KR100865135B1

KR100865135B1 - 의류용 라이오셀 필라멘트의 제조방법

Info

Publication number: KR100865135B1
Application number: KR1020070035451A
Authority: KR
Inventors: 최재신; 한석종; 이병민
Original assignee: 주식회사 효성
Priority date: 2007-04-11
Filing date: 2007-04-11
Publication date: 2008-10-24
Anticipated expiration: 2027-04-11
Also published as: KR20080092072A

Abstract

본 발명은 단사 섬도 0.5 내지 3.0 데니어, 원사 섬도 20 내지 300데니어 범위를 갖는 의류용 라이오셀 필라멘트로서, (a) 건조 상태에서 측정된 라이오셀 필라멘트가 2.0g/d의 초기 응력에 처해졌을 때 2% 이상 신장하고, (b) 4.0g/d에서는 5% 이상 신장하는 힘-변형 곡선을 가지는 라이오셀 필라멘트에 관한 것이다.

라이오셀, N-메틸모폴린 N-옥사이드, 장섬유사, DP 저하율, 힘-변형 곡선

Description

의류용 라이오셀 필라멘트의 제조방법 {Production Method of Lyocell Filament for the Clothes}

도 1은 라이오셀 필라멘트의 힘-변형(S-S, Stress-Strain) 곡선을 나타낸 그래프로, (a)는 비교 예1의 라이오셀 필라멘트, (b)는 실시 예 1의 라이오셀 필라멘트의 S-S곡선을 나타낸 것이다.

도 2는 라이오셀 제조 공정을 나타낸 개략도이다.

본 발명은 단사 섬도 0.5 내지 3.0 데니어, 원사 섬도 20 내지 300데니어 범위를 갖는 의류용 라이오셀 필라멘트 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 특히 제조공정에 따른 라이오셀 필라멘트의 힘-변형곡선을 조절하여, 의류용으로 적합한 강도와 모듈러스를 가지는 라이오셀 필라멘트에 관한 것이다.

천연섬유의 촉감과 광택, 염색성 및 드레이프성 등의 우수한 특성을 보이는 셀룰로오스 섬유는 레이온 섬유를 시작으로 많은 제조방법들이 제안되어져 왔다. 그러나 레이온 섬유의 경우에는 흡습에 따른 강도와 모듈러스의 저하가 커서 세탁견뢰도 및 내후성에 문제가 있는 것으로 평가되고 있다. 또한 제조 시에 이산화황(CS₂), 황화수소(H₂S) 같은 환경공해물질을 유발하여 인체에 해로운 제조공정이라는 단점이 있다. 그러나 셀룰로오스와 N-메틸모폴린 N-옥사이드(NMMO) 용매를 이용하여 제조되는 라이오셀 섬유는 용매의 전량 회수와 재사용에 따른 무공해 공정이라는 점과 제조된 섬유와 필름이 높은 기계적 강도를 가지는 점 때문에 셀룰로오스를 소재로 한 제품 제조공정에 많이 이용되고 있는 바, 이와 같은 라이오셀 섬유의 제조방법은 미국특허 제3,447,939호를 시작으로 하여 많은 방법이 제안된 바 있다.

미국특허 제4,142,913호, 제4,144,080호, 제4,196,282호 및 제4,246,221호에서는 50% 이하의 수분을 함유한 NMMO 수용액에 셀룰로오스를 팽윤시키고 팽윤된 셀룰로오스를 포함하고 있는 NMMO 수용액으로부터 물을 감압 증류하여 방사원액을 제조한 후에 압출하여 섬유를 만드는 방법을 제안하였다. 이 방법들은 용해부터 방사까지 장시간이 소요되므로 열분해에 의해 중합도(DP)의 저하율이 크게 되어 피브릴화 경향이 높아지는 결과가 초래될 수 있다. 또한 사용되는 에너지의 소비량이 많아서 제조원가를 상승시키는 요인이 될 수 있다.

국제공개특허 WO95/035399호에서는 라이오셀 섬유를 차아염소나트륨수용액에 표백하고 이어서 증기로 처리함으로써 섬유의 중합도를 200 이상 저하시켜 피브릴을 유도한 후에 직물의 제조에 이용하는 방법이 제시되었다. 그러나 이 방법은 직물 제조를 위한 단섬유(Staple Fiber)의 제조 방법이다.

이러한 종래 기술에 따르면, 물성이 우수한 라이오셀 섬유를 얻기 위해서는 피브릴화의 경향을 조절, 특히 피브릴을 억제하는 것이 중요한 조건이 되는 것을 알 수 있다.

따라서 본 발명에서는 초기 응력하에서 고신장성을 나타내도록 라이오셀 필라멘트의 힘-변형곡선을 조절하고, 그리고 액상 농축 NMMO에 펄프를 직접 용해시켜 짧은 시간 내에 용액이 제조되게 하여 DP 저하율을 최소화시켜, DP 저하에 의해 발생하는 피브릴의 발생을 억제함으로써 강도와 모듈러스가 우수할 뿐만 아니라 이후 세탁견뢰도 및 촉감, 광택, 드레이프성 등의 특성이 우수한 의류용 라이오셀 필라멘트를 제조하고자 하였다.

본 발명의 목적은 초기 응력하에서 고신장성을 나타내는 힘-변형 곡선을 가지는 라이오셀 필라멘트를 제공하여, 세탁견뢰도, 촉감, 광택 및 드레이프성 등이 우수한 의류용 라이오셀 섬유를 제공하려고 한다.

또한 본 발명은 액상 농축 NMMO에 5.0~25.0 중량%의 셀룰로오스 분말을 용해시켜 짧은 시간 내에 NMMO용액을 제조함으로써, DP 저하에 의해 발생하는 피브릴의 발생을 억제시켜 강도와 모듈러스 등의 물성이 우수한 의류용 라이오셀 필라멘트를 제공하려고 한다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, (A) 셀룰로오스 시트를 셀룰로오스 분말로 만드는 단계: 및 셀룰로오스 분말 및 액상 농축 N-메틸모폴린 N-옥사이드(NMMO)를 압출기에 공급; 압출기 내에서 분산, 혼합, 전단, 니딩(kneading), 용해 및 계량성능을 부여하도록 스크루가 배열된 압출기를 통해 팽윤화 및 균질화된 셀룰로오스 용액을 제조하는 단계, (B) 상기 셀룰로오스 용액을 오리피스 수가 20~200개인 방사노즐을 통해 압출 방사한 후, 공기층을 통과시켜 응고욕에 도달시키는 단계, (C) 상기 응고욕 내부에는 필라멘트를 수평방향으로 전환하는 롤러(7)가 설치되어 있고, 상기 롤러(7) 표면에 접촉하는 필라멘트의 넓이가 500 ~ 2,000 mm²되도록 조절하여 필라멘트를 얻는 단계, 및 (D) 상기 수득된 필라멘트에 수축을 부여하면서 수세, 건조 및 유제 처리하여 권취하는 단계를 포함하는 의류용 라이오셀 필라멘트의 제조방법이 제공된다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, (1) 필라멘트 수 20∼200개, (2) 단사 섬도 0.5 내지 3.0 데니어이고, 원사 섬도 20 내지 300데니어, (3) 절단하중 0.1∼1.5kgf, (4) 절단신도 3.0∼10.0%, (5) 펄프에서 섬유로의 DP 저하율 300 이하인 라이오셀 필라멘트가 제공될 수 있다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 셀룰로오스 분말은 크기가 5000㎛ 이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 (a) 단계의 압출기와 용액라인에서의 체류시간은 30분 이내인 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 (b)단계에서, 공기층은 길이가 10∼200mm, 공기의 온도는 5℃∼30℃, 공기층 내의 상대습도는 RH10%∼RH50%, 그리고 풍속은 0.5∼10m/sec인 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 피브릴 지수가 4 이하인 라이오셀 필라멘트가 제공될 수 있다.

이하 본 발명을 위한 용액제조, 방사, 수세, 건조 및 권취하는 단계를 포함하는 셀룰로오스 섬유의 제조방법을 보다 구체적으로 설명한다.

본 발명의 라이오셀 필라멘트는 20 내지 200개의 필라멘트로 이루어진 라이오셀 필라멘트로서, (a) 건조 상태에서 측정된 라이오셀 필라멘트가 2.0g/d의 초기 응력에 처해졌을 때 2% 이상 신장하고, (b) 4.0g/d에서는 5% 이상 신장하는 힘-변형 곡선을 가지는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 힘-변형곡선을 가지는 라이오셀 필라멘트는 초기 응력하에서 고신장성을 나타내므로, 의류용 섬유로서 매우 우수한 촉감 및 드레이프성을 지니게 된다.

본 발명은 상기와 같은 힘-변형곡선을 가지는 라이오셀 필라멘트를 제조하기 위하여, (A) 셀룰로오스 시트를 셀룰로오스 분말로 만드는 단계: 및 셀룰로오스 분말 및 액상 농축 N-메틸모폴린 N-옥사이드(NMMO)를 압출기에 공급; 압출기 내에서 분산, 혼합, 전단, 니딩(kneading), 용해 및 계량성능을 부여하도록 스크루가 배열된 압출기를 통해 팽윤화 및 균질화된 셀룰로오스 용액을 제조하는 단계, (B) 상기 셀룰로오스 용액을 오리피스 수가 20~200개인 방사노즐을 통해 압출 방사한 후, 공 기층을 통과시켜 응고욕에 도달시키는 단계, (C) 상기 응고욕 내부에는 필라멘트를 수평방향으로 전환하는 롤러(7)가 설치되어 있고, 상기 롤러(7) 표면에 접촉하는 필라멘트의 넓이가 500 ~ 2,000 mm² 되도록 조절하여 필라멘트를 얻는 단계, 및 (D) 상기 수득된 필라멘트에 수축을 부여하면서 수세, 건조 및 유제 처리하여 권취하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.

본 발명에서는 쌍축압출기를 사용하여 액상 농축 NMMO에 크기가 5000㎛ 이하의 셀룰로오스 분말을 용해시켜 셀룰로오스 용액을 제조하였다. 이 때 팽윤/니딩 구간의 온도는 65∼85℃로 조절하여 충분히 팽윤되도록 유도하였으며, 용해 구간의 온도는 90∼110℃로 조절하여 균일하게 용해되도록 조절하였다. 또한 압출기 및 용액라인 내에서 용액이 체류하는 총 체류시간을 30분 이내로 조절하여 DP의 저하율을 최소화한다.

또한 방사공정에서는 직경 100∼300㎛이고, 길이 200∼2400㎛인 오리피스로서, 상기 직경과 길이의 비(L/D)가 2∼8배이고, 그리고 오리피스 개수는 20∼200개인 방사 노즐을 통해 상기 방사원액을 압출 방사하였다.

방사노즐을 통과한 섬유상의 방사원액이 상부 응고액 속에서 응고될 때, 유체의 직경이 크게 되면 표면과 내부 사이에 응고속도의 차이가 커지므로 치밀하고 균일한 조직의 섬유를 얻기가 힘들어진다. 그러므로 셀룰로오스 용액을 방사할 때에는 동일한 토출량이라도 적절한 공기층을 유지하면서 방사된 섬유가 보다 가는 직경을 지니면서 응고액 속으로 입수할 수 있다. 너무 짧은 공기층 거리는 빠른 표 면층 응고와 탈용매 과정에서 발생하는 미세공극 발생 분율이 증가하여 연신비 증가에 방해가 되므로 방사 속도를 높이기 힘든 반면, 너무 긴 공기층 거리는 필라멘트의 점착과 분위기 온도, 습도의 영향을 상대적으로 많이 받아 공정안정성을 유지하기 힘들다.

따라서 본 발명의 공기층은 바람직하게는 10∼200mm, 더욱 바람직하게는 20∼100mm이다. 상기 공기층을 통과할 때는, 필라멘트를 냉각, 고화시켜 융착을 방지함과 동시에 응고액에 대한 침투저항성을 높이기 위해 냉각공기를 공급하며, 공기층의 분위기를 파악하기 위해 냉각공기 공급 장치 입구와 필라멘트 사이에 센서를 부착하여 온도와 습도를 모니터링하여 온도 및 습도를 조절한다. 일반적으로 공급되는 공기의 온도는 5℃∼30℃의 범위로 유지한다. 온도가 5℃ 미만인 경우에는 필라멘트 고화가 촉진되어 고속방사에 불리할 뿐만 아니라 냉각을 위해 과도한 경비가 소요되며, 30℃ 초과인 경우에는 토출 용액의 냉각효과가 떨어져 사절이 발생하기 쉽다.

또한 공기 내 수분 함량도 필라멘트의 응고과정에 영향을 줄 수 있는 중요한 인자인 바, 공기층 내의 상대습도는 RH10%∼RH50%로 조절해야 한다. 보다 상세히는, 노즐 부근에서는 RH10%∼RH30%의 건조된 공기, 응고액 부근에서는 RH30% ∼ RH50%의 습한 공기를 부여하는 것이 필라멘트의 응고속도와 방사노즐 표면의 융착 측면에서 안정성을 높일 수 있다. 냉각공기는 수직으로 토출되는 필라멘트의 측면에 수평으로 불게 하고, 풍속은 0.5∼10m/sec 범위가 유리하며 더욱 바람직하게는 1∼7m/sec 범위가 안정하다. 풍속이 너무 낮으면, 냉각공기는 공기층으로 토출되는 필라멘트 주위의 다른 대기조건을 막을 수 없으며 방사 노즐 상에서 냉각공기가 가장 늦게 도달하는 필라멘트의 고화속도 차이 및 사절을 유발하여 균일한 필라멘트를 제조하기 힘들고, 너무 높으면 필라멘트 사도가 흔들려 점착의 위험성을 유발하고 균일한 응고액 흐름을 방해하므로 방사안정성을 저해한다.

본 발명에서 사용하는 응고욕의 조성은 NMMO 수용액의 농도가 5∼40%가 되도록 한다. 응고욕을 필라멘트가 통과할 때, 방사속도가 50m/min 이상 증가하면 필라멘트와 응고액과의 마찰에 의해 응고액의 흔들림이 심해진다. 연신배향을 통해 우수한 물성과 방사 속도를 증가시켜 생산성을 향상시키는 데 있어 이와 같은 현상은 공정안정성을 저해하는 요인이 되므로 응고욕 크기와 형태, 응고액의 흐름과 양 등을 고려한 응고욕 설계를 통해 최소화하도록 할 필요가 있다.

본 발명에 따른 수세 단계에서는, 수축을 부여하기 위하여 각각의 구동 모터를 가지는 롤러를 상단과 하단에 위치시켜 필라멘트가 주행하면서 각 단의 상/하부 롤러 사이의 속도 차에 의한 수축을 부여할 수 있도록 조절하였다.

상기 수세가 완료된 필라멘트를 건조 및 유제 처리하여 권취한다. 건조, 유제처리 및 권취 공정은 공지되어 있는 통상의 방법에 따른다. 건조 및 권취 공정을 거쳐 의류용 라이오셀 필라멘트로 사용된다.

본 발명에 따라 제조된 라이오셀 필라멘트는 건조 상태에서 측정된 라이오셀 필라멘트가 2.0g/d의 초기 응력에 처해졌을 때 2% 이상 신장하고, 4.0g/d에서는 5% 이상 신장하는 힘-변형 곡선을 가진다. 본 발명의 힘-변형곡선을 가지는 라이오셀 필라멘트는 상기에서 제시한 필라멘트 제조 조건들, 특히 용액라인 체류시간, 공기 층 길이, 냉각풍속, 냉각습도 및 온도를 유기적으로 결합함으로써 2.0g/d의 초기 응력에 처해졌을 때 2% 이상 신장하고, 4.0g/d에서는 5% 이상 신장하는 의류용 사로 적합한 사의 힘-변형 곡선을 갖는 라이오셀 필라멘트가 완성된다.

본 발명의 힘-변형 곡선에 영향을 주는 인자는 필라멘트의 결정배향도이다. 결정배향도는 0.80 이상이 바람직하고, 더 바람직하게는 0.90 이상이다. 결정배향도가 0.8 미만이면, 분자쇄 배향이 불충분하여 필라멘트의 강력 저하로 인하여 본 발명의 힘-변형 곡선을 갖는 것이 불가능하다. 결정배향도에 영향을 주는 공정 인자로서는 용매에 대한 라이오셀의 농도, 오리피스의 길이/직경비, 냉각조건, 응고욕 온도, 연신온도 및 연신비 등이 있다. 이러한 여러 가지 공정 인자들을 적절히 조절함으로써 필라멘트의 결정배향도를 0.80 이상으로 조절할 수 있다.

또 다른 본 발명의 힘-변형 곡선에 영향을 주는 인자는 필라멘트의 밀도이다. 필라멘트의 밀도는 1.25 내지 1.34g/cm³인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 1.29 내지 1.32g/cm³이다. 필라멘트 내에 공극이 많이 존재하거나, 스킨코어 구조로 지나치게 발달하면 필라멘트의 밀도가 1.25g/cm³ 미만이어서 치밀성 및 강력이 부족하여 본 발명의 힘-변형 곡선을 갖지 못한다. 1.34g/cm³ 초과하면 코드의 신도가 지나치게 감소한다. 특히 필라멘트의 밀도에 영향을 주는 공정 인자로서는 용매에 대한 라이오셀의 농도, 노즐의 직경/길이비, 공기층 길이, 냉각조건, 응고욕 조성비 및 응고욕 온도 등이 있다. 이러한 여러 가지 공정인자들을 적절히 조절함으로써 필라멘트의 밀도를 바람직한 상기 범위로 조절할 수 있다.

본 발명의 필라멘트 힘-변형 곡선에 영향을 많이 주는 인자는 응고욕(6) 내부의 수평방향으로 전환하는 롤러(7)에서의 사의 접촉 넓이다. 사의 접촉 넓이를 조절함으로써 바람직한 본 발명의 필라멘트의 힘-변형 곡선을 얻을 수 있다. 응고욕(6)에 유입된 멀티필라멘트는 응고욕 내부에 설치된 롤러(7)와 일정한 넓이의 접촉 면적을 갖는다. 롤러 표면에 멀티필라멘트 사가 접촉하는 넓이는 500 ~ 2,000 mm² 인 것이 바람직하다. 만약 롤러(7) 표면에 멀티필라멘트 사가 접촉하는 넓이가 500mm² 보다 작으면 멀티필라멘트 내에 존재하는 용매가 탈용매 과정에서 발생하는 미세공극 발생분율이 지나치게 증가하여 모노 필라멘트의 밀도가 지나치게 낮아 연신이 어렵다. 반대로 만약 롤러(7) 표면에 멀티필라멘트 사가 접촉하는 넓이가 2,000mm² 보다 크면, 롤러(7)와 필라멘트간 접촉에 의한 핀사 유발 같은 문제가 발생하여 공정 안정성이 떨어진다. 그러므로 적절한 접촉 면적을 가지게 하여 필라멘트가 최대 연신성을 획득할 수 있도록 알맞게 조정되어야 한다.

롤러 표면에 멀티필라멘트 사가 접촉하는 넓이를 조절하기 위하여, 롤러에서의 사의 퍼짐을 일정하게 유지할 수 있도록 하는 일정한 형태의 가이드를 적용하여 롤러에 권취되는 사폭을 조절할 수 있다. 예들 들면 가이드 형태가 좁은 브이홈의 형태이면 사폭이 줄어들어 결국 접촉 넓이가 줄어들고, 가이드가 플랫한 형태이면 사폭이 커져 접촉 넓이가 증가한다.

이하, 구체적인 실시 예 및 비교 예를 가지고 본 발명의 구성 및 효과를 상세히 설명하겠지만, 이들 실시 예는 단지 본 발명을 명확하게 이해시키기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 실시 예 및 비교 예에서 제조된 사의 물성을 하기와 같은 방법으로 평가하였다.

(a) 중합도(DP_w)

용해한 셀룰로오스의 고유점도[IV]는 우베로드점도계를 이용하여 ASTM D539-51T에 따라 만들어진 0.5M 큐프리에틸렌디아민 히드록사이드 용액으로 25±0.01℃의 온도와 0.1∼0.6 g/dl의 농도범위에서 측정하였다. 고유점도는 비점도를 농도에 따라 외삽하여 구하며 이를 마크-호우윙크의 식에 대입하여 중합도를 구한다.

[IV] = 0.98×10^-2DP_w ⁰ ^.9

(b) 절단하중(kgf) 및 절단신도(%)

20℃, 65%RH의 표준상태에 24시간 이상 방치한 다음 107℃로 2시간 건조후에 인스트롱사의 저속 신장형 인장시험기를 이용하여 시료장 200mm, 인장속도 200mm/min으로 측정한다.

(c) 피브릴지수

본 발명에서 제조된 셀룰로오스 섬유는 아래의 방법을 이용하여 피브릴화 지수(F.I.)를 평가하였다. 피브릴을 강제로 유발시키기 위해 25℃의 물이 담긴 250 ml 엘렌메이어 플라스크(Erlenmeyer Flask)(좁은 목)에 길이가 10 mm가 되는 멀티필라멘트 50개를 넣고 직경 5 mm 스테인리스 금속 볼 10개를 마그네틱 교반기(마그네틱 바 40L×10mmφ)를 이용하여 10 rpm으로 30분간 회전시킨 후 건조시켜 광학현미경을 통해 피브릴화 지수(F.I.)를 평가하였다.

섬유의 샘플을 피브릴화의 증가정도에 따라 배열하였다. 각 샘플로부터 기준 섬유장을 측정하여, 기준 장에 따른 피브릴수를 세고, 각 피브릴의 길이를 측정하고, 평균 피브릴 길이를 계산한 다음 피브릴수와 곱하여 얻어진 값을 각 섬유에 대하여 정하였다.

상기 값의 최고치를 나타내는 섬유가 가장 피브릴화된 섬유이고, 기준이 되는 임의의 값으로 피브릴화 지수 10을 정하고, 전체적으로 피브릴화하지 않은 섬유에 대하여 피브릴화 지수를 0으로 하고, 나머지 섬유를 1에서 10의 범위에서 피브릴화 정도에 따라 적당한 값을 정하는 방법으로 배열하였다.

< 실시 예 1, 2, 3 >

중량 평균 중합도가 850인 미국의 벅키(Buckeye)사의 V-60 셀룰로오스 시트를 100메쉬 사이즈의 필터가 장착된 분쇄기에 넣어 크기가 5000㎛ 이하인 셀룰로오스 분말을 제조하고, 상기 셀룰로오스 분말을 NMMO에 용해시켰다. 이 때 NMMO 및 용액의 산화를 방지하기 위한 산화방지제는 최종 셀룰로오스에 대해 0.075중량%가 되도록 용해하였다.

상기 셀룰로오스 용액을 스크류식 공급기로 압출기를 사용하여 압출기 팽윤구역에서 온도는 65∼85℃로 상승하게 하여 셀룰로오스 분말을 NMMO 용액에 충분히 팽윤시킨 다음, 압출기의 용해구역에서 각 블록온도를 95∼110℃로 유지하고, 스크류를 200rpm으로 작동시켜 완전히 용해시킨 후에 노즐을 통해 배출하였다.

이 때 압출기로부터 방사노즐까지 용액이 체류하는 시간을 조절함으로써 DP저하율을 최소화하고자 하였다.

상기 셀룰로오스 용액으로, 최종 필라멘트 섬도가 50∼200 데니어가 되도록 조절하여 건습식 방사하였다.

세부 방사조건 및 섬유 특성 분석결과는 표 1에 나타내었다.

[표 1]

시료	실시예 1	실시예 2	실시예 3
셀룰로오스 농도(%)	9.5	10.5	12.0
압출기 팽윤구간 온도(℃)	63	72	81
압출기 최종 블록 온도(℃)	95	97	102
용액 체류시간(min)	15	20	26
방사 후 섬유 데니어	55	70	150
방사 후 필라멘트 중합도	590	680	640
필라멘트 절단하중(kgf)	0.22	0.32	0.56
필라멘트 절단신도(%)	6.2	6.8	8.8
피브릴지수	4	4	4
2.0g/d에서 신도(%)	2.5	2.7	3.2
4.0g/d에서 신도(%)	6.1	6.4	6.7
결정화배향도	92	93	96
밀도	1.295	1.298	1.302
롤러와 사접촉넓이(mm²)	1200	1500	800

< 비교 예 1, 2, 3 >

비교 예 1, 2에서는 롤러와 사의 접촉 넓이를 각각 2500, 400mm² 변경시킨 것을 제외하고는 실시 예 2와 동일한 조건으로 제조하였다.

비교 예 3에서는 용액 체류시간을 34분으로 변경시킨 것을 제외하고는 실시 예 2와 동일한 조건으로 제조하였다.

[표 2]

시료	비교예 1	비교예 2	비교예 3
셀룰로오스 농도(%)	10.5	10.5	10.5
압출기 팽윤구간 온도(℃)	72	72	72
압출기 최종 블록 온도(℃)	97	97	97
용액 체류시간(min)	20	20	34
방사 후 섬유 데니어	70	70	70
방사 후 필라멘트 중합도	680	680	680
필라멘트 절단하중(kgf)	0.35	0.37	0.38
필라멘트 절단신도(%)	4.5	4.8	4.6
피브릴지수	6	7	8
2.0g/d에서 신도(%)	1.9	1.6	1.8
4.0g/d에서 신도(%)	4.9	4.4	4.4
결정화배향도	88	82	73
밀도	1.260	1.268	1.260
롤러와 사접촉넓이(mm²)	2500	400	1500

본 발명은 액상 농축 N-메틸모폴린 N-옥사이드(NMMO)에 5.0∼25.0중량%의 셀룰로오스 분말을 직접 용해시키고 용액라인에서의 체류시간을 30분 이내로 짧게 하여 DP의 저하를 막음으로써 피브릴의 발생이 억제된 의류용 라이오셀 필라멘트를 제조할 수 있다. 또한 본 발명의 라이오셀 필라멘트는 (a) 건조 상태에서 측정된 라이오셀 필라멘트가 2.0g/d의 초기 응력에 처해졌을 때 2% 이상 신장하고, (b) 4.0g/d에서는 5% 이상 신장하는 힘-변형 곡선을 가지기 때문에, 즉 초기 응력하에서 고신장성을 나타내므로, 의류용 섬유로서 매우 우수한 촉감 및 드레이프성을 지 닐 수 있다. 또 본 발명에 의하여 제조된 의류용 라이오셀 필라멘트는 우수한 물성, 예를 들어, 촉감, 광택, 흡습시의 강도유지율 등을 가질 수 있다.

Claims

(A) 셀룰로오스 시트를 셀룰로오스 분말로 만드는 단계, 및 셀룰로오스 분말 및 액상 농축 N-메틸모폴린 N-옥사이드(NMMO)를 압출기에 공급, 압출기 내에서 분산, 혼합, 전단, 니딩(kneading), 용해 및 계량성능을 부여하도록 스크루가 배열된 압출기를 통해 팽윤화 및 균질화된 셀룰로오스 용액을 제조하는 단계;

(B) 상기 셀룰로오스 용액을 오리피스 수가 20~200개인 방사노즐을 통해 압출 방사한 후, 공기층을 통과시켜 응고욕에 도달시키는 단계;

(C) 상기 응고욕 내부에는 필라멘트를 수평방향으로 전환하는 롤러(7)가 설치되어 있고, 상기 롤러(7) 표면에 접촉하는 필라멘트의 넓이가 500 ~ 2,000 mm² 가 되도록 조절하여 필라멘트를 얻는 단계; 및

(D) 상기 수득된 필라멘트에 수축을 부여하면서 수세, 건조 및 유제 처리하여 권취하는 단계를 포함하는 의류용 라이오셀 필라멘트의 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 (A) 단계에서 압출기 및 용액라인에서의 체류시간은 30분 이내인 것을 특징으로 하는 제조방법.
(a) 건조 상태에서 측정된 라이오셀 필라멘트가 2.0g/d의 초기 응력에 처해졌을 때 2% 이상 신장하고, (b) 4.0g/d에서는 5% 이상 신장하는 힘-변형 곡선을 가지고, 하기의 물성을 가지는 것을 특징으로 하는 라이오셀 필라멘트.

(1) 필라멘트 수 20∼200, (2) 단사 섬도 0.5 내지 3.0 데니어, 원사 섬도 20 내지 300데니어, (3) 절단하중 0.1∼1.5kgf, (4) 절단신도 6.0∼10.0%, (5) 펄프에서 섬유로의 DP저하 300 이하 (6) 피브릴 지수 4 이하