KR20230084279A - 셀룰로오스 섬유의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
방사 공정에서의 실끊김, 얻어진 섬유의 물성 불균일의 발생을 억제하여, 안정한 방사를 가능하게 하는, 셀룰로오스 섬유의 제조 방법, 및 고강도이고, 피브릴화가 억제되고, 피부 감촉이 우수한 셀룰로오스 섬유를 제공한다. 본 발명에 따른 방법은, 이하의 공정: 비프로톤성 극성 용매와 4급 오늄염의 혼합 용매에 셀룰로오스를 용해하는 용액 조제 공정; 얻어진 용액을 방사구로부터 섬유상으로 토출하는 토출 공정으로서, 여기서, 토출시의 상기 용액의 수분율이 0.05 질량% 이상 8 질량% 이하인 토출 공정; 및 토출된 섬유를, 물과 상기 혼합 용매를 포함하는 수계 응고욕에 의해 응고시키는 응고 공정을 포함하는 셀룰로오스 섬유의 제조 방법이다.
Description
본 발명은 셀룰로오스 섬유의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 환경 보호의 관점에서, 재생 가능 자원인 식물 유래의 셀룰로오스로 이루어진 섬유를, 보다 환경 부하를 저감한 방법에 의해 제조할 수 있는 방법의 개발이 주목받고 있다. 환경 부하가 낮은 제법에 의한 셀룰로오스 섬유로서 N-메틸모르폴린옥사이드(NMMO) 수용액을 용매로 하는 리오셀 섬유를 들 수 있지만, 얻어지는 섬유의 딱딱함이나 피브릴화 등의 과제가 있어, 이것을 대신하는 용매가 요구된다.
이하의 특허문헌 1은, 다당류의 용해에 이용하는 용매로서, 테트라알킬암모늄아세테이트 및 비프로톤성 극성 용매를 함유하고, 이 비프로톤성 극성 용매의 함유 비율이 35 중량% 이상인 용매를 기재한다.
이하의 특허문헌 2는, 테트라부틸암모늄아세테이트와 디메틸술폭시드를 5:95∼50:50의 중량 혼합비로서 혼합하여 혼합 용매를 얻는 용매 조제 공정과, 상기 혼합 용매에 원료 셀룰로오스를 첨가하고 용해 온도 20∼50℃에서 이 원료 셀룰로오스를 용해하여 셀룰로오스 용해액을 얻는 용해 공정과, 상기 셀룰로오스 용해액을 응고욕 중에 막상으로 토출하여 반응고막상물로 하면서, 상기 반응고막상물을 복수의 연신 롤러 사이를 통과시키면서 제막 방향으로 연신하여 당해 응고욕 중에서 응고막상물로 하는 연신 응고 공정과, 상기 응고막상물을 수세하는 수세 공정과, 상기 수세 공정 후의 건조하는 건조 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 연신 셀룰로오스 필름의 제조 방법을 기재한다.
셀룰로오스를 용매에 용해하고, 얻어진 용액을 원하는 형상으로 성형하여 비용매와 접촉시킴으로써, 여러가지 형상의 성형체로 성형할 수 있다. 그러나, 섬유의 제조에 있어서는 용액 상태가 불균질한 것에 의해 용이하게 실끊김이나 불균일이 발생하기 때문에, 안정적으로 방사하는 것은 어렵다.
특허문헌 1과 2에 기재되는 기술은, 셀룰로오스를 간편한 조작으로 테트라알킬암모늄아세테이트와 비프로톤성 극성 용매의 혼합 용매에 용해하여, 필름상으로 성형할 때 유용할 수 있지만, 섬유의 제조에 있어서 연속하여 안정한 방사나, 얻어진 섬유의 굵기나 물성 불균일의 억제를 가능하게 하는 것은 아니다.
이러한 종래 기술의 문제를 감안하여, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 방사 공정에서의 실끊김이나, 얻어진 섬유의 물성 불균일의 발생을 억제하여, 안정한 방사를 가능하게 할 수 있는, 셀룰로오스 섬유의 신규 제조 방법을 제공하는 것이다.
본원 발명자들은, 이러한 과제를 해결하기 위해 예의 검토하여 실험을 거듭한 결과, 이하의 구성으로 하는 것에 의해 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 예상외로 발견하여 본 발명을 완성하였다.
즉, 본 발명은 이하와 같다.
[1] 이하의 공정:
비프로톤성 극성 용매와 4급 오늄염의 혼합 용매에 셀룰로오스를 용해하는 용액 조제 공정;
얻어진 용액을 방사구로부터 섬유상으로 토출하는 토출 공정으로서, 여기서, 토출시의 상기 용액의 수분율이 0.05 질량% 이상 8 질량% 이하인 토출 공정; 및
토출된 섬유를, 물과 상기 혼합 용매를 포함하는 수계 응고욕에 의해 응고시키는 응고 공정
을 포함하는, 셀룰로오스 섬유의 제조 방법.
[2] 상기 토출 공정에서의 상기 용액의 온도가 40℃ 이상 90℃ 이하인, 상기 [1]에 기재된 방법.
[3] 상기 혼합 용매에 있어서, 비프로톤성 극성 용매와 4급 오늄염의 중량비가 50:50∼95:5인, 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 방법.
[4] 상기 비프로톤성 극성 용매가 디메틸술폭시드인, 상기 [1]∼[3]의 어느 하나에 기재된 방법.
[5] 상기 4급 오늄염이 4급 암모늄염 또는 4급 포스포늄염인, 상기 [1]∼[4]의 어느 하나에 기재된 방법.
[6] 상기 토출 공정에 있어서, 1 mm 이상 75 mm 이하의 에어갭을 제공하는, 상기 [1]∼[5]의 어느 하나에 기재된 방법.
[7] 상기 토출 공정의 에어갭에 있어서, 상대 습도 90% 이하의 분위기하에 방사되는, 상기 [6]에 기재된 방법.
[8] 인장 강도가 1.3 cN/dtex 이상이고, 또한, 피브릴화도가 170% 이하인 셀룰로오스 섬유.
[9] 상기 셀룰로오스 섬유가 장섬유인, 상기 [8]에 기재된 셀룰로오스 섬유.
본 발명에 따른 셀룰로오스 섬유의 제조 방법에 의하면, 방사 공정에서의 실끊김이나, 얻어진 섬유의 굵기/물성 불균일의 발생이 억제되어, 안정한 방사가 가능해지고, 또한, 고강도이고, 피브릴화가 억제되고, 피부 감촉이 우수한 섬유가 얻어진다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 상세히 설명하지만, 본 발명은 이들 실시형태에 한정되는 것은 아니다.
≪셀룰로오스 섬유의 제조 방법≫
본 발명의 일실시형태는, 이하의 공정:
비프로톤성 극성 용매와 4급 오늄염의 혼합 용매에 셀룰로오스를 용해하는 용액 조제 공정;
얻어진 용액을 방사구로부터 섬유상으로 토출하는 토출 공정으로서, 여기서, 토출시의 상기 용액의 수분율이 0.05 질량% 이상 8 질량% 이하인 토출 공정; 및
토출된 섬유를, 물과 상기 혼합 용매를 포함하는 수계 응고욕에 의해 응고시키는 응고 공정
을 포함하는, 셀룰로오스 섬유의 제조 방법이다.
셀룰로오스 섬유의 제조 방법은, 멀티필라멘트 또는 모노필라멘트의 제조 방법이어도 좋고, 장섬유 또는 단섬유의 제조 방법이어도 좋다. 일양태에 있어서 셀룰로오스 섬유의 제조 방법은 멀티필라멘트 장섬유의 제조 방법이다.
본 실시형태의 장섬유란, 섬유 길이가 3 mm 이상인 것을 말하며, 섬유 길이는, 바람직하게는 5 mm 이상이고, 보다 바람직하게는 10 mm 이상이고, 더욱 바람직하게는 연속 장섬유이다. 장섬유는 보풀에 의해 제직이나 편성 등의 가공시에 파단이 생기는 문제나, 길이 방향의 섬유 직경 불균일에 의해 염색 불균일이 발생하는 문제 등이 생길 수 있다. 이러한 문제를 방지하기 위해, 방사 후에 컷트되는 단섬유에 비하여, 장섬유에는 보다 높은 품질이 요구된다. 그 때문에, 보풀이나 불균일의 발생을 억제하는 안정한 방사 기술이 필요해진다.
이하, 셀룰로오스 섬유의 제조 방법의 각 구성 요소의 구체예에 대해 설명한다.
<용액 조제 공정>
본 실시형태의 셀룰로오스 섬유의 제조 방법은 용액 조제 공정을 포함한다. 용액 조제 공정에서는, 비프로톤성 극성 용매와 4급 오늄염의 혼합 용매에 의해 셀룰로오스를 용해하여 용액을 조제한다. 비프로톤성 극성 용매와 4급 오늄염의 혼합 용매에 있어서, 4급 오늄염의 함유율은, 셀룰로오스를 양호하게 용해하는 관점에서, 5 질량% 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10 질량% 이상, 더욱 바람직하게는 15 질량% 이상이고, 혼합 용매의 점도를 지나치게 높게 하지 않는다는 관점에서, 50 질량% 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 40 질량% 이하, 더욱 바람직하게는 30 질량% 이하이다. 또한, 4급 오늄염의 대부분은 상온에서 고체이고, 혼합 용매가 액체 상태이기 위해서는, 액체인 비프로톤성 극성 용매와 혼합할 필요가 있다. 혼합 용매 중의 4급 오늄염의 함유율이 50 질량% 이하이면, 액체로서 얻어지는 혼합 용매의 체적이 지나치게 적어지거나 혼합 용매의 점도가 지나치게 높아지거나 하지 않아, 혼합 용매가 셀룰로오스 원료에 함침되기 쉬워진다.
<혼합 용매>
용액 조제 공정에 이용하는 혼합 용매는, 비프로톤성 극성 용매와 4급 오늄염을 포함한다. 비프로톤성 극성 용매는 4급 오늄염과 셀룰로오스의 상호 작용을 방해하지 않고, 용해성을 손상하지 않기 때문에 바람직하다. 비프로톤성 극성 용매로서는, 술폭시드계 용매, 아미드계 용매, 피리딘계 용매를 들 수 있다. 구체적으로는, 디메틸술폭시드(DMSO), N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸-2-피롤리돈, N,N'-디메틸프로필렌 요소, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 테트라메틸 요소, 피리딘, 이들의 유도체를 들 수 있다. 셀룰로오스의 용해성의 관점에서, 디메틸술폭시드가 특히 바람직하다.
4급 오늄염은, 구성하는 4급 오늄 양이온 부위의 4개의 알킬기의 탄소수가 각각 독립적으로 3∼6인 것이 바람직하다. 각각의 알킬기의 탄소수는 동일해도 좋고 상이해도 좋다. 또한, 직쇄 구조여도 좋고, 분기 구조여도 좋고, 환상 구조여도 좋다. 알킬쇄 중에 에테르 결합, 티오에테르 결합, 히드록시기, 머캅토기, 아미노기 등의 작용기를 갖고 있어도 좋다. 알킬기의 탄소수가 2 이하인 경우는 염의 이온성이 강해지기 때문에 비프로톤성 극성 용매에 대한 용해성이 저하된다. 또한, 조제한 혼합 용매를 이용한 셀룰로오스의 용해성도 저하되거나 혹은 용해할 수 없을 우려가 있다. 알킬기의 탄소수가 7 이상인 경우는 양이온 부위의 분자량이 커지기 때문에, 형성한 염에서의, 셀룰로오스와 상호 작용해야 할 음이온 부위의 물질량비가 저하되기 때문에, 조제한 혼합 용매를 이용한 셀룰로오스의 용해성도 저하되거나 혹은 용해할 수 없을 우려가 있다. 용해성과 입수 용이함의 관점에서 알킬기의 탄소수가 4인 것이 특히 바람직하다. 4급 오늄염을 구성하는 음이온 부위로서는 카르복실산 음이온, 아미노산 음이온, 황산 음이온, 아황산 음이온, 인산 음이온, 아인산 음이온 및 그 유도체를 들 수 있다. 셀룰로오스의 용해성의 관점에서 카르복실산 음이온이 바람직하고, 포름산 음이온, 아세트산 음이온, 프로피온산 음이온, 부티르산 음이온이 보다 바람직하고, 아세트산 음이온인 것이 특히 바람직하다.
4급 오늄염은, 셀룰로오스를 용해하는 관점에서, 4급 암모늄염 또는 4급 포스포늄염이 바람직하다. 또한, 본 명세서 중의 4급 오늄염에 관한 기재는, 4급 암모늄염 및 4급 포스포늄염에도 적용된다. 4급 암모늄염으로서는, 테트라에틸암모늄아세테이트(TEAA), 테트라부틸암모늄아세테이트(TBAA), 테트라옥틸암모늄아세테이트(TOAA)가 바람직하다. 4급 포스포늄염으로서는, 테트라에틸포스포늄아세테이트(TEPA), 테트라부틸포스포늄아세테이트(TBPA), 테트라옥틸포스포늄아세테이트(TOPA)가 바람직하다.
셀룰로오스 원료로서는, 침엽수 펄프, 활엽수 펄프 등의 소위 목재 펄프, 및 비목재 펄프 등을 들 수 있다. 비목재 펄프로서는, 코튼 린터 펄프 등의 코튼 유래 펄프, 마 유래 펄프, 버개스 유래 펄프, 케나프 유래 펄프, 대나무 유래 펄프, 짚 유래 펄프 등을 들 수 있다. 코튼 유래 펄프, 마 유래 펄프, 버개스 유래 펄프, 케나프 유래 펄프, 대나무 유래 펄프, 짚 유래 펄프는 각각, 코튼 린트 또는 코튼 린터, 마계의 아바카(예컨대, 에콰도르산 또는 필리핀산의 것이 많음), 사이잘, 버개스, 케나프, 대나무, 짚 등의 원료로부터, 증해 처리에 의한 탈리그닌 및 헤미 셀룰로오스 제거를 목적으로 한 정제 공정 및 표백 공정을 거쳐 얻어지는 정제 펄프를 의미한다. 그 밖에, 해조 유래의 셀룰로오스, 호야 셀룰로오스 등의 정제물도 셀룰로오스 원료로서 사용할 수 있다. 이들 중에서도, 코튼 린터에 유래한 정제 펄프는, 폐재 유래의 원료를 유효하게 활용할 수 있기 때문에 특히 바람직하다.
셀룰로오스 원료의 농도로서는, 균질한 용해 상태를 담보하는 관점에서, 20 질량% 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 15 질량% 이하이고, 용매 사용량을 저감시키는 관점에서 3 질량% 이상인 것이 바람직하고, 4.5 질량% 이상인 것이 보다 바람직하다.
셀룰로오스 원료 외에, 섬유 물성의 개질을 목적으로, 셀룰로오스 이외의 다당류를 첨가해도 좋다. 셀룰로오스 이외의 다당류로서는 크실란, 글루코만난, α-1,4-글루칸, α-1,3-글루칸, β-1,3-글루칸(커들란, 파라밀론), 풀루란, 키틴, 키토산 등을 들 수 있다.
상기 용액 조제 공정에서의 원료 투입의 순서는, 이하의 (1) 또는 (2):
(1) 비프로톤성 극성 용매와 4급 오늄염의 혼합 용매를 조제하고, 여기에 셀룰로오스를 투입함, 또는
(2) 비프로톤성 극성 용매 중에 셀룰로오스를 투입하고, 셀룰로오스 원료를 팽윤시키고, 여기에 4급 오늄염을 첨가함
중 어느 하나일 수 있다. 실용상으로는 후술하는 용매 회수에 의해 혼합 용매의 상태로 회수되기 때문에, (1)의 방법을 이용하는 것이 바람직하다.
상기 용액 조제 공정에서의 용액의 온도는, 20℃ 이상이어도 좋고, 셀룰로오스를 단시간에 균일하게 용해하는 관점에서, 50℃ 이상이 특히 바람직하다. 용액 조제에서의 에너지 비용을 저감시키는 관점에서, 90℃ 이하인 것이 바람직하고, 85℃ 이하인 것이 특히 바람직하다.
상기 용액 조제 공정에 이용하는 장치는 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 마그네틱 스터러나 마이크로웨이브 장치, 일축의 미케니컬 스터러나 이축의 플래네터리 믹서, 니더, 이축 압출기 등이어도 좋다. 용액 중의 셀룰로오스 농도가 고농도가 되면 용액 점도가 높아지기 때문에, 고점도 용액을 균일하게 교반하는 관점에서 플래네터리 믹서나 니더 등의 이축 기구를 갖는 장치가 특히 바람직하다.
상기 용액 조제 공정에서의 혼합 용매 중의 수분율은 8 질량% 이하, 바람직하게는 6.5 질량% 이하, 보다 바람직하게는 5 질량% 이하이다. 혼합 용매 중의 수분율이 8 질량% 이상이 되면 수분자가 4급 오늄염과 셀룰로오스의 상호 작용을 저해하여, 용해능이 손상될 우려가 있다.
상기 용액 조제 공정에 의해 조제한 용액 중의 수분율은, 8 질량% 이하일 필요가 있고, 바람직하게는 5 질량% 이하, 보다 바람직하게는 4 질량% 이하, 더욱 바람직하게는 3 질량% 이하이다. 용액 중의 수분율을 8 질량% 이하로 억제함으로써, 방사에 적절한 용액의 점탄성과 예사성을 담보하고, 안정한 토출이 가능해진다. 또한, 용액 중의 수분율이 4 질량% 이하이면, 방사구면과 응고액면의 사이에 에어갭을 제공하여 섬유의 연신을 행할 수 있다. 용액 조제 전의 용매, 원료의 건조에서의 에너지 부하의 관점에서 수분율은 0.05 질량% 이상이 바람직하고, 0.1 질량% 이상이 보다 바람직하다.
또한, 용액 조제 공정에서 조제한 용액을 그대로 후술하는 토출 공정에서 이용하는 것이라면, 용액 조제 공정에 의해 조제한 용액 중의 수분율을 토출 공정의 토출시의 용액의 수분율로 해도 좋다.
토출시의 용매의 수분율은, 용액 조제 공정에서 이용하는 원재료의 습도 조절에 의해 조정할 수 있다.
<토출 공정>
본 실시형태의 셀룰로오스 섬유의 제조 방법은 상기 용액 조제 공정에서 조제한 용액을 방사구로부터 섬유상으로 토출하는 토출 공정을 포함한다. 토출 공정에서는, 상기 용액 조제 공정에서 얻은 용액을, 방사구를 통해 섬유상으로 토출한다. 방사구는 멀티필라멘트인 것이어도 좋고 모노필라멘트인 것이어도 좋으며, 적절하게 선택하면 된다. 멀티필라멘트의 경우, 홀수는 특별히 한정되지 않고, 목적에 따라서 선택하면 된다. 토출 용액의 토출시의 온도는, 예사성과 점탄성의 밸런스에 의해 선택하면 되지만, 토출된 용액의 예사성을 담보하는 관점에서, 40℃ 이상이 바람직하고, 50℃ 이상이 보다 바람직하다.
본 실시형태의 셀룰로오스 섬유의 제조 방법은, 토출시의 용액의 수분율을 조정하는 것에 의해, 방사구면과 응고액면 사이에 에어갭을 제공할 수 있다. 토출된 용액의 에어갭 사이에서의 자립성을 담보하는 관점에서, 토출 용액의 토출시의 온도는, 90℃ 이하가 바람직하고, 85℃ 이하가 보다 바람직하다. 토출 속도는 원하는 권취 속도와 섬유 물성을 감안하여 적절하게 선택하면 된다.
본 실시형태의 셀룰로오스 섬유의 제조 방법은, 토출시의 용액의 수분율을 조정하는 것에 의해, 방사구면과 응고액면 사이에 에어갭을 제공할 수 있다. 용액 조제 공정에서 조제한 용액은 응고액과의 접촉에 의해 빠르게 응고가 진행되기 때문에, 섬유의 연신은 응고 전에 에어갭 사이에서 행하는 것이 바람직하다. 또한, 에어갭 사이에서 연신을 행함으로써, 응고 후의 섬유에 연신을 행하는 것보다 섬유 구조의 결함을 저감시킬 수 있어, 결과적으로 강신도도 우수한 섬유를 얻을 수 있다.
에어갭 사이에서 충분히 연신을 행하는 관점에서, 에어갭 길이는 1 mm 이상인 것이 바람직하고, 2.5 mm 이상이 보다 바람직하다. 에어갭 사이에서의 필라멘트끼리의 접착을 억제하는 관점에서, 에어갭 길이는 75 mm 이하가 바람직하고, 50 mm 이하가 보다 바람직하다.
<에어갭 사이의 상대 습도>
본 실시형태의 셀룰로오스 섬유의 제조 방법은, 에어갭 사이의 습도를 제어하는 것에 의해, 단사의 끊김이나 실의 굴곡과 같은 토출 불량이 보다 억제될 수 있다. 고습도 환경에서는 토출된 실 가닥의 부분적인 응고가 진행되는 것이나 방사구 표면의 결로에 의해, 노즐의 막힘이나 겔상 물질이 발생하는 것이나, 또는 단사의 끊김이 발생하는 것이나, 충분한 연신이 불가능해지는 것 등의 문제가 발생하는 경우가 있다.
상기와 같은 토출 불량을 충분히 억제하는 관점에서, 에어갭 사이의 상대 습도는 90% 이하인 것이 바람직하고, 85% 이하가 보다 바람직하고, 80% 이하가 더욱 바람직하다. 이러한 관점에서 하한은 설정되어야 하는 것은 아니지만, 현실적인 하한으로서는 10% 이상이 바람직하다.
에어갭 사이의 습도를 제어하는 방법으로서, 에어갭 사이를 습도 조절 부스로 둘러싸는 것에 의해 주위 환경의 분위기를 제어하는 것, 에어갭 사이에서 건조 공기를 분무하는 것 등을 들 수 있지만, 제어 방법은 특별히 한정되지 않는다.
여기서 말하는 상대 습도는 이하의 방법에 의해 측정할 수 있다.
이하의 실시예에서는, 엠펙스 기상계(주)의 디지털 온도·습도계(EX-502)를 이용하여, 실험실 환경의 온습도를 측정했다. 또한, 프로브를 에어갭 사이에 접근시켜, 응고액면상 높이 5 mm, 방사구 홀더로부터 수평 방향으로 2 mm의 위치에서 에어갭 사이의 온습도를 측정했다.
<응고 공정>
본 실시형태의 셀룰로오스 섬유의 제조 방법은 상기 토출 공정에서 토출한 섬유를 물과 상기 혼합 용매를 포함하는 수계 응고욕에 의해 응고시키는 응고 공정을 포함한다. 4급 오늄염은 물에 대한 용해성이 높기 때문에, 수계 응고액을 이용함으로써 효율적으로 탈용매가 진행되고 응고한다. 응고 공정에서는, 응고액의 온도는, 용액으로부터의 탈용매의 효율의 관점에서, 15℃ 이상인 것이 바람직하고, 18℃ 이상인 것이 보다 바람직하다. 에너지 부하를 저감시키는 관점에서, 60℃ 이하인 것이 바람직하고, 50℃ 이하인 것이 보다 바람직하다. 응고욕의 방식은 정지욕이어도 좋고 유동욕이어도 좋다. 토출 공정에서 에어갭을 제공한 경우는, 필라멘트가 에어갭 중으로부터 응고액 중에 진입할 때의 저항을 줄이기 때문에, 유동욕을 이용하는 것이 바람직하다. 응고액의 성분은, 급속한 응고를 억제시키는 관점에서, 1.5 질량% 이상의 상기 혼합 용매를 함유하는 것이 바람직하고, 3 질량% 이상을 함유하는 것이 특히 바람직하다. 응고 공정에서 섬유를 충분히 응고시키는 관점에서, 함유하는 혼합 용매는 50 질량% 이하인 것이 바람직하고, 45 질량% 이하인 것이 보다 바람직하고, 40 질량% 이하인 것이 특히 바람직하다.
<세정 공정>
본 실시형태의 셀룰로오스 섬유의 제조 방법은 응고한 섬유로부터 수세에 의해 상기 혼합 용매를 제거하는 세정 공정을 포함할 수 있다. 본 공정에서는, 응고 공정에서 응고한 섬유에 잔존하는 혼합 용매를 수세에 의해 제거한다. 정련 방식은 특별히 한정되지 않지만, 예로서 정련욕이나 세정롤 등을 들 수 있다. 세정에 사용하는 물의 온도는 세정의 효율의 관점에서 15℃ 이상이 바람직하고, 18℃ 이상이 보다 바람직하다. 에너지 부하를 저감시키는 관점에서 60℃ 이하가 바람직하고, 50℃ 이하가 보다 바람직하다.
<건조 공정>
본 실시형태의 셀룰로오스 섬유의 제조 방법은 세정 후의 섬유를 건조시키는 건조 공정을 포함할 수 있다. 건조 공정에서는, 세정 공정에 의해 혼합 용매를 제거한 섬유를 건조시킨다. 건조 방식은 특별히 한정되지 않지만, 예로서 열풍 건조기, 접촉식 건조기, 복사식 건조기를 들 수 있다. 건조 온도는, 건조 효율의 관점에서, 60℃ 이상이 바람직하고, 70℃ 이상이 보다 바람직하다. 건조 온도는, 에너지 부하를 저감시키는 관점 및 셀룰로오스 섬유의 열화를 방지하는 관점에서, 200℃ 이하가 바람직하고, 180℃ 이하가 보다 바람직하고, 170℃ 이하가 특히 바람직하다. 건조는 세정 공정을 거친 섬유에 대하여 연속하여 행해도 좋고, 세정 후, 한번 미건조사인 채로 권취한 섬유에 대하여 행해도 좋다.
<용매 회수 공정>
본 실시형태의 셀룰로오스 섬유의 제조 방법은, 응고액 및 세정액에 혼합된 용매를 회수하는 용매 회수 공정을 포함하는 것이 바람직하다. 용매 회수 공정에서는, 응고액과 세정액에 혼합된 용매를 증류, 막분리, 안개화 분리 등의 수법으로 회수한다. 고효율의 용매 회수를 실시함으로써, 환경 중에 용매 성분을 배출하는 것을 억제하여, 환경 부하를 매우 낮게 억제할 수 있다.
<장(단)섬유의 물성>
<강도 및 신도>
본 발명의 다른 실시형태는, 인장 강도가 1.3 cN/dtex 이상이고, 또한, 피브릴화도가 170% 이하인 셀룰로오스 섬유이다. 바람직하게는, 방직 공정을 거치지 않고서 사용할 수 있고, 그 때문에, 섬유 자체의 형상 등의 특징을 살릴 수 있고, 또한, 섬유 표면이 매끄럽고 광택이 있는 섬유가 얻어지는 관점에서 장섬유가 바람직하다.
본 실시형태의 셀룰로오스 장섬유의 인장 강도는 1.3 cN/dtex 이상이다. 인장 강도는 높을수록 실이 강하여, 염색 공정, 직물 등으로 가공할 때에 실끊김이 생기기 어렵고, 수율이 향상되기 때문에 바람직하다. 구체적인 후공정에서의 효과로서는, 예컨대, 제직 공정에서 미세 구조의 직물 등을 제조할 때, 실의 인장에 견딜 수 있는 물성이다. 여기서 말하는 인장 강도는 이하의 방법으로 측정할 수 있다.
본 실시형태의 셀룰로오스 장섬유의 인장 강도는, 바람직하게는 1.8 cN/dtex 이상이고, 보다 바람직하게는 2.0 cN/dtex 이상이고, 더욱 바람직하게는 2.2 cN/dtex 이상이고, 특히 바람직하게는 2.5 cN/dtex 이상이다. 이 값은 높을수록 바람직하기 때문에, 상한은 설정되어야 하는 것은 아니지만, 현실적인 상한으로서는 5 cN/dtex 이하가 바람직하다.
본 실시형태의 셀룰로오스 장섬유의 신도는 7% 이상인 것이 바람직하다. 신도가 클수록, 제직 공정에서 실에 장력이 가해진 상태로 실끊김없이 미세 가공을 달성할 수 있다. 또한, 직물을 의류에 사용할 때에, 착용감이 향상되기 때문에 바람직하다. 본 실시형태의 장섬유의 신도는, 바람직하게는 8% 이상이고, 보다 바람직하게는 10% 이상, 더욱 바람직하게는 15% 이상이다. 이 값은 높을수록 바람직하기 때문에, 상한은 설정되어야 하는 것은 아니지만, 현실적인 상한으로서는 30% 이하가 바람직하다.
여기서 말하는 인장 강도, 신도는, A&D(주)의 텐실론 만능 시험기(RTG-1250), 50N의 로드셀을 사용하여, JIS L 1013:2010, 8.5.1(표준시 시험)에 따라서 이하의 방법으로 측정할 수 있다. 셀룰로오스 섬유를 느슨하게 당긴 상태로 시험기의 그립부에 부착하고, 그립 간격 30 cm, 인장 속도 30 cm/min.으로 인장 시험을 행하여, 시료가 절단되었을 때의 하중과 신장을 10점 측정하고, 그 강도 및 신도를 각각 하기 식으로부터 산출하고, 그 수평균값을 상기 샘플의 강도(평균 강도) 및 신도로 했다. 또한, 절단 세기가 최고 하중시의 세기보다 작은 경우는, 최고 하중시의 세기 및 그 때의 신장을 측정한다.
강도(cN/dtex)=절단시의 세기 또는 최고 하중시의 세기(cN)/시료의 섬도(dtex)
신도(%)={절단시의 신장 또는 최고 하중시의 신장(mm)/그립 간격(mm)}×100
<실 불균일>
본 실시형태의 셀룰로오스 장섬유의 실 불균일은 12% 이하인 것이 바람직하고, 10.5% 이하인 것이 보다 바람직하고, 9% 이하인 것이 더욱 바람직하다. 실 불균일이 작을수록, 매끄럽고 피부 감촉이 우수한 섬유가 얻어지고, 또한, 보다 균일하게 염색할 수 있다. 이 값은 낮을수록 바람직하기 때문에, 하한은 설정되어야 하는 것은 아니지만, 현실적인 하한으로서는 0.1% 이상이 바람직하다.
여기서 말하는 실 불균일은, 상기에서 측정한 강도의 표준편차를 상기 평균 강도로 나눠 실 불균일(강도의 변동계수)을 산출했다.
<피브릴화도>
본 실시형태의 셀룰로오스 장섬유의 피브릴화도는 170% 이하인 것이 바람직하고, 150% 이하인 것이 보다 바람직하고, 120% 이하인 것이 더욱 바람직하고, 100% 이하인 것이 특히 바람직하다. 피브릴화도가 낮을수록, 섬유를 포백으로 했을 때의 백화를 억제할 수 있다. 또한, 보풀을 억제할 수 있기 때문에, 제직이나 편성시의 공정성이 개선된다. 이 값은 낮을수록 바람직하기 때문에, 하한은 설정되어야 하는 것은 아니지만, 현실적인 하한으로서는 1% 이상이 바람직하다.
여기서 말하는 피브릴화도는 이하의 방법으로 측정할 수 있다. 얻어진 셀룰로오스 섬유의 장섬유 샘플을 3 mm의 섬유 길이로 잘라내어 단섬유 샘플을 제작했다. 또한, 방사 공정 후에 단섬유로서 얻어지는 샘플에 대해서는, 그 상태 그대로 시험에 사용했다. 0.2 g의 단섬유 샘플을, 3 질량%의 황산 수용액(51 g)에 분산하고, 70℃에서 30분간 침지한 후, 600 mL의 물로 세정했다. 상기 산처리 후의 단섬유 샘플을 300 g의 물에 분산하고, 가정용 믹서로 30분간 교반함으로써 피브릴화 처리를 행했다.
피브릴화한 단섬유 샘플의 수분산액을 실리콘 기판 상에 캐스트하고, 커버 글래스를 장착하고, 디지털 현미경(레이저테크(주) 제조)을 이용하여, 185배의 배율로 5시야 관찰했다.
얻어진 화상에 대해, Python 언어에 의한 프로그램 CV2를 이용하여 그레이 스케일로 변환 후, 오오쓰법에 의해 2치화했다. 섬유(피브릴 부분을 포함)에 해당하는 것을 흑색으로 하고, 면적을 계산하여, 1 화상에 차지하는 피브릴화 전의 섬유의 총면적(A1)과 피브릴화 후의 섬유의 총면적(A2)으로서 이하의 식에 의해 피브릴화도를 산출했다.
피브릴화도(%)={(A2-A1)/A1}×100
<결정화도>
본 실시형태의 셀룰로오스 장섬유의 결정화도는, 섬유의 흡습성이나 피부 감촉의 관점에서, 50% 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 49% 이하이고, 더욱 바람직하게는 48% 이하이다. 또한, 양호한 역학 물성을 발현하는 관점에서, 결정화도는 35% 이상인 것이 바람직하고, 37% 이상인 것이 보다 바람직하고, 39% 이상인 것이 더욱 바람직하다.
장섬유의 결정화도는 (주)리가쿠 제조 나노 스케일 X선 구조 평가 장치 NANOPIX를 이용하여, X 파장 0.154 nm, 카메라 길이 86 mm, 노광 시간 9 h/1 시료로, 시료셀 주위의 환경을 진공 상태로 하여, 섬유 샘플에 X선을 조사하는 것에 의해 측정했다. 측정한 2차원 WAXS 패턴을 원환 평균한 WAXS 프로파일을 해석함으로써, 결정화도 및 결정자 사이즈의 정보를 얻었다. 결정 유래의 회절 피크가 전체의 WAXS 프로파일에 대하여 차지하는 면적비를 결정화도(%)로 했다.
<배향도>
본 실시형태의 셀룰로오스 장섬유의 배향도는, 피브릴화를 억제하는 관점과 흡습성이나 피부 감촉의 관점에서 90% 이하인 것이 바람직하고, 88% 이하인 것이 보다 바람직하고, 87% 이하인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 양호한 역학 물성을 발현하는 관점에서, 배향도는 75% 이상인 것이 바람직하고, 78% 이상인 것이 보다 바람직하고, 80% 이상인 것이 더욱 바람직하다.
셀룰로오스 장섬유의 배향도는, 상기 결정화도 측정에 있어서 얻어진 셀룰로오스 결정면 유래의 회절 피크 강도의 반값 전폭으로부터(FWHM), 이하의 식에 의해 산출했다. 또한, 반값 전폭(FWHM)은 산란 강도의 방위각 분포에 있어서, 피크의 하단에서 베이스라인을 그어, 가우스 함수로 피팅하여 구했다.
배향도 : =1-FWHM/180
<2차 팽윤도>
본 실시형태의 셀룰로오스 장섬유의 2차 팽윤도는 섬유의 과잉 흡습이나 흡수를 피하는 관점에서, 140 질량% 이하인 것이 바람직하고, 130 질량% 이하인 것이 보다 바람직하고, 120 질량% 이하인 것이 더욱 바람직하다. 또한 적당한 흡습 성능이나 흡수 성능을 부여하는 관점에서, 80 질량% 이상인 것이 바람직하고, 85 질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 90 질량% 이상인 것이 더욱 바람직하다.
2차 팽윤도는 이하의 방법에 의해 산출했다. 섬유 샘플을 순수에 10분간 침지한 후에, 바닥에 유리 비드, 그 위에 금속 메쉬를 배치한 원침관에 넣고, 2,000 rpm으로 10분간의 원심 분리를 행했다. 원심 분리에 의해 섬유 표면의 수분을 제거한 섬유 샘플에 관해, 105℃에서 1시간의 건조 처리를 행하여, 이하의 식에 의해 2차 팽윤도를 산출했다.
[{(건조 전 중량)-(건조 후 중량)}/(건조 후 중량)]×100
<섬유의 용도>
본 실시형태의 셀룰로오스 장섬유는, 피브릴화가 억제되고, 피부 감촉이 우수하기 때문에, 양복이나 양복용 안감, 기능성 이너나 민족의상 등의 어패럴 용도나 침구나 타올 등의 홈텍스타일 용도, 또한 넥타이나 스카프 등의 소품에 적합하게 이용할 수 있다.
실시예
이하, 실시예, 비교예를 들어 본 발명을 구체적으로 설명한다. 또한, 각종 물성은 이하의 방법으로 측정했다.
<온습도>
엠펙스 기상계(주)의 디지털 온도·습도계(EX-502)를 이용하여, 실험실 환경의 온습도를 측정했다. 또한, 프로브를 에어갭 사이에 접근시켜, 응고액면상 높이 5 mm, 방사구 홀더로부터 수평 방향으로 2 mm의 위치에서 에어갭 사이의 온습도를 측정했다.
≪물성 평가≫
<셀룰로오스 섬유>
[섬도]
얻어진 셀룰로오스 섬유를, 실온 23℃, 습도 50%RH의 분위기하에 느슨하게 당긴 상태로 밤새 습도를 조절했다. 습도 조절한 샘플을 1 m 잘라내고, 10점 중량을 측정하고, 그 수평균값에 10000을 곱한 값을 상기 샘플의 섬도(dtex)로 했다.
[강도 및 신도]
A&D(주)의 텐실론 만능 시험기(RTG-1250), 50N의 로드셀을 사용하여, JIS L 1013:2010, 8.5.1(표준시 시험)에 따라서 이하의 방법으로 측정할 수 있다. 셀룰로오스 섬유를 느슨하게 당긴 상태로 시험기의 그립부에 부착하고, 그립 간격 30 cm, 인장 속도 30 cm/min.으로 인장 시험을 행하고, 시료가 절단되었을 때의 하중과 신장을 10점 측정하고, 그 강도 및 신도를 각각 하기 식으로부터 산출하고, 그 수평균값을 상기 샘플의 강도(평균 강도) 및 신도로 했다. 또한, 절단 세기가 최고 하중시의 세기보다 작은 경우는, 최고 하중시의 세기 및 그 때의 신장을 측정한다.
강도(cN/dtex)=절단시의 세기 또는 최고 하중시의 세기(cN)/시료의 섬도(dtex)
신도(%)=절단시의 신장 또는 최고 하중시의 신장(mm)/그립 간격(mm)
[실 불균일]
상기에서 측정한 강도의 표준편차를 상기 평균 강도로 나누어, 실 불균일(강도의 변동계수)을 산출했다.
[수분율]
용액의 수분율은, 쿄토 전자 공업(주)의 칼피셔 수분계 MKC-520를 이용하여, 전류 적정법으로 2회 수분율을 측정하고, 그 수평균값을 산출했다.
[안정 주행 시간]
이하의 표 1에 기재된 권취 속도로 필라멘트의 권취를 시작하고 나서, 필라멘트의 파단이나 방사원액의 토출 불량 등에 의해, 모든 필라멘트의 권취를 행할 수 없게 되기까지의 시간을 계측하여, 이것을 안정 주행 시간(min.)으로 했다.
[결정화도]
섬유의 결정화도는, (주)리가쿠 제조 나노 스케일 X선 구조 평가 장치 NANOPIX를 이용하여, X 파장 0.154 nm, 카메라 길이 86 mm, 노광 시간 9 h/1 시료로, 시료셀 주위의 환경을 진공 상태로 하여, 섬유 샘플에 X선을 조사하는 것에 의해 측정했다. 측정한 2차원 WAXS 패턴을 원환 평균한 WAXS 프로파일을 해석함으로써, 결정화도 및 결정자 사이즈의 정보를 얻었다. 결정 유래의 회절 피크가 전체의 WAXS 프로파일에 대하여 차지하는 면적비를 결정화도(%)로 했다.
[배향도]
섬유의 배향도는, 상기 결정화도 측정에 있어서 얻어진 셀룰로오스 결정면 유래의 회절 피크 강도의 반값 전폭으로부터(FWHM), 이하의 식에 의해 산출했다. 또한, 반값 전폭(FWHM)은 산란 강도의 방위각 분포에 있어서, 피크의 하단에서 베이스라인을 긋고, 가우스 함수로 피팅하여 구했다.
배향도 : =1-FWHM/180
[2차 팽윤도]
2차 팽윤도는 이하의 방법에 의해 산출했다. 섬유 샘플을 순수에 10분간 침지한 후에, 바닥에 유리 비드, 그 위에 금속 메쉬를 배치한 원침관에 넣고, 2,000 rpm으로 10분간의 원심 분리를 행했다. 원심 분리에 의해 섬유 표면의 수분을 제거한 섬유 샘플에 관해, 105℃에서 1시간의 건조 처리를 행하고, 이하의 식에 의해 2차 팽윤도를 산출했다.
[{(건조 전 중량)-(건조 후 중량)}/(건조 후 중량)]×100
[피브릴화도]
얻어진 셀룰로오스 섬유를 3 mm의 섬유 길이로 잘라내어 단섬유 샘플을 제작했다. 0.2 g의 단섬유 샘플을, 3 질량%의 황산 수용액(51 g)에 분산하고, 70℃에서 30분간 침지한 후, 600 mL의 물로 세정했다. 상기 산처리 후의 단섬유 샘플을 300 g의 물에 분산하고, 가정용 믹서로 30분간 교반함으로써 피브릴화 처리를 행했다.
피브릴화한 단섬유 샘플의 수분산액을 실리콘 기판 상에 캐스트하고, 커버 글래스를 장착하고, 디지털 현미경(레이저테크(주) 제조)을 이용하여, 185배의 배율로 5시야 관찰했다.
얻어진 화상에 대해, Python 언어에 의한 프로그램 CV2를 이용하여 그레이 스케일로 변환 후, 오오쓰법에 의해 2치화했다. 섬유(피브릴 부분을 포함)에 해당하는 것을 흑색으로 하고, 면적을 계산하여, 1 화상에 차지하는 피브릴화 전의 섬유의 총면적(A1)과 피브릴화 후의 섬유의 총면적(A2)으로서 이하의 식에 의해 피브릴화도를 산출했다.
피브릴화도(%)={(A2-A1)/A1}×100
[피부 감촉의 관능 시험]
얻어진 셀룰로오스 섬유를 100 cm의 길이로 컷트하여 10개를 묶었다. 한쪽을 셀로판(등록상표) 테이프로 모아 오른손으로 잡는다. 왼손의 집게 손가락과 엄지 손가락으로 묶은 쪽(셀로판(등록상표) 테이프의 끝)을 가볍게 잡고, 왼손을 고정하고, 매분 1 m의 속도로, 오른손으로 실을 인출하여, 왼손에 느껴지는 감촉을 이하의 기준에 의해 판정했다. 네거티브 컨트롤로서 벰베르크를 이용했다. 5 : 컨트롤에 대하여 극히 매끄러움, 3 : 컨트롤에 대하여 매우 매끄러움, 1 : 컨트롤보다 매끄러움. 25세부터 60세의 남성 3명, 여성 7명에 의해, 반복 횟수 3회로 상기 측정을 행하고, 각 피험자의 스코어의 평균값을 기초로, 전체 피험자에 의한 스코어의 평균값을 취하여 피부 감촉으로 했다.
[섬유의 탄력감의 관능 시험]
얻어진 셀룰로오스 섬유를 100 cm의 길이로 컷트하여 10개를 묶었다. 양끝을 오른손의 집게 손가락과 엄지 손가락으로 잡고, 호의 중앙 부분을 왼손의 집게 손가락과 엄지 손가락으로 쥐고, 손가락을 마찰시켜 느끼는 감촉을 이하의 기준에 의해 판정했다. 네거티브 컨트롤로서 벰베르크를 이용했다. 5 : 컨트롤에 대하여 극히 탄력있다, 3 : 컨트롤에 대하여 매우 탄력있다, 1 : 컨트롤보다 탄력있다. 25세부터 60세의 남성 3명, 여성 7명에 의해, 반복 횟수 3회로 상기 측정을 행하여, 각 피험자의 스코어의 평균값을 기초로, 전체 피험자에 의한 스코어의 평균값을 취하여 섬유의 탄력감으로 했다.
여기서 말하는 탄력감이란, 탄력이 풍부하고, 팽팽함이 있는 촉감을 가리킨다.
[실시예 1]
디메틸술폭시드(DMSO)(간토 화학(주) 제조)와 테트라부틸암모늄아세테이트(TBAA)(도쿄 화성 공업(주) 제조)를 질량비로 75:25가 되도록 혼합하고, 천연 셀룰로오스인 린터 펄프를 이용하여, 린터 펄프가 9 질량%가 되도록 상기 혼합 용매에 침지시켜 혼합물을 얻었다. 플래네터리 믹서(프라이믹스(주) 제조)를 이용하여, 상기 혼합물을 80℃, 50 rpm으로 8시간 교반하고, 셀룰로오스가 상기 혼합 용매에 균일하게 용해된 용액(계 500 g)을 얻었다. 얻어진 용액의 수분율은 2 질량%이고, 이 값을 토출시의 용액의 수분율로 했다.
상기에서 얻어진 용액을 원심 분리에 의해 탈포 처리를 행한 후, 미리 50℃로 온도 조절한 플런저로 옮겼다. 플런저에 방사구(0.1 mm 직경, 16 홀)를 장착하고, 마이크로피더를 이용하여 토출 온도 70℃, 토출 속도 6.3 m/min.으로 플런저 펌프로부터 용액의 토출을 행했다. 이 때, 방사구면으로부터 응고욕의 액면까지 10 mm의 에어갭을 제공했다. 이 때의 에어갭 사이의 온도는 22℃, 습도는 31%RH였다.
상기에서 토출된 필라멘트는 응고욕(순수 : 상기 혼합 용매=90:10, 25℃)에서 응고되고, 이어서 정련욕(순수, 25℃)에 의해 세정한 후, 권취 속도 15 m/min.(드래프트비 2.4)으로 권취했다.
상기에서 권취된 미건조의 섬유를 110℃로 건조시키고 나서 권취하여, 실시예 1의 섬유 S1을 얻었다.
[실시예 2]
4급 오늄염으로서 테트라부틸포스포늄아세테이트(TBPA)를 이용하여, 린터 펄프를 5 질량%가 되도록 혼합한 것 외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 용액을 얻었다. 토출 온도를 50℃로 하고, 권취 속도 10 m/min.(드래프트비 1.6)으로 권취한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 실시예 2의 섬유 S2를 얻었다.
[실시예 3]
4급 오늄염으로서 테트라옥틸암모늄아세테이트(TOAA)를 이용한 것 외에는, 실시예 2와 동일하게 하여, 실시예 3의 섬유 S3을 얻었다.
[실시예 4]
토출 온도를 80℃로 한 점, 방사구면으로부터 응고욕의 액면까지 30 mm의 에어갭을 제공한 점, 권취 속도 22 m/min.(드래프트비 3.5)으로 권취한 점 외에는, 실시예 1과 동일하게 하여, 실시예 4의 섬유 S4를 얻었다.
[실시예 5]
방사구의 홀수를 50홀로 하고, 토출 온도를 50℃로 한 것 외에는, 실시예 1과 동일하게 하여, 실시예 5의 섬유 S5를 얻었다.
[실시예 6]
에어갭을 제공하지 않고 방사구면을 응고액에 침지시키고, 10 m/min.(드래프트비 1.6)으로 권취한 것 외에는, 실시예 5와 동일하게 하여, 실시예 6의 섬유 S6을 얻었다.
[실시예 7]
토출 온도를 42℃로 하고, 7.6 m/min.(드래프트비 1.2)으로 권취한 것 외에는, 실시예 4와 동일하게 하여, 실시예 7의 섬유 S7을 얻었다.
[실시예 8]
용액 조제 공정에서 얻은 용액의 수분율이 5 질량%이고, 7.6 m/min.(드래프트비 1.2)으로 권취한 것 외에는, 실시예 6과 동일하게 하여, 실시예 8의 섬유 S8을 얻었다.
[실시예 9]
10 m/min.(드래프트비 1.6)으로 권취한 것 외에는, 실시예 4와 동일하게 하여, 실시예 9의 섬유 S9를 얻었다. 이 때의 에어갭 사이의 온도는 27℃, 습도는 90%RH였다.
[실시예 10]
(0.2 mm 직경, 26홀)을 이용하고, 토출 온도 50℃, 토출 속도 0.5 m/min.으로 하고, 권취 속도 4 m/min.(드래프트비 8)으로 권취한 것 외에는, 실시예 1과 동일하게 하여, 실시예 10의 섬유 S10을 얻었다.
[실시예 11]
권취 속도 8 m/min.(드래프트비 16)으로 권취한 것 외에는, 실시예 10과 동일하게 하여, 실시예 11의 섬유 S11을 얻었다.
[실시예 12]
권취 속도 15 m/min.(드래프트비 30)으로 권취한 것 외에는, 실시예 10과 동일하게 하여, 실시예 12의 섬유 S12를 얻었다.
[실시예 13]
토출 온도를 70℃로 하고, 6.3 m/min.(드래프트비 1.0)으로 권취한 것 외에는, 실시예 5와 동일하게 하여, 실시예 13의 섬유 S13을 얻었다.
[비교예 1]
용액 조제 공정에서 얻은 용액의 수분율이 9 질량%이고, 토출 온도를 80℃로 하고, 6.3 m/min.(드래프트비 1.0)으로 권취한 것 외에는, 실시예 6과 동일하게 하여, 비교예 1의 섬유 RS1을 얻었다.
[비교예 2]
용액 조제 공정에서 얻은 용액의 수분율이 11 질량%인 것 외에는, 비교예 1과 동일하게 하여, 비교예 2의 섬유 RS2를 얻었다.
[비교예 3]
용액 조제 공정에서 얻은 용액의 수분율이 13 질량%인 것 외에는, 비교예 1과 동일하게 조작했지만, 토출된 필라멘트가 용이하게 파단되어 권취를 행할 수 없기 때문에, 비교예 3의 셀룰로오스 섬유 RS3을 제조할 수 없었다.
[비교예 4]
혼합 용매의 수분율이 10 질량%인 것 외에는, 실시예 1과 동일하게 용액 조제 조작을 행했지만, 셀룰로오스의 용해가 진행되지 않아, 비교예 4의 셀룰로오스 섬유 RS4를 제조할 수 없었다.
[표 1]
[표 2]
[표 3]
[표 4]
본 발명에 따른 셀룰로오스 섬유의 제조 방법에 의하면, 방사 공정에서의 실끊김이나, 얻어진 섬유의 굵기/물성 불균일의 발생이 억제되어, 안정한 방사가 가능해지기 때문에, 다양한 용도의 셀룰로오스 섬유의 제조에 적합하게 이용 가능하다. 또한, 본 발명에 따른 셀룰로오스 섬유의 제조 방법에 의해 얻어진 섬유는 고강도이고, 피브릴화가 억제되고, 피부 감촉이 우수하기 때문에 기능성 의류 등에 적합하게 이용 가능하다.
Claims (9)
- 이하의 공정:
비프로톤성 극성 용매와 4급 오늄염의 혼합 용매에 셀룰로오스를 용해하는 용액 조제 공정;
얻어진 용액을 방사구로부터 섬유상으로 토출하는 토출 공정으로서, 여기서, 토출시의 상기 용액의 수분율이 0.05 질량% 이상 8 질량% 이하인 토출 공정; 및
토출된 섬유를, 물과 상기 혼합 용매를 포함하는 수계 응고욕에 의해 응고시키는 응고 공정
을 포함하는, 셀룰로오스 섬유의 제조 방법. - 제1항에 있어서, 상기 토출 공정에서의 상기 용액의 온도가 40℃ 이상 90℃ 이하인 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 혼합 용매에 있어서, 비프로톤성 극성 용매와 4급 오늄염의 중량비가 50:50∼95:5인 방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비프로톤성 극성 용매가 디메틸술폭시드인 방법.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 4급 오늄염이 4급 암모늄염 또는 4급 포스포늄염인 방법.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 토출 공정에 있어서, 1 mm 이상 75 mm 이하의 에어갭을 제공하는 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 토출 공정의 에어갭에 있어서, 상대 습도 90% 이하의 분위기하에 방사되는 방법.
- 인장 강도가 1.3 cN/dtex 이상이고, 또한, 피브릴화도가 170% 이하인 셀룰로오스 섬유.
- 제8항에 있어서, 상기 셀룰로오스 섬유가 장섬유인 셀룰로오스 섬유.
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