KR20190127979A - 섬유 직경 분포를 갖는 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 - Google Patents

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Abstract

라이오셀 방사 용액 (104)로부터 직접 제조된 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 (102)로서, 여기서 직물 (102)는 최대 섬유 직경과 최소 섬유 직경 사이의 비가 1.5를 초과하도록 관련 섬유 직경이 상이한, 실질적으로 무한 섬유 (108)의 네트워크를 포함한다.

Description

섬유 직경 분포를 갖는 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 적합하게 조정 가능한 기능적 특성을 가지는 셀룰로오스-기반 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 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, 현장 공정 또는 연속적으로 운영되는 생산 라인에서 연속공정에서 실행 가능한) 제조됨), 상기 직물은 최대 섬유 직경과 최소 섬유 직경 사이의 비가 1.5를 초과하도록 관련 섬유 직경이 상이한 실질적으로 무한 섬유 (108)의 네트워크를 포함한다.
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 오리피스(방사구 또는 압출 유닛으로 구현될 수 있거나 일부를 형성할 수 있는 것)를 갖는 제트를 통해 라이오셀 방사 용액을 응고 유체 분위기(atmosphere)(특히 분산된 응고 유체의 분위기)로 압출하여 실질적으로 무한 섬유(endless fiber)를 형성하는 것, 섬유 지지 유닛 상에 섬유를 수집하여 직물을 형성하는 것, 및 최대 섬유 직경과 최소 섬유 직경 사이의 비가 1.5를 초과하도록 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 최대 섬유 직경과 최소 섬유 직경 사이의 비가 1.5를 초과하도록 공정 파라미터를 조정하도록 구성된 제어 유닛(예컨대, 라이오셀 방사 용액으로부터 직접적으로 부직포 셀룰로오스 섬유 직물을 제조하기 위한 프로그램 코드를 실행하도록 구성된 프로세서)을 포함한다.
또 다른 실시 형태에 따르면, 상기 언급된 특성을 갖는 부직포 셀룰로오스 섬유 직물은 와이프(wipe), 드라이어 시트, 필터, 흡수성 위생 용품, 의학적 적용 용품, 지오텍스타일, 아그로텍스타일류, 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.
또 다른 예시적인 실시 형태에 따르면, 상기 언급된 특성을 갖는 직물을 포함하는 제품 또는 복합재가 제공된다.
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 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 대체제로 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 현장 후공정 유닛 제공, 가스 유동 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 "최대 섬유 직경과 최소 섬유 직경 사이의 비가 1.5를 초과한다"또는 동등한 용어 "최대 섬유 직경과 최소 섬유 직경 사이의 비가 1.5를 초과하도록 관련 섬유 직경이 상이한 것"은 최대 섬유 직경과 최소 섬유 직경의 비를 특히 나타내는데, 100%에 곱하고, 수득한 결과로부터 100%를 빼면, 50% 초과의 값을 얻는다. 다시 말해서, 최대 섬유 직경과 최소 섬유 직경의 비는 1.5보다 클 수 있다.
예시적인 실시 형태에 따르면, 섬유 직경이 50%를 초과하여 현저한 불균질성을 나타내는 실질적으로 무한 셀룰로오스 섬유의 네트워크로 제조될 수 있는 부직포 셀룰로오스 섬유 직물이 제공된다. 부직포 셀룰로오스 섬유 직물의 섬유 직경의 분포는 수득한 직물의 물리적 특성, 특히 기계적 특성의 조정에 대한 강력한 설계 파라미터인 것으로 나타났다. 직물의 최대 직경과 최소 직경 간 적절한 편차가 적어도 50 %이면, 기계적으로 매우 견고하거나 강성인 직물을 얻을 수 있다. 특정 이론에 구속되기를 원하지 않으면서, 이러한 불균질한 섬유의 두께 분포는 서로에 대해 개별 섬유의 상호 이동을 억제하는 섬유 네트워크의 자기-구성을 초래하는 것으로 현재 여겨진다. 이와는 반대로, 섬유가 서로 협착되어 강성이 높은 화합물을 얻는다. 기술적으로 말하면, 섬유 제조 공정에서 특정 불균질성을 도입하는 것은 직물 전체에서 섬유의 두께 또는 직경 분포의 불균질로 해석될 수 있다. 그러나, 직물의 설계 파라미터로서 섬유 직경을 변화시킴으로써, 섬유 물리학은 넓은 범위에 걸쳐 물리적 특성을 변화시킬 수 있는 보다 일반적인 방식으로 조정될 수 있음을 언급해야 한다(여기서 강성의 강화는 단지 하나의 옵션 또는 예시이다). 예를 들어, 섬유 직경 변화는 또한 제조된 직물의 수분 관리를 조절하기 위한 강력한 도구일 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 복합제 및 사용 방법이 개시된다.
일 실시형태에서, 동일한 섬유의 상이한 섹션은 최소 직경에 대하여 50 %를 초과하여 관련 섬유 직경과 상이하다. 다시 말해서, 이 섬유의 최대 섬유 직경과 이 섬유의 최소 섬유 직경의 비는 1.5보다 클 수 있다. 따라서, 두께에 관한 불균질성은 섬유 간 두께의 변화일 수 있다. 이러한 실시 형태에서, 각각의 섬유 그 자체는 두께 불균질성을 나타낼 수 있다. 특정 이론에 구속되기를 원하지 않으면서, 이러한 섬유가 직물 내 네트워크를 형성할 때, 각각의 섬유 두께의 불균질성은 직물 내에서 다양한 섬유가 서로에 대해 이동할 때 극복되어야 하는 마찰력을 증가시키는 것으로 여겨진다. 이러한 효과의 결과로 직물의 안정성이 향상된다.
추가적으로 또는 대안적으로, 상이한 섬유는 섬유의 최소 직경에 대하여 50 %를 초과하여 관련 섬유 직경과 상이할 수 있다. 다시 말해서, 상이한 섬유는 섬유 서로간의 최대 섬유 직경과 최소 섬유 직경 사이의 비가 1.5를 초과하도록 관련 섬유 직경과 상이할 수 있다. 따라서, 두께 측면에서의 불균질성은 섬유 간 두께 변화일 수 있다. 이러한 실시 형태에서, 각각의 섬유 그 자체는 두께 균일성 또는 불균질성을 나타낼 수 있지만, 상이한 섬유는 섬유 비교에 의해 섬유의 두께에 대해 상이할 수 있다. 이러한 시나리오에서, 상이한 두께 또는 상이한 두께 분포의 섬유의 상호 작용은 더 얇은 섬유의 더 강한 굽힘 및 더 두꺼운 섬유의 약간의 굽힘을 초래할 수 있다. 이러한 상이한 두께의 섬유가 직물 내에 네트워크를 형성할 때, 증가된 무질서는 서로에 대한 상이한 섬유의 상호 운동을 억제한다. 이 현상의 결과로 직물의 안정성이 향상된다.
일 실시 형태에서, 섬유의 적어도 일부 (특히, 적어도 50 %)는 평균 섬유 직경(예를 들어 모든 섬유 또는 하나의 섬유에 대해 평균화 됨)에 대하여 관련 섬유 직경과 50 % 초과하여 상이하다. 예를 들어, 섬유의 적어도 80 %가 최소 섬유 직경 또는 평균 섬유 직경(예를 들어 모든 섬유 또는 하나의 섬유에 대해 평균화됨)과 관련하여 50 % 초과하여 관련 섬유 직경과 상이할 수 있다. 본 단락의 진술은 섬유 내 두께 변화 및/또는 섬유 간 두께 변화를 지칭할 수 있다
일 실시 형태에서, 상이한 구별 가능한 (즉, 층들 사이에서 가시적인 분리 또는 계면 영역을 나타냄) 층에 적어도 부분적으로 위치한 섬유들 중 상이한 것들은 적어도 하나의 병합 위치에서 일체로 연결된다. 예를 들어, 두 개(또는 그 이상)의 상이한 층의 직물은 라이오셀 방사 용액은 응고 및 섬유 형성을 위해 압출되는 오리피스의 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 제 2 제트의 위치에 도달 할 때 제 1 층 상에 제 2 섬유 층을 형성한다. 이 방법의 공정 파라미터는 제1 층과 제2 층 사이에 병합 지점이 형성되도록 조정될 수 있다. 본 출원의 문맥에서, 용어 "병합"은 특히 각각의 병합 지점에서 상이한 섬유의 상호 연결을 의미할 수 있으며, 이는 이전에 상이한 층과 관련된 이전의 2 개의 분리된 섬유로 구성된 하나의 일체 연결된 섬유 구조의 형성을 초래한다. 상호 연결된 섬유는 병합 지점에서 서로 강하게 접착될 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 지점의 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 없으면, 섬유의 다른 층으로부터 하나의 층을 벗겨내는 것이 가능할 수 있다.
일 실시 형태에서, 상이한 층에 적어도 부분적으로 위치된 섬유의 상이한 것은 관련 섬유 직경과 상이하며, 특히 평균 섬유 직경과 관련하여 상이하다. 직물의 상이한 층이 상이한 평균 직경을 갖는 섬유로 형성될 때, 상이한 층의 기계적 특성은 개별적으로 및 상이하게 조정될 수 있다. 예를 들어, 층들 중 하나는 비교적 높은 두께 또는 직경을 갖는 섬유를 사용함으로써 뻣뻣한 특성이 제공될 수 있는 반면, 다른 층은 부드러운 또는 탄성 특성이 제공될 수 있다(예를 들어 직경의 상대적으로 낮은 두께를 갖는 섬유를 사용함으로써). 예를 들어, 와이프(wipe)는 기계적으로 먼지를 제거함으로써 청소하기 위한 더 거친 표면과 닦기 위해 더 부드러운 표면을 갖도록 제조될 수 있으며, 즉, 세정될 표면으로부터 물 등을 흡수하도록 구성된다.
그러나, 다른 층의 섬유가 동일한 직경, 특히 동일한 평균 직경을 갖는 것 또한 대안적으로 가능하다. 이러한 실시 형태에서, 인접 층은 유사하거나 동일한 물리적 특성을 가질 수 있다. 이들은 그 사이의 병합 지점에서 강하거나 약하게 상호 연결될 수 있다. 계면 영역 당 이러한 병합 지점의 수는 인접한 층들 간의 결합 강도를 정의할 수 있다. 작은 결합 강도로, 층은 사용자에 의해 쉽게 분리될 수 있다. 높은 결합 강도로, 층들은 서로 영구적으로 부착되도록 유지될 수 있다.
일 실시 형태에서, 섬유의 적어도 80 질량% 가 3 ㎛ 내지 40 ㎛, 특히 3 내지 15 ㎛ 범위의 평균 섬유 직경을 갖는다. 기술된 방법에 의해 및 그에 따라 공정 파라미터를 조정할 때, 또한 매우 작은 치수(또한 3 ㎛ 내지 5 ㎛ 또는 그 미만의 범위 내)를 갖는 섬유가 형성될 수 있다. 이러한 작은 섬유로, 부드러운 표면을 갖는 직물이 형성될 수 있지만 그럼에도 불구하고 전체적으로 강성이다. 더 얇은 섬유의 적어도 80 질량%는 유체 수용 능력 및 햅틱 특성을 촉진하기 위해 기능화될 수 있는 반면, 잔여 섬유(remaining sick of fibers)는 안정성을 강화하기 위해 기능화될 수 있다. 이러한 조합은 다층 직물에 특히 유리할 수 있다.
일 실시 형태에서, 섬유는 5 ppm 미만의 구리 함량 및/또는 2 ppm 미만의 니켈 함량을 갖는다. 본 출원에서 언급된 ppm 값은 모두 질량과 관련이 있다 (부피보다는). 이와 별도로, 섬유 또는 직물의 중금속 오염은 각각 개별적인 중금속 원소에 대해 10 ppm 이하 일 수 있다. 무한 섬유-기반 직물 (특히 N-메틸-모르폴린, NMMO와 같은 용매를 포함하는 경우)을 형성하기 위한 기초로 라이오셀 방사 용액의 사용으로 인해, 구리 또는 니켈과 같은 중금속(사용자의 알레르기 반응을 일으킬 수 있는)으로의 직물에 대한 오염이 극도로 작게 유지될 수 있다.
일 실시 형태에서, 직물은 적어도 500 질량%, 특히 적어도 800 질량%, 보다 특히 적어도 1000 질량%, 바람직하게는 적어도 1500 질량%의 오일 흡수 능력을 갖는다. 오일 흡수 능력의 질량 백분율은 흡수가능한 오일의 질량과 섬유의 질량 간의 비를 나타낸다. 섬유 두께 및/또는 섬유 내 및/또는 섬유 간 두께 불균질성 및/또는 직물 밀도의 절대 값의 조정에 따라, 활성 섬유 표면 뿐만 아니라 인접한 섬유 사이의 틈 간의 공간 및 부피도 조절될 수 있다. 이는 예를 들어 모세관 효과의 영향 하에, 틈 내에 오일이 축적되는 능력에 영향을 미친다. 보다 구체적으로, 직물의 높은 액체 흡수 능력은 섬유 무한 섬유의 존재에 따른 섬유 직경의 변화 및 이러한 섬유 간의 병합 지점의 조합의 결과인 것으로 여겨진다.
또한, 섬유들 사이의 병합 정도도 직물 102 의 오일 흡수 능력에 영향을 미친다. 기술적으로 말하면, 병합 정도는 모세관 력, 직물 내의 틈 크기 등에 영향을 미칠 수 있다. 병합 정도는 예를 들어 병합 인자에 의해 정량화 될 수 있다. 직물의 병합 인자(영역 병합 인자로도 지칭될 수도 있음)를 결정하기 위해, 하기 결정 프로세스가 수행될 수 있다: 직물의 정사각형 샘플이 광학적으로 분석될 수 있다. 정사각형 샘플 내에 완전히 머물러야 하는 직경을 갖는 원은 정사각형 샘플의 대각선 중 적어도 하나를 가로지르는 섬유의 각 병합 위치(특히 병합 지점 및/또는 병합 라인) 주위에 그려진다. 원의 크기는 원이 병합된 섬유들 사이의 병합 영역을 포함하도록 결정된다. 결정된 원의 직경 값의 산술 평균이 계산된다. 병합 인자는 평균 직경 값과 정사각형 샘플의 대각선 길이 간의 비율로 계산되며 백분율로 표시 될 수 있다. 일 실시 형태에서, 섬유의 병합 인자는 0.1 % 내지 100 %, 특히 0.2 % 내지 15 %의 범위 내에 있다. 바람직하게는, 병합 인자는 0.5 % 내지 6 %의 범위 내가 되도록 조정된다.
직물의 오일 흡수 능력(또는 액체 흡수 능력)을 결정하기 위해, 에다나(Edana) 표준 NWSP 010.4.R0 (15)에 기초한 오일 및 지방 액체 흡수의 평가에 관한 분석은 엔진 오일을 사용하여 수행될 수 있다. 분석을 위해, 천공에 의해 10 cm x 10 cm 크기의 직물 샘플을 형성할 수 있다. 샘플의 무게가 결정되고, 샘플은 끈을 수단으로 하여 자에 대각선으로 연결된다. 그 후 샘플을 오일로 채워진 용기 내에 떨어뜨린다. 직물에 오일을 적시는 데 필요한 시간이 측정된다. 이어서, 직물을 120 초 동안 오일에 침지시킨다. 그 후 자를 올려서 직물을 오일에서 들어낸다. 그런 다음, 직물로부터 오일을 30초 동안 떨어뜨린다. 직물의 무게가 결정되고, 오일 흡수 능력이 계산된다.
일 실시 형태에서, 섬유의 적어도 일부(특히, 적어도 50 %)는 평균 섬유 직경(예를 들어 모든 섬유에 대해 평균화 됨)과 관련하여 섬유 직경에 대해 150 % 초과, 특히 300 % 초과로 상이하다 또는 하나 이상의 섬유). 따라서, 최대 섬유 직경과 최소 섬유 직경 간의 비는 2.5 초과, 특히 4 초과일 수 있다. 예를 들어, 섬유의 적어도 80 %는, 최소 섬유 직경과 관련하여 150% 초과하여, 특히 300% 초과하여, 관련 섬유 직경과 상이할 수 있다. 본 단락의 진술은 섬유 내 두께 변화 및/또는 섬유 간 두께 변화를 지칭할 수 있다.
일 실시 형태에서, 섬유의 적어도 일부는 섬유의 길이의 적어도 일부에 걸쳐 서로 나란히 정렬되어 더 큰 직경을 갖는 상위 섬유 구조를 형성한다. 이러한 실시 형태에서, 다수의 섬유는 상위 섬유 구조의 형성에 사용되는 섬유보다 다른 직경(특히 더 큰)을 갖는 새로운 상위 섬유 구조를 형성할 수 있다. 이러한 나란히 정렬된 섬유 사이의 연결은 연장된 병합 라인 또는 병합 지점의 세트를 따라 섬유를 병합함으로써 달성될 수 있다. 상위 섬유 구조의 섬유는 병치될 수 있지만 서로 일체로 연결될 수 있다.
일 실시 형태에서, 섬유는 상이한 기능성을 갖는 다중 층에 위치된다. 상이한 층의 상이한 기능성은 상이한 섬유 직경 및/또는 상이한 섬유 직경 분포 및/또는 상이한 섬유 밀도의 결과일 수 있다. 예를 들어, 상이한 기능성은 상이한 위킹(특히 유체를 흡입할 때 상이한 유체 분포 특성), 이방성 거동(특히 직물의 상이한 방향에서의 상이한 기계적, 화학적 및/또는 유체역학적 특성), 상이한 오일 흡수 능력 (특히 하나의 층에서 오일을 흡수하는 강력한 능력, 및 다른 층에서 낮은 오일 흡수 능력), 상이한 물 흡수 능력(특히 한 층에서 물을 흡수하는 강한 능력 및 다른 층에서 더 낮은 물 흡수 능력), 상이한 세정능력(특히, 하나의 층에서 직물에 의해 표면으로부터 먼지를 세정하는 더 강한 능력 및 다른 층에서 덜 뚜렷한 세정 능력) 및/또는 상이한 거칠기(예를 들어, 하나의 거친 표면 층 및 하나의 부드러운 표면 층)일 수 있다.
일 실시 형태에서, 상기 방법은 응고 유체에 의해 실질적으로 평행하게 정렬 된 섬유 (또는 이의 프리폼(preform))의 응고가 수행되는 응고 조건을 조정하여, 특히 라이오셀 방사 용액과 상호 작용하는 응고 유체의 양을 조정하여, 섬유 직경을 조정하기 위한 공정 파라미터를 조정하는 것을 포함할 수 있다. 응고 과정에서 섬유는 라이오셀 방사 용액으로부터 침전된다. 또한 라이오셀 방사 용액의 조성은 섬유 특성에 영향을 미칠 수 있고, 특히 섬유 직경 특성에 영향을 미칠 수 있다.
일 실시 형태에서, 섬유 직경을 조정하기 위한 공정 파라미터를 조정하는 것은 이동 가능한 섬유 지지 유닛을 따라(예를 들어, 운송 방향) 상이한 특성을 갖는 다수의 오리피스 제트를 순차적으로 정렬하는 것을 포함한다. 다양한 제트는 상이한 직경의 오리피스, 상이한 속도의 가스 유동, 상이한 양의 가스 유동 및 상이한 가스 유동 압력으로 이루어진 그룹 중 적어도 하나의 관점에서 서로 다른 특성을 가질 수 있다. 이러한 다중-순차(multi-serial) 제트 시나리오는 다중 층으로 구성된 직물의 제조를 허용하며, 각 층은 오리피스의 하나의 제트에 해당한다. 레이어는 서로 겹쳐진다. 그러므로, 예를 들어 각각의 두께 또는 두께 분포를 갖는 섬유 세트를 각각 갖는 다중 층을 적층함으로써 섬유 두께의 분포를 형성하는 것 또한 가능하며, 여기서 상이한 층의 두께 또는 두께 분포의 절대 값은 상이할 수 있다.
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 in situ에서 존재한다. 이러한 in situ 공정은 제조된 (특히, 실질적으로 무한한) 직물이 제품 제조 목적지로 운송하기 위해 저장되기 전에 (예를 들어, 와인더에 의해 감기기 전에) 수행되는 공정일 수 있다. 예를 들어, 이러한 추가 공정 또는 후공정은 수력얽힘을 수반 할 수 있다. 수력얽힘은 습윤 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 가스로 섬유를 가스 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 직물의 외부 섬유 표면 상에 하나 이상의 화학 물질(연화제, 소수성제 및 정전기 방지제 등)을 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 얇게 할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물은 또한 하나 이상의 다른 재료와 조합 (예를 들어, in situ에서 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, 결합제에 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.
본 발명의 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.
보다 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.
보다 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).
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.
보다 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 습윤 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 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물의 섬유의 개략적인 이미지를 나타내며, 나타낸 섬유는 상이한 섬유 두께의 섹션을 갖는다.
도 9는 본 발명의 다른 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물의 상호 연결된 섬유의 개략적 이미지를 나타내며, 나타낸 섬유의 상이한 것들은 상이한 섬유 두께를 갖는다.
도 10은 본 발명의 또 다른 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물의 개략적인 이미지를 나타내며, 나타낸 섬유 중 상이한 것들은 상이한 섬유 두께를 가지며 나타낸 섬유 중 2 개는 병합 라인을 따라 일체로 상호 연결되어 상위 섬유 구조를 형성한다.
도 11은 상이한 섬유 두께를 갖는 상호 연결된 섬유의 두 개의 적층 및 병합 층으로 구성되는 본 발명의 또 다른 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물의 개략도를 나타낸다.
도 12는 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따라 무한 셀룰로오스 섬유 웹의 두 개의 적층된 층으로 구성된 부직포 셀룰로오스 섬유 직물을 제조하기 위한 장치의 일부분을 도시한다.
도 13 및 도 14는 상이한 섬유 섹션 내의 상이한 섬유가 실질적으로 상이한 직경을 갖는 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물의 실험적으로 캡쳐된 이미지를 도시한다.
도 15는 상이한 직경의 섬유를 갖는 3 개의 적층된 층으로 구성된 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물의 개략도를 나타낸다.
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 응고 유체 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-모르폴린, NMMO)는 농축 유닛 118에서 농축될 수 있고, 이어서 혼합 유닛 119에서 물 및 목재 펄프 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 제어가능한 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 102이 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 병합 량 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 유동 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 유동 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:
(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, 초습수성 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 층 수를 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 순차적으로 배열함으로써 제조될 수 있다.
본 발명의 특정한 예시적인 실시 형태가 하기에서 보다 상세하게 설명될 것이다:
도 8은 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102의 섬유 108의 개략도를 나타낸다. 나타낸 섬유 108은 상이한 섬유 두께 d 및 D>d의 섹션을 갖는다. 보다 구체적으로, 도 8의 실시 형태는 라이오셀 방사 용액 104로부터 직접 제조된 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102를 제공하며, 여기서 직물 102는 최소 직경 d와 관련하여, 섬유 직경에 대해, 관련 섬유 직경이 수백% 상이한 섬유 108을 포함한다. 따라서, 섬유 내 두께 변화가 도 8에 존재한다.
도 9는 본 발명의 다른 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102의 상호 연결된 섬유 108의 개략적인 이미지를 도시한다. 도 9에 따르면, 나타낸 3 개의 섬유 108 중 상이한 것들은 상이한 섬유 두께 d 및 D> d를 갖는다. 도 9에 따르면, 상이한 섬유 108은 가장 작은 직경 d와 관련하여 관련 섬유 직경이 수백% 상이하다. 특히, 비율 D:d는 1.5보다 상당히 높을 수 있다. 따라서, 상이한 섬유 108 간의 섬유 간 두께 변화와, 이에 더하여 개별 섬유 108의 섬유 내 두께 변화가 도 8에 존재한다.
도 10은 본 발명의 또 다른 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102의 섬유 108의 개략적인 이미지를 나타내며, 여기서 나타낸 섬유 108 중 2 개는 병합 라인(참조 번호 204 참조)을 따라 일체로 상호 연결되어 상위 섬유 구조 206을 형성한다. 도 10은 또한 상위 섬유 구조 206의 단면도를 포함하는데, 이는 참조 번호 204에서 일체로 연결된 2 개의 섬유 108에 의해 형성됨을 나타낸다. 따라서, 상기 2 개의 섬유 108은 나란히 정렬되어 도 10의 하부에서 별도의 제 3 섬유 108보다 큰 직경을 갖는 상위 섬유 구조 206을 형성한다.
도 11은 상이한 섬유 두께 d 및 D > d (도 11의 아래 두 세부 사항 참조)를 가지는 상호 연결된 섬유 108의 두 개의 적층 및 병합된 층 200, 202으로 구성된 본 발명의 또 다른 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102의 개략적인 단면도를 도시한다. 보다 구체적으로, 상이한 층 200, 202에 위치된 상이한 섬유 108은 평균 섬유 직경 (즉, 각 층 200, 202의 섬유 108에 대해 평균화됨)과 관련하여 상이하다. 층 200, 202 사이의 인터페이스의 추가 세부사항도 도시되어 있으며, 병합 지점 204는 계면에서 직물 102의 안정성을 증가시키기 위해 계면에서 두 층 200, 202의 섬유 108을 일체로 결합시킨다 (도 11의 상단 세부사항 참조). 또한, 상이한 층 200, 202에 위치된 상이한 섬유 108은 적어도 하나의 각각의 병합 위치 204에서 일체로 연결된다. 상이한 층 200, 202에 위치하고, 상이한 평균 직경으로 형성된 섬유 108에는 상이한 기능성이 제공될 수 있다. 이러한 상이한 기능성은 상이한 평균 직경에 의해 지지될 수 있지만, 각각의 코팅 등에 의해 추가로 촉진될 수 있다. 이러한 상이한 기능성은 예를 들어, 위킹, 이방성 거동, 상이한 오일 흡수 능력, 상이한 물 흡수 능력, 상이한 세정성 및/또는 상이한 거칠기의 관점에서 상이한 거동일 수 있다.
도 12는 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 12에 도시된 장치 100과 도 1에 도시된 장치 100의 차이점은 도 12에 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 12의 좌측의 상류 제트 122는 층 202를 생성한다. 층 200은 하류 제트 122 (도 12의 우측 참조)에 의해 제조되고, 직물 102의 이중층 200, 202이 얻어지도록 미리 형성된 층 202의 상부 주 표면에 부착된다.
도 12에 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 13 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 (임의적으로 상이한 특성을 갖는)오리피스 126를 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 12에 나타나지 않았지만, 액체 제트 압축, 니들링 및/또는 함침에 의해 섬유 지지 유닛 132 상에 수집된 후 섬유 108을 추가로 처리하는 것이 가능하다.
여전히 도 12에 도시된 실시 형태를 참조하면, 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:
한편, 제 1 증착 층 202는 섬유 지지 유닛 132로서 같은 컨베이어 벨트와 같은 운송 밴드 상에 놓일 수 있다. 이러한 실시 형태에서, 섬유지지 유닛 132는 방출 메커니즘의 정렬된 구조 및 공기 흡입 개구로 구현될 수 있다(나타내지 않음).섬유 108의 필라멘트의 통계적 분포에서, 이는 기류가 존재하지 않는 영역에서 더 높은 물질 농도가 발견될 수 있는 효과를 가질 수 있다. 이러한 (특히 미세한) 물질 밀도 변화는 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102의 균질성의 왜곡(특히 억제 패턴의 경향으로 인해)으로 기능하는 기계적 관점에서 천공으로 간주될 수 있다. 가스 유동 또는 액체 유동(예를 들어 물)이 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102를 관통하는 위치에서, 기공이 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102에 형성될 수 있다. 이러한 유체 유동에 의해(여기서 유체는 가스 또는 액체일 수 있다), 제조된 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102의 인열 강도가 증가될 수 있다. 특정 이론에 구속되기를 원하지 않으면서, 제2층 200은 제1층 202의 강화로서 간주될 수 있으며, 이는 층 202의 균질성 감소를 보상한다. 이러한 기계적 안정성의 증가는 섬유 직경 변화 (특히 개별 섬유 108의 섬유 간 직경 변화 및/또는 섬유 내 세로 방향 직경 변화)에 의해 추가로 개선될 수 있다. 더 깊은(특히, 정확하게) 압력(예를 들어 공기 또는 물에 의해 제공되는)을 가할 때, 섬유 108의 횡-단면 형상은 의도적으로 더 왜곡 될 수 있으며, 이는 유리하게는 더 증가된 기계적 안정성을 초래한다.
한편, 도 12에 따른 직물 102의 섬유 108 간의 의도된 병합은 직물 102의 기계적 안정성을 추가로 증가시키기 위해 발생될 수 있다. 이러한 문맥에서, 병합은 섬유 108의 접촉 필라멘트의 지지된 접촉점, 특히 섬유 108 중 하나 또는 모두의 응고 공정이 완료되기 전일 수 있다. 예를 들어, 유체 유동(예를 들어 공기 또는 물의 유동)에 의해 접촉 압력을 증가시켜 병합이 촉진될 수 있다. 이러한 조치를 취함으로써, 한편으로는 층 200, 202 중 하나의 필라멘트 또는 섬유 108 사이 및/ 또는 한편으로는 층 200, 202 사이의 응고 강도가 증가될 수 있다.
다층 직물 102의 제조를 위해 구성된 도 12에 따른 장치 100은 섬유 108 뿐만 아니라 섬유 층 200,202의 형상 및/또는 직경 또는 직경 분포의 설계를 위해 사용될 수 있는 많은 수의 공정 파라미터를 구현한다. 이는 다수의 제트 122의 순차(serial) 배열의 결과이며, 각각은 개별적으로 조정 가능한 공정 파라미터로 작동한다.
도 12에 따른 장치 100을 사용하여, 특히 적어도 2 개의 층 200, 202 (바람직하게는 2 개 초과의 층)으로 구성된 직물 102를 제조할 수 있다. 상이한 층 200, 202의 섬유 108은 상이한 평균 직경 값을 가질 수 있고 하나의 연속 공정으로 형성 될 수 있다. 이러한 조치를 취함으로써, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102의 고효율 생산이 보장될 수 있으며, 이는 특히 하나의 운반 절차 내에서 수득한 다층 직물 102를 추가 처리를 위해 목적지로 운반할 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, 하나의 층 200, 202의 섬유 108의 층내 접착뿐만 아니라 인접한 층 200, 202 간의 섬유 108의 층간 접착(예를 들어, 병합에 의해 및/또는 접촉으로 생성되는 마찰에 의해)이 적절하게 개별적으로 조정될 수 있다. 각 층 200, 202에 대응하는 별도의 제어는 개별적으로 특정 공정 파라미터가 조절될 때 특히 얻을 수 있어 하나의 층 202의 섬유 108의 응고 또는 경화는 섬유 108의 다른 층 200 상부에 배치될 때 이미 완료된다.
도 13 및 도 14는 상이한 섬유 섹션의 상이한 섬유 108이 실질적으로 상이한 직경을 갖는 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102의 실험적으로 캡쳐된 이미지를 나타낸다. 도 13의 실시 형태는 높은 모세관 흡입 능력을 갖는 밀착되고 조밀한 웹 또는 직물 102를 나타낸다. 도 14의 실시 형태는 직물 102의 섬유 108의 직경/타이터 및 형상의 상이한 변화를 나타낸다. 이는 동일한 섬유 108 내의 꼬임, 두께 변화, 응고되었을 뿐만 아니라 상이한 섬유 직경의 평행한 섬유 108을 포함한다.
도 15는 섬유 108의 상이한 직경을 가진 3개의 적층된 층 202, 200, 200으로 구성된 발명의 다른 예시적인 실시형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102의 개략도를 도시한다. 도 15에 따르면, 중간 샌드위치 층 200은 위 및 아래 2개의 외부층 200, 202 보다 섬유 108의 상당히 더 작은 직경을 가진다.
도 15에 도시된 다중 층 직물 102는 특히 의료기기, 농업 직물 등과 같은 응용에 적합하다. 예를 들어, 활성물질은 높은 모세관 작용을 보이는 내부 층 200에서 저장될 수 있다. 외부층 200, 202는 강성 및 표면 햅틱의 관점에서 디자인될 수 있다. 이는 청소 및 의약 적용을 위해 이점이 있다. 농업 적용을 위해, 섬유층은 증발 특성 및/또는 뿌리 침투의 관점에서 구체적으로 구성될 수 있다.
다른 적용에서, 도 15에 도시된 다중층 직물 102는 페이셜 마스크로서 사용될 수 있고, 중앙 층 200은 특히 현저한 유체 보유 능력을 가질 수 있다. 커버 층 200, 202는 유체 방출 특성을 조정하기 위해 구성될 수 있다. 각각의 층 200, 200, 202의 섬유 108의 직경은 이들 기능을 조정하기 위한 설계 파라미터로 사용될 수 있다.
예시적인 실시 형태에 따르면, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102에서 섬유 직경 변화는 제조 공정에서 조정되고 기능성으로 원하는 제품 특성을 세팅하기 위해 사용될 수 있다. 특히, 조정된 섬유 직경 변화의 결과로서 이러한 기능성은 제조된 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102의 기계적 강성을 증진시키기 위해 사용될 수 있다. 매우 유리하게, 직경 변화를 나타내는 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102의 섬유 108은 무한 섬유 108일 수 있다.
기재된 제조 공정 때문에, 특히 구리 및 니켈과 관련하여, 중금속 불순물의 매우 작은 농도를 가진 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102에서 섬유 직경 변화를 얻을 가능성이 또한 있다. 예를 들어, 니켈은 사용자의 알레르기 반응의 위험과 연관된 것으로 알려져 있다. 이러한 위험은 중금속 불순물, 특히 니켈의 매우 작은 농도를 유지할 때 상당히 감소될 수 있다. 이들 작은 농도의 중금속 불순물은 라이오셀 방사 용액 104 및 이의 성분에 기초하여 직물 102의 형성의 결과이다. 따라서, 매우 순수한 셀룰로오스 섬유 네트워크는 불순물의 매우 작은 농도로 획득될 수 있다. 따라서, 라이오셀 제조 구조에 따라 기술된 필라멘트 제조에 의해, 많은 양의 중금속 함량과 관련된 공정은 용이하게 제조된 직물 102에서 존재하지 않는다. 이는 후처리 요건과의 호환성을 달성하기 위해 특히 유리하며 쉽게 제조된 직물 102가 인간 및/또는 천연 유기체와 접촉할 때 이점이 있다.
본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 현저한 섬유 직경 변화를 갖는 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102를 사용하여, 주어진 화합물의 질량 (즉, 직물 102와 같은 시트의 면적당 중량)에 대해 더 높은 기계적 안정성이 얻어지거나, 감소된 화합물의 질량이 동일 기계적 안정성에서 얻어질 수 있다.
상기 기술한 바와 같이, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102를 제조하는 방법에 의해, 섬유 형성 유닛 124가 필라멘트 또는 섬유 108을 형성하기 위해 노즐 바(참고, 제트 122)를 사용할 수 있다. 그리고 나서, 이러한 필라멘트 또는 섬유 108은 즉 길고 얇게 만들어지는 가스 유동 146의 영향 하에 신장되고, 섬유 지지 유닛 132와 같은 이송 장치에 놓인다. 필라멘트 섬유 108과 필라멘트 섬유 108 사이의 병합 지점의 형성은 섬유 108 또는 이의 (예를 들어 여전히 경화되지 않거나 아직 완전히 응고되지 않은) 프리폼(preform)을 신장하는 동안 적용된 난류 또는 와류에 의해 증진될 수도 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 섬유 지지 유닛 132에 이들이 놓일 때 다양한 섬유 108 또는 이의 프리폼 사이에 병합 지점을 형성하는 것이 또한 가능하다. 이 신장 공정 동안, 생성된 필라멘트 제트의 큰 무작위 제어된 가변성이 있다. 이러한 공정 동안, 가능한 평형한 공기 및 물 유동의 자기-조직화 특성이 많은 개별 섬유 108의 필라멘트의 관점에서 문제일 수 있다. 층류와 난류 사이의 전이 영역에서 공기 유동에 의해 생성될 수 있는 기계적 간섭에 의한 원치 않는 패턴 형성은 상응하는 공정 파라미터의 조정에 의해 제조된 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102의 상당한 섬유 직경 변화를 유발함으로써 억제되거나 또는 심지어 제거될 수 있다. 이 문맥에서, 섬유 108의 개별 필라멘트만은 약간 변형되는 것으로 충분할 수 있다. 이러한 조치를 취함으로써, 상당한 자가-조직화에 필요되는 상세한 파라미터의 조화가 의도적으로 외곡될 수 있고 생성된 필라멘트 직경 분포의 무작위 특성이 증가할 수 있다. 이 결과는 높은 기계적 안정성을 가진 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102이다.
실시형태에서, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102의 섬유 108의 역가(titer)는 상당한 섬유 직경의 큰 차이에 의해 의도적으로 왜곡될 수 있다. 예를 들어, 매우 얇은 섬유 108은 이웃한 섬유 108 간 적절한 모세관을 달성하기 위해 허여될 수 있다. 더 두꺼운 섬유 108과 혼합은 증가된 강성, 거칠기 및/또는 강도를 야기할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 상이한 역가의 조합은 각각 섬유 108(예를 들어 섬유 형성 동안 연신 가스 유동 146에 의해 유도되는 주기적인 압력 및/또는 속도 변화에 의해)의 길이를 따라 무한 섬유 108의 두께 변화에 의해 성취될 수 있다. 한편, 이는 노즐의 오리피스 126의 다양한 직경의 이용의 결과로서 다양한 섬유 두께를 가진 섬유를 형성함으로써 또한 성취될 수 있다. 직경의 상당한 변이를 가지는 섬유 108를 형성하는 추가 가능성은 상이한 역가를 가진 층 200, 202에 대한 응고 공정의 조정이다. 본 발명의 여전히 다른 예시적인 실시형태는 평행하게 정렬된 섬유 108의 응고에 의해 섬유 직경 변화를 가진 섬유 108을 형성하고, 이는 결합 또는 병합함으로서 장방형(oblong) 병합 라인을 따라 연결된 더 두꺼운 상위 섬유 구조 206을 형성한다.
특히, 치밀한 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102의 시나리오에서, 개별적인 무한 섬유 108을 따르는 직경 변화는 심지어 상대적으로 작은 접착이 인장력의 경우 두께 변화에 대해 탄성 완충제로 작용하는 효과에 의해 전체 직물 102의 더 큰 안정성에 기여한다.
본 발명의 예시적인 실시형태에 따르면, 섬유의 직경 변화는 위킹 속도(즉, 직물 내로 액체가 들어가는 것에 따른 속도)에 영향을 미치거나 조정하기 위해 또한 사용될 수 있다. 기술적으로 말하면, 매우 얇은 섬유는 두꺼운 섬유와 다른 방식으로 유체에 들어가면서 반응할 것이다.
섬유 108의 큰 신장을 따라 섬유 직경 변화에 의해 섬유 102에서 클램핑 효과에 기초한 원하는 마찰을 얻을 수 있다. 이는 자가-억제 효과(원뿔형 공구 수용(conical tool reception)의 경우와 유사한 방식에서)를 초래한다. 이러한 효과는 일정한 직경에 비해 직경 분포의 상대적으로 작은 편차의 결과에서 이미 얻어질 수 있다. 이에 의해 생성된 콘은 또다른 섬유와 함께 억제 시스템을 형성할 수 있다(예를 들어 원뿔형 콘 또는 원통형 콘에서). 또다른 클램핑 효과는 다른 섬유 108의 주위의 하나의 섬유의 임의의 와인딩(winding)에 의해 또한 생성될 수 있다. 하나의 섬유 108이 다른 섬유 108의 베일의 관통 구멍을 관통할 때, 특히 제1 언급된 섬유 108이 이의 길이를 따라 다양한 직경을 가지는 경우 또한 유리할 수 있다. 이러한 시나리오에서, 추가 보강이 상대적으로 높은 초기 탄성에도 불구하고 얻어진다. 이는 또한 직물 102의 전체 강성에 긍정적인 영향을 미친다.
섬유 직경 변화를 유발하기 위한 언급된 수단 및/또는 다른 수단은 개별적으로 구현되거나 조합될 수 있다. 예를 들어, 1:1.1 내지 1:1000 사이의 범위에서 섬유 직경 변화가 조정될 수 있다. 이는 많은 다른 직경을 조합하도록 허여한다.
무한 섬유 108(38 mm의 전형적인 길이를 가진 스탬플 섬유와 비교하여)는 본질적으로 더 작은 수의 교란 전위(disturbing transition)와 연관되기 때문에, 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 직물 102의 높은 기계적 안정성은 또한 셀룰로오스로 제조된 무한 섬유 108의 사용에 의해 촉진되며, 따라서 이미 개별적 무한 섬유 108은 더 높은 기계적 안정성을 가진다. 라이오셀 구조로부터 획득된 셀룰로오스 섬유 108을 제공함으로써, 예를 들어 각각의 개별 화학 요소에 대해 10 ppm 미만의 공정 관련 중금속 함량을 가질 수 있는 고순도 섬유 108로부터 직물 102를 형성할 수 있다. 이 높은 순도는 섬유 108에서 오염물 또는 불순물의 포함의 경향을 억제하기 때문에, 섬유 108의 기계적 약화를 방지할 수 있다.
캐리어 그리드, 캐리어 웹 또는 캐리어 구조의 다른 종류의 설계는 상기와 같은 방식으로 형성된 직물 102의 기계적 안정성의 제어를 더 구체화하는 것을 허여하여, 그 결과 물 유도된 병합, 힘 전달 및 생체 구조와 유사한 힘 균형 구조가 수득된다. 이러한 구조의 종류는 통상적인 셀룰로오스 직물보다 상당히 더 큰 힘을 받을 수 있다.
다층 직물 102에서 상이한 층 두께 및/또는 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102 내 섬유 직경 변화는 기계적 클램핑 효과 및/또는 용이하게 제조된 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102의 표현된 전체 탄성을 획득하도록 또한 허여할 수 있다. 이는 예를 들어 패킹된 물품을 기계적으로 보호하기 위한 패키지로서 사용되는 직물 102의 적용에 유리할 수 있다.
요구되는 햅틱 특성을 가진 응용에서, 햅틱적으로 적용된(특히 소프트) 커버 층)과 직물 102의 특정 기초 특성(예를 들어, 특정 액체 관리)을 조합할 수 있다. 특히, 섬유 직경 변화의 기회는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102의 상이한 기능적 특성의 조합을 허여한다(예를 들어, 팽윤 능력, 친수성 특성, 친유성 특성, 위킹, 액체 보유 특성).
실험적 분석에서, 기계적 강화의 관점에서 매우 좋은 결과는 70 μm, 특히 3 μm 내지 30 μm 범위에서 섬유 직경을 가지도록 획득되었다.
섬유 직경 변화를 가지는 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102를 분석하고 제조하는 경우, 이 개념은 세정성(cleanability) (시트 또는 와이프를 세정하는데 유리할 수 있음)을 상당히 증진시키는 것을 허여하는 것으로 판명되었다. 더욱이, 직물 102는 (특히, 주름, 라운딩과 같은 비-평면 특성을 포함하는) 페이스 표면에 더 매끄럽고 더 양호한 접촉(이는 페이셜 마스크와 같은 응용에 유리할 수 있음)으로 놓일 수 있다. 게다가, 직물 102의 평활도는 정밀하게 제어될 수 있다. 이외에도, 수용 구역 또는 고체 입자가 직물 102에 정확하게 형성될 수 있다.
섬유 두께의 분포의 양과 관련하여, 이미 50 %의 중간 섬유 직경 변화(즉, 가장 큰 직경을 가장 작은 직경으로 나누고 100 %를 곱하고 100 %를 뺀)는 생산 공정에서 무한 섬유 108의 자가-조직화 효과에 의해 형성되는 패턴을 방지하기 위해 충분한 것으로 판명되었다. 이러한 작은 직경 변화는 라이오셀 방사 용액 108로부터 무한 섬유 108이 생성될 때 직경을 약간 상이하게 하는 것에 의해 또는 층류와 난류 사이에 전이 영역에서 변화로 부는 것(blowing)에 의해 매우 쉽게 제조될 수 있다.
추가 실시형태에서, 하나 및 동일한 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102에서 상이한 기능화가 생성될 수 있다. 이러한 상이한 기능화는 또한 섬유 직경 변화에 의해 획득될 수 있다. 예를 들어, 다른 직경의 섬유 108은 제조 공정 동안 적절하게 조합될 수 있다:
제1 변화에서, 하나의 체적 요소 내 적절한 두께 필라멘트 또는 섬유 108의 적절한 양을 제공하여 원하는 기계적 견고성을 얻을 수 있다. 추가적으로, 더 얇은 필라멘트 또는 섬유 108은 동일 체적 요소에서 미세-메쉬 메트릭스(fine-meshed matrix)로서 구현될 수 있고, 이는 예를 들어 특정 기능(예를 들어 불순물의 구류)을 제공하는 관점에서 적용될 수 있다. 미세-메쉬 메트릭스는 예를 들어 섬유 직경, 네트워크 형성 정도, 병합 지점의 수 등을 조정함으로써 원하는 기능을 제공하도록 구성될 수 있다. 이러한 하향식 설계는 예를 들어 강성이 중요할 때 및 추가 기능이 더 얇은 섬유 108에 의해 제공될 수 있도록 요구될 때 유리할 수 있다.
제2 변화에서, 최종 제품과 관련하여 세정, 구류, 매립, 및/또는 필터 요건이 준수되는 하나의 체적 요소 내 얇은 섬유 108의 이러한 양을 제공할 수 있다. 그리고나서, 남아 있는 바람직한 기계적 안정성은 더 두꺼운 섬유 108을 보충함으로써 제공되어 원하는 기계적 최소 부하 요건이 충족될 수 있다. 이러한 상향식 설계는 예를 들어 특정 기준(예컨대 직물 영역 당 기공의 최대 수와 같은)이 초과되지 않을 때 유리할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시형태에서, 상이한 직경 또는 직경 분포의 섬유 108은 전술한 바와 같이, 이들을 병합함으로써 상호 연결될 수 있다.
추가적인 실시형태에서, 무한 섬유 108(스탬프 섬유와 상반되게)을 사용할 때 기초 특성의 개선된 혼합 또는 강화를 달성할 수 있다. 이의 이유는 이러한 구조가 기계적 안정성의 관점에서 높은 기여를 가진 두꺼운 정적 섬유 부분이 더 얇은 섬유 부분으로 전달될 수 있도록 하는 것이다. 하나 이상의 병합 지점에서 섬유 108의 고정에 의해, 하나 이상의 병합 위치는 제1 페일(fail)의 위치를 정의할 수 있다. 두꺼운 것으로부터 얇은 것으로 또는 반대로 섬유 전이의 수가 증가하면, 또한 얇은 섬유 108의 견고성이 증가된다.
추가적인 실시형태에서, 섬유 직경 변화는 평행 섬유 108의 응고에 의해 제조될 수 있다. 이러한 실시형태에서, 매우 높은 병합 정도를 얻을 수 있어서, 직경 변화의 높은 수준이 가능하다. 이러한 조치를 취함으로써, 평활도의 높은 값이 언어질 수 있었고, 반면 매우 낮은 가시성 보풀을 달성할 수 있는 것을 놀랍게도 발견하였다. 특정 이론에 구애되고자 하지 않으면서, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102에서 얇은 섬유 108의 많은 양은 상당한 보풀 없이 전체적으로 높은 평활도를 초래하는 것으로 현재 여겨진다.
본 발명의 여전히 다른 예시적인 실시형태에서, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102는 오일을 받는 중요한 기능을 가지고 얻어진다. 이는 전술한 상대적으로 높은 균질성 및 상응하게 수득할 수 있는 동일한 공동 형성에 의해 수득될 수 있다. 반면, 기계적 안정성은 두꺼운 섬유 108에 의해 생성된다. 이는 공동이 붕괴되는 것을 방지한다. 따라서, 매우 얇은 섬유 108과 매우 두꺼운 섬유 108의 조합은 기계적으로 강한 오일 저장 모세관 시스템을 수득하도록 허여한다.
본 발명의 다른 예시적인 실시 형태에서, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 102는 생분해성 제품에 사용된다. 생분해 후에는, 바인더 물질 또는 접착성 물질이 남아있지 않다. 특히 상당량의 중금속이 이러한 생분해성 제품의 일부를 형성하지 않는다.
다층 직물 102의 층 200, 202 사이의 직물 직경 변화를 가진 본 발명의 다른 예시적인 실시형태에서, 유체 보유 능력 및/또는 유체 분배 능력의 구배를 형성하거나 생성할 수 있다. 예를 들어, 이는 여성 위생 제품, 요실금 제품 등에 구현되는 바와 같이, 획득 분배 층(acquisition distribution layer, ADL)을 적절하게 설계하도록 허여할 수 있다. 이러한 획득 분배 층은 가능한 빠르게 유체를 축척하고 후에 후속층으로 전달하도록 구성될 수 있다. 그리고 나서 후속층에서 유체는 공간적으로 분포될 수 있고 코어층 (흡수성 코어)으로 향할 수 있다.
요약하면, 특히 다음 조정 중 하나 이상이 이루어질 수 있다:
- 낮은 균질 섬유 역가는 직물 102의 높은 평활도를 얻을 수 있게 한다
- 작은 역가 및 상대적으로 작은 속도를 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
- 다중층 직물 102의 층 200, 202를 분리함으로써, 많은 의료, 농업, 퍼스널 케어 기능이 정확하게 조정될 수 있다
- 이방성 특성을 갖는 제품(예, 위킹, 오일 축적, 물 축적, 클리닝성, 거칠기)이 얻어지도록 단일층 200, 202을 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 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 유동을 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.
Figure pct00001
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 (13)

  1. 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 (102)로서, 특히, 라이오셀 방사 용액 (104)으로부터 직접 제조되며, 상기 직물 (102)은 최대 섬유 직경과 최소 섬유 직경 사이의 비가 1.5를 초과하도록 관련 섬유 직경이 상이한, 실질적으로 무한 섬유 (108)의 네트워크를 포함하고,
    상기 섬유 (108)의 상이한 것들은 상이한 구별 가능한 층들 (200, 202)에 적어도 부분적으로 위치되고,
    상기 섬유 (108)의 80% 질량 이상은 3 ㎛ 내지 40 ㎛의 범위의 평균 섬유 직경을 가지고, 및
    상기 섬유 (108)의 적어도 일부는 그 길이의 일부에 적어도 걸쳐 서로 나란히 정렬되어 상위 섬유 구조 (206)의 개별 섬유 (108) 보다 더 큰 직경을 갖는 상위 섬유 구조 (206)를 형성하는 것을 포함하는, 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 (102).
  2. 제1항에 있어서, 하기 특징 중 하나 이상을 포함하는 것인, 직물 (102):
    동일한 섬유 (108)의 상이한 섹션은 이 섬유 (108)의 최대 섬유 직경과 이 섬유 (108)의 최소 섬유 직경의 비가 1.5를 초과하도록 관련 섬유 직경이 상이하며;
    상이한 섬유 (108)는 하나의 섬유 (108)의 최대 섬유 직경과 또 다른 하나의 섬유 (108)의 최소 섬유 직경 사이의 비가 1.5를 초과하도록 관련 섬유 직경이 상이함.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 하기 특징 중 하나 이상을 포함하는 것인, 직물 (102):
    상이한 층들 (200, 202)의 섬유 (108)는 층들 (200, 202) 사이의 하나 이상의 병합 위치 (204)에서 일체로 연결되고;
    상이한 층들 (200, 202)에 적어도 부분적으로 위치된 상이한 섬유 (108)는 섬유 직경에 대하여 상이, 특히 평균 섬유 직경에 대하여 상이하고;
    상이한 층들 (200, 202)의 섬유 (108)는 동일한 섬유 직경을 가지고, 특히 실질적으로 동일한 평균 섬유 직경을 가지고;
    상이한 층들 (200, 202)의 섬유 (108)는 상이한 기능성을 제공하며, 상기 상이한 기능성이란, 특히 상이한 위킹(wicking), 상이한 이방성 거동, 상이한 액체 흡수 능력, 상이한 세정성, 상이한 거칠기, 상이한 평활도, 및 상이한 안정성으로 이루어진 군 중 하나 이상을 포함함.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유 (108)의 80 질량% 이상은 평균 섬유 직경이 3 ㎛ 내지 15 ㎛ 범위인, 직물 (102).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유는 5 pm 미만의 구리 함량 및/또는 2 ppm 미만의 니켈 함량을 갖는, 직물 (102).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 직물은 500 질량% 이상, 특히 800 질량% 이상, 보다 특히 1000 질량% 이상, 바람직하게는 1500 질량% 이상의 오일 흡수 능력을 가지는 것인, 직물 (102).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 최대 섬유 직경과 최소 섬유 직경 사이의 비가 2.5 초과, 특히 4 초과가 되도록 관련 섬유 직경이 상이한 섬유 (108)를 포함하는 것인, 직물 (102).
  8. 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 갖는 다중 제트 (122)를 통해 라이오셀 방사 용액 (104)을 응고 유체 (106) 분위기로 압출하여 실질적으로 무한 섬유 (108)를 형성하는 것;
    이동 가능한 섬유 지지 유닛 (132) 상에 섬유 (108)를 수집하여 직물 (102)을 형성하는 것;
    상기 섬유 (108)는 최대 섬유 직경과 최소 섬유 직경의 비가 1.5를 초과하도록 관련 섬유 직경이 상이하게 공정 파라미터를 조정하는 것,
    여기서 섬유 직경의 조정을 위한 상기 공정 파라미터의 조정은 이동 가능한 섬유 지지 유닛 (132)을 따라 상이한 특성을 가지는 오리피스 (126)의 다중 제트 (122)를 연속적으로 배치하는 것을 추가로 포함하는 것;을 포함하는, 방법.
  9. 제8항에 있어서, 하기 특징 중 하나 이상을 포함하는 것인, 방법:
    섬유 직경을 조정하기 위한 공정 파라미터의 조정은 섬유 (108)의 응고 조건을 조정, 특히 라이오셀 방사 용액 (104)과 상호 작용하는 응고 유체 (106)의 양을 조정하는 것을 포함하며;
    상기 오리피스 (126)의 다중 제트 (122)는 상이한 오리피스 (126) 직경, 다른 가스 유동 (146)의 속도, 다른 가스 유동 양 (146) 및 다른 가스 유동 (146) 압력으로 이루어진 군 중 하나 이상의 관점에서 상이한 특성을 가짐.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 섬유 지지 유닛 (132) 상에, 특히, 수력얽힘, 니들 펀칭, 함침, 가압스팀으로 스팀처리, 가압가스로 가스 처리 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.
  11. 라이오셀 방사 용액 (104)으로부터 직접적으로 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 (102)을 제조하기 위한 장치 (100)에 있어서, 상기 장치 (100)는
    가스 유동 (146)에 의해 지지되는 라이오셀 방사 용액 (104)을 압출하도록 구성된 오리피스 (126)를 가지는 다중 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 이동 가능한 섬유 지지 유닛 (132);
    섬유의 최대 섬유 직경과 최소 섬유 직경 사이의 비가 1.5를 초과하게 관련 섬유 직경이 상이하도록 공정 파라미터를 조정하기 위해 구성된 제어 유닛 (140);을 포함하며, 여기서 상기 오리피스 (126)의 다중 제트 (122)는 이동 가능한 섬유 지지 유닛 (132)을 따라 상이한 특성으로 연속적으로 배열된, 장치 (100).
  12. 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 제7항 중 어느 한 항에 따른 부직포 셀룰로오스 섬유 직물 (102)을 사용하는 방법.
  13. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 직물 (102)을 포함하는 제품 또는 복합재.
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