KR20240044539A - 셀룰로오스 아세테이트 섬유의 건식 스피닝 - Google Patents
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Abstract
건식 스피닝 시스템 및 방법은 셀룰로오스 에스테르 섬유를 제조하는 데 사용된다. 이 방법에서는 용해 용매로서 N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, 디메틸 설폭사이드 또는 이들의 혼합물 중 하나 이상을 사용한다. 이 방법은 섬유의 변색을 최소화하거나 방지한다.
Description
본 출원은 일반적으로 섬유의 스피닝에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 출원은 일반적으로 셀룰로오스 에스테르를 섬유로 건식 스피닝하는 것에 관한 것이다.
셀룰로오스 아세테이트 섬유는 전통적으로 스피닝 용매로서 아세톤을 사용하여 건식 스피닝된다. 필라멘트 시장이 성장함에 따라, 스피닝 용량을 증가시킬 필요가 있었지만, 새로운 생산 라인을 추가하는 것은 용매 회수, 자본 비용 등에 대한 요구를 고려할 때 상당한 비용이 든다. 비용-효율적인 대안은, 아크릴 및 우레탄 섬유 시장에서 사용할 수 있는 유휴 건식 스피닝 용량(idled dry spinning capacity)을 사용하는 것이다. 그러나, 이러한 기술에는 용매로서 DMF(N,N-디메틸포름아미드) 또는 DMAc(N,N-디메틸아세트아미드)를 사용하는 것이 포함된다. 매우 효과적인 용매인 DMF는 끓는점이 높기 때문에 아세톤보다 훨씬 더 높은 작동 온도가 필요하다. 이렇게 더 높은 작동 온도는, 결과적으로, 셀룰로오스 아세테이트 및/또는 DMF의 분해를 초래하여 섬유에 허용할 수 없는 황변 현상을 일으킬 수 있다. 따라서, 발색(color formation)이 적은 DMF를 이용한 건식 스피닝 공정이 필요하다.
본 발명은 셀룰로오스 에스테르 섬유를 제조하는 방법을 제공하며, 상기 방법은 스피너렛을 통해 셀룰로오스 에스테르 도프를 건식 스피닝하여 하나 이상의 상기 섬유를 제조하는 것을 포함한다. 상기 셀룰로오스 에스테르 도프는 N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, 디메틸 설폭사이드 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 용매에 용해되거나 분산된 셀룰로오스 에스테르를 고체 기준으로 35 중량% 이상 포함한다. 상기 용매가 N,N-디메틸아세트아미드를 포함하는 경우:
(i) 상기 셀룰로오스 에스테르 도프는 셀룰로오스 에스테르 도프의 총 중량을 기준으로 50 중량% 이하의 아세톤을 포함함; 또는
(ii) 상기 셀룰로오스 에스테르 도프는 0 중량%의 셀룰로오스 나노결정을 포함함; 또는
(iii) (i) 및 (ii) 둘 다
의 특징을 갖는다.
폴리우레탄, 폴리올레핀, 나일론, 폴리에스테르 및/또는 폴리우레탄우레아의 결합 중량은, 상기 셀룰로오스 에스테르 도프에 존재하는 경우, 상기 셀룰로오스 에스테르 도프 중의 전체 고체를 기준으로 60 중량% 이하이다.
본 발명은 또한, 셀룰로오스 에스테르 섬유를 제조하는 방법을 제공하며, 상기 방법은 스피너렛을 통해 셀룰로오스 에스테르 도프를 건식 스피닝하여 하나 이상의 상기 섬유를 제조하는 것을 포함한다. 상기 셀룰로오스 에스테르 도프는 N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, 디메틸 설폭사이드 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 용매에 용해되거나 분산된 셀룰로오스 에스테르를 포함한다. 상기 용매가 N,N-디메틸아세트아미드를 포함하는 경우:
(i) 상기 셀룰로오스 에스테르 도프는 셀룰로오스 에스테르 도프의 총 중량을 기준으로 50 중량% 이하의 아세톤을 포함함; 또는
(ii) 상기 셀룰로오스 에스테르 도프는 0 중량%의 셀룰로오스 나노결정을 포함함; 또는
(iii) (i) 및 (ii) 둘 다
의 특징을 갖는다.
셀룰로오스 에스테르 도프는, 둘 다 셀룰로오스 에스테르 도프의 총 고체를 기준으로 10 중량% 이하의 폴리우레탄 및 50 중량% 이하의 아크릴론나이트릴-비닐 아세테이트 공중합체를 포함한다. 폴리우레탄, 폴리올레핀, 나일론, 폴리에스테르 및/또는 폴리우레탄우레아의 결합 중량은, 상기 셀룰로오스 에스테르 도프에 존재하는 경우, 상기 셀룰로오스 에스테르 도프 중의 전체 고체를 기준으로 60 중량% 이하이다.
본 발명은 또한 상기 방법 중 하나 또는 둘 모두에 따라 형성된 셀룰로오스 에스테르 섬유를 제공한다.
본 발명은 상기 방법 중 하나 또는 둘 모두에 따라 형성된 셀룰로오스 에스테르 섬유를 포함하는 얀, 물품, 직조 물품, 부직 물품, 스테이플 섬유 및/또는 편직물을 추가로 제공한다.
본 출원은 일반적으로, 발색이 낮은 셀룰로오스 디아세테이트("CDA") 섬유 및/또는 셀룰로오스 트리아세테이트("CTA") 섬유를 제조하기 위한 건식 스피닝 공정에 관한 것이다. 이러한 섬유는 하류 섬유 변환 및 최종 용도 의류 적용 분야에서 확장된 적용 기회에 활용될 수 있다. 또한, 이러한 셀룰로오스 에스테르 섬유는 건식 스피닝 공정을 이용하여 제조될 수도 있다. 이 공정에서, 셀룰로오스 에스테르는 용매(예를 들어, N,N-디메틸폼아미드, N,N-디메틸아세트아미드, 디메틸 설폭사이드 및 이들의 혼합물)에 적어도 부분적으로 용해되고, 생성된 도프는 작은 스피너렛 오리피스를 통해, 용매가 플래시 오프(flashed off)되는 스피닝 캐비넷으로 압출된다.
하나 이상의 셀룰로오스 에스테르 및 하나 이상의 용해 용매를 도프 혼합기에 도입하여 셀룰로오스 에스테르 도프를 형성할 수 있다. 도프 혼합기는 셀룰로오스 에스테르와 용해 용매를 혼합할 수 있는 임의의 통상적인 장치를 포함할 수 있다. 예시적인 도핑 혼합기는 연속 교반 탱크 반응기("CSTR")를 포함할 수 있다. 도프 혼합기에서, 셀룰로오스 에스테르 및 용매는 셀룰로오스 에스테르가 용해 용매에 용해되는 것을 촉진하는 온도 및 혼합 조건에 적용되어 셀룰로오스 에스테르 도프를 형성할 수 있다.
한 실시양태에서 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와 조합하여, 셀룰로오스 에스테르 도프는, 도프의 총 중량을 기준으로 15 중량% 이상, 16 중량% 이상, 17 중량% 이상, 18 중량% 이상, 19 중량% 이상, 20 중량% 이상, 21 중량% 이상, 22 중량% 이상 또는 23 중량% 이상 및/또는 35 중량% 이하, 34 중량% 이하, 33 중량% 이하, 32 중량% 이하, 31% 이하, 30% 이하, 29% 이하 또는 28% 이하의 고체 함량을 포함할 수 있다. 예를 들어, 셀룰로오스 에스테르 도프는, 도프의 총 중량을 기준으로 15 중량% 내지 35 중량%, 16 중량% 내지 34 중량%, 17 중량% 내지 33 중량%, 17 중량% 내지 22 중량%, 18 중량% 내지 32 중량%, 19 중량% 내지 31 중량%, 20 중량% 내지 31 중량%, 21 중량% 내지 30 중량%, 22 중량% 내지 29 중량%, 또는 23 중량% 내지 28 중량% 범위의 고체 함량을 포함할 수 있다.
셀룰로오스 에스테르는 당업계에 공지된 임의의 셀룰로오스 에스테르, 특히 아세틸 기를 함유하는 것들을 포함할 수 있다. 본 발명에 사용될 수 있는 셀룰로오스 에스테르는 일반적으로 하기 구조의 반복 단위를 포함한다:
상기 식에서,
R1, R2 및 R3은 수소 또는 2 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알카노일로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택된다.
예시적인 알카노일에는 아세틸, 프로피오닐 및/또는 부티릴이 포함된다.
셀룰로오스 에스테르의 경우, 치환 수준은 일반적으로 무수글루코스 단위("AGU") 당 비-OH 치환기의 평균 수인 치환도("DS")로 표현된다. 일반적으로 기존 셀룰로오스는 각 AGU 단위에 치환될 수 있는 3개의 하이드록실 기를 포함하고, 따라서, DS는 0 내지 3의 값을 가질 수 있다. 그러나, 저분자량 셀룰로오스 에스테르는 말단기 기여로 인해 총 치환도가 3보다 약간 높을 수 있다. DS는 통계적 평균값이므로, 1의 값이 모든 AGU가 단일 치환기를 갖는다는 것을 보장하지는 않는다. 일부 경우에, 치환되지 않은 AGU가 있을 수 있으며, 일부는 2개, 일부는 3개의 치환기를 갖는다. "총 DS"는 AGU당 모든 치환기의 평균 수로 정의되며, 전형적으로 상기 값은 비-정수(non-integer)일 것이다. AGU당 치환도는 또한 예를 들어 하이드록실, 아세틸, 부티릴 또는 프로피오닐과 같은 특정 치환기를 나타낼 수 있다.
한 실시양태에서 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와 조합하여, 셀룰로오스 에스테르는 1.5 이상, 1.55 이상, 1.6 이상, 1.65 이상, 1.7 이상, 1.75 이상, 1.8 이상, 1.85 이상, 1.9 이상, 1.95 이상, 2.0 이상, 2.05 이상, 2.1 이상, 2.15 이상, 2.2 이상, 2.25 이상, 2.3 이상, 2.35 이상, 또는 2.38 이상 및/또는 2.95 이하, 2.9 이하, 2.8 이하, 2.7 이하, 2.6 초과, 2.55 이하, 2.5 이하 또는 2.45 이하의 DS아세틸을 포함한다. 특정 실시양태에서, 셀룰로오스 에스테르는 2.6 내지 2.95, 2.7 내지 2.95, 1.5 내지 2.6, 1.6 내지 2.6, 1.7 내지 2.6, 1.8 내지 2.6, 1.9 내지 2.6, 2.05 내지 2.6, 2.1 내지 2.6, 2.15 내지 2.6, 2.2 내지 2.6, 2.25 내지 2.55, 2.3 내지 2.5, 또는 2.38 내지 2.45 범위의 DS아세틸을 포함할 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 한 실시양태에서 또는 임의의 다른 언급된 실시양태와 조합하여, 셀룰로오스 에스테르는 0.05 이상, 0.1 이상, 0.2 이상, 0.3 이상, 0.4 이상, 또는 0.5 이상 및/또는 1.5 이하, 1.4 이하, 1.3 이하. 1.2 이하, 1.1 이하, 또는 1.0 이하의 DSOH를 포함한다. 특정 실시양태에서, 셀룰로오스 에스테르는 0.05 내지 1.5, 0.1 내지 1.5, 0.2 내지 1.4, 0.3 내지 1.2, 0.4 내지 1.1, 또는 0.5 내지 1.0 범위의 DSOH를 포함한다.
추가적으로 또는 대안적으로, 한 실시양태에서 또는 임의의 다른 언급된 실시양태와 조합하여, 셀룰로오스 에스테르는 0.1 이상, 0.2 이상, 또는 0.3 이상 및/또는 1.5 이하, 1.4 이하, 1.3 이하, 1.2 이하, 1.1 이하, 1.0 이하, 0.9 이하, 0.8 이하, 0.7 이하, 0.6 이상, 0.5 이하, 또는 0.4 이하의 DS부티릴을 포함한다. 특정 실시양태에서, 셀룰로오스 에스테르는 0.1 내지 1.5, 0.1 내지 1.2, 0.1 내지 0.8, 0.1 내지 0.4, 0.2 내지 1.5, 0.2 내지 1.5, 0.2 내지 1.2, 0.2 내지 0.8, 0.2 내지 0.4, 0.3 내지 1.5, 0.3 내지 1.2, 0.3 내지 0.8, 또는 0.3 내지 0.6 범위의 DS부티릴을 포함한다.
추가적으로 또는 대안적으로, 한 실시양태에서 또는 임의의 다른 언급된 실시양태와 조합하여, 셀룰로오스 에스테르는 0.1 이상, 0.2 이상, 또는 0.3 이상 및/또는 1.5 이하, 1.4 이하, 1.3 이하, 1.2 이하, 1.1 이하, 1.0 이하, 0.9 이하, 0.8 이하, 0.7 이하, 0.6 이상, 0.5 이하, 0.4 이하의 DS프로피오닐을 포함한다. 특정 실시양태에서, 셀룰로오스 에스테르는 0.1 내지 1.5, 0.1 내지 1.2, 0.1 내지 0.8, 0.1 내지 0.4, 0.2 내지 1.5, 0.2 내지 1.2, 0.2 내지 0.8, 0.2 내지 0.4, 0.3 내지 1.5, 0.3 내지 1.2, 0.3 내지 0.8, 또는 0.3 내지 0.6 범위의 DS프로피오닐을 포함한다.
추가적으로 또는 대안적으로, 한 실시양태에서 또는 임의의 다른 언급된 실시양태와 조합하여, 셀룰로오스 에스테르는 1.5 이상, 1.55 이상, 1.6 이상, 1.65 이상, 1.7 이상, 1.75 이상, 1.8 이상, 1.85 이상, 1.9 이상, 1.95 이상, 2.0 이상, 2.05 이상, 2.1 이상, 2.15 이상, 2.2 이상, 2.25 이상, 2.3 이상, 2.35 이상, 또는 2.38 이상 및/또는 2.95 이하, 2.9 이하, 2.85 이하, 2.8 이하, 2.75 이하, 2.7 이하, 2.65 이하, 2.6 이하, 2.55 이하, 2.5 이하 또는 2.45 이하의 총 DS를 포함한다. 특정 실시양태에서, 셀룰로오스 에스테르는 1.5 내지 2.95, 1.6 내지 2.85, 1.7 내지 2.8, 1.8 내지 2.75, 1.9 내지 2.7, 2.0 내지 2.65, 2.05 내지 2.6, 2.1 내지 2.6, 2.15 내지 2.6, 2.2 내지 2.6, 2.25 내지 2.55, 2.3 내지 2.5, 또는 2.38 내지 2.45 범위의 총 DS를 포함할 수 있다.
한 실시양태에서 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와 조합하여, 셀룰로오스 에스테르는 셀룰로오스 디아세테이트 및/또는 셀룰로오스 트리아세테이트일 수 있다. 대안적으로, 특정 실시양태에서, 셀룰로오스 에스테르는 혼합 셀룰로오스 에스테르, 예컨대 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트 또는 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트를 포함할 수 있다.
한 실시양태에서 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와 조합하여, 셀룰로오스 에스테르는 결합된 아세트산 중량% 기준으로 30 중량% 이상, 35 중량% 이상, 또는 40 중량% 이상 및/또는 62.5 중량% 이하, 60 중량% 이하, 55 중량% 이하, 50 중량% 이하, 또는 45 중량% 이하의 아세틸 함량을 가질 수 있다. 특정 실시양태에서, 셀룰로오스 에스테르는 30 중량% 내지 62.5 중량%, 35 중량% 내지 55 중량%, 35 중량% 내지 50 중량%, 35 중량% 내지 45 중량%, 40 중량% 내지 62.5 중량%, 40 중량% 내지 62.5 중량%, 40 중량% 내지 60 중량%, 40 중량% 내지 55 중량%, 40 중량% 내지 50 중량%, 또는 40 중량% 내지 45 중량% 범위의 아세틸화도를 가질 수 있다.
추가로 또는 대안적으로, 한 실시양태 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와 조합하여, 셀룰로오스 에스테르는 0.3 중량% 이상, 0.5 중량% 이상, 1 중량% 이상, 2 중량% 이상, 3 중량% 이상, 또는 4 중량% 이상 및/또는 20 중량% 이하, 15 중량% 이하, 10 중량% 이하, 또는 5 중량% 이하의 하이드록실 함량을 가질 수있다. 특정 실시양태에서, 셀룰로오스 에스테르는 0.3 중량% 내지 20 중량%, 0.5 중량% 내지 20 중량%, 2 중량% 내지 15 중량%, 3 중량% 내지 10 중량%, 또는 4 중량% 내지 5 중량% 범위의 하이드록실 함량을 가질 수 있다.
한 실시양태에서 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와 조합하여, 셀룰로오스 에스테르는 100 이상, 110 이상, 120 이상, 130 이상, 140 이상, 150 이상, 160 이상, 170 이상, 180 이상, 190 이상, 200 이상, 210 이상, 220 이상, 230 이상, 240 이상, 250 이상, 260 이상, 또는 265 이상의 수 평균 중합도를 가질 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 한 실시양태에서 또는 임의의 다른 언급된 실시양태와 조합하여, 셀룰로오스 에스테르는 1,000 이하, 900 이하, 800 이하, 700 이하, 600 이하, 500 이하, 400 이하, 350 이하, 325 이하, 300 이하, 290 이하, 280 이하, 270 이하, 260 이하, 250 이하, 240 이하, 230 이하, 220 이하, 210 이하, 200 이하, 190 이하, 180 이하, 170 이하, 160 이하, 150 이하, 149 이하, 148 이하, 147 이하, 146 이하, 145 이하, 144 이하, 143 이하, 142 이하, 141 이하, 140 이하, 139 이하, 138 이하, 137 이하, 136 이하, 135 이하, 134 이하, 133 이하, 132 이하, 131 이하, 130 이하, 129 이하, 128 이하, 127 이하, 126 이하, 125 이하, 124 이하, 123 이하, 122 이하, 121 이하, 120 이하, 119 이하, 118 이하, 117 이하, 116 이하, 또는 115 이하의 수 평균 중합도를 가질 수 있다. 특정 실시양태에서, 셀룰로오스 에스테르는 100 내지 1,000, 100 내지 500, 100 내지 400, 100 내지 300, 100 내지 250, 100 내지 200, 100 내지 150, 100 내지 135, 100 내지 200, 100 내지 150, 100 내지 135, 100 내지 180, 100 내지 150, 100 내지 145, 100 내지 140, 100 내지 135 또는 100 내지 130 범위의 수 평균 중합도를 가질 수 있다.
한 실시양태에서 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와 조합하여, 셀룰로오스 에스테르는 ASTM D6474에 따라 겔 투과 크로마토그래피("GPC")로 측정 시 5,000 달톤 이상, 10,000 달톤 이상, 15,000 달톤 이상, 20,000 달톤 이상 또는 25,000 달톤 이상 및/또는 75,000 달톤 이하, 70,000 달톤 이하, 65,000 달톤 이하, 60,000 달톤 이하, 55,000 달톤 이하, 50,000 달톤 이하, 45,000 달톤 이하, 40,000 달톤 이하, 35,000 달톤 이하, 또는 30,000 달톤 이하의 수 평균 절대 분자량을 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, 셀룰로오스 에스테르는 ASTM D6474에 따라 GPC로 측정 시 5,000 달톤 내지 75,000 달톤, 10,000 달톤 내지 65,000 달톤, 또는 15,000 달톤 내지 35,000 달톤 범위의 수 평균 절대 분자량을 포함할 수 있다.
한 실시양태에서 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와 조합하여, 셀룰로오스 에스테르는 ASTM D6474에 따라 GPC로 측정 시 50,000 달톤 이상, 55,000 달톤 이상, 60,000 달톤 이상, 65,000 달톤 이상, 65,000 달톤 이상, 70,000 달톤, 75,000 달톤 이상, 80,000 달톤 이상, 또는 85,000 달톤 이상 및/또는 150,000 달톤 이하, 140,000 달톤 이하, 130,000 달톤 이하, 120,000 달톤 이하, 110,000 달톤 이하, 100,000 달톤 이하, 또는 95,000 달톤 이하의 중량 평균 절대 분자량을 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, 셀룰로오스 에스테르는 ASTM D6474에 따라 GPC로 측정 시 50,000 달톤 내지 150,000 달톤, 70,000 달톤 내지 120,000 달톤, 또는 80,000 달톤 내지 95,000 달톤 범위의 중량 평균 절대 분자량을 포함할 수 있다.
한 실시양태에서 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와 조합하여, 셀룰로오스 에스테르는 ASTM F2625에 따라 측정 시 1% 이상, 2% 이상, 5% 이상, 10% 이상, 15% 이상, 또는 20% 이상의 결정화도를 포함할 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 한 실시양태에서 또는 임의의 다른 언급된 실시양태와 조합하여, 셀룰로오스 에스테르는 ASTM F2625에 따라 측정 시 25% 이하, 20% 이하, 15% 이하, 10% 이하, 10% 이하, 9% 이하, 8% 이하, 7% 이하, 6% 이하, 5% 이하, 4% 이하, 3% 이하, 2% 이하, 1% 이하의 결정화도를 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, 셀룰로오스 에스테르는 ASTM F2625에 따라 측정 시 1% 내지 99%, 1% 내지 50%, 1% 내지 30%, 1% 내지 20%, 또는 1% 내지 15%의 결정화도를 포함할 수 있다.
한 실시양태에서 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와 조합하여, 셀룰로오스 에스테르는 120℃ 이상, 125℃ 이상, 130℃ 이상, 135℃ 이상, 140℃ 이상, 145℃ 이상, 150℃ 이상, 155℃ 이상, 160℃ 이상, 165℃ 이상, 170℃ 이상, 또는 175℃ 이상 및/또는 250℃ 이하, 245℃ 이하, 240℃ 이하, 235℃ 이하, 230℃ 이하, 225℃ 이하, 220℃ 이하, 215℃ 이하, 210℃ 이하, 205℃ 이하, 200℃ 이하, 195℃ 이하, 190℃ 이하 또는 185℃ 이하의 유리 전이 온도를 나타낼 수 있다.
셀룰로오스 에스테르는 당업계에 공지된 임의의 방법에 의해 제조될 수 있다. 셀룰로오스 에스테르를 생산하는 방법의 예는 문헌[Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 5th Edition, Vol. 5, Wiley-Interscience, New York (2004), pp. 394-444]에 교시되어 있다.
셀룰로오스 에스테르를 제조하는 한 가지 방법은, 셀룰로오스를 적절한 유기산, 산 무수물 및 촉매와 혼합하여 셀룰로오스를 에스테르화하는 것을 포함한다. 그런 다음, 셀룰로오스는, 셀룰로오스 트리에스테르로 전환된다. 그런 다음, 에스테르 가수분해는, 셀룰로오스 트리에스테르에 물-산 혼합물을 첨가하여 수행되며, 이어서 이를 여과하여 임의의 젤 입자 또는 섬유를 제거할 수 있다. 이어서, 혼합물에 물을 첨가하여 셀룰로오스 에스테르를 침전시킨다. 이어서, 셀룰로오스 에스테르를 물로 세척하여 반응 부산물을 제거한 후 탈수 및 건조시킬 수 있다.
셀룰로오스 에스테르를 제조하기 위한 출발 물질인 셀룰로오스는 특히 면 린터, 소프트우드 펄프, 하드우드 펄프, 옥수수 섬유 및 기타 농업 공급원 및 박테리아 셀룰로오스와 같은 다양한 등급 및 공급원에서 수득될 수 있다. 셀룰로오스 에스테르를 생산하는 데 사용되는 출발 물질은 생성되는 셀룰로오스 에스테르의 헤미셀룰로오스 함량에 영향을 미칠 수 있다.
한 실시양태에서 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와 조합하여, 셀룰로오스 에스테르는 0.25 중량% 이상, 0.5 중량% 이상, 1 중량% 이상, 2 중량% 이상, 3 중량% 이상, 4 중량% 이상, 5 중량% 이상, 6 중량% 이상, 또는 7 중량% 이상의 헤미셀룰로오스 함량을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 한 실시양태에서 또는 임의의 다른 언급된 실시양태와 조합하여, 셀룰로오스 에스테르는 10 중량% 이하, 9 중량% 이하, 8 중량% 이하, 7 중량% 이하, 6 중량% 이하, 5 중량% 이하, 4 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2 중량% 이하 또는 1 중량% 이하의 헤미셀룰로오스 함량을 포함할 수 있다.
도프 혼합기에 첨가되는 용해 용매는 셀룰로오스 에스테르, 특히 셀룰로오스 디아세테이트 및/또는 셀룰로오스 트리아세테이트를 용해할 수 있는 하나 이상의 용매를 포함할 수 있다. 한 실시양태에서 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와 조합하여, 용해 용매는 N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, 또는 디메틸 설폭사이드, 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 용매를 포함한다.
한 실시양태에서 또는 임의의 다른 언급된 실시양태와 조합하여, 아세톤은 용해 용매로서 최소화되거나 회피된다. 특정 실시양태(예를 들어, N,N-디메틸아세트아미드가 도프에 존재하는 경우와 같은)에서, 도프는 셀룰로오스 에스테르 도프의 총 중량을 기준으로 50 중량% 이하, 45 중량% 이하, 40 중량% 이하, 35 중량% 이하, 35 중량% 이하, 30 중량% 이하, 25 중량% 이하, 20 중량% 이하, 15 중량% 이하, 10 중량% 이하, 5 중량% 이하, 4 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2 중량% 이하, 1 중량% 이하 또는 0 중량%의 아세톤을 포함한다.
셀룰로오스 에스테르는, 도프가 도프의 총 중량을 기준으로 5 중량% 이상, 8 중량% 이상, 10 중량% 이상, 12 중량% 이상, 15 중량% 이상, 18 중량% 이상, 20 중량% 이상, 또는 22 중량% 이상의 셀룰로오스 에스테르, 및/또는 35 중량% 이하, 33 중량% 이하, 30 중량% 이하, 29 중량% 이하, 25 중량% 이하, 22 중량% 이하 또는 20 중량% 이하의 셀룰로오스 에스테르를 포함하도록 도프에 첨가될 수 있다. 특정 실시양태에서, 셀룰로오스 에스테르 도프는, 도프의 총 중량을 기준으로 5 중량% 내지 35 중량%, 10 중량% 내지 33 중량%, 12 중량% 내지 30 중량%, 15 중량% 내지 29 중량%, 또는 25 중량% 내지 29 중량%의 셀룰로오스 에스테르를 포함한다.
한 실시양태에서 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와 조합하여, 셀룰로오스 에스테르는 도프 중의 전체 고체를 기준으로 35 중량% 이상, 40 중량% 이상, 55 중량% 이상, 65 중량% 이상, 75 중량% 이상, 85 중량% 이상, 95 중량% 이상, 98 중량% 이상 또는 100 중량%의 수준으로 도프에 존재한다. 특정 실시양태에서, 셀룰로오스 에스테르는 도프 중의 전체 고체를 기준으로 35% 내지 100%, 45% 내지 100%, 55% 내지 100%, 55% 내지 98%, 65% 내지 98%, 또는 75% 내지 98%로 도프에 존재한다.
한 실시양태에서 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와 조합하여, 셀룰로오스 에스테르가 CDA를 포함하는 경우, 도프는, 도프의 총 중량을 기준으로 10 중량% 이상, 13 중량% 이상, 15 중량% 이상, 18 중량% 이상, 20 중량% 이상, 22 중량% 이상 또는 24 중량% 이상의 CDA, 및/또는 35 중량% 이하, 33 중량% 이하, 30 중량% 이하 또는 29 중량% 이하의 CDA를 포함한다. 특정 실시양태에서, 셀룰로오스 에스테르 도프는, 도프의 총 중량을 기준으로 10 중량% 내지 35 중량%, 15 중량% 내지 33 중량%, 18 중량% 내지 33 중량%, 20 중량% 내지 30 중량%, 또는 24 중량% 내지 29 중량%의 CDA를 포함한다.
한 실시양태에서 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와 조합하여, 셀룰로오스 에스테르가 CTA를 포함하는 경우, 도프는, 도프의 총 중량을 기준으로 10 중량% 이상, 10 중량% 이상, 12 중량% 이상, 15 중량% 이상, 17 중량% 이상, 19 중량% 이상 또는 21 중량% 이상의 CTA, 및/또는 27 중량% 이하, 25 중량% 이하, 24 중량% 이하 또는 22 중량% 이하의 CTA를 포함한다. 특정 실시양태에서, 셀룰로오스 에스테르 도프는, 도프의 총 중량을 기준으로 10 중량% 내지 27 중량%, 12 중량% 내지 24 중량%, 또는 15 중량% 내지 22 중량%의 CTA를 포함한다.
용해 용매는 셀룰로오스 에스테르를 효과적으로 용해시켜 셀룰로오스 에스테르 도프를 형성할 수 있도록 충분한 양으로 첨가되어야 한다. 한 실시양태에서 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와 조합하여, 셀룰로오스 에스테르 도프는, 도프의 전체 중량을 기준으로 65 중량% 이상, 70 중량% 이상, 75 중량% 이상, 80 중량% 이상, 85 중량% 이상, 90 중량%, 또는 95 중량% 이하, 99 중량% 이상 및/또는 99 중량% 이하, 95 중량% 이하, 90 중량% 이하 또는 85 중량% 이하의 하나 이상의 용해 용매를 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, 셀룰로오스 에스테르 도프는, 도프의 전체 중량을 기준으로 65 중량% 내지 99 중량%, 70 중량% 내지 95 중량%, 75 중량% 내지 95 중량%, 80 중량% 내지 95 중량%, 또는 90 중량% 내지 99 중량%의 하나 이상의 용해 용매를 포함한다.
도프의 물 또는 수분 함량은 상대적으로 낮게 유지될 수 있다. 한 실시양태에서 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와 조합하여, 셀룰로오스 에스테르 도프는, 셀룰로오스 에스테르 도프 전체 중량을 기준으로 4 중량% 이하, 3.5 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2.5 중량% 이하, 2 중량% 이하, 1.5 중량% 이하, 1.4 중량% 이하, 1.3 중량% 이하, 1.2 중량% 이하, 1.1 중량% 이하, 1 중량% 이하, 0.9 중량% 이하, 0.8 중량% 이하, 0.7 중량% 이하 또는 0.6 중량% 이하의 수분 함량을 갖는다.
사용되는 셀룰로오스 에스테르 및 용해 용매의 유형으로 인해, 셀룰로오스 도프는 바람직한 작동(operating) 점도를 나타낼 수 있다. 한 실시양태에서 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와 조합하여, 셀룰로오스 에스테르 도프는 섬유 제조에 사용된 스피닝 온도에서 측정 시 10 포아즈 이상, 20 포아즈 이상, 30 포아즈 이상, 40 포아즈 이상, 50 포아즈 이상, 60 포아즈 이상, 70 포아즈 이상, 80 포아즈 이상, 90 포아즈 이상, 또는 100 포아즈 이상, 및/또는 3,000 포아즈 이하, 2,000 포아즈 이하, 1,500 포아즈 이하, 1,000 포아즈 이하, 950 포아즈 이하, 900 포아즈 이하, 850 포아즈 이하, 800 포아즈 이하, 750 포아즈 이하, 700 포아즈 이하, 650 포아즈 이하, 600 포아즈 이하, 550 포이즈 이하, 또는 500 포이즈 이하의 점도를 나타낼 수 있다. 이 스피닝 온도는 공칭적으로, 도프가 스피너렛을 통과하여 이로 들어갈 때의 도프의 온도이다. 본원에서 정의된 점도는, 점도를 전단율에 대해 플롯팅할 때 매우 낮은 전단율로 외삽하거나, 대안적으로, 낮은 스핀들 RPM에서 브룩필드 점도계를 사용하여 수득된 "0" 전단 점도이다. 따라서 "측정 시" 임계값(threshold)은 실제 셀룰로오스 에스테르 도프의 사용이나 실행을 어떤 방식으로도 반영하지 않는다.
한 실시양태에서 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와 조합하여, 셀룰로오스 에스테르 도프는 25℃, 50℃, 60℃, 70℃, 80℃, 90℃, 100℃ 또는 110℃에서 측정 시 10 포아즈 이상, 20 포아즈 이상, 30 포아즈 이상, 40 포아즈 이상, 50 포아즈 이상, 60 포아즈 이상, 70 포아즈 이상, 80 포아즈 이상, 90 포아즈 이상, 또는 100 포아즈 이상 및/또는 5,000 포아즈 이하, 4,000 포아즈 이하, 3,000 포아즈 이하, 2,000 포아즈 이하, 1,500 포아즈 이하, 1,000 포아즈 이하, 950 포아즈 이하, 900 포아즈 이하, 850 포아즈 이하, 800 포아즈 이하, 750 포아즈 이하, 750 포아즈 이하, 700 포아즈 이하, 650 포아즈 이하, 600 포아즈 이하, 550 포아즈 이하 또는 500 포아즈 이하의 점도를 나타낼 수 있다. 이 "측정 시" 표준은 셀룰로오스 에스테르 도프를 지정된 온도에서만 사용할 것을 요구하지 않고, 오히려 이 온도 표준은 단순히 셀룰로오스 에스테르 도프의 점도를 측정하는 온도 임계값을 제공한다는 점에 유의해야 한다. 따라서, "측정 시" 임계값은 실제 셀룰로오스 에스테르 도프의 사용이나 실행을 어떤 방식으로도 반영하지 않는다. 점도는 낮은 스핀들 RPM에서 Brookfield 점도계를 사용하여 측정할 수 있다.
한 실시양태에서 또는 임의의 다른 언급된 실시양태와 조합하여, 셀룰로오스 에스테르 도프는 셀룰로오스 에스테르 외에 첨가제를 일부 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 이러한 첨가제에는 가소제, 항산화제, 열 안정화제, 산화촉진제, 무기물, 안료, 착색제, 정전기 방지제, 형광 증백제, 윤활제, 충전제 또는 이들의 조합이 포함될 수 있지만 이에 제한되지는 않는다.
일 실시양태에서 또는 임의의 다른 언급된 실시양태와 조합하여, 특히 도프가 더 높은 온도로 가열될 때 최종 섬유의 색상 형성을 방지하기 위해 유기산(단작용성 및/또는 다작용성)이 포함될 수 있다. 이러한 산의 예로는 시트르산, 말산, 말레산, 숙신산, 젖산, 아세트산, 타르타르산, 또는 프로판-1,2,3-트리카복실산, 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 것들이 포함된다.
한 실시양태에서 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와 조합하여, 셀룰로오스 에스테르 도프는 도프의 중량을 기준으로 0.01 중량% 이상, 0.05 중량% 이상, 0.06 중량% 이상, 0.07 중량% 이상, 0.08 중량% 이상, 0.09 중량% 이상, 0.1 중량% 이상, 0.2 중량% 이상, 또는 0.3 중량% 이상 및/또는 2 중량% 이하, 1.5 중량% 이하, 1.4 중량% 이하, 1.3 중량% 이하, 1.2 중량% 이하, 1.1 중량% 이하, 1 중량% 이하, 0.9 중량% 이하, 또는 0.8 중량% 이하의 다작용성 산을 포함한다. 특정 실시양태에서, 셀룰로오스 에스테르 도프는 도프의 총 중량을 기준으로 0.01 중량% 내지 2 중량%, 0.01 중량% 내지 1.5 중량%, 0.05 중량% 내지 1.5 중량%, 0.08 중량% 내지 1.3 중량%, 또는 0.1 중량% 내지 1 중량%의 다작용성 산을 포함한다.
일 실시양태에서 또는 임의의 다른 언급된 실시양태(예를 들어, N,N-디메틸아세트아미드가 도프에 존재하는 경우)와 조합하여, 도프는 0 중량%의 셀룰로오스 나노결정을 포함한다. 셀룰로오스 나노결정에는, 식물과 나무와 같은 셀룰로오스 기반 물질의 제어된 산 가수분해에 의해 생성된 막대형 나노입자(예: 직경 20 nm 미만, 길이 500 nm 미만)가 포함된다.
일 실시양태에서 또는 임의의 다른 언급된 실시양태와 결합하여, 도프는, 도프의 전체 고체를 기준으로 20 중량% 이하, 15 중량% 이하, 10 중량% 이하, 5 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2 중량% 이하, 1 중량% 이하 또는 0 중량%의, 셀룰로오스 에스테르가 아닌 중합체를 포함한다.
한 실시양태에서 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와 조합하여, 셀룰로오스 에스테르 도프에 존재할 수 있는 임의의 폴리우레탄, 폴리올레핀, 나일론, 폴리에스테르 및/또는 폴리우레탄우레아의 결합 중량은 셀룰로오스 에스테르 도프 중의 전체 고체를 기준으로 65 중량% 이하, 60 중량% 이하, 55 중량% 이하, 50 중량% 이하, 45 중량% 이하, 40 중량% 이하, 35 중량% 이하, 30 중량% 이하, 25 중량% 이하, 20 중량% 이하, 15 중량% 이하, 10 중량% 이하, 5 중량% 이하, 4 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2 중량% 이하, 1 중량% 이하 또는 0 중량%이다.
한 실시양태에서 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와 조합하여, 셀룰로오스 에스테르 도프에 존재할 수 있는 임의의 폴리우레탄은, 셀룰로오스 에스테르 도프의 전체 고체를 기준으로 10 중량% 이하, 9 중량% 이하, 8 중량% 이하, 7 중량% 이하, 6 중량% 이하, 5 중량% 이하, 4 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2 중량% 이하, 1 중량% 이하, 또는 0 중량%의 수준으로 존재하지 않는다.
한 실시양태에서 또는 임의의 다른 언급된 실시양태와 조합하여, 셀룰로오스 에스테르 도프에 존재할 수 있는 임의의 폴리우레탄우레아는, 셀룰로오스 에스테르 도프의 전체 고체를 기준으로 10 중량% 이하, 9 중량% 이하, 8 중량% 이하, 7 중량% 이하, 6 중량% 이하, 5 중량% 이하, 4 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2 중량% 이하, 1 중량% 이하, 또는 0 중량%의 수준으로 존재하지 않는다.
한 실시양태에서 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와 조합하여, 셀룰로오스 에스테르 도프에 존재할 수 있는 임의의 아크릴로니트릴-비닐 아세테이트 공중합체는, 셀룰로오스 에스테르 도프 중의 전체 고체를 기준으로 50 중량% 이하, 45 중량% 이하, 50 중량% 이하, 40 중량% 이하, 35 중량% 이하, 30 중량% 이하, 25 중량% 이하, 20 중량% 이하, 15 중량% 이하, 10 중량% 이하, 5 중량% 이하, 4 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2 중량% 이하, 1 중량% 이하, 또는 0 중량%의 수준으로 존재하지 않는다.
한 실시양태에서 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와 조합하여, 도프는 셀룰로오스 에스테르, 용매 및 임의의 다른 성분을 더 낮은 온도에서 혼합함으로써 제조된다. 특정 실시양태에서, 이러한 혼합은 45℃ 이상, 46℃ 이상, 47℃ 이상, 48℃ 이상, 49℃ 이상, 50℃ 이상, 51℃ 이상, 52℃ 이상, 53℃ 이상, 54℃ 이상, 55℃ 이상, 56℃ 이상, 57℃ 이상, 58℃ 이상, 59℃ 이상 또는 60℃ 이상 및/또는 140℃ 이하, 130℃ 이하, 120℃ 이하, 110℃ 이하, 105℃ 이하, 104℃ 이하, 103℃ 이하, 102℃ 이하, 101℃ 이하, 100℃ 이하, 99℃ 이하, 98℃ 이하, 97℃ 이하, 96℃ 이하, 95℃ 이하의 온도에서 혼합함에 의해 수행된다. 특정 실시양태에서, 이 온도는 45℃ 내지 140℃, 45℃ 내지 105℃, 47℃ 내지 103℃, 또는 50℃ 내지 100℃이다.
한 실시양태에서 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와 조합하여, 이러한 혼합은 5분 이상, 6분 이상, 8분 이상, 10분 이상, 12분 이상, 14분 이상 또는 15분 이상 및/또는 48시간 이하, 36시간 이하, 24시간 이하, 20시간 이하, 16시간 이하, 12시간 이하 또는 8시간 이하 동안 수행된다. 특정 실시양태에서, 이 시간은 5분 내지 48시간, 5분 내지 36시간, 5분 내지 24시간, 또는 5분 내지 8시간이다.
한 실시양태에서 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와 조합하여, 도프는 먼저 셀룰로오스 에스테르, 용매 및 임의의 다른 성분을 슬러리화한 후, 매우 낮은 온도로 냉각시킴으로써 제조된다. 특정 실시양태에서, 이 온도는 -100℃ 이상, -75℃ 이상, -70℃ 이상, -65℃ 이상, -60℃ 이상, -55℃ 이상, 또는 -50℃ 이상 및/또는 5℃ 이하, 4℃ 이하, 3℃ 이하, 2℃ 이하, 1℃ 이하, 0℃ 이하, -5℃ 이하 또는 -10℃ 이하이고, 전술한 온도 중 하나에서 1시간 이상, 2시간 이상, 3시간 이상, 4시간 이상, 5시간 이상, 6시간 이상, 7시간 이상, 8시간 이상, 9시간 이상, 또는 10시간 이상 및/또는 48시간 이하, 36시간 이하, 30시간 이하, 24시간 이하 또는 15시간 이하 동안 보관한다. 특정 실시양태에서, 이 온도는 -100℃ 내지 5℃, -75℃ 내지 5℃, -75℃ 내지 0℃, -65℃ 내지 0℃, 또는 -50℃ 내지 -5℃이고/이거나, 보관 시간은 1시간 내지 48시간, 3시간 내지 36시간, 5시간 내지 24시간 또는 7시간 내지 10시간이다. 특정 실시양태에서, 도프는 스핀 건조 전에 다시 가온되고, 실온에서 혼합된다.
셀룰로오스 에스테르 도프를 형성한 후, 이는 임시 저장 및/또는 탈기를 위해 임의적인 도프 보유(holding) 탱크로 보내질 수 있다. 도프 보유 탱크는 셀룰로오스 에스테르 도프를 저장할 수 있는 당업계에 공지된 임의의 통상적인 저장 탱크를 포함할 수 있다. 보유 탱크에 저장되는 동안, 셀룰로오스 에스테르 도프는, 도프의 물리적 특성을 유지하고/하거나 혼합 단계 동안 도입된 가스 버블을 제거하는 데 도움이 되는 조건에 적용될 수 있다. 보유 및/또는 탈기 탱크의 온도 및 압력은, 셀룰로오스 에스테르 도프의 품질을 강화하고 유지하기 위해 필요에 따라 최적화될 수 있다.
다음으로, 셀룰로오스 에스테르 도프는, 도프 보유 탱크에서 필터로 펌핑될 수 있으며, 이는 스피닝 전에 셀룰로오스 에스테르 도프로부터 임의의 크고 바람직하지 않은 미립자 및 겔을 제거할 수 있다. 필터는 당업계에 공지된 임의의 통상적인 필터 장치 및 필터 유형을 포함할 수 있다. 여과 후, 여과된 셀룰로오스 에스테르 도프는 증발 챔버 또는 캐비넷 근처 또는 내에 위치한 스피너렛로 펌핑될 수 있다.
셀룰로오스 에스테르 도프는 스피너렛을 통해 계량되어 하나 이상의 섬유를 형성할 수 있다. 스피너렛에 있는 구멍(hole)의 형상과 크기는 섬유(들)의 단면을 결정하는 데 도움이 된다. 스피너렛 표면의 구멍 수는, 도프가 스피너렛에 계량 주입될 때 동시에 형성되는 섬유의 수를 결정한다. 도프가 스피너렛 표면의 구멍을 통과함에 따라, 개별 섬유가 형성된다.
보다 구체적으로, 한 실시양태에서 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와 조합하여, 셀룰로오스 에스테르 도프는 당업계에 공지된 디자인(예를 들어, 20 내지 200 마이크론의 원형 직경과 동일한 구멍 면적을 가짐)을 갖는 스피너렛 구멍을 통해 10 내지 1000 m/분의 속도로 스피닝될 수 있다. 한 실시양태에서 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와 조합하여, 스피너렛은 75℃ 이상, 80℃ 이상, 85℃ 이상, 90℃ 이상, 95℃ 이상 또는 100℃ 이상 및/또는 175℃ 이하, 170℃ 이하, 165℃ 이하, 160℃ 이하, 155℃ 이하 또는 150℃ 이하의 온도에서 유지될 수 있다. 특정 실시양태에서, 스피너렛의 헤드는 75℃ 내지 175℃, 85℃ 내지 165℃, 95℃ 내지 160℃, 또는 100℃ 내지 150℃ 범위의 온도에서 유지될 수 있다.
스피너렛에서, 셀룰로오스 에스테르 도프는 복수의 구멍을 통해 압출되어 연속 셀룰로오스 에스테르 섬유를 형성할 수 있다. 스피너렛에서, 섬유는 연신되어 다수의 개별 섬유, 또는 수백 개의 개별 섬유, 또는 심지어 천 개의 개별 섬유의 다발을 형성할 수 있다. 이들 번들 각각은 10개 이상, 20개 이상, 30개 이상, 40개 이상, 50개 이상, 60개 이상, 70개 이상, 80개 이상, 90개 이상, 100개 이상, 150개 이상, 200개 이상, 250개 이상, 300개 이상, 350개 이상, 또는 400개 이상 및/또는 1,000개 이하, 900개 이하, 800개 이하, 700개 이하, 또는 600개 이하의 섬유를 포함할 수 있다. 스피너렛은 개별 필라멘트 섬유를 생성하기에 적합한 임의의 속도로 작동될 수 있으며, 이는 이후 원하는 크기 및 형상을 갖는 다발로 어셈블(assemble)된다. 본 명세서에 사용된 용어 "개별 필라멘트 섬유"는 초기에 스피너렛 표면의 각 구멍에 의해 생성되는 연속 필라멘트를 의미한다.
섬유는 스피너렛을 통해 수직 스피닝 캐비넷으로 압출되고, 이는 공칭적으로 150℃ 내지 240℃의 벽을 가질 수 있고 공칭적으로 200-500℃인 캐비넷 내부의 가스를 함유할 수 있고, 여기서 용매는 플래시(flash)되거나 증발해 버린다. 특정 실시양태에서, 증발시키는 단계는 스피닝된 섬유를 100℃ 이상, 110℃ 이상, 120℃ 이상, 130℃ 이상, 140℃ 이상, 145℃ 이상, 150℃ 이상, 153℃ 이상, 155℃ 이상, 160℃ 이상, 165℃ 이상, 170℃ 이상, 175℃ 이상, 180℃ 이상, 185℃ 이상 또는 189℃ 이상 및/또는 500℃ 이하, 400℃ 이하, 375℃ 이하, 350℃ 이하, 325℃ 이하, 300 이하℃, 275℃ 이하, 250℃ 이하, 240℃ 이하, 230℃ 이하 또는 220℃ 이하의 온도에 노출시키는 것을 포함한다. 특정 실시양태에서, 이 온도는 100℃ 내지 500℃, 110℃ 내지 400℃, 120℃ 내지 375℃, 130℃ 내지 350℃, 140℃ 내지 300℃, 또는 150℃ 내지 250℃이다.
형성된 셀룰로오스 에스테르 섬유는, 단지 하나의 물질(예를 들어, 셀룰로오스 에스테르) 또는 균일하게 블렌딩된 조성물로부터 형성된 단일 성분(monocomponent) 섬유의 형태일 수 있으므로, "이성분(bicomponent)" 또는 "다성분 섬유"으로 간주되지 않고, 이는 섬유의 외부 표면 내의 다양한 조성을 묘사하는(delineating) 내부 상 또는 경계를 특징으로 한다는 점에 유의해야 한다. 한 실시양태에서 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와 조합하여, 생성된 셀룰로오스 에스테르 섬유는, 섬유의 총 중량을 기준으로 50 중량% 이상, 55 중량% 이상, 60 중량% 이상, 65 중량% 이상, 70 중량% 이상, 75 중량% 이상, 80 중량% 이상, 85 중량% 이상, 90 중량% 이상, 95 중량% 이상, 99 중량% 이상, 또는 99.9 중량% 이상의 셀룰로오스 에스테르를 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, 셀룰로오스 에스테르 섬유는 전적으로 셀룰로오스 에스테르로부터 형성될 수 있다.
스피너렛으로부터 배출된 개별 셀룰로오스 에스테르 섬유는 임의의 적합한 횡단면 형상을 가질 수 있다. 예시적인 단면 형상에는 원형(round) 또는 원형 이외의 것(비-원형(non-round))이 포함되지만 이에 제한되지는 않는다. 한 실시양태에서 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와 조합하여, 스피너렛으로부터 배출된 개별 섬유는 실질적으로 원형 단면 형상을 가질 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "단면적"은 일반적으로, 섬유의 신장(elongation) 방향에 수직인 방향에서 측정된 섬유의 횡단면을 의미한다. 섬유의 단면은 정량적 이미지 분석("QIA")을 사용하여 결정 및 측정될 수 있다.
개별 섬유의 단면 형상은 또한 원형 단면 형상으로부터의 편차(deviation)에 따라 특성화될 수 있다. 일부 경우에서, 이러한 편차는 하기 식에 의해 결정되는 섬유의 형상 계수(shape factor)를 특징으로 할 수 있다:
형상 계수 = 둘레/(4π X 단면적) 1/2.
일부 실시양태에서, 개별 셀룰로오스 에스테르 섬유의 형상 인자는 1 내지 2, 1 내지 1.8, 1 내지 1.7, 1 내지 1.5, 1 내지 1.4, 1 내지 1.25, 1 내지 1.15, 또는 1 내지 1.1일 수 있다. 완전 원형 단면 형상을 갖는 섬유의 형상 인자는 1이다. 형상 인자는 QIA를 사용하여 측정할 수 있는 섬유의 단면적에서 계산할 수 있다.
또한, 특정 실시양태에서, 셀룰로오스 에스테르 섬유는, 중공 섬유 형태가 아닌 고체 섬유(내부에 어퍼쳐(aperture)가 없는 고체 단면 형상을 갖는 섬유) 형태일 수 있다.
일 실시양태 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 스판덱스 섬유에 대한 전형적 스피닝 캐비넷은 30개 초과의 말단(end)(또는 얀)을 가질 수 있는 반면, 셀룰로오스 에스테르의 경우에는 캐비넷당 30개 이하, 캐비넷당 25개 이하, 캐비넷당 20개 이하, 캐비넷당 15개 이하, 캐비넷당 10개 이하, 캐비넷당 8개 이하, 캐비넷당 6개 이하, 캐비넷당 4개 이하의 말단을 갖는 것이 바람직하다. 수직 스피닝 캐비넷의 말단 수를 줄이면 더 낮은 온도에서 충분한 용매 증발이 가능해 섬유의 변색을 방지하는 데 도움이 된다.
한 실시양태 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 셀룰로오스 에스테르 섬유는 2x 이하, 1.8x 이하, 1.6x 이하, 1.4x 이하, 1.2x 이하로 연신되는 것이 바람직하다. 연신비는 스피너렛 구멍의 출구에서의 섬유 속도에 대한 수직 스피닝 캐비넷의 출구에서의 섬유 속도의 비율로서 정의된다.
한 실시양태에서 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와 조합하여, 셀룰로오스 에스테르 섬유 및/또는 이로부터 제조된 얀은, ASTM D22556에 따라 측정 시 0.2g/데니어 이상, 0.3g/데니어 이상, 0.4g/데니어 이상, 0.5g/데니어 이상, 0.6g/데니어 이상, 0.7g/데니어 이상, 0.8g/데니어 이상, 0.9g/데니어 이상, 1g/데니어 이상, 1.1g/데니어 이상, 1.2g/데니어 이상, 1.3g/데니어 이상, 1.4g/데니어 이상, 1.5g/데니어 이상, 1.6g/데니어 이상, 1.7g/데니어 이상, 1.8g/데니어 이상, 1.9g/데니어 이상, 또는 2g/데니어 이상, 및/또는 3.0g/데니어 이하, 또는 2.5g/데니어 이하, 2.3g/데니어 이하, 2.1g/데니어 이하, 2g/데니어 이하, 또는 1.9g/데니어 이하의 인성을 나타낼 수 있다.
파단 신율로도 알려진 신율은 퍼센트로 표시되며, 이는 얀 또는 필라멘트가 파단되기 전에 얼마나 늘어나는지를 나타낸다. 일 실시양태에서 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와 조합하여, 셀룰로오스 에스테르 섬유 및/또는 이로부터 생성된 얀은 ASTM D22556에 따라 측정 시 10% 이상, 15% 이상, 16% 이상, 17% 이상, 18% 이상, 19% 이상, 20% 이상, 21% 이상, 22% 이상, 23% 이상, 24% 이상, 25% 이상, 26% 이상, 27% 이상, 28% 이상, 29% 이상 또는 30% 이상의 파단 신율을 나타낼 수 있다.
실크 인자("SF")는 주어진 섬유의 파괴 포락선(failure envelope)을 예측하는 데 사용되는 인성(tenacity)과 신율 사이의 경험적으로 결정된 관계이다. 실크 인자는 특정 공정에 사용하기 위한 얀 또는 섬유의 적합성을 특성화하는 데 사용할 수 있으며 하기 식을 기반으로 계산된다.
한 실시양태에서 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와 조합하여, 셀룰로오스 에스테르 섬유 및/또는 이로부터 생성된 얀은 신율이 정의되는 경우 적어도 5.0, 적어도 6.0, 적어도 7.0, 또는 적어도 7.6의 실크 인자를 나타낼 수 있고, 이때 신율은 퍼센트로 정의되고, 인성은 그램/데니어 단위이다.
상기에서 언급한 바와 같이, 셀룰로오스 에스테르 섬유는 연속 필라멘트 섬유로서 형성된다. 따라서, 한 실시양태에서 또는 임의의 다른 언급된 실시양태와 조합하여, 셀룰로오스 에스테르 섬유는 적어도 10:1, 적어도 20:1, 적어도 30:1, 적어도 40:1, 적어도 50:1, 적어도 100:1, 적어도 500:1, 적어도 1,000:1 또는 적어도 10,000:1의 종횡비(L/D)를 가질 수 있다.
연속 필라멘트 섬유는 증발 또는 용매 플래시-오프 후에 와인더에서 코어 또는 튜브 상에 축적될 수 있고, 임의적인 하류 공정으로 보내질 수 있다. 특히, 본 발명은 건식 스피닝 공정에 관한 것이기 때문에, 섬유는 증발 또는 용매 플래시-오프 후에 응고조(coagulation bath)를 통과하거나 인발(draw)되지 않는다. 섬유는, 장력을 제공하고 섬유를 공정의 하류 단계로 끌어당기는 테이크업 롤(take-up roll) 주위에 랩핑될 수 있으며, 이는 예를 들어 하나 이상의 어닐링 섹션, 와인더, 크림퍼, 절단기 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
일 실시양태 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, 스판덱스 얀 보빈은 상당한 양의 와인더 드로우로 와인딩되며, 여기서 와인더 속도는 전형적으로 이전 롤의 속도보다 5% 더 빠른 반면; 셀룰로오스 에스테르 연속 필라멘트 섬유의 경우, 3% 미만의 와인더 인발, 2% 미만의 와인더 인발, 1% 미만의 와인더 인발, 0.8% 미만의 와인더 인발, 0.5% 미만의 와인더 인발을 갖는 것이 바람직하다.
연속 필라멘트 셀룰로오스 에스테르 섬유는 다발, 밴드 또는 얀으로 수집될 수 있다. 다발, 밴드 또는 얀은 복수의 셀룰로오스 에스테르 섬유를 포함할 수 있다. 이들 번들, 밴드 또는 얀 각각은 적어도 20개, 적어도 30개, 적어도 40개, 적어도 50개, 적어도 60개, 적어도 70개, 적어도 80개, 적어도 90개, 적어도 100개, 적어도 150개, 적어도 200개, 적어도 250개, 적어도 300개, 적어도 350개, 또는 적어도 400개 및/또는 1,000개 이하, 900개 이하, 800개 이하, 700개 이하 또는 600개 이하의 개별 섬유를 포함할 수 있다.
일 실시양태에서 또는 언급된 다른 실시양태와 조합하여, 셀룰로오스 에스테르 섬유 및/또는 셀룰로오스 에스테르 번들, 밴드 또는 얀은, 패턴화된 물결 형상이 개별 섬유의 적어도 일부 또는 실질적으로 전부에 부여될 수 있는 크림핑(crimping) 구역을 통과할 수 있다. 사용 시, 크림핑 구역은, 섬유를 기계적으로 크림핑하기 위한 적어도 하나의 크림핑 장치를 포함한다. 일반적으로, 셀룰로오스 에스테르 섬유는 바람직하게는 열적 또는 화학적 수단(예를 들어, 온수 욕조, 증기(steam), 공기 제트 또는 화학적 코팅)에 의해 크림핑되지 않고, 대신 적합한 크림퍼를 사용하여 기계적으로 크림핑된다. 적합한 유형의 기계적 크림퍼의 일례는, 복수의 롤러를 사용하여 마찰을 발생시키는 "스터핑 박스" 또는 "스터퍼 박스" 크림퍼이며, 이는, 섬유가 버클링(buckle)되고 크림프를 형성하게 한다. 다른 유형의 크림퍼도 적합할 수 있다. 크림프 섬유를 부여하는데 적합한 장비의 예는 예를 들어 미국 특허 번호 9,179,709; 2,346,258; 3,353,239; 3,571,870; 3,813,740; 4,004,330; 4,095,318; 5,025,538; 7,152,288; 및 7,585,442에 기재되어 있고, 이들 각각은 본 발명과 모순되지 않는 범위에서 본원에 참고로 인용된다.
한 실시양태에서 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와 조합하여, 크림핑은 셀룰로오스 에스테르 섬유가 ASTM D3937-12에 따라 측정 시 적어도 5, 적어도 7, 적어도 10, 적어도 12, 적어도 13, 적어도 15, 또는 적어도 17 및/또는 최대 30, 최대 27, 최대 25, 최대 23, 최대 20 또는 최대 19 크림프/인치("CPI")의 크림프 빈도를 갖도록 수행될 수 있다. 특정 실시양태에서, 셀룰로오스 에스테르 번들, 밴드 또는 얀 및/또는 다양한 하류 제품을 제조하는 데 사용되는 섬유의 평균 CPI는 7 내지 30 CPI, 10 내지 30 CPI, 10 내지 27 CPI, 10 내지 25 CPI, 10 내지 23 CPI, 10 내지 20 CPI, 12 내지 30 CPI, 12 내지 27 CPI, 12 내지 25 CPI, 12 내지 23 CPI, 12 내지 CPI, 15 내지 30, CPI, 15 내지 27 CPI, 15 내지 23 CPI, 15 내지 20 CPI, 또는 15 내지 19 CPI 범위일 수 있다.
한 실시양태에서 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와 조합하여, 크림핑될 때 섬유의 크림프 진폭은 다양할 수 있으며, 예를 들어 적어도 0.85, 0.90, 0.93, 0.96, 0.98, 1.00, 또는 1.04 mm일 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 한 실시양태에서 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와 조합하여, 섬유의 크림핑 진폭은 최대 1.75, 최대 1.70, 최대 1.65, 최대 1.55, 최대 1.35, 최대 1.28, 최대 1.24, 최대 1.15, 최대 1.10, 최대 1.03 또는 최대 0.98 mm일 수 있다.
추가로, 한 실시양태에서 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와 조합하여, 셀룰로오스 에스테르 섬유, 셀룰로오스 에스테르 번들, 밴드 또는 얀, 및/또는 이로부터 생성된 스테이플 섬유는 적어도 1:1의 크림프 비를 가질 수 있다. 본 명세서에서 사용된 "크림프 비"는 크림핑되지 않은 토우 길이 대 크림핑된 토우 길이의 비를 의미한다. 특정 실시양태에서, 셀룰로오스 에스테르 섬유, 셀룰로오스 에스테르 얀, 및/또는 이로부터 제조된 스테이플 섬유는 적어도 1:1, 적어도 1.1:1, 적어도 1.125:1, 적어도 1.15:1 또는 적어도 1.2:1의 크림프 비를 가질 수 있다.
크림프 진폭 및 크림프 비는 미국 특허 출원 공개 번호 2020/0299822에 개략된 절차에 따라 측정되고, 이는 본 발명과 모순되지 않는 한 본원에 참고로 인용된다.
추가적으로 또는 대안적으로, 일 실시양태에서 또는 임의의 다른 언급된 실시양태와 조합하여, 하나 이상의 유형의 표면 마감재(surface finish)가 셀룰로오스 에스테르 섬유 및/또는 이로부터 형성된 다발, 밴드 또는 얀에 적용될 수 있다. 적용 방법은 제한되지 않으며, 분무, 위크(wick) 적용, 침지, 스퀴즈, 릭(lick) 또는 키스(kiss) 롤러의 사용을 포함할 수 있다. 섬유에 마감재를 적용하는 위치는 마감재의 기능에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 윤활제 마감재는 스피닝 후 크림핑 전 또는 섬유를 번들로 수집하기 전에 적용될 수 있다. 절단 윤활제 및/또는 정전기 방지 윤활제는 크림핑 전 또는 후, 및 건조 전에 적용될 수 있다. 셀룰로오스 에스테르 섬유 상의 모든 마감재(윤활제, 절단 윤활제, 정전기 방지 마감재 등에 관계 없음)의 적합한 양은 건조된 셀룰로오스 에스테르 섬유의 중량 대비 적어도 0.01, 0.02, 적어도 0.05, 적어도 0.10, 적어도 0.15, 적어도 0.20, 적어도 0.25, 적어도 0.30, 적어도 0.35, 적어도 0.40, 적어도 0.45, 적어도 0.50, 적어도 0.55, 또는 적어도 0.60% 얀-마감(finish-on-yarn 또는 "FOY")일 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 한 실시양태에서 또는 임의의 다른 언급된 실시양태와 조합하여, 마감재의 누적 양은 건조된 섬유의 총 중량을 기준으로 최대 2.5, 최대 2.0, 최대 1.5, 최대 1.2, 최대 1.0, 최대 0.9, 최대 0.8 또는 최대 0.7% FOY의 양으로 존재할 수 있다. 중량%로 표현된 섬유 상의 마감재의 양은 용매 추출에 의해 결정될 수 있다. 본 명세서에 사용된 "FOY" 또는 "얀-마감"은 첨가된 임의의 물을 제외한 섬유 또는 얀 상의 마감재의 양을 의미한다.
한 실시양태에서 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와 조합하여, 셀룰로오스 에스테르 섬유는 하나 이상의 가소제를 포함할 수 있거나, 대안적으로 가소제를 포함하지 않을 수 있다. 셀룰로오스 에스테르 섬유는 셀룰로오스 에스테르 섬유의 총 중량을 기준으로 30 중량% 미만, 12 중량% 미만, 10 중량% 미만, 9 중량% 미만, 8 중량% 미만, 7 중량% 미만, 6 중량% 미만, 5 중량% 미만, 4 중량% 미만, 3 중량% 미만, 2 중량% 미만, 1 중량% 미만, 0.5 중량% 미만의 하나 이상의 가소제를 포함할 수 있다. 존재하는 경우, 가소제는, 도프를 제조하는 데 사용되는 플레이크에 함유된, 가소제를 함유하는 도프를 스프닝함으로써 섬유 자체에 혼입될 수 있고/있거나 가소제는, 마감재를 적용하는 데 사용되는 임의의 방법에 의해 섬유 또는 필라멘트의 표면에 적용될 수 있다. 원하는 경우, 가소제가 마감 제제에 포함될 수 있다.
한 실시양태에서 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와 조합하여, 셀룰로오스 에스테르 섬유 및/또는 이로부터 형성된 얀은 생분해성일 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "생분해성"은 일반적으로 특정 환경 조건 하에서 화학적으로 분해되는 물질의 경향을 의미한다. 분해 정도는 특정 환경 조건에 노출된 기간 동안 샘플의 중량 손실을 특징으로 할 수 있다. 일부 경우에서, 셀룰로오스 에스테르 섬유 및/또는 이로부터 형성된 얀은 60일 동안 토양에 묻힌 후 5% 이상, 10% 이상, 15% 이상 또는 20% 이상의 중량 손실 및/또는 퇴비함에 노출된 지 15일 후 15% 이상, 20% 이상, 25% 이상, 30% 이상, 또는 35% 이상의 중량 손실을 나타낼 수 있다. 그러나, 분해 속도는 섬유의 특정 최종 용도에 따라 달라질 수 있다. 예시적인 테스트 조건은 본원에 참고로 인용된 미국 특허 번호 5,870,988 및 6,571,802에 제겅되어 있다.
한 실시양태에서 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와 조합하여, 셀룰로오스 에스테르 섬유 및/또는 이로부터 형성된 얀은 퇴비화 가능하다. "퇴비화 가능"하다고 간주되려면, 재료가 다음 네 가지 기준을 충족해야 한다: (1) 재료가 생분해성이어야 함; (2) 재료가 붕해 가능(disintegrable)해야 함; (3) 재료가 최대량 초과의 중금속을 함유해서는 안 됨: 및 (4) 재료가 환경독성이 없어야 함. "붕해 가능"이라는 용어는, 특정 조건에 노출되었을 때 물질이 더 작은 조각으로 물리적으로 분해되는 경향을 나타낸다. 붕해는 재료 자체뿐만 아니라 테스트 중인 물품의 물리적 크기 및 구성에 따라 달라진다. 환경독성은 식물 생명에 대한 재료의 영향을 측정하며, 표준 시험 방법에 제시된 절차에 따라 물질의 중금속 함량을 결정한다.
한 실시양태에서 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와 조합하여, 셀룰로오스 에스테르 섬유 및/또는 이로부터 형성된 얀은 산업적으로 퇴비화 가능하거나, 가정에서 퇴비화 가능하거나, 둘 다일 수 있다. 이러한 실시양태에서, 셀룰로오스 에스테르 섬유는 네 가지 기준을 만족할 수 있다: (1) 90% 이상의 탄소 함량이 180일 이내에 전환된다는 점에서 생분해됨; (2) 재료의 90% 이상이 12주 이내에 붕해 가능함; (3) EN12423 표준 하에 정립된 임계값을 초과하는 중금속을 함유하지 않음; 및 (4) 붕해된 내용물은 부식질(humus)로서 향후 식물 성장을 지원함; 이 네 가지 조건은 각각 ASTM D6400, ISO 17088 또는 EN 13432 방법에 따라 테스트됨.
한 실시양태에서 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와 조합하여, 셀룰로오스 에스테르 섬유 및/또는 이로부터 형성된 얀은, ISO 14855-1(2012)에 따라 주변 온도(28℃ ± 2℃)에서 호기성 퇴비화 조건 하에 테스트될 때 50일 이하의 기간에 적어도 70%의 생분해를 나타낼 수 있다. 일부 경우에, 셀룰로오스 에스테르 섬유 및/또는 이로부터 형성된 얀은 이러한 조건("가정 퇴비화 조건"이라고도 함)에서 테스트했을 때 49일 이하, 48일 이하, 47일 이하, 46일 이하, 45일 이하, 44일 이하, 43일 이하, 42일 이하, 41일 이하, 40일 이하, 39일 이하, 38일 이하 또는 37일 이하의 기간에 70% 이상의 생분해를 나타낼 수 있다. 이러한 조건은 수성 또는 혐기성이 아닐 수 있다.
한 실시양태에서 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와 조합하여, 셀룰로오스 에스테르 섬유 및/또는 이로부터 형성된 얀은 ISO 14855-1(2012)에 따라 온도 58℃(±2℃)에서 호기성 퇴비화 조건 하에 시험할 때 45일 이하의 기간 내에 60% 이상의 생분해를 나타낼 수 있다. 일부 경우에, "산업 퇴비화 조건"이라고도 불리는 이러한 조건에서 테스트했을 때 44일 이하의 기간 내에 60% 이상의 생분해가 나타날 수 있다. 이는 수성 또는 혐기성 조건이 아닐 수도 있다.
생성된 셀룰로오스 에스테르 섬유는, 토우 밴드, 스테이플 섬유, 필라멘트 얀, 스피닝된 얀, 직조 물품, 부직 물품 및/또는 편직물과 같은 광범위한 어레이의 최종 제품을 생산하는 데 사용될 수 있다.
한 실시양태에서 또는 임의의 다른 언급된 실시양태와 조합하여, 전술한 셀룰로오스 에스테르 섬유 및/또는 셀룰로오스 에스테르 얀을 스테이플 섬유로 절단할 수 있다. 섬유를 과도하게 손상시키지 않으면서 섬유를 원하는 길이로 절단할 수 있는 임의의 적합한 유형의 절단 장치가 사용될 수 있다. 절단 장치의 예에는 회전식 절단기, 길로틴, 신장 파괴(stretch breaking) 장치, 왕복 블레이드 또는 이들의 조합이 포함될 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 일단 절단되면, 셀룰로오스 에스테르 스테이플 섬유는 후속 운송, 저장 및/또는 사용을 위해 베일링(baled)되거나 다른 방법으로 배깅(bagged)되거나 포장될 수 있다. 한 실시양태에서 또는 임의의 다른 언급된 실시양태와 조합하여, 스테이플 섬유의 d50 길이는 적어도 5, 적어도 10, 적어도 20, 적어도 30, 적어도 40, 또는 적어도 50mm 및/또는 최대 150, 최대 140, 최대 130, 최대 125, 최대 120, 최대 115 이하, 최대 110, 최대 105, 최대 100 또는 최대 95 mm일 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 일 실시양태에서 또는 임의의 다른 언급된 실시양태와 조합하여, 셀룰로오스 에스테르 섬유(셀룰로오스 에스테르 스테이플 섬유 또는 셀룰로오스 에스테르 연속 섬유인지 여부에 관계 없음)의 필라멘트당 데니어(9000m 섬유 길이의 중량 g) 또는 "DPF"는 0.5 내지 20 미만 범위일 수 있다. 특정 측정 방법은 제한되지 않으며, 스테이플 섬유가 절단되는 필라멘트를 수득될 수 있는 경우 FAVIMAT 진동경 절차를 사용하는 ASTM 1577-07 방법, 알려진 길이의 샘플에 대한 미량 저울(microbalance) 중량 측정 또는 편리한 광학 현미경 또는 분석기를 사용한 폭 분석을 포함한다. DPF는 섬유의 최대 폭과도 연관될 수 있다.
한 실시양태에서 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와 조합하여, 스테이플 섬유는 셀룰로오스 에스테르 스피닝된 얀으로 형성될 수 있다. 스피닝된 얀은 스테이플 얀 스피닝 공정에 의해 기계적으로 얽힌(entangled) 짧은 스테이플 섬유를 포함하는 연속 스트랜드이다. 스테이플 얀 스피닝 공정은 링 스피닝, 개방-말단 스피닝, 에어 제트 스피닝, 컴팩트 스피닝, 시로(siro) 스피닝, 볼텍스 스피닝, 소모(worsted) 스피닝, 반소모(semi-worsted) 스피닝, 양모(woolen) 스피닝 및 아마(flax)를 이용한 습식 스피닝일 수 있으나 이에 제한되지는 않는다.
한 실시양태에서 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와 조합하여, 셀룰로오스 에스테르 섬유는 부직물과 같은 부직 물품으로 형성될 수 있다. 예시적인 부직 물품은 습식 부직 물품, 에어 레이드 부직 물품, 카드 물품, 및/또는 건식 부직 물품을 포함할 수 있다.
한 실시양태에서 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와 조합하여, 셀룰로오스 에스테르 얀은 직조물과 같은 직조 물품으로 형성될 수 있다. 직조물은 적어도 2개의 얀인 와프 얀(warp yarn) 및 웨프트 얀(weft yarn)을 인터레이스(interlacing)함으로써 직기(loom)에서 형성될 수 있으며, 여기서 와프 얀 스트랜드는 평행하게 배향되고, 웨프트 얀은, 와프 얀의 위 및 아래로 교호 패턴으로 와프 얀의 배향에 대해 소정 각도로 인터레이스된다.
한 실시양태에서 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와 조합하여, 셀룰로오스 에스테르 얀은 편직물과 같은 편물 물품으로 형성될 수 있다. 이러한 편직물은 얀의 루프를 서로 맞물림(interlocking)으로써 형성될 수 있다.
한 실시양태에서 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와 조합하여, 스테이플 섬유, 얀, 부직 물품, 편직 물품 및 직조 물품을 포함하는 본 명세서에 기술된 최종 제품은 셀룰로오스 에스테르 섬유를 포함하거나, 이로 본질적으로 이루어지거나, 또는 이로 이루어질 수 있다. 스테이플 섬유, 얀, 부직 물품, 편직 물품 및 직조 물품을 포함하는 본 명세서에 기술된 최종 제품은, 물품의 총 중량을 기준으로 적어도 0.25, 적어도 0.5, 적어도 0.75, 적어도 1, 적어도 2, 적어도 3, 적어도 4, 적어도 5, 적어도 6, 적어도 7, 적어도 8, 적어도 9, 적어도 10, 적어도 12, 적어도 15, 적어도 18, 적어도 20, 적어도 25, 적어도 30, 적어도 35, 적어도 40, 적어도 45, 적어도 50, 적어도 55, 적어도 60, 적어도 65, 적어도 70, 적어도 75, 적어도 80, 적어도 85, 적어도 90, 적어도 95, 적어도 99, 또는 적어도 99.9 중량%의 하나 이상의 셀룰로오스 에스테르 섬유를 포함할 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 한 실시양태에서 또는 언급된 임의의 다른 실시양태와 조합하여, 스테이플 섬유, 얀, 부직 물품, 편직 물품 및 직조 물품을 포함하는 본 명세서에 기술된 최종 제품은, 물품의 총 중량을 기준으로 최대 99, 최대 95, 최대 90, 최대 85, 최대 80, 최대 75, 최대 70, 최대 65, 최대 60, 최대 55, 최대 50, 최대 45, 최대 40, 최대 35, 최대 30, 최대 25, 최대 20, 최대 15, 최대 10, 최대 9, 최대 8, 최대 7, 최대 6, 또는 최대 5 중량%의 하나 이상의 셀룰로오스 에스테르 섬유를 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, 최종 생성물은 전적으로 셀룰로오스 에스테르 섬유로부터 형성될 수 있거나, 물품의 총 중량을 기준으로 0.25 내지 50 중량%, 1 내지 99 중량%, 1 내지 50 중량%, 50 내지 99 중량%, 1 내지 20, 또는 0.25 내지 5 중량% 범위의 하나 이상의 셀룰로오스 에스테르 섬유를 포함할 수 있다.
다양한 실시양태의 추가 이점은 본 명세서의 개시 내용 및 하기의 실시예를 검토하면 당업자에게 명백해질 것이다. 본 명세서에 설명된 다양한 실시양태는, 본 명세서에서 달리 기재되지 않는 한 상호 배타적일 필요는 없다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 일 실시양태에서 설명되거나 도시된 특징은 다른 실시양태에도 포함될 수 있지만 반드시 포함되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명은 본 명세서에 기술된 특정 실시양태의 다양한 조합 및/또는 통합을 포함한다.
정의
다음은, 정의된 용어의 배타적인 목록이 되도록 의도되지 않았음을 이해해야 한다. 예를 들어 문맥상 정의된 용어의 사용이 수반되는 경우와 같이 다른 정의가 전술한 설명에서 제공될 수 있다.
본 명세서에 사용된 단수형 표현은 하나 이상의 대상을 의미한다.
본 명세서에 사용된 용어 "및/또는"은, 둘 이상의 항목 목록에 사용될 때 나열된 항목 중 어느 하나가 그 자체로 사용될 수 있거나, 나열된 항목 중 둘 이상의 임의의 조합으로 사용될 수 있음을 의미한다. 예를 들어, 조성물이 성분 A, B 및/또는 C를 함유하는 것으로 기술된 경우, 조성물은 A 단독; B 단독; C 단독; A와 B의 조합; A와 C의 조합, B와 C의 조합, 또는 A, B, 및 C의 조합을 함유할 수 있다.
본 명세서에 사용된 용어 "포함하는", "포함하다", "함유하다", 및 "함유하는"은 상기 용어 이전에 인용된 대상으로부터 그 용어 뒤에 언급된 하나 이상의 요소로 전이하는 데 사용되는 개방형 전이 용어이고, 여기서 이러한 전이 용어 앞에 나열된 요소는 반드시 대상을 구성하는 유일한 요소는 아니다.
본 명세서에 사용된 용어 "갖는", 및 "갖는다"는 상기에 제공된 "포함하는", 및 "포함하다"와 동일한 개방형 의미를 갖는다.
본 명세서에 사용된 용어 "포함하는", "포함하다", 및 "포함된"은 상기에 제공된 "포함하는", 및 "포함하다"와 동일한 개방형 의미를 갖는다.
수치 범위
본 명세서는 본 발명과 관련된 특정 매개변수를 정량화하기 위해 수치 범위를 사용한다. 수치 범위가 제공되는 경우, 이러한 범위는 범위의 하한값만 기재하는 청구범위 제한뿐만 아니라 범위의 상한값만 기재하는 청구범위 제한에 대한 문자적 뒷받침을 제공하는 것으로 해석되어야 한다. 예를 들어, 10 내지 100의 개시된 수치 범위는 "10 이상"(상한 없음)을 인용한 청구범위 및 "100 이하"(하한 없음)을 인용한 청구범위에 대한 문자적 뒷받임을 제공한다.
추가적으로, "적어도" 및 "이하"와 같은 설명자 뒤 또는 앞의 수치 값 목록은 해당 설명자 뒤 또는 앞의 모든 수치 값을 기반으로 하는 범위에 대한 문자적 뒷받침을 제공한다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, "적어도 2, 5, 10 및/또는 100, 50, 또는 25 이하"를 특정하는 문구는 "적어도 25", "50 이하" 및 "적어도 10 및 25 이하"의 범위에 대한 문자적 뒷받침을 제공한다.
실시예
다음 실시예는 본 발명에 따른 방법을 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 예시로서 제공된 것이며, 거기에 포함된 어떤 것도 전체 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다는 것을 이해해야 한다.
재료 및 방법
오염 또는 잔류 물(residual water)을 최소화하기 위해 새로운 시약 등급 DMF 보틀을 사용하여 도프를 제조했다. 각 도프에는 Eastman CA 394-60 셀룰로오스 아세테이트(CDA) 25g과 DMF 용매 75g이 포함되어 있다. "열간 혼합"의 경우, CDA 분말을 첨가하기 전에 DMF를 먼저 자(jar)에서 원하는 혼합 온도(전형적으로 90℃)로 15분 동안 가열했다. 자에는 대기 공기의 유입을 최소화하는 뚜껑이 있었다. 기계적 교반기를 사용하여 1시간 동안 혼합을 시작한 후, 샘플을 제거하고 실온으로 냉각하고 색상 및 헤이즈를 테스트했다.
"냉간 혼합" 샘플의 경우, CDA를 실온에서 DMF로 슬러리화한 다음, 자를 밀봉하고, 드라이아이스가 가득 찬 냉각기에 넣어 4시간 동안 보관한 후 실온으로 가온시킨 후, 이어서 실온에서 밤새 롤링하여 혼합의 균질화를 완료하였다. 수 개의 추가 샘플을 실행하였고, 여기서 상기 샘플을 드라이 아이스가 아닌 표준 실험실 냉동고에 삽입했지만, 그 이외의 절차는 동일했다.
출발 CDA의 수분 함량은 Sartorius Mark 3 분석기(Goettingen, Germany)를 사용하여 측정되었다. 수령한 상태의 샘플의 수분 함량은 1.3 중량%였다. 3.5 중량%의 수분 수준을 갖는 습윤 CDA 샘플은 수개월 동안 실험실에 있었던 개방형 백에서 수득되었다. 습윤 샘플을 진공 오븐에서 60℃로 건조하여 수분 수준 0.1 중량%를 갖는 건조 샘플을 수득하였다.
도프를 20 mm 큐벳에 부어 Hunter Labs Ultrascan Pro(Reston, VA) 시스템을 사용하여 도프 샘플에 대한 색상 및 헤이즈를 측정했다. 그런 다음, 이 큐벳을 광학 테스트를 위해 챔버에 삽입했다. 값은 전형적으로, 초기 도프 혼합 후 측정한 다음, (건식 스피닝 온도를 시뮬레이션하기 위해) 120℃에서 2시간 동안 보관한 후 다시 측정했다. 색상은 L*(회색 스케일 표시기), a*(적색 내지 녹색 스케일) 및 b*(청색 내지 황색)로 보고된다. b* 값이 높을수록 샘플이 더 황색임을 나타낸다. 일부 샘플은 L*가 매우 낮았으며, 이는 이들이 매우 암색이었음을 의미한다.
색상 측정값을 더 쉽게 수득하기 위해, 샘플의 필름 캐스팅을 수행하여 섬유 스피닝을 시뮬레이션하였다. 120℃ 보관 후 도프를 90℃로 냉각한 후, 닥터 블레이드를 사용하여 유리판(또한 90℃로 가열됨) 상에 캐스팅했다. 최종 필름의 공칭 두께는 40 um 내지 70 um 범위였다. 필름을 180℃에서 20분 동안 어닐링하여 용매를 제거하였다(일부 샘플은 캐비넷 조건을 더 잘 시뮬레이션하기 위해 더 짧은 시간 동안 어닐링되었다). 투과 모드에서 동일한 장비를 사용하여 필름 샘플에 대해 색상 및 헤이즈도 측정했다(두께 차이에 대한 보정은 이루어지지 않았다).
샘플을 NMP 용매에 분산시켜 GPC를 사용하여 캐스트 필름에 대한 절대 분자량을 측정했다. GPC 컬럼은 절대 Mw 표준을 사용하여 보정되었다.
실시예 1-7
도프 형성에 대한 수분 및 온도의 효과
"열간 혼합" 및 "냉간 혼합" 방법을 사용하여 생성된 습윤 및 건조 샘플을 비교했다. 혼합 후 및 120℃에서 2시간 후에 도프에 대한 색상 및 헤이즈를 측정했다(표 I 참조). 샘플 #1은 황변 현상이 가장 적고(가장 낮은 b*), 더 습한 셀룰로오스 샘플을 사용하고 냉간 혼합 공정을 사용하여 생산되었다. 그 다음으로 좋은 것은, 건조 샘플과의 열간 혼합을 통해 생산된 #4였다. "냉간 습윤(cold and wet)" 또는 "열간 건조(hot and dry)"가 가장 낮은 황색도를 나타내는 것은 흥미롭다. 다른 모든 조합은 서로에 비해 더 나빴고 거의 동일했다.
표 I. 수분 및 혼합 온도의 효과
필름 헤이즈 값도 모두, 도프에 비해 낮은 색상을 갖는 것으로 표시된다. 필름 샘플 간 값의 약간의 차이는 주로 필름 두께의 차이에 기인한다.
열간 혼합에 대한 실제적인 하한 온도 한계를 결정하기 위해 샘플 #5를 90℃ 대신 50℃에서 혼합했다. 이 샘플은 90℃에 비해 용액에 들어가는 데 약 2배의 시간이 걸렸다. 또 다른 샘플(#6)은 실온에서 혼합되었으나, 3시간 후에도 용액에 들어가지 않았다. 그러나, -10℃의 냉동고에 보관된 도프 샘플(#7)은 좋은 품질의 도프를 생성했다.
실시예 10-16
냉간 혼합을 통한 첨가제 효과
본 실시예에서, 추가량의 안정화 첨가제(0.5 또는 1 중량%)도 포함된 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 유사한 냉간 혼합 공정을 사용하여 도프를 제조하였다. 출발 수분은 모든 CDA 샘플에 대해 1.3 중량%였다. 첨가제는, 산, 완충제, 항산화제 등을 대표하는 다양한 가능한 안정화제를 나타낸다. 표 II에서 관찰 및 기재된 바와 같이, 시트르산의 첨가는 b*에 대해 가장 눈에 띄는 영향을 미쳤으며, 색상 형성을 상당히 감소시켰다. 시트르산과 칼륨 시트레이트의 혼합물(#12 및 #13)이 중간 수준의 발색을 나타내면서 그 다음으로 가장 좋았다. 샘플 #13, #14 및 #15에는, 첨가제가 용액에 완전히 들어가지 않았기 때문에 여전히 약간의 용해되지 않은 고체가 있었다. 완충제로서 첨가된 아세테이트 염은, 가장 높은 발색을 나타내기 때문에 최악의 결과를 보였다(첨가제를 전혀 사용하지 않은 것보다 나빴다). #15는 b*가 낮았지만 이 샘플은 매우 낮은 L*로 표시되는 것처럼 가열 중에 흑색으로 변했음에 주목한다.
표 II. 드라이아이스를 이용한 냉간 혼합된 도프
실시예 20-37
90℃에서의 열간 혼합을 통한 첨가제 효과
이들 실시예는, 샘플을 90℃에서 혼합했다는 점을 제외하면 상기의 #10과 유사하다. 또한, 첨가제 전체(0.5 중량%를 사용한 #30 내지 #32 제외)에 대해 첨가제 수준을 0.15 중량%로 감소시켜 용해되지 않은 미립자를 최소화하는데 도움을 주었다. 수분이 0.1%인 #31을 제외하고는, 모든 샘플은 출발 수분이 1.3 중량%였다. 냉간 혼합과 마찬가지로, 다양한 염과 완충제가 색상을 악화시키는 경향이 있었다. 단작용성 아세트산도 동일한 효과를 가졌다. 색상이 더 낮은 샘플에서만 다작용성 시트르산이 포함되었다. 숙신산(#32)은 시트르산과 같은 다기능성임에도 불구하고 필름 내에서 양호한 색상을 생성하지 않았다.
0.15 중량% 수준은 색상 감소에 효과적인 수준의 하한에 있음을 주목한다. 이 데이터를 기반으로 한 보다 이상적인 목표는 약 0.3 내지 0.7 중량%일 것이다. 이전 실시예와 같이 더 높은 수준인 1%에서는, 0.5% 로딩에 비해 색상이 크게 향상되지 않는다.
샘플 #31은 또한, 수분이 차이를 만드는지 알아보기 위해 0.5% 시트르산에서 고도로 건조된 샘플과의 비교를 포함했다. 이를 #10, #11 및 #20과 비교하는 것은, 시트르산과 관련하여 수분은, 양이 더 중요한 변수인 것처럼 보이기 때문에 중요하지 않다는 것을 시사한다.
샘플 #32 내지 37은, 다른 다작용성 산도 색상 안정화에 도움이 될 수 있다는 생각으로 비교되었다. 숙신산, 말산 또는 타르타르산보다 시트르산이 색상 조절에 훨씬 더 우수한 것으로 관찰되었다.
표 III. 90℃에서의 열간 혼합된 도프
실시예 40-48
필름 캐스팅 색상에 대한 산의 효과
본 실시예에서는 필름 샘플을 캐스팅하고 다양한 시간 동안 어닐링했다. 샘플 #40 및 #41에서, 필름은 동일한 도프(#10)로부터 캐스팅되었다. #40에서, 필름을 캐스팅하고, 열풍 오븐에서 20분 동안 180℃에서 어닐링하여 필름을 건조시켰다(표 IV 참조). 시트르산 필름은 20분 후에 진한 황색이었는데, 이는 녹는점을 초과하고 산소 노출로 인해 분해가 발생할 가능성이 있기 때문임에 주목한다. 전형적인 건식 스피닝 캐비넷에서, 온도 노출은 (질소 블랭켓을 사용하여) 단 몇 초 동안만 발생한다. 따라서 스피닝 조건을 더 잘 반영하기 위해, 제2 필름(#41)을 캐스팅하고, 180℃에서 4분 동안 건조했는데, 이는 필름을 건조하는 데 필요한 최소 시간이었다. 관찰한 바와 같이, 발색 현저히 감소하였고, 다른 샘플보다 훨씬 더 나은 색상을 나타내었다. 샘플은 또한 완전히 건조되었으며, DMF 냄새가 전혀 없었다. 마지막으로, 샘플 #47은 동일한 도프에서 캐스팅되었지만, 150℃에서 20분 동안 어닐링했다. 이 샘플 역시 180℃에서 4분 동안의 색상과 유사한 우수한 색상을 나타냈다. 나머지 실시예에서는, 다른 산의 샘플도 필름으로 캐스팅되고, 180℃에서 4분 프로토콜을 사용하여 어닐링했다. 시트르산을 함유한 도프는 모든 시트르산 첨가 수준에서 대조군보다 황색도가 낮았다. 대조적으로, 0.5%의 말산과 타르타르산은 대조군보다 약간 더 황색을 띠었다.
표 IV. 필름 헤이즈 및 어닐링 시간
개시된 실시양태에 국한되지 않는 청구범위
전술한 본 발명의 바람직한 형태는 단지 예시로서 사용되어야 하며, 본 발명의 범위를 해석하기 위해 제한적인 의미로 사용되어서는 안 된다. 상기에서 설명된 예시적인 실시양태에 대한 수정은 본 발명의 정신에서 벗어나지 않고 당업자에 의해 용이하게 이루어질 수 있다.
본 발명자들은, 본 발명의 합리적으로 공정한 범위를 결정하고 평가하기 위해 균등론에 의존하려는 의도를 명시한다. 이는, 본 발명이 실질적으로 벗어나지 않지만 하기의 청구범위에 개시된 본 발명의 문자적 범위를 벗어나는 모든 장치와 관련되기 때문이다.
Claims (20)
- 셀룰로오스 에스테르 섬유를 제조하는 방법으로서,
상기 방법은, 스피너렛(spinneret)을 통해 셀룰로오스 에스테르 도프(dope)를 건식 스피닝(dry spinning)하여 하나 이상의 상기 섬유를 제조하는 것을 포함하고,
상기 셀룰로오스 에스테르 도프는 용해 및/또는 분산된 고체(이하 "고체") 및 용매를 포함하고,
상기 고체의 35 중량% 이상은 셀룰로오스 에스테르를 포함하고,
상기 용매는 N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, 또는 디메틸 설폭사이드, 또는 이들의 혼합물을 포함하되, 단, 상기 용매가 N,N-디메틸아세트아미드를 포함하는 경우,
(i) 상기 셀룰로오스 에스테르 도프는 셀룰로오스 에스테르 도프의 총 중량을 기준으로 50 중량% 이하의 아세톤을 포함함; 또는
(ii) 상기 셀룰로오스 에스테르 도프는 셀룰로오스 에스테르 도프의 총 중량을 기준으로 0 중량%의 셀룰로오스 나노결정을 포함함; 또는
(iii) (i) 및 (ii) 둘 다
의 특징을 갖고,
폴리우레탄, 폴리올레핀, 나일론, 폴리에스테르 및/또는 폴리우레탄우레아의 결합 중량은, 상기 셀룰로오스 에스테르 도프에 존재하는 경우, 상기 셀룰로오스 에스테르 도프 중의 전체 고체를 기준으로 60 중량% 이하인, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 셀룰로오스 에스테르 도프가 셀룰로오스 에스테르 도프 중의 전체 고체를 기준으로 10 중량% 이하의 폴리우레탄 또는 폴리우레탄우레아를 포함하는, 방법. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 셀룰로오스 에스테르 도프가 셀룰로오스 에스테르 도프 중의 전체 고체를 기준으로 50 중량% 이하의 아크릴로니트릴-비닐 아세테이트 공중합체를 포함하는, 방법. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 셀룰로오스 에스테르 섬유가 상기 셀룰로오스 에스테르 도프로부터 수득된 셀룰로오스 에스테르를 50 중량% 이상 포함하는, 방법. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 셀룰로오스 에스테르가 1.5 이상 및/또는 2.95 이하의 DS아세틸을 갖는, 방법. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 셀룰로오스 에스테르가 120℃ 이상 및/또는 250℃ 이하의 유리 전이 온도를 갖는, 방법. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 건식 스피닝이
상기 셀룰로오스 에스테르 도프를 스피닝하여 상기 용매를 함유하는 스피닝된(spun) 섬유를 생성하는 단계; 및
상기 스피닝된 섬유로부터 상기 용매를 증발시키는 단계
를 포함하는, 방법. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 셀룰로오스 에스테르 도프가 다작용성 산을 포함하는, 방법. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 셀룰로오스 에스테르 도프가 셀룰로오스 에스테르 도프의 총 중량을 기준으로 4 중량% 이하의 수분 함량을 갖는, 방법. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
셀룰로오스 에스테르 및 상기 용매를 슬러리화하여 상기 셀룰로오스 에스테르 도프를 제조하고, 이어서 상기 셀룰로오스 에스테르 도프를 -100℃ 이상 및/또는 5℃ 이하의 온도로 냉각시키고, 1시간 이상 동안 상기 온도 중 하나에서 저장하는 것을 추가로 포함하는 방법. - 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 셀룰로오스 에스테르 도프의 b* 값이 0.75 이하인, 방법. - 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따라 형성된 셀룰로오스 에스테르 섬유.
- 제12항에 따라 형성된 상기 셀룰로오스 에스테르 섬유를 포함하는 얀(yarn).
- 제12항에 따라 형성된 상기 셀룰로오스 에스테르 섬유를 포함하는 물품.
- 제12항에 따라 형성된 상기 셀룰로오스 에스테르 섬유를 포함하는 직조 물품(woven article).
- 제12항에 따라 형성된 상기 셀룰로오스 에스테르 섬유를 포함하는 부직(nonwoven) 물품.
- 제12항에 따라 형성된 상기 셀룰로오스 에스테르 섬유를 포함하는 스테이플 섬유(staple fiber).
- 제12항에 따라 형성된 상기 셀룰로오스 에스테르 섬유를 포함하는 편직물(knitted textile).
- 제7항에 있어서,
상기 스피닝된 섬유로부터 상기 용매를 증발시키는 단계가 스피닝 캐비넷(cabinet)에서 수행되는, 방법. - 제19항에 있어서,
상기 스피닝 캐비넷 내의 상기 스피닝된 섬유가 2x 이하의 연신비(draw ratio)로 연신되는, 방법.
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