KR100676572B1

KR100676572B1 - Meltblown process with mechanical attenuation

Info

Publication number: KR100676572B1
Application number: KR1020027013807A
Authority: KR
Inventors: 멩퀴 루오; 빈센트에이. 로셀리; 시넌 카마레나; 아마르엔. 네오지; 존에스. 셀비
Original assignee: 웨이어해유저 컴파니
Priority date: 2000-04-21
Filing date: 2001-04-17
Publication date: 2007-01-30
Also published as: ATE376597T1; CN1191395C; CN1425081A; CA2405091C; EP1287191B1; DE60131077D1; WO2001081664A1; TW561205B; BR0110198B1; MXPA02010371A; CA2405091A1; AU2001253631A1; JP2003531313A; EP1287191A1; KR20020091205A; JP4593865B2; BR0110198A

Abstract

Cellulose containing dope is extruded through orifices and into a stream of gas moving in a direction generally parallel to the direction that the filaments are formed with varying degrees of mechanical attenuation provided to the filaments using a take-up device, such as a winder.

Description

기계적 미세화를 가하는 용융취입 공정{MELTBLOWN PROCESS WITH MECHANICAL ATTENUATION}Melt Blowing Process with Mechanical Micronization {MELTBLOWN PROCESS WITH MECHANICAL ATTENUATION}

본 발명은 수정 용융취입 공정을 가하는 필라멘트(filaments)를 생산하기 위한 공정과 보다 상세히 필라멘트를 기계적으로 가늘게 하는 수정 용융취입 공정을 가하는 리오셀 필라멘트(lyocell filaments)를 생산하기 위한 공정에 관계된다.The present invention relates to a process for producing filaments that apply a quartz meltblowing process and to a process for producing lyocell filaments that apply a quartz meltblown process that mechanically thins the filaments in more detail.

과거에, 주요 셀룰로오스 섬유(cellulose fiber) 제작자들은 리오셀 공정을 근거로 한 필라멘트와 섬유들을 포함한 셀룰로오스 물질들을 제조하기 위한 공정의 개발과 관계있었다. 용융취입 공정으로 알려진 리오셀 필라멘트를 생산하기 위한 한 가지 공정은 대개 공기 또는 다른 가스의 흐름이 퍼지고 열필라멘트(hot filaments)를 가늘게 하는 동안 복수개의 필라멘트를 형성하기 위해 유체도프(fluid dope)가 일련의 오리피스(orifices)를 통해 사출 성형되는 1단계 공정으로 묘사될 수 있다. 잠재 필라멘트(latent filaments)는 셀룰로오스를 침전시키도록 처리된다. 필라멘트는 연속 필라멘트 또는 불연속 필라멘트로 모아진다. 그러한 공정은 본 출원서의 양수인인 웨이어하우저사(Weyerhaeuser Company)에 양도된 국제발표 WO98/07911에 묘사된다.In the past, major cellulose fiber producers have been involved in the development of processes for producing cellulose materials, including filaments and fibers based on lyocell processes. One process for producing lyocell filaments, known as meltblowing processes, is a series of fluid dope to form a plurality of filaments, usually while the flow of air or other gases spreads and thins the hot filaments. It can be depicted as a one-step process that is injection molded through orifices. Latent filaments are treated to precipitate cellulose. The filaments are gathered into continuous filaments or discontinuous filaments. Such a process is described in International Publication WO98 / 07911, assigned to Weyerhaeuser Company, the assignee of the present application.

현재의 용융취입 고정으로 생산된 리오셀 필라멘트는 길이에 따른 직경의 변 화, 필라멘트마다의 길이와 직경의 변화, 부드럽지 않은 표면과 본래 부여된 권축(imparted crimp)을 특징으로 한다. 또한 용융취입 공정으로 만들어진 리오셀 필라멘트는 바람직하게 낮은 수준에서 세동(fibrillation)을 나타내는 것으로 관찰된다. 공지된 용융취입 공정으로 생산된 리오셀 필라멘트의 이러한 특성들은 그러한 특성들이 바람직한 적용에 적당하게 하며; 동시에 이러한 특성들은 용융취입 리오셀 필라멘트를 더 적은 필라멘트 직경의 변화, 더 적은 천연 권축과 더 높은 강도가 요구되는 다른 적용에 덜 적합하게 한다.The lyocell filaments produced by current melt blown fixings are characterized by a change in diameter along their length, a change in length and diameter per filament, a smooth surface and an imparted crimp inherently. It is also observed that lyocell filaments made by the meltblowing process exhibit fibrillation, preferably at low levels. These properties of lyocell filaments produced by known meltblowing processes make these properties suitable for the desired application; At the same time these properties make the meltblown lyocell filaments less suitable for other applications where less filament diameter change, less natural crimping and higher strength are required.

리오셀 필라멘트를 만들기 위한 다른 공정은 건조제트 습식방사(dry-jet wet spinning)로 알려져 있다. 건조제트 습식방사의 일례는 맥코슬리 Ⅲ(McCorsley Ⅲ)에 대한 미국 특허 4,246221과 4,416698에 기술된다. 건조제트 습식공정은 공극(air gap)에 연속 필라멘트를 형성하기 위해 복수개의 오리피스를 통한 유체 도프의 압출을 수반한다. 보통 이 공극에서 공기는 정적이지만 때때로 공기가 필라멘트를 냉각시키고 강화시키기 위해 필라멘트가 이동하는 방향에 대한 횡단방향에서 순환하기도 한다. 형성된 연속 필라멘트는 권사기(winder)와 같은 기계 인장장치(tensioning device)로 공극에서 가늘어진다. 이 인장장치는 오리피스에서 나오는 도프의 속도보다 더 큰 표면속도를 갖고 있다. 이 속도차이는 필라멘트가 필라멘트 직경의 감소에 기인하는 기계적 신장 및 그와 관련된 신장의 원인이 된다. 필라멘트는 컨베이어(conveyer)로 감기거나 다른 장치가 셀룰로오스를 침전시키기 위해 비용매제(non-solvent)로 처리된 후에 감아서 연속 필라멘트를 형성한다. 이러한 필라멘트들은 운반과 세척을 위한 토우(tow)로 모아질 수 있다. 단섬유들(staple fibers)은 필라멘트의 토우를 절단해서 만들 수 있다. 선택적으로 연속 필라멘트는 필라멘트사(filament yarn)를 만들기 위해 꼬아질 수 있다. Another process for making lyocell filaments is known as dry-jet wet spinning. Examples of dryjet wet spinning are described in US Pat. Nos. 4,246221 and 4,416698 for McCorsley III. The dryjet wet process involves the extrusion of fluid dope through a plurality of orifices to form continuous filaments in the air gap. Usually the air in these voids is static, but sometimes the air circulates in a direction transverse to the direction in which the filament travels to cool and strengthen the filament. The formed continuous filaments are tapered in the air with a mechanical tensioning device such as a winder. This tensioning device has a surface speed that is greater than the speed of the dope exiting the orifice. This speed difference causes the filament to cause mechanical elongation and associated elongation due to a decrease in the filament diameter. The filaments are wound on a conveyor or wound by another device after being treated with a non-solvent to precipitate cellulose to form a continuous filament. These filaments can be gathered tow for transport and cleaning. Staple fibers can be made by cutting the tow of a filament. Optionally, the continuous filaments can be twisted to make a filament yarn.

건고제트 습식공정으로 만들어진 리오셀 필라멘트는 부드러운 표면과 필라멘트 길이를 따라 횡단면의 직경이 거의 변하지 않는 것을 특징으로 한다. 또한, 건조제트 습식 필라멘트들 사이에서 직경의 변화가 매우 작다. 또, 건조제트 습식공정으로 만들어진 리오셀 필라멘트는 필라멘트가 그러한 권축을 부여하기 위해 후처리되지 않는다면 권축을 거의 갖지 않는다. 가는 섬유로 만들기 위한 건조제트 습식공정으로 만들어진 리오셀 필라멘트의 감수율(susceptibility)이 공지된 용융취입 공정으로 만들어진 섬유의 감수율보다 더 큰 것으로 여겨진다. 그러므로 건조제트 습식공정으로 만들어진 리오셀 필라멘트 또는 그러한 필라멘트로부터 만들어진 리오셀 섬유가 적은 천연 권축, 부드러운 표면, 섬유를 따라 횡단된 직경에서의 낮은 변화율과 섬유마다의 작은 직경변화가 바람직한 적용에 대해 선호적일 때, 그것들은 공지된 용융취입 공정을 사용해 만들어진 리오셀 섬유와 비교해 가는 보다 더 가는 섬유로 되기 쉬울 수 있다.The lyocell filaments made by the dry-jet wet process are characterized by almost no change in the diameter of the cross section along the soft surface and the filament length. Also, the change in diameter between the dryjet wet filaments is very small. In addition, lyocell filaments made by a dry jet wet process have few crimps unless the filaments are post-treated to impart such crimps. It is believed that the susceptibility of lyocell filaments made by the dry jet wet process to make them thinner is greater than the susceptibility of the fibers made by known meltblowing processes. Therefore, lyocell filaments made from dry-jet wet processes or lyocell fibers made from such filaments may be preferred for applications where natural crimping, smooth surfaces, low rates of change in the diameters traversed along the fibers, and small diameter changes per fiber are desirable. At that time, they may be prone to thinner fibers compared to lyocell fibers made using known meltblowing processes.

리오셀 섬유에 대한 수요가 증가하고 확대될수록 바람직한 특성들을 가지며 리오셀을 생산하기 위한 현 공정에 의해 섬유에 부여된 바람직하지 않은 특성들을 갖지 않는 섬유를 생산할 수 있는 리오셀 섬유를 생산하는 개선된 방법이 요구된다.As the demand for lyocell fibers increases and expands, an improved method of producing lyocell fibers that can produce fibers that have desirable properties and that do not have the undesirable properties imparted to the fiber by the current process for producing lyocells. Is required.

본 발명은 실질적으로 연속적인 연장 필라멘트(elongate filaments)를 형성 하기 위해 복수개의 오리피스를 지나 가스의 흐름 속으로 도프를 밀어내는 단계를 포함하는 리오셀 필라멘트를 생산하는 개선된 방법을 제공한다. 가스의 흐름은 묽어지며 때때로 압출된 필라멘트를 안정시킨다. 또한 본 발명에 따라 필라멘트는 권사기 또는 다른 유형의 감는 장치(take-up device)를 사용해 기계적으로 가늘어진다. 기계 권사기 또는 다른 감는 장치는 필라멘트의 길이에 평행한 방향에서 필라멘트에 외력을 작용시킨다. 이 힘은 또한 가스흐름 또는 중력에 의해 적용된 힘이다. 본 발명에 따라 행해진 공정에 의해 생산된 리오셀 필라멘트와 그러한 필라멘트로부터 베어진 리오셀 섬유는 세동에 대한 낮은 감수율, 부드러운 표면, 필라멘트 또는 섬유 길이를 따라 횡단된 직경에서의 낮은 변화율과 섬유별 직경의 낮은 변화율, 그리고 천연권축이 거의 없는 것과 같은 바람직한 특성들을 보인다. 또한 필라멘트와 섬유는 리오셀 필라멘트와 섬유들이 현재 사용되거나 사용될 예정인 많은 적용들에 적합한 강도를 갖는다.The present invention provides an improved method of producing lyocell filaments comprising the step of pushing the dope through a plurality of orifices into a flow of gas to form substantially continuous elongate filaments. The flow of gas dilutes and sometimes stabilizes the extruded filaments. The filaments are also mechanically tapered in accordance with the present invention using winders or other types of take-up devices. A mechanical winding machine or other winding device exerts an external force on the filament in a direction parallel to the length of the filament. This force is also the force applied by gas flow or gravity. The lyocell filaments produced by the process performed according to the invention and the lyocell fibers cut from such filaments have a low susceptibility to fibrillation, a smooth surface, a low rate of change in the diameter traversed along the filament or fiber length, It exhibits desirable characteristics such as low rate of change and little natural crimping. Filaments and fibers also have strengths suitable for many applications in which lyocell filaments and fibers are currently used or are to be used.

본 발명의 또 다른 이점은 필라멘트가 종래의 건조제트 습식 또는 용융 취입 공정을 사용해 방사된 속도와 비교해 리오셀 필라멘트를 방사하는 속도를 고속으로 할 수 있다는 점이다. 고속 방사는 도프 처리량을 증가시킴으로서 증가된 생산율을 얻을 수 있다. 선택적으로 도프 처리량이 증가되지 않는다면, 섬유 직경은 감소될 수 있다.Another advantage of the present invention is that the speed at which the filament spins the lyocell filament can be made faster compared to the rate at which the filament was spun using conventional dry jet wet or melt blown processes. High speed spinning can result in increased production rates by increasing dope throughput. Optionally, if the dope throughput is not increased, the fiber diameter can be reduced.

압출된 필라멘트가 가스에 의해 가늘어지는 정도와 필라멘트가 기계적으로 가늘어지는 정도는 본 발명에 따라 다양해질 수 있다. 예를 들면 어떤 실시예에서는 가스가 기계적 미세화가 거의 없는 미세화를 제공하는 것이 선호될 수 있다. 다른 상태에서는 가스 흐름으로 압출된 필라멘트를 이입시킨 결과 미세화가 거의 없고 대부분의 미세화가 기계적으로 제공되는 것이 선호될 수 있다.The extent to which the extruded filaments are tapered by the gas and the extent to which the filaments are mechanically tapered can vary according to the present invention. For example, in some embodiments it may be desirable for the gas to provide refinement with little mechanical refinement. In other states it may be preferred that the extruded filaments into the gas stream result in little refinement and most of the refinement provided mechanically.

셀룰로오스와 다른 폴리머를 포함하는 제 2성분 셀룰로오스 필라멘트와 셀룰로오스 및 다른 물질의 혼합을 포함하는 필라멘트가 또한 다른 폴리머를 갖는 셀룰로오스의 결합으로부터 도프를 형성함으로서 본 발명에 따라 행해진 공정을 사용해 생산될 수 있다.Secondary cellulose filaments comprising cellulose and other polymers and filaments comprising a mixture of cellulose and other materials can also be produced using the process made according to the invention by forming a dope from the bond of cellulose with other polymers.

본 발명의 전술한 관점과 많은 부수적인 이점들은 수반된 도면들과 함께 이해될 때, 다음 상세 묘사를 참조로 보다 잘 이해되는 것과 같이 보다 쉽게 알게 될 것이다.The above described aspects and many additional advantages of the present invention will become more readily apparent when understood in conjunction with the accompanying drawings, as better understood by reference to the following detailed description.

도 1은 본 발명에 따라 리오셀 필라멘트를 형성하는 선호된 실시예의 단계들의 블록 다이어그램;1 is a block diagram of the steps of a preferred embodiment of forming a lyocell filament in accordance with the present invention;

도 2는 본 발명에 따라 필라멘트를 형성하기 위한 공정을 수행하는 장치의 한 실시예를 도시한 도면;2 illustrates one embodiment of an apparatus for performing a process for forming a filament in accordance with the present invention;

도 3은 도 2의 용융취입 장치에 유용한 압출 헤드의 횡단면도;3 is a cross-sectional view of an extrusion head useful for the meltblowing apparatus of FIG. 2;

도 4는 예시 1에 묘사된 세동 시험을 거친 후, 본 발명의 한 실시예에 따라 수행된 공정에 의해 형성된 리오셀 필라멘트의 1000X 주사전자 현미경 사진;4 is a 1000X scanning electron micrograph of a lyocell filament formed by a process performed in accordance with one embodiment of the present invention after undergoing a fibrillation test depicted in Example 1;

도 5는 도 4의 필라멘트로서 동일한 세동 시험을 거친 후의 상업적으로 이용가능한 Tencel^®리오셀 섬유의 1000X 주사전자 현미경 사진;5 is a 1000X scanning electron micrograph of Tencel ^® lyocell fibers commercially available after passing the same fibrillation test as filaments of Figure 4;

도 6는 예시 1의 MBA 필라멘트에 대한 평균 섬유 직경과 평균 변화계수를 표시한 그래프.FIG. 6 is a graph showing the average fiber diameter and average coefficient of change for the MBA filament of Example 1. FIG.

* 부호설명 ** Code Description *

200,206 ... 라인 204,300 ... 압출헤드200,206 ... line 204,300 ... extrusion head

208 ... 도프 210,212 ... 스프레이 파이프208 ... dope 210212 ... spray pipe

214 ... 재생액 216 ... 픽업 롤214 ... Regeneration Liquid 216 ... Pickup Roll

220 ... 섬유 222 ... 용기220 ... Fiber 222 ... Container

332, 346 ... 도관 334 ... 슬롯332, 346 ... conduits 334 ... slots

340 ... 오리피스 342 ... 가스 챔버340 ... Orifice 342 ... Gas Chamber

344 ... 슬릿344 ... Slit

본 발명의 선호된 실시예가 도시되고 묘사되는 동안, 본 발명의 취지와 범위를 벗어나지 않는 한도에서 다양한 변형이 가해질 수 있는 것으로 인정될 것이다. 예를 들면 선호된 실시예에서 공기는 가스처럼 묘사되지만; 다른 가스들은 동일하게 작용할 수 있는 것으로 생각되어야 한다. 본 발명에 따라 요구된 복수개의 오리피스들은 용융취입 헤드에 관련해 하기에 묘사된다. 용융취입 헤드를 사용한 묘사는 예시적이며 필라멘트에 도프를 밀어 넣기 적합한 복수개의 오리피스를 포함하는 다른 유형의 장치들은 본 발명에서 유용한 것으로 이해될 것이다.While the preferred embodiments of the invention have been shown and depicted, it will be appreciated that various modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. For example, in the preferred embodiment air is depicted as a gas; It is to be thought that other gases can work the same. The plurality of orifices required in accordance with the invention are described below in relation to the meltblown head. Descriptions using a meltblown head are exemplary and other types of devices including a plurality of orifices suitable for pushing the dope into the filament will be understood as useful in the present invention.

본 발명의 실시예에 대한 다음 묘사는 리오셀 섬유의 생산을 참조하지만; 하기에 묘사된 공정은 가령 셀룰로오스와 다른 폴리머가 혼합된 도프로부터 만들어진 제 2 요소 섬유와 같이 다른 유형의 섬유들을 만들기 위해 다른 조합을 사용해 수행될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.The following description of an embodiment of the present invention refers to the production of lyocell fibers; It should be understood that the process depicted below can be performed using different combinations to make other types of fibers, such as second element fibers made from dope mixed with cellulose and other polymers.

본 발명에 따라 수행된 방법을 사용한 섬유를 생산하기 위해서 도프는 셀룰로오스, 선호적으로 아민 옥사이드(amine oxide)에서 목재펄프의 형태, 또 선호적으로 물과 같이 셀룰로오스에 비용매제를 포함하는 제 3의 아민 N-옥사이드를 용해시킴으로서 만들어진다. 목재펌프는 본 출원의 양수인인 웨이어하우저사, 인터네셔널 페이퍼사(International Paper Company), 사피 사이커 설파이트 펄프(Sappi Saiccor sulfite pulp), 인터네셔널 페이퍼사의 기가수분해된 그래프트 펄프(prehydrolyzed kraft pulp)와 같은 공급원으로부터 상업적으로 이용가능한 용해 또는 비용해성 펄프일 수 있다. 또한 목재펄프는 고도의 헤미셀룰로오스, 미국 특허 출원 번호 09/256,197, 09/18 5,432 및 여기에 참조로 편입된 국제발표 WO99/47733에 기술된 것과 같은 저수준의 중합반응 펄프일 수 있다.In order to produce the fibers using the process carried out according to the invention, the dope is prepared in the form of wood pulp from cellulose, preferably amine oxide, and preferably a third non-solvent containing cellulose, such as water. Made by dissolving the amine N-oxide. Wood pumps include pre-hydrolyzed kraft pulp, such as Wei Hauser, International Paper Company, Sappi Saiccor sulfite pulp, and International Paper It may be a soluble or insoluble pulp commercially available from the source. Wood pulp may also be a low level polymerization pulp such as described in highly hemicellulose, US Patent Application Nos. 09 / 256,197, 09/18 5,432 and International Publication WO99 / 47733, incorporated herein by reference.

본 발명의 실행에 유용한 아민옥사이드 용매의 대표적 예시는 미국 특허 5,409,532에 나타난다. 현재 선호되는 아민옥사이드 용매는 N-메틸-몰폴린-N-옥사이드(N-methyl-morpholine-N-oxide, NMMO)이다. 본 발명의 실행에 유용한 다른 대표적인 용매의 예시는 디메틸술폭사이드(dimethylsulfoxide, DMSO), 디메틸아세트아미드(dimethylacetamide, DMAC), 디메틸포름아미드(dimethylformamide, DMF), 및 카프로락탄 유도체(caprolactan derivatives)을 포함한다. 펄프는 미국 특허 5,534,113; 5,330,567, 4,246,221에 기술된 것처럼 종래의 수단에 의해 아민옥사이드 용매에 용해될 수 있다. Representative examples of amineoxide solvents useful in the practice of the present invention are shown in US Pat. No. 5,409,532. Currently preferred amine oxide solvents are N-methyl-morpholine-N-oxide (NMMO). Examples of other representative solvents useful in the practice of the present invention include dimethylsulfoxide (DMSO), dimethylacetamide (DMAC), dimethylformamide (DMF), and caprolactan derivatives. . Pulp is disclosed in US Pat. No. 5,534,113; It may be dissolved in the amine oxide solvent by conventional means as described in 5,330,567, 4,246,221.

도 1은 셀룰로오스 도프로부터 리오셀 필라멘트를 형성하기 위한 선호된 공정의 블록 다이어그램을 나타낸다. 필요하다면, 펄프의 형태에서 셀룰로오스는 물리적으로 분해 되는데, 예를 들면 도프로부터 아민옥사이드-물의 혼합물에 용해되기 전에 파쇄기(shredder)에 의해 분해 된다. 펄프는 예를 들면 맥코슬리 미국특허 4,246,221에서 알게 된 것처럼 공지된 방법으로 아민 용매에 용해될 수 있다. 예를 들어, 펄프는 약 40%의 NMMO와 60%의 물의 비용매 혼합에 축여질 수 있다. 습식 NMMO에 대한 펄프의 무게비율은 약 1:5.1일 수 있다. 이 혼합물은 충분한 양의 물이 셀룰로오스 용액을 만들기 위해 NMMO를 기초로 약 12%-14%가 남도록 증류될 때까지 약 120℃ 진공에서 약 1.3 시간동안 이중암 시그마 블레이드 혼합기(double arm sigma blade mixer)에서 혼합될 수 있다. 선택적으로, 적절한 물 용량의 NMMO가 진공증류에 대한 요구를 방지하기 위해 처음부터 사용될 수 있다. 이것은 약 40%-60% 농도의 상업적으로 이용가능한 NMMO가 7%-15%의 물을 갖고 있는 셀룰로오스 용매를 산출하기 위해 약 3%의 물만을 갖는 실험용 시약 MNNO와 혼합될 수 있는 실험실에서 도프 방사를 준비하는 편리한 방법이다. 보통 펄프에 있는 수분은 용매에 있는 조정에 필요한 물로 설명되어야 한다. 1 shows a block diagram of a preferred process for forming lyocell filaments from cellulose dope. If necessary, the cellulose in the form of pulp is physically degraded, for example by shredder before dissolving in the amine oxide-water mixture from the dope. The pulp can be dissolved in amine solvents by known methods, for example as found in McCorsley US Pat. No. 4,246,221. For example, the pulp can be moistened with a nonsolvent mixture of about 40% NMMO and 60% water. The weight ratio of pulp to wet NMMO may be about 1: 5.1. This mixture is a double arm sigma blade mixer for about 1.3 hours at about 120 ° C. vacuum until a sufficient amount of water is distilled to leave about 12% -14% based on NMMO to make a cellulose solution. Can be mixed in. Optionally, an appropriate water capacity of NMMO can be used from the beginning to avoid the need for vacuum distillation. This is a dope spinning in a laboratory where commercially available NMMO at concentrations of about 40% -60% can be mixed with experimental reagent MNNO with only about 3% water to yield a cellulose solvent having 7% -15% water. It is a convenient way to prepare. Usually the moisture in the pulp should be accounted for by the water needed for adjustment in the solvent.

첸지. H와 A.피가이(Chanzy, H. and A. Peguy)의 고분자 과학 저널(Journal of Polymer Science), 고분자 물리학 편.(Polymer Physics Ed.) 18:1137-1144(1980), 나바드 P.와 J.M. 호딘(Navard, P. and J.M. Haudin)의 NMMO 수용액에서 셀룰로오스 도프의 실험용 표본을 위한 영국 고분자 저널(British Polymer Journal) 174 페이지(1980년 10월)의 기사를 참조로 할 수 있다. Chenji. Chanzy, H. and A. Peguy, Journal of Polymer Science, Polymer Physics Ed. 18: 1137-1144 (1980), Navard P. And JM See the article of the British Polymer Journal, page 174 (October 1980), for a laboratory sample of cellulose dope in NMMO aqueous solution from Navard, P. and J.M. Haudin.

본 발명의 실시예에 따라, 도프는 공기유동이 없거나 건조제트 습식 공정의 경우와 같이 도프가 오리피스를 빠져나가는 방향의 가로에 공기유동이 있는 공극으로 직접 밀어내기보다, 복수개의 오리피스를 지나 일반적으로 도프가 오리피스를 빠져나가는 방향에 평행으로 움직이는 난기류 흐름으로 도프를 밀어내는 용융취입 헤드를 통해 처리된다. 평행한 공기유동은 도프가 오리피스를 빠져나가는 지점으로부터 공기 하부(downstream)의 흐름을 기술한다. 하기에 보다 상세히 기술된바와 같이, 용융취입 헤드의 특정 배치에 종속되어, 용융취입 헤드를 나가는 공기는 필라멘트가 이동하는 방향에 반드시 평행으로 이동할 필요는 없지만; 본 발명에 따르면, 어떤 하부 점에서 도프가 오리피스를 빠져나가는 지점으로부터 공기는 필라멘트가 이동하는 방향에 평행인 방향에서 유동하기 시작한다. 고속 공기는 필라멘트를 뽑아내거나 잡아당긴다. 이 공기 미세화는 가변 장력을 제공하는 기계적 미세화와 다르며, 난기류 때문에 연속 장력을 제공하지 못할 수도 있다. 이러한 비기계적 신장은 두 가지 목적을 가지며: 그것은 어느 정도의 세로방향 분자배향(molecular orientation)을 일으키고 노즐오리피스(nozzle orifice)를 떠날 때 신속히 필라멘트를 가속하며, 따라서 최후 섬유직경을 감소시킨다. 공기흐름은 또한 하기에 보다 상세히 묘사되는 것처럼 잠재 필라멘트를 안정화시키는 것으로 생각된다.In accordance with an embodiment of the present invention, the dope is generally passed through a plurality of orifices, rather than being pushed directly into the airflow void in the transverse direction of the dope exiting the orifice, as in the case of a dry jet wet process. The dope is processed through a meltblown head that pushes the dope into a turbulent flow that moves parallel to the exit of the orifice. Parallel airflow describes the flow of air downstream from the point where the dope exits the orifice. As described in more detail below, depending on the particular arrangement of the meltblown head, the air exiting the meltblown head does not necessarily have to move parallel to the direction in which the filament moves; According to the present invention, at some lower point, from the point where the dope exits the orifice, air begins to flow in a direction parallel to the direction in which the filament moves. High speed air pulls or pulls the filament out. This air refinement differs from mechanical refinement, which provides variable tension, and may not provide continuous tension due to turbulence. This non-mechanical stretching has two purposes: it causes some longitudinal molecular orientation and rapidly accelerates the filament when leaving the nozzle orifice, thus reducing the final fiber diameter. The airflow is also believed to stabilize the latent filaments as described in more detail below.

본 발명에 따라, 유동하는 공기흐름으로 공급된 필라멘트의 미세화 외에도, 외력이 가스흐름 또는 중력보다 다른 무언가에 의해 공급되는 필라멘트의 길이에 평행한 방향에서 미세화가 필라멘트에 외력을 적용함으로서 필라멘트의 추가적 미 세화가 얻어질 수 있다. 선호된 실시예에서, 그러한 외력은 권사기 또는 권취롤(take-up roll)의 형태에서 감는 장치와 같은 기계장치에 의해 주어진다. 그러한 장치는 기계적 미세화를 제공하며 그 외에도 보충물이 공기흐름으로 제공된 미세화를 제공한다. 특정 실시예에서, 잠재 필라멘트는 기계적 미세화를 제공하는 장치에 의해 흡수되기 전에 재생될 수 있다. 본 발명에 따라 수행된 공정은 실질적으로 연속적인 연장 필라멘트를 생산하는데, 일단 재생되면 실질적으로 연속적인 연장 필라멘트로서 모아진다. 그러한 연속적인 연장 필라멘트는 국제발표 WO98/26122에 설명된 것과 같은 선행 용융취입 공정에 의해 생산된 짧고 대량생산되는 불연속 섬유와 대조된다.According to the present invention, in addition to miniaturization of the filaments supplied by the flowing air flow, the micronization in the direction parallel to the length of the filament supplied by the external force is something other than gas flow or gravity, the additional fineness of the filament by applying the external force to the filament Fineness can be obtained. In a preferred embodiment, such external force is given by a mechanism such as a winding device in the form of a winder or take-up roll. Such devices provide mechanical refinement and in addition provide refinement in which replenishment is provided in the airflow. In certain embodiments, latent filaments may be regenerated before being absorbed by the device providing mechanical refinement. The process carried out according to the invention produces a substantially continuous elongated filament, which, once regenerated, is collected as a substantially continuous elongated filament. Such continuous elongated filaments are in contrast to the short, mass-produced discontinuous fibers produced by prior meltblowing processes such as those described in International Publication WO98 / 26122.

도프는 70℃에서 약 140℃까지의 온도에서 펌프 또는 압출기에 의해 방사되는 장치로 다소 상승된 온도에서 전해진다. 도프의 온도는 너무 높아서 용매의 급속한 분해가 발생하거나 너무 낮아서 도프가 취성화되고 비방사되지 않을 정도여야 한다. 재생되는 용액은 물, 물-NMMO 혼합, 저지방족 알콜(lower aliphatic alcohols) 또는 이것들의 혼합물과 같은 비용매제이다. 용매로서 사용된 NMMO는 재사용을 위한 재생 용액조(regenerating bath)를 복구할 수 있다. 재생된 용액은 선호적으로 압출 헤드 아래에 이미 결정된 거리에서 미세스프레이(fine spray)로 이용된다.The dope is passed at a slightly elevated temperature to a device that is spun by a pump or extruder at a temperature from 70 ° C. to about 140 ° C. The temperature of the dope must be so high that rapid decomposition of the solvent occurs or too low that the dope is brittle and not spun. The solution to be regenerated is a nonsolvent such as water, a water-NMMO mixture, lower aliphatic alcohols or mixtures thereof. NMMO used as a solvent can recover a regenerating bath for reuse. The regenerated solution is preferably used as a fine spray at a predetermined distance below the extrusion head.

도 2는 본 발명에 따라 형성된 수정 용융취입 공정의 선호된 실시예의 세부사항을 도시한다. 도프의 공급은 라인(200)을 통해 다수의 오리피스를 갖는 압출 헤드(204)로, 도시되지 않은 압출기와 용적식 펌프(positive displacement pump)를 통해 유도된다. 압축공기 또는 다른 가스는 라인(206)을 통해 공급된다. 잠재 필라멘트(208)는 Z-방향에서 (도 3에 도시된)오리피스(340)로부터 밀려나온다. 도프(208)의 이러한 가는 스트랜드(thin strands)는 압출헤드에서 공기가 빠져나가는 간헐 슬롯(344)(도 3)에 의해 만들어진 Z-방향에서 고속 가스흐름 이동에 의해 얻어진다. 필라멘트는 공기흐름에 의해 아래로 내려질 때 크게 신장되거나 연장된다. 이러한 이동의 적절한 지점에서, 신장된 잠재 필라멘트 스트랜드(208)는 마주하는 스프레이 파이프(210,212) 사이를 지나며 물 스프레이 또는 다른 재생액(214)과 닿는다. 재생된 필라멘트(215)는 필라멘트의 기계적 미세화를 일으키는 외력의 근원을 제공하는 회전하는 픽업롤(216)에 의해 얻어진다. 픽업 롤이 메워지기 시작하면, 새로운 롤(216)은 새로운 회전부(reel)가 초지기(paper machine)에 사용되기는 하지만, 생산속도의 저하 없이 필라멘트를 신장시키고 모으게 한다.2 shows details of a preferred embodiment of a modified meltblowing process formed in accordance with the present invention. Feeding of the dope is led through line 200 to an extrusion head 204 with multiple orifices, through an extruder and a positive displacement pump, not shown. Compressed air or other gas is supplied via line 206. Latent filaments 208 are pushed out of orifice 340 (shown in FIG. 3) in the Z-direction. These thin strands of dope 208 are obtained by high velocity gas flow movement in the Z-direction made by intermittent slots 344 (FIG. 3) through which air exits the extrusion head. The filaments are greatly stretched or extended as they are lowered down by the airflow. At the appropriate point of this movement, the elongated latent filament strand 208 passes between opposing spray pipes 210 and 212 and contacts water spray or other regeneration fluid 214. The regenerated filament 215 is obtained by a rotating pick-up roll 216 that provides a source of external force causing mechanical refinement of the filament. When the pick-up roll begins to fill, a new roll 216 allows the new reel to stretch and collect the filaments without slowing down production, although a new reel is used in the paper machine.

롤(216)의 표면속도는 필라멘트가 기계적으로 뽑힐 수 있도록 내려지는 필라멘트(215)의 선형속도보다 빠르다. 감는 장치에 의해 필라멘트에 미치는 기계적 힘은 롤(216)의 표면속도, 필라멘트가 가스흐름으로 이동되는 비율, 그리고 도프가 오리피스로부터 배출되는 속도에 관계된다. 선택적으로, 움직이는 다공성 벨트(foraminiferous belt)가 필라멘트를 모이게 하고 기계적으로 신장시키기 위해, 그리고 필요한 하부 처리로 유도하기 위해 롤의 위치에서 사용될 수도 있다. 본 발명에 따르면, 롤러는 필라멘트에 최소한 약간의 기계적 미세화를 부여하는 최소 표면속도 이상으로 작동된다. 롤러가 작동될 수 있는 최대 속도는 연속 필라멘트가 형성될 수 있는 최대 속도를 포함한 많은 요소들로 결정될 것이다. 낮은 권 사기 속도에서, 필라멘트는 롤러가 고속으로 작동될 때 형성된 필라멘트와 대조적으로 직경이 더 커지는 경향이 있다. 연속 필라멘트는 약 200-1000 미터/분 범위의 권사기 속도에서 만들어진다. 본 발명은 특정 유형의 감는 장치에 한정되지 않으며, 컨베이어, 벨트, 롤러 등과 같은 다른 유형의 감는 장치가 만족스러운 결과를 제공할 수 있다.The surface speed of roll 216 is faster than the linear speed of filament 215 being lowered so that the filaments can be mechanically pulled out. The mechanical force exerted on the filaments by the winding device is related to the surface speed of the roll 216, the rate at which the filaments move into the gas flow, and the speed at which the dope is discharged from the orifice. Optionally, a moving foraminiferous belt may be used at the position of the roll to gather and mechanically stretch the filament and to guide the necessary subtreatment. According to the invention, the rollers are operated above a minimum surface speed which imparts at least some mechanical refinement to the filaments. The maximum speed at which the roller can be operated will be determined by many factors, including the maximum speed at which continuous filaments can be formed. At low winding speeds, the filaments tend to be larger in diameter in contrast to the filaments formed when the rollers are operated at high speeds. Continuous filaments are made at winder speeds in the range of about 200-1000 meters / minute. The present invention is not limited to a particular type of winding device, and other types of winding devices such as conveyors, belts, rollers and the like may provide satisfactory results.

희석된 NMMO 또는 다른 용매를 포함하는 재생용액(regeneration solution)은 용기(222)로 모아진 섬유(220)를 떨어뜨린다. 그로부터, 복구된 NMMO가 농축될 수 있으며 이 공정으로 되돌아가 재생될 수 있는 용매복구 유닛(solvent recovery unit)으로 보내진다.A regeneration solution containing diluted NMMO or other solvent drops the fibers 220 collected into the vessel 222. From there, the recovered NMMO can be concentrated and sent to a solvent recovery unit which can be returned to this process and regenerated.

도 3은 선호된 공정에서 유용한 선호된 압출헤드(300)의 횡단면도를 도시한다. 매니폴드(manifold) 또는 도프 공급 도관(332)은 선단부(340)를 통해 세로방향으로 연장된다. 선단부(nosepiece) 내에서 모세관(capillary) 또는 다수의 모세관들(336) 매니폴드에서 내려온다. 이것은 전이대(338)에서 압출 오리피스(340) 안으로 직경을 감소시킨다. 가스챔버(342)는 또한 다이(die)를 지나 세로 방향으로 연장된다. 이것은 오리피스의 출구단부에 근접해 위치한 슬릿(344)을 통해 배출한다. 슬릿 또는 슬롯(344)은 간헐적으로 헤드(300)의 길이를 따라 위치하며 오리피스(340)에 중심을 둔다. 슬롯(344)의 폭과 길이는 슬롯(334)뿐만 아니라 원하는 속도의 가스배출 슬롯(334)을 통해 유동하고자 하는 공기의 체적과 같이 많은 요소들에 종속적으로 변화할 수 있다. 일반적으로, 소형 슬롯은 챔버(342) 내에 주어진 압력에 대해 고속 가스를 제공할 것이고, 대형 슬롯은 챔버(342) 내의 유사 한 압력에서 저속 가스를 제공할 것이다. 아래에 묘사된 오리피스 직경에 대해, 폭 0.01 인치와 길이 0.25 인치인 슬롯이 적당한 것으로 알려졌다. 내부 도관들(346)은 전기적 가열요소 또는 증기/오일 열에 대한 접근을 제공한다. 챔버(342)에서의 가스공급은 보통 예열(preheated) 공급될 뿐만 아니라 압출헤드 자체 내의 온도를 제어하기 위한 공급도 주어진다.3 shows a cross sectional view of a preferred extrusion head 300 useful in a preferred process. Manifold or dope feed conduit 332 extends longitudinally through tip 340. The capillary or multiple capillary tubes 336 descend within the nosepiece. This reduces the diameter into the extrusion orifice 340 at the transition zone 338. Gas chamber 342 also extends longitudinally beyond the die. It exits through a slit 344 located proximate the outlet end of the orifice. Slit or slot 344 is intermittently located along the length of head 300 and centered on orifice 340. The width and length of the slot 344 can vary depending on many factors, such as the slot 334 as well as the volume of air that is intended to flow through the vent slot 334 at the desired rate. In general, the small slot will provide a high velocity gas for a given pressure within the chamber 342, and the large slot will provide a low velocity gas at a similar pressure within the chamber 342. For the orifice diameters described below, slots of 0.01 inches wide and 0.25 inches long are known to be suitable. Internal conduits 346 provide access to electrical heating elements or steam / oil heat. The gas supply in chamber 342 is usually not only preheated, but also supplied to control the temperature within the extrusion head itself.

상기에 논의된 바와 같이 도프는, 도프가 오리피스(340)를 통해 빠져나오는 방향에 실질적으로 평행한 방향에서 이동하는 유동성 가스흐름 상태로 밀려나온다. 가스배출 슬릿(344)은 대립하는 두 개의 가스흐름에 의해 형성된 각을 나누는 축을 따라 흐르는 단일 제트를 형성하기 위해 미리 결정된 몇몇 각에서 만난다. 도 3의 도시된 실시예에서, 제트 배출 슬릿(344)은 60°의 끼인각(included angle)에서 만나고 도프가 슬릿(340)을 통해 밀려나오는 방향과 평행으로 흐르는 단일 제트를 형성하기 위해 합쳐진다. 따라서 평균적인 공기의 방향은 도프가 슬롯(340)으로부터 밀려나오는 방향과 잠재 필라멘트가 이동하는 방향과 실질적으로 평행한 방향에 주어진다.As discussed above, the dope is pushed out with a flowable gas flow that moves in a direction substantially parallel to the direction in which the dope exits through the orifice 340. The gas discharge slit 344 meets at some predetermined angle to form a single jet flowing along an axis dividing the angle formed by the two opposing gas streams. In the illustrated embodiment of FIG. 3, the jet outlet slits 344 are joined to form a single jet that meets at an included angle of 60 ° and flows in parallel with the direction in which the dope is pushed through the slit 340. Thus, the average direction of air is given in a direction substantially parallel to the direction in which the dope is pushed out of the slot 340 and the direction in which the latent filament moves.

도 3이 본 발명에 따라 유용한 압출 헤드의 선호된 실시예를 도시하는 반면 다른 유형들의 압출헤드도 본 발명에 따라 유용한 것으로 이해되어야 한다. 예를 들면, 미국 특허 4,380,570과 미국 특허 5,476,616에 설명된 압출헤드는 유용한 압출헤드의 예시이다. 다른 적당한 압출헤드는 GB2337957A에서 법률에 설명된다.While Figure 3 shows a preferred embodiment of an extrusion head useful in accordance with the present invention, it should be understood that other types of extrusion heads are also useful in accordance with the present invention. For example, the extrusion heads described in US Pat. No. 4,380,570 and US Pat. No. 5,476,616 are examples of useful extrusion heads. Other suitable extrusion heads are described in the law in GB2337957A.

도 3의 압출헤드 선단부에서 모세관들과 노즐들은 드릴링(drilling) 또는 전기방전 기계가공(electrodischarge machining)과 같은 적절한 방법에 의한 단일 금 속 블록에서 형성될 수 있다. 선택적으로 오리피스의 상대적으로 큰 직경 때문에 선단부는 (도 3의)동일한 절반(348,348")을 갖는 분할다이(split die)와 같이 기계 가공될 수 있다. 이것은 가공비용과 세척의 용이성에서 중요한 이점을 갖는다.Capillaries and nozzles at the extrusion head tip of FIG. 3 may be formed in a single metal block by a suitable method such as drilling or electrodischarge machining. Optionally, because of the relatively large diameter of the orifice, the tip can be machined like a split die with the same half (348,348 ") (in Figure 3). This has important advantages in processing cost and ease of cleaning. .

주사 오리피스 직경은 300-600㎛일 수 있으며 약 2.5-10 범위의 L/D 비율을 갖는 약 400-500㎛가 선호된다. 전례가 오리피스보다 더 큰 직경의 모세관에서 가장 바람직하게 사용된다. 오리피스의 직경의 약 1.2-2.5배이고 약 10-250의 L/D 비율을 갖는 모세관들이 적합하다. 선호된 장치와 방법에서 활용된 더 큰 오리피스 직경은 예를 들면 약 1g/min/오리피스와 같거나 초과하는 처리량과 같이 그것들이 더 큰 단위 시간당 처리량을 허용하는 인자인 점에서 있어서 유리하다. 또한 큰 직경의 오리피스는 도프에서 소량의 외래물질 또는 용해된 물질로부터 충진될 수 없을 만큼 작은 노즐을 갖는다. 큰 노즐들은 충진 되고 압출헤드의 구조가 매우 단순화되면 요구된 저 압력에 부분적으로 기인하여 보다 용이하게 세척된다. 작동 온도와 오리피스 및 모세관을 따르는 온도 프로파일(temperature profile)은 선호적으로 취성 도프 또는 급속용매 감성을 피하기 위해 약 70℃에서 약 140℃의 범위 내에서 하락한다. 주사 오리피스의 출구와 근접한 상승온도를 갖는 것이 유익한 것으로 보인다. 이것은 NMMO가 급속으로 분해 되기 시작할 때, 약 140℃ 까지 가능한 고온에서의 작업에 매우 유리하다. 이러한 이점들 중, 처리량 비율은 일반적으로 도프 온도가 높을 때 점성이 감소하기 때문에 증가될 수 있다. 오리피스를 프로파일 함으로서, 분해온도는 도프가 유지되거나 이 온도가 거의 최소화인 시간 이후에, 출구 시점에 안전하게 도달할 수 있다. 용융취입 헤드를 나갈 때의 공기 온도는 40℃-140℃ 범위에 있을 수 있으며, 선호적으로 약 70℃이다.The injection orifice diameter may be 300-600 μm and about 400-500 μm with an L / D ratio in the range of about 2.5-10 is preferred. The precedence is most preferably used in capillaries of larger diameter than orifices. Capillaries with an L / D ratio of about 1.2-2.5 times the diameter of the orifice and about 10-250 are suitable. The larger orifice diameters utilized in the preferred apparatus and method are advantageous in that they are factors that allow greater throughput per unit time, such as for example throughput exceeding or exceeding about 1 g / min / orifice. Large diameter orifices also have nozzles small enough to be filled from small amounts of foreign or dissolved material in the dope. Large nozzles are filled and the structure of the extrusion head is greatly simplified and is more easily cleaned due in part to the low pressure required. The operating temperature and temperature profile along the orifice and capillary are preferably dropped in the range of about 70 ° C. to about 140 ° C. to avoid brittle dope or rapid solvent sensitization. It seems beneficial to have an elevated temperature close to the outlet of the injection orifice. This is very advantageous for working at temperatures as high as about 140 ° C when NMMO begins to decompose rapidly. Among these advantages, the throughput ratio can be increased because the viscosity generally decreases when the dope temperature is high. By profiling the orifice, the decomposition temperature can be safely reached at the exit point, after a time when the dope is maintained or when this temperature is nearly minimized. The air temperature when exiting the meltblowing head may be in the range 40 ° C.-140 ° C., preferably about 70 ° C.

가스흐름의 최소속도는 적어도 형성된 필라멘트의 약간의 미세화가 가스 흐름에 의해 발생될 수 있도록 오리피스를 빠져나가는 도프의 속도보다 큰 것이 선호된다. 가스의 최대속도는 바다는 최종결과에 종속적일 것이다. 최대속도에서 저속 가스에서 생산되는 경향이 있는 연속 필라멘트와 반대로, (불연속)단섬유가 형성될 것이다. 가스의 속도는 감는 장치에 의해 부여된 기계적 신장과 비교해 가스흐름에 의해 부여된 총 비기계적 신장을 만들기 위해 롤러의 표면속도와 도프유동비율에 관계해 조정될 수 있다. 예를 들면, 약 0.06에서 약 1.9psi 범위의 길이 0.25인치, 폭 0.010이치의 슬롯(344)에 대한 입구에서 가스 압력은 0에서 음속까지보다 더 큰 가스속도를 제공한다. 특정 예시로서, 약 0.4psi의 챔버(342)에서의 기압은 슬롯(344)이 길이 0.25인치와 폭 0.01인치일 때 약 175 미터/분의 슬롯(344) 출구에서의 공기속도를 제공한다. 이 유동공기는 측면에서 이러한 유동가스제트로 만들어진 확장제트까지 정체공기를 비말동반(entrain)하는 것처럼 슬롯(344)을 빠져나갈 때 극적으로 떨어진다. 본 발명에 따라 공기의 낙하는 공기흐름속도가 너무 커서 필라멘트가 오리피스로부터 밀려나오는 속도 이하로 떨어지지 않아야 한다.The minimum velocity of the gas flow is preferably greater than the velocity of the dope exiting the orifice such that at least some refinement of the formed filaments can be caused by the gas flow. The maximum velocity of the gas will be dependent on the final result at sea. In contrast to the continuous filaments which tend to be produced in low speed gases at full speed, (discontinuous) short fibers will form. The velocity of the gas can be adjusted in relation to the surface velocity of the roller and the dope flow rate to make the total non-mechanical stretching imparted by the gas flow relative to the mechanical stretching imparted by the winding device. For example, the gas pressure at the inlet for slot 344, 0.25 inches long and 0.010 inches wide, ranging from about 0.06 to about 1.9 psi, provides a higher gas velocity than from zero to sound speed. As a specific example, the air pressure in the chamber 342 at about 0.4 psi provides the air velocity at the outlet of the slot 344 of about 175 meters / minute when the slot 344 is 0.25 inches long and 0.01 inches wide. This flow air drops dramatically as it exits the slot 344 as entraining stagnant air from the side to an expansion jet made of such flow gas jets. According to the present invention, the drop of air should not be so great that the air flow rate is so great that it falls below the rate at which the filaments are pushed out of the orifice.

가스의 습도변화는 예를 들면 저습의 공기를 이용해 만든 섬유와 비교해 고습의 공기는 작은 직경을 갖는 섬유를 생산하는 경향이 있는 것처럼, 생산된 섬유의 특성에 영향을 미칠 수 있다.Humidity changes in gases can affect the properties of the fibers produced, for example, as high humidity air tends to produce fibers with a smaller diameter compared to fibers made with low humidity air.

감는 장치에 의해 적용되는 기계적 미세화와 함께, 비기계적(예를 들면 가 스) 미세화를 부여하기에 불충분하며, 권사기로 신장시키기 위한 필라멘트를 안정시키기에 충분한 최소 가스유동을 제공하는 이점이 있는 것으로 알려져 있다. 상기 기술된 것처럼, 종래의 건조제트 습식공정에서 공기유동이 없거나 횡방향 공기흐름은 공극에서 제공되며, 도프가 오리피스를 거꾸로 빠져나가는 방향에 평행한 이 공극에서 공기유동의 부재가 건조제트 습식공정이 제어될 수 있는 정도에 영향을 미친다. 예를 들면, 종래의 건조제트 습식공정에서 도프가 다이를 빠져나가는 방향에 평행한 최소 가스흐름의 공급(즉, 필라멘트를 미세화 하기에는 불충분한)은 각자에 융합되는 근접 필라멘트를 이끌 수 있는 측면운동으로부터 형성된 필라멘트를 안정화시킬 것이다. 또한 도프가 다이를 빠져나가는 방향에 평행한 최소 가스유동은 잠재 필라멘트의 탄성에 기인한 고리(loops)를 형성할 수 있는 잠재 필라멘트의 스프링 백(spring back)을 막을 수 있다. 도프가 다이를 빠져나가는 방향에 평행한 가스 유동을 제공하는 추가적인 이점은 다이에서 처음으로 형성된 후에 감는 장치로 필라멘트를 안내하는데 도움을 주는 능력과 관계된다.Along with the mechanical refinement applied by the winding device, it is not sufficient to impart non-mechanical (eg gas) refinement, and has the advantage of providing a minimum gas flow sufficient to stabilize the filaments for stretching to the winding machine. Known. As described above, in conventional dry jet wet processes no air flow or lateral air flow is provided in the voids, and the absence of air flow in these voids parallel to the direction in which the dope exits the orifice backwards results in a dry jet wet process. It affects how much can be controlled. For example, in conventional dry jet wet processes, the supply of a minimum gas flow parallel to the direction in which the dope exits the die (i.e., insufficient to refine the filament) results from the lateral motion leading to the adjacent filament being fused to each other. It will stabilize the filament formed. In addition, the minimum gas flow parallel to the direction in which the dope exits the die may prevent the spring back of the latent filament, which may form loops due to the elasticity of the latent filament. An additional advantage of providing a gas flow parallel to the direction in which the dope exits the die is related to its ability to help guide the filament into the winding device after it is first formed in the die.

다음 특성들을 갖는 리오셀 필라멘트는 본 발명에 따라 수행된 공정으로 생산되었다.Lyocell filaments with the following characteristics were produced by the process carried out according to the invention.

섬도(Fineness): 약 2.2 내지 0.5 dtexFineness: about 2.2 to 0.5 dtex

건조 강도(Dry Tenacity): 약 33 내지 42 cN/texDry Tenacity: about 33 to 42 cN / tex

습식 강도(Wet Tenacity): 약 22 내지 28 cN/texWet Tenacity: about 22 to 28 cN / tex

건조 연장(Dry Elongation): 약 11% 내지 14%Dry Elongation: about 11% to 14%

습식 연장(Wet Elongation): 약 12% 내지 15% Wet Elongation: about 12% to 15%

고리 강도(Loop Tenacity): 약 13 내지 18 cN/texLoop Tenacity: about 13-18 cN / tex

건조율(Dry Modulus): 약 670 내지 780 cN/texDry Modulus: about 670-780 cN / tex

습식율(Wet Modulus): 약 170 내지 190 cN/texWet Modulus: about 170 to 190 cN / tex

다발강도(Bundle Strength) 약 33 내지 47 cN/texBundle Strength About 33 to 47 cN / tex

섬유방향 직경변화성 약 6 내지 17 CV%Fiber direction diameter change about 6 to 17 CV%

섬유사이 직경 변화성 약 10 내지 22 CV%Variation in diameter between fibers about 10 to 22 CV%

세동지수(Fibrillation index): 약 0 내지 1Fibrillation index: about 0 to 1

착색능(Dyeability) 양호Good dyeability

신장(stretch) 정도에 종속적으로 변화될 수 있는 평활면 직물(smooth surface texture).Smooth surface texture that can vary depending on the degree of stretch.

본 발명에 따라 수행된 공정은 이 방법을 사용해 생산된 리오셀 섬유의 특성들에 맞추어 만들기 위한 독특한 기회들을 제공하는 것으로 생각된다. 오리피스 직경, 도프의 속도, 압출 비율, 가스 속도와 감는 장치의 속도를 조정함으로서 1 데니어(denier)보다 작은 리오셀 필라멘트가 본 발명에 따라 생산될 수 있다. 본 발명에 따라 수행된 공정으로 생산된 리오셀 필라멘트의 특성들의 특정한 예시들은 하기에 기술된다.The process carried out in accordance with the present invention is believed to provide unique opportunities for tailoring the properties of lyocell fibers produced using this method. Reocell filaments smaller than 1 denier can be produced according to the invention by adjusting the orifice diameter, the speed of the dope, the extrusion rate, the gas speed and the winder speed. Specific examples of the properties of lyocell filaments produced by the process performed according to the invention are described below.

비교예시 1Comparative Example 1

건조제트 습식Dry Jet Wet

이 비교예시는 공기 미세화가 없는 건조제트 습식공정을 사용한 리오셀 섬유의 생산을 설명한다. 도프는 13.5%의 헤미셀룰로오스 내용물과 중합도 약 600의 평균 셀룰로오스를 나타내는 국제발표 WO99/47733에 묘사된 산처리 펄프(acid treated pulp)로 만들어진다. 처리된 펄프는 무게비율 농도 약 12인 셀룰로오스를 제공하기 위해 NMMO에 용해되고 미국 특허 5,417,909에 묘사된 바와 같은 건조제트 습식공정에 의해 필라멘트로 주사된다. 건조제트 습식주사 절차는 독일, 루돌스타트 데-07407, 파우., 브라이트사이드스트라세 97, 투린기세스 인스투트 푸어 텍스틸-운트 쿤스트스토프-포르숭(TITK)에 의해 처리되며, 공기유동이 필라멘트가 이동되는 방향에 가로인 공극 또는 정체된 공극을 이용한다. 이 절차는 단섬유로 절단된 필라멘트를 생산한다. 건조제트 습식공정으로 만들어진 섬유의 특성들은 하기 표 1에 DJW-TITK로 요약된다.This comparative example illustrates the production of lyocell fibers using a dry jet wet process without air micronization. The dope is made from acid treated pulp described in International Publication WO99 / 47733 which shows 13.5% hemicellulose content and average cellulose of about 600 degree of polymerization. The treated pulp is dissolved in NMMO to provide cellulose with a weight ratio concentration of about 12 and injected into the filaments by a dry jet wet process as described in US Pat. No. 5,417,909. The dryjet wet injection procedure is handled by Rudolstad de-07407, Pau., Brightsidestrasse 97, Turingesset Institut Pour Tectil-Unt Kunststof-Porsson (TITK), Germany. Use voids or stagnant voids transverse to the direction in which the filament is moved. This procedure produces filaments cut into short fibers. The properties of the fibers produced by the dry jet wet process are summarized in Table 1 as DJW-TITK.

비교예시 2Comparative Example 2

기계적 미세화 없는 용융취입Melt blowing without mechanical refinement

이 비교예시는 기계적 미세화가 없는 용융취입공정을 사용한 리오셀 필라멘트의 생산을 설명한다. 도프는 13.5%의 헤미셀룰로오스 내용물과 약 600의 평균 중합도를 갖는 국제발표 WO99/47743의 예시 10에 묘사된 산처리 펄프로 만들어졌다.This comparative example illustrates the production of lyocell filaments using a meltblowing process without mechanical refinement. The dope was made from the acid treated pulp depicted in Example 10 of International Publication WO99 / 47743 having a hemicellulose content of 13.5% and an average degree of polymerization of about 600.

산처리 펄프는 NMMO에 용해된다. 9 그램의 건조되고 산처리된 펄프가 0.025 그램의 갈산 프로필(propyl gallate)과 61.7 그램의 97% NMMO 그리고 약 9.8% 농도의 셀룰로오스를 생산하는 21.3 그램의 50% NMMO 혼합물에 용해된다. 이 혼합물을 담는 플라스크(flask)는 약 120℃에서 유조(oil bath)에 잠기고, 교반기가 삽입되며, 펄프가 용해될 때까지 약 0.5 시간동안 교반이 계속된다. Acid treated pulp is dissolved in NMMO. Nine grams of dried, acid treated pulp are dissolved in a mixture of 21.3 grams of 50% NMMO, which produces 0.025 grams of propyl gallate, 61.7 grams of 97% NMMO and about 9.8% of cellulose. The flask containing this mixture is immersed in an oil bath at about 120 ° C., agitator is inserted, and stirring is continued for about 0.5 hours until the pulp dissolves.

결과 도프는 약 120℃에서 유지되며 단일 오리피스 실험용 용융취입 헤드가 공급된다. 노즐부의 오리피스에서 직경은 483㎛이고 길이는 약 2.4㎜, L/D 비는 5이다. 오리피스 바로 위에 위치한 이동가능한 동축 모세관은 직경 685㎛, 길이 80㎜, L/D 비가 116이다. 오리피스와 모세관 사이에서 전이대의 끼인각은 약 118°이다. 공기전달 배출구는 그들 사이에서 등거리에 위치한 오리피스 오프닝을 갖는 슬롯과 평행하다. 공극의 너비는 250㎛이고, 선단부의 단부에서 전체 너비는 1.78㎜이다. 공기 슬롯과 모세관 및 노즐의 중앙선(centerline) 사이의 각도는 30°이다. 도프는 나사활성 용적식 피스톤 펌프(screw-activated positive displacement piston pump)에 의해 압출헤드를 공급받는다. 공기속도는 3660m/min의 열와이어(hot wire) 기구로 측정된다. 공기는 배출점에서 전기적으로 가열된 압출헤드 내에서 60-70℃로 데워진다. 도프가 없는 모세관 내의 온도는 노즐부의 출구 바로 앞의 입구단부에서 약 80℃에서 대략 140℃의 범위를 나타낸다. 작용상태일 때 모세관과 노즐의 도프 온도를 측정하는 것은 불가능하다. 평형상태가 안정될 때 연속섬유가 도프로부터 형성된다. 처리량은 1g/dope/minute 이다.The resulting dope was maintained at about 120 ° C. and fed with a single orifice melt blow head. In the orifice of the nozzle portion, the diameter is 483 mu m, the length is about 2.4 mm, and the L / D ratio is 5. The movable coaxial capillary tube located directly above the orifice has a diameter of 685 μm, a length of 80 mm, and an L / D ratio of 116. The included angle of the transition zone between the orifice and the capillary is about 118 °. The air transfer outlets are parallel to the slots having orifice openings equidistant between them. The pore width is 250 μm and the overall width at the end of the tip is 1.78 mm. The angle between the air slot and the capillary and the centerline of the nozzle is 30 °. The dope is fed to the extrusion head by a screw-activated positive displacement piston pump. Air velocity is measured with a hot wire instrument of 3660m / min. The air is warmed to 60-70 ° C. in the extrusion head which is electrically heated at the outlet point. The temperature in the dopeless capillary ranges from about 80 ° C. to about 140 ° C. at the inlet end just before the outlet of the nozzle part. It is not possible to measure the dope temperature of the capillary and the nozzle when in operation. When the equilibrium is stabilized, continuous fibers are formed from the dope. The throughput is 1g / dope / minute.

미세 스프레이는 압출헤드 아래에서 약 200㎜인 지점에서 떨어지는 섬유로 향하고 섬유는 떨어지는 섬유의 선형속도의 약 1/4인 표면속도로 작동하는 롤에서 감긴다. 모아진 섬유의 특성은 표제 MB로 하기 표 1에 요약된다.The fine spray is directed to the falling fibers at a point about 200 mm below the extrusion head and the fibers are wound on rolls running at a surface speed of about one quarter of the linear velocity of the falling fibers. The properties of the collected fibers are summarized in Table 1 below with the title MB.

다음 예시 1-3은 본 발명에 따라 리오셀 필라멘트를 생산하기 위한 공정의 실시예를 설명하며 본 발명의 범위를 제한하려는 목적이 아니라 설명을 목적으로 한다. The following Examples 1-3 illustrate examples of processes for producing lyocell filaments in accordance with the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention.

예시 1Example 1

리오셀 필라멘트를 만들기 위한 도프는 N-메틸몰폴린 N-옥사이드에서 ASTMD 1795-62로 측정된 평균 중합도가 약 600인 크래프트 펄프와 웨이어하우저사의 디오넥스 당분석법(Dionex sugar analysis method)으로 측정된 약 13%의 헤미셀룰로오스 내용물을 용해시켜서 만들어진다. 도프에서의 셀룰로오스 무게 당 농도는 12%이다. 도프는 0.625 그램/홀/분 비율에서 457 미크론의 오리피스 직경을 갖는 20개의 노즐들을 갖는 용융취입 다이로부터 압출된다. 이 오리피스들은 L/D비가 5이다. 다이는 100 내지 130℃ 범위의 온도에서 유지된다. 도프는 물 스프레이 때문에 응고되기 전에 길이 12.7㎝의 공극으로 압출된다. 90℃ 이상의 온도와 20psi의 압력에서 공기가 헤드에 공급된다. 공기 캡(도 3의 챔버(342))에서의 기압은 약 0.4 psi이고 약 18 SCFM 비에서 유동된다. 이것은 출구에서 약 175m/s의 공기 슬롯으로 공기의 속도를 제공한다. 이 예시에서, 슬롯은 길이가 0.25인치이고 폭은 0.010 인치이다.The dope for making lyocell filaments was measured by kraft pulp with an average degree of polymerization of approximately 600 as determined by ASTMD 1795-62 in N-methylmorpholine N-oxide and by the Dionex sugar analysis method from Weihauser. It is made by dissolving about 13% of the hemicellulose content. The concentration per cellulose weight in dope is 12%. The dope is extruded from a meltblown die with 20 nozzles having an orifice diameter of 457 microns at a rate of 0.625 grams / hole / min. These orifices have an L / D ratio of five. The die is maintained at a temperature in the range of 100 to 130 ° C. The dope is extruded into a 12.7 cm long void before solidifying due to the water spray. Air is supplied to the head at temperatures above 90 ° C. and pressures of 20 psi. The air pressure in the air cap (chamber 342 of FIG. 3) is about 0.4 psi and flows at about 18 SCFM ratios. This provides the velocity of air from the outlet to the air slot of about 175 m / s. In this example, the slot is 0.25 inches long and 0.010 inches wide.

공극의 하부에서, 형성된 필라멘트는 공극에서의 필라멘트의 선형속도보다 더 큰 500미터/분에서 작동하는 권사기로 감긴다. 물은 생성된 필라멘트로부터 셀룰로오스를 침전시키는데 사용된다. 이 물은 권사기보다 앞서 필라멘트에 뿌리는데 사용된다. 상기 과정들을 이용한 네 가지 상이한 예시가 있다. 이 예시들은 MBA-1에서 MBA-4로 표시된다.At the bottom of the void, the formed filament is wound with a winder operating at 500 meters / minute, which is greater than the linear velocity of the filament in the void. Water is used to precipitate cellulose from the resulting filaments. This water is used to spray the filament before the winder. There are four different examples using the above processes. These examples are labeled MBA-1 to MBA-4.

모아진 필라멘트는 세척되고 건조된 후 섬도(DIN EN ISO 1973을 이용한 TITK 테스트), 건조강도(DIN EN ISO 5079를 이용한 TITK 테스트), 건조연장(DIN EN ISO 5079를 이용한 TITK 테스트), 습식강도(DIN EN ISO 5079를 이용한 TITK 테스트), 습식연장(DIN EN ISO 5079를 이용한 TITK 테스트), 상대 습식강도(즉, 습식강도/건조강도), 고리 강도(DIN 53 843 T2를 이용한 TITK), 건조율(DIN EN ISO 5079를 이용한 TITK 테스트), 습식율(DIN EN ISO 5079를 이용한 TITK 테스트), 직경변화성 CV%(섬유 사이에서 200개의 섬유의 현미경 측정 CV%와 다발강도(텍사스 테크 대학, 국제 직물 센터에 의한 스텔로미터 측정)로부터 200번의 판독), 세동 특성(10㎜의 물과 함께 25㎜의 테스트 튜브에 놓이고 24시간동안 매 분마다 약 200 주기 진동수의 낮은 진폭에서 흔들리는 개별화된 섬유들), 도 4에서 예시된 것처럼 세동이 없거나 낮은 세동에서 0, 도 5에 예시된 것처럼 높은 세동에서 10인 0 내지 10의 눈금에서 검토된다. 상기에 언급된 생략형 "TITK"는 묘사된 테스트를 실행하는 독일 회사, 투린기세스 인스투트 푸어 텍스틸 운트 쿤스트스토프-포르숭 에파우와 같다.The collected filaments are washed and dried, and then fineness (TITK test using DIN EN ISO 1973), dry strength (TITK test using DIN EN ISO 5079), drying extension (TITK test using DIN EN ISO 5079), wet strength (DIN TITK test using EN ISO 5079), wet extension (TITK test using DIN EN ISO 5079), relative wet strength (i.e. wet strength / dry strength), ring strength (TITK using DIN 53 843 T2), drying rate ( TITK test using DIN EN ISO 5079), wetness rate (TITK test using DIN EN ISO 5079), CV of diameter change (microscope CV% of 200 fibers between fibers and bundle strength (University of Texas Tech, International Textiles) 200 readings from a center-stallometer measurement), fibrillation characteristics (individual fibers placed in a 25 mm test tube with 10 mm of water and shaking at a low amplitude of about 200 cycle frequencies every minute for 24 hours) No fibrillation as illustrated in FIG. B. 0 at low fibrillation, with a scale of 0 to 10 being 10 at high fibrillation as illustrated in FIG. 5. The abbreviation "TITK" mentioned above is the same as the German company, Turingiss Institut Pours Taste Unt Kunststof-Porsong Efau, which performs the depicted test.

MBA-1에서 MBA-4까지의 필라멘트의 특성들이 표 1에 요약된다.The properties of the filaments from MBA-1 to MBA-4 are summarized in Table 1.

세동지수는 길이 약 10미크론, 약 100 섬유단편들의 SEM 사진을 조사해 결정한다. 만일 0 내지 1의 원섬유/단편이 관찰된다면, 섬유는 0으로 생각된다. 각 단편이 5-6 원섬유를 포함하거나 단편들이 도 5에서처럼 분해되면 등급 10이 지정된다.

The fibrillation index is determined by scanning an SEM image of about 10 microns in length and about 100 fiber fragments. If 0 to 1 fibrils / fragments are observed, the fibers are considered zero. Grade 10 is assigned when each fragment contains 5-6 fibrils or when the fragments degrade as in FIG. 5.

표본specimen DJW- 뉴셀^® 필라멘트DJW- New Cell ^® Filament MBA-1MBA-1 MBA-2MBA-2 MBA-3MBA-3 MBA-4MBA-4 DJW- TITKDJW- TITK DJW- TENCELDJW- TENCEL MBMB 펄프pulp --- 크래프트Craft 크래프트Craft 크래프트Craft 크래프트Craft 크래프트Craft --- 크래프트Craft 섬도 (dtex)Fineness (dtex) 0.9-3.030.9-3.03 1.721.72 1.741.74 2.152.15 2.172.17 1.771.77 1.701.70 1.211.21 건식점착력 (cN/tex)Dry adhesion (cN / tex) 30-4230-42 37.737.7 34.734.7 34.634.6 33.333.3 35.935.9 44.244.2 27.727.7 습식점착력 (cN/tex)Wet adhesion (cN / tex) 20-2720-27 25.525.5 24.524.5 26.126.1 22.722.7 27382738 32.432.4 18.218.2 상대점착력 (%)Relative Adhesion (%) --- 6868 7171 7575 6868 7777 7373 6666 건식신장도 (%)Dry elongation (%) 6-106-10 12.312.3 12.112.1 13.413.4 11.111.1 13.013.0 13.813.8 11.411.4 습식신장도 (%)Wet Elongation (%) 8-138-13 13.013.0 13.413.4 14.614.6 12.012.0 14.014.0 14.514.5 14.914.9 마디점착력 (cN/tex)Node adhesion (cN / tex) 18-2918-29 17.817.8 17.617.6 13.913.9 13.413.4 9.69.6 10.510.5 9.19.1 건식 계수 (cN/tex)Dry modulus (cN / tex) --- 752752 672672 701701 777777 519519 829829 666666 습식 계수 (cN/tex)Wet modulus (cN / tex) --- 188188 180180 181181 170170 176176 212212 123123 직경변화성 CV% (섬유사이)Diameter change CV% (between fibers) --- 21.5821.58 10.1210.12 11.0111.01 13.8813.88 7.37.3 5.25.2 29.529.5 직경변화성 CV% (섬유방향)Diameter change CV% (fiber direction) --- 7.57.5 6.96.9 8.38.3 7.87.8 6.16.1 5.25.2 13.213.2 번들 강도 (cN/tex)Bundle Strength (cN / tex) --- 44.0044.00 45.2345.23 46.0746.07 33.7733.77 --- --- --- 번들신장도 (%)Bundle height (%) --- 10.3310.33 10.0810.08 10.3310.33 7.837.83 --- --- --- 세동지수 (SEM의 소섬유에서 추정)Fibrillation index (estimated from small fibers in SEM) --- 1One 00 00 0.50.5 1010 1010 00 평균 직경 (미크론)Average diameter (micron) --- 12.412.4 13.113.1 14.214.2 13.4013.40 13.513.5 13.513.5 11.211.2

MBA-1에서 MBA-4까지의 결과 필라멘트는 뉴셀^®(DJW-Newcell^®)과 같이 뷔페프탈 데-42103 19-21, 카지노 스트라세, 뉴셀 게엠바하 & 카게로부터 이용가능한 건조제트 습식 공정으로 만들어진 상업적 리오셀 필라멘트와 유사한 강도를 가지지 만, 그러한 상업적 필라멘트보다 더 높은 건조 연장도를 갖는다. 예시 1의 필라멘트는 또한 비교예시 1의 TITK 건조제트 습식법을 사용한 유사한 도프로부터 준비된 리오셀 단섬유와 비교해 더 높은 건조율을 갖는다. 또한 상기 기술된 테스트를 사용해, 예시 1의 섬유는 TENCEL^®(DJW-Tencel^®)라는 이름의 상표와 DJW-TITK 섬유로부터 이용가능한 건조제트 습식공정에 의해 생산된 상업성 리오셀 섬유보다 낮은 세동 경향성을 갖는다. 기계적 신장(표본 MB)없는 용융취입 리오셀과 비교해 예시 1(MBA-1에서 MBA-4)의 섬유들은 높은 건조 및 습식 강도와 섬유 방향과 섬유 사이에서 더 적은 직경 변화성을 갖는다. 이 예시는 본 발명에 따라 생산된 1 데니어의 섬도를 갖는 리오셀 섬유의 특성들을 설명한다. 1 데니어보다 작은 리오셀 필라멘트는 도프 속도, 오리피스에서의 도프 처리량, 하기에 묘사된 권사기 속도를 조정해서 만들 수 있다.Resulting filaments in MBA-1 to-4 MBA is made of commercially available dry-jet wet process from using nyusel ^{^®} (DJW-Newcell ^®) phthalimide to -42103 party, such as 19-21, casino Strasse, Bahar nyusel geem & kage It has a similar strength to lyocell filaments, but with a higher dry extension than such commercial filaments. The filament of Example 1 also has a higher drying rate compared to lyocell short fibers prepared from similar dope using the TITK dryjet wet method of Comparative Example 1. In addition, using the tests described above, the fibers of Example 1 exhibited lower fibrillation tendency than commercial lyocell fibers produced by the dryjet wet process available from the brand name TENCEL ^® (DJW-Tencel ^® ) and DJW-TITK fibers. Have Compared to meltblown lyocells without mechanical elongation (sample MB), the fibers of Example 1 (MBA-1 to MBA-4) have high dry and wet strength and less diameter variation between fiber direction and fibers. This example illustrates the properties of lyocell fibers with one denier fineness produced according to the present invention. Reocell filaments smaller than 1 denier can be made by adjusting the dope speed, the dope throughput at the orifice, and the winder speeds described below.

상기 묘사된 절차는 상기 묘사된 바와 같이 준비된 도프 표본에 대해 반복된다. 도 2에서 설명된 표본 MBA-5부터 MBA-17에 대해, 도프는 220미터/분, 350미터/분, 400미터/분 또는 600미터/분으로 설정된 권사기 속도를 제외하고 상기 묘사된 상태에서 방사된다. 직경과 직경에 대한 변화율 계수는 표본 MBA-5부터 MBA-17까지에 대해 하기 표 2에 설명된다. 표본 MBA-18과 MBA-19에 대해서는 도프 처리량이 각각 0.42그램/홀/분과 0.25그램/홀/분으로 감소되고, 권사기 속도는 800미터/분이 된다. 표본 MBA-18과 MBA-19에 대한 직경과 직경 변화성은 표 2에 설명된다. 직경과 필라멘트 MBA-1부터 MBA-4의 직경 변화성은 상기 표 1에서 설명된 다.The procedure depicted above is repeated for dope specimens prepared as depicted above. For specimens MBA-5 to MBA-17 described in FIG. 2, the dope is in the state described above except for the winder speed set to 220 meters / minute, 350 meters / minute, 400 meters / minute or 600 meters / minute. Radiated. Diameters and rate of change coefficients for diameters are described in Table 2 below for samples MBA-5 through MBA-17. For specimens MBA-18 and MBA-19, the dope throughput is reduced to 0.42 grams / hole / minute and 0.25 grams / hole / minute, respectively, and the winder speed is 800 meters / minute. Diameter and diameter variability for specimens MBA-18 and MBA-19 are described in Table 2. The diameter and diameter variability of the filaments MBA-1 to MBA-4 are described in Table 1 above.

표본specimen MBA-5MBA-5 MBA-6MBA-6 MBA-7MBA-7 MBA-8MBA-8 MBA-9MBA-9 MBA-10MBA-10 MBA-11MBA-11 MAB-12MAB-12 평규직경(미크론)Standard diameter (micron) 17.617.6 19.919.9 21.521.5 16.516.5 16.316.3 21.621.6 14.214.2 13.613.6 직경변화성CV%(섬유사이)Diameter change CV% (between fibers) 1515 2424 3030 2323 1717 2525 2323 1616 직경변화성CV%(섬유방향)Diameter Variation CV% (Fiber Direction) --- --- --- --- --- --- --- --- 권사기속도 미터/분Winding speed meter / min 220220 220220 220220 350350 350350 350350 500500 500500 처리량 그램/홀/분Throughput Gram / Hole / Min 0.6250.625 0.6250.625 0.6250.625 0.6250.625 0.6250.625 0.6250.625 0.6250.625 0.6250.625

표본specimen MBA- 13MBA- 13 MBA- 14MBA-14 MBA- 15MBA-15 MBA- 16MBA-16 MAB- 17MAB-17 MAB-18MAB-18 MAB-19MAB-19 MBA-20MBA-20 평균직경(미크론)Average diameter (microns) 15.715.7 13.613.6 13.213.2 11.811.8 14.714.7 9.49.4 7.27.2 9.49.4 직경변화성CV%(섬유사이)Diameter change CV% (between fibers) 2626 1919 2121 1212 1616 1515 1717 2121 직경변화성CV%(섬유방향)Diameter Variation CV% (Fiber Direction) --- --- --- --- --- --- --- --- 권사기속도 미터/분Winding speed meter / min 500500 500500 500500 600600 400400 800800 800800 900900 처리량 그램/홀/분Throughput Gram / Hole / Min 0.6250.625 0.6250.625 0.6250.625 0.6250.625 0.6250.625 0.4200.420 0.2500.250 0.6250.625

결과 필라멘트 MBA-5부터 MBA-20은 일반적으로 상기 비교예시 1과 하기 비교예시 2에 기술된 바와 같이 기계적 신장 없이 만들어진 용융취입 섬유와 비교해 필라멘트 사이에서 낮은 직경과 낮은 직경 변화성을 갖는다.Results Filament MBA-5 through MBA-20 generally have low diameter and low diameter variability between filaments compared to meltblown fibers made without mechanical elongation as described in Comparative Example 1 and Comparative Example 2 below.

도 6은 예시 1에 기술된 다양한 권사기 속도를 이용해 생산된 MBA-1부터 MBA-16에 대해 필라멘트 사이의 평균 직경과 평균 변화율을 나타낸 그래프이다. 이 그래프로부터 권사기 속도가 증가하는 것을 알 수 있으며 변화율뿐만 아니라 건조섬유 직경이 감소하는 것을 알 수 있다.FIG. 6 is a graph showing the average diameter and average rate of change between filaments for MBA-1 to MBA-16 produced using the various winder speeds described in Example 1. FIG. From this graph, it can be seen that the winding machine speed increases, and the dry fiber diameter decreases as well as the rate of change.

비교예시 3Comparative Example 3

기계적 미세화 없이 종래의 용융취입 공정을 이용한 필라멘트를 생산하기 위해, 예시 1의 절차는 권사기 속도가 0미터/분인 예외를 갖는 예시 1에 기술된 바와 같이 도프를 이용해 반복된다. 이러한 상태에서, 형성된 필라멘트는 평균 직경 26.1 미크론과 섬유 사이에서 44%의 변화율을 갖는다. In order to produce filaments using conventional meltblowing processes without mechanical refinement, the procedure of Example 1 is repeated using dope as described in Example 1 with the exception that the winder speed is 0 meters / minute. In this state, the formed filaments have a change of 44% between the average diameter of 26.1 microns and the fibers.

예시 2Example 2

예시 1의 절차는 상이한 기압을 이용해 반복된다. 권사기 속도는 500미터/분이다. 이 예시에서 용융취입 헤드에 공급된 기압은 공기 캡(도 3에서 챔버(342)에서 약 0.06의 압력 때문에 1psi이다. 이 저압은 오리피스를 빠져나가는 필라멘트의 선형속도보다 더 큰 속도에서 이동하는 공극에서 상당한 공기의 유동을 제공한다. 공기 유동은 압출된 필라멘트를 미세화 하기위해 유지된다. 생산된 필라멘트의 평균 직경은 14.74 미크론이다. 필라멘트의 직경은 64.12에서 7.10 미크론 범위이다.The procedure of Example 1 is repeated with different air pressures. Winding machine speed is 500 meters / minute. The air pressure supplied to the meltblowing head in this example is 1 psi due to the pressure of about 0.06 in the air cap (chamber 342 in Figure 3.) This low pressure is at the air gap moving at a speed greater than the linear speed of the filament exiting the orifice. Provides significant air flow The air flow is maintained to refine the extruded filaments The average diameter of the filaments produced is 14.74 microns The diameter of the filaments ranges from 64.12 to 7.10 microns.

비교예시 4Comparative Example 4

건조제트 습식Dry Jet Wet

예시 1의 절차는 상이한 기압과 권사기 속도를 이용해 반복된다. 이 예시에서 용융취입 헤드에 공급된 압력은 공극에서의 공기유동이 없기 때문에 0psi 이다. 이러한 상태에서 필라멘트는 500미터/분의 권사기 속도에서 생산될 수 없다. 공기 유동이 없는 그러한 권사기 속도에서 압출된 도프가 퍼지는 것을 알 수 있다.The procedure of Example 1 is repeated with different air pressures and winder speeds. In this example the pressure supplied to the meltblowing head is 0 psi since there is no air flow in the voids. In this state, the filament cannot be produced at a winder speed of 500 meters / minute. It can be seen that the extruded dope spreads at such a winder speed without air flow.

공극에서 공기유동이 없으면, 공정의 시작단계에서 압출된 필라멘트가 권사기로의 방향을 찾을 수 없는 진동수는 공기유동이 공극에서 제공되는 예시 1과 예시 2에서 기술된 공정의 시작단계와 비교해 더 크다.Without air flow in the voids, the frequency at which the extruded filament could not find its way into the winding machine at the beginning of the process is greater compared to the beginning of the process described in Examples 1 and 2 where air flow is provided in the voids.

예시 3Example 3

리오셀 필라멘트를 만들기 위한 도프는 N-메틸몰폴린 N-옥사이드, ASTMD1795-62로 측정된 약 750의 평균 중합도를 갖는 크래프트 펄프와 웨이어하우 저사의 디오넥스 당분석법으로 측정된 약 13%의 헤미셀룰로오스 내용물에서 용해됨으로서 만들어진다. 도프에서의 셀룰로오스 무게 당 농도는 12%이다. 도프는 0.625그램/홀/분의 비율에서 457미크론의 오리피스 직경이 있는 20개의 노즐을 갖는 용융취입 다이로부터 압출된다. 오리피스는 L/D 비가 5이다. 노즐은 100°에서 130°범위의 온도에서 유지된다. 도프는 물 스프레이 때문에 응고되기 전에 길이 12.7㎝의 공극으로 압출된다. 90℃ 이상의 온도와 20psi의 압력에서 공기가 헤드에 공급된다. 공기 캡(도 3의 챔버(342))에서의 기압은 약 0.4 psi이고 약 18 SCFM 비에서 유동된다. 이것은 출구에서 약 175m/s의 공기 슬롯으로 공기의 속도를 제공한다.The dope for making lyocell filaments was about 13% hemicellulose as measured by kinetic pulp with average degree of polymerization of about 750 as determined by N-methylmorpholine N-oxide, ASTMD1795-62 and Dionex Sugar Analysis It is made by dissolving in the contents. The concentration per cellulose weight in dope is 12%. The dope is extruded from a meltblown die having 20 nozzles with an orifice diameter of 457 microns at a rate of 0.625 grams / hole / min. The orifice has an L / D ratio of five. The nozzle is maintained at a temperature ranging from 100 ° to 130 °. The dope is extruded into a 12.7 cm long void before solidifying due to the water spray. Air is supplied to the head at temperatures above 90 ° C. and pressures of 20 psi. The air pressure in the air cap (chamber 342 of FIG. 3) is about 0.4 psi and flows at about 18 SCFM ratios. This provides the velocity of air from the outlet to the air slot of about 175 m / s.

공극의 하부에서, 형성된 필라멘트들은 약 900미터/분의 표면속도에서 작동하는 권사기로 감긴다. 물은 형성된 필라멘트로부터 셀룰로오스를 침전시키는데 사용된다. 물은 권사기에 앞서 필라멘트에 분사하는데 이용된다.At the bottom of the voids, the formed filaments are wound with a winder operating at a surface speed of about 900 meters / minute. Water is used to precipitate cellulose from the formed filaments. Water is used to spray the filament before the winder.

모아진 필라멘트(MBA-20)는 세척되고 건조된 후 섬도, 건조강도, 건조연장, 습식강도, 습식연장, 고리강도 및 세동 특성들을 갖기 위해 예시 1에서 상기에 묘사된 테스트를 받는다. 다음 값들이 측정되었다.:The collected filaments (MBA-20) are washed and dried and then subjected to the tests depicted above in Example 1 to have fineness, dry strength, dry extension, wet strength, wet extension, ring strength and fibrillation properties. The following values were measured:

섬도(dtex) 1.12Fineness 1.12

건조강도(cN/tex) 42.10Drying Strength (cN / tex) 42.10

습식강도(cN/tex) 28.10Wet Strength (cN / tex) 28.10

건조연장(%) 10.60Drying Extension (%) 10.60

습식연장(%) 13.10Wet Extension (%) 13.10

고리강도(cN/tex) 16.40Ring Strength (cN / tex) 16.40

세동지수 2.00Defibrillation Index 2.00

평균직경(미크론) 9.40Average diameter (microns) 9.40

직경 변화성(CV%) 21.00Diameter Variation (CV%) 21.00

Claims

리오셀 섬유를 형성하기 위한 공정에 있어서,In the process for forming a lyocell fiber,

셀룰로오스로부터 도프를 형성하고;Forming dope from cellulose;

복수개의 오리피스를 통해 유동 가스흐름으로 도프를 압출시키며;Extruding the dope through a plurality of orifices with a flowing gas stream;

실질적으로 연속적인 연장 필라멘트를 형성하기 위해 유동가스흐름으로 필라멘트를 신장시키고;Stretching the filaments with a flowing gas stream to form a substantially continuous elongated filament;

필라멘트의 길이에 평행한 방향에서 필라멘트에 외력을 가하며, 이 외력은 가스흐름 또는 중력과는 다른 무언가에 의해 공급되고;Exerts an external force on the filament in a direction parallel to the length of the filament, the external force being supplied by gas flow or something other than gravity;

필라멘트를 재생시키는 것을 특징으로 하는 공정.Regenerating the filament.

제 1항에 있어서, 가스흐름이 실질적으로 도프가 오리피스를 통해 압출되는 방향에 평행한 것을 특징으로 하는 공정.The process of claim 1 wherein the gas flow is substantially parallel to the direction in which the dope is extruded through the orifice.

제 1항에 있어서, 외력이 기계장치에 의해 공급되는 것을 특징으로 하는 공정.The process of claim 1 wherein external force is supplied by the mechanism.

제 3항에 있어서, 기계장치가 감는 롤러인 것을 특징으로 하는 공정.The process according to claim 3, wherein the mechanism is a winding roller.

제 4항에 있어서, 감는 롤러는 필라멘트가 가스흐름에 의해 이동되는 속도보 다 더 큰 표면속도에서 작동되는 것을 특징으로 하는 공정.5. The process of claim 4, wherein the winding roller is operated at a surface speed greater than the speed at which the filament is moved by the gas flow.

제 3항에 있어서, 기계장치는 다공성 벨트인 것을 특징으로 하는 공정.The process of claim 3 wherein the mechanism is a porous belt.

제 3항에 있어서, 다공성 벨트는 필라멘트가 가스흐름에 의해 이동되는 속도보다 더 큰 표면속도에서 작동되는 것을 특징으로 하는 공정.4. The process of claim 3 wherein the porous belt is operated at a surface velocity greater than the rate at which the filament is moved by the gas flow.

제 1항에 있어서, 유동 가스흐름으로 필라멘트를 신장시키는 단계가 필라멘트의 직경을 감소시키는 것을 특징으로 하는 공정.The process of claim 1 wherein stretching the filament with a flowing gas stream reduces the diameter of the filament.

제 1항에 있어서, 외력이 적용되는 단계가 필라멘트의 직경을 감소시키는 것을 특징으로 하는 공정.The process of claim 1 wherein the step of applying an external force reduces the diameter of the filament.

제 5항에 있어서, 표면속도가 약 200 내지 약 1000미터/분의 범위인 것을 특징으로 하는 공정.6. The process of claim 5 wherein the surface speed is in the range of about 200 to about 1000 meters / minute.

제 7항에 있어서, 표면속도가 약 200 내지 약 1000미터/분의 범위인 것을 특징으로 하는 공정.8. The process of claim 7, wherein the surface speed is in the range of about 200 to about 1000 meters / minute.

리오셀 섬유에 있어서, 이 섬유가 제 1항의 공정에 의해 만들어지는 것을 특 징으로 하는 섬유.A lyocell fiber, wherein the fiber is made by the process of claim 1.

제 12항에 있어서, 리오셀 섬유가 약 1.0 데니어보다 작은 것을 특징으로 하는 섬유.13. The fiber of claim 12, wherein the lyocell fiber is less than about 1.0 denier.