KR20210096613A - 튜불러 셀룰로오스 스펀본디드 부직포를 제조하는 방법 및 장치 - Google Patents

튜불러 셀룰로오스 스펀본디드 부직포를 제조하는 방법 및 장치 Download PDF

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KR20210096613A
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Abstract

방적 도프 제조 (8), 방적 시스템 (2), 응고 시스템 (4), 스펀본디드 부직포를 증착 및 배수하기 위한 증착 섹션 (3), 이송 방향으로 스펀본디드 부직포를 수송하기 위한 이송장치 (13, 22), 세척 시스템 (5) 및 건조 시스템 (6)을 포함하는 장치로서,상기 증착 섹션 (3)은, 상기 이송 방향에 따른 증착 섹션(3)의 회전 축과 함께 회전가능하도록 디자인된 장치.

Description

튜불러 셀룰로오스 스펀본디드 부직포를 제조하는 방법 및 장치
본 발명은 튜불러 셀룰로오스 스펀본디드 부직포를 제조하는 장치에 관한 것으로, 방적 도프 제조, 방적 시스템, 응고 시스템, 스펀본디드 부직포의 증착 및 배수하기 위한 증착 섹션, 이송 방향으로 스펀본디드 부직포를 수송하는 수송 장치, 세척 시스템 및 건조 시스템을 포함한다. 게다가, 본 발명은 튜불러 셀룰로오스 스펀본디드 부직포를 제조하는 방법 및 그러한 스펀본디드 부직포의 다양한 용도에 관한 것이다.
셀룰로오스는 이의 특정 성질 때문에 다양한 필터 시스템에서 필터 매체로 사용되며, 추가로 80℃ 이상의 온도에서 사용될 수 있다. 선행 기술에 따라, 접착제로 결합되고 셀룰로오스 또는 셀룰로오스 섬유로 각각 코팅된 부직포 패브릭 또는 압축된 셀룰로오스 필터 카트리지가 있으며, 여기서 예를 들어 페놀 수지는 전형적으로 열가소성 부직포 섬유 웹 상에 셀룰로오스를 결합시키기 위하여 사용된다. 결과적으로, 필터 물질의 제조는 무솔기 필터 튜브 및 필터 카트리지에 비하여 매우 복잡하다. US 7,081,201 및 US 2010/0089819에 설명된 ??터 카트리지는 몇가지 부품들로 구성되며, 이들의 제조는 무솔기 필터 카트리지보다 더 복잡하게 된다. 액체 및 기체 내에서 필터 물질로서 셀룰로오스의 사용은 보다 더 정교한 컴팩팅 또는 코팅 공정을 필요로 하며, 접착제 및 복합체의 사용은 구조 및 장치를 뒷받침한다. 접착에 사용된 수지 및 접착제는 이들이 여과될 매체와 적합하지 않고, 원하지 않는 화학 반응이 여과될 필터 물질 및 매체 사이에서 일어날 수 있다면, 필터의 사용 분야를 제한할 수 있다. 또한, 컴팩트된 셀룰로오스 필터 카트리지에서 짧은 셀룰로오스 섬유는 느슨하게 되어 추가 공정에서 원하지 않는 효과를 유도할 수 있다. 그러므로, 지금까지는 무솔기 필터 튜브 및 필터 카트리지를 결합제 없이 셀룰로오스로부터 직접 제조하는 것은 불가능했다.
예를 들어 셀룰로오스 섬유는 라이오셀 공정(e.g., US 4, 246,221, US 6,306,334, 및 US 5,779,737에 설명된 것처럼)에 따라 제조될 수 있고 이후 다중 공정 단계를 통해 부직포로 가공될 수 있다. 스테이블 섬유의 섬유 직경이 통상 10㎛를 초과하기 때문에, 이로부터 제조된 부직포는 매우 다공성이며 제한된 분야에서만 여과 분야에서 사용될 수 있다.
US 6,358,461, US 8,029,259, US 8,366,988, US 6,306,334에 설명된 것처럼 라이오셀 방적 도프로부터 스펀본디드 부직포를 제조하는 방법은, 2차원 평면 조립체 또는 부직포 각각의 제조 및 사후 처리와 관련이 있다. 이들 부직포는 액체 또는 기체 여과를 위한 필터 물질로 이들을 사용할 수 있게 하는 필수 섬도(finess) 및 기공도(porosity)를 가지고 있지만, 상기 부직포는 여전히 값비싼 사후 처리를 해야 하며 캐리어 웹에 연결될 수 있고, 접혀서 필터 카트리지 내로 통합될 수 있다. 라이오셀 스펀본디드 부직포의 제조를 위한 이전에 알려진 장치는, 장치가 시트 제조품 및 이들의 성질에 대해서만 개발해왔기 때문에 필터 튜브 또는 필터 카트리지 제조를 위해 사용될 수 없다.
튜불러 무솔기 스펀본디드 부직포는 멜트블로운 공정에 의해 열가소성 용융물로부터만 제조될 수 있으며, 이는 US 3,905,736에 설명된 것처럼 - 멜트블로운 노즐을 통해 폴리머 용융물을 압출하는 단계, 이들을 뜨거운 공기로 인출하고(draw) 회전 표면에 이들을 증착시키는 단계에 의해 제조될 수 있다. 열가소성 필라멘트는 여전히 뜨겁기 때문에, 접착점은 필라멘트들 사이의 접촉 점들에서 각 층들 사이에 증착 동안 나타난다. 증착 표면의 회전 및 상술된 접착제 효과로 인하여, 무솔기 스펀본디드 부직포 튜브는 다수의 내부 연결된 부직포층들로부터 형성되며, 여기서 튜브는 연속적으로 인출되어 나오고 연속해서 부직포 웹 내로 가공될 수 있다. 필터 카트리지로 가공하는 것은 US 3,801,400 및 US 3,933,557에 설명되어 있고, 필터 튜브로 가공하는 것은 US 3,905,734 및 US 4,032,688에 설명되어 있다.
스펀본디드 부직포 튜브는 US 8,231,752에 설명된 것처럼 다양한 구성으로 하나 또는 몇 개의 노즐로 제조될 수 있다. US 5,409,642에 따라, 필라멘트 직경은 필터 효과를 개선하기 위하여 개별 층들 사이에서 변화될 수 있다. 스펀본디드 부직포 튜브의 제조는 배치(batchwise)로 수행되거나 또는 US 3,933,557에 설명된 것처럼 연속적으로 수행될 수 있다. 이전 방법은 열가소성 물질로부터 스펀본디드 부직포 튜브를 제조하기 위하여 대부분 사용되어 왔으며, 장치는 이들 원료 물질에 대해 최적화되어 있다. 상기 언급된 변화 가능성을 기초로 하여, 예를 들어 높은 분리 효율성 및 높은 필터 용량을 갖는 필터 카트리지 제조가 가능하다. 지금까지는 주된 열가소성 플라스틱이 상술된 방법으로 사용될 수 있었기 때문에, 사용 분야는 보다 높은 온도(>80℃)에서는 제한되었다.
열가소성 튜블러 스펀본디드 부직포의 제조가 건조 방적 공정으로서 여기서 접착이 압출된 필라멘트의 온도를 변화시키는 것만으로 조절될 수 있기 때문에, 여기 알려진 방법 및 장치는 필터 튜브의 형상화를 위해서만 기능한다. 대조적으로, 셀룰로오스 방적 도프는 셀룰로오스 용액으로서, 온도 효과가 열가소성 플라스틱과 동일한 정도로 사용될 수는 없으나, 접착을 일으키는 다른 방법들을 발견하여야만 한다. 게다가 응고 액체를 셀룰로오스 스펀본디드 부직포의 제조 동안 압출된 필라멘트 위에 스프레이하고, 연속해서 경제, 환경 및 안전성을 이유로 응집제 및 용매 모두를 제거하고 스펀본디드 부직직포 튜브 및 배기 공기로부터 제거 및 회수하여야만 한다. 열가소성 플라스틱에 대한 기존 장치와 대조적으로 셀룰로오스 스펀본디드 부직포 튜브는 또한 증착 후 즉각적으로 배수, 세척 및 건조되어, 제품 내 용매의 양을 최소화하고 제조되는 튜브의 형상은 안정화시켜야만 한다.
지금까지는, 결합제 없이 셀룰로오스 방적 도프로부터 무솔기 필터 튜브 및 필터 카트리지를 직접 제조하는 것이 불가능했다. 기존 장치 및 방법들은 상기 언급된 필요사항들을 만족시키지 못하였기 때문에, 본 발명의 목적은 셀룰로오스 스펀본디드 부직포 튜브를 제조하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다. 특히, 무솔기, 다층의 결합제가 없는 튜블러 셀룰로오스 스펀본디드 부직포, 예를 들어 필터의 직접적인 제조가 가능하게 될 것이다.
상기 목적은 다음을 포함하는, 튜블러 셀룰로오스 스펀본디드 부직포를 제조하는 장치에 의해 얻어진다:
· 방적 도프 제조,
· 방적 시스템,
· 응고 시스템,
· 스펀본디드 부직포의 증착 및 배수를 위한 증착 섹션,
· 이송 방향으로 스펀본디드 부직포를 이송하는 이송 장치,
· 세척 시스템 및
· 건조 시스템,
증착 섹션은 증착 섹션의 회전 축은 이송 방향에 따라 놓여진 증착 섹션의 회전 축과 함께 회전가능하도록 디자인되는 것을 특징으로 한다.
게다가, 흡입 장치는 증착 섹션에 관련되게 제공될 수 있다.
흡입 장치는 증착된 필라멘트로 인하여 튜브의 두께가 증가하는 것을 고려하여 적어도 섹션 내에서 기울어질 수 있다.
상기 흡입 장치는 상기 스펀본디드 부직포의 흡입 및 배수 각각에 대해 사용될 수 있으며 가공 공기의 추출 및 제거를 위해 사용될 수 있다.
추가 실시예에서, 다수의 흡입 장치가 배치될 수 있으며-예를 들어 회전가능한 증착 섹션 바로 아래에 배치되거나, 또는 1 내지 10cm 거리로, 바람직하게는 10~50cm, 보다 바람직하게는 20~40cm에 배치되어 용매-가득한 공정 공기 흐름을 추출하고, 연속해서 이를 용매 회수기로 공급할 수 있다.
게다가, 상기 장치는 용매-가득한 배기 공기를 큰 규모 흡입 장치에 의해 닫혀진 상태에서 제거될 수 있도록 폐쇄될 수 있어(이하 도 2 참조), 주위 공장 공간의 오염이 방지된다.
게다가 절단 장치가 제공될 수 있다.
바람직하게는, 절단 장치는 건조 시스템의 하류에 배치된다.
추가로, 상기 목적은 바람직하게는 셀룰로오스로 제조된 무솔기, 다층 튜브를 제조하는 방법에 의해 달성되며, 여기서 셀룰로오스는 방적 도프로 가공되고 연속해서 방적 시스템으로 압출되어 필라멘트를 형성하고, 뜨거운 공기에 의해 인출되며, 증착 전에 인출된 필라멘트는 접착이 인출된 필라멘트들 사이에서 제자리에 형성되도록 응고액으로 습윤화되고, 제자리에서 서로 접착된 인출된 필라멘트가 회전 트레이에 증착되고, 회전 트레이에 이미 위치된 필라멘트와 추가 접착은 응고 액체에 의해 형성된다.
접착 정도는 특히 응고(응고액의 양, 온도, 농도, 액체 미스트의 표면)에 의해 특별히 영향을 받을 수 있으며, 즉 셀룰로오스 재생에 의해 영향을 받을 수 있다. 이와 관련하여, 이들의 접촉 점에서 몇가지 개별 필라멘트의 융착(fusion)은 접착이라고 한다. 이들이 트레이에 악영향을 주기 전에, 필라멘트들은 이들이 부분적으로 액체로 남아 있어 접촉시 서로 융착할 정도로만 필레멘트를 응고액으로 습윤화시켜, 이로 인하여 접착이 만들어진다. 놀랍게도, 접착제 효과는 접착이 단지 플라이트 내, 즉 스펀본디드 부직포 층 내에서뿐만이 아니라, 이미 증착된 필라멘트와 충돌 공정에서의 필라멘트 사이에서의 충격으로 생성될 수 있으므로, 몇 개의 층들을 가로질러 젖었지만 치수적으로 안정한 튜브가 만들어진다. 본 발명에 따라서, 극단적인 경우에는 응고액이 사용되지 않으며, 최대 접착이 제공된다. 이 경우에, 접착은 구형이거나, 예를 들어 평편할 수 있고 10 μm 내지 500 μm, 바람직하게는 30 μm 내지 300 μm, 보다 바람직하게는 50 내지 200 μm의 직경을 가질 수 있다. 응고액은 다양한 스프레이 및 분무화 시스템을 통해 공정 공기 내로 직접적으로 주사되거나 또는 필라멘트 커튼 위로 스프레이될 수 있다. 물 및 다양한 용매 혼합물, 예를 들어 NMMO/물 혼합물 (N-메틸모르폴린-N-옥시드)이 응고액으로 사용될 수 있다. 응고액 내 NMMO의 농도는 0-45%, 바람직하게는 10 내지 40%, 보다 바람직하게는 20 및 30% 사이일 수 있다. 응고액의 온도는 5°C 및 90°C의 사이, 바람직하게는 10°C 및 70°C의 사이, 보다 바람직하게는 20°C 및 60°C의 사이일 수 있다.
본 발명의 목적은 제자리에서 서로 접착된 인출된 필라멘트의 몇가지 층들로 이루어진 무솔기 셀룰로오스 튜브에 관한 것이다. 접착점의 수 및 크기 모두 대부분 평행하거나 또는 모든 층을 가로질러 서로 독립적으로 유지될 수 있으며, 외부에서 내부로 증가하거나 외부에서 내부로 감소하거나, 또는 튜브 내에서 서너번 변화될 수 있다. 예를 들어, 접착의 수는 외부에서 내부로 증가하거나, 튜브의 직경 절반에서 최대로 도달하고 이후 감소할 수 있다. 상기 변화로 인하여, 튜브의 강도 및 공기 투과성은 각 용도에 따라 조절될 수 있다. 무솔기 셀룰로오스 튜브는 결합제가 없을 수 있다.
본 발명의 일 양상은 제자리에서 서로 접착된 인출된 필라멘트의 몇 개 층들로 이루어진 무솔기 셀룰로오스 튜브에 관한 것이다. 필라멘트의 수 및 평균 직경 모두는 거의 평행하게 일정하거나, 또는 모든 층을 가로질러 독립적으로 일정하거나, 외부에서 내부로 증가하거나, 외부에서 내부로 감소하거나 또는 튜브 내에서 서너번 변화될 수 있다. 예를 들어, 필라멘트의 평균 필라멘트 직경은 외부에서 내부로 감소하거나, 튜브의 직경 반에서 최소에 도달하고 이후 증가할 수 있다. 또한 이 경우에 필터의 흡수 용량, 분리 정도 및 공기 투과도가 상기 변화에 의해 각각 용도에 따라 조절될 수 있다 .
본 발명의 일 양상은 상기 언급된 변화 가능성을 갖는 셀룰로오스 및 열가소성 플라스틱 스펀본디드 부직포로 제조된 무솔기 튜브에 관한 것이다.
본 발명의 일 양상은 상기 언급된 변화 가능성을 갖는 셀룰로오스 스펀본디드 부직포로 제조된 무솔기의 부분적으로 또는 완전히 카본화되거나 각각 활성화된 튜브에 관한것이다. 상기 언급된 변화 가능성을 갖는다.
본 발명의 일 양상은 튜브를 포함하는 필터에 관한 것이다.
마지막으로 본 발명은 식품 산업, 화학 산업, 약제 산업, 자동차 산업, 전기 산업, 오일 산업, 석유 산업, 화장품 산업에서 기체, 액체 및 에멀젼으로부터 물질을 흡착, 화학적 결합 또는 흡수, 에멀젼의 분리, 용적 분리기(droplet separator)로서 폐기 기체의 제진(dedusting), 액체의 탈색, 기체 및 액체의 소독, 음용수 처리, 물 연수화, 기체로부터 오일의 분리, 에멀젼 분리, 탈취를 위한 필터의 용도에 관한 것이다.
본 발명은 무솔기, 다층, 튜블러 셀룰로오스 스펀본디드 부직포의 직접적인 제조를 위한 방법에 관한 것으로, 층의 수와 관련하여 큰 변화 가능성으로 인하여, 접착점, 필라멘트 직경, 튜브 직경 및 튜브의 길이가 다양한 용도 범위에 따라, 특히 여과 분야에 따라 완벽하게 조절될 수 있다.
본 발명의 보다 상세한 설명을 위하여, 필수적 특징은 본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시예를 기초로 다음 도면에 도시된다.
도 1은 본 발명에 따른 방법의 블록 다이아그램을 나타낸다.
도 2는 필터 카트리지 제조를 위한 본 발명에 따른 장치를 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 3은 필터 튜브의 제조를 위한 본 발명에 따른 장치를 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 4a, 4b는 원근법적 설명으로 회전 증착 섹션을 개략적으로 나타낸 전편도이다.
도 5는 와인딩 코어(winding core)가 없는 셀룰로오스 스펀본디드 부직포 튜브의 연속 제조를 위한 본 발명에 따른 장치의 측면도이다.
도 6은 와인딩 코어를 갖는 셀룰로오스 스펀본디드 부직포의 연속 제조를 위한 본 발명에 따른 장치의 측면도이다.
도 7은 와인딩 코어를 갖는 셀룰로오스 스펀본디드 부직포 튜브의 배치 제조를 위한 본 발명에 따른 장치를 나타내는 측면도이다.
도 8은 스펀본디드 부직포 및 필터 카트리지 각각의 부품을 개략적으로 나타낸다.
도 9는 서로 접착된 많은 표면들을 갖는 스펀본디드 부직포 층과 이들 사이의 개방된 기공들을 나타낸다.
도 10은 작은 수의 접착을 갖는 스펀본디드 부직포층을 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 방법의 블록 다이아그램을 나타내며, 여기서 셀룰로오스 방적 도프는 멜트블로운 노즐을 통해 압출되어 미세한 필라멘트를 형성하고 뜨거운 공기에 의해 인출된다. 본 발명에 따라 이들이 회전 실린더에 증착되기 전이라도, 인출된 필라멘트는 제조된 스펀본디드 부직포 튜브의 개별 층 및 개별 필라멘트 사이에 접착이 형성될 정도로만 응고액으로 습윤화된다. 본 발명에 따라, 이들이 회전 실린더에 증착되기 전에서 조차, 인출된 필라멘트가 생산된 스펀본디드 부직포 튜브의 개별 층 및 개별 필라?X느 사이에 접착을 형성할 정도로만 응고액으로 습윤화된다. 이들 접착은 세척 및 건조 후 스펀본디드 부직포 튜브에 충분한 안정성을 부여하여, 마침내 개별 튜브 조각으로 말아지거나 또는 절단될 수 있게 하는 것을 나타낸다. 그러므로 건조 후 몇 개 층들 사이 개별 필라멘트의 접착 및 건조된 후 셀룰로오스의 확연한 수소 결합이 층들을 가로지르는 제조된 스펀본디드 부직포 튜브에 충분한 안정성 및 응집력을 부여하여, 예를 들어 다른 분야의 여과에 사용될 수 있기 때문에, 결합제의 추가는 필요하지 않다.
본 발명에 따른 방법 및 필터 카트리지의 제조를 위하여, 도 2에 설명된 것과 같은 본 발명에 따른 장치(1)가 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 장치(1)는 방적 도프 제조 장치(8), 방적 시스템(2) 및 스펀본디드 부직포를 증착시키는 증착 섹션(3), 응고 시스템(4), 세척 시스템(5)(또는 각각 사후 처리), 건조 시스템(6)(선택적으로 카본화 및 활성화), 절단 장치(7) 및 뜨거운 공기 공급기(9)를 포함한다. 본 발명에 따른 장치(1)에 의해, 필라멘트(10)는 스펀본디드 부직포를 증착시키는 회전 증착 섹션(3)에서 스펀본디드 부직포 튜브(11) 안으로 압출, 인출, 응고 및 형성될 수 있다. 세척 시스템(5) 및 건조 시스템(6)의 하류에서, 연속적으로 제조된 스펀본디드 부직포 튜브는 필터 카트리지(12) 내로 감아지거나, 또는 도 3에 도시된 것처럼, 필터 튜브(18) 안으로 감아진다. 도 3에 따른 장치는 감는 차이를 제외하고는 도 2의 장치와 본질적으로는 동일한 구조를 갖는다.
코어가 없는 본 발명에 따른 제품의 연속 제조는 도 5에 설명된 것과 같은 구동식 이륙 롤러(driven take-ff roller, 13)에 의해 달성될 수 있다. 만약 회전 증착 섹션(3)이 밝게 광택된 샤프트라면, 필터 튜브는 이륙 롤러(13)에 의해 상기 샤프트로부터 인출되고, 상기 노즐 아래 회전 튜브의 선형 움직임이 가능해진다. 회전 증착 섹션(3)은 또한 앞에서 뒤쪽으로 표면에 적어도 하나의 나선형 바늘을 가질 수 있다. 석션 유니트(17)를 갖는 외부 표면에 도 3에 도시된 스펀본디드 부직포 튜브의 마찰 및 튜브 내부에서 회전 나선형 바늘과의 마찰로 인하여, 튜브는 세척 시스템(5)의 방향으로 균일하게 수송된다(스크류 컨베이어 또는 압출기의 송달 원리와 유사함). 그러나, 대안적으로 도 6c에 도시된 바와 같이 코어(23)가 또한 스펀본디드 부직포의 증착에 사용되어 필터 카트리지를 제조할 수 있다. 이 경우에, 구멍 뚫어진 와인딩 코어(23)가 조금씩 공급되고, 연결되어 드라이브 롤러(22)를 통해 연속적으로 더 이송된다. 또 다른 변형은 와인딩 코어(23)로 배치 제조하는 것이며, 이는 도 7에 도시되어 있다. 이 경우에, 필라멘트는 대안적으로 2개 회전 증착 섹션(3) 위로 스프레이되어 스펀본디드 부직포를 증착한다. 상기 스펀본디드 부직포를 증착하기 위한 증착 섹션(3)이 방적 시스템(2)의 노즐 아래로 스프레이 되는 동안, 코어(23)를 포함하는 상기 스펀본디드 부직포 튜브(11)는, 스펀본디드 부직포를 증착하기 위한 제2 증착 섹션(3)으로부터 인출되고 빈코어(23)에 맞춰진다. 스펀본디드 부직포 튜브는 각각 세척되고(선택적으로 화학물질로 사후 처리됨), 건조되고(선택적으로 탄화되고 활성화됨) 가공되거나, 절단되어, 예를들어 필터 카트리지(12)로 절단된다. 바람직한 디자인의 본 장치 및 변형을 하여, 무솔기, 다층의 셀룰로오스 필터 튜브로서 본 장치 및 변형예에서 필터 카트리지는 코어를 구비하거나 구비하지 않고 제조될 수 있다.
도 8는 대략적으로 중앙에 중공 공간 및 스펀본디드 부직포 층을 갖는 필터 카트리지를 개략적으로 나타낸다. 스펀본디드 부직포(11)가 스프레이 동안 필라멘트(10)와 함께 움직이기 때문에, 층들이 점차적으로 움직임을 따라 방적 시스템(2) 아래에서 쌓여진다. 이 경우에 방적 시스템(2)이 사용되거나, 또는 동일하거나 다른 필라멘트 직경을 갖는 서너개의 방적 시스템(2)이 사용될 수 있다. 접착은 방적 시스템에 따라 변화될 수 있고, 그 결과 다른 층, 필라멘트 직경, 기공 크기 및 광범위하게 다양한 성질을 갖는 필터 물질이 만들어질 수 있다는 것을 나타냈다. 도 9는 많은 접착을 갖는 스펀본디드 부직포 층을 나타내는 반면에, 도 10의 스펀본디드 부직포는 많은 개별 필라멘트를 가진다. 비-셀룰로오스 방적 도프, 예를 들어 열가소성 플라스틱 용융물을 사용하는 추가 방적 시스템(2), 예를 들어 열가소성 플라스틱 용융물을 사용하여 셀룰로오스 및 비-셀룰로오스층을 갖는 튜블러 제품을 생산하여, 튜블러 제품의 성질에 영향을 미치는 것이 또한 가능하다.
본 발명에 따른 제품은, 다른 것들 중에서도, 예를들어 필터 카트리지 및 필터 튜브로 가공될 수 있는 셀룰로오스로 제조된 무솔기의 다층 필터 튜브를 포함한다. 본 발명에 따른 제품은 또한 비-셀룰로오스 층을 포함할 수 있고, 화학적으로 각각 사후 처리되거나 또는 기능화되고, 여과 성능을 증가시키고, 내염성을 증가시키고, 이온 교환을 가능하게 하고 여과 매질에 대한 내화학성을 증가키기 위하여 첨가제를 포함할 수 있다. 추가로, 필터 튜브는 부분적으로 또는 완전히 탄화 및/또는 활성화되어 표면 활성 및 흡착 성질을 증가시킬 수 있다. 본 발명에 따른 제품은 예를 들어 여과, 분리, 이온 교환, 액체 및 기체의 소독, 에멀젼의 분리, 오일 분리 및 당해 기술 분야의 통상의 기술자에게 알려진 필터 튜브 및 필터 카트리지의 다른 용도로 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 방법을 위하여, 다양한 펄프, 용매 및 그로부터 생산된 셀룰로오스 방적 도프가 사용될 수 있다. 방적 도프는 셀룰로오스가 적당한 용매, 예를 들어 이온성 액체, 바람직하게는 4-아민옥시드, 보다 바람직하게는 NMMO/물 혼합물에 의해 용해되어, 압출가능하고 방적가능하게 되는 다중 물질 시스템으로 이해된다. 라이오셀 방적 도포의 경우 펄프 함량은 4 ~15%, 바람직하게는 6%~14%, 보다 바람직하게는 7%~13%일 수 있다. 라이오셀 방적 도프의 경우에, 온도는 80℃~160℃, 바람직하게는 90℃~150℃, 보다 바람직하게는 100℃~140℃일 수 있다.
방적 도프는 단일-로(row) 및 다중 로(row) 멜트블로운 노즐(방적 시스템 2)에 의해 압출 및 인출될 수 있다는 것을 나타냈다. 몇가지 연속적으로 배치된 방적 시스템(2)은 다른 필라멘트 직경의 층들을 제조하는데 사용될 수 있다. 단지 하나의 방적 시스템(2)이 사용된다면, 압출 홀 기하구조가 노즐의 일측면으로부터 노즐의 다른 측면으로 크기 및 기하구조 모두가 변화(e.g., 노즐을 따라 더 커지고, 홀은 시작시 원형이고 말단에서는 Y-형상)하여 내부 층에 미세한 필라멘트 및 외부층에 거친 필라멘트, 또는 원형 필라멘트 내부 및 공동 섬유 외부를 제조할 수 있다. 게다가 크기, 경사도 및 기하구조의 조합은 원하는 제품 성질에 따라 달라질 수 있다. 이 경우에 노즐 디자인에 따라, 뜨거운 공정 공기가 압출 개구 다음 또는 개구 근처 홀로부터 나오고 방적 도프 필라멘트를 혼입한다. 필라멘트는 가속화되고 직경은 줄어든다. 연속해서 필라멘트는 공정 공기의 격동에 의해 소용돌이되고 회전 표면 위의 스펀본디드 부직포로서 증착될 수 있다. 노즐 길이는 50mm~2000mm, 바람직하게는 100mm~1000mm, 보다 바람직하게는 200mm~500mm일 수 있다. 셀룰로오스 처리량은 1 kg/h/m 및 500 kg/h/m 사이의 노즐 길이, 바람직하게는 15 kg/h/m 및 250 kg/h/m 사이, 보다 바람직하게는 20 kg/h/m 및 100 kg/h/m 사이 노즐 길이일 수 있다. 노즐의 압출 홀은 0.05 mm 및 3 mm 사이, 바람직하게는 0.2 mm 및 1 mm 사이, 보다 바람직하게는 0.3 mm 및 0.6 mm 사이일 수 있다. 압출 홀 당 펄프 처리량은 0.001 g/홀/min 및 30 g/홀/min 사이, 바람직하게는 0.1 g/홀/min 및 20 g/홀/min 사이, 보다 바람직하게는 1 g/홀/min 및 10 g/홀/min 사이일 수 있다. 단일-로 슬롯 노즐의 경우에, 공기 갭 폭은 0.5 mm 및 5 mm 사이, 바람직하게는 1 mm 및 3 mm 사이, 보다 바람직하게는 1.5 mm 및 2 mm 사이일 수 있다. 다중 로 노즐의 경우에, 공기 출구 직경은 0.5 mm 및 5 mm 사이, 바람직하게는 1 mm 및 3 mm 사이, 보다 바람직하게는 1.5 mm 및 2 mm 사이일 수 있다. 사용된 공정 공기 과압력은 0.1 bar 및 10 bar 사이, 바람직하게는 0.3 bar 및 5 bar 사이, 보다 바람직하게는 0.5 bar 및 2 bar 사이일 수 있다. 이 결과 20mm 노즐 거리에서 공기 출구 속도는 50 m/s 내지 300 m/s, 바람직하게는 70 m/s 내지 250 m/s, 보다 바람직하게는 100 m/s 내지 200 m/s이다. 50 mm 내지 1000 mm, 바람직하게는 200 mm 내지 800 mm, 보다 바람직하게는 300 mm 내지 600 mm의 노즐과 회전 트레이 사이 거리에서, 개별 섬유의 직경은 0.1 μm 내지 100 μm, 바람직하게는 0.5 μm 내지 50 μm, 보다 바람직하게는 1 μm 내지 30 μm이다.
접착의 정도는 구체적으로 응고, 즉 셀룰로오스 재생에 의해 영향을 받을 수 있다는 것을 나타냈다. 이와 관련하여, 이들의 접촉 점에서 몇 개의 개별 필라멘트의 융착은 접착을 의미한다. 이들이 트레이에 악영향을 주기 전에, 필라멘트는 이들이 부분적으로 액체로 남고 접촉시 서로 융합되어 접착이 생길 수 있을 정도로만 응고액으로 습윤된다. 본 발명에 따라, 극단적인 경우에는 응고액이 사용되지 않으며 최대 접착이 생성된다. 이 경우에 접착은 예를 들어 구형 또는 평편할 수 있으며 10 μm 내지 500 μm, 바람직하게는 30 μm 내지 300 μm, 보다 바람직하게는 50 내지 200 μm의 직경을 가질 수 있다. 응고액은 공정 공기 내로 직접적으로 주입되거나 또는 다양한 스프레이 및 분무 시스템을 통해 필라멘트 커튼 위로 스프레이될 수 있다. 물 및 다양한 용매 혼합물, 예를 들어 NMMO/물 혼합물이 응고액으로 사용될 수 있다. 응고액 중 NMMO의 농도는 0-45%, 바람직하게는 10 내지 40%, 보다 바람직하게는 20 및 30%일 수 있다. 응고액의 온도는 5°C 및 90°C 사이, 바람직하게는 10°C 및 70°C 사이, 보다 바람직하게는 20°C 및 60°C 사이일 수 있다.
응고 후, 필라멘트는 회전 증착 섹션(3)에 증착되어, 스펀본디드 부직포를 증착한다. 스펀본디드 부직포를 증착하기 위한 회전 증착 섹션(3)은 각각 금속으로 만들어진 맨드릴 또는 구동 샤프트일 수 있다. 상기 회전 트레이의 직경은 1 cm 및 100cm 사이, 바람직하게는 1.5 cm 및 50 cm 사이, 보다 바람직하게는 2 cm 및 30cm 사이일 수 있다. 노즐 길이에 따라 회전 트레이는 코어없이 연속 제조를 위해서 25 내지 500 cm, 바람직하게는 50 내지 400 cm, 보다 바람직하게는 100 내지 300 cm의 길이를 가질 수 있다(도 5). 도 6에 도시된 바와 같은 코어 관련련 연속 코어 제조에서, 와인딩 코어는 회전 트레이로 사용된다. 양 경우에, 구동 롤러(22) 및 이륙 롤러(13)가 연속 제조를 위해 사용되어, 노즐 길이에 따라 스펀본디드 부직포 튜브의 선형 이동을 가능하게 한다. 도 7에 도시된 배치 제조에서, 전체 회전 트레이는 방적 시스템 하에서 움직여서 스펀본디드 부직포의 층을 갖는 코어를 적하한다. 코어가 코팅될 때, 노즐로부터 잡아 당겨지고 새로운 코어와 교체된다. 후자는 다시 스펀본디드 부직포 튜브가 형성될 때까지 노즐을 따라 선형으로 축이동된다. 모든 3가지 경우에, 방적 시스템(2) 하에서 회전 트레이(3)의 선형 움직임은 스펀본디드 부직포 튜브가 내부에서 외부로 구축된다는 사실에 책임이 있다. 그러므로, 방적 돌기에 따른 필라멘트 섬도의 변화는 다른 층들의 기공도 및 공기 투과도 각각이 변화될 수 있는 효과를 갖는다. 이러한 타입의 제품 변화는 각각 여과 분야에서 특히 바람직하다. 필터 튜브는 적어도 하나의 층으로 이루어진다. 제조된 필터 튜브의 층의 수 및 두께는 노즐을 통한 처리양, 회전 트레이(3)의 회전 속도 또는 구동 및 이륙 롤러 각각의 이육 속도를 조절하여 용도에 따라 변화될 수 있다.
본 발명에 따라, 증착은 회전 트레이로서 진공(24)하에 놓여진 구멍난 파이프를 사용하여 영향을 받을 수 있다. 이렇게 할때, 필라멘트는 특히 흡입되고 동시에 배수된다. 과량의 응고액은 도 2에 보여진 바와 같이 배수되고 배수 트레이로 수집되거나, 또는 도 4a에 도시된 것처럼 석션 유니트를 통해 활성적으로 제거될 수 있다. 도 14a에 도시된 회전가능한 증착 섹션(13)은 응고액 제거를 위해 사용될 수 있는 석션 유니트, 공정 공기 및 세척시 세척 액체를 갖는다. 이 경우에, 스펀본디드 부직포 튜브는 도 4a에 도시된 것처럼 도르래(19) 및/또는 컨베이어 벨트(20)에 의해 지지된다. 도르래(19) 및 컨베이어 벨트(20) 각각은 회전 트레이(3) 또는 스펀본디드 부직포 튜브(11) 각각과 동일한 속도로 회전한다. 도르래(19) 및 컨베이어 벨트(20) 아래 사이에, 석션 유니트(21)가 있다. 스펀본디드 부직포 튜브는 석션 유니트로 배수된다. 도 4b에 도시된 것처럼, 배수 효과는 이륙 롤러(13)에 의해 증가될 수 있고, 이 경우에 압력 롤러로 작용한다. 습윤 함량은 배수로 30%까지 줄어들 수 있다. 도 3에 도시된 것처럼, 탈수 박스로부터 액체가 응고 컨테이터(15) 또는 세척-시스템 컨테이터(14)에 도달한다. 응고 컨테이너(15)로부터 액체가 용매 회수기로 공급되는 동안 세척-시스템 컨테이너의 액체는 응고 시스템(4)에 사용될 수 있다.
부직포 형성 후, 스펀본디드 부직포 튜브는 세척된다. 남은 용매는 이후 스펀본디드 부직포 튜브로부터 제거된다. 스펀본디드 부직포 튜브는 스프레이 노즐 또는 다른 스파클링 하에서 대야 또는 욕조를 통해 안내될 수 있으며, 여기서 물은 반대 흐름으로 공급되고 용매는 배출되거나, 또는 몇가지 연속된 단계를 통해 예를 들어 물이 역류하여 스펀본디드 부직포 튜브로 스프레이되고 방울로 떨어지거나 또는 석션 유니트(17)로 제거된다. 세척은 몇가지 세척 단계로 이루어질 수 있으며, 여기서 역류 추출이 원하는 순도가 얻어질 때까지 반복된다. 세척 액체의 온도는 20 및 90°C 사이, 바람직하게는 30 및 85°C 사이, 보다 바람직하게는 40 및 80°C 사이일 수 있다. 온도는 다른 세척 단계에 따라 또한 변화될 수 있다. 예를 들어 제1 세척 단계는 마지막 것보다 따뜻할 수 있다. 세척 역류 원리를 기초로 스펀본디드 부직포 튜브에서 용매의 농도는 감소한 반면에 세척 물이 농축된다. 농축된 세척 물은 응고에 사용될 수 있다. 세척시, 스펀본디드 부직포 튜브의 성질은 화학 물질의 추가, 예를 들어 온도 저항성, 내화학성, 치수 안정성 및 기능기에 의한 여과 성능에 의해 영향을 받을 수 있다. 게다가 소독 및 내염성 함침제가 또한 첨가될 수 있다(화학적 사후처리).
세척 후, 스펀본디드 부직포 튜브(11)가 건조되어야만 한다. 그렇게 할 때 플로우 드라이어 (대류 드라이어), 적외선 드라이어 (IR, UV, 마이크로파)뿐만 아니라 가열된 롤러를 갖는 접촉 드라이어가 사용될 수 있다. 이 경우에, 습윤 함량은 2 내지 14%, 바람직하게는 4 내지 12%, 보다 바람직하게는 6 내지 10%로 줄어든다. 스펀본디드 부직포 튜브는 세척할 때 적당한 함침으로 부분적으로 또는 완전히 탄화되거나 및/또는 활성화될 수 있다. 그 결과, 제품의 비표면적, 흡수 및 흡착 성질은 크게 증가하였다.
연속 제조에서, 스펀본디드 부직포 튜브는 보다 작은 유니트(도 2)로 절단되거나 또는 튜블러 롤(도 3)로서 감겨질 수 있다.
상술된 세척(화학적 사후처리) 및 건조(또는 탄화 각각)는 배치 제조에서 배치로 수행된다.
제조된 제품은, 식품 산업, 화학 산업, 제약 산업, 자동차 산업, 전기 산업, 오일 산업, 석유화학 산업, 화장품 산업 및 사적인 영역에서, 순수한 셀룰로오스 스펀본디드 부직포 튜브, 셀룰로오스/열가소성 플라스틱 스펀본디드 부직포 튜브, 탄화된 스펀본디드 부직포 튜브, 내염성 및 온도 안정성을 증가시키고 기체, 액체 및 에멀젼으로부터 물질의 흡착, 화학적 결합 및 흡수를 개선시키기 위하여 화학적으로 사후처리된 활성화된 스펀본디드 부직포 튜브, 예를 들어 기체 및 액체로부터 고체를 분리, 기체로부터 액체의 분리, 에먼젼으로부터 분리, 폐가스로부터 제진(dedusting)기 위한 위한 필터 천, 필터 카트리지, 필터 튜브, 백 필터로서, 액체의 탈색, 기체 및 액체의 소독, 음용수 처리, 물 연수화, 기체로부터 오일의 분리, 에멀젼의 분리, 탈취를 위한 점적 분리기(droplet separator)로서 사용될 수 있다.
게다가, 본 발명에 따른 제품은 실험실에서 추출 슬리브를 위하여 사용되고 도구 분석용 필터로서 사용될 수 있다. 필터 튜브는, 또한 예를 들어 티백 및 커피 필터로 가공될 수 있다.
화장품 부분에서, 필터 튜브는, 예를 들어 화장품(크림, 파우더, ..)을 각각 사용하거나 제거하기 위한 손가락 튜브로서 사용될 수 있다. 셀룰로오스 필터 튜브는 과일 및 야채를 위한 생분해성 포장 물질로서 상업적으로 사용될 수 있다. 셀룰로오스 물 흡수로 인하여, 본 발명에 따른 제품은 또한 포장에 적당하고 운송 및 저장을 위한 금속 부품의 부식 방지에 적당하다. 농업 분야에서는 본 발명의 제품은 기계적 충격, 건조, 곤충 및 동물로부터 식물을 보호하거나 식물에 영양소를 공급하는데 사용될 수 있다.
스펀본디드 부직포 튜브는 근육을 지탱하기 위하여 치료 또는 의약 분야에서 붕대로서, 습기 조절 및 상처 치료의 촉진을 위하여 상처 드레싱으로서, 지지 붕대로서, 사용될 수 있다.

Claims (10)

  1. 다음을 포함하는 무솔기(seamless) 튜불러 셀룰로오스 스펀본디드 부직포를 제조하는 장치로서,
    방적 도프 제조 (8),
    - 방적 시스템 (2),
    - 응고 시스템 (4),
    - 스펀본디드 부직포를 증착하고 배수하기 위한 증착 섹션(3),
    - 이송 방향으로 스펀본디드 부직포를 수송하기위한 이송 장치(13, 22),
    - 세척 시스템(5) 및
    - 건조 시스템(6),
    상기 증착 섹션(3)이 이송 방향을 따라 증착 섹션(3)의 회전 축과 함께 회전할 수 있도록 디자인되는 것을 특징으로 하는 부직포 제조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 흡입(suction) 장치(17)가 상기 증착 섹션(3)과 관련있는 것을 특징으로 하는, 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 흡입 장치(17)가 적어도 섹션에서 기울어진 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 절단 유니트(7)에 의해 특징되는 장치.
  5. 셀룰로오스로 만들어진 무솔기 다층 튜브를 제조하는 방법으로서, 셀룰로오스는 방적 도프로 가공되고, 연속해서 방적 시스템으로 압출되어 필라멘트를 형성하고 뜨거운 공기에 의해 인출되며, 상기 인출된 필라멘트는 증착 전에, 접착이 증착 동안 인출된 필라멘트들 사이 및/또는 몇 개 층들을 가로질러 제자리에서 형성될 정도로 응고액으로 습윤되어, 선택적으로 제자리에서 서로 접착된 인출된 필라멘트가 회전 트레이에 증착되고, 배수, 세척 및 건조되는 무솔기 다층 튜브의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 용매가 스펀본디드 부직포를 세척하고 다시 회수되는 것을 특징으로 하는 무솔기 다층 튜브의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 가공 공기가 추출되고 용매 회수기로 공급되는 것을 특징으로 하는 무솔기 다층 튜브의 제조방법.
  8. 인출된 셀룰로오스 필라멘트의 몇 개 층으로 이루어진 무솔기 튜브로서, 상기 셀룰로오스 필라멘트는 제자리에서 각 층에서 서로 접착되고 상기 개별 층들은 제자리에서 서로 접착되고, 상기 튜브는 필수적으로 결합제가 없는, 무솔기 튜브.
  9. 제8항에 따른 튜브를 포함하는 필터.
  10. 식품 산업, 화학 산업, 제약 산업, 자동차 산업, 전기 산업, 오일 산업, 석유화학 산업, 화장품 산업에서, 기체, 액체 및 에멀젼으로부터 물질의 흡착, 화학적 결합 또는 흡수를 위하여, 점적 분리기로서, 액체의 탈색을 위하여, 기체 및 액체의 소독을 위하여, 음용수 처리를 위하여, 물 연수화를 위하여, 기체로부터 오일 분리를 위하여, 에멀젼 분리를 위하여, 탈취를 위한 필터의 용도.
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