KR20200106506A - 셀룰로오스 내에 내포된 엘라스테인을 함유한 성형체, 그리고 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 셀룰로오스 함유 성형체(102)를 제조하기 위한 방법에 관한 것이며, 상기 방법은 i) 셀룰로오스와 엘라스테인을 함유하는 출발 물질(110)을 공급하는 공급 단계(78)이며, 특히 엘라스테인은 출발 물질(110) 내에서 셀룰로오스와 분리되어 존재하고, 출발 물질(110)은 고형체인 것인, 상기 공급 단계(78)와; ii) 재생 셀룰로오스 성형체(112)가 출발 물질(110)의 엘라스테인의 적어도 일부분을 함유하는 방식으로, 출발 물질(110)을 기반으로, 특히 리오셀 공정 또는 비스코스 공정을 이용하여 셀룰로오스 함유 성형체(102)를 제조하는 제조 단계(80)를; 포함한다. 이런 경우, 출발 물질(110)의 엘라스테인의 부분은 재생 셀룰로오스 성형체(102) 내에 내포되어 있다. 또한, 본 발명은 셀룰로오스 내에 내포된 엘라스테인을 함유하고 리오셀 공정 또는 비스코스 공정에 따라 제조되는 재생 셀룰로오스 성형체(102)에 관한 것이다.

Description

셀룰로오스 내에 내포된 엘라스테인을 함유한 성형체, 그리고 제조 방법

본 발명은 재생 셀룰로오스 성형체(regenerated cellulosic molded body) 및 이 성형체를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.

본 발명은 재사용(재생)하는 기술 분야, 특히 셀룰로오스를 함유하는 출발 물질들(starting material)을 재사용하는 기술분야에 관련된다. 또한, 본 발명은, 특히 마찬가지로 셀룰로오스를 함유하는 성형체를 제조하기 위한 상기 출발 물질들의 재사용에 관한 것이며, 특히 성형체의 셀룰로오스는 실질적으로 리오셀 섬유들 및/또는 비스코스 섬유들의 형태로 존재한다.

비스코스 공정(viscose process)이라고도 하는 습식 방사 공정(wet spinning process)에 의해 제조되는 화학 섬유 내지 재생 섬유가 비스코스 섬유로서 지칭된다. 비스코스 공정의 출발 원료는 목재를 기반으로 마련되는 셀룰로오스이다. 상기 출발 원료인 목재에서는 화학 펄프의 형태인 고순도 셀룰로오스가 획득된다. 연속되는 공정 단계들에서, 펄프는 맨 먼저 수산화나트륨액에 의해 처리되며, 그럼으로써 알칼리 셀룰로오스가 형성되게 된다. 그에 뒤이은 황화탄소와 상기 알칼리 셀룰로오스의 반응 동안, 셀룰로오스-크산토겐산염(xanthogenate)이 형성된다. 이로부터, 수산화나트륨액의 추가적인 첨가를 통해 비스코스 방사 용액(viscose spinning solution)이 생성되며, 이 방사 용액은 샤워기 유형의 방사 노즐(spinning nozzle)의 구멍들을 통해 방사욕(spinning bath) 내로 펌핑된다. 이곳에서는, 응고를 통해 방사 노즐 구멍마다 비스코스 필라멘트가 형성된다. 이렇게 제조된 비스코스 필라멘트들은 그에 뒤이어 비스코스 스테이플 섬유들(viscose staple fiber)로 절단된다.

리오셀(Lyocell)은, 직접 용매 공정(direct solvent process)에 따라 제조되는 셀룰로오스 함유 재생 섬유 유형을 지칭한다. 셀룰로오스는 리오셀 공정을 위해 원료인 목재에서 추출된다. 그에 뒤이어, 그렇게 획득된 펄프는 N-메틸모르폴린-N-옥사이드(NMMO), 즉 용매 내에서 화학적 개질 없이 탈수를 통해 용해되고 여과되며, 그리고 그에 뒤이어 방사 노즐들을 통해 압착될 수 있다. 이렇게 형성된 필라멘트들은 공기 간극(air gap)을 통과한 후에 수성 NMMO 용액을 포함한 욕 내에 침전되며, 그리고 그에 뒤이어 스테이플 섬유들로 절단된다.

셀룰로오스의 획득을 위한 원료로서 재료들을 이용할 때, 보통 상기 출발 물질의 순도의 문제가 발생한다. 출발 물질들은 보통 목재에 전형적이지 않은 재료들로 오염되어 있다. 특히 예컨대 오늘날의 헌 텍스틸들(old textile)(헌 옷들 및/또는 의복 제작에서 발생한 잔류물들)에는 심하게 합성물질들이 섞여 있다. 그 이유는 한편으로 헌 텍스틸들이 대부분 합성물질들로 구성되기 때문이며, 그리고 다른 한편으로는 오늘날 주로 천연 섬유들로 구성되는 많은 헌 텍스틸에도 적어도 부분적으로 합성물질 성분들이 섞여 있기 때문이다. 상기 재생 물질들(recycled material)의 처리(텍스틸 재생) 동안, 물질 순환의 종료시 언급한 합성물질들처럼 의도하지 않는 다양한 이물질들이 발생하는데, 이들 이물질은, 섬유의 제조 동안, 기술적/물리적 특성들이 비재생(non-recycling)이 아닌 섬유에 비해 충분히 유사해지도록 하기 위해 제거되어야만 한다. 보통, 상기 이물질들, 특히 폴리우레탄은 최대한 완전하게 제거된다. 다시 말해, 최대한 순수한 셀룰로오스를 획득하기 위해, 상기 합성물질들의 감소가 필요하다. 그러나 이런 경우 특히 폴리우레탄(예: 신축성 스포츠 의류에서 기인하는 엘라스테인)의 감소는 매우 많은 비용이 든다.

헌 텍스틸들과 같은 재생 물질들의 이용 동안 또 다른 문제는, 리오셀 및/또는 비스코스 공정과 관련하여, 헌 텍스틸들에서 회수되는 셀룰로오스들이 전형적으로 상대적으로 짧은 단쇄 길이(short chain length)를 보유한다는 점에 있다. 이런 경우, 재생 섬유들(recycled fiber)은 비재생 섬유들(non-recycled fiber)과 다른 특성들을 보유하며, 이는 보통의 경우 의도되지 않는다.

본 발명의 과제는, 자원을 절약하고 지속적인 방식으로, 특유의 특성들을 갖는 셀룰로오스 제품들을 제조하는 것에 있다.

상기 과제는, 독립 특허 청구항들에 따른 대상들을 통해 해결된다. 바람직한 구현예들은 종속 특허 청구항들에서 분명하게 제시된다.

본 발명의 일 양태에 따라서, 셀룰로오스 내에 내포된 엘라스테인을 함유하고 리오셀 공정 또는 비스코스 공정에 따라 제조되는 재생 셀룰로오스 성형체가 마련된다.

본 발명의 또 다른 양태에 따라서 셀룰로오스 함유 성형체를 제조하기 위한 방법이 마련되며, 상기 방법은 i) 셀룰로오스와 엘라스테인을 함유하는 출발 물질을 공급하는 공급 단계이며, 엘라스테인은 출발 물질 내에서 셀룰로오스와 분리되어 존재하고, 출발 물질은 고형체(solid body)인 것인, 상기 공급 단계와; ii) 재생 셀룰로오스 성형체가 출발 물질의 엘라스테인의 적어도 일부분을 함유하는 방식으로, 출발 물질을 기반으로, 특히 리오셀 공정 또는 비스코스 공정을 이용하여 셀룰로오스 함유 성형체를 제조하는 제조 단계를; 포함한다. 이런 경우, 출발 물질의 엘라스테인의 부분은 재생 셀룰로오스 성형체 내애 내포된다.

본원 출원의 범위에서, "셀룰로오스"란 용어는 특히 식물 세포벽의 구성성분이거나, 또는 합성 제조될 수 있는 유기 화합물을 의미할 수 있다. 셀룰로오스는 폴리사카라이드(즉, 다당류)이다. 셀룰로오스는 비분지형(unbranched)이며, 그리고 전형적으로 수백 개 내지 수만 개의 β-D-글루코오스 분자(β-1,4-글리코시드 결합) 내지 셀로비오스 단위(cellobiose unit)를 포함한다. 셀룰로오스 섬유들은 식물들에 의해 통제되면서 셀룰로오스 분자들로 합성된다. 기술적 공정에 의해, 셀룰로오스 분자들은 결합되어 예컨대 내인열성 섬유들로서의 재생 섬유들을 형성할 수 있다.

본원 출원의 범위에서, "성형체"란 용어는, 특히 셀룰로오스를 제조하거나 회수하기 위한 방법의 결과물인 2차원 또는 3차원 기하학적 몸체를 의미할 수 있다. 특히 성형체는, 셀룰로오스를 함유하거나 그로 구성되고 용해된 펄프를 토대로 제조되는 2차원 또는 3차원 물체(object)를 의미한다. 성형체들은 특히 리오셀 성형체, 비스코스 성형체 또는 모달 성형체(modal shaped-body)일 수 있다. 전형적인 성형체들은 필라멘트, 섬유, 스펀지 및/또는 필름이다. 기본적으로 모든 유형의 셀룰로오스 성형체들은 본 발명의 실시예들을 위해 적합하다. 이 경우, 무한 필라멘트들(endless filament)뿐만 아니라, 종래 치수들(예: 38㎜ 길이) 및 단섬유들(short fiber)을 포함하여 절단된 스테이플 섬유들 역시도 섬유들로서 해석된다. 이 경우, 섬유들의 제조를 위해, 하나 또는 복수의 압출 노즐의 하류에서 인취 장치(take-off unit)를 이용한 방법들뿐만 아니라, 특히 멜트 블로잉 공정(melt-blowing process)과 같은 다른 방법들 역시도 고려된다. 섬유들에 대한 대안으로, 성형체로서 셀룰로오스를 함유한 포일들(foil) 역시도 제조될 수 있으며, 다시 말하면 셀룰로오스를 함유하거나 함유하지 않은 평평하면서도 실질적으로 균일한 필름이 제조될 수 있다. 포일들은, 특히 리오셀 공정의 공정 매개변수들의 설정을 통해, 적어도 부분적으로 필라멘트들이 수용 표면 상에 부딪친 후에 비로소 응고가 야기되는 것을 통해 제조될 수 있다. 포일들은 평평한 셀룰로오스 성형체들을 의미할 수 있으며, 상기 포일들의 두께는 (예컨대 직렬로 배치된 노즐 바들(nozzle bar)의 개수의 선택을 통해) 설정될 수 있다. 성형체의 다른 실시형태들은 셀룰로오스 필라멘트들 내지 셀룰로오스 섬유들로 이루어진 직물 및 플리스이며, 특히 상호 간에 통합 용융된("merging") 실질적으로 연속적인 셀룰로오스 필라멘트들("melt blown")로 이루어진 스펀본드(spunbond)이다. 이런 경우, 직물이란, 특히 적어도 2개의 (바람직하게는 직각으로, 또는 거의 직각으로) 교차된 실 시스템(thread system)(또는 섬유 시스템)으로 이루어진 텍스틸 패브릭(textile fabric)을 의미할 수 있으며, 종방향의 실(또는 섬유)은 경사(warp thread)로서 지칭될 수 있고 횡방향의 실(또는 섬유)은 위사(weft thread)로서 지칭될 수 있다. 플리스 또는 부직포는, 제한된 길이를 가지면서 섬유층 또는 섬유 웨브(fiber web)로 편조되고 (특히 마찰 결합 방식으로) 상호 간에 결합되는 필라멘트들 또는 섬유들 또는 절단된 얀들(yarn)로 이루어진 랜덤 직물(특히 랜덤 레이드 층(random laid layer)으로 존재하는 직물)로서 지칭될 수 있다. 또한, 성형체는 볼의 형상으로도 마련될 수 있다. 또한, 특히 비드(bead)(즉, 과립상 내지 펠릿(pellet)) 또는 플레이크(flake)처럼 셀룰로오스 함유 입자들 역시도 성형체로서 제공될 수 있으며, 이 경우, 상기 입자들은 비드 또는 플레이크의 형태로 추가 처리될 수 있다. 다시 말해, 가능한 셀룰로오스 성형체들은 과립상, 구상 분말 또는 피브리드(fibrid)와 같은 미립자 구조들이기도 하다. 성형체의 윤곽형성은 바람직하게는 압출 노즐을 통한 셀룰로오스 함유 방사 용액을 압출하는 것을 통해 수행되는데, 그 이유는 이런 방식으로 매우 균일한 형태를 갖는 다량의 셀룰로오스 성형체가 제조될 수 있기 때문이다. 또 다른 가능한 셀룰로오스 성형체는 스펀지이거나, 또는 보다 더 일반적으로는 다공성 성형체이다. 전술한 성형체들은 예시적인 실시예들에 따라서 예컨대 얀, 텍스틸, 겔 또는 복합재료의 제조를 위해 이용될 수 있다.

본원 출원의 범위에서, "셀룰로오스원"이란 용어는 특히 상응하는 제조 공정 동안 셀룰로오스 함유 성형체를 제조하기 위한 베이스로서 이를 위해 이용되는 셀룰로오스 재료를 제공하는 매체(medium)(특히 고체 매체)를 의미할 수 있다. 일례는 목재 내지 목재 펄프이다.

본원 출원의 범위에서, "리오셀 공정"이란 용어는 특히 직접 용매 공정에 따라 셀룰로오스를 제조하기 위한 방법을 의미할 수 있다. 셀룰로오스는 리오셀 공정을 위해 상기 셀룰로오스를 함유한 출발 물질에서 획득될 수 있다. 출발 물질은 리오셀 공정의 경우 적합한 용매(특히 예컨대 N-메틸모르폴린-N-옥사이드(NMMO)와 같은 삼차 아미노 옥사이드 및/또는 이온성 액체, 다시 말해 양이온들과 음이온들로 구성되는 저용융성 염을 함유하는 용매) 내에서 용해될 수 있다. 용해는, 특히 탈수를 통해, 그리고/또는 화학적 개질 없이 수행될 수 있다. 그에 뒤이어, 약물(dope) 또는 방사 용액으로서도 지칭될 수 있는 수득된 용액은 리오셀 공정의 경우 하나 또는 복수의 방사 노즐을 통해 압착될 수 있다. 그렇게 하여 형성된 필라멘트들은 공기 간극을 통한 자유 낙하 또는 제어되는 낙하 동안, 및/또는 후에 물 함유 욕 내에(특히 수성 NMMO 용액을 포함한 욕 내에), 그리고/또는 공기 간극 내에 위치하는 공기 중 습기 내에 침전될 수 있다.

본원 출원의 범위에서, "비스코스 공정"이란 용어는 특히 습식 방사 공정에 따라 셀룰로오스를 제조하기 위한 방법을 의미할 수 있다. 셀룰로오스는 비스코스 공정을 위해 상기 셀룰로오스를 함유하는 출발 물질(특히 목재 또는 목재 펄프)에서 획득될 수 있다. 연속되는 공정 단계들에서, 비스코스 공정의 경우, 출발 물질은 맨 먼저 베이스로(예컨대 수산화나트륨액으로) 처리될 수 있으며, 그럼으로써 알칼리 셀룰로오스가 형성된다. 그에 뒤이은 황화탄소와 상기 알칼리 셀룰로오스의 반응 동안 셀룰로오스-크산토겐산염이 형성된다. 이로부터, 베이스(특히 수산화나트륨액)의 추가적인 첨가를 통해, 하나 또는 복수의 방사 노즐을 통해 압착될 수 있는 비스코스 방사 용액이 생성될 수 있다. 방사욕 내에서는 응고를 통해 비스코스 필라멘트들이 형성된다.

본원 출원의 범위에서, "의복 제작에서 발생하는 잔류물"이란 용어는 특히 셀룰로오스를 함유하거나 셀룰로오스로 구성되는 텍스틸 또는 얀의 공손품 및/또는 자투리를 의미할 수 있으며, 상기 잔류물들은 의복을 제작하기 위한 공정 동안 발생한다. 의복의 제작 동안, 예컨대 셀룰로오스를 함유한 텍스틸이 출발 물질로서 제조되며, 그런 다음 상기 출발 물질에서 평평한 부분들(예컨대 T 셔츠의 반(half)의 형태로) 재단된다. 잔류물들은 남겨지며, 이런 잔류물들은 예시적인 실시예에 따라서 다시 셀룰로오스 함유 성형체를 제조하기 위한 공정으로 공급될 수 있다. 다시 말해, 의복 제작에서 발생하는 잔류물들은 셀룰로오스를 함유하거나 셀룰로오스로 구성되는 출발 물질일 수 있으며, 이런 출발 물질은, 소비자가 잔류물을 의복으로서, 또는 다른 방식으로 사용하기 전에, 셀룰로오스를 회수하기 위해 이용될 수 있다. 의복 제작에서 발생하는 잔류물들은 특히 실질적으로 순수한 셀룰로오스로 형성될 수 있으며, 이는 특히 셀룰로오스를 함유하지 않은 (예컨대 단추, 날염 또는 솔기와 같은) 별도의 불순물들을 포함하지 않는다.

본원 출원의 범위에서 "헌 옷(old clothes)"이란 용어는 특히 셀룰로오스의 적어도 일부분을 회수할 때 이미 소비자에 의해 사용(특히 착용)된 것으로 셀룰로오스를 함유하는 의류를 의미할 수 있다. 다시 말해, 헌 옷은 셀룰로오스를 함유하는 출발 물질일 수 있으며, 이런 출발 물질은, 소비자가 헌 옷을 의복으로서, 또는 다른 방식으로 사용한 후에, 상당한 양의 이물질을 포함할 수 있고(그러나 포함하지 않아도 되고) 셀룰로오스의 회수를 위해 이용될 수 있다. 헌 옷들은, 특히 셀룰로오스와 하나 또는 다수의 이물질로 이루어진 혼합물, 특히 (특히 의류의 경우 자주 사용되는) (예컨대 폴리에스테르 및/또는 엘라스테인과 같은) 합성물질 및/또는 셀룰로오스를 함유하지 않은 (예컨대 단추, 날염 또는 솔기와 같은) 별도의 불순물들을 포함하는 혼합물로 형성될 수 있다. 폴리에스테르란, 특히 자신의 주사슬(main chain)에 에스테르 작용기(R-[-CO-O-]-R)를 포함한 폴리머들을 의미한다. 폴리카보네이트 및 폴리에틸렌테레프탈레이트가 폴리에스테르에 속한다. 엘라스테인이란, 특히 높은 탄성을 보유한 신축성 화학 섬유를 의미한다. 엘라스테인의 기초가 되는 블록 코폴리머(block copolymer)는 최소한 85%의 폴리우레탄의 질량분율을 함유할 수 있다.

본원 출원의 범위에서 "합성물질"이란 용어는, 특히 매크로 분자들로 합성되고 합성 제조되는 물질을 의미한다. 합성물질의 각각의 매크로 분자들은 폴리머들이며, 그리고 그로 인해 반복 구조 단위들(반복 단위들)로 합성된다. 폴리머의 매크로 분자들의 크기는 수천 구조 단위 내지 백만을 초과하는 구조 단위 사이에서 가변될 수 있다. 예컨대 폴리에틸렌(PE) 폴리머는 서로 결합되고 수 배 반복되는 에틸렌 단위들로 구성된다. 이런 경우, 폴리머들은 비분지형, 분지형 또는 가교 결합형 분자들일 수 있다. 합성물질들은 자신들의 물리적 특성들과 관련하여 기본적으로 3개의 그룹, 요컨대 열가소성 수지, 열경화성 수지, 및 탄성 중합체로 분할될 수 있다. 또한, 상기 특성들은 하위 그룹들로도 조합될 수 있으며, 예컨대 열가소성 탄성 중합체들의 경우 조합될 수 있다. 합성물질들의 중요한 특징들은, 매크로 분자들 및 제조 방법들의 선택을 통해, 그리고 일반적으로 첨가제들의 혼합을 통해 폭넓은 한계에서 가변되는, 성형성, 경도, 탄성, 파괴강도, 내온성, 열성형 저항성 및 내화학성과 같은 합성물질들의 기술적 특성들이다. 단량체들 또는 사전 폴리머들로 합성물질을 제조하기 위한 전형적인 반응은 사슬 중합(chain polymerization), 중첨가(poly-addition) 또는 중축합(poly-condensation)이다. 특히 텍스틸들에서도 이용되는 합성물질들에 대한 실례는 예컨대 폴리우레탄(PUR), 특히 엘라스테인 내의 폴리우레탄, 폴리에스테르(PE, 예: 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)), 폴리아미드(PA, 예: 나일론, 펄론(perlon)) 및 폴리에테르, 특히 엘라스테인의 구성성분으로서 폴리에틸렌글리콜(PEG)이다.

본원 출원의 범위에서, "엘라스테인"이란 용어는 특히 열가소성 및 탄성 특성들을 보유하는 합성물질을 의미할 수 있다. 그러므로 엘라스테인은 열가소성 탄성 중합체(TPE)로서 지칭될 수 있다. 엘라스테인은, 두 블록, 즉 폴리우레탄(PUR) 및 폴리에틸렌글리콜에테르(PEG)를 특징으로 하는 블록 코폴리머로서 존재할 수 있다. 이런 경우, PUR 세그먼트들은, 연질 탄성(PEG) 분절들(soft elastic segment)과 교번되는 경질 분절들(hard segment)을 형성할 수 있다. PUR은, 종축으로 상호 간에 결합되어 이차 원자가힘(secondary valence force)의 형성을 통해 예컨대 섬유의 응집을 가능하게 하는 경질의 신장된 분절들을 형성할 수 있다. 그와 반대로 고무 유형의 PEG 블록들(예: 각각 약 40 내지 50 단량체 단위)은 매우 둥글게 뭉쳐진(balled-up) 상태로 존재할 수 있지만, 그러나 이들도 신장될 수 있다. 이런 경우, 엘라스테인은 매우 높은 신축성(수 백%, 예: 700%)을 갖는 크림프 구조(crimp structure)로서 존재할 수 있다. 밀도는 예컨대 1.1과 1.3g/㎤ 사이일 수 있고 강도는 예컨대 5 내지 12cN/tex일 수 있다. 이런 경우, 탄성은 온도에 따라 달라질 수 있다. 또한, "엘라스테인"이란 용어는 엘라스테인 자체를 의미할 뿐만 아니라, 동족(related) 열가소성 탄성 중합체들(예: 엘라스톨란(Elastollan), 데스모판(Desmopan), 텍신(Texin) 및 우테클란(Utechllan))도 의미할 수 있다.

본원 출원의 범위에서, "분리되어 존재한다"란 용어는, 특히 일측 물질이 타측 물질 내에 내포되어 있지 않다는 것을 의미할 수 있다. 예컨대 셀룰로오스 섬유들이 출발 물질 내에 존재하고 엘라스테인도 마찬가지로 출발 물질 내에 존재한다. 이런 경우, 엘라스테인은 셀룰로오스 섬유들 내에 내포될 수 있다. 또한, 엘라스테인은 셀룰로오스 섬유들로부터 분리되어서도 존재할 수 있다. 이런 경우에, 출발 물질의 구성성분이지만, 그러나 셀룰로오스 섬유들 내에 통합되지 않는다.

본 발명의 예시적인 실시예에 따라서, 놀랍게도, (출발 물질의 재생 공정 내지 처리를 포함한) 재사용의 범위에서 잔여 농도의 목표하는 제어를 통해 제조할 (리오셀) 성형체 내지 이의 텍스틸 반응 생성물 내에서 새로운 특성들이 달성될 수 있다는 점을 확인하였다. 이처럼 엘라스테인과 같은 열가소성 탄성 중합체들을 기반으로 하는 출발 물질에서 잔류 구성성분들의 달성되는 기능화는, 놀랍게도, 특히 제조할 (리오셀) 성형체 내에서 재생 셀룰로오스 섬유들의 비율을 통해 발생할 수 있는 (부정적인) 특성 변화의 효율적인 보상을 허용한다.

특히, 잔여 폴리머들, 특히 엘라스테인의 목표되는 비율을 통해, 종래 재생된 (단쇄) 셀룰로오스의 혼합을 통해 분명하게 감소될 수도 있었던 강도 값의 보상이 달성된다. 이런 경우, 강도는 상대적으로 더 높은 비율의 엘라스테인을 통해 증가될 수도 있고 상대적으로 더 높은 비율의 재생 셀룰로오스를 통해서는 감소될 수도 있다.

엘라스테인은 놀랍게도 리오셀 또는 비스코스 공정 이내에서 비전형적으로 높은 농도에서 비호환성을 나타내지 않는다. 그와 반대로, 요컨대 셀룰로오스와 상호작용에서, 셀룰로오스의 친수성 하이드록실- 및 에테르 구조들과 엘라스테인의 친수성 PEG 세그먼트들의 높은 친화성(affinity)이 달성될 수 있다. 이는, 두 폴리머 사이에 수소 브리지를 형성하려고 하는 강력한 경향을 통해 강화된다. 그에 따라, 셀룰로오스 섬유들 내에 내포되어 있는 엘라스테인은 비호환성을 나타내지 않는다. 따라서, 셀룰로오스 섬유들 내에 내포된 엘라스테인은 제조할 성형체의 기능화에 기여할 수 있다. 특히 리오셀 또는 비스코스 공정에서 합성물질 잔여 구성성분들의 상기 기능화는 종래 공지되지 않았다. 따라서, 성형체, 특히 섬유의 신축성 내지 탄성은 엘라스테인을 내포시키는 것을 통해 증가될 수 있다.

일 실시예에 따라서, 엘라스테인은 공정 처리될 수 있고 고가로, 또는 복잡하게 분리되지 않아도 될뿐더러 추가 비용 없이 (예컨대 리오셀/비스코스 공정에서) 함께 처리될 수 있고 섬유들 내에 내포될 수 있다. 여기서 합성물질은 부정적인 특성들을 야기하는 것이 아니라, 심지어는 보다 더 적합한 섬유 신축성 내지 탄성을 달성한다.

다시 말해, 요약하면, 합성물질들, 특히 엘라스테인과 같은 고체 출발 물질들의 실질적으로 의도되지 않는 구성성분들이 셀룰로오스의 재생의 범위에서 복잡하게 감소되지 않아도 될뿐더러, 그 반대로 혼합물로서 심지어는 개선된 신축성 내지 탄성과 같은 긍정적인 특성들 및 상응하는 장점들을 제공할 수 있다는 상황이 활용된다.

하기에서는, 본원의 성형체 및 본원의 방법의 추가적인 실시예들이 기술된다.

일 실시예에 따라서, 재생 셀룰로오스 성형체는 최소한 0.01%, 특히 최소한 0.1%, 추가로 특히 바람직하게는 1%의 폴리우레탄을 함유하며, 폴리우레탄의 최소한 10%는 엘라스테인에 할당된다. 이런 경우, 폴리우레탄이 더 이상 특히 깨끗하게 감소되지 않아도 된다는 장점이 있는데, 상기 감소는 기술적으로 절대적인 도전일 수 있다.

그 대신, 폴리우레탄은 출발 물질 내에 잔존할 수 있으며, 그럼으로써 복잡하면서도 비용 집약적인 감소 공정은 더 이상 필요하지 않게 된다. 폴리우레탄의 적어도 일부분이 엘라스테인에 할당되는 것을 통해, 추가로 심지어는, 예컨대 제조할 섬유들의 신축성, 탄성 또는 강도 값의 개선과 같은 또 다른 장점들이 달성될 수 있다.

또 다른 실시예에 따라서, 재생 셀룰로오스 성형체는 0.1% 내지 5%의 엘라스테인을 함유한다. 이런 경우, 셀룰로오스 섬유들의 재사용 시 여타의 경우 불가피한 부정적인 강도 감소가 매우 효율적으로 보상될 수 있다는 장점이 있다.

놀랍게도, (리오셀) 성형체들(예: 섬유들) 내 약 5%의 엘라스테인 함량까지 특성들(섬유 특성들)의 명목상 부정적인 변화는 확인되지 않는 것으로 확인되었다. 그 대신, 신축성, 탄성 및 강도 값이 개선될 수 있으며, 이는 절대적으로 바람직한 것일 수 있다.

또한, 또 다른 실시예에 따라서, 재생 셀룰로오스 성형체는, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리우레탄 및 폴리에테르로 구성되는 군에서 선택되는 특히 2% 미만의 적어도 하나의 추가 합성물질을 더 함유한다. 이런 경우, 기술적으로 복잡하고 비용 집약적인 추가 합성물질의 감소는 적어도 부분적으로 생략된다는 장점이 있다. 그 대신, 적어도 하나의 추가 합성물질의 존재는 심지어 제조할 섬유의 특성들에 바람직한 영향을 미칠 수 있고 상기 특성들을 제어할 수 있다. 이런 경우, 2% 미만의 비율은, 셀룰로오스 섬유들 내에 추가 합성물질의 우수한 통합을 보장하기 위해 매우 바람직할 수 있다.

또 다른 실시예에 따라서, 추가 합성물질의 적어도 일부분은, 에스테르 호환성, 아미드 호환성 및 에테르 호환성으로 구성되는 군에서 선택되는 적어도 하나인 적어도 하나의 호환성을 보유한다. 이런 경우, 적어도 하나의 추가 합성물질(예: 하나 이상의 전형적인 섬유 폴리머, 특히 섬유 폴리에스테르)이 텍스틸들과 같은 출발 물질들에서 직접 추출되어 이용되고 효율적으로 통합될 수 있다는 장점이 있다.

호환성이란, 특히 2개의 화학적 기(작용기)가 상호 간에 호환될 수 있다는 점을 의미할 수 있다. 예컨대 셀룰로오스의 친수성 하이드록실 및 에테르 구조들과 엘라스테인의 친수성 PEG 세그먼트들의 높은 친화성이 존재한다. 이런 경우에, 엘라스테인은 셀룰로오스 호환성을 보유하고 셀룰로오스는 에테르 호환성을 보유한다. 또한, 호환성은 화학적 기들 상호 간의 통합으로서도 기술될 수 있다.

폴리아미드 및 폴리에스테르의 적은 비율(예: 2% 미만)은 재생 공정에서 우수한 통합을 달성하기 위해 함께 처리될 수 있다. 이런 경우, 재생 공정에서, 분명한 장점이 있는데, 그 이유는 추가 합성 폴리머들의 적어도 부분적인 제거는 과도하게 복잡할 수 있기 때문이다. 전술한 추가 합성물질들은 텍스틸들과 같은 출발 물질들 내에서 매우 빈번하게, 그리고 처리되어 함유되어 있을 수 있다. 그러므로 적은 잔류량의 수용은 재생 공정의 실질적인 완화를 나타낸다.

정해진 이론에 얽매이지 않으면서, 추가 합성물질의 우수한 통합 거동은 엘라스테인과, 셀룰로오스와, 폴리아미드 또는 폴리에스테르와 같은 추가 합성물질 간의 호환성을 통해 기술될 수 있다. 이런 경우, 엘라스테인의 폴리우레탄(PUR) 비율은 특히 중요한데, 그 이유는 PUR이 동시에 폴리에스테르로서뿐만 아니라 폴리아미드로서도 작용할 수 있기 때문이다. PUR 반복 단위는 R1-NH-CO-O-R2로서 기록될 수 있으며, 다시 말해 에스테르 결합(bonding)(CO-O-R2) 및 아미드 결합(R1-NH-CO)을 포함한다. 앞에서 이미 기술한 것처럼, 엘라스테인 내 PEG 비율은, 자신의 전형적인 에테르 구조로 인해, 셀룰로오스의 글리칸 에테르 결합과의 우수한 호환성에 대해 책임이 있다. 다시 말해, 물질들 간에 우수한 균질화/혼합이 실행된다. 상응하는 통합 공정은 일 실시예에 따라서 추가로 강하게 각각의 공정의 온도에 따라 결정될 수 있다. 기술한 호환성들은 예컨대 하기에 기술되는 실시예들에도 적용될 수 있다.

엘라스테인의 아미드 호환성은, 텍스틸들과 같은 출발 물질들에서 발생하는 전형적인 섬유 폴리아미드들(예: PA6, PA6.6 또는 PA6.10)을 통합시키는 것을 가능하게 할 수 있다.

또한, 엘라스테인의 에테르 호환성은 텍스틸들과 같은 출발 물질들에서 발생하는 전형적인 섬유 폴리에스테르(예: PET)를 통합시키는 것을 가능하게 한다.

엘라스테인의 에테르 구조는 리오셀 또는 비스코스 공정에서 방사 공전 전에 방사 용액 내에서 높은 균질화를 달성할 수 있고, 그렇게 하여 매우 충분한 혼합을 달성할 수 있다. 이는 특히 화학적 계층에서도 적용되는데, 그 이유는 엘라스테인의 에테르 구조의 호환성이 셀룰로오스의 에테르 구조와 매우 유사하기 때문이다.

또 다른 실시예에 따라서, 추가 합성물질은 적어도 부분적으로 셀룰로오스 내에 내포된다. 이런 경우, 추가 합성물질은, 엘라스테인과 함께, 섬유의 특성들에 바람직하게 영향을 미치기 위해, 섬유 안쪽에서 직접적으로 작용할 수 있다는 장점이 있다. 이렇게, 예컨대 섬유의 강도는 증가될 수 있다. 또한, 추가 합성물질이 용융 접착제와 동일하게 작용한다면, 소섬유 형성 작용(fibrillation action)도 감소될 수 있다. 소섬유 형성이란, 특히 섬유 축을 따라서 소섬유 요소들의 국소적으로 제한된 분열을 의미할 수 있다. 이는, 특히 섬유에 대해 메커니즘 및 습기의 동시 작용 시 발생한다.

또 다른 실시예에 따라서, 재생 셀룰로오스 성형체는 하기에서 기술되는 특징들 중 적어도 하나의 특징을 보유한다.

재생 셀룰로오스 성형체는, 필라멘트, 섬유, 포일, 직물, 플리스, (마이크로) 볼, 비드(bead) 및 스펀지를 포함하는 군에서 선택된다.

재생 셀룰로오스 성형체는, 통상적인 리오셀 섬유의 섬유 신축성보다 최소한 10%, 특히 최소한 20%만큼 더 높은 섬유 신축성을 보유한다. 재생 셀룰로오스 성형체의 섬유 신축성과 관련하여, 상기 섬유 신축성은 표준 리오셀 섬유에 비해 (엘라스테인 함량에 따라서) 최대 20%만큼 증가하는 것으로 확인하였다.

재생 셀룰로오스 성형체는 통상적인 리오셀 섬유의 강도 값을 보유한다. 통상적인 리오셀 섬유(예: TENCEL®)의 평균 섬유 데이터는 하기와 같이 존재할 수 있다. 조건 조절된 최대 장력(FFk): 40.2cN/dtex; 습윤 최대 장력(FFn): 37.5cN/dtex; 조건 조절된 최대 신장률(FDk)(conditioned highest extension): 13.0%; 습윤 최대 신장률(FDn)(wet highest extension): 18.4%(출처: Lenzinger 보고서 87(2009) 98~105, 도표 1). 다시 말해, 최대 장력(FFk)은 35 내지 45cN/dtex, 특히 38 내지 42cN/dtex의 범위일 수 있고, 습윤 최대 장력(FFn)은 32 내지 42cN/dtex, 특히 35 내지 40cN/dtex의 범위일 수 있다. 최대 신장률(FDk)은 10 내지 15%의 범위일 수 있고, 습윤 최대 장력(FDn)은 16 내지 20%의 범위일 수 있다.

일 실시예에 따라서, 합성물질(엘라스테인, 선택적으로 예컨대 PET, PUR 및 PA의 추가 성분 함유)의 성분은 정해진 농도로 존재할 수 있다. 이는 방사 용액 내에서 매우 균질한 분포를 달성할 수 있으며, 그럼으로써 합성물질은 방사 공정 중에 균일하게 제조할 (리오셀) 성형체 내에 미세하게 분포되는 방식으로 침전되게 된다. 이런 방식으로, 특유의 섬유 특성들은 그에 상응하게 제어되고 영향을 받을 수 있다.

또한, 재생 셀룰로오스 성형체는 통상적인 리오셀 섬유에 비해 소섬유 형성의 감소된 경향을 나타낸다. 놀랍게도 상기 유형으로 달성되는 상대적으로 더 낮은 소섬유 형성 경향은, 엘라스테인과 같은 통합된 잔여 합성물질들이 분리하는 (적어도 부분적으로 무정형인) 슬라이딩 층(sliding layer)의 문맥에서 개별 결정 셀룰로오스 스트랜드들(cellulose strand)의 활주(sliding)를 보조하고 그에 추가로 셀룰로오스 스트랜드 아래쪽의 횡방향 접착을 제어하는 것을 통해 설명될 수 있다. 이는, 소섬유 형성의 전형적인 박리(delamination)가 그에 상응하게 억제되게 할 수 있다.

또 다른 실시예에 따라서, 재생 셀룰로오스 성형체는 적어도 0.1% 정도 출발 물질에서 기인하는 합성물질의 비율을 함유한다. 이런 경우, 성형체가 특히 자원 절약 방식으로 제조될 수 있다는 장점이 있다. 성형체 내 합성물질은 완전하게, 또는 적어도 부분적으로 출발 물질에서 기인할 수 있다. 그에 따라, 추가 합성물질의 첨가는 실질적으로 필요하지 않다. 또한, 출발 물질에서 합성물질의 복잡한 감소는 적어도 부분적으로 생략될 수 있다.

또 다른 실시예에 따라서, 출발 물질은 완전하게, 또는 부분적으로, 의복 제작 및/또는 헌 옷들(예: 혼합 텍스틸들)에서 발생하는 잔류물들을 함유할 수 있다. 달리 표현하면, 출발 물질의 적어도 일부분으로서, 텍스틸들, 특히 의복 제작 및/또는 헌 옷들에서 발생하는 잔류물들이 이용될 수 있다. 의복 제작에서 발생하는 잔류물들의 고려가 특히 바람직한데, 그 이유는 상기 유형의 자투리 내지 공손품이 보통 매우 높은 셀룰로오스 비율 및 그에 따른 높은 순도를 보유하기 때문이다. 특히 상기 사용전 소비재 텍스틸(pre-consumer-textile)에는 단추들, 솔기들 또는 날염과 같은 불순물들이 없을 수 있다. 예컨대 의복 제작에서 발생하는 잔류물들은 직조된(그리고 선택적으로 염색된) 셀룰로오스를 함유할 수 있으며, 그럼으로써 상기 잔류물들은 필요한 경우 그로부터 리오셀 공정을 이용하여 셀룰로오스를 회수하기 위해 곧바로 용액으로 변환될 수 있게 된다. 헌 옷들 또는 사용후 소비재 텍스틸들의 경우, 단추들, 날염들 및 솔기들과 같은 상대적으로 더 큰 불순물들은 이미 기계적 분쇄 단계 동안 또는 그 후에 분리될 수 있다. 예컨대 색상 및 (폴리에스테르 및 엘라스테인과 같은) 합성물질들과 같은 잔류물들 또는 헌 옷들의 다른 이물질들은 약물(dope) 내지 방사 용액을 형성하기 위해 상응하는 출발 물질을 용해하는 용해 단계 전에 완전하게, 또는 부분적으로 제거될 수 있지만, 그러나 완전하게, 또는 부분적으로 방사 용액 내에 잔존할 수도 있다.

또한, 또 다른 실시예에 따라서, 본원의 방법은, i) 방사 용액을 수득하기 위해, 직접 용해 공정을 이용하여 용매 내에서, 특히 N-메틸모르폴린-N-옥사이드(NMMO) 내에서 출발 물질을 용해하는 용해 단계; 및 ii) 셀룰로오스 내에 합성물질, 특히 엘라스테인의 적어도 부분적인 내포가 가능해지는 방식으로 특히 150℃ 미만의 온도에서 방사 노즐 개구부들을 통해 방사 용액을 압출하는 압출 단계;를 포함한다. 이런 경우, 셀룰로오스 내에 합성물질의 매우 효율적인 통합을 실현하기 위해, 검증되고 확정된 공정이 곧바로 적용될 수 있다는 장점이 있다.

합성물질들은 원칙적으로 섬유들 내에서 강도 개선을 위해 사용될 수 있다. 그러나 이런 경우 합성물질, 특히 열가소성 수지를 용해하기 위해 최소한 250℃의 온도가 필요하다. 그러나 리오셀 또는 비스코스 공정의 범위에서, 방사 노즐 개구부들을 통해 방사 용액을 압출하는 동안, 기계적 신장 및 이와 결부되어 종방향으로 매우 강한 변형이 발생한다. 방사 공정을 통해 달성되는 실질적인 종방향 배향은, 방사 용액 내에 위치되는 엘라스테인 및 다른 합성물질들에도 전달될 수 있다. 따라서, 엘라스테인의 길게 신장된 성분들, 특히 PEG 성분은 마찬가지로 방사 용액 내에 있으면서 실질적으로 합성물질과 동일한 시간에 침전되는 셀룰로오스의 매립을 위한 우수한 베이스를 나타낸다. 이런 방식으로, 섬유들 내의 합성물질들은 150℃ 미만의 온도(리오셀 공정에서의 온도)에서 효율적으로 통합될 수 있다. 이런 경우, 합성물질, 특히 엘라스테인은 공정 처리될 수 있으며, 그리고 고가로/복잡하게 분리될 필요가 없을뿐더러 추가 비용 없이 리오셀 공정에서 함께 처리될 수도 있으며, 그리고 섬유 내에 내포될 수 있다. 해당 위치에서 합성물질은 부정적인 특성들을 야기하는 것이 아니라, 심지어 보다 더 적합한 섬유 신축성 및 탄성을 각각 달성한다.

출발 물질(들)의 제어되는 처리를 통해, PUR, PA, PET, PE와 같은 추가 합성물질들은 리오셀 또는 비스코스 공정에서 적합한 농도로 잔존하는 점이 보장될 수 있다. 농도가 그에 상응하게 적합한 경우, 방사 용액 내에 있는 합성물질 성분들은 섬유-열경화성 수지의 복합 시스템과 유사하게 거동할 수 있다.

상대적으로 더 높은 온도 범위에서, 셀룰로오스 섬유 내의 엘라스테인 함량이 그에 상응하는 조건에서, 엘라스테인의 열경화성 효과가 동시에 사용될 수 있다. 이는, 명료하게 말하면, 섬유의 안쪽에서 제어 가능한 소정의 점착성을 달성하며, 이런 점은 열경화성 점착 효과를 위해 그에 상응하게 사용될 수 있다.

또한, 또 다른 실시예에 따라서, 본원의 방법은, 셀룰로오스 섬유, 이물질, 헤미셀룰로오스(hemicellulose), 펄프 및 단쇄 길이를 갖는 셀룰로오스 섬유로 구성되는 군에서 선택되는 적어도 하나의 물질을 방사 용액 내에 공급하는 공급 단계를 더 포함한다. 이런 경우, 제조할 성형체의 특성들이 목표한 바대로 제어되고 영향을 받을 수 있다는 장점이 있다.

리오셀 공정의 범위에서, 셀룰로오스 강화 리오셀 섬유들은, NMMO-물 혼합물 내에서 셀룰로오스의 포화 외에도, 여전히 과량의 셀룰로오스 섬유들이 방사 용액 내에 잔존하고 함께 방사되는 것을 통해 제조될 수 있다. 이는 "섬유 내 섬유 강화"의 효과를 통해 결과에 따른 리오셀 섬유의 추가적인 강도 개선을 달성할 수 있다. 그렇게 하여, 텍스틸들과 같은 출발 물질들을 통해 야기되는 추가 강도 감소 효과들을 보상할 수 있다. 이런 방식으로, 예컨대

i) NMMO 내에서는 헌 텍스틸들 내에서 이미 섬유들로서 존재하는 용해성 이종 구성성분들은 거의 함께 이용되지 않을 수도 있으며;

ii) 헤미셀룰로오스처럼 강도를 감소시키는 추가 당류들이 통합될 수도 있으며; 그리고

iii) 단쇄 길이를 갖는 셀룰로오스 섬유 성분들이 보다 더 많은 양으로 이용될 수도 있다.

그렇게 하여, 이종 섬유들 및 이물질들 역시도 강화 특성들을 보유하는 것이 아니라 오히려 강도를 감소시키는 리오셀 섬유 내에 통합된다.

보통, 예컨대 단쇄 길이는 강도 감소를 야기한다. 엘라스테인 및 선택적인 추가 합성물질들의 언급한 보상을 통해, 단쇄 셀룰로오스의 높은 비율에도 불구하고, 다시 비재생 셀룰로오스의 값에 가까운 강도가 달성될 수 있다. 특히 물질 순환을 수회 거치면서 사슬 길이는 기본적으로 감소되게 된다. 이 경우, 외부 영향(햇빛, 세척, 노후화, 화학약품)을 통해, 이전 제조, 사용 및 폐기 주기의 범위에서 상응하는 셀룰로오스 사슬들은 파열되며, 이는 일반적으로 제조할 성형체 내에서 상대적으로 더 짧은 단쇄 길이로 이어질 수 있다.

여기서 "헤미셀룰로오스"란 용어는 식물 바이오매스(plant biomass)에서 가변하는 조성으로 생기는 폴리사카라이드(다당류)의 혼합물에 대한 총칭으로서 해석될 수 있다. 가장 빈번하게 생기는 단량체(모노사카라이드, 단당류)로서 지칭될 수 있는 경우는 펜토오스(pentose), 예컨대 크실로오스(xylose) 및 만노오스(mannose)이다.

또 다른 실시예에 따라서, 출발 물질은, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리우레탄 및 폴리에테르로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나의 추가 합성물질을 함유한다. 이런 경우, 추가 합성물질의 기술적으로 복잡하고 비용 집약적인 감소가 적어도 부분적으로 생략된다는 장점이 있다. 그 대신, 적어도 하나의 추가 합성물질의 존재는 심지어 제조할 섬유의 특성들에 바람직한 방식으로 영향을 미칠 수 있고 상기 특성들을 제어할 수 있다.

또한, 또 다른 실시예에 따라서, 본원의 방법은, 제1 추가 합성물질이 셀룰로오스 함유 성형체 내에 실질적으로 유지되는 방식으로, 셀룰로오스 함유 성형체를 제조하기 위해 출발 물질의 제1 추가 합성물질, 특히 폴리에스테르, 폴리아미드 및 폴리에테르로 구성되는 군에서 선택되는 적어도 하나를 적어도 부분적으로 유지하는 유지 단계를 더 포함한다. 이런 경우, 마찬가지로, 추가 합성물질의 기술적으로 복잡하고 비용 집약적인 감소는 적어도 부분적으로 생략된다는 장점이 있다. 그 대신, 적어도 하나의 추가 합성물질의 존재는 심지어 제조할 섬유의 특성들에 바람직한 방식으로 영향을 미치고 상기 특성들을 제어할 수 있다.

그에 추가로, 또는 그 대안으로, 본원의 방법은, 제2 추가 합성물질이 셀룰로오스 함유 성형체 내에 실질적으로 유지되지 않는 방식으로, 출발 물질에서부터 제2 추가 합성물질, 특히 폴리에스테르, 폴리아미드 및 폴리에테르로 구성되는 군에서 선택되는 하나를 제거하는, 특히 완전하게 제거하는, 추가로 특히 바람직하게는 선택적으로 제거하는(선택적으로 감소시키는) 제거 단계를 더 포함한다. 이런 경우, 합성물질들, 예컨대 PET 및 PUR의 의도되는 비율들이 특히 적합하게(목표한 바대로) 설정될 수 있다는 장점이 있다. 이런 경우, 제1 추가 합성물질과 제2 추가 합성물질은 동일할 수 있다. 마찬가지로, 제1 추가 합성물질과 제2 추가 합성물질은 서로 상이할 수 있다.

그에 상응하게 제조되는 재생 (리오셀) 성형체는 자신의 특성들과 관련하여 비재생 셀룰로오스 섬유의 특성들과 매우 유사할 수 있다. 특히 특성들은 재생 리오셀 직물의 추가적 첨가를 통해 비재생 리오셀 섬유들의 특성들에 훨씬 더 근접될 수 있으며, 그럼으로써 측정 기술 측면에서 거의 차이를 확인할 수 없게 된다.

또한, 또 다른 실시예에 따라서, 본원의 방법은, i) 셀룰로오스와, 적어도 하나의 합성물질, 특히 엘라스테인, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리에테르 및 폴리우레탄으로 구성되는 군에서 선택되는 합성물질을 함유하는 적어도 하나의 추가 출발물질을 공급하는 공급 단계이며, 출발 물질 내의 합성물질의 비율과 추가 출발 물질 내 합성물질의 비율은 서로 상이한, 상기 공급 단계와; ii) 재생 셀룰로오스 성형체가 적어도 하나의 기결정 특성을 보유하는 방식으로 출발 물질 및 추가 출발 물질을 기반으로 셀룰로오스 함유 성형체를 제조하는 제조 단계를; 포함한다. 이런 경우, 실질적으로 화학 공정을 추가로 사용하지 않고 합성물질의 의도되는 비율들이 그에 상응하게 설정되고 영향을 받을 수 있다는 장점이 있다.

바람직한 실시형태에서, 출발 물질들 내에 함유되는 합성물질의 잔류량은 특정량(specific amount)으로 설정된다. 이런 경우, 다수의 특정 출발 물질의 첨가 후에 제조되는 재생 셀룰로오스 성형체는 의도되는 합성물질 농도 내지 조성, 및 그에 상응하게 특정 화학적/물리적 특성들을 보유할 수 있다. 이는, 예컨대 비재생 리오셀 섬유의 특성들에 상응하는 특성들일 수 있다.

특히 헌 옷들 및/또는 의복 제작에서 발생한 잔류물들과 같은 출발 물질들의 다양한 조성들을 혼합하는 것을 통해, 특정한 특성, 예컨대 엘라스테인 및 선택적으로 적어도 하나의 추가 합성물질의 농도가 설정되며, 그리고 그에 따라 후속하는 이용 및/또는 기능화가 목표한 바대로 제어된다.

또 다른 바람직한 실시형태에서, 상이한 조성의 여러 출발 물질은, 상이한 합성물질들의 의도되는 비율들이 설정되는 방식으로 혼합된다. 이런 (단지 출발 물질들의 혼합을 통해서만 달성되는) 화학 감소식/화학 없는 실시 변형예는 자원 소모량과 관련하여, 그리고 생태학적 관점들을 기반으로 매우 바람직한 것으로서 평가될 수 있다.

일 실시예에 따라서, 본원의 방법은, 성형체의 프리폼에서부터 성형체를 수득하기 위해 침전된 셀룰로오스를 후처리하는 후처리 단계를 포함할 수 있다. 상기 선택적인 후처리 단계는 예컨대 수득되는 셀룰로오스 필라멘트들을 건조하고 함침하고, 그리고/또는 성형하는 단계를 포함할 수 있다. 상응하는 후처리 단계를 통해, 리오셀 공정의 종료 시 적용 고유의 방식으로 성형체 제조를 종료할 수 있다.

일 실시예에 따라서, 출발 물질의 섬유들 및/또는 성형체의 섬유들은 매끄러운 원형 외부 표면을 보유할 수 있다. 도 3에 도시된 것처럼, 리오셀 공정에 의해 추출된 셀룰로오스 섬유들은 상기 유형의 형태를 특징으로 하며, 그리고 그로 인해 천연 무명에서 생기거나, 또는 비스코스 공정에 의해 수득되는 것과 같은 다른 섬유 형태들과 대조를 이룬다.

본 발명에 따라 제조된 성형체들은 예컨대 포장 재료, 섬유 재료, 텍스틸 복합 재료, 섬유 복합 재료, 섬유 플리스, 침상 펠트(needled felt), 퀼트 무명(quilting cotton), 직물, 편물로서; 이불 시트와 같은 가정용 텍스틸들로서, 의류들로서, 충전제, 플로킹 재료(flocking material), 깔개, 배내옷 또는 매트리스와 같은 병원용 텍스틸들로서; 단열 담요, 신발 깔창 및 붕대를 위한 옷감으로서; 이용될 수 있다. 본 발명의 실시예들은 매우 다양한 기술 분야들에서뿐만 아니라 의료, 화장품 및 건강 분야에서도 적용될 수 있다. 의료 분야에서, 예컨대 상처 치료 및 상처 치유를 위한 재료들은, 기계적 특성들을 결정하는 캐리어와, 특히 피부 및 상처의 표면과 호환될 수 있는 생호환 코팅 재료(biocompatible coating material)로 합성될 수 있다. 수많은 다른 적용도 가능하다.

하기에서는 본 발명의 예시적인 실시예들이 하기 도면들을 참조하여 상세하게 기술된다.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 재생 셀룰로오스 성형체를 제조하기 위한 방법의 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 리오셀 공정을 이용하여 재생 셀룰로오스 성형체를 제조하기 위한 장치를 도시한 도면이다.
도 3은 리오셀 공정에 의해 제조된 셀룰로오스 섬유를 도시한 도면이다.
도 4는 비스코스 공정에 의해 제조된 셀룰로오스 섬유를 도시한 도면이다.
도 5는 목화에서 추출한 천연 셀룰로오스 섬유를 도시한 도면이다.

여러 도면에서 동일하거나 유사한 컴포넌트들에는 동일한 도면부호들이 부여된다.

도면들을 참조하여 예시적인 실시예들을 기술하기 전에, 본 발명의 예시적인 실시예들이 도출되는 근거가 되는 일부 기본적인 고려사항이 요약된다.

본 발명의 예시적인 실시예에 따라서, 출발 물질들에서의 잔여 폴리머들은 셀룰로오스 섬유들 아래쪽에서 접착 강화제로서, 또는 리오셀 성형체 안쪽에서 열가소성 특성 강화제로서 이용된다. 상기 잔여 폴리머들은 실질적으로 생산 공정에서 정해진 단계를 완료할 때까지 불활성 상태로 유지된다. 특히, 그에 따라, (열용융 접착제(hot-melt adhesive)와 유사한 방식으로) 열을 통해 직물의 추후의 보강이 달성된다(예컨대 다림질이 필요 없는 셔츠, 주름잡기 등). 높은 형태 안정성의 특성을 보유하는 (예컨대 다림질이 필요 없는) 직물들의 제조를 위해서는, 통상 복잡한 방법이 사용된다. 이는, 액체 암모니아를 이용한 처리처럼, 매우 복잡한 화학적 방법들의 조합일 수 있다. 이런 방법은 오랜 시간 셔츠가 신품처럼 보이게 한다. 동일하게, 무명 셀룰로오스의 분자들 간에 탄성 브리지(elastic bridge)가 형성되는 소위 "습윤 가교 결합(wet cross-linking)"도 가능하다. 상기 브리지는 세척 후에 옷감의 주름을 다시 편다. 그러나 "합성수지"를 이용한 습윤 가교 결합은 매우 정밀한 작업 방식을 요구한다.

그러나 일 실시예에 따라서 잔여 폴리머들(예: 헌 텍스틸들의 엘라스테인에서의 폴리우레탄)의 비율을 목표되는 방식으로 제어함으로써, 리오셀 섬유 내에서 소정의 열가소성이 달성되며, 이런 열가소성은 감소 공정을 통해 출발 물질에서의 잔여 폴리머들의 상응하는 비율을, 본 발명의 일 실시예에 따라서, 리오셀 공정을 통해 다시 리오셀 성형체 내로 되돌린다.

본 발명의 또 다른 예시적인 실시예에 따라서, 잔여 폴리우레탄, 특히 열가소성 폴리우레탄(TPU)의 열가소성 특성들이 사용된다. 이런 물질군에서 공지된 경질상(hard phase) 및 연질상(soft phase) 그리고 그의 상이한 결정화도와 관련한 상이한 특성들은 추가 요인으로서 처리 시간 및 처리 온도(다시 말해 방사 용액 내에서 머무름 기간 및 방사 용액의 온도)의 제어를 통해 잔여 합성물질들의 기능화에 추가될 수 있다. 이 경우, 하기 특성들이 조합된다:

i) 높은 결정이면서 다른 면에서는 투명한 TPU는 물질의 다양한 사용 가능성 및 높은 변동폭을 위한 적용 분야들에서 보충된다.

ii) 메틸렌디페닐이소시아네이트(MDI)에 결합된 연질상은 한편으로 아디핀산을 기반으로 1000과 2000g/mol의 몰질량을 갖는 폴리에스테르디올로 구성되거나, 또는 상기 연질상은 순수한 폴리카프로락톤으로 구성된다. 다른 한편으로, 테트라히드로푸란 또는 C2,C3-글리콜로 이루어진 폴리에테르디올이 가능하다. 이제, 각각의 적용 사례에 따라서, 어느 연질상이 적합한지를 판단할 수 있다. 2가지 주요 관점은 에테르-TPU의 산화 민감성과 에스테르-TPU의 가수분해 민감성이다.

유기 화학 분야에서는, 산소와 에테르가 반응하여 히드로과산화물 및 알코올을 생성하는데, 이런 반응은 폴리머의 경우 사슬 파괴(chain breaking), 다시 말하면 몰질량 분해로 이어진다. 이는, 유효수명을 적당하게 높이기 위해, 상응하는 노후화 방지제(예: 방해 페놀)를 이용하여 폴리에테르 유형들을 안정화할 필요성을 조건으로 요구한다. 시간에 걸쳐 100℃에서 공기 중 노후화 조건에서 에테르-TPU와 에스테르-TPU를 비교하면, 폴리에스테르의 보다 더 적합한 내성은 매우 분명해진다. 여기서 보관 기간에 걸친 인장 강도의 감소가 측정되었다.

그와 달리, 에테르-TPU는 가수분해 및 미생물 분해에 대해 우수한 저항성을 특징으로 한다. 그러므로 외부 영역에서 극도의 적용분야들이 폴리에테르 유형을 위한 적합한 사용 프로파일이다. 빛 작용이 높은 경우, 추가로 UV 광을 통한 손상에 대해 안정화될 수 있다.

전술한 논의를 기반으로, 연화제를 사용하지 않는 연질 TPU의 영역에 적용할 수 있다. 이는 종래에 성공하지 못했는데, 그 이유는 경질상 비율의 감소에 의해 TPU는 더 이상 연질이 되는 것이 아니라, 더욱더 소성화되며, 그리고 정당한 시간 이내에 완성품을 제조할 수 있도록 하기 위해 열가소성 처리 후에는 너무 느리게 재결정화되기 때문이다. 또한, 또 다른 효과도 확인할 수 있는데, 이는 짧은 경질상 블록들의 느린 결정화이다. 요컨대 경질상 비율이 분명하게 감소된다면, 결정화 블록들 역시도 뚜렷하게 더 짧아진다. 이는 용융 온도를 감소시키긴 하지만, 그러나 재결정화 역시도 감소시킨다. 이처럼 느린 결정화는 그 외에도 처리 후에 물질의 점진적인 재경화를 야기한다.

출처(origin)가 알려지지 않고 인도된 출발 물질의 경우 상응하는 상세 물질 매개변수들도 자주 공지되어 있지 않기 때문에, 방사 용액 내에서 기술한 공정 처리 매개변수들(시간 및 온도)의 동적 매칭을 통해, 재생 PUR의 대부분에 대해 의도되는 물질 특성들을 달성하는 보편성(universality)이 분명해진다. 그 대안으로, 재생원료 내 PUR의 상이한 변이체들에 대해 상응하는 비율의 가변을 통해, 결과에 따른 리오셀 성형체의 물질 매개변수들을 저하시키지 않으면서, 공정 안정성의 매칭(경우에 따라서는 심지어 연속 공정의 범위에서 동적 매칭)이 달성될 수 있다.

도 1에는, 본 발명의 예시적인 실시예에 따라서 재생 셀룰로오스 성형체(102)(도 2 비교)를 제조하기 위한 방법의 흐름도(50)가 도시되어 있다.

출발 물질(110)(도 2 비교)은 셀룰로오스와 엘라스테인을 함유하고 선택적으로 추가 합성물질들을 함유하며, 그리고 헌 옷들, 및/또는 의복 제작에서 발생하는 잔류물들의 형태로 존재한다.

블록(60)에 의해 도시된 것처럼, 상기와 같이 제조된 출발 물질(110)은, 헌 옷들의 경우, 소비자에 의해 예컨대 의류로서 이용될 수 있다. 소비자가 의류를 폐기한다면, 상기 의류는 사용후 소비재 출발 물질(110)로서 후속하는 리오셀 또는 비스코스 공정을 위해 이용될 수 있으며, 리오셀 공정은 하기에서 더 상세하게 기술된다.

그 대안으로, 또는 그에 보충하여, 동일하게 셀룰로오스를 함유한 사용전 소비재 출발 물질(110), 예컨대 의복 제작에서 발생한 자투리 잔류물을 이용할 수도 있다.

하기에서는, 적어도 부분적으로 셀룰로오스를 함유한 출발 물질(110)을 기반으로 본 발명의 일 실시예에 따라서 셀룰로오스로 이루어진 성형체(102)가 어떻게 제조될 수 있는지 그 방법이 기술된다. 이를 위해, 출발 물질(110)은 리오셀 공정을 실행하기 위한 장치(100)(도 2 참조)로 공급된다(도면부호 78 비교).

상기 장치에서, 맨 먼저, 압쇄(shredding)를 통해 출발 물질(110)의 기계적 분쇄 단계(62)가 수행될 수 있다. 그렇게 하여, 특히 큰 비-셀룰로오스 불순물들, 예컨대 출발 물질(110)을 생성하기 위해 적어도 부분적으로 이용되었던 헌 옷들의 단추들, 솔기들 및 날염들이 출발 물질(110)에서 제거될 수 있다. 기계적 분쇄 단계(66)를 통해, 출발 물질(110)은 예컨대 단일 섬유들(single fiber)로서 분리될 수 있다.

또한, 리오셀 공정을 위해 셀룰로오스를 함유하는 다른 재료들과 함께 셀룰로오스를 함유한 출발 물질(110)을 사용할 수도 있다(블록 64 참조). 따라서, 출발 물질(110)은 셀룰로오스와 적어도 하나의 합성물질을 함유한 추가 출발 물질과 혼합될 수 있다(블록 64 참조). 상기 공급된 추가 출발 물질은, 출발 물질(110) 내 합성물질의 비율과 다른 비율의 합성물질들을 함유한다. 이제 재생 셀룰로오스 성형체의 제조는 출발 물질(110) 및 추가 출발 물질을 기반으로 실행될 수 있으며, 그럼으로써 재생 셀룰로오스 성형체(102)는 기결정 비율의 합성물질들을 함유하게 된다. 그 대안으로, 또는 그에 보충하여, 추가 출발 물질은 의복 제작에서 발생한 잔류물들 역시도 함유할 수 있다.

기계적 분쇄 단계(62) 직후에, 또는 혼합 단계(64) 직후에, 추가 용매(116)(예컨대 N-메틸모르폴린-N-옥사이드(NMMO)와 같은 예컨대 삼차 아미노 옥사이드) 내에서 (순수하거나 혼합된) 출발 물질(110)의 직접 용해 단계(68)가 바람직하게는 화학적 전처리 없이 수행될 수 있다. 더욱 정확하게 말하면, 기계적으로 분쇄된(그리고 선택적으로 혼합된) 출발 물질(110)은 특히 화학적 세정 없이, 그리고 점도의 설정 없이도 곧바로 용액으로 변환될 수 있다. 이런 방식으로, 제조 방법 내지 재생 방법은 특히 간단하면서도 신속하게, 그리고 환경 친화적으로 수행될 수 있다. 놀라운 점으로 확인된 점에 따르면, 기계적 분쇄 단계(62) 후에 출발 물질(110) 내에 엘라스테인이 잔존하는 이물질로서 (그러나 추가 합성물질들 역시도) 리오셀 공정을 방해하지 않으며, 그리고 회수된 리오셀 셀룰로오스의 품질에 부정적인 영향을 미치지 않는다. 반면, 소정 양의 엘라스테인은, 제조된 셀룰로오스 섬유들의 특성들을 악화시키는 것이 아니라 심지어 상기 특성들을 개선시키기 위해, 상기 셀룰로오스 섬유들 내에 잔존할 수 있다. 소정 양의 잔존하는 폴리에스테르 역시도 수득된 제품을 방해하지 않는다.

그 대안으로, 본원의 방법은, 기계적 분쇄 단계(62) 후에(또는 혼합 단계(64) 후에), 그리고 용해 단계(68) 전에, 출발 물질(110)을 화학적으로 세정하는 선택적 세정 단계(66)를 포함할 수 있다. 상기 선택적인 세정 단계(66)는 예컨대 표백을 통해 염료들을 적어도 부분적으로 제거하는 제거 단계를 포함할 수 있다. 그렇게 하여, 용매(116) 내에서 출발 물질(110)을 후속하여 용해하는 용해 단계(68) 전에, 예컨대 흰색 또는 회색 성형체(102)를 제조하기 위해, 출발 물질(110)을 완전하게, 또는 부분적으로 탈색할 수 있다. 그 대안으로, 또는 그에 보충하여, 선택적인 화학적 세정 단계(66)의 범위에서 출발 물질(110)에서는 (출발 물질의 용해 단계(68) 전에 또는 후에) 출발 물질(110)의 섬유들을 가교 결합하는 가교제들이 적어도 부분적으로 제거될 수도 있다. 상기 가교제들이 출발 물질(110)의 섬유들 사이에 존재하는 적용 분야에서, 출발 물질(110)에서는 예컨대 알칼리성 전처리 또는 산성 전처리에 의해 상기 가교제들이 완전하게, 또는 부분적으로 제거될 수 있다. 이는, 출발 물질(110)의 용해성을 추가로 개선시킨다. 세정 단계(66)에 의해서는, 선택적으로 의도된다면 합성물질의 적어도 일부분이 제거될 수 있다. 예컨대 이런 방식으로 제조할 성형체(102) 내의 합성물질의 비율이 설정되고 영향을 받을 수 있다.

용매(바람직하게 NMMO) 내에서 출발 물질(110)의 용해 단계(68) 후에, 수득된 리오셀 방사 용액(104)은 하나 또는 복수의 방사 노즐을 통해 압착될 수 있으며, 그럼으로써 꿀 점성의 점도(honey-viscous viscosity)를 갖는 실들(thread) 내지 필라멘트들이 형성되게 된다(상기 방사에 관계되는 블록 70 참조).

상기 실들 내지 필라멘트들을 낙하하는 동안, 그리고/또는 그 후에, 상기 실들 내지 필라멘트들은 수성 환경과 상호작용 방식으로 연결되고 그렇게 하여 희석된다. 그렇게 하여, 실들 내지 필라멘트들의 용매(116)의 농도는, 수성 안개 내지 수성 액욕 내에서, 리오셀 방사 용액이 셀룰로오스 필라멘트들로 이루어진 고체 위상으로 변환되는 정도로 감소된다. 달리 표현하면, 셀룰로오스 필라멘트들의 침전 또는 응고가 발생한다(도면부호 72 참조). 그렇게 하여, 성형체(102)의 프리폼이 수득되게 된다.

다시 말해, 재생 셀룰로오스, 및 셀룰로오스 내에 내포된 엘라스테인을 함유하는 성형체(102)의 제조 단계(80), 특히 리오셀 공정을 이용한 용해 단계(68), 방사 단계(70) 및 후속 침전 단계(72)는 자체에 셀룰로오스 및 엘라스테인을 함유하는 출발 물질(110)을 기반으로 수행된다.

또한, 본원의 방법은 성형체(110)의 프리폼에서 성형체(102)를 수득하기 위해 침전된 리오셀 셀룰로오스를 후처리하는 후처리 단계(74)를 포함할 수 있다. 상기 후처리 단계는 예컨대 수득된 필라멘트들을 건조하고, 함침하고, 그리고/또는 최종 성형체(102)로 성형하는 단계를 포함할 수 있다. 예컨대 성형체(102)는 기술한 제조 방법을 통해 섬유들, 포일, 직물, 플리스, 볼, 다공성 스펀지 또는 비드들로 처리될 수 있고 그런 다음 추가 사용 공정으로 공급될 수 있다(도면부호 76 참조).

바람직하게는, 성형체(102)의 사용 후에, 성형체의 셀룰로오스 및 엘라스테인은, 추가 방법이 도면부호 78과 74 사이의 방법 단계들에 상응하게 수행됨으로써, 새로 회수될 수 있다(블록 80 참조). 그 대안으로, 성형체(102)의 셀룰로오스, 엘라스테인 및 선택적인 추가 합성물질은 다른 공정(추가 블록 80 참조)에서, 예컨대 비스코스 공정에서 회수될 수 있다. 이처럼 반복되는 방법 단계들을 이용한 재생의 수회 반복성은, 섬유 특성들, 특히 강도의 개선이 엘라스테인 함유 셀룰로오스 출발 물질들의 재생을 통해 놀랍게도 충분히 가능해진다는 지식을 통해 가능해진다.

도 2에는, 도 1을 참조하여 기술한 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 리오셀 공정을 이용하여 셀룰로오스 및 엘라스테인을 함유한 출발 물질을 기반으로 재생 셀룰로오스 성형체(102)를 제조하기 위한 장치(100)가 도시되어 있다.

다시 말해, 도 2에는, 예컨대 플리스(부직포)의 형태로, 섬유, 포일, 볼, 텍스틸 패브릭, 스펀지로서, 또는 비드들 또는 플레이크들의 형태로 제조될 수 있는 셀룰로오스 함유 성형체(102)를 제조하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 장치(100)가 도시되어 있다. 도 2에 따라서, 성형체(102)는 방사 용액(104)에서 직접적으로 제조된다. 이 경우, 방사 용액은 (특히 공기 중 습기로 이루어진) 응고 유체(106) 및/또는 응고욕(191)(coagulation bath)(선택적으로 예컨대 N-메틸모르폴린-N-옥사이드(NMMO)와 같은 삼차 아미노 옥사이드를 함유하는 예컨대 수욕)에 의해 성형체(102)로서의 셀룰로오스 섬유들(108)로 변환된다. 본원의 장치(100)에 의해서는, 리오셀 공정이 실행될 수 있다. 이런 방식으로, 성형체(102)로서, 예컨대 이산 길이(discrete length)를 갖는 무한 필라멘트들 또는 섬유들(108) 또는 실질적으로 무한 필라멘트들 및 섬유들(108)의 혼합물들이 제조될 수 있다. 각각 하나 또는 복수의 (방사 구멍들로서도 지칭될 수 있는) 개구부(126)를 포함하는 복수의 노즐은 리오셀 방사 용액(104)을 방출하기 위해 제공된다.

도 2에서 추론할 수 있는 것처럼, 저장 탱크(114)로는, 계량 공급 장치(113)를 통해 셀룰로오스 기반 출발 물질(110)이 공급될 수 있다.

일 실시예에 따라서, 셀룰로오스 기반 출발 물질(110) 내로 물 유입은 하기에서 보다 더 상세하게 기술되는 용매(116)(특히 NMMO)를 통해 수행될 수 있다. 또한, 셀룰로오스 기반 출발 물질(110) 자체는 이미 소정의 잔류 수분(residual humidity)을 함유할 수 있다(건조한 펄프는 예컨대 보통 5중량 퍼센트 내지 8중량 퍼센트의 잔류 수분을 함유함). 특히 기술한 실시예에 따라서, 출발 물질(110)은 사전 습윤화 없이 곧바로 물과 용매(116)로 이루어진 혼합물 내에 제공될 수 있다. 이런 경우, 도 2에 도시된 선택적인 물 탱크(112)는 생략될 수 있다.

대안의 실시예에 따라서, 셀룰로오스를 함유한 출발 물질(110)은, 결과적으로 습윤 셀룰로오스(wet cellulose)를 제공하기 위해, 추가로 습윤화될 수 있다. 이런 목적을 위해, 물은 선택적인 물 탱크(112)에서부터 계량 공급 장치(113)를 통해 저장 탱크(114)로 공급될 수 있다. 그러므로 제어 장치(140)에 의해 제어되는 계량 공급 장치(113)는 설정 가능한 상대 양의 물 및 출발 물질(110)을 저장 탱크(114)로 공급할 수 있다.

적합한 용매(116), 바람직하게는 예컨대 N-메틸모르폴린-N-옥사이드(NMMO)와 같은 삼차 아미노 옥사이드, 또는 용매(116)의 수성 혼합물, 예컨대 물 내의 76% 용액의 NMMO는 용매 탱크 내에 포함된다. 용매(116)의 농도는 농도 조절 장치(118) 내에서 순수 용매 또는 물의 첨가를 통해 설정될 수 있다. 이런 경우, 용매(116)는 혼합 유닛(119) 내에서 출발 물질(110)과 정의 가능한 상대 양으로 혼합될 수 있다. 또한, 혼합 유닛(119) 역시도 제어 유닛(140)에 의해 제어될 수 있다. 그렇게 하여, 농도 조절된 용매(116) 내 셀룰로오스를 함유한 출발 물질(110)은 용해 장치(120) 내에서 설정 가능한 상대 양으로 용해되며, 그럼으로써 리오셀 방사 용액(140)이 수득되게 된다. 리오셀 공정에 따라 재생 셀룰로오스 성형체들의 제조를 위한 방사 용액(104) 내 출발 물질(110), 물 및 용매(116)와 같은 성분들의 (방사 범위(spinning window)로서도 지칭되는) 상대 농도 범위들은 통상의 기술자에게 공지된 것처럼 적합하게 설정될 수 있다.

리오셀 방사 용액(104)은 (다수의 방사 빔(spinning beam) 또는 제트(122)(jet)를 구비하여 형성될 수 있는) 섬유 생성 장치(124)로 공급된다.

리오셀 방사 용액(104)이 제트들(122)의 개구부들(126)을 통해 안내된다면, 리오셀 방사 용액은 이 리오셀 방사 용액(104)에서부터 복수의 평행 실(parallel thread)로 분할된다. 기술한 공정 제어는, 리오셀 방사 용액(104)을 점점 더 길어지고 얇은 실들로 변형하며, 이들 실의 특성들은 제어 유닛(140)을 통해 제어되는 공정 조건들의 상응하는 설정을 통해 설정될 수 있다. 선택적으로, 가스 흐름은, 개구부들(126)에서부터 섬유 수용 유닛(132) 쪽으로 리오셀 방사 용액의 경로 상에서 리오셀 방사 용액(104)을 가속화할 수 있다.

리오셀 방사 용액(104)이 제트들(122)을 통과하여, 그리고 추가로 하류로 이동된 후에, 리오셀 방사 용액(104)의 길고 얇은 실들은 응고 유체(106)와 상호작용한다.

응고 유체(106)(예: 물)와의 상호작용 동안, 리오셀 방사 용액(104)의 용매 농도는 감소되며, 그럼으로써 출발 물질(110)의 셀룰로오스는 적어도 부분적으로 길고 얇은 (항상 여전히 용매 및 물의 잔류물을 함유할 수 있는) 셀룰로오스 섬유들(108)로서 응고되고 침전된다.

압출된 리오셀 방사 용액(104)에서부터 개별 셀룰로오스 섬유들(108)의 초기 형성 동안 또는 후에, 셀룰로오스 섬유들(108)은 섬유 수용 유닛(132) 상에 수용된다. 셀룰로오스 섬유들(108)은 도 2에 도시된 응고욕(191)(예컨대 선택적으로 NMMO와 같은 용매를 함유하는 수욕) 내로 침지될 수 있으며, 그리고 응고욕(191)의 액체와의 상호작용 동안 자신의 침전 단계를 종료할 수 있다. 응고의 공정 설정에 따라서, 셀룰로오스는 셀룰로오스 섬유들(108)을 형성할 수 있거나(도시된 것처럼, 셀룰로오스 섬유들(108)은 단일 물질일 수 있거나, 또는 상호 간에 통합 용융("merging")될 수 있거나, 또는 분리된 셀룰로오스 섬유들(108)로서 존재할 수 있음), 또는 섬유 수용 유닛(132) 상에서 셀룰로오스 소재의 포일 내지 필름을 형성할 수 있다(도 2에는 미도시).

다시 말해, 셀룰로오스 섬유들(108)은 제트들(122)의 방사 노즐들에서 압출되고 (예컨대 침전/응고를 위한 낮은 농도의 NMMO 및 물을 함유하는) 방사욕 내지 응고욕(191)을 통과하여 안내되며, 이때 셀룰로오스 섬유들(108)은 응고욕(191) 내에서 각각의 편향 롤러(193)를 중심으로 안내되며, 그리고 응고욕(191)의 바깥쪽에서는 인출 갈레트(195)(take-off galette)로 공급된다. 인출 갈레트(195)는, 의도되는 섬도(titer)를 달성하기 위해, 셀룰로오스 섬유들(108)의 추가 이송 및 재연신(re-extension)을 제공한다. 인출 갈레트(195)의 하류에서는, 셀룰로오스 섬유들(108)로 이루어진 섬유 다발이 세척 유닛(180) 내에서 세척되고, 경우에 따라 매끄럽게 가공되며, 그리고 최종적으로 절단된다(미도시).

비록 도 2에는 도시되어 있지 않지만, 응고 단계 동안, 그리고 세척 유닛(180) 내에서 후속하는 세척 단계 동안 셀룰로오스 섬유들(108)에서 제거된 리오셀 방사 용액(104)의 용매(116)는 적어도 부분적으로 회수되거나 재사용될 수 있으며, 그리고 후속 주기에서 다시 저장 탱크(114) 내로 이송될 수 있다.

섬유 수용 유닛(132)을 따르는 이송 동안, (여기서는 셀룰로오스 섬유들(108)의 형태인) 성형체(102)는, 용매 잔류물을 제거하기 위한 세척액이 세척 유닛(180)에 공급됨으로써 상기 세척 유닛에 의해 세척될 수 있다. 그런 후에 성형체(102)는 건조될 수 있다.

더 나아가, 성형체(102)는 후처리로 처리될 수 있다(개략적으로 도시된 후처리 유닛(134) 참조). 예컨대 상기 후처리는 수류 결합(hydroentaglement), 니들 처리(needle treatment), 함침, 가압되어 공급되는 증기를 이용한 증기 처리 및/또는 캘린더링 등을 포함할 수 있다.

섬유 수용 유닛(132)은 성형체(102)를 권취 장치(136)로 공급할 수 있으며, 이 권취 장치 상에 성형체(102)가 권취될 수 있다. 그런 다음 성형체(102)는 롤 상품으로서 엔티티(entity)로 공급될 수 있으며, 엔티티는 성형체(102)를 기반으로 예컨대 행주 또는 텍스틸과 같은 제품들을 제조한다.

도 3에는, 리오셀 공정에 의해 제조된 셀룰로오스 섬유(200)가 횡단면도로 도시되어 있다. 리오셀 공정에 의해 제조된 셀룰로오스 섬유(200)는 매끄러운 원형 외부 표면(202)을 보유하며, 그리고 셀룰로오스 재료로 균일하면서도 거시적인 구멍들 없이 채워져 있다. 그러므로 통상의 기술자라면, 비스코스 공정에 의해 제조된 셀룰로오스 섬유들(도 4에서 도면부호 204 참조) 및 목화에서 추출한 셀룰로오스 섬유들(도 5에서 도면부호 206 참조)과 상기 셀룰로오스 섬유를 분명하게 구분할 수 있을 것이다.

도 4에는, 비스코스 공정에 의해 제조된 셀룰로오스 섬유(204)가 횡단면도로 도시되어 있다. 셀룰로오스 섬유(204)는 구름 형태이며, 그리고 그의 외주연을 따라 다수의 아치형 구조(208)를 포함한다.

도 5에는, 목화에서 추출한 천연 셀룰로오스 섬유(206)가 횡단면도로 도시되어 있다. 셀룰로오스 섬유(206)는 신장(kidney) 형태이며, 그리고 안쪽에 완전하게 에워싸인 중공(hollow)으로서 재료가 없는 공동(210)(lumen)을 포함한다.

도 3 내지 도 5에 따른 섬유들의 유의적인 기하학적 또는 구조적 차이를 근거로, 통상의 기술자라면, 예컨대 셀룰로오스 섬유가 리오셀 공정에 의해, 비스코스 공정에 의해, 또는 목화에서 자연적으로 형성되었는지 그 여부를 명확하게 확인할 수 있다.

그에 보충하여, 주지할 사항은, "함유하는" 및 "포함하는"이 다른 요소들 또는 단계들을 배제하지 않으며 "하나"도 복수를 배제하지 않는다는 점이다. 또한, 역시 주지할 사항은, 상술한 실시예들 중 어느 하나를 참조하여 기술한 특징들 또는 단계들이 앞에서 기술한 실시예들 중 다른 실시예들의 다른 특징들 또는 단계들과 조합되어서도 이용될 수 있다는 점이다. 특허청구범위에 있는 도면부호들은 제한으로서 고려되어서는 안 된다.

Claims (15)

1. 특히 리오셀 공정 또는 비스코스 공정에 따라서 제조되고 엘라스테인을 함유하는 재생 셀룰로오스 성형체(102)에 있어서, 상기 엘라스테인은 상기 성형체(102) 내에 내포되는, 재생 셀룰로오스 성형체(102).
2. 제1항에 있어서, 상기 재생 셀룰로오스 성형체(102)는 최소한 0.1%의 폴리우레탄을 함유하며, 그리고 상기 폴리우레탄의 최소한 10%는 엘라스테인에 할당되는, 재생 셀룰로오스 성형체(102).
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 재생 셀룰로오스 성형체(102)는 0.1% 내지 5%의 엘라스테인을 함유하는, 재생 셀룰로오스 성형체(102).
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 추가로
   폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리우레탄 및 폴리에테르로 구성되는 군에서 선택되는 특히 2% 미만의 적어도 하나의 추가 합성물질을 더 함유하는, 재생 셀룰로오스 성형체(102).
5. 제4항에 있어서, 상기 추가 합성물질의 적어도 일부분은, 에스테르 호환성, 아미드 호환성 및 에테르 호환성으로 구성되는 군에서 선택되는 적어도 하나인 적어도 하나의 호환성을 보유하는, 재생 셀룰로오스 성형체(102).
6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 추가 합성물질은 적어도 부분적으로 상기 셀룰로오스 내에 내포되는, 재생 셀룰로오스 성형체(102).
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 재생 셀룰로오스 성형체(102)는,
   상기 재생 셀룰로오스 성형체(102)는, 섬유, 포일, 볼, 또는 스펀지를 포함하는 군에서 선택되며;
   상기 재생 셀룰로오스 성형체(102)는, 통상적인 리오셀 섬유의 섬유 신축성보다 최소한 10%, 특히 최소한 20%만큼 더 높은 섬유 신축성을 보유하며;
   상기 재생 셀룰로오스 성형체(102)는 통상적인 리오셀 섬유의 강도 값을 보유하며;
   상기 재생 셀룰로오스 성형체(102)는 통상적인 리오셀 섬유에 비해 소섬유 형성의 감소된 경향을 나타낸다는;
   특징들 중 적어도 하나의 특징을 보유하는, 재생 셀룰로오스 성형체(102).
8. 재생 셀룰로오스 성형체(102)를 제조하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은
   셀룰로오스와 엘라스테인을 함유하는 출발 물질(110)을 공급하는 공급 단계(78)이며, 특히 엘라스테인은 상기 출발 물질(110) 내에서 셀룰로오스와 분리되어 존재하고, 상기 출발 물질(110)은 고형체인 것인, 상기 공급 단계(78)와;
   상기 재생 셀룰로오스 성형체(102)가 상기 출발 물질(110)의 엘라스테인의 적어도 일부분을 함유하는 방식으로, 상기 출발 물질(110)을 기반으로, 특히 리오셀 공정 또는 비스코스 공정을 이용하여 셀룰로오스 함유 성형체(102)를 제조하는 제조 단계(80)를; 포함하되, 상기 출발 물질(110)의 엘라스테인의 부분은 상기 재생 셀룰로오스 성형체(102) 내에 내포되어 있는, 재생 셀룰로오스 성형체의 제조 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 재생 셀룰로오스 성형체(102)는 적어도 0.1% 정도 상기 출발 물질(110)에서 기인하는 합성물질의 비율을 함유하는, 재생 셀룰로오스 성형체의 제조 방법.
10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 출발 물질(110)은 완전하게, 또는 부분적으로, 의복 제작 및/또는 헌 옷들에서 발생하는 잔류물들을 함유하는, 재생 셀룰로오스 성형체의 제조 방법.
11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 추가로
    방사 용액(104)을 수득하기 위해, 직접 용해 공정을 이용하여 용매(116) 내에서, 특히 N-메틸모르폴린-N-옥사이드(NMMO) 내에서 상기 출발 물질(110)을 용해하는 용해 단계(68); 및
    셀룰로오스 내에 합성물질, 특히 엘라스테인의 적어도 부분적인 내포가 가능해지는 방식으로 특히 150℃ 미만의 온도에서 방사 노즐들을 통해 상기 방사 용액(104)을 압출하는 압출 단계(70);를 더 포함하는, 재생 셀룰로오스 성형체의 제조 방법.
12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 추가로
    셀룰로오스 섬유, 이물질, 펄프, 헤미셀룰로오스, 및 단쇄 길이를 갖는 셀룰로오스 섬유로 구성되는 군에서 선택되는 적어도 하나의 물질을 상기 방사 용액(104) 내에 공급하는 공급 단계(64)를 더 포함하는, 재생 셀룰로오스 성형체의 제조 방법.
13. 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 출발 물질(110)은, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리우레탄 및 폴리에테르로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나의 추가 합성물질을 함유하는, 재생 셀룰로오스 성형체의 제조 방법.
14. 제13항에 있어서, 추가로
    상기 제1 추가 합성물질이 상기 재생 셀룰로오스 성형체(102) 내에 실질적으로 유지되는 방식으로, 상기 재생 셀룰로오스 성형체(102)를 제조하기 위해 상기 출발 물질(110)의 제1 추가 합성물질을,
    특히 폴리에스테르, 폴리아미드 및 폴리에테르로 구성되는 군에서 선택되는 적어도 하나를 적어도 부분적으로 유지하는 유지 단계; 및/또는
    제2 추가 합성물질이 상기 재생 셀룰로오스 성형체(102) 내에 실질적으로 유지되지 않는 방식으로, 상기 출발 물질에서부터 제2 추가 합성물질,
    특히 폴리에스테르, 폴리아미드 및 폴리에테르로 구성되는 군에서 선택되는 하나를 제거하는, 특히 완전하게 제거하는 제거 단계;를 더 포함하는, 재생 셀룰로오스 성형체의 제조 방법.
15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 추가로
    셀룰로오스와, 적어도 하나의 합성물질을,
    특히 엘라스테인, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리에테르 및 폴리우레탄으로 구성되는 군에서 선택되는 합성물질을 함유하는
    적어도 하나의 추가 출발물질을 공급하는 공급 단계(64)이며, 상기 출발 물질(110) 내의 합성물질의 비율과 상기 추가 출발 물질 내 합성물질의 비율은 서로 상이한, 상기 공급 단계(64); 및
    상기 재생 셀룰로오스 성형체(102)가 적어도 하나의 기결정 특성을 보유하는 방식으로 상기 출발 물질(110) 및 상기 추가 출발 물질을 기반으로 상기 재생 셀룰로오스 성형체(102)를 제조하는 제조 단계를; 더 포함하는, 재생 셀룰로오스 성형체의 제조 방법.

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