KR20210105988A - 셀룰로오스 필라멘트 프로세스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 매우 높은 제조 속도들로 라이오셀 셀룰로오스 연속 필라멘트 실들의 실행가능한 제조를 위한 방법을 제공한다.

Description

셀룰로오스 필라멘트 프로세스

본 발명은 셀룰로오스 필라멘트 실들(cellulose filament yarns)의 제조에 관한 것이다.

[0001] 연속 필라멘트 실들은 스테이플 섬유들(staple fibers)을 사용하여 만들어진 실들로부터 제조된 직물들과 비교하여 뚜렷한 특성을 갖는 직물들을 제조하기 위해 천 산업에서 널리 사용된다. 연속 필라멘트 실은, 모든 섬유들이 실의 임의의 길이에 전체에 걸쳐 연속적인 것이다. 연속 필라멘트 실은 일반적으로 10개 내지 300개 이상의 개별 필라멘트들로 구성되며, 이 필라멘트들 모두는, 제조될 때 서로 그리고 실의 축과 평행하다. 실은 고분자 또는 고분자 유도체의 용액이나 용융물을 압출하고 그리고 그 후 보빈(bobbin)이나 릴(reel) 상에 제조된 실을 권선함으로써 또는 원심 권선에 의해 케익(cake)을 형성함으로써 제조된다.

[0002] 합성 고분자 연속 필라멘트 실들은 일반적이다. 예를 들어 나일론, 폴리에스터 및 폴리프로필렌 연속 필라멘트 실들은 매우 다양한 직물들에서 사용된다. 이들은, 제조된 실에서 요구되는 필라멘트들의 수에 대응하는 다수의 홀들로 방사구를 통해 용융된 중합체를 용융 방사함으로써 제조된다. 용융된 중합체가 고형화되기 시작한 후, 실은 중합체 분자들을 배향하고 그리고 실의 특성들을 개선하도록 인발될 수 있다.

연속 필라멘트 실들은 또한, 건식 방사에 의해 셀룰로오스 디아세테이트(diacetate) 및 셀룰로오스 트리아세테이트(triacetate)와 같은 셀룰로오스 유도체들로부터 방사될 수 있다. 중합체는 적합한 용매에서 용해되고 그리고 그 후 방사구를 통해 압출된다. 용매는 압출 후 빠르게 증발하여, 중합체가 실을 형성하는 필라멘트들의 형태로 침전되는 것을 유발시킨다. 새로 제조된 실은 중합체 분자들을 배향하기 위해 인발될 수 있다.

[0003] 연속 필라멘트 실들은 또한 비스코스 프로세스(viscose process)를 사용하여 셀룰로오스로부터 제조될 수 있다. 셀룰로오스는 수산화나트륨(sodium hydroxide) 및 이황화탄소(carbon disulphide)와의 반응에 의해 셀룰로오스 크산틴산염(xanthate)으로 변환되고 그리고 그 후 수산화나트륨 용액에 용해된다. 일반적으로 비스코스로 불리는 셀룰로오스 용액은 방사구를 통해 산성 배스로 압출된다. 수산화나트륨이 중화되어 셀룰로오스가 침전되는 것을 유발시킨다. 동시에, 셀룰로오스 크산틴산염은 산과의 반응에 의해 다시 셀룰로오스로 변환된다. 새로 형성된 필라멘트는 셀룰로오스 분자들을 배향하도록 인발되고, 필라멘트로부터 반응물들을 제거하기 위해 세척되고 그리고 그 후, 건조되고 그리고 보빈 상에 권선된다. 이러한 프로세스의 이전 버전들에서, 젖은 실은 원심 와인더(centrifugal winder) ─ Topham Box ─ 를 사용하여 케이크로 수집되었다. 그 후, 실의 케이크는 보빈 상의 권선 전에 오븐에서 건조되었다.

연속 필라멘트 셀룰로스 실들은 또한, 큐프로(cupro) 프로세스를 사용하여 제조된다. 셀룰로오스는 수산화구리암모늄(cuprammonium hydroxide) 용액에 용해된다. 결과적인 용액은, 수산화구리암모늄이 희석되고 그리고 셀룰로오스가 침전되는 물 배스로 압출된다. 결과적인 실이 세척되고, 건조되고 그리고 보빈 상에 권선된다.

비스코스 또는 큐프로 프로세스에 의해 제조되는 셀룰로오스 연속 필라멘트 실은 직조 또는 편직 또는 다른 직물 형성 프로세스들에 의해 직물들로 만들어질 수 있다. 제조된 직물들은, 겉옷, 여성용 블라우스들(blouses) 및 상의들, 란제리 및 기도용 깔개들(prayer rugs)을 위한 안감들을 포함하는 다양한 적용들을 위해 사용된다. 실들은 또한 타이어들 및 다른 고무 제품들의 보강에서의 사용을 위해 제조된다.

[0004] 연속 필라멘트 셀룰로오스 실들로 만들어진 직물들은 높은 광택을 가질 수 있다. 이들은 착용자의 편안함을 향상하기 위해 습기 처리가 뛰어나다. 이들은 연속 필라멘트 합성 실들을 사용하여 만들어진 직물들만큼 쉽게 정전기를 생성하지 않는다.

그러나, 현재 이용가능한 연속 필라멘트 셀룰로오스 실들로 만들어진 직물들은 일반적으로 조악한 물리적 특성들을 갖는다. 건조 강도 및 인열강도는 폴리에스터와 같은 합성 중합체들로부터 만들어진 직물들과 비교하여 조악하다. 습윤 강도는 셀룰로오스와 물 사이의 상호 작용들로 인해 건조 강도보다 훨씬 낮다. 내마모성이 낮다. 물과의 상호작용들은 또한 셀룰로오스를 연질화하여, 실로 만들어진 직물들이 젖었을 때 불안정한 것을 유발시킨다.

이러한 결함들로 인해, 기존에 연속 필라멘트 셀룰로오스 실들을 사용하여 만들어진 제품들은 이제 폴리에스터 및 나일론과 같은 합성 중합체 연속 필라멘트 실들을 사용하여 주로 제조된다.

[0005] 그러나, 합성 실들은 특정한 결점들을 나타낸다. 합성 실들을 사용하여 만들어진 직물들은 셀룰로오스 실들로 만들어진 직물들의 수분 처리 능력을 가지지 않는다. 합성 직물들은 정전기를 발생시킬 수 있다. 일부 사람들은, 합성 실들로 만들어진 의복들이 셀룰로오스 함유 직물들과 비교하여 착용하기에 훨씬 덜 편안하다고 고려한다.

이에 따라, 연속 필라멘트 셀룰로오스 실들에 대한 필요가 존재하며, 연속 필라멘트 셀룰로오스 실들로 만들어진 현재 이용가능한 직물들의 긍정적인 특성들을 가지지만, 연속 필라멘트 합성 실들을 사용하여 만들어진 직물들과 보통 연관된 성능을 갖는 직물들 및 다른 천 제품들을 제조하는 것을 허용할 것이다.

[0006] 놀랍게도, 라이오셀 프로세스에 의해 제조된 연속 필라멘트 실들은 비스코스 프로세스에 의해 제조된 필라멘트 실들보다 상당히 더 높은 인장 강도를 가지는 것으로 밝혀졌다. 이는 보다 나은 강도, 인열 강도 및 내마모성을 갖는 직물을 초래할 수 있다. 라이오셀 필라멘트들이 젖었을 때의 강도의 손실은 비스코스 필라멘트들보다 훨씬 낮다. 이는, 라이오셀 직물들이 변형하기에 보다 어려워서, 젖었을 때 보다 양호한 직물 안정성을 제공하는 것을 의미한다. 라이오셀 직물들은 또한, 동등한 비스코스 직물들과 비교하여 젖었을 때 더 강하다.

또한 놀랍게도, 라이오셀 연속 필라멘트들로부터 제조된 직물들이 연속 필라멘트 비스코스 및 큐프로 직물들의 요망가능한 특성들인 광택, 수분 처리 특성들, 및 낮은 정전기 생성을 가질 수 있는 것으로 밝혀졌다.

[0007] 라이오셀 기술은, 유용한 셀룰로오스-기반 재료들의 범위로 형성될 수 있는 점성이 있는 높은 전단-시닝(shear-thinning) 용액을 제조하기 위해 극성 용매(예를 들어, n-메틸 모르폴린 n-옥사이드, 이하 '아민 옥사이드'로 지칭됨)에서의 셀룰로오스 목재 펄프 또는 다른 셀룰로오스-기반 공급원료의 직접적인 용해에 기초하는 기술이다. 상업적으로, 본 기술은 천 및 부직포 산업들에서 널리 사용되는 셀룰로스 스테이플 섬유들의 패밀리(family)(상표명 TENCEL®으로 오스트리아 렌징(Lenzing)의 Lenzing Ag로부터 상업적으로 이용가능함)를 제조하는데 사용된다. 필라멘트들, 필름들, 케이싱들, 비드들 및 부직포 웨브들과 같은 라이오셀 기술로부터의 다른 셀룰로오스 제품들이 또한 개시되어 있다.

US6, 241, 927 B1은 셀룰로오스 섬유들을 제조하는 방법을 개시한다. US5,252,284는, 방사 노즐의 출구와 응고 용액의 표면 사이의 공기 갭의 특정 최대 길이가 규정되는 것을 특징으로 하는 성형된 셀룰로오스 물품들을 제조하는 방법을 개시한다.

US 2005/0035487 A1은 송풍에 의한 냉각을 가지는 방사 디바이스 및 방법을 개시한다. 방사 디바이스는 셀룰로오스, 물 및 3급 아민 옥사이드를 함유하는 방사 용액과 같은 몰딩 재료로부터 연속적으로 몰딩된 본체들을 제조하는 장치이다. 이러한 문헌의 교시는, 압출 오리피스들의 출구와 응고 용액의 표면 사이의 공기 갭의 영역에서 지향되는 특정 가스 스트림을 제공하는 것을 목적으로 하며, 압출 직후의 공기 갭은 차폐 구역 및 차폐 구역에 의해 압출 오리피스들로부터 분리되는 냉각 영역을 포함한다.

[0008] EP 823945 B1은 라이오셀 프로세스에 따라 셀룰로오스 방사 용액의 압출 및 응고를 포함하는, 셀룰로오스 섬유들의 제조를 위한 프로세스를 개시하며, 본 프로세스는 필라멘트들을 인발하는 단계 및 필라멘트들을 셀룰로오스 섬유들로 절단하는 단계를 필수적으로 포함하고, 이는 적용의 다양한 분야들에서 사용될 수 있다. 응고된 셀룰로스 필라멘트들을 인발하는 프로세스 단계는, 특성들의 요망되는 균형을 갖는 특히 스테이플 섬유들을 획득하기 위해 이러한 종래의 기술의 교시에 따라 필수적이다.

EP 0 853 146 A2는 셀룰로오스 기반 섬유들의 준비를 위한 프로세스를 개시한다. 이러한 문헌의 교시에 따르면, 섬유들을 획득하기 위해 매우 상이한 분자량들을 가지는 2개의 상이한 원 재료들이 혼합된다. WO 98/06754는, 방사 용액을 획득하기 위해 준비된 용액을 혼합하기 전에 2개의 상이한 원 재료들이 우선적으로 별도로 용해되는 것을 요구하는 유사한 방법을 개시한다. DE 199 54 152 A1은, 상대적으로 낮은 온도를 가지는 방사 용액이 채택되는, 섬유들을 준비하는 방법을 개시한다.

라이오셀 방사 용액으로부터 제조되는 셀룰로오스 필라멘트 실들의 이점들이 설명되었다(Kr

ger, Lenzinger Berichte 9/94, S. 49 ff.). 그러나, 방사 효율에 대한 요구들을 증가함으로 인해, 라이오셀 프로세스에서 방사 속도들을 초당 수백 미터의 값들로 증가시키기 위한 시도들이 이루어지고 있다. 그러나, 이러한 높은 방사 속도들에서, 제조된 개별 필라멘트들에서의 불만족스러운 높은 비율의 결함들을 포함하는, 다양한 문제들이 발생할 수 있으며, 이는, 추가의 사용에 대해 적합하지 않은 높은 비율의 제품들을 초래할 수 있고 그리고/또는 제조의 중단을 초래할 수 있다.

따라서, 필라멘트 품질을 유지하면서 요구되는 높은 방사 속도들은, 라이오셀 필라멘트들을 형성하기 위해 종래 기술 프로세스들에 의해 획득되는 필라멘트 및 실 품질이 만족스럽지 못하기 때문에, 상업적으로 실행가능한 프로세스들이 아직 알려져 있지 않다는 단점을 제시한다. 또한, 다른 프로세스 기술들(비스코스, 합성 필라멘트들)로부터의 섬유 및 필라멘트 제조에 관한 종래 기술의 교시는, 압출 직후에 높은 중합체 연장, 이어서, 용액 교환을 통한 제어된 용매 제거의 요구되는 요건들로 인해 라이오셀 프로세스들에 적용가능하지 않다.

[0009] 따라서, 높은 속도들에서 연속 필라멘트 라이오셀 실들의 준비는, 라이오셀 스테이플 섬유 제조와 비교하여, 주로 훨씬 더 높은 제조 속도들, 필라멘트 균일성 요건들, 및 특출난 프로세스 연속성에 대한 필요성으로 인해, 새로운 프로세스 도전들을 제시한다.

스테이플 섬유 제조보다 10배 이상 더 빠른 필라멘트 제조 속도들이 전형적이며 그리고 제조 속도들을 추가적으로 증가시키는 최근의 요구들은 프로세스 제어의 문제들을 증가시킨다.

연속 필라멘트 실 제품에서, 모든 개별 필라멘트들의 특성들은, 예를 들어, 염료 흡수에서의 변화와 같은 문제들을 방지하기 위해 변동의 매우 좁은 윈도우(window) 내에 있어야 한다. 예를 들어, 데니어(denier) 분포의 분산 계수는 5% 미만이어야 한다. 다른 한편으로, 스테이플 섬유 프로세스에서, 섬유들의 각각의 베일(bale)이 요구되는 길이로 절단되고 혼합된 필라멘트들로부터 획득된 수백만 개의 개별 섬유들로 구성되기 때문에, 개별 필라멘트들 간의 사소한 변동들의 '평균화(averaging out)’를 위한 훨씬 더 큰 범위가 존재한다. 라이오셀 스테이플 섬유들의 형성의 예는 EP 823 945 B1에 개시된다.

매우 높은 순도 레벨들의 방사 용액은, 확장 단계 동안 필라멘트 파손을 최소화하기 위해 필수적이다. 파손들은, 개별 필라멘트들의 손실로 이어져, 실들이 더 이상 요구되는 사양을 준수하지 않는 것 그리고 잠재적으로 방사 연속성의 손실로 이어질 수 있다. 스테이플 섬유 제조 프로세스들은 특정 비율의 개별 필라멘트 파손들에 대해 관대하다.

[0010] 이에 따라, 본 발명의 목적은 전체 프로세스를 상업적으로 실행가능하게 하는 프로세스 제어와 함께 매우 높은 제조 속도들로 고품질의 라이오셀 필라멘트들 및 라이오셀 멀티필라멘트 실들의 제조를 가능하게 하는 프로세스를 제공하는 것이다.

[0011] 이에 따라, 본 발명은 제1 항에서 규정된 바와 같은 프로세스를 제공한다. 바람직한 실시예들은 제2 항 내지 제10 항 및 명세서에서 주어진다.

[0012] 도 1은, 특정 매개변수 윈도우들에 대한 프로세스 제어가 본 발명에 따른 프로세스에 따라 라이오셀 필라멘트들 및 실들의 제조를 가능하게 하기 위해 필수적인 관련 프로세스 매개변수들의 개략도를 도시한다.

[0013] 종래 기술의 한계들이 본원에 개시되는 발명에 의해 극복되었다. 다시 말해, 본 발명은 제1 항에서 규정된 바와 같이 라이오셀 필라멘트들 및 라이오셀 멀티필라멘트 실들을 제조하기 위한 프로세스를 제공한다. 본 발명은, 채택될 관련 프로세스 단계들 및 매개변수들에 대해 요구되는 프로세스 제어를 참조하여 상세히 설명될 것이다. 이러한 프로세스 단계들 및 이들의 개개의 바람직한 실시예들이 적합하게 조합될 수 있으며 그리고 본원에 명시적으로 설명되지 않더라도, 본 출원이 이러한 조합들을 커버하고 그리고 이를 개시하는 것이 이해될 수 있다.

[0014] 본 발명자들은, 방사 용액이 방사 노즐을 빠져나간 후에 제공되는 공기 갭이 다음 관계식(1a)에 따라 조정되는 경우, 400m/min 이상의 제조 속도들에 대해, 1.7dtes 내지 4.1dtes를 포함하는, 0.8dtex 내지 7.0dtex, 바람직하게는 1.0 내지 6.0dtex, 더 바람직하게는 1.3dtex 내지 4.8dtex의 범위의 필라멘트들 역가를 갖는, 고품질 필라멘트들 및 실들의 신뢰가능한 제조를 가능하게 하는 요망되는 프로세스 제어가 달성될 수 있는 것을 결정하였다:

이러한 관계식에서, L은 공기 갭의 길이(mm)를 지정하며, v는 제조 속도(m/min)를 지정하고, 역가는 개별 필라멘트의 역가(dtex)를 지정하며, 그리고, p는 방사구에서 채택된 개별 방사구 피스의 길이(mm)를 지정한다.

특정한 바람직한 실시예에서, 만족될 관계식은 다음(1b)과 같다:

이 때, F는 1.3 이상이다.

F는 무차원 인자이다. 실시예들에서, F는 또한 1.35 이상 또는 심지어 1.4 이상일 수 있으며, 이 때 상한은 2.0, 바람직하게는 1.7, 가장 바람직하게는 1.5이다. 일부 실시예에서, F는 1.3 내지 1.5, 또는 심지어 1.3 내지 1.4일 수 있다.

[0015] 위에 따라 프로세스 매개변수들(공기 갭의 길이, 방사구 피스의 길이, 개별 필라멘트의 역가 및 제조 속도)을 조절함으로써, 비록 매우 높은 제조 속도들이 채택되지만, 고품질(특히 만족스러운 낮은 비율의 결함들)을 갖는 필라멘트들 및 실들은 신뢰가능하게 제조될 수 있도록, 신뢰가능한 프로세스 제어가 가능하게 되는 것이 예기치 않게 밝혀졌다. 이에 따라, 본 발명은, 위에서 제공되는 관계식들에 따라 관련 프로세스 조건들의 조정이 신뢰가능한 프로세스 제어를 심지어 제조 크기의 라이오셀 설비들에 제공하기 때문에, 라이오셀 필라멘트들 및 실들의 제조를 위한 프로세스 조건의 평가를 용이하게 한다. 이는 이러한 프로세스 조건들을 평가하는데 그렇지 않으면 요구되는 시간 및 자본을 감소시킨다.

● 필라멘트들의 압출

[0016] 라이오셀 방사 프로세스들에 대한 일반적으로 공지된 요건들에 따르면, 각각의 방사구 노즐 홀을 통한 방사 용액의 흐름의 균일성 및 일관성은 프로세스를 발전시키고, 그리고 개별 셀룰로오스 필라멘트들에 대한 품질 요건들 및 결국 또한 멀티필라멘트 실들에 대한 품질 요건들을 만족시키는 것을 돕는다. 이는 400m/min 이상의 범위에 있는 필라멘트 및 필라멘트 실 제조를 위해 여기서 예상되는 매우 높은 제조 속도들을 고려하여 특히 관련있다. 본 발명에 따르면, 400m/min 이상, 예컨대 500m/min 이상, 바람직하게는 700m/min 이상 및 심지어 1000m/min 이상, 예를 들어 최대 2000m/min의 제조 속도들이 달성될 수 있다. 700 내지 1500m/min과 같은 범위를 포함하는 적합한 범위들은 예컨대, 400 내지 2000m/min, 예컨대, 500 내지 1500m/min 또는 700 내지 1000m/min이다.

[0017] 라이오셀 방사 용액의 압출을 위해 사용되는 각각의 방사구 피스는 연속 필라멘트 실을 위해 요구되는 필라멘트들의 수에 대응하는 노즐 홀들의 수를 갖는다. 예를 들어, 본원에서 인용에 의해 포함되는 WO03014429 A1에 개시된 바와 같이, 다중 방사구 피스들을 단일 방사구 플레이트로 조합함으로써 다중 실들이 단일 제트로부터 압출될 수 있다. 이러한 방사구 피스들은 원칙적으로, 주어진 수의 노즐 홀들을 갖는 직사각형 또는 실질적으로 직사각형 피스들이다. 본 발명에 따르면, 채택된 방사구 피스의 길이는 위에서 식별된 관계식들에 따라 요망되는 프로세스 제어를 위한 관련 인자이다. 일반적으로, 방사구 피스의 길이가 30mm 내지 100mm, 바람직하게는 40mm 내지 80mm, 특히 50mm 내지 70mm 범위일 때 바람직하다. 본원에 언급된 길이는, 피스가 진정한 직사각형 형상은 아니지만 평행사변형을 형성하더라도, 방사구 피스의 (일반적으로 동일한 길이인) 2개의 보다 긴 측면들의 길이이다.

[0018] 각각의 필라멘트 실에 대한(즉, 각각의 방사구 피스에 대한) 노즐 홀들의 수는 의도된 실의 유형에 따라 선택될 수 있지만, 그 수는 통상적으로 10 내지 300, 바람직하게는 20 내지 200, 예컨대, 30 내지 150의 범위에 있다.

[0019] 방사 용액 유동의 균일성은 방사구 및 개별 노즐들 내에 우수한 온도 제어를 제공함으로써 개선될 수 있다. 방사 동안, 노즐들 내의(그리고 노즐들 사이의) 온도 분산은 가능한 한 작고, 바람직하게는 ±2℃ 이하인 것이 바람직하다. 이는, 일련의 상이한 구역들에서 방사구 및 개별 노즐들에 직접적인 가열을 제공하는 수단을 통해 달성될 수 있어, 방사 용액의 온도에서의 임의의 국부적인 차이들에 대한 보상을 가능하게 하고 그리고 방사 용액이 각각의 방사구 노즐로부터 압출됨에 따라 방사 용액의 온도의 정확한 제어를 제공한다. 이러한 온도 제어 수단의 예들은 본원에 인용에 의해 포함되는 WO 02/072929 및 WO 01/81662에 개시된다.

[0020] 방사구 노즐 프로파일들은 바람직하게는, 압력 강하를 최소화하면서 노즐을 통한 방사 용액의 매끄러운 가속을 최대화하도록 설계된다. 노즐의 주요 설계 특징들은 매끄러운 유입구 표면과 노즐 유출구의 날카로운 에지들을 포함한다(하지만, 이에 제한되지 않음).

● 초기 냉각

[0021] 방사 노즐들을 빠져나온 후, 개별 필라멘트들은, 전형적으로 공기 유동을 사용하여 냉각 프로세스를 전형적으로 겪는다. 이에 따라, 공기 드래프트(air draught), 바람직하게는 공기 갭에서의 제어된 크로스 드래프트를 사용하여 이러한 단계에서 필라멘트들을 냉각시키는 것이 바람직하다. 공기 드래프트는, 섬유들의 품질에 대한 해로운 효과 없이 요망되는 냉각 효과를 획득하기 위해 제어된 습도를 가져야 한다. 적합한 습도 값들은 당업자에게 공지되어 있다. 임의의 경우에, 본 발명은, 필라멘트들의 초기 압출 후에 공기 갭을 제공하며, 그의 길이는 위에서 식별된 바와 같은 다른 프로세스 매개변수들에 의해 결정된다. 그러나, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 공기 갭의 길이는 최대 200mm, 보다 바람직하게는 최대 150mm이다. 이러한 바람직한 실시예들에 따라 공기 갭 길이를 제한하는 것이 전반적으로 양호한 프로세스 안정성을 확보하여, 심지어 여기서 예상되는 매우 높은 제조 속도들에서도 고품질 필라멘트들 및 실들을 생성하는 것이 밝혀졌다. 특히, 개별 필라멘트들이 움직이고 접촉하여, 필라멘트 융합 및 열악한 제품 품질로 이어지는 경우, 매우 큰 공기 갭들이 약간 문제를 야기하는 것이 밝혀졌다.

[0022] 따라서, 본 발명은 공기 갭의 길이에 대해 매우 높은 속도들로의 요망되는 필라멘트 역가의 제조를 가능하게 하는 프로세스 조건들을 조절하는 수단을 제공한다.

[0023] 선택적인 교차 드래프트 배열들에 관해서, 인용에 의해 본원에 포함되는 WO03014436 A1에 대한 참조가 이루어질 수 있다. 이러한 문헌은 적합한 교차 드래프트 배열을 개시한다. 공기 갭의 전체 길이에 걸친 균일한 필라멘트 냉각이 바람직하다.

[0024] 교차 드래프트 속도들은 바람직하게는, 라이오셀 스테이플 섬유 제조에 사용되는 것보다 훨씬 더 낮다. 적합한 값들은 0.5m/sec 내지 3m/sec, 바람직하게는 1m/sec 내지 2m/sec이다. 습도 값들은 kg 공기당 0.5g 내지 10g의 물, 예컨데, kg 공기당 2g 내지 5g의 물의 범위에 있을 수 있다. 공기 온도는 바람직하게는 25℃ 미만, 예컨대 20℃ 미만의 값으로 제어된다.

● 필라멘트들의 초기 응고

[0025] 방사구 노즐들을 빠져나오고 그리고 공기 갭에서 냉각된 후, 제조된 필라멘트들은 응고를 추가로 개시하도록 처리되어야 한다. 이는, 개별 필라멘트들을 방사 배스 또는 스핀(spin) 배스로 불리는 응고 배스에 진입시킴으로써 달성된다. 높은 정도의 제품 품질의 균일성을 달성하기 위해, 필라멘트들의 이러한 추가의 초기 응고가 바람직하게는 작은 윈도우 내에서, 즉 바람직하게는 정확히 동일한 지점에서 단지 약간의 변동성(variability)으로 발생하는 것이 밝혀졌다.

높은 필라멘트 속도들(약 400m/min 초과)로 인한 유체역학적 힘들이 배스 표면을 흔들리게 하여(disturb), 잠재적인 필라멘트 융합 및 다른 손상뿐만 아니라 비균일한 초기 응고(및 가변적인 공기 갭 크기)를 초래하기 때문에, 균일하지 않게 발생하기 때문에, 전통적인 스핀 배스 설계들이 이러한 목적을 위해 종종 적합하지 않는 것으로 밝혀졌다. 이러한 문제들의 경우에, 50mm 미만의 깊이를 가지는 얕은 스핀 배스들을 사용하는 것이 바람직한 것으로 결정되었다.

[0026] 이러한 스핀 배스들은, 예를 들어, 본원에 인용에 의해 포함되는 WO03014432 A1에 개시되며, 이는 5mm 내지 40mm, 바람직하게는 5mm 내지 30mm, 보다 바람직하게는 10mm 내지 20mm 범위의 얕은 스핀 배스 깊이들을 개시한다. 이러한 얕은 스핀 배스들의 사용은 스핀 배스에서 응고 용액과의 방사된 필라멘트의 접촉점을 제어하는 것을 가능하게 하여, 이에 의해 종래의 스핀 배스 깊이들을 사용할 때 발생할 수 있는 문제들을 회피한다.

[0027] 또한, 스핀 배스 내의 아민 옥사이드(amine oxide)의 농도가 라이오셀 섬유 제조에 전형적으로 사용되는 것보다 더 작은 값들로 제어된다면, 필라멘트 품질이 또한 개선될 수 있다는 것이 밝혀졌다. 아민 옥사이드의 25중량% 미만, 더욱 바람직하게는 20중량% 미만, 훨씬 더 바람직하게는 15중량% 미만의 스핀 배스 농도들은 필라멘트 품질을 개선하는 것으로 밝혀졌다. 아민 옥사이드 농도에 대한 바람직한 범위들은 5중량% 내지 25중량%, 예컨대 8중량% 내지 20중량% 또는 10중량% 내지 15중량%이다. 이 바람직한 범위들은 라이오셀 스테이플 섬유 제조에 대해 개시된 범위에 상당히 아래에 있다. 이러한 낮은 아민 옥사이드 농도의 유지를 가능하게 하기 위해, 스핀 배스의 조성에 대한 연속 감시가 바람직해서, 예를 들어, 농도의 조절들은 물을 보충함으로써 그리고/또는 과도한 아민 옥사이드의 선택적인 제거에 의해 실행될 수 있다.

이러한 스핀 배스의 온도는 전형적으로 5℃ 내지 30℃, 바람직하게는 8℃ 내지 16℃의 범위에 있다.

[0028] 방사 용액에 대해 위에 개시된 바람직한 실시예들과 유사하게, 스핀 배스 내의 요망되지 않는 고체 불순물들에 의해 새로 형성된 부드러운 필라멘트들을 손상시킬 가능성을 최소화하기 위해, 높은 엄격도의 스핀 배스 용액 여과가 가능하다. 이는 700m/min을 초과하는 매우 높은 제조 속도들에서 특히 중요하다.

[0029] 방사 배스 내에서, 목표 최종 실의 개별 필라멘트들은 함께 모아지고, 그리고 방사 배스로부터의 출구에 의해 초기 멀티필라멘트 번들로 번들링되며(bundled), 이 출구는 전형적으로 필라멘트들을 함께 모으고 그리고 또한 필라멘트 번들과 함께 배스에서 빠져나오는 방사 배스 용액의 양을 제어하는 역할을 하는 링 형상 출구이다. 적합한 배열들은 당업자에게 공지되어 있다. 필라멘트들의 적어도 일부가 링 형상의 출구와 접촉하기 때문에, 링 형성 출구를 위한 재료의 선택뿐만 아니라 형상은 필라멘트 번들들에 가해지는 장력에 영향을 준다. 당업자는, 필라멘트 번들에 대한 임의의 부정적인 영향을 최소화하기 위해 방사 배스로부터의 이들의 출구들을 위한 적합한 재료들 및 형상들을 알고 있을 것이다.

[0030] 이에 따라, 본 발명에 따른 프로세스의 바람직한 실시예에서, 프로세스는 10중량% 내지 15중량%, 바람직하게는 12중량% 내지 14중량%을 포함하는 라이오셀 프로세스에 대해 적합한 방사 용액의 제조의 단계들을 포함하며, 여기서 셀룰로오스는 바람직하게는 아래에서 설명되는 바와 같다. 이러한 프로세스는 더욱이 압출 노즐들을 통한 온도 변동성을 ± 2℃ 이하의 범위 내로 유지하면서 압출 노즐들을 통해 방사 용액을 압출하는 단계를 포함한다. 이에 따라 제조된 필라멘트들은 전술된 바와 같은 초기 냉각을 겪으며, 이어서, 이러한 방식으로 획득된 필라멘트들의 초기 응고는 50mm 미만, 바람직하게는 5mm 내지 40mm, 더 바람직하게는 10mm 내지 20mm의 깊이를 가지는 응고 배스(스핀 배스)에서 발생한다.

[0031] 이러한 응고 배스에서 채택되는 응고액의 조성은 23중량% 이하, 더 바람직하게는 20중량% 미만, 그리고 훨씬 더 바람직하게는 15중량% 미만의 아민 옥사이드의 농도를 나타낸다. 이러한 아민 옥사이드 함량의 조절은 아민 옥사이드의 선택적 제거에 의해 그리고/또는 농도를 바람직한 범위들로 조절하기 위해 담수(fresh water)를 보충함으로써 달성될 수 있다.

[0032] 이러한 프로세스는, 특히 균일한 응고 및 따라서 균일한 필라멘트 특성들을 보장하는 방식으로 응고 배스에 진입하는 고품질 및, 특히, 높은 균일성을 갖는 필라멘트들이 획득될 수 있는 것을 보장한다. 또한, 상기 설명된 프로세스의 실시예들에서, 아래에서 추가로 설명되는 바와 같이, 예를 들어, 표준 라이오셀 스테이플 섬유 제조 프로세스들과 비교하여, 보다 넓은 노즐 분리를 채택함으로써 압출시 개별 필라멘트들 사이의 거리를 조절하는 것이 바람직하다. 이러한 바람직한 프로세스 매개변수들 및 조건들은, 본원에 표시된 바와 같이, 높은 균일성을 갖는 라이오셀 필라멘트들의 제조를 가능하게 하는 동시에, 또한 요망되는 높은 프로세스 속도들(400m/min 이상의, 더 바람직하게는 500m/min 이상의, 및 실시예들에서 700m/min 이상만큼 높은 방사 속도들)을 가능하게 한다. 이러한 내용에서, 본 발명은 더욱이, 위에서 설명한 바와 같은 프로세스 매개변수들 및 조건들이 필라멘트 파손 또는 필라멘트 결함들 등(이는 필라멘트 및 실 제조 또는 필라멘트/실의 제품들의 배출의 중지를 요구할 것임)을 회피함에 따라 셀룰로오스 라이오셀 필라멘트들 및 대응하는 실들의 연속적이고 그리고 장기간 제조를 가능하게 한다.

[0033] 라이오셀 방사 용액들의 유변학적 특성들은 고속 필라멘트 실 제조의 요구를 고려하여 중요하다. 예를 들어, 스테이플 섬유 제조로 공지되어 있는 방사 용액 조성들을 사용할 때, 허용불가능한 수들의 필라멘트 파손들이 직면된다. 셀룰로오스 원 재료의 폭넓은 분자량 분포를 사용하는 것이 본 발명에 따른 고속 제조의 요구들을 만족시키는 것으로 밝혀졌다. 특히 바람직한 폭넓은 분자량 분포 셀룰로오스 재료는, 450ml/g 내지 700ml/g 범위의 스캔 점도를 가지는 5 내지 30중량%, 바람직하게는 10중량% 내지 25중량%의 셀룰로오스를 300ml/g 내지 450ml/g 범위의 스캔 점도를 가지는 70중량% 내지 95중량%, 바람직하게는 75중량% 내지 90중량%의 셀룰로오스와 혼합함으로써 획득되는 혼합물이며, 2개의 분획물들은 40ml/g 이상, 바람직하게는 100ml/g 이상의 스캔 점도의 차이를 갖는다. 스캔 점도는 큐프리에틸렌디아민(cupriethylenediamine) 용액에서 SCAN-CM 15:99에 따라 결정되며, 방법론은 당업자에게 공지되어 있고 그리고 상업적으로 이용가능한 디바이스들, 예컨대, psl-rheotek로부터 이용가능한 디바이스(Auto PulpIVA PSLRheotek) 상에서 실행될 수 있다.

[0034] 요구되는 분자 다분산성(polydispersity)을 달성하도록 (예를 들어, 목재 펄프로부터의) 이러한 셀룰로오스 원 재료를 획득하기 위해, 다른 유형들의 시작 재료들의 혼합물들이 사용될 수 있다. 최적의 혼합 비율들은 각각의 혼합 성분의 실제 분자량, 필라멘트 제조 조건들 및 필라멘트 실의 특정 제품 요건들에 의존할 것이다. 대안적으로, 요구되는 셀룰로오스 다분산성은 또한, 예를 들어, 목재 펄프의 제조 동안, 건조 전의 혼합을 통해 획득될 수 있다. 이는 라이오셀 제조 동안 펄프 스톡들(pulp stocks)을 주의 깊게 감시하고 그리고 혼합하는 요건을 제거할 것이다.

[0035] 방사 용액에서의 셀룰로오스의 전체 함량은 전형적으로, 10중량% 내지 20중량%, 바람직하게는 10중량% 내지 16중량%, 예컨대 12중량% 내지 14중량%이다. 당업자는, 라이오셀 프로세스를 위한 방사 용액들을 위한 요구되는 성분들을 알고 있으며, 성분들 및 일반적인 제조 방법의 추가의 상세한 설명들이 본원에서 요구되는 것으로 간주되지 않는다. 이러한 점에서, 본원에 인용에 의해 포함되는 US 5,589,125, WO 96/18760, WO 02/18682 및 WO 93/19230에 대한 참조가 이루어진다.

[0036] 본 발명에 따른 프로세스를 추가적으로 제어하기 위해, 방사 용액의 조성의 균일성을 보장하기 위해 높은 레벨들의 프로세스 감시 및 제어를 채택하는 것이 바람직하다. 이는, 방사 용액 조성/압력/온도의 인라인(in-line) 측정, 미립자 함량의 인라인 측정, 제트들/노즐들의 방사 용액 온도 분포의 인라인 측정, 및 정기적인 오프라인(off-line) 교차 확인들을 포함할 수 있다.

[0037] 큰 입자들이 형성되고 있는 경우, 큰 입자들의 함량이 개별 필라멘트들에서 허용불가능한 파괴들을 초래할 수 있기 때문에, 본 발명에 사용되는 라이오셀 방사 용액의 품질을 제어하고 그리고 요구된다면 개선하는 것이 더 바람직하다. 이러한 입자들의 예들은 모래 등과 같은 불순물뿐만 아니라 충분히 용해되지 않은 셀룰로오스를 포함하는 겔 입자들이다. 이러한 고체 불순물들의 함량을 최소화하는 하나의 옵션은 필터 프로세스이다. 방사 용액의 다단계 여과는 고체 불순물들을 최소화하는 최적의 방식이다. 당업자는, 보다 미세한 필라멘트 역가들을 위해 보다 큰 필터 엄격성들이 요구된다는 것을 이해할 것이다. 전형적으로, 예를 들어, 약 20미크론의 절대 정지 힘(absolute stopping power)을 갖는 깊이 여과는, 1.3데시텍스(decitex) 필라멘트들에 대해 효과적인 것으로 밝혀졌다. 보다 미세한 필라멘트 데시텍스를 위해, 15미크론의 절대 정지 힘이 바람직하다. 여과를 실행하기 위한 디바이스들 및 프로세스 매개변수들은 당업자에게 공지되어 있다.

또한, 110℃에서 1.2(1/s)의 전단 속도에서 측정되는, 방사 용액의 점도를 500Pa.s 내지 1350Pa.s의 범위로 조절하기에 적합한 것으로 밝혀졌다.

[0038] 방사 용액의 제조 동안의 방사 용액의 온도는 전형적으로 105℃ 내지 120℃, 바람직하게는 105℃ 내지 115℃ 형식의 범위에 있다. 실제 방사/압출 전에, 선택적으로 여과 후, 용액은, 당업자에게 공지된 프로세스들 및 디바이스들을 사용하여, 전형적으로 115℃ 내지 135℃, 바람직하게는 120℃ 내지 130℃의 보다 높은 온도로 가열된다. 여과 단계와 함께, 이러한 프로세스는, 방사 노즐을 통한 압출에 적합한 방사 용액(때로는 방사 질량체로 불림)을 제공하기 위해 그의 초기 준비 후 방사 용액의 균질성을 증가시킨다. 그 후, 이러한 방사 용액은 바람직하게는 압출/방사 전에, 110℃ 내지 135℃, 바람직하게는 115℃ 내지 135℃의 온도가 되며, 프로세스는 중간 냉각 및 가열 단계들뿐만 아니라 템퍼링 단계들(방사 용액이 주어진 온도에서 일정 시간 동안 유지되는 단계들)을 포함할 수 있다. 이러한 프로세스들은 당업자에게 공지되어 있다.

● 필라멘트 연장

[0039] 방사 배스에서 빠져나온 후, 멀티필라멘트 번들들은 전형적으로 최종 실을 생성할 번들을 세척, 건조 및 권선과 같은 후속 처리 단계들을 향해 지향시키는 안내 롤러에 의해 감겨진다(taken up). 이러한 단계 동안, 바람직하게는, 필라멘트 번들의 신장이 발생하지 않는다. 방사 배스로부터의 출구와 안내 롤러와의 접촉부 사이의 거리는 필요에 따라 선택될 수 있고 그리고 40mm 내지 750mm, 예컨대 100mm 내지 400mm의 거리들이 적합한 것으로 나타났다. 이러한 프로세스 단계가 제품 품질을 제어하고 그리고 영향을 주기 위해 추가 옵션들을 제공할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 이러한 프로세스 단계에서, 예를 들어, 필라멘트 결정 구조는 조절될 수 있어, 이에 의해 라이오셀 연속 필라멘트 실들의 바람직한 특성들을 달성한다. 위에서 표시된 바와 같이, 그리고 제1 항의 표현으로부터 파생가능한 바와 같이, 이러한 프로세스 단계의 성공은 위에 개시된 관계식들에 따른 프로세스 조건들의 조절과 밀접하게 연관되는 것으로 밝혀졌다.

[0040] 위에서 표시된 바와 같이, 안내 롤러와 같은 수단은 필라멘트들을 감고, 초기의 실을 형성하기 위해 필라멘트들을 조립하고 그리고 추가의 처리 단계들을 향해 이에 따라 획득된 실을 안내한다. 본 발명에 따르면, 안내 롤러와의 필라멘트 번들(실)의 접촉점에서 필라멘트 번들에 가해지는 최대 장력이 (4.2 x 필라멘트 수/필라멘트 역가) ^0.69 (cN) 이하인 것이 바람직하다. 이러한 장력은 방사 노즐의 출구 지점으로부터의 출구 지점으로부터, 예를 들어, 응고 단계 후에 제공되는 안내 롤러와의 제1 접촉점까지의 필라멘트들/필라멘트 번들에 가해지는 장력을 의미한다. 위에 제공된 공식은, 예시에 의해, 예를 들어, 80dtex의 실 역가를 갖는 60개의 필라멘트들의 필라멘트 번들에 한 최대 장력을 규정하며(개별 필라멘트들은 1.33dtex의 역가를 갖음), 최대 장력은 (4.2 x 60 : 1.33)^0.69, 이에 따라 37.3 cN이다.

[0041] 이러한 특정된 최대 장력을 유지함으로써, 고품질 실들이 획득될 수 있도록, 필라멘트 파손이 방지되는 것이 보장될 수 있다. 또한, 이는, 필라멘트 제조 프로세스가 방해 없이 요구되는 시간들 동안 실행될 수 있는 것을 보장하는 것을 돕는다. 당업자는, 본원에 언급된 장력이 3개의 롤 시험 장치, Schmidt-Zugspannungsmessger

t ETB-100을 사용함으로써 전체 프로세스에서 취한 샘플들을 사용하여 측정될 수 있는 장력인 것을 이해할 것이다. 본원에서 언급된 지정된 접촉점에서의 필라멘트들 및 필라멘트 번들들에 대해 측정된 장력은, 본 발명의 내용에서, 본원에서 개시된 프로세스 매개변수들을 사용하여, 위에서 제공되는 방정식에 순응하는 값들로 장력 값들을 조절하기 위해, 특히 방사 용액의 조성, 스핀 배스 깊이, 및 스핀 배스 용액(응고 배스) 조성, 공기 교차 드래프트뿐만 아니라 방사구 설계, 예컨대 노즐 설계 및 노즐 분리를 조절함으로써 제품 품질 및 프로세스 안정성을 제어하는데 사용될 수 있다.

● 필라멘트 세척.

[0042] 초기 응고 및 냉각 후의 필라멘트들이 여전히 아민 옥사이드를 함유하기 때문에, 전형적으로 획득되는 필라멘트들 및/또는 실들은 세?r을 겪는다. 아민 옥사이드는 전형적으로 70℃ 내지 80℃에서 탈염수(demineralised water) 또는 다른 적합한 액체의 역류 유동을 통해 새로 형성된 실들로부터 세척될 수 있다. 이전 프로세스 단계들과 마찬가지로, 전통적인 세척 기술, 예를 들어, 트로프들(troughs)의 사용은 약 400m/min 초과의 높은 제조 속도들을 고려하여 문제를 제기할 수 있는 것이 밝혀졌다. 또한, 고품질의 제품을 획득하기 위해서, 각각의 개별 필라멘트들에 대한 세척액의 균일한 적용이 바람직하다. 동시에, 부드러운 필라멘트들과 세척 표면들 사이의 최소 접촉은, 필라멘트들의 무결성을 유지하여, 목표 실 특성들을 달성하기 위해 바람직하다. 추가적으로, 개별 필라멘트 실들은 서로 가깝게 세척되어야 하며, 그리고 라인 길이는 실행가능한 프로세스 경제성을 가능하게 하도록 최소화되어야 한다. 위 내용을 고려하여, 바람직한 세척 프로세스가 다음을 단독으로 또는 조합하여 수반하는 것으로 밝혀졌다:

[0043] 세척은 바람직하게는, 일련의 피동식 롤러들을 사용하여 실행되며 그리고 각각의 실은 일련의 세탁액 함침/용액 제거 단계들을 개별적으로 겪는다.

[0044] 각각의 세탁 함침 단계 후에, 부드러운 필라멘트들를 손상시키지 않으면서, 각각의 실 필라멘트로부터 용액을 균일하게 스트리핑하거나(stripping) 또는 방사하는 수단을 제공하는 것이 유익한 것으로 밝혀졌다. 이는, 예를 들어, 적합하게 설계되고 그리고 위치결정된 핀 가이드들을 통해 달성될 수 있다. 핀 가이드들은, 예를 들어, 무광 크롬 마감(matt chrome finish)으로 구성될 수 있다. 가이드들은, 필라멘트 실들의 가까운 간격(약 3mm), 균일한 용액 제거를 제공하기 위한 필라멘트들과의 양호한 접촉, 필라멘트 손상을 최소화하기 위한 낮은 장력을 허용한다.

[0045] 선택적으로, 알칼리성 세척 단계는 필라멘트들로부터 잔류 용매의 제거 효율을 증가시키기 위해 포함될 수 있다.

[0046] (제1 핀 가이드 후의)사용된 세탁액은 전형적으로 용매 회수로의 복귀 전에 아민 옥사이드의 10% 내지 30%, 바람직하게는 18% 내지 20%의 농도를 갖는다.

[0047] '연질 마감재(soft finish)'는 추가 처리를 보조하기 위해 도포될 수 있다. 유형들 및 적용 방법들은 당업자에게 공지될 것이다. 예를 들어, 건조기로의 실 장력들을 제어하기 위한 닙 롤러에 의해 후속되는, 필라멘트들 상에 약 1% 마감재를 적용하는 '릭-롤러(lick-roller)' 배열체가 효과적인 것으로 밝혀졌다.

● 실 건조

[0048] 다시, 이러한 단계의 양호한 제어는 최적의 실 특성들의 개발 및 필라멘트 손상에 대한 가능성을 최소화하는 것을 보조한다. 건조 매개변수들뿐만 아니라 건조 수단은 당업자에게 공지되어 있다. 바람직한 실시예들은 다음에서 규정된다:

[0049] 건조기는, 예를 들어, 약 1m 직경의 12개 내지 30개의 가열된 드럼들로 구성된다. 필라멘트 장력이 낮고 그리고 일정하게, 바람직하게는 10cN 미만, 바람직하게는 6cN 미만으로 유지되는 것을 보장하기 위해, 개별 속도 제어가 바람직하다. 건조를 통한 실들 사이의 간격은 약 2mm 내지 6mm일 수 있다.

[0050] 건조기의 초기 온도는 약 150℃이다. 건조 프로세스의 이후 단계들에서, 건조가 진행됨에 따라 온도들이 낮아질 수 있다.

[0051] 대전방지제(antistatic agent) 및/또는 연질 마감재는 건조 후 필라멘트 실들에 당업자에게 공지된 수단에 의해 도포될 수 있다.

[0052] 추가의 프로세스 단계들, 예를 들어, 실들을 조합하고, 텍스처화하고(texturising) 또는 혼합하는 단계는 건조 후 및 수집 전에 당업자에게 공지된 프로세스들을 사용하여 적용될 수 있다. 요망되는 경우, 연질 마감재가 위에 식별되는 단계들 전에 실들에 도포될 수 있다.

● 실들의 수집

[0053] 실들은 표준 권선 장비를 사용하여 수집될 수 있다. 적합한 예는 와인더들(winders)의 뱅크(bank)이다. 와인더 속도는 낮고 일정한 실 장력을 유지하기 위해 상류에서 프로세스 속도들을 미세 조정하는데 사용된다.

[0054] 당업자는, 염료들(dyestuffs), 항균 제품들, 이온 교환 제품들, 활성탄, 나노입자들, 로션들, 난연 제품들, 초흡수제들, 함침제들, 염료들, 마감제들, 가교제들, 그래프팅 약제들, 결합제들과 같은 다양한 개질 물질들; 및 이들의 혼합물들이, 이러한 부가들이 방사 프로세스를 손상시키지 않는 한, 방사 용액의 준비 동안 또는 세척 구역에서 부가될 수 있는 것을 이해할 것이다. 이는, 개별 제품 요건들 만족하기 위해 제조된 필라멘트들 및 실들을 개질하는 것을 허용한다. 당업자는, 라이오셀 필라멘트 실 제조 프로세스의 어느 단계에서 이러한 위에서 인용된 재료들을 부가하는 방법을 잘 알고 있다. 이러한 점에서, 일반적으로 세척 단계에서 부가될 것인 많은 요망가능한 개질 물질들이 높은 라인 속도들 및 이에 따른 짧은 체류 시간들 때문에 필라멘트 실 루트와 함께 효과적이지 않을 것이라는 것이 밝혀졌다. 이러한 개질 물질들을 도입하기 위해, 대안적인 접근법은 완전히 세척되지만 '건조되지 않은' 필라멘트 실들을 수집하고 그리고 체류 시간이 제한 인자가 아닐 것인 처리 배치 방식(processing batch-wise)을 발전시키기 위해 필라멘트 실들을 제출하는 것이다.

[0055] 본 발명에 따른 프로세스의 관련 부분의 예시가 도 1을 참조하여 설명된다. 도 1에서, 항목(p)은 방사구 피스의 길이를 나타내고, 항목(L)은 공기 갭의 길이를 지정한다. 방사 용액을 함유하는 저장소 및 여과 단계들과 같은 임의의 이전 단계들은 도 1에 도시되지 않았지만, 당업자는, 방사 용액이 방사구 및 방사구 피스로 어떻게 진입하는지를 이해할 것이다. 항목(S)는 침전 또는 응고 배스를 지정하는 반면, 항목(v)이 전형적으로 분당 응고 배스 후 감겨지는 m의 실(m/min)로서 측정되는 제조 속도를 나타낸다.

[0056] 본원에 설명된 바와 같은 프로세스에 따르면, 라이오셀 필라멘트들의 번들들인 셀룰로오스 실들뿐만 아니라 셀룰로오스 필라멘트들이 제조될 수 있다. 제조된 필라멘트들 및 실들의 특성들은 실당 필라멘트들의 수, 보다 촘촘한 필라멘트, 보다 촘촘한 전체 실뿐만 아니라 필라멘트들 및 실들의 다른 특성들과 같은 요망되는 최종-용도에 대한 개개의 요건들에 따라 조절될 수 있다.

하기의 예들은 본 발명을 추가로 예시한다:

[0057] 65mm 길이의 방사구 조각이 있는 방사구를 사용하여 라이오셀 필라멘트가 방사되었으며 그리고 라이오셀 실들이 높은 제조 속도들로 제조되었다. 제조 세트들의 각각의 그룹에서, 동일한 방사 용액들이 채택되었다.

그룹 1

역가 1.3dtex/제조 속도 700m/min

실들은 70mm의 공기 갭으로 한 번, 그리고 120mm의 공기 갭으로 한 번 제조되었다. 둘 모두의 경우에, 라이오셀 실들은 획득될 것이지만, 제1 세트(공기 갭 70mm)에 대한 결함률은 kg 실당 13.3이었던 반면, 120mm의 보다 긴 공기 갭을 사용할 때 이러한 결함률은 0으로 떨어졌다.

그룹 2

역가 1.3dtex/제조 속도 700m/min

다른 유형의 방사 용액을 사용하여, 그룹 1의 세트들과 비교하여, 실들은 70mm의 공기 갭으로 한번 그리고 95mm의 공기 갭으로 한 번 제조되었다. 둘 모두의 경우에, 라이오셀 실들은 획득될 것이지만, 제1 세트(공기 갭 70mm)에 대한 결함률은 kg 실당 7.2이었던 반면, 95mm의 보다 긴 공기 갭을 사용할 때 이러한 결함률은 1.9으로 떨어졌다.

그룹 1 및 그룹 2의 결과들은, 관계식(1a)에 대해 프로세스 매개변수들을 조절할 때, 700m/min의 매우 높은 제조 속도들로 라이오셀 필라멘트들 및 실들을 제조하는 것이 가능하였다는 것을 보여준다. 이러한 결과들은 더욱이, 결함률들이 매우 만족스러운 값들로 감소될 수 있어, 특히 적용에 대한 높은 요구 분야들에서 제조된 재료들의 사용을 가능하게 하기 때문에, 프로세스 매개변수들을 조절함으로써 관계식(1b)를 또한 준수하는 것이, 획득되는 필라멘트들 및 실들의 품질을 크게 개선시키는 것을 나타낸다.

그룹 3

역가 1.3 dtex

실들은 600, 700, 및 900m/min의 제조 속도들로 제조되었으며, 제1의 2개의 제조 속도들에 대해 60mm의 공기 갭들이 있고 그리고 제3 세트에 대해 95mm의 공기 갭들이 있다. 3개의 모든 경우들에서, 라이오셀 실들이 획득될 수 있지만, 제1 세트(공기 갭 60mm)에 대한 결함률은 kg 실당 8이었던 반면, 공기 갭의 길이를 증가시키지 않고 제조 속도를 700m/min으로 증가시킬 때, 이러한 결함률은 13.5로 증가되었다. 제조 속도를 900m/min으로 추가적으로 증가시키면서, 또한 공기 갭의 길이를 95mm로 증가시키는 것은 결함률을 1.9로 떨어뜨렸다.

그룹 3의 결과들은, 관계식(1a)에 대해 프로세스 매개변수들을 조절할 때, 600m/min 내지 900m/min의 매우 높은 제조 속도들로 라이오셀 필라멘트들 및 실들을 제조하는 것이 가능하였다는 것을 다시 보여준다. 이러한 결과들은 더욱이, 심지어 제조 속도를 매우 높은 값들, 예컨대 900m/min으로 증가시킬 때에도 결함률들이 감소될 수 있기 때문에, 프로세스 매개변수들을 조절함으로서, 관계식(1b)을 또한 준수하는 것은 획득되는 필라멘트들 및 실들의 품질을 크게 개선시키는 것을 나타낸다.

그룹 4

공기 갭 95mm

실들은 1.3dtex의 역가로 그리고 350m/min의 제조 속도로 한 번, 그리고 4.1 dtex의 역가로 그리고 400m/min의 제조 속도에서 한 번 제조되었다. 제1 세트에서, 느린 제조 속도의 경우, 결함률이 9.6이었던 반면, 제2 세트에서, 결함률이 1.9로 떨어졌다. 그룹 4의 결과들은, 제조된 역가를 갖는 제조 속도의 약간 증가가 본 발명에 의해 규정되는 관계식을 만족하는 프로세스 조건들을 초래해서, 고품질의 실이 획득되었다는 것을 나타낸다.

그룹 5

역가 1.3 dtex

실들은 1.3dtex의 역가로 그리고 700m/min의 제조 속도에서 95mm의 공기 갭으로 한번 그리고 120mm의 공기 갭으로 한번 제조되었다. 제1 세트에서, 결함률이 2였던 반면, 제2 세트에서, 결함률이 0으로 떨어졌다. 그룹 5의 결과들은, 본 발명에 따라 제조 매개변수들을 선택함으로써, 고품질 섬유들이 적합한 제조 매개변수들을 찾기 위한 힘든 사전 시도들 없이 제조될 수 있는 것을 다시 나타낸다.

Claims (10)

1. 수성 3급 아민 옥사이드(tertiary amine oxide)에서 셀룰로오스의 라이오셀 방사 용액(lyocell spinning solution)으로부터의, 라이오셀 유형 셀룰로오스 필라멘트 실들(filament yarns)의 제조를 위한 방법으로서,
   프로세스 조건들은, 관계식(1a)가 충족되도록 조절되며:
   

   

   
   L은 공기 갭(air gap)의 길이(mm)를 지정하며, v는 제조 속도(m/min)를 지정하고, 상기 역가는 상기 개별 필라멘트의 역가(dtex)를 지정하며, 그리고 p는 방사구(spinneret)에서 채택된 개별 방사구 피스의 길이(mm)를 지정하고, 그리고 v는 400m/min 이상인,
   라이오셀 유형 셀룰로오스 필라멘트 실들의 제조를 위한 방법.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 프로세스 조건들은, 관계식(1b)가 충족되도록 조절되며:
   

   

   
   이 때, F는 1.3 이상인,
   라이오셀 유형 셀룰로오스 필라멘트 실들의 제조를 위한 방법.
3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
   멀티필라멘트 실(multifilament yarn)이 제조되는,
   라이오셀 유형 셀룰로오스 필라멘트 실들의 제조를 위한 방법.
4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   v는 400m/min 내지 2000m/min인,
   라이오셀 유형 셀룰로오스 필라멘트 실들의 제조를 위한 방법.
5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 개별 필라멘트들의 역가가 1.0dtex 내지 6.0dtex인,
   라이오셀 유형 셀룰로오스 필라멘트 실들의 제조를 위한 방법.
6. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   L은 최대 150mm인,
   라이오셀 유형 셀룰로오스 필라멘트 실들의 제조를 위한 방법.
7. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   p는 40mm 내지 80mm인,
   라이오셀 유형 셀룰로오스 필라멘트 실들의 제조를 위한 방법.
8. 제1 항 또는 제7 항에 있어서,
   상기 필라멘트들은 5mm 내지 50mm의 깊이를 가지는 응고 배스(coagulation bath)에서 추가적으로 응고되는,
   라이오셀 유형 셀룰로오스 필라멘트 실들의 제조를 위한 방법.
9. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   L은 90mm 내지 150mm인,
   라이오셀 유형 셀룰로오스 필라멘트 실들의 제조를 위한 방법.
10. 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    압출 노즐들(extrusion nozzles)을 통한 온도 변동성이 ±2℃ 이하로 제어되는,
    라이오셀 유형 셀룰로오스 필라멘트 실들의 제조를 위한 방법.

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