 오일과 같은 액체 물질이 축적될 수 있다.
본 출원의 문맥에서, "오리피스를 가지는 제트"(예를 들어, "오리피스의 배열"로 표시될 수 있음)는 선형으로 배열된 오리피스의 배열을 포함하는 임의의 구조일 수 있다.
본 출원의 문맥에서, 용어 "광학적으로 투명한"은 특히 가시광이 직물을 통해 하나의 주 표면으로부터 다른 주 표면에 대향하는 다른 주 표면으로 적어도 부분적으로 투과되는 것을 의미할 수 있다. 가시광은 400 nm 내지 800 nm 범위의 하나 이상의 파장을 가지는 전자기 복사(electromagnetic radiation)로 간주될 수 있다. 즉, 습식 직물은 광을 투과시킬 수 있다. 그러나, 광의 상당 부분이 습식 직물을 통과할 수 있지만, 또한 섬유에 의한 광의 흡수 및/또는 산란이 있을 수 있다.
본 출원의 문맥에서, 용어 "습윤"은 특히 직물이 광학적으로 투명한 상태에서 수분 또는 물 또는 수분 기반 용액 또는 에멀젼으로 채워지거나 침지되는 것을 나타낼 수 있다. 광학적으로 투명한 직물에서 수분 또는 물의 질량은 직물의 섬유의 질량보다 더 클 수 있다.
본 출원의 문맥에서, 용어 "상이한 구별 가능한 상호 연결된 층들"은 특히, 각각의 층들 내 및/또는 인접한 층들 사이의 계면에서의 구조로 인해 주사전자현미경 이미지 상에서 시각적 및/또는 기계적으로 구별 가능한 섬유층을 나타낼 수 있다. 상이한 층의 섬유는 상이한 섬유 특성을 가질 수 있다. 하나의 층의 섬유와 다른 층의 섬유가 인접층들 사이의 계면 평면에서 상호연결될 수 있지만, 한 층의 무한 섬유는 각각 다른 층으로 실질적으로 연장되지 않을 수 있다. 직물의 박리는 층들의 각각의 것들 내의 섬유 사이의 더 강한 접착력과 비교하여 층들 사이의 계면에서 가능한 약한 체결력(connection force)의 결과로서 직물을 개별층으로 분리할 수 있다.
예시적인 실시 형태에 따르면, 물 또는 수분으로 젖을 때, 가시 범위에서 광학적으로 투명하거나 또는 반투명한 특성을 가지는 부직포 셀루로오스 섬유 직물이 제공된다. 습윤 조건에서 부직포 셀룰로오스 섬유 직물의 광학적 투명성은 제조공정동안 공정 파라미터가 그에 따라 조정될 때 수득될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 첫째, 직물이 무한 섬유로 구성되어 있다는 사실은 직물 내의 섬유 말단의 수 (산란 중심으로 작용)를 매우 작게 유지하기 때문에 광학적 투명성을 촉진한다. 둘째, 광학적으로 투명한 특성을 갖는 섬유 네트워크를 얻기 위해 제조 공정 제어 측면에서 추가적인 조치를 취할 수 있다. 예를 들어, 섬유 직경, 섬유 단면 형상, 섬유 네트워크의 섬유 사이의 병합 특성 등이 이에 따라 조정될 수 있다. 본 발명의 실시 형태의 공정에 따르면, (특히, 중금속 함량 관점에서) 고-순도 부직포 섬유가 달성될 수 있다. 더욱 유리하게는, 단일층 직물보다 더 두꺼운 두께를 갖고, 또한 층들 사이에 상호 연결 계면을 갖는 다층 직물을 제조할 수 있는 것으로 밝혀졌지만, 그럼에도 불구하고 다층 특성은 직물의 투명성을 전체적으로 악화시키지 않는다. 특히, 셀룰로오스 기반 병합 위치 (별도의 바인더 물질에 의하지 않은)에 의한 층들 사이의 계면 형성은 다층 직물을 통한 가시 전자기 복사의 전파를 촉진시키기 때문에 이러한 다층 직물을 제조 동안 공정 파라미터를 조절하면 섬유 네트워크의 습윤 상태에서 이러한 광학적 투명성을 얻을 수 있다. 결과적으로, 층들 사이의 계면은 광학 투명성을 현저하게 저하시키는 상당한 양의 추가의 산란 중심을 포함하지 않는다. 매우 유리하게는, 이러한 다층 직물은 상이한 층들에 대해 개별적으로 기능화될 수 있어서 기능성의 정도가 높은 직물이 수득될 수 있다.
발명의 실시예의 상세한 설명
하기 부직포 셀룰로오스 섬유 직물의 추가적인 예시적인 실시 형태에서, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물의 제조방법, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물의 제조 장치, 제품 또는 복합재 및 사용 방법이 개시된다.
일 실시 형태에서, 직물의 다층은 예를 들어 직물의 운송 방향을 따라 직렬로 배열될 수 있는 복수의 제트로 형성될 수 있다. 제트의 각각은 층들 각각을 형성할 수 있다. 그러나 대안으로, 예를 들어 직물이 제1 층 만으로 먼저 형성되는 것이 가능하다. 이어서 이 층은 섬유 수송 유닛을 따라 다시 수송될 수 있고, 동일한 제트로 제1 층 상에 제2 층이 형성될 수 있다. 이 절차는 층이 필요한 횟수만큼 반복될 수 있다. 후자의 실시 형태에서 단일 제트는 장치에서 충분할 수 있다.
일 실시 형태에서, 직물이 건조할 때, 즉, 섬유와 섬유 사이의 간극이 수분을 함유하지 않을 때, 직물은 광학적으로 불투명하거나 비-투명하다. 따라서, 400 nm 내지 800 nm 범위의 하나 이상의 파장을 가지는 가시광은 직물이 건조될 때, 습윤 상태에서와 같이 효율적으로 직물을 통해 하나의 주 표면으로부터 대향하는 다른 주 표면으로 투과할 수 없다. 다시 말해서, 건조 직물은 실질적으로 고효율로 광을 투과시킬 수 없지만, 건조 직물에 충돌하는 가시광의 상당량을 산란 및/또는 흡수할 것이다.
일 실시 형태에서, 직물이 습윤될 때, 90 이상, 특히 100 (특히 0 내지 255의 스케일)이상의 광학 그레이 값을 갖는다. 상응하게, 직물은 특히 완전히 건조될 때, 광학적으로 불투명하고, 특히 85 미만의 광학 그레이 값(특히, 0 내지 255의 스케일)을 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 직물은 습윤시, 90 초과, 특히 100 초과 (0 내지 255의 스케일 상)의 최대 픽셀 수에서 광학 투과율 그레이 값을 가질 수 있다. 따라서, 직물은 건조시 85 미만 (0 내지 255의 스케일 상), 특히 80 미만 (0 내지 255의 스케일 상)의 최대 픽셀 수에서 광학 투과율 그레이 값을 가질 수 있다. 본 발명의 일 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물로 수득될 수 있는 90 이상, 특히 100 이상의 광학 그레이 값의 언급된 높은 값은 실제로 충돌하는 광의 많은 부분이 습식 직물을 투과시키는 것을 보장한다.
그레이 값 또는 그레이 수준은 투과율 측정에서 검출된 직물의 이미지상 픽셀의 밝기를 나타낸다. 그러므로, 광학적으로 가시적인 범위에서 전자기 복사 공급원(source)은 직물의 제1 주 표면을 향하는 전자기 복사를 방출할 수 있다. 가시광을 검출할 수 있는 광 검출기는 직물의 대향하는 제2 주 표면상에 배열되고, 직물 (직물 상태의 각각 습도 상태에서, 즉 습윤 또는 건조)을 통해 전달된 가시 전자기 복사를 측정한다. 검출기는 예를 들어, 매트릭스-유사 패턴으로 배열될 수 있는 다수의 픽셀을 가질 수 있다 (예를 들어 CCD 검출기 또는 CMOS 검출기 일 수 있음).
최소 그레이 수준은 O 이다. 최대 그레이 수준은 이미지의 디지털화 깊이에 따라 다르다. 8-비트 심도 이미지의 경우, 최대 그레이 수준은 255 이다. 회색조 또는 컬러 이미지에서 픽셀은 0 내지 244 사이의 임의의 값을 가질 수 있다.
컬러 이미지에서 각 픽셀의 그레이 값 또는 그레이 수준은 다음 공식을 사용하여 계산할 수 있다:
그레이 값 =
0.299*빨간색 구성 요소 + 0.587*녹색 구성 요소 + 0.114*파란색 구성 요소
상기 공식은 사람 눈의 색상 감도를 고려하여 색상과 무관하고, 오로지 개별 픽셀의 밝기로만 제한되는 그레이 수준을 나타낸다.
그레이 레벨 히스토그램(도 13 비교)은 동일한 그레이 레벨을 공유하는 이미지의 많은 픽셀을 나타낸다. x-축은 그레이 레벨 (특히, 0 내지 255)이 표시되고, y-축에는 이미지의 이들 숫자 (이들의 빈도를 나타냄)가 표시된다. 이 정보는 임계 값 또는 최대 값을 계산하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 일 예시적인 실시 형태에 따른 건조 직물 및 불투명 직물 각각에 대한 본 명세서에서 언급된 그레이 값은 그레이 레벨 히스토그램에서 곡선의 최대치에 관한 것이다.
일 실시 형태에서, 직물 내부의 수분 질량과 섬유 (즉, 셀룰로오스 단독) 질량의 질량 비가 3 이상, 특히 5 이상, 보다 특히 7 이상인 정도가 되도록 습윤될 때, 직물은 광학적으로 투명하다. 바람직한 실시 형태에서, 최대 물 보유 능력은 700% 이상이다.
물 흡수 능력의 질량 백분율은 흡수 가능한 물 질량과 건조 섬유 질량 사이의 비율을 나타낸다. 개시된 물 흡수 성능은 종종 물 보유 값으로 지칭되는 것으로 언급된다.
개시된 물 보유 능력 값은 표준 DIN 53 923 (F36_3)에 따라 수행되는 측정과 관련이 있으며, 각각의 단위 면적당 질량, 화합물 질량이 16 g/m2 내지 38 g/m2 (평방 미터 당 그램) 사이의 범위를 가지는 직물에 관한 것이다. 구체적으로, 물 보유 능력 값은 표준 기후 조건의 존재하에 수행되는 측정과 관련된다. 완전 건조는 직물 (건조 포함)을 제조한 후, 23℃ ± 2℃의 온도로, 50% ± 5%의 상대 습도로 정의된 표준 기후에서 24시간 동안 직물이 컨디셔닝 되었음을 의미한다. 별도의 언급이 없는 한, 모든 측정은 이 표준 기후 하에서 수행되었다.
일 실시 형태에서, 각각의 층의 섬유는 상기 층 내의 하나 이상의 병합 위치에서 일체로 병합된다. 특히, 섬유의 적어도 일부(특히, 10% 이상에)는 병합 위치에서 일체로 병합된다. 본 출원의 문맥에서, 용어 "병합"은 특히 각각의 병합 위치에서 상이한 섬유의 완전한 상호 연결을 나타내며, 이는 이전에 분리된 섬유 프리폼으로 구성된 하나의 일체형으로 연결된 섬유 구조의 형성을 초래한다. 병합은 병합된 섬유들 중 하나, 일부 또는 전부의 응집 동안 확립되는 섬유-섬유 연결로 표시될 수 있다. 상호 연결된 섬유는 공통 구조를 형성하기 위해 상이한 추가 재료 (예컨대, 별도의 접착제) 없이 각각의 병합 위치에서 서로 강하게 접착될 수 있다. 병합된 섬유의 분리는 섬유 네트워크 또는 그 일부의 파괴를 요구할 수 있다. 개시된 실시 형태에 따르면, 섬유의 일부 또는 전부가 병합에 의해 서로 일체로 연결된 부직포 셀룰로오스 섬유 직물이 제공된다. 부직포 셀룰로오스 섬유 직물의 제조 방법의 공정 파라미터의 상응하는 제어에 의해 병합이 유발될 수 있다. 특히, 이들 필라멘트 사이의 제1 접촉이 아직 침전된 고체 섬유 상태에 있지 않은 후에 라이오셀 방사 용액의 필라멘트의 응고가 유발 (또는 적어도 완료)될 수 있다. 이에 의해, 여전히 용액 상에 있는 동안 및 또는 그 후에 응고에 의해 이들 필라멘트를 고체-상태 상으로 전환시키면서 이들 필라멘트 사이의 상호 작용은 병합 특성을 적절히 조절할 수 있게 한다. 병합의 정도는 제조된 직물의 특성을 조정하는데 사용할 수 있는 강력한 매개 변수이다. 바람직한 실시 형태에서, 섬유 사이의 병합은 라이오셀 방사 용액 형태의 상이한 섬유 프리폼(preform)을 응고 전에 서로 직접 접촉시킴으로써 유발된다.
일 실시 형태에서, 상이한 층의 섬유는 상기 층 사이의 적어도 하나의 병합 위치에서 일체로 병합된다. 따라서, 상이한 구별 가능한 층 (병합 인자, 섬유 두께 등과 같은 하나 이상의 파라미터에 대해 동일하거나 또는 상이할 수 있음)에 적어도 부분적으로 위치된 섬유의 상이한 것은 하나 이상의 병합 위치에서 일체로 연결될 수 있다. 예를 들어, 두 개(또는 그 이상)의 상이한 층의 직물은 라이오셀 방사 용액은 응고 및 섬유 형성을 위해 압출되는 오리피스와 두 개 (또는 그 이상)의 제트를 연속적으로 정렬시킴으로써 형성될 수 있다. 이러한 배열이 이동 가능한 섬유 지지 유닛 (예를 들어, 섬유 수용 표면을 가지는 컨베이어 벨트)과 결합될 때, 제1 제트에 의해 제1 섬유 층이 섬유지지 유닛 상에 형성되고, 제2 제트는 이동 섬유지지 유닛이 제2 제트의 위치에 도달할 때 제1 층 상에 제2 섬유 층을 형성한다. 제1 섬유 층이 섬유지지 유닛 상에 형성되고, 제2 제트는 이동 섬유지지 유닛이 제2 제트의 위치에 도달할 때 제1 층 상에 제2 섬유 층을 형성한다. 이 방법의 공정 파라미터는 제1 층과 제2 층 사이에 병합 지점이 형성되도록 조정될 수 있다. 특히, 응고에 의해 아직 완전히 경화되거나 고화(solidified)되지 않은 형성중인 제2 층의 섬유는 예를 들어 여전히 액체 라이오셀 용액 상에 있고 아직 완전히 경화된 고체 상태가 아닌 외부 피부 또는 표면 영역을 여전히 가질 수 있다. 이러한 예비-섬유 구조가 서로 접촉하고, 그 후에 고체 섬유 상태로 완전히 경화될 때, 이는 상이한 층들 사이의 계면에서 2 개의 합쳐진 섬유를 형성할 수 있다. 병합 위치의 수가 많을수록 직물의 층들 사이의 상호 연결의 안정성이 더 높다. 따라서 병합을 제어하면 직물의 층들 사이의 연결의 강성을 제어할 수 있다. 병합은 예를 들어, 각각의 층의 예비-섬유 구조가 섬유의 하부 층 또는 예비-섬유 구조의 섬유 지지 플레이트에 도달하기 전에 경화 또는 응고의 정도를 조정함으로써 제어될 수 있다. 그들 사이의 계면에서 상이한 층의 섬유를 병합함으로써, 층의 바람직하지 않은 분리가 방지될 수 있다. 층들 사이에 병합 지점이 존재하지 않으면, 다른 층의 섬유로부터 한층을 벗겨낼 수 있다.
일 실시 형태에서, 상이한 층들 사이의 병합은 층들을 반대 방향으로 잡아 당겨서 상이한 층들 사이의 계면에서 직물이 분리되도록 조정된다. 이는 상이한 층들 사이의 병합 기반 체결력이 상이한 층들 각각의 병합 기반 체결력 보다 작도록 조정될 때 달성될 수 있다. 특히, 부피 당 다수의 병합 지점 또는 병합 위치는 층들 사이의 표면 영역에서보다 연결된 층들의 각각 하나의 내부에서 더 클 수 있다. 층간 응고와 층내 응고 사이의 관계를 제어함으로써 상응하는 직물을 제조할 수 있다.
매우 유리하게는, 층간 병합 및/또는 층내 병합은 추가적인 바인더 또는 접착제 물질을 첨가하는 것이 아니라 일체형 셀룰로오스 연결에 의해 달성될 수 있다. 이는 직물의 습윤 상태에서 광학적 투명성을 악화시키는 추가적인 산란 센터가 직물에 추가되지 않는다는 이점을 갖는다.
일 실시 형태에서, 직물은 직물의 수분 함량이 미리 결정된 임계 값을 초과할 때 직물을 통해 광학적으로 볼 수 있고 직물의 수분 함량이 미리 결정된 임계값 아래로 떨어질 때 직물을 통해 광학적으로 보이지 않는, 영구적으로 불투명한 (즉, 직물의 습도 상태에 관계없이 항상 불투명한) 마커를 포함한다. 이러한 불투명 마커는 직물의 모든 습도 상태에서 광학적으로 불투명할 수 있다. 불투명 표시로도 지칭 될 수 있는 이러한 불투명 마커는 예를 들어 섬유 네트워크에서 잉크로 인쇄될 수 있다. 불투명 마커는 직물의 외부 표면, 직물의 상이한 층들 사이의 계면, 또는 층들 중 하나의 내부에 위치될 수 있다. 불투명 마커는 예를 들어 영숫자 코드일 수 있다. 직물이 젖으면, 마커가 사용자에게 보일 수 있다. 그러나, 직물이 건조되면, 직물은 광학적으로 투명이 불투명으로 변하게 되고, 마커는 더 이상 사용자에게 보이지 않는다. 예를 들어 페이스 마스크의 실시예에서, 다층 직물 내에 미리 수용된 수성 활성제의 방출 완료는 소실 마커에 의해 사용자에게 표시될 수 있다.
일 실시 형태에서, 직물은 중간층이 매립된 2개의 대향하는 커버 층으로 구성된 3개의 상호연결 층을 포함하고, 여기서 활성제는 중간층에 주로 수용되고, 커버 층 중 하나 이상을 통해 환경을 향해 방출될 수 있다. 본 출원의 문맥에서, 용어 "활성제"는 특히 화학 반응을 일으킬 수 있거나 물리적 영향을 미칠 수 있는 물질을 의미할 수 있으며, 이는 직물 또는 이들의 환경에 물리적 특성(예를 들어, 기계, 전기, 자기, 광학 등)의 영향 및/또는 생물학적 영향(예를 들어, 의학적 영향, 예를 들어 활성제는 약학적 활성제일 수 있음)을 미칠 수 있다. 활성제는 하나 이상의 고체 입자 및/또는 하나 이상의 액체를 포함하거나 또는 이로 이루어질 수 있다. 이러한 실시 형태는 제약, 의료 및 화장품 용도에 유리할 수 있다. 활성제는 중간층에 보호되어 수용될 수 있고, 원하는 목적지 (예를 들어, 안면 마스크를 착용한 사용자의 피부)에 공급될 수 있다.
일 실시 형태에서, 구별 가능한 상호연결된 층들 사이의 접착력은 층들 각각의 내의 접착력보다 작다. 이것은 층 계면을 따라 예측 방식으로 다층 직물을 분리할 수 있게 한다.
일 실시 형태에서, 각각의 층의 섬유의 평균 직경은 각각의 다른 층의 섬유의 평균 직경과 상이하다. 예를 들어, 하나의 층의 섬유의 평균 직경과 다른 층의 섬유의 평균 직경 사이의 비는 1.5 이상, 특히 2.5 이상, 보다 특히 4 이상일 수 있다. 따라서, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물이 제공 될 수 있으며, 이는 서로 상이한 층들 사이 (단, 추가적으로 또는 대안으로 또한 하나의 층 내)의 섬유 직경 면에서 현저한 불균일성을 나타내는 실질적으로 무한 셀룰로오스 섬유의 네트워크로서 제조될 수 있다. 부직포 셀룰로오스 섬유 직물의 섬유 직경의 분포는 수득된 직물의 물리적 특성을 조정하기 위한 강력한 설계 파라미터인 것으로 밝혀졌다. 그러나, 직물의 설계 파라미터로서 섬유 직경을 변화시킴으로써, 섬유 물리학은 넓은 범위에 걸쳐 직물의 물리적 특성을 변화시킬 수 있는 보다 일반적인 방식으로 조정될 수 있음을 언급하여야 한다 (강성 강화는 하나의 옵션 또는 예일 뿐임). 예를 들어, 제조된 직물의 수분 관리를 조절하기 위한 강한 툴(tool)이 또한 사용될 수 있다.
일 실시 형태에서, 층들 사이의 상호연결은 별도의 바인더 또는 접착 물질 없이 달성된다. 추가적으로 또는 대안으로, 층들 중 각각의 것 내의 섬유들 사이의 상호 연결은 별도의 바인더 또는 접착 물질 없이 달성될 수 있다. 이와 대조적으로, 상호 연결은 셀룰로오스 물질 자체에 의해 이루어질 수 있다. 따라서, 병합 위치는 라이오셀 방사 용액의 응고로부터 직접 생성된 셀룰로오스 물질에 의해 형성될 수 있다. 이는 섬유 연결 물질 (예를 들어 접착제 또는 바인더)을 별도로 제공하지 않아도 될뿐만 아니라 직물이 깨끗하게 유지되고, 실질적으로 단일 재료로 만들어진다. 또한, 별도의 바인더 또는 접착제 재료는 직물로 추가의 산란 중심을 도입할 수 있다. 이러한 추가의 비-셀룰로오스 물질이 생략된 결과, 습윤 상태에서 직물의 광학적 투명성이 더욱 향상될 수 있다.
일 실시 형태에서, 0.1 t/m3의 밀도를 가지는 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 무한 섬유는 부피당 섬유 말단의 양이 10,000 말단/cm3 미만, 특히 5,000 말단/cm3 미만일 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물의 섬유는 무한 섬유이므로, 직물의 섬유 말단의 수는 (실제로 당업자에게 알려진 바와 같이, 피할 수 없는 것은 아님) 매우 적을 수 있다. 이와 대조적으로, 종래의 스테플 섬유는 부피당 상당히 많은 수의 섬유 말단을 가질 수 있다. 자유 섬유 말단은 습윤 상태에서 직물의 광학적 투명성을 제한하는 산란 중심으로 작용할 수 있은 것으로 밝혀졌다. 따라서, 매우 적은 양의 자유 말단을 갖는 무한 섬유의 사용은 상기 습식 직물이 매우 광학적으로 투명한 특성을 얻는데 특히 적합하다.
일 실시 형태에서, 섬유의 50% 이상, 특히 80% 이상은 60% 초과, 특히 80% 초과의 진원도를 가지는 단면 형상을 갖는다. 본 출원의 문맥에서, 용어 "진원도(roundness)"는 특히 섬유 단면의 내접원과 외접원 사이의 비율, 즉 섬유 단면 모양에 적합하고, 내부를 감싸기에 충분한 원의 최대 및 최소크기를 나타낼 수 있다. 진원도를 결정하기 위해, 섬유의 연장 방향에 수직인 단면 평면이 섬유와 교차 될 수 있다. 따라서, 진원도는 각 섬유의 단면 형상이 진원도 100%인 원의 단면 형상에 얼마나 근접한지를 나타내는 척도로 정의될 수 있다. 예를 들어, 각각의 섬유의 단면은 타원형 (특히 타원) 형상을 가질 수 있거나, 다각형 형상을 가질 수 있지만, 원형 단면으로부터 작은 편차일 뿐이다. 완전 원형 원통형 섬유(즉, 원형 단면을 가지는 섬유)를 갖는 섬유 네트워크의 광투과율은 평평하거나 불규칙한 단면을 갖는 섬유의 광투과율보다 높다는 것이 밝혀졌다. 원형 단면으로부터의 이러한 불규칙성 또는 편차는 광학적 투명성 또는 반 투명성을 악화시킬 수 있는 직물의 추가적인 산란 중심을 포함할 수 있는 것으로 여겨진다. 섬유 직물에 의한 광의 광학적 투과에 상응하는 악화를 억제하기 위해, 제조 방법의 공정 파라미터를 조정하여 원형 형상으로부터 섬유 단면이 가능한 작게 벗어나도록 하는 것이 강력한 도구 이다. 예를 들어, 침전 전에 라이오셀 방사 용액이 압출되는 노즐의 개구부는 원형으로 구성될 수 있다.
일 실시 형태에서, 직물은 처음 10초 동안 위킹 속도가 0.25 g물/ g직물/s 이상이도록 구성된다. 보다 구체적으로, 처음 10초 동안 상기 위킹 속도는 0.35 g물/ g직물/s 이상, 특히 0.4 g물/ g직물/s 이상일 수 있다. 위킹 속도는 매질이 직물의 외부로부터 직물의 내부로 흡수되는 속도에 해당할 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물의 제조 방법의 공정 파라미터를 상응하게 조정함으로써, 직물 침지 매질 (특히 수분)를 매우 신속하게 얻을 수 있다. 또한 액체 확산 속도는 이에 상응하여 높을 수 있다. 이는 와이프, 위생 용품, 활성제 방출 직물과 같은 특정 용도에 매우 유리할 수 있다. 직물의 광학 특성의 관점에서 높은 위킹 속도는 직물을 광학적으로 불투명한 상태에서 광학적으로 투명한 상태로, 또는 그 반대로 빠르게 전환 시킬 수 있는 가능성에 해당할 수 있다. 이에 의해, 광 스위치가 형성될 수 있으며, 스위칭 동작은 직물로의 수분 공급 또는 수분 제거에 대응한다.
본 명세서에 개시된 위킹 속도의 값은 테스트 중인 샘플 (즉, 각각의 직물)이 완전히 건조된 상태로 조절되는 "위킹 속도 테스트"와 관련이 있다. 완전 건조는 직물을 제조한 후 (건조 포함), 직물이 온도 23 ℃ ± 2 ℃, 상대 습도 50% ± 5%로 정의된 표준 기후에서 24시간 동안 직물이 컨디셔닝 되었음을 의미한다. ± 5%로 정의된 표준 기후에서 24시간 동안 직물이 컨디셔닝 되었음을 의미한다. 별도의 언급이 없는 한, 모든 측정은 이 표준 기후 하에서 수행되었다. "위킹 속도 테스트"에서 테스트 중인 샘플은 테스트 테이블에 배치된다. 중앙에서 테스트 테이블은 개구부를 통해 액체 저장소가 있는 채널과 연결된다. 액체 저장소는 증류수로 채워진다. 테스트 테이블의 높이는 액체 저장소 내 물의 채워진 높이와 정확하게 상응한다. 이에 의해, 수압이 없이도 테스트 중인 샘플의 흡인력에 의해 각각 테스트 중인 샘플의 위킹의 흡입이 독점적으로 발생하는 것이 보장된다. 실제 "위킹 속도 테스트" 동안 테스트 중인 샘플에 의해 흡수된 물의 부피는 주사기를 사용하여 액체 저장소로 지속적으로 재충전된다. 이는 액체 레벨이 항상 일정하게 유지됨을 의미한다. 보충된 물의 부피는 보충된 물의 질량으로 변환된다(증류수의 알려진 밀도를 통해). 이 절차를 사용하면 흡수된 물에 의해 야기된 테스트 중인 샘플의 "흡수 부하"가 증가함에 따라 테스트 중인 샘플의 흡입력이 감소하기 때문에 위킹 속도가 시간에 따라 감소한다는 것이 명백하다. 물 보충을 위해 20 초당 0.005g의 임계값에 도달할 때까지 재충전 절차를 계속한다. 시간의 함수로서 첨가된 물의 질량을 나타내는 측정 곡선이 기록되고 평가된다. 본 명세서에서 위킹 속도는 실제 테스트의 시작부터 시작하여 첫 번째 타임 슬롯이 10초인 측정 곡선의 기울기이다.
일 실시 형태에서, 섬유의 80% 이상, 또는 97% 이상은 평균 섬유 직경이 1㎛ 내지 40㎛, 특히 3㎛ 내지 15㎛이다. 개시된 방법에 의해, 그리고 그에 따라 공정 파라미터를 조정할 때, 매우 작은 치수 (또한 3 μm ~ 5 μm 이하의 범위)를 갖는 섬유가 또한 형성될 수 있다. 이러한 작은 섬유로, 매끄러운 표면을 갖는 직물이 형성될 수 있지만, 그럼에도 불구하고 전체적으로 강성이다. 언급된 비교적 작은 섬유 직경은 습윤 상태에서 광학적 투명성을 추가로 증진시키는 것으로 밝혀졌다.
일 실시 형태에서, 직물은 로션 전달 시스템으로서 구성된다. 낮은 중금속 오염(예를 들어, 적은 니켈 오염의 항-알러지 효과 참조)으로 인한 제조된 직물의 생체 적합한 특성을 고려하여, 제조된 직물은 로션 전달 시스템과 같은 미용 용도에 매우 적합하다. 로션은 직물의 내부에 저장 또는 보유될 수 있고 예측 가능하고 재현 가능한 방식으로 방출될 수 있다. 로션을 전달하는 것은 직물의 내부로부터 수분을 제거하는 것에 상응하므로, (예를 들어, 사람의 피부로) 로션 전달의 완료는 직물이 습식 투명 상태에서 건조 불투명 상태로 변화된 결과에 의해 사용자에 의해 시각적으로 쉽게 인식될 수 있다.
일 실시 형태에서, 부직포 섬유 구조는 상이한 기능성, 특히 위킹, 이방성 거동, 오일 보유, 수분 보유, 세정성, 거칠기 및 기계적 특성으로 이루어진 군 중 적어도 하나를 조정하는 방식으로 제어된다. 이러한 기능화는 섬유 및 이로 구성된 직물의 물리적 특성의 조정, 특히, 병합 인자의 조정, 직물의 다층 구성의 조정, 섬유 두께의 조정 및 직물 내부의 중공 공간의 수 및 치수에 상응하는 섬유 밀도의 조정에 의해 수득될 수 있다. 둘째로, 이러한 기능화는 다층 직물로 수행되며, 일 실시 형태에서, 다층에 위치된 섬유는 상이한 기능성이 제공될 수 있다. 상이한 층의 상이한 기능화는 상이한 섬유 직경 및/또는 상이한 섬유 직경 분포 및/또는 상이한 섬유 밀도 및/또는 병합 특성의 결과일 수 있다. 예를 들어, (특히 상이한) 기능성은 위킹 특성 (특히, 유체를 침지할 때, 상이한 유체 분배 특성), 이방성 거동 (특히, 직물의 상이한 방향에서의 상이한 기계적, 화학적 및/또는 유체학적 특성), 오일 흡수 능력 (특히, 하나의 층에서의 오일 흡수의 강한 능력 및 다른 층에서의 낮은 오일 흡수 능력), 물 흡수 능력 (특히, 하나의 층에서의 물 흡수의 강한 능력 및 다른 층에서의 낮은 물 흡수 능력), 세정성 (특히, 하나의 층에서 직물로 표면의 먼지를 청소하능 강한 능력 및 다른 층에서의 덜 뚜렷한 세정 능력) 및/또는 거칠기 (특히, 하나의 거친 표면층 및 하나의 더 매끄러운 표면 층)일 수 있다.
일 실시 형태에서, 섬유는 (특히, 섬유 직물은) 5 ppm 미만 (특히, 5 중량ppm, 즉 5 mg/kg)의 구리 함량 및/또는 2 ppm 미만 (특히, 2 중량ppm, 즉 2 mg/kg)의 니켈 함량을 갖는다. 무한 섬유 기반 직물 (특히, N- 메틸-모폴린, NMMO와 같은 용매를 포함하는 경우)을 형성하기 위한 기초로서 라이오셀 방사 용액을 사용하기 때문에, 특히 언급된 유해한 중금속 (특정 복용량을 초과하면 인간, 특히 어린이의 건강에 해로울 수 있는) 구리나 (사용자의 알레르기 반응을 일으킬 수 있는) 니켈과 같은 중금속에 의한 직물의 오염은 매우 작게 유지될 수 있다. 특히, 방사 용액을 제조하기 위한 구리 염 용액을 생략함으로써 매우 적응 양의 구리 오염이 보장될 수 있다. 중금속에 의한 직물의 낮은 오염은 또한 직물 내의 비-셀룰로오스 산란 중심의 양을 작게 유지하여, 이에 의해 높은 광학적 투명성 및 습윤 상태에 기여한다. 따라서 중금속으로의 오염이 적도록 제조 방법의 공정 파라미터를 조정하는 것은 습윤 시 직물의 광 투과성 능력을 추가로 향상시킨다. 이는 예를 들어 중금속 화합물 (예컨대, 전통적인 접근법에서 사용되는 구리 염 용액)이 없는 섬유 제조 방법 (예컨대, 라이오셀 방사 용액, 응고 유체, 세정액, 가스 유동)의 작동 유체를 제공함으로써 달성될 수 있다. 추가적으로 또는 대안으로 이것은 라이오셀 방사 용액 또는 제조된 직물이 중금속 공급원과 접촉하지 않도록 함으로써 달성될 수 있다.
일 실시 형태에서, 상기 장치는 추가의 가스 유동에 의해 지지되는 추가의 라이오셀 방사 용액을 압출하도록 구성된 오리피스를 갖는 하나 이상의 추가 제트를 포함하고, 상기 추가의 제트는 제트의 하류 (섬유 지지 유닛의 섬유 이송 방향 내)에 배치되고, 상기 배열은 상기 층들 중 하나를 형성하도록 구성되고, 상기 추가의 제트는 상기 층의 상부에 층들 중 다른 하나를 형성하도록 구성된다. 상응하는 실시 형태가 도 9에 도시되어 있다. 개시된 실시 형태는 다층 직물의 상이한 층의 특성이 완전히 개별적 및 독립적으로 조정될 수 있다는 이점을 갖는다.
일 실시 형태에서, 상기 방법은 섬유 지지 유닛 상에 수집된 후 섬유 및/또는 직물을 추가로 가공하는 것을 포함하지만, 바람직하게는 무한 섬유를 가지는 부직포 셀룰로오스 섬유 직물의 형성과 함께 여전히 그 자리(in situ)에서 존재한다. 이러한 in situ 공정은 제조된 (특히, 실질적으로 무한한) 직물이 제품 제조 목적지로 운송하기 위해 저장되기 전에 (예를 들어, 와인더에 의해 굴러감) 수행되는 공정일 수 있다. 예를 들어, 이러한 추가 공정 또는 후공정은 수력얽힘을 수반할 수 있다. 수력얽힘은 습식 또는 건조 섬유 웹에 대한 결합 공정으로서 표시될 수 있으며, 생성된 결합 직물은 부직포이다. 수력얽힘은 웹을 관통하고 섬유지지 유닛 (특히 컨베이어 벨트)을 치고, 튕겨서 섬유가 얽히게 하는 미세한 물의 고압 제트를 사용할 수 있다. 직물의 상응하는 압축은 직물을 보다 콤팩트하고 기계적으로 보다 안정적으로 만들 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로 수력얽힘에 가압 스팀으로 섬유를 스팀 처리할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로 이러한 추가 공정 또는 후공정은 제조된 직물의 니들링 처리를 포함할 수 있다. 직물 또는 웹의 섬유를 결합시키기 위해 니들 펀칭 시스템이 사용될 수 있다. 니들 펀치된 직물은 바브 니들 (barbed needles)이 섬유질 웹을 통해 밀어질 때 웹을 통해 일부 섬유를 강제할 때 생성될 수 있으며, 여기서 이들은 니들이 인출될 때 유지된다. 충분한 섬유가 적절하게 변위되면, 웹은 이들 섬유 플러그의 통합 효과에 의해 직물로 전환될 수 있다. 웹 또는 직물의 또 다른 추가 공정 또는 후공정 처리는 함침 처리이다. 무한 섬유의 네트워크를 함침시키는 것은 직물에 하나 이상의 화학 물질 (연화제(softener), 소수성제, 정전기 방지제 등)의 도포하는 것을 포함할 수 있다. 직물의 또 다른 추가 공정 처리는 캘린더링이다. 캘린더링은 직물을 처리하기 위한 마무리 공정으로서 지칭될 수 있으며, 캘린더를 사용하여 직물을 매끄럽게, 코팅 및/또는 압축할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물은 또한 하나 이상의 다른 재료와 조합 (예를 들어, 그 자리(in situ)에서 또는 후속 공정에서)되어 본 발명의 일 실시 형태에 따른 복합재를 형성할 수 있다. 이러한 복합재를 형성하기 위해 직물과 조합될 수 있는 예시적인 재료는 하기 재료 또는 이들의 조합을 포함하지만, 이들로 제한되지 않는 군으로부터 선택될 수도 있다: 플러프 펄프, 섬유 현탁액, 습식 부직포, 에어레이드 부직포, 스펀본드 웹, 멜트프로운 웹, 카디드 스펀레이스드 또는 니틀 펀치드 웹 또는 다양한 재료로 제조된 다른 시트와 같은 구조. 일 실시 형태에서, 상이한 재료들 사이의 연결은 하기 공정 중 하나 또는 그 조합에 의해 (비제한적으로) 수행될 수 있다: 병합, 수력얽힘, 니들 펀칭, 수소 결합, 열접착, 바인더에 의한 접착, 라미네이팅 및/또는 캘린더링.
하기에, 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물을 포함하거나, 이의 사용의 예시적인 유리한 제품이 요약된다:
웹의 특정 용도, 100% 셀룰로오스 섬유 웹 또는 예를 들어, 둘 이상의 섬유를 포함하거나 이로 구성된 웹, 또는 항균 재료, 이온 교환 재료, 활성 탄소, 나노 입자, 로션, 의료 약제 또는 난연제와 같은 화학적으로 개질된 섬유 또는 혼입된 재료를 가지는 섬유, 또는 이성분 섬유는 다음과 같을 수 있다:
본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물은 아기, 부엌, 물티슈, 화장품, 위생, 의료, 청소, 연마 (자동차, 가구), 먼지, 산업, 먼지털이 및 대걸레 와이프과 같은 와이프 제조에 사용될 수 있다.
또 다른 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물이 필터를 제조하는데 사용되는 것이 또한 가능하다. 예를 들어, 이러한 필터는 에어 필터, HVAC, 에어컨 필터, 연도 가스 필터, 액체 필터, 커피 필터, 티백, 커피 백, 식품 필터, 정수 필터, 혈액 필터, 담배 필터; 캐빈 필터, 오일 필터, 카트리지 필터, 진공 필터, 진공 청소기 백, 먼지 필터, 유압 필터, 주방 필터, 팬 필터, 수분 교환 필터, 화분 필터, HEVAC/HEPA/ULPA 필터, 맥주 필터, 우유 필터, 액체 냉각수 필터 및 과일 주스 필터일 수 있다.
또 다른 실시 형태에서, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물은 흡수 위생 제품을 제조하는데 사용될 수 있다. 그 예는 포획층, 커버스톡, 분배층, 흡수 커버, 위생 패드, 탑시트, 백시트, 레그 커프스, 플러셔블 용품, 패드, 간호 패드, 처리 속옷, 트레이닝 팬츠, 페이스 마스크, 뷰티 페이셜 마스크, 코스메틱 리무벌 패드, 수건, 기저귀, 및 활성 성분 (예컨대, 텍스타일 소프트너)을 방출하는 세탁 건조기용 시트이다.
또 다른 실시 형태에서, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물은 의료적 적용 제품을 제조하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 이러한 의료적 적용 제품은 일회용 캡, 가운, 마스크 및 신발 커버, 상처 관리 용품, 멸균 포장 용품, 커버스톡 용품, 드레싱 재료, 편도 의류, 투석 용품, 비강 스트립, 덴탈 플레이트용 접착제, 처리 속옷, 드레이프, 랩 및 팩, 스폰지, 드레싱 및 와이프, 베드 린넨, 경피 약물 전달, 슈라우드, 언더 패드, 시술 팩, 히트 팩, 오스토미 백 라이너, 고정 테이프 및 인큐베이터 매트리스일 수 있다.
또 다른 실시 형태에서, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물은 지오텍스타일을 제조하는데 사용될 수 있다. 여기에는 작물 보호 덮개의 생산, 모세관 매트, 정수, 관개 제어, 아스팔트 오버레이, 토양 안정화, 배수, 침강 및 침식 제어, 연못 라이너, 함침 기반, 배수 채널 라이너, 토양 안정화, 구덩이 안감, 종자 블랭킷, 잡초 방제 직물, 온실 차양, 뿌리 주머니 및 생분해성 식물 화분이 포함될 수 있다. 식물 포일에 부직포 셀룰로오스 섬유 직물을 사용하는 것도 가능하다 (예를 들어, 식물에 대한 광 보호 및/또는 기계적 보호를 제공 및/또는 거름 또는 종자를 식물 또는 토양에 제공).
또 다른 실시 형태에서, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물은 의복 제조에 사용될 수 있다. 예를 들어, 심지 (interlinings), 의류 단열 및 보호, 핸드백 구성요소, 신발 구성요소, 벨트 라이너, 산업용 모자/식품복, 일회용 작업복, 의류 및 신발 주머니 및 단열재는 이러한 직물을 기반으로 제조될 수 있다.
또 다른 실시 형태에서, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물은 건축 기술에 사용되는 제품의 제조에 사용될 수 있다. 예를 들어, 지붕 및 기와 받침, 언더슬레이팅, 열 및 소리 절연재, 하우스 랩, 석고 보드용 페이싱, 파이프 랩, 콘크리트 몰딩 레이어, 기초 및 지면 안정화, 수직 배수장치, 슁글스(shingles), 루핑 펠트(roofing felts), 소음 제거, 보강재, 실링재, 및 댐핑재 (기계식)는 이러한 직물을 사용하여 제조될 수 있다.
또 다른 실시 형태에서, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물은 자동차 용품을 제조하는데 사용될 수 있다. 예컨대, 캐빈 필터, 부트 라이너, 소화물 선반(parcel shelves), 히트 쉴드, 쉘프 트림, 성형 보닛 라이너, 부트 플로어 커버링, 오일 필터, 헤드라이너, 후방 소화물 선반, 장식 직물(decorative fabrics), 에어백, 소음기 패드, 단열재, 차량 커버, 언더패딩, 차량 매트, 테이프, 백킹 및 터프트 카펫, 시트 커버, 도어 트림, 니들레드 카펫(needled carpet) 및 오토 카펫 백킹이다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에 따라 제조된 직물의 또 다른 적용 분야는 예컨대 가구, 건축물, 팔 및 등의 절연재, 쿠션 티킹(cushion thicking), 먼지 커버, 안감, 스티치 보강재, 가장자리 트림 재료, 침대 구조물, 이불 뒷감, 스프링 랩, 매트리스 패드 구성재, 매트리스 커버, 창문 커튼, 벽 덮개, 카펫 뒷감, 램프갓, 매트리스 부품, 스프링 절연재, 실링재, 베개 티킹(pillow ticking) 및 매트리스 티킹 (mattress ticking)과 같은 세간이다.
또 다른 실시 형태에서, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물은 산업 용품을 제조하는데 사용될 수 있다. 전자 제품, 플로피 디스크 라이너, 케이블 절연재, 연마재, 절연 테이프, 컨베이어 벨트, 소음 흡수층, 공기 조절(air conditioning), 배터리 분리기, 산 시스템, 미끄럼 방지 매트 얼룩 제거제, 식품 포장재, 접착 테이프, 소세지 포장, 치즈 포장, 인조 가죽, 오일 회수 붐 및 양말, 및 제지용 펠트가 포함될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물은 또한 레저 및 여행과 관련된 용품의 제조에도 적합하다. 이러한 적용의 예로는 침낭, 텐트, 짐가방(luggage), 핸드백, 쇼핑백, 항공사 머리받침, CD-보호물, 베갯잇 및 샌드위치 포장재가 있다.
본 발명의 예시적인 실시 형태의 또 다른 적용 분야는 학교 및 사무실 용품에 관한 것이다. 예를 들어, 책 표지, 우편 봉투, 지도, 표지판 및 페넌트, 타월, 및 깃발이 언급된다.
이하, 실시 형태를 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하지만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다:
도 1은 본 발명의 예시적인 일 실시형태에 따른 응고 유체에 의해 응고되는 라이오셀 방사 용액으로부터 직접 형성된 부직포 셀룰로오스 섬유 직물의 제조 장치를 도시한다.
도 2 내지 도 4는 개별 섬유의 병합이 특정 공정 제어에 의해 달성된 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물의 실험적으로 캡쳐된 이미지를 도시한다.
도 5 및 도 6은 섬유의 팽윤이 달성된 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물의 실험적으로 캡쳐된 이미지를 도시하며, 여기서, 도 5는 건조 비-팽윤 상태의 섬유 직물을 나타내고, 도 6은 습식 팽윤 상태의 섬유 직물을 나타낸다.
도 7은 두 개의 연속하는 노즐 바를 구현하는 특정 공정에 의해 두 개의 중첩된 섬유층의 형성이 달성된 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물의 실험적으로 캡쳐된 이미지를 도시한다.
도 8은 상이한 평균 섬유 직경을 가지는 상호 연결된 섬유의 2개의 적층 및 병합된 층으로 구성된 본 발명의 또 다른 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물의 개략도를 도시한다.
도 9는 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따라 무한 셀룰로오스 섬유 웹의 두 개의 적층된 층으로 구성된 부직포 셀룰로오스 섬유 직물을 제조하기 위한 장치의 일부를 도시한다.
도 10은 섬유의 상이한 평균 직경을 가지는 3개의 적층된 층으로 구성된 본 잘명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물의 개략도를 도시한다.
도 11은 3개의 적층된 층으로 구성되고, 활성제 방출의 사용자 진행을 시각적으로 나타내는 마커를 가지는 로션 전달 시스템으로 구성된 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물의 개략도를 도시한다.
도 12는 원형 단면에서 벗어난 단면을 가지는 섬유의 진원도가 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따라 섬유 단면의 내접원과 외접원 사이의 비율로 어떻게 계산될 수 있는지를 도시한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물의 습윤 상태에서의 광학적 그레이 값을 나타내는 도이다.
도면의 상세한 설명
도면의 예시는 개략적이다. 상이한 도면에서 유사하거나 또는 동일한 요소에는 동일한 참조 레이블이 제공된다.
도 1은 라이오셀 방사 용액 104 로부터 직접 형성된 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102를 제조하기 위한 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 장치 100을 도시한다. 후자는 유체 응고 106에 의해 적어도 부분적으로 응고되어 부분적으로 형성된 셀룰로오스 섬유 108로 변환된다. 장치 100에 의해, 본 발명의 일 예시적인 실시형태에 따른 라이오셀 용액 취입 공정이 수행될 수 있다. 본 출원의 문맥에서, 용어 "라이오셀 용액 취입 공정"은 특히 수득되는 불연속 길이의 본질적으로 무한 필라멘트 또는 섬유 108 또는 불연속 길이의 무한 필라멘트와 섬유의 혼합물을 야기할 수 있는 공정을 포함할 수 있다. 하기에서 더 설명되는 바와 같이, 셀룰로오스 용액 또는 라이오셀 방사 용액 104가 이를 통해 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102를 제조하기 위해 가스 스트림 또는 가스 유동 146과 함께 배출되는 오리피스 126를 각각 가지는 노즐이 제공된다.
도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 목재 펄프 110, 다른 셀룰로오스-기반 공급 원료 등은 계량 유닛 113을 통해 저장 탱크 114에 공급될 수 있다. 물 용기 112로부터의 물은 또한 계량 유닛 113을 통해 저장 탱크 114로 공급된다. 따라서 계량 유닛 113은, 이하에서 더욱 상세히 설명되는 제어 유닛 140의 제어 하에서 저장 탱크 114에 공급될 물 및 목재 펄프 110의 상대적 양을 정의할 수 있다. 용매 용기 116에 수용된 용매 (예를 들어, N-메틸-모폴린, NMMO)는 농축 유닛 118에서 농축될 수 있고, 이어서 혼합 유닛 119에서 물 및 목재펄프 110의 혼합물 또는 규정 가능한 상대량을 가진 다른 셀룰로오스-기반 공급 원료로 혼합될 수 있다. 또한, 혼합 유닛 119는 제어 유닛 140에 의해 제어될 수 있다. 이에 의해, 수목 펄프 110 매질은 조정 가능한 상대량으로 용해 유닛 120에서 농축 용매에 용해되고, 이에 의해 라이오셀 방사 용액 104를 얻는다. 수성 라이오셀 방사 용액 104는 목재 펄프 110 및 (예를 들어 85 질량% 내지 95 질량%) 용매를 포함하는 (예를 들어 5 질량% 내지 15 질량%) 셀룰로오스로 구성된 허니-비스코스 매질일 수 있다.
라이오셀 방사 용액 104는 섬유 형성 유닛 124로 전달된다 (이것은 다수의 방사 빔 또는 제트 122로 구현되거나 이를 포함할 수 있음). 예를 들어, 제트 122의 오리피스 126의 수는 50 초과, 특히 100 초과일 수 있다. 일 실시 형태에서, 제트 122의 오리피스 126의 섬유 형성 유닛 124 (다수의 제트 122의 방사구를 포함할 수 있음)의 모든 오리피스 126은 동일한 크기 및/또는 형상을 가질 수 있다. 대안으로, 하나의 제트 122의 상이한 오리피스 126 및/또는 상이한 제트 122 (다층 직물을 형성하기 위해 연속적으로 배열될 수 있음)의 오리피스 126의 크기 및/또는 형상은 상이할 수 있다.
라이오셀 방사 용액 104가 제트 122의 오리피스 126을 통과할 때, 라이오셀 방사 용액 104의 복수의 평행 가닥으로 분할된다. 즉, 방사 방향에 실질적으로 평행하게 배향되는 수직 방향의 가스 유동은 라이오셀 방사 용액 104를 강제하여, 제어 유닛 140의 제어 하에 공정 조건을 변화시킴으로써 조정될 수 있는 더욱더 길고 얇은 가닥으로 변형된다. 가스 유동은 오리피스 126로부터 섬유 지지 유닛 132으로의 경로의 적어도 일부를 따라 라이오셀 방사 용액 104를 가속화할 수 있다.
라이오셀 방사 용액 104가 제트 122를 통해 더 아래쪽으로 이동하는 동안 라이오셀 방사 용액 104의 길고 얇은 가닥은 비-용매 응고 유체 106과 상호 작용한다. 응고 유체 106은 유리하게는 증기 미스트, 예를 들어 수성 미스트로서 구현된다. 응고 유체 106의 공정 관련 특성은 하나 이상의 응고 유닛 128에 의해 제어되어 응고 유체 106에 조정 가능한 특성을 제공한다. 응고 유닛 128은 차례로 제어 유닛 140에 의해 제어된다. 바람직하게는, 각각의 응고 유닛 128은 제조되는 직물 102의 각각의 층의 특성을 개별적으로 조정하기 위해 개별 노즐 또는 오리피스 126 사이에 제공된다. 바람직하게는, 각각의 제트 122는 각각의 측면으로부터 하나씩 두 개의 할당된 응고 유닛 128을 가질 수 있다. 따라서 개별 제트 122는 제조된 직물 102의 상이한 층의 상이한 제어 특성을 가지도록 조정될 수 있는 라이오셀 방사 용액 104의 개별 부분이 제공될 수 있다.
응고 유체 106 (예를 들어 물)과 상호 작용할 때, 라이오셀 방사 용액 104의 용매 농도가 감소되며, 앞의 셀룰로오스, 예를 들어 목재 펄프 110 (또는 다른 공급원료)는 길고 얇은 셀룰로오스 섬유 108 (여전히 잔류 용매 및 물을 함유할 수 있음)로서 적어도 부분적으로 응고된다.
압출된 라이오셀 방사 용액 104로부터 개별 셀룰로오스 섬유 108의 초기 형성 동안 또는 이후에, 셀룰로오스 섬유 108은 섬유 지지 유닛 132 상에 침착되며, 이는 여기서 평면 섬유 수용 표면을 갖는 컨베이어 벨트로서 구현된다. 셀룰로오스 섬유 102는 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 108을 형성한다 (도 1에만 개략적으로 도시됨). 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102는 연속적이고 실질적으로 무한 필라멘트 또는 섬유 108로 구성된다.
도 1에는 도시되지 않았지만, 응고 유닛 128에 의한 응고 및 세척 유닛 180에서의 세척에서 제거된 라이오셀 방사 용액 104의 용매는 적어도 부분적으로 재순환될 수 있다.
섬유 지지 유닛 132를 따라 이송되는 동안, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102는 세척액을 공급하는 세척 유닛 180에 의해 세척되어 잔류 용매를 제거한 다음 건조될 수 있다. 선택적이지만 유리한 추가 처리 유닛 134에 의해 추가로 처리될 수 있다. 예를 들어, 이러한 추가 처리는 수력 얽힘, 니들 펀칭, 함침, 가압스팀으로 스팀 처리, 캘린더링 등을 포함할 수 있다.
섬유 지지 유닛 132는 또한 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102가 실질적으로 무한 시트로서 수집될 수 있는 와인더 136로 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102를 운반할 수 있다. 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102는 이어서 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102에 기초하여 와이프 또는 텍스타일과 같은 엔티티 제조 용품에 롤-제품으로서 운송될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상술된 공정은 제어 유닛 140 (예컨대, 프로세서, 일부 프로세서 또는 복수의 프로세서)에 의해 제어된다. 제어 유닛 140은 도 1에 도시된 다양한 유닛 특히, 계량 유닛 113, 혼합 유닛 119, 섬유 형성 유닛 124, 응고 유닛(들) 128, 추가 처리 유닛 134, 용해 유닛 120, 세척 유닛 118 등의 하나 이상의 동작을 제어하도록 구성된다. 따라서 제어 유닛 140은 (예를 들어 컴퓨터 실행가능 프로그램 코드를 실행함으로써 및/또는 사용자에 의해 정의된 제어 명령을 실행함으로써) 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102가 제조되는 것에 따라 공정 파라미터를 정확하고 유연하게 정의할 수 있다. 본 문맥에서, 설계 파라미터는 오리피스 126을 따른 공기 유동, 응고 유체 106의 특성, 섬유 지지 유닛 132의 구동 속도, 라이오셀 방사 용액 104의 조성, 온도 및/또는 압력 등이다. 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102의 특성을 조정하기 위해 조정될 수 있는 추가의 설계 파라미터는 오리피스 126의 수 및/또는 상호 거리, 및/또는 기하학적 배열, 라이오셀 방사 용액 104의 화학적 조성 및 농도의 정도 등이다. 이에 의해, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102의 특성은 후술하는 바와 같이 적절히 조정될 수 있다. 이러한 조정 가능한 특성 (아래의 상세한 설명 참조)은 다음 특성 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 섬유 108의 직경 및/또는 직경 분포, 섬유 108 사이의 병합량 및/또는 영역, 섬유 108의 순도 수준, 다층 직물 102의 특성, 직물 102의 광학 특성, 직물 102의 유체 보유 및/또는 유체 방출 특성, 직물 102의 기계적 안정성, 직물 102의 표면 평활도, 섬유 108의 단면 형상 등.
도시되지는 않았지만, 각각의 방사 제트 122는 라이오셀 방사 용액 104가 제트 122에 공급되는 것을 통해 중합체 용액 유입구를 포함할 수 있다. 공기 유입구를 통해 가스 유동 146은 라이오셀 방사 용액 104에 적용될 수 있다. 제트 122의 내부에서 상호 작용 챔버로부터 출발하여 제트 케이싱에 의해 한정된, 라이오셀 방사 용액 104는 각각의 오리피스 126을 통해 아래쪽으로 (가스 흐름 146이 라이오셀 방사 용액 104를 아래쪽으로 잡아 당김으로써) 이동하거나 가속되고, 라이오셀 방사 용액 104가 응고 유체 106의 환경에서 가스 유동 146과 함께 하향으로 이동할 때, 연속적으로 점점 작아지는(tapering) 셀룰로오스 필라멘트 또는 셀룰로오스 섬유 108이 형성되도록 가스 흐름 146의 영향 하에 측면 방향으로 좁아진다.
따라서, 도 1을 참조하여 설명된 제조방법에 수반되는 공정은 셀룰로오스 용액이 성형되어 액체 가닥 또는 잠재 필라멘트를 형성하도록 나타내어 질 수 있는 라이오셀 방사 용액 104를 포함할 수 있으며, 이는 가스 유동 146에 의해 끌어당겨지고, 직경이 현저히 감소하고 길이가 증가한다. 섬유 지지 유닛 132 상의 웹 형성 이전 또는 도중에 응고 유체 106에 의한 잠재 필라민트 또는 섬유 108 (또는 이의 프리폼(preform)의 부분 응고가 또한 수반될 수 있다. 필라멘트 또는 섬유 108은 직물 102과 같은 웹으로 형성되고, 세척되고, 건조되며, 필요에 따라 추가 처리될 수 있다 (추가 처리 유닛 134 참조). 필라멘트 또는 섬유 108은 예를 들어 회전 드럼 또는 벨트 상에 수집되어 웹이 형성될 수 있다.
기재된 제조 공정 및 특히, 사용된 용매의 선택의 결과로서, 섬유 108은 5 ppm 미만의 구리 함량을 가지고, 2 ppm 미만의 니켈 함량을 갖는다. 이는 직물 102의 순도를 유리하게 개선시킨다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 라이오셀 방사 취입 웹 (즉, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102)은 바람직하게는 다음 특성 중 하나 이상을 나타낸다:
(i) 웹의 건조 중량은 5 내지 300 g/m2, 바람직하게는 10-80 g/m2이다
(ii) 표준 WSP120.6, 개별 DIN29073에 따른 웹의 (특히, 본 특허 출원의 우선일에 발효된 최신 버전) 두께는 0.05 내지 10.0 mm, 바람직하게는 0.1 내지 2.5 mm이다
(iii) EN29073-3, 개별 ISO9073-3 (특히, 본 특허 출원의 우선일에 발효된 최신 버전)에 따른 MD에서의 웹의 비인성(specifc tenacity)는 0.1 내지 3.0 Nm2/g, 바람직하게는 0.4 내지 2.3 Nm2/g 범위이다
(iv) EN29073-3에 따른 웹의 평균 신장, 각각 ISO9073-3 (특히, 본 특허 출원의 우선일에 발효된 최신 버전)은 0.5 내지 100%, 바람직하게는 4 내지 50% 범위이다
(v) 웹의 MD/CD 강도(tenacity) 비는 1 내지 12이다
(vi) DIN 53814 (특히, 본 특허 출원의 우선일에 발효된 최신 버전)에 따른 웹의 수분 유지율은 1 내지 250%, 바람직하게는 30 내지 150%이다
(vii) DIN 53923 (특히, 본 특허 출원의 우선일에 발효된 최신 버전)에 따른 웹의 수분 보유 용량은 90 내지 2000%, 특히 400 내지 1100%의 범위이다
(viii) 기판 분해용 표준 EN 15587-2 및 ICP-MS 분석용 EN 17294-2 (특히, 본 특허 출원의 우선일에 발효된 최신 버전)에 따르면 5 ppm 미만의 구리 함량 및 2 ppm 미만의 니켈 함량의 금속 잔류 수준이다.
가장 바람직하게는, 라이오셀 용액-취입 웹은 상기 언급된 (i) 내지 (viii)의 모든 특성을 나타낸다.
기재된 바와 같이, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102를 제조하는 방법은 바람직하게는 하기를 포함한다:
(a) 하나 이상의 제트 122의 오리피스 126를 통해 NMMO에 용해된 셀룰로오스를 포함하는 용액 (참조번호 104 참조)을 압출하여 라이오셀 방사 용액 104의 필라멘트를 형성하는 것,
(b)기체 스트림에 의해 라이오셀 방사 용액 104의 상기 필라멘트를 신장시키는 것 (참조번호 146 참조),
(c) 바람직하게는 물을 함유하는 증기 미스트 (참조번호 106 참조)와 상기 필라멘트를 접촉시킴으로써 상기 섬유 108을 적어도 부분적으로 침전시키는 것, 결과적으로 필라멘트 또는 섬유 108은 웹 또는 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102를 형성하기 전에 부분적으로 침전됨,
(d) 웹 또는 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102를 형성하기 위해 상기 필라멘트 또는 섬유 108를 수집 및 침전시키는 것,
(e) 세척 라인에서 용매를 제거하는 것 (세척유닛 180 참조),
(f) 수력얽힘, 니들 펀칭 등을 통해 선택적으로 접착하는 것 (추가 처리 유닛 134 참조),
(g) 건조 및 롤 수집.
부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102의 구성 성분은 병합, 혼합, 수소 결합, 수력얽힘 또는 니들 펀칭과 같은 물리적 결합 및/또는 화학적 결합에 의해 결합될 수 있다.
추가로 처리하기 위해, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102는 예를 들어 (도시되지 않은) 합성 중합체의 층, 셀룰로오스 플러프 펄프, 셀룰로오스 또는 합성 중합체 섬유의 부직포 웹, 이성분 섬유, 에어 레이드 또는 습식 펄프와 같은 셀룰로오스 펄프 웹, 고 인성(high tenacity) 섬유의 웹 또는 직물, 소수성 물질, 고성능 섬유 (예컨대 내열성 재료 또는 난연성 재료), 최종 제품에 변경된 기계적 성질을 부여하는 층(예를 들어 폴리프로필렌 또는 폴리에스테르 층), 생분해성 물질 (예 필름, 폴리 락트산의 섬유 또는 웹 ) 및 또는 하이 벌크 물질 같은 동일한 및/또는 다른 재료의 하나 이상의 층과 조합될 수 있다.
예를 들어, 도 7을 참조하면 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102의 몇몇 구별 가능한 층을 조합하는 것도 가능하다.
부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102는 본질적으로 셀룰로오스 단독으로 구성될 수 있다. 대안으로, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102는 셀룰로오스와 하나 이상의 다른 섬유 재료의 혼합물을 포함할 수 있다. 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102는 더욱이 이성분 섬유 재료를 포함할 수 있다. 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102의 섬유 재료는 개질 물질을 적어도 부분적으로 포함할 수 있다. 개질 물질은 예를 들어, 중합체 수지, 무기 수지, 무기 안료, 항균성 제품, 나노입자, 로션, 난연성 제품, 초흡수성 수지 같은 흡수성 개선 첨가제, 이온교환 수지, 활성 탄소, 그라파이트, 전기 전도성용 탄소와 같은 탄소 화합물, X-선 조영 물질, 발광 안료, 및 염료 물질로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
결론적으로, 라이오셀 방사 용액 104로부터 직접 제조된 셀룰로오스 부직포 웹 또는 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102는 스테플 섬유 경로를 통해 불가능한 부가적인 웹 성능의 가치에 엑세스 할 수 있게 한다. 이는 균일한 경량 웹을 형성하고, 마이크로섬유 제품을 제조하고, 및 웹을 형성하는 연속 필라멘트 또는 섬유 108을 제조할 수 있는 가능성을 포함한다. 또한, 스테플 섬유의 웹에 비해 몇 가지 제조절차가 더 이상 필요하지 않다. 또한, 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102는 생분해 가능하고 지속 가능하게 공급되는 원료 (즉, 목재 펄프 110 등)으로부터 제조된다. 또한, 순도 및 흡수성 측면에서도 이점이 있다. 이외에도 조절 가능한 기계적 강도, 강성 및 부드러움을 가진다. 또한, 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102는 면적당 낮은 중량 (예를 들어 10 내지 30 g/m2)으로 제조될 수 있다. 이 기술을 이용하여 직경이 5 ㎛ 이하, 특히, 3 ㎛ 이하인 매우 미세한 필라멘트까지 제조될 수 있다. 또한, 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102는 예를 들어, 플랫 크리스피 필름 같은 방식, 종이 같은 방식, 또는 부드럽고 유연한 직물과 같은 방식으로 광범위한 웹 미학으로 형성될 수 있다. 기술된 공정의 공정 파라미터를 조정함으로써, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102의 단단함 (stiffness) 및 기계적 강직성 (rigidity) 또는 유연성 (flexibility) 및 부드러움을 정확하게 조절하는 것이 또한 가능하다. 이는 예를 들어 다수의 병합 위치 또는 층수를 조정하거나, 후공정 (예를 들어 니들 펀칭, 수력얽힘 및/또는 캘린더링)에 의해 조정될 수 있다. 10 g/m2 이하의 비교적 낮은 평량을 가지는 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102를 제조하여 매우 작은 직경 (예를 들어 3 내지 5 μm 이하)의 필라멘트 또는 섬유 108 등을 얻는 것이 특히 가능하다.
도 2, 도 3 및 도 4는 개별 섬유 108의 병합이 상응하는 공정 제어에 의해 달성된 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102의 실험적으로 캡쳐된 이미지를 도시한다. 도 2 내지 도 4의 타원형 마커는 다수의 섬유 108이 서로 일체로 연결된 그러한 병합 영역을 도시한다. 이러한 병합 지점에서 둘 이상의 섬유 108은 상호 연결되어 일체형 구조를 형성할 수 있다.
도 5 및 도 6은 섬유 108의 팽윤이 달성된 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102의 실험적으로 캡쳐된 이미지를 도시하며, 여기서, 도 5는 건조 비-팽윤 상태의 섬유 직물 102를 도시하고, 도 6은 습한 팽윤 상태의 섬유 직물 102를 도시한다. 기공의 직경은 도 5 및 도 6의 상태 양쪽 모두에서 측정될 수 있고, 서로 비교될 수 있다. 30회 측정의 평균값을 계산할 때, 수성 매질에서 섬유 108을 이들의 초기 직경의 47%까지 팽윤시킴으로써 기공 크기의 감소가 결정될 수 있었다.
도 7은 섬유 108의 두 개의 중첩된 층 200, 202의 형성이 상응하는 공정 설계, 즉 다중 방사구의 연속되는 배열에 의해 달성된 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102의 실험적으로 캡쳐된 이미지를 도시한다. 두 개의 개별적이지만 연결된 층 200, 202는 도 7에서 수평선으로 표시되어 있다. 예를 들어, n-층 직물 102 (n≥2)은 기계 방향을 따라 n 방사구 또는 제트 122를 연속적으로 배열함으로써 제조될 수 있다.
본 발명의 특정한 예시적인 실시 형태가 하기에서 보다 상세하게 설명될 것이다:
도 8은 상이한 섬유 두께 d 및 D>d를 가지는 상호 연결된 섬유 108의 두 개의 적층 및 병합 층 200, 202로 구성된 본 발명의 일 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102의 개략적인 단면도를 도시한다(도 8의 하부 두 개 세부사항 참조). 보다 구체적으로, 상이한 층 200, 202에 위치한 상이한 섬유 108의 상이한 것은 평균 섬유 직경 (즉, 각각의 층 200, 202의 섬유에 대해 평균)에 대해 상이하다. 각각의 층 200, 202의 섬유 108은 또한 병합 위치 204에서 병합되고, 도 8의 하부 두 개의 세부사항을 비교한다. 층들 200, 202 사이의 계면의 추가 세부사항이 또한 도시되며, 계면에서 직물 102의 안정성을 증가시키기 위한 계면에서 층 200, 202 양쪽 모두의 섬유 108를 일체로 결합시키는 병합 지점 204가 보인다(도 8의 추가 세부사항 참조). 추가적으로, 상이한 층 200, 202에 위치된 상이한 섬유 108의 상이한 것은 적어도 하나의 각각의 병합 위치 204에서 일체로 연결된다.
병합 특성은 원하는 특성을 얻도록 조정될 수 있다. 예를 들어, 직물 102의 체적당 다수의 병합 지점 204는 층들 200, 202 중 하나 및/또는 층들 200, 202 사이에서 개별적으로 조정될 수 있다. 이는 응고 특성을 조정하여 수행할 수 있다 (특히, 섬유 지지 유닛 132의 섬유 수용 표면의 상류에 있는 라이오셀 방사 용액 104의 필라멘트의 응고, 섬유 지지 유닛 132의 섬유 수용 표면 상에 필라멘트를 놓은 후, 라이오셀 방사 용액 104의 필라멘트 응고 등). 상이한 층들 200, 202 사이의 병합은 층 200, 202를 반대 방향으로 당기면 상이한 층들 200, 202 사이의 계면에서 직물 102가 분리되도록 조정될 수 있다. 다시 말해서, 상이한 층들 200, 202 사이의 병합-기반 체결력은 상이한 층들 200, 202 중 각각의 것 내의 병합-기반 체결력보다 작도록 조정될 수 있다.
상이한 층 200, 202에 위치하고, 상이한 평균 직경 및 상이한 병합 특성으로 형성된 섬유 108에는 상이한 기능이 제공될 수 있다. 이러한 상이한 기능성은 상이한 평균 직경에 의해 지지될 수 있지만, 각각의 코팅 등에 의해 추가로 촉진될 수 있다. 이러한 상이한 기능은 예를 들어, 위킹, 이방성 거동, 상이한 오일 보유 능력, 상이한 물 흡수 및 보유 능력, 상이한 세정성, 상이한 기계적 특성 및/또는 상이한 거칠기의 관점에서 상이한 거동일 수 있다.
언급된 기능화는 또한 물, 수성 용액, 오일 등 또는 액체 제거 절차 (예를 들어 가열에 의해 액체를 증발시킴으로써 섬유 102를 건조시키는 것)에 의해 건조 광학 불투명 상태 및 습윤 광학 투명 상태 사이에서 변환될 수 있는 광학 스위치로서 제조된 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102의 적용을 포함할 수 있다. 직물 102는 매우 순수한 방식, 즉, 불순물에 의한 오염이 낮은 셀룰로오스로 실질적으로 구성하여 제조될 수 있기 때문에, 습윤 상태에서의 광학적 투명성이 상당히 현저하다. 액체 흡수 능력을 촉진하고, 높은 위킹 속도를 조정함으로써, 직물 102의 액체 침지 상태에서의 높은 광학 투명성 및 직물 102의 상이한 광 투과성 조건 사이의 빠른 전환이 달성될 수 있다. 그러한 목적을 위해 조정될 수 있는 공정 파라미터는 예를 들어 섬유 108의 높은 진원도를 조정하고, 셀룰로오스 병합 위치 204를 일체로 형성함으로써 섬유 간 및 섬유 내 상호 연결을 달성하고, 직물 102의 불순물 (특히, 중금속 불순물) 등을 억제하는 것이다. 예를 들어, 또한, 도 8에 도시된 직물 102를 제조하는 제조 공정의 공정 파라미터는 무한 섬유가 0.1 t/m3의 밀도를 가지는 직물에서 부피당 섬유 말단의 양이 5,000 말단/cm3 미만이 되도록 조정될 수 있다. 직물 102의 내부의 자유 섬유 말단 역시 광의 산란 중심으로 제공될 수 있기 때문에 이러한 자유 섬유 말단 (특히, 스테플 섬유와 비교) 양의 강한 감소는 직물 102의 습윤 상태에서 광투과성을 더욱 촉진시킨다. 예를 들어, 직물 102를 제조하는 동안 공정 파라미터는 위킹 속도가 0.025 g/s 이상이 되도록 조정될 수 있다. 따라서, 물과 같은 액체는 직물 102로 빠르게 들어갈 수 있고, 섬유 102를 가로 질러 빠르게 퍼질 수 있고, 또한 그로부터 빠르게 제거될 수 있다 (직물 102를 고온으로 가열함으로써 촉진될 수 있는 건조 절차와 관련됨).
도 8에 따른 다층 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102는 도 9를 참조하여 후술하는 장치 100 및 상응하는 제조방법을 사용하여 라이오셀 방사 용액 104로부터 직접 제조될 수 있다. 유리하게는, 도 8에 따른 직물 102의 섬유 108의 부분 중금속 오염은 각각의 개별 화학 중금속 원소에 대해 10 ppm 이하이다 (철의 경우 10 ppm 이하, 아연의 경우 10 ppm 이하, 카드뮴의 경우 10 ppm 이하 등). 이외에도, 직물 102의 전체 또는 전체 중금속 함량은 모든 중금속 화학 원소 (즉, 특히 Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Mo, Cd, Sn, W, Pb, Bi)에 대해 함께 합산되어 30 ppm 이하이다. 이외에도 섬유 108은 5 ppm 미만의 구리 함량을 가지고, 2 ppm 미만의 니켈 함량을 갖는다. 이는 제조 공정 중에 사용되며, 구리 염과 같은 중금속 공급원료가 실질적으로 없을 수 있는 작동 유체 (특히, 라이오셀 방사 용액 104, 응고 유체 106, 세척액, 가스 유동 146 등)의 결과로서의 것이다. 이러한 제조 공정 설계의 결과, 섬유 108은 고품질일 수 있다. 제조 공정에서 언급할 수 있는 중금속 불순물의 부재는 관련된 매질 (특히 라이오셀 방사 용액 104)의 바람직하지 않은 분해를 방지하므로, 재현성이 높고 순수한 셀룰로오스 직물 102를 얻을 수 있게 한다.
전술한 제조 방법 및 직물 102의 상응하는 특성의 결과로서, 직물 102는 액체로 로딩될 때 광학적으로 투명하지만, 건조에 의해 (즉, 직물의 내부에서 액체를 제거함으로써) 광학적으로 불투명한 상태로 전환될 수 있다. 이 절차는 되돌릴 수 있으며, 여러 번 반복할 수 있다. 보다 구체적으로, 직물이 습윤될 때, 90% 이상 (즉, 90 또는 초과), 또는 심지어 100 이상의 광학 그레이 값이 제공될 수 있다. 직물 102의 불투명한 건조 상태에서, 직물의 내부에는 물과 같은 액체가 실질적으로 없다. 직물 102의 불투명한 건조 상태에서, 그레이 값은 85 미만, 특히 80 미만일 수 있다. 다시 말해서, 직물은 완전히 건조될 때, 광학적으로 불투명할 수 있다 (특히, 광학 그레이 값이 85 보다 낮음). 언급된 그레이 값은 0 내지 255까지의 스케일에 해당하며, 투과 형상으로 측정된다. 직물 102의 광학적으로 투명한 습윤 상태에서, 물과 같은 액체는 직물 100의 내부에서 섬유 사이의 간극 뿐만 아니라 (섬유 팽윤의 결과로) 섬유 108 내로 들어갔다. 특히, 직물 102는 직물 102 내부의 수분의 질량과 건조 섬유 108의 질량 사이의 질량비가 3 초과로 습윤될 때 광학적으로 투명해질 수 있다.
도 9는 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 무한 셀룰로오스 섬유 108의 두 개의 적층된 층 200, 202로 구성된 부직포 셀룰로오스 섬유 직물을 제조하기 위한 장치 100의 일부를 도시한다. 도 9에 도시된 장치 100과 도 1에 도시된 장치 100의 차이점은 도 9에 따른 장치 100이 전술한 바와 같이 두 개의 연속적으로 정렬된 제트 122 및 각각 할당된 응고 유닛 128을 포함한다는 것이다. 컨베이어 벨트-타입 섬유 지지 유닛 132의 가동 섬유 수용 표면의 관점에서, 도 9의 좌측의 상류 제트 122는 층 202를 생성한다. 층 200은 제트 유닛 122 (도 9의 우측 참조)에 의해 제조되고, 직물 102의 이중층 200, 202가 얻어지도록 미리 형성된 층 202의 상부 주 표면에 부착된다.
도 9에 따르면, 제어 유닛 140 (제트 122 및 응고 유닛 128의 제어)은 상이한 층 200, 202의 섬유 108이 가장 최소 직경과 관련하여 섬유 직경에 대해 50% 초과만큼 상이하도록 공정 파라미터를 조정하도록 구성된다 (예를 들어, 도 8 참조). 제어 유닛 140에 의해 층 200, 202의 섬유 108의 섬유 직경을 조정하는 것은 라이오셀 방사 용액 104와 상호 작용하는 응고 유체 106의 양을 조정하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 도 12의 실시 형태는 이동 가능한 섬유 지지 유닛 132를 따라 (선택적으로 상이한 특성을 갖는) 오리피스 126 를 갖는 다수의 제트 122를 연속적으로 배열함으로써 섬유 직경을 조정하기 위한 공정 파라미터를 조정한다. 예를 들어, 이러한 상이한 특성은 상이한 오리피스 126 직경, 상이한 가스 유동 속도 146, 상이한 가스 유동 146의 양 및/또는 상이한 가스 유동 146 압력일 수 있다. 도 9에 도시되지는 않았지만, 수력얽힘(hydro-entanglement), 니들링 및/또는 함침에 의해 섬유 지지 유닛 132 상에 수집된 후 섬유 108을 추가로 처리하는 것이 가능하다.
특히, 도 9에 도시된 장치 100은 도 1에 도시된 장치와 비교할 때, 추가 가스 유동 146에 의해 지지되는 추가의 라이오셀 방사 용액 104를 압출하도록 구성된 오리피스 126을 가지는 추가의 제트 122를 포함한다. 도 9로부터 알 수 있는 바와 같이, 추가 제트 122는 제트 122의 하류에 배치된다. 제트 122는 층 202 중 하나를 형성하도록 구성되고, 추가의 제트 122는 층 202 상에 층들 200의 다른 하나를 형성하도록 구성된다. 도 9에 도시된 기하학적 구조는 또한 이의 광학적 광학적 특성을 조정하는 관점에서 섬유 108 및 상응하는 층 200, 202의 특성을 자유롭고 독립적으로 조정할 수 있게한다. 따라서, 하나 이상의 추가 노즐 바 또는 제트 122가 제공될 수 있고, 섬유 지지 유닛 132의 이송 방향을 따라 연속적으로 배열될 수 있다. 다수의 제트 122는 바람직하게는 층 202 및/또는 층 200의 섬유 108의 응고 또는 경화 공정이 완전히 완료되기 전에, 섬유 108의 추가 층 200이 이전에 형성된 층 202의 상부에 증착되어 병합을 유발할 수 있도록 배열될 수 있다. 공정 파라미터를 적절히 조정할 때, 이는 다층 직물 102의 특성 측면에서 유리한 효과를 가질 수 있다:
다층 직물 102의 제조를 위해 구성된, 도 9에 따른 장치 100은 섬유 층 200, 202 뿐만 아니라 섬유 108의 광학적으로 관련된 특성을 설계하는데 사용될 수 있는 많은 수의 공정 파라미터를 구현한다. 이는 다수의 제트 122의 연속 배열의 결과이며, 각각은 개별적으로 조정가능한 공정 파라미터로 작동 가능하다.
도 9에 따른 장치 100으로, 특히 2개 이상의 층 200, 202 (바람직하게는 2개 이상의 층)으로 구성된 직물 102를 제조할 수 있다. 상이한 층 200, 202의 섬유 108은 상이한 평균 직경의 값을 가질 수 있고, 하나의 연속적인 공정에서 형성될 수 있다. 이러한 조치를 취함으로써, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102의 고효율 생산이 보장될 수 있으며, 이는 특히 하나의 운반 절차에서 획득된 다층 직물 102를 추가 처리를 위해 목적지로 이송할 수 있게 한다.
다층 직물 102의 정의된 층 분리에 의해, 다층 직물 102를 상이한 개별 층 200, 202 또는 상이한 다층 섹션으로 나중에 분리하는 것이 또한 가능하다. 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따르면, 인접한 층 200, 202 (예를 들어 병합에 의한 및/또는 마찰 발생 접촉에 의한) 사이의 섬유 108의 층간 접착뿐만 아니라, 하나의 층 200, 202의 섬유 108의 층내 접착 둘 다가 적절하고 개별적으로 조정될 수 있다. 하나의 층 202의 섬유 108의 응고 또는 경화가 이미 완료되어 섬유 108의 다른 층 200이 이들의 상부에 배치되도록 공정 파라미터가 조정될 때, 각각의 층 200, 202에 대한 상응하는 개별제어가 개별적으로 얻어질 수 있다. 이 모든 것은 공정 라인을 따라 조정된 중금속 소스의 결핍으로 인해 매우 낮은 중금속 함량을 갖는 직물 102를 얻을 수 있다.
도 10은 상이한 직경의 섬유 108을 가지는 3개의 적층된 층 202, 200, 200 으로 구성된 본 발명의 다른 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102의 개략도를 도시한다. 도 10에 따르면, 중간 샌드위치 층 200은 위 및 아래의 2개의 외부 층 200, 202 보다 상당히 더 작은 직경의 섬유 108를 갖는다.
도 10에 도시된 다층 직물 102는 의료 기기, 농업 직물, 화장품 적용 등과 같은 응용에 특히 적합하다. 예를 들어, 활성 물질 또는 로션은 높은 모세관 작용을 나타내는 내부 층 200에 저장될 수 있다. 외부 층 200, 202는 강성 및 표면 햅틱 측면에서 설계 될 수있다. 이는 청소 및 의료 응용에 유리하다. 농업 적용을 위해, 섬유 층 설계는 증발 특성 및/또는 뿌리 침투 측면에서 구체적으로 구성될 수있다.
다른 응용에서, 도 10에 도시된 다층 직물 102는 페이셜 마스크, 산업용 와이프 등으로 사용될 수 있으며, 중앙 층 200은 특히 현저한 유체 보유 능력을 가질 수 있다. 커버층 200, 202는 유체 방출 특성을 조정하도록 구성될 수 있다. 각각의 층 200, 200, 202의 섬유 108의 평균 직경은 이들 기능을 조정하기 위한 설계 파라미터로서 사용될 수 있다. 특히 도 10에 도시된 다층 직물은 로션 전달 시스템으로서 구성될 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 본 발명의 예시적인 실시 형태는 중금속에 대한 오염이 매우 낮은 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102를 제공한다. 이는 한편으로 그들 자체로써 실질적으로 중금속 원소가 없는 생산 라인을 따라 사용된 라이오셀 방사 용액 104 및 다른 매체의 상기 설명된 구성에 의해 증진된다. 동시에 장치 100의 하드웨어 구성은 또한 가공된 라이오셀 방사 용액 104 및 중금속 불순물을 갖는 제조된 섬유 108의 재오염이 실질적으로 라인을 따라 발생하지 않도록 구성될 수 있다. 따라서, 생체 적합성 및 생분해성 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102가 얻어질 수 있다.
특히, (하나 이상의 추가 물질로 만들어진 별도의 접착제 또는 바인더에 의한 것이 아니라) 라이오셀 방사 용액 104에 기초하여 병합 지점 204를 형성함으로써 직물 102의 섬유 108의 완전한 상호 연결은 또한 제조된 직물 102의 순도에 크게 기여한다. 따라서, 도 1 및 도 9를 참조하여 개시된 공정 흐름의 결과로 별도의 접착제 또는 바인더 물질의 연결점을 포함하는 고도로 교란 중금속이 형성될 필요가 없다. 직물 102의 섬유 108 사이의 병합 위치 204의 형성은 라이오셀 방사 용액 104의 필라멘트를 응고 전에, 즉 고체 섬유 108의 침전 전에 서로 직접 물리적 접촉하게함으로써 달성될 수 있다. 이는 추가의 접착 물질 없이, 정밀하게 조정가능한 (특히 강한) 섬유간 연결, 적당한 벌크 밀도, 및 매우 낮은 잔류량의 중금속 원소 및 화합물을 가지는 순수한 셀룰로오스 직물 102를 얻을 수 있도록 한다. 이에 의해, 유리하게는 환경 영향이 낮고, 사용자의 건강에 해롭지 않은 직물 102를 얻을 수 있다.
라이오셀 방사 용액 104에 기초하여 제조된 개시된 셀룰로오스 필라멘트 생산에 의해, 제조된 직물 102 내에 생산 관련 중금속 불순물이 축적되지 않는 것이 보장될 수 있다. 이는 이러한 직물 102의 후처리 및 상응하게 제조된 제품이 인간 또는 자연 유기체와 접촉할 때 특히 유리하다. 상응하는 공정 제어에 의해 중금속 함량이 낮은 (특히, 구리 함량이 낮은) 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102를 제조할 수 있는 기회는 미생물에 대한 구리 기반 억제 또는 독성 효과의 영향 조차 방지할 수 있게 한다. 또한 구리 독성은 Hg, Sn, Cd와 같은 다른 중금속에 의해 강화될 수 있다. 따라서 낮은 구리 함량 뿐만 아니라, 상술한 제조방법으로 제조된 직물 102의 전부 또는 전체 중금속 함량도 낮다는 것이 유리하다.
또한, 생분해성 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102는 사용 후 분해되며, 비-생분해성 중금속 함량은 분해되지 않고 축적될 것이다. 따라서 중금속 함량 측면에서 낮은, 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 직물 102는 언급 가능한 생태에 흔적 없이 사용 후에 생분해에 특히 적합하다.
도 11은 3개의 적층된 층 200, 201, 202로 구성되고, 로션 전달 시스템으로서 구성된 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102의 개략도를 도시한 것이다. 예를 들어 도 11의 직물 102는 화장품 또는 의료용 로션을 전달하도록 구성될 수 있다.
도 11의 단면도로 도시되고 직물 102에 기초하여 제조되는 제품은 여기서 정확히 3개의 상호 연결된 층 200, 201, 202로 구성된다. (네트워크화된 섬유 108 사이에 정의된 기공의 관점에서) 2개의 대향 액체 투과성 커버 층 200, 202 사이에, 중간층 201이 샌드위치되어 매립된다. 활성제 272 (예를 들어, 약학적 활성제 또는 미용 활성제)는 중간층 201에 수용 및 보유된다. 활성제 272는 여러 섬유 108 사이의 층 201의 섬유 네트워크의 공동 274 (하나만 도시됨)에 수용되고 모세관력의 영향하에 작은 공동 274에 수용되거나 보유될 수 있다. 공동 274는 섬유들 108 사이에 한정된 기공 260과 유체 연통하고, 직물 102 내에서 유체 채널 또는 도관으로서 작용한다. 예를 들어, 기계적 충격 (예컨대, 사용자에 의해 직물 102에 수동 가압력을 가함으로써 도 11에 도시된 직물 102의 압착)에 의해 촉발되어, 활성 물질 272가 중간 층 201의 공동 274로부터 방출될 수 있다.
이로부터, 활성 물질 272는 환경을 향해 커버층 200, 202의 각각을 통해 중앙 중간층 201로부터 방출될 수 있다. 예를 들어 도시된 제품이 안면 마스크인 경우, 이러한 환경은 직물 102가 부착될 수 있는 사용자(미도시)의 안면 피부일 수 있다.
유리하게는, 도 11에 따른 직물 102에는 영구적으로 불투명한 마커 250이 제공될 수 있다. 도시된 실시 형태에서, 마커 250은 층 201 또는 층 202의 계면 표면 상에 인쇄될 수 있다. 대안으로, 250에서의 마커는 또한 직물 102의 외부 표면, 바람직하게는 활성제 272의 목적지 (예를 들어, 사용자의 얼굴)에 부착되는 직물 102의 표면상에 인쇄될 수 있다. 직물 102가 광학적으로 투명할 때, 빛 212을 방출하는 광원 210이 직물 102에 의해 부분적으로 반사되어 사용자의 눈 214에 의해 보여지는 것을 도시하는 도 11에 도시된 바와 같이, 마커 250는 직물 102의 외부에서 광학적으로 볼 수 있다. 활성제 272가 중간층 201으로부터 사용자의 얼굴 피부를 향해 방출될 때, 직물 102의 수분 함량은 연속적으로 감소되어 직물 102은 습식 광학 투명 상태에서 건식 광학 불투명 상태로 변한다. 후자는 활성제 272의 연속 방출로 인해 직물 102가 건조되어 직물 102의 수분 함량이 예정된 임계 값 아래로 떨어질 때 발생한다. 직물 102가 불투명 상태로 변할 땐, 빛 212가 더 이상 마커 250까지 전파될 수 없기 때문에 마커 250는 더 이상 사용자에게 보이지 않을 수 있다. 마커 250가 사용자에게 상응하는 명령(예컨대, "활성제의 방출이 아직 완료되지 않았습니다- 아직 직물을 제거하지 마십시오")을 제공할 때, 마커 250의 가시성의 상실은 사용자에게 직물 102을 얼굴 피부로부터 제거될 수 있음을 나타낸다.
참조는 이제 도12로 만들어진다. 바람직하게는, 섬유 108의 80% 이상이 90% 초과의 진원도를 갖는 단면 형상을 갖는다. 따라서, 섬유 직물 102의 습윤 상태에서 높은 광 투과율을 위해 섬유 108은 가능한 한 둥글고, 즉, 이상적이게는 원형 원통 형상을 띄는 것이 바람직하다. 이것은 섬유 108의 원형 단면에 해당한다. 원형 단면 형상으로부터의 편차는 광학적 요철로서 작용하고, 가시 전자기 복사의 바람직하지 않은 산란을 촉진시키며, 따라서 습윤 상태에서 직물 102의 광학 투과율을 악화시킨다고 생각된다. 이러한 이유로, 직물 102의 제조 방법의 공정 파라미터는 원형 단면으로부터의 섬유 단면의 편차가 가능한 작도록 조정될 때 유리하다. 이것은 예를 들어 진정한 원형 오리피스 126, 라이오셀 방사 용액 104의 필라멘트 주위의 조정된 가스 유동 146, 조정된 응고 조건, 라이오셀 방사 용액 104의 균질한 점도 등에 의해 촉진될 수 있다.
도 12는 원형 단면에서 벗어난 단면을 갖는 섬유 108의 진원도 값이 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 섬유 108의 단면의 내접원 280과 외접원 282 사이의 비로서 어떻게 계산될 수 있는지를 도시한다.
최소 외접원 282는 도 12에 도시된 섬유 108의 단면의 진원도 프로파일 전체를 둘러싸는 가장 작은 원으로 정의된다. 최대 내접원 280은 도 12에 도시된 섬유 108의 단면의 진원도 프로파일 내에 내접될 수있는 가장 큰 원으로 정의된다. 본 출원의 문맥에서, 진원도는 내접원 280의 반경 r을 외접면 282의 반경 R으로 나눈 비율로 정의될 수 있다. 진원도는 결과 백분율 값으로 표시될 수 있다. 본 실시 형태에서, 섬유 108의 R
Figure pct00001
2r 및 진원도는 대략 0.5 또는 50%이다. 비교를 위해, 원형 원통형 섬유 108은 조건 R = r을 충족시키고 하나 또는 100%의 진원도를 갖는다.
도 13은 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102의 습윤 상태에서의 광학적 그레이 값을 도시한 다이어그램 290이다. 다이어그램 290은 0에서 255까지의 그레이 값이 플롯팅되는 횡좌표 292를 갖는다. 또한, 다이어그램 290은 그레이 값당 각각의 픽셀 수를 나타내는 종좌표 294를 갖는다.
다이어그램 290에 도시되고 조사된 직물 102의 광학적 투명성을 나타내는 특성은 이의 습윤 투명성에 대해 조사된 38 g/m2의 화합물질량을 갖는 직물 102 물질을 분석함으로써 실험적으로 얻어진다.
테스트 방법은 다음과 같았다. 습윤된 샘플 (물로 10배 부하, 평형 시간 10 분)을 광학적으로 투명한 플라스틱 호일 및 샘플을 통해 빛을 비추는 정의된 광원에 놓았다. 소프트웨어 분석으로 각 픽셀의 그레이 값을 측정하였다.
수신된 최대 픽셀 수에서의 그레이 값은 직물의 각각 투명도, 불투명도에 대한 값이다. 그레이 값이 높을수록 투명도가 높아진다.
사용된 기기 및 조건은 다음과 같다.
-카메라 : Olympus Color View 2 BW 1040x772 = (802880 픽셀)
-광원 : Volpi Intralux 6000-1
-렌즈 : 펜탁스 12 mm
-냉 광 판(Clod light board) : Fostec
-소프트웨어 : Olympus Analysis auto
-셔터 속도 : 20 ms
-조리개 : 4
-사진 폭 : 90.5 mm
본 발명의 예시적인 실시 형태에 따르면, 광학적으로 투명한 다층 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102가 제공된다. 광투과성 또는 반투명성은 직물 102의 습윤 상태에서 높다. 이러한 높은 습윤 투과율 또는 반투명도는 상이한 층들 200, 202 사이에 순수한 셀룰로오스-기반 일체형 병합을 갖는 무한 섬유 108의 고순도 셀룰로오스 직물 102를 제조함으로써 얻을 수 있다. 이러한 직물 102를 제조하기 위하여, 라이오셀 방사 용액 104의 필라멘트를 생성하기 위한 노즐바를 사용하는 것이 가능하며, 필라멘트는 이어서 섬유지지 유닛 132 상에 신장되고 눕혀진다. 섬유-대-섬유 접착 병합 위치 204의 형성은 연신 절차 동안 (섬유 108의 응고 또는 침전 전에 필라멘트가 물리적으로 접촉하게 되도록) 및/또는 섬유지지 유닛 132 상에 놓인 동안 난류에 의해 촉진될 수 있다. 적어도 하나의 추가 노즐 바 또는 제트 122를 제공함으로써 (도 9 비교), 섬유 108의 추가 층 200은 미리 형성된 섬유 108의 층 202 상에, 바람직하게는 상호 연결된 층들 200, 202 중 적어도 하나의 섬유 108이 응고 및 침전을 이미 완료하기 전에, 놓일 수 있다. 이에 의해, 통합된 병합 위치 204 또는 셀룰로오스의 병합 지점은 각각의 층 200, 202 내 및 상이한 층들 200, 202 사이에 상호 연결 섬유 108를 형성한다. 이 절차는 상이한 층들 200, 202 사이의 적절한 분리를 유지할 수 있게 한다. 이렇게 제조된 직물 102는 직물 102의 습윤 또는 수분 충전 상태에서 현저한 광학적 투명성을 나타낸다. 이러한 제조 공정의 공정 파라미터의 적절한 조정은 불순물이 직물 102에 도입되는 것을 방지하고 섬유 108의 광학적으로 덜 선호되는 단면 형상을 방지하도록 허여한다 (즉, 섬유 108의 플랫하거나 또는 불규칙한 단면보다는 원형의 둥근 단면 형상을 촉진하기 위해).
도 1 및 도 9를 참조하여 개시된 제조 공정이 실질적으로 중금속 함량 및 다른 불순물이 없는 직물 102를 얻을 수 있게 한다는 사실은 습윤 직물 102의 적절한 광투과 특성을 증진시킨다. 이는 또한 습윤 상태에서 광학 투명도에 추가의 긍정적 영향을 가지는 섬유 108의 균질한 고유 구조를 증진시킨다. 상응하는 생성물은 더욱이 생분해성 및 생체적합성이며, 특히 인간 및 다른 자연 유기체와 접촉하기에 적합하다.
놀랍게도, 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102는 다층 구성에도 불구하고 습윤 상태에서 광학적으로 투명하다. 특히, 이러한 직물 102의 상이한 층 200, 202 사이의 계면 평면은 일반적으로 바람직하지 않은 광산란 및 광확산의 원천이다. 별도의 접착제 풀 등으로 이들을 상호연결하는 것 대신에 층들 200, 202 통합적인 병합은 그럼에도 불구하고 시각적으로 구별 가능하고 개별적으로 구성 가능한 층들 200, 202를 가지는 실질적으로 균일하고 균질한 직물 102를 제공한다. 따라서, 바람직하게는 응고가 완료되기 전에 필라멘트 또는 섬유 108 및/또는 각각의 상부 상에 다양한 층 200, 202의 레이다운(laydaown) 시점을 제어함으로써 병합이 제어될 수 있다. 적절한 시간 파라미터에 의해, 유사한 필라멘트 커플링은 각각의 층 200, 202 내로서 구별가능한 층 200, 202 사이에서 획득될 수도 있다.
무한 섬유 108을 사용함으로써, 직물 102 내에 소수의 자유 섬유 말단 (스테플 섬유에서 많이 발생함)만이 존재하는 것이 보장될 수 있다. 이는 광학적 균질성을 증가시키고 습윤 상태에서 더 큰 광학적 투명성을 제공한다.
중금속 첨가제는 이미 매우 소량으로 광학 투명도를 줄일 수 있다. 예를 들어, 코발트를 포함하는 중금속 화합물은 이미 100 ppm 미만의 농도로 청색을 상당하게 유발할 수 있다. 실질적으로 중금속 오염없이 섬유 108를 제조함으로써, 습윤 상태에서의 광학적 투명성이 더욱 향상될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 다층 다기능 직물 102는 상이한 층 200, 202의 분리된 기능화에 기인할 수 있다. 무한 셀룰로오스 섬유 108로 제조 된 직물 102는 특정 기능을 얻기 위해 직물 102를 조정하는데 사용될 수 있는 특히, 많은 수의 물질 특성 및 기하학적 특성을 제공한다.
일 예시적인 실시 형태에서, "습윤" 및 "건조" 사이의 시각적으로 명확하고 분명하게 구별할 수 있는 (예를 들어 미용 용도 등) 빠른 반응형 액체 디스플레이 시스템이 제공 될 수 있다. 동시에, 이러한 반응은 매우 빠르게 달성될 수 있다. 이는 예를 들어 스플래시 마스크와 같은 적용, 즉 적용 시간이 짧은 페이스 마스크와 같은 적용에 대해 높은 이점을 가진다. 셀룰로오스 섬유 108를 사용함으로써, 셀룰로오스 물질의 친수성 특성은 모세관력, 특히 빠른 습윤 특성 및 현저한 위킹 속도와 연결된 효과를 가속화할 수 있다. 이는 직물 102에서 습기의 빠른 수용을 초래하고, 결과적으로 투명한 상태의 빠른 형성을 초래한다. 또한, 무한 셀룰로오스 섬유 108의 사용은 각각의 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102가 수분과 상호 작용할 때 가시광선 범위에서 광에 대한 개선된 투명성을 얻을 수 있게 한다. 스테플 섬유와 비교하여, 무한 섬유 108는 방해 섬유 전이 및 자유 섬유 말단으로 크게 고통받지 않는다.
약 1.33의 물의 굴절률과 비교하여 약 1.47 내지 1.49 (진동수에 의존) 셀룰로오스 (실질적으로 무색)의 굴절률을 고려하면, 습윤 직물 102에서 셀룰로오스 물질과 물 사이의 전이 횟수는 가능한 한 작게 유지되어 높은 광 투과율을 얻는다. 각각의 전이는 바람직하지 않은 광의 확산 또는 굴절을 야기하여 투과된 광 강도를 감소시킨다. 정확히 또는 적어도 대략 원형인 단면 형상을 갖는 섬유 108의 형성이 섬유 108의 평평한 또는 불규칙한 단면에 비해 더 낮은 광 에너지의 손실을 야기하는 것이 밝혀졌다.
(농업 적용에 유리하게 사용될 수 있는) 또 다른 예시적인 실시 형태에서, 무한 셀룰로오스 섬유 108는 섬유 108을 따라 수분의 빠른 수송을 달성하기 위해 사용될 수 있다. 다수의 이러한 무한 섬유 108로 구성된 직물 102의 프레임 워크에서, 이는 2차원 영역을 따라 매우 빠른 액체 확산을 초래한다. 또한, 무한 셀룰로오스 섬유 108의 사용은 직물 102가 가습될 때 가시 범위의 광에 대한 개선된 투명성을 얻을 수 있도록 허여한다. 수분이 존재하는 경우 투명성에 대한 이러한 신속하고 효율적인 반응의 관점에서, 자체-제어(self-controlled) 생물학적 시스템을 생성할 수 있다. 원하지 않은 건조와 같은 농업 문제는 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 직물 102를 사용하여 자동으로 점검될 수 있다. 직물 102로부터 과도한 양의 수분이 방출될 때 직물 102가 광학적으로 투명한 상태로부터 불투명한 상태로 바뀌기 때문에, 직물 102를 검사함으로써 추가적인 물의 필요가 광학적으로 검출 될 수 있고, 광 투과율의 변화가 검출되면 새로운 수분이 직물 102로 전달될 수 있다.
또 다른 예시적인 실시 형태에서, 직물 102는 다음에 설명된 농업 용도에서도 사용될 수 있다: 태양광은 과일에서 색소(color pigment)를 활성화 시켜 색을 변화시킨다. 특히, 탄닝제(tanning agent) 및 과일산의 태양-유도 효소 분해는 과일 또는 식물을 덮는 직물 102의 투과율을 조정함으로써 영향을 받을 수 있다. 따라서 과일 또는 식물을 위한 태양광 스위칭을 위해 이러한 직물 102에 습도가 공급될 수 있다. 이러한 직물 102를 적절히 위치시킴으로써 태양광 반사 특성이 제어될 수 있다. "습윤"일 경우, 직물 102의 광투과율은 태양광을 지면으로 향하게 할 수 있다. "건조"일 경우, 직물 102의 불투명 특성은 태양광을 반사시켜 성숙 과정에 영향을 줄 수 있다. 과일의 예에서, 빛에 의한 성숙은 높은 조사력에서 광에 대해 불안정한 유체 화합물 및 산소가 이 성숙 과정을 지지하기 위해 분해될 수 있는 방식으로 제어될 수 있다. 이러한 조치를 취함으로써 영향 받을 수 있는 추가적인 기능적 메커니즘은 광-산화와 관련이 있다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102는 또한 예를 들어, 페이셜 마스크, 보다 구체적으로 스플레쉬 마스크와 관련된 하기의 미용 목적에 사용될 수 있다. 이러한 적용을 위해서, 건조 및 습윤 간에 명확하고 명백하게 시각적으로 구별하는 신속 반응 액체 디스플레이 시스템이 바람직하다. 특히, 5 μm 내지 20 μm의 직경 범위를 가지는 무한 셀룰로오스 섬유 108을 사용하는 경우, 액체에 대한 높은 보유력을 가짐에도 불구하고 활성제 274의 높은 전달 속도를 제공하는 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102와 같은 얇은 시트가 제조될 수 있다. 높은 액체 저장 능력과 결합된 이러한 얇은 형상에 의해, 페이셜 마스크의 "습윤" 및 "건조"의 상이한 작동 상태를 광학적으로 시각화할 수 있다. 특히, 직물 102의 호일 뒷면에 직물 102가 건조될 때는 (직물 102가 불투명하게 되므로) 더이상 읽을 수 없는 마커 250로서 "기다리시오, 활성제가 방출됨"과 같은 텍스트가 인쇄될 수 있다.
요약하면, 특히 다음 조정 중 하나 이상이 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따라 이루어질 수 있다:
- 낮은 균질 섬유 직경은 직물 102의 높은 평활도를 얻을 수 있게 한다
- 낮은 섬유 직경을 가지는 다층 직물 102는 낮은 직물 밀도에서 높은 직물 두께를 얻을 수 있다
- 기능화된 층의 동일한 흡수 곡선은 균질한 습도 및 유체 수용 거동뿐만 아니라 유체 방출 측면에서도 균질한 거동을 얻을 수 있다
- 직물 102의 층 200, 202의 설명된 연결은 층 분리시 보풀이 적은 제품을 설계할 수 있게 한다
- 이방성 특성을 갖는 제품(예, 위킹, 오일 조절, 물 조절, 클리닝성, 거칠기)이 얻어지도록 단일층 200, 202를 다르게 기능화하는 것도 가능하다
마지막으로, 상기 언급된 실시 형태는 본 발명을 제한하기보다는 예시하는 것이며, 당업자는 첨부된 청구 범위에 의해 정의된 바와 같이 본 발명을 벗어나지 않고서 많은 대안적인 실시 형태를 설계할 수 있다는 것을 주목해야ㅎ 한다. 청구 범위에서 괄호 안의 참조 부호는 청구 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 단어 "포함하는" 및 "구성되는" 등은 청구항 또는 명세서 전체에 열거된 것 이외의 요소 또는 단계의 존재를 배제하지 않는다. 요소의 단일 참조는 그러한 요소의 복수 참조를 배제하지 않으며, 그 반대도 마찬가지이다. 여러 수단을 열거하는 장치 청구항에서 이들 수단 중 몇몇은 하나의 동일한 항목의 소프트웨어 또는 하드웨어에 의해 구현될 수 있다. 특정 조치들이 서로 다른 종속항들에서 인용된다는 사실은 이러한 조치들의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내는 것은 아니다.
하기에서, 병합 인자의 변동을 생성하기 위한 예가 아래 표에 기술되고 시각화되어있다. 일정한 방사 용액 (즉, 일정한 일관성을 가지는 방사 용액), 특히 라이오셀 방사 용액 및 일정한 가스 유동 (예컨대 공기 처리량)을 사용하면서 응고 스프레이 흐름을 변화시킴으로써 셀룰로오스 섬유 직물의 상이한 병합 인자가 달성될 수 있다. 이에 의해, 응고 스프레이 유량과 병합 인자의 관계, 즉 병합 거동 경향 (응고 스프레이 유량이 높을수록 병합 인자가 낮아짐)이 관찰될 수 있다. 여기서, MD는 기계 방향을 나타내고, CD는 교차 방향을 나타낸다.
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부드러움은 위에서 기술한 병합 추세를 따를 수 있다 (부직포 표준 WSP90.3 특히, 본 특허 출원의 우선일에 발효된 최신 버전에 기초하여 소위 "핸들-O-미터(Handle-O-Meter)"로 측정된 공지된 특정 핸드 측정 기술에 의해 설명됨). 강도 (Fmax로 기술됨), 예를 들어 EN29073-3, 각각 ISO9073-3에 따른, 특히 본 특허 출원의 우선일에 발효된 최신 버전은 전술한 병합 추세를 따를 수 있다. 따라서, 생성된 부직포 셀룰로오스 섬유 직물의 부드러움 및 강도는 (병합 인자에 의해 특정된 바와 같이) 병합 정도에 따라 조정될 수 있다.

Claims (15)

  1. 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 (102)로서, 특히, 라이오셀 방사 용액 (104)으로부터 직접 제조되며, 상기 직물 (102)은 실질적으로 무한 섬유 (108)의 네트워크를 포함하고, 섬유 (108)의 상이한 것은 상이한 구별 가능한 상호 연결된 층 (200, 202)에 적어도 부분적으로 위치되며, 상기 직물은 습윤될 때, 광학적으로 투명한, 직물 (102).
  2. 제1항에 있어서, 상기 직물 (102)이 완전히 건조될 때, 광학적으로 불투명하고, 특히, 광학 그레이 값이 85 미만인, 직물 (102).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 직물 (102)은 습윤될 때 90 이상, 특히 100 이상의 광학 그레이 값을 가지는 것인, 직물 (102).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 직물 (102) 내부의 수분, 특히 물의 질량과 섬유 (108)의 질량 사이의 질량비가 3 이상, 특히, 5 이상, 보다 특히 7 이상인 정도가 되도록 습윤될 때, 광학적으로 투명인, 직물 (102).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 하기 특징 중 하나 이상을 포함하는 직물 (102):
    각각의 층 (200, 202)의 섬유 (108)는 상기 층 (200, 202) 내의 하나 이상의 병합 위치 (204)에서 일체로 병합되고;
    상이한 층 (200, 202)의 섬유 (108)는 상기 층 (200, 202) 사이의 하나 이상의 병합 위치 (204)에서 일체로 병합됨.
  6. 제5항에 있어서, 하기 특징 중 하나 이상을 포함하는 직물 (102):
    상이한 층들 (200, 202) 사이의 병합은 층들 (200, 202)을 반대 방향으로 잡아당겨서 상이한 층들 (200, 202) 사이의 계면에서 직물 (102)의 분리를 초래하도록 조정하는 것;
    상기 병합은 상이한 층들 (200, 202) 사이의 병합-기반 체결력이 상이한 층들 (200, 202) 각각의 것 내의 병합 기반 체결력보다 작도록 조정하는 것.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 직물 (102)의 수분 함량이 미리 결정된 임계값을 초과할 때, 직물 (102)의 적어도 일부를 통해 광학적으로 볼 수 있고, 직물 (102)의 수분 함량이 미리 결정된 임계값 초과일 때, 특히 직물 (102)이 건조할 때, 특히 직물 (102)이 건조할 때 직물 (102)의 적어도 일부를 통해 광학적으로 보이지 않는 영구적으로 불투명한 마커 (250)를 포함하는, 직물 (102).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 하기 특징 중 하나 이상을 포함하는 직물 (102):
    중간층 (201)이 매립되는 적어도 두 개의 대향하는 커버 층 (200, 202)으로 구성된 적어도 3개의 상호 연결층 (200, 201, 202)을 포함하며, 여기서, 활성제 (272)가 중간층 (201)에 수용되고, 커버 층들 (200, 202) 중에서 하나 이상을 통해 환경을 향해 방출될 수 있고;
    구별 가능한 상호 연결된 층들 (200, 202) 사이의 접착력은 상기 층들 (200, 202)의 각각의 것 내의 접착력보다 작고;
    상기 각 층 (200, 202)의 섬유 (108)의 평균 직경 (D, d)은 각각의 다른 층 (200, 202)의 섬유 (108)의 평균 직경 (D, d)과 상이하고;
    상기 층들 (200, 202) 사이에 상호 연결은 별도의 바인더 또는 접착 물질 없이 달성되고;
    상기 층들 (200, 202)의 각각의 것 내의 섬유 (108) 사이에 상호 연결은 별도의 바인더 또는 접착 물질 없이 달성되고;
    무한 섬유 (108)는 부피 당 섬유 말단의 양이 10,000 말단/cm3 미만, 특히 5,000 말단/cm3 미만이고;
    상기 섬유 (108)의 50% 이상, 특히, 80% 이상은, 60% 초과, 특히 80% 초과의 진원도를 가지는 단면 형상을 가지고;
    상기 직물 (102)은 위킹 속도가 0.25 g물/ g직물/s 이상이 되도록 구성되고;
    상기 섬유 (108)의 80 질량% 이상이 1 내지 40 ㎛, 특히 3 내지 15 ㎛의 평균 섬유 직경 (D, d)을 가지고,
    상기 직물 (102)는 로션 전달 시스템으로서 구성되고,
    상기 섬유 (108) 네트워크는 하나 이상의 기능 또는 특성을, 특히 위킹, 이방성 거동, 오일 보유, 수분 보유, 세정성 및 거칠기로 이루어진 군 중 적어도 하나의 관점에서 제어하도록 맞춤됨.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 섬유 (108)는 5 pm 미만의 구리 함량 및/또는 2 ppm 미만의 니켈 함량을 갖는, 직물 (102).
  10. 라이오셀 방사 용액 (104)으로부터 직접적으로 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 (102)을 제조하는 방법으로서, 상기 방법은
    가스 유동 (146)에 의해 지지되는 오리피스 (126)를 가지는 하나 이상의 제트 (122)를 통해 라이오셀 방사 용액 (104)을 응고 유체 (106) 분위기로 압출하여 실질적으로 무한 섬유 (108)를 형성하는 것;
    섬유 지지 유닛 (132)상에 섬유 (108)를 수집하여 직물 (102)을 형성하는 것; 및
    섬유 (108)의 상이한 것이 상이한 구별 가능한 상호 연결된 층들 (200, 202)에 적어도 부분적으로 위치되고 및 직물 (102)이 젖었을 때 광학적으로 투명하도록, 공정 파라미터를 조정하는 것;을 포함하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 섬유 지지 유닛 (132) 상에, 특히, 수력얽힘, 니들 펀칭, 함침, 가압스팀으로 스팀처리 및 캘린더링으로 이루어진 군 중 하나 이상에 의해 수집된 후, 그 자리에서 섬유 (108) 및/또는 직물 (102)을 추가로 처리하는 것을 더 포함하는 것인 방법.
  12. 라이오셀 방사 용액 (104)으로부터 직접적으로 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 (102)을 제조하기 위한 장치 (100)에 있어서, 상기 장치는
    가스 유동 (146)에 의해 지지되는 라이오셀 방사 용액 (104)을 압출하도록 구성된 오리피스 (126)를 가지는 하나 이상의 제트 (122);
    압출된 라이오셀 방사 용액 (104)에 응고 유체 (106) 분위기를 제공하여 실질적으로 무한 섬유 (108)를 형성하도록 구성된 응고 유닛 (128);
    섬유 (108)를 수집하여 직물 (102)을 형성하도록 구성된 섬유 지지 유닛 (132);
    섬유 (108)의 상이한 것이 상이한 구별 가능한 상호 연결된 층 (200, 202)에 적어도 부분적으로 위치되고 및 상기 직물 (102)은 습윤될 때 광학적으로 투명하도록 공정 파라미터를 조정하도록 구성된 제어 유닛 (140);을 포함하는, 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    추가 가스 유동에 의해 지지되는 추가 라이오셀 방사 용액 (104)을 압출하도록 구성된 오리피스 (126)를 가지는 추가의 제트 (122)를 포함하고, 상기 추가의 제트 (12e)는 제트 (122)의 하류에 배치되고, 상기 제트 (12e)는 층 (202) 중 하나를 형성하도록 구성되고, 추가의 제트 (122)는 층 (202)의 상부에 층 (200)의 상이한 것을 형성하도록 구성되는 것인, 장치 (100).
  14. 와이프(wipe), 드라이어 시트, 필터, 위생 용품, 의학적 적용 용품, 지오텍스타일, 아그로텍스타일, 의류, 건축 기술 용품, 자동차 용품, 가구, 산업 용품, 미용, 레저, 스포츠 또는 여행 관련 용품 및 학교 또는 사무실 관련 용품으로 이루어진 군 중 하나 이상에 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 (102)을 사용하는 방법.
  15. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 직물 (102)을 포함하는 제품 또는 복합재.
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