DE69733415T2

DE69733415T2 - Auf fibrillen basierende fasern, methode zu deren herstellung, dabei verwendete spinndüse und damit hergestellte formkörper

Info

Publication number: DE69733415T2
Application number: DE69733415T
Authority: DE
Inventors: Yoshihiko Otake-shi HOSAKO; Teruyuki Otake-shi YAMADA; Katsuhiko Otake-shi SHINADA; Hideaki Otake-Shi Habara; Shigeki Otake-shi OGAWA; Sadatoshi Otake-shi NAGAMINE; Keiji Otake-shi HIROTA; Takashi Otake-shi KOZAKURA
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 1996-03-06
Filing date: 1997-03-04
Publication date: 2006-04-27
Anticipated expiration: 2017-03-05
Also published as: BR9710713A; WO1997033018A1; CN1109137C; EP0908541B1; CN1216075A; EP0908541A1; CA2247423A1; EP0908541A4; US6248267B1; RU2156839C2; DE69733415D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf diskontinuierliche fibrillierte Fasern aus einer Polymerlösung, in welche makromolekulare Polymere mit einer Filmbildungsfähigkeit in einem Lösungsmittel aufgelöst sind, auf oberflächenfibrillierte Fasern, und auf gespaltene Fasern, die Fibrillen und Fibrilfasern, die derartige Fasern umfassen, enthalten. Darüber hinaus bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Herstellungsverfahren für Fibrilfasern und auf eine Spinndüse, welche vorzugsweise bei deren Herstellung verwendet wird.
Diskontinuierliche fibrillierte Fasern werden vorzugsweise als ein Rohmaterial zum Erhalten von Fäden oder blattförmigem Material, wie etwa nicht gewebtem Tuch oder dergleichen verwendet. Derartige Fasern werden durch Pulpe dargestellt. In letzter Zeit ist auf den Gebieten, die eine hohe Filtrierungsfähigkeit mit geringem Druckverlust benötigen, wie etwa Luftfiltern und dergleichen, die effektive Verwendung von extrem dünnen Fasern mit einer großen Oberfläche benötigt worden. Die Verwendung von fibrillierten Fasern ist vorgeschlagen worden, um die Oberfläche zu vergrößern und die Filtrierungseffizienz zu verstärken.
Eine große Anzahl von Herstellungsverfahren für diskontinuierliche fibrillierte Fasern, die aus Materialien in nicht gewebtem Tuch, Papier und dergleichen verwendet werden, ist bekannt gewesen.
Zum Beispiel wird in der japanischen Patentanmeldung, zweite Veröffentlichungsnummer Sho 35-11851, ein Verfahren diskutiert, in welchem, wenn eine Polymerlösung in ein Koagulierungsbad entladen wird und das Polymer ausgefällt und koaguliert wird, die Polymergranulen, welche in einem geschwollenen Zustand sind, oder die faserigen Materialien, welche in einem geschwollenen Zustand sind, werden einer Deformierung oder Schlagen mittels einer zweckmäßigen Scherwirkung unterzogen, und hierdurch wird ein Pulpematerial, das fibrillierte Fasern enthält, erhalten. Die Verwendung von Hochgeschwindigkeitsbewegung unter Verwendung eines Agitators mit einem Winkel an der Rotationsoberfläche eines Paddels oder einer Klinge oder alternativ die Entladung der Polymerlösung und Luft gleichzeitig in das Koagulierungsbad aus einer Zwei-Fluiddüse werden als Verfahren zum Anlegen von Scherung offenbart.
Jedoch ist das Pulpematerial, das mittels eines derartigen Verfahrens erhalten wird, in einer fibrillenartigen Gestalt mit einer Vielzahl von tentakelförmigen Vorsprüngen, wobei deren kleinste Abmessung 10 Mikron nicht übersteigt, oder ist in einer Dünnfilmgestalt oder einer Rippengestalt, so dass deren Gestalt unzureichend als eine fibrillierte Faserstruktur gesteuert wird.
Das Flash-Spinn-Verfahren, das in der japanischen Patentanmeldung, erste Veröffentlichungsnummer Sho 40-28125 und in der japanischen Patentanmeldung, erste Veröffentlichungsnummer Sho 41-6215 offenbart ist, als ein Verfahren zum Herstellen von kontinuierlichen Fasern (Plexifilamenten) einer großen Anzahl von fibrillierten Fasern bekannt.
In diesem Spinnverfahren wird eine kristalline Polymerlösung, welche bei einer Temperatur ist, die höher als der Standardsiedepunkt der Lösung und in dem spontanen Dampfdruckbereich oder bei einem höheren Druck als dieses ist, in einen Niedrigdruckbereich aus einer zweckförmig geformten Öffnung extrudiert, und hierdurch verflüchtigt sich das Lösungsmittel heftig, und die Mehrzahl der extrudierten Polymere ist verzogen, und hierdurch werden kontinuierliche fibrillierte Fasern ausgebildet. Dieses Verfahren benötigt die sofortige Verflüchtigung des Lösungsmittels, so dass es notwendig ist, ein Lösungsmittel mit einem relativ niedrigen Siedepunkt, Benzol, Toluol, Cyclohexan, Methylenchlorid oder dergleichen zu verwenden, und darüber hinaus ist es notwendig, ein Polymer auszuwählen, welches eine gleichförmige Lösung in dem Lösungsmittel ausbildet, das unter Hochdruck und hohen Druckbedingungen verwendet wird, und welches darüber hinaus nicht in diesem Lösungsmittel löslich ist, wenn in einen Niedrigdruckbereich extrudiert, so dass die Zusammensetzung der erhaltenen fibrillierten Fasern begrenzt wird.
Darüber hinaus beinhaltet dieses Verfahren die Verwendung von Lösungsmitteln mit niedrigem Siedepunkt und die Beibehaltung des Hochdruck- und Hochtemperaturzustandes, so dass dies nicht industriell vorteilhaft ist. Darüber hinaus sind die erhaltenen Fasern Plexifilamente, und es ist schwierig, diskontinuierliche fibrillierte Fasern unter Verwendung eines derartigen Verfahrens auszubilden.
Verbesserungen der Flash-Spin-Technologie, welche als Verfahren zum Herstellen von diskontinuierlichen Fasern dienen, werden in der japanischen Patentanmeldung, zweite Veröffentlichungsnummer Sho 48-1416, japanischen Patentanmeldung, zweite Veröffentlichungsnummer Sho 54-39500 und der japanischen Patentanmeldung, erste Veröffentlichungsnummer Hei 6-207309 offenbart.
Ein Verfahren zum Erhalten von fibrillierten Fasern, in dem eine wässrige Dispersionslösung extrudiert wird, die erhalten wird, indem ein geschmolzenes Polymer in einer großen Menge von Wasser zusammen mit zusätzlichem Wasser in einem Niedrigdruckbereich dispergiert wird, wird in der japanischen Patentanmeldung, zweite Veröffentlichungsnummer Sho 48-1416 offenbart.
Jedoch ist es in diesem Verfahren notwendig, einen Extruder mit einem speziellen Aufbau zu verwenden, da das Polymer in einer großen Menge von Wasser dispergiert wird, und dies nicht leicht erreicht werden kann.
Ein Verfahren zum Erhalten von diskontinuierlichen fibrillierten Fasern, in welchem kontinuierliche fibrillierte Fasern durch das plötzliche Herabsenken des Drucks auf eine Mischung von zwei Flüssigkeiten, eingeschmolzenes Polymer, und ein Lösungsmittel erhalten werden, diese mittels eines Wasserdampfstroms gezerrt werden und die Fasern so gezerrt werden, ist in der japanischen Patentanmeldung, zweite Veröffentlichungsnummer 54-39500 offenbart. Ein Verfahren ist in der japanischen Patentanmeldung, erste Veröffentlichungsnummer Hei 6-207309 offenbart, in welcher ein inertes Fluid in Kontakt mit flashgesponnenen Fasern gebracht wird, und mittels der geeigneten Einstellung der volumetrischen Stromrate des inerten Fluids und des Lösungsmitteldampfes Diskontinuität erreicht wird.
Jedoch beinhalten diese Verfahren auch Hochdruckanwendungen.
Ein Verfahren, welches zur Verringerung dieses Hochdrucks dient, wird in der japanischen Patentanmeldung, erste Veröffentlichungsnummer Sho 51-19490 offenbart; in diesem Verfahren wird eine Lösung eines thermoplastischen Polymers und eines Lösungsmittels bei einem Druck unterhalb des kritischen Lösungsdruckes und einer Temperatur unterhalb der Niedrigtemperatur-kritischen Lösungstemperatur ausgebildet, und eine Emulsion, die diese Lösung als ein Dispersoid und Wasser als ein Dispergiermittel verwendet, wird in einen Niedrigdruckbereich zusammen mit einem unter Druck gesetzten Gas unter Verwendung einer Zwei-Fluiddüse gesprüht.
Obwohl der Druck in diesem Verfahren niedriger ist, ist es jedoch noch notwendig, die Emulsion bei einem Druck innerhalb eines Bereichs von 10 bis 20 Atmosphären beizubehalten.
Ein Herstellungsverfahren für Pulpematerialien, welches nicht die Verwendung von Hochdrucken benötigt, ist in der japanischen Patentanmeldung, erste Veröffentlichungsnummer Sho 61-12912 offenbart; in diesem Verfahren wird ein aromatisches Polyamid in Sulfolan aufgelöst, und diese Lösung wird unter Verwendung eines Hochtemperaturgases unter Bedingungen, die hohe Scherkräfte erzeugen, dispergiert. In diesem Verfahren werden die Verwendung einer Zwei-Fluiddüse und die Verwendung von Wasser als das Hochtemperaturgas vorgeschlagen.
Jedoch ist die Viskosität der Polymerlösung, welche in diesem Verfahren verwendet wird, innerhalb eines Bereichs von 10 cP bis 10⁵ cP, und dies ist im Vergleich mit der Viskosität von Polymerlösungen, die bei dem Nassspinnen von gewöhnlichen Fasern verwendet werden, niedrig, so dass dieses Verfahren schwierig für weithin verwendete Polymere zu verwenden ist. Darüber hinaus sind die erhaltenen Substanzen in Pulverform und sind nicht in nicht gewebten Stoffen für die Verwendung zweckmäßig, welche in Filteranwendungen und dergleichen verwendet werden.
Darüber hinaus wird ein Verfahren in der japanischen Patentanmeldung, erste Veröffentlichungsnummer Hei 2-234909 zur Herstellung von Sub-Denier-Fasern aus lyotropischen Flüssigkristallpolymeren offenbart. In diesem Verfahren wird eine optisch anisotrope Polymerlösung in einer Kammer extrudiert, und in dieser Kammer strömt ein unter Druck gesetztes Gas um das Polymer und in Kontakt damit, und dieses bewegt sich in der Richtung des Stromes, und das Polymer und das Gas treten beide durch einen Spalt in einen Niedrigdruckbereich, und während dieser Strom ausgedünnt wird, wird der Durchtritt bei einer ausreichenden Geschwindigkeit durchgeführt, um in Fasern zu spalten, und in diesem Bereich wird der gespaltene Strom in Kontakt mit einem koagulierenden Fluid gebracht.
Jedoch ist es in diesem Verfahren notwendig, eine Polymerlösung mit hoher Viskosität, die aus einer Extrusionsöffnung kommt, durch einen weiteren Spalt zu führen, und es ist wahrscheinlich, dass der Spalt durch die Polymerlösung blockiert wird, so dass dieses Verfahren bei der industriellen Anwendung nicht von Vorteil ist.
Ein Schmelz-Blas-Spinnverfahren, das in der Industrie für. Polyesterfasern und dergleichen verwendet wird, ist ein Verfahren zur Herstellung von Fasern auf der Submikrogrößenordnung. In diesem Verfahren wird ein Polymer in einem geschmolzenen Zustand, welches durch einen Extruder extrudiert wird, dazu gebracht, dass sich zu strecken, auszudünnen und in einem Hochgeschwindigkeitsgasstrom zu verfestigten, und es werden Fasern in der Submikrogrößenordnung erhalten.
Jedoch ist in diesem Verfahren ein thermisch schmelzbares Polymer die Voraussetzung, so dass das Verfahren nicht zur Verwendung mit Polymeren mit einer hohen Schmelztemperatur oder Polymeren, welche thermisch deformierbar sind, zweckmäßig anwendbar ist.
Es gibt auch ein Verfahren, in welchem Insel-in-See-Spinnen eines Polymers mit zwei Komponenten mit verschiedenen Lösungseigenschaften durchgeführt wird, und die Inselkomponenten werden eluiert, um ultradünne Fasern herzustellen.
Jedoch ist es in diesem Verfahren, nachdem die Fasern hergestellt worden sind, notwendig, die Inselkomponenten zu eluieren, und dies ist nicht ökonomisch. Darüber hinaus ist es gegenwärtig schwierig, winzige Fasern vom Insel-in-See-Typ unter Verwendung von Lösungsspinnen zu spinnen, welches ein Spinnverfahren für makromolekulare Substanzen ist, welche thermisch nicht schmelzen.
In der japanischen Patentanmeldung, zweite Veröffentlichungsnummer Sho 52-18291 wird ein Verfahren offenbart, in welchem eine Mischung, die zwei oder mehrere thermoplastische Harze umfasst, welche hydrophob und wechselseitig unlöslich sind, oder diese Mischung mit dazugegebenem anorganischem oder anorganischem Material, erhitzt und geschmolzen, durch eine Schlitzdüse extrudiert wird, und danach in eine Richtung gezogen und in ein Band ausgebildet wird, wobei die Moleküle orientiert werden, Chips, die durch Schneiden dieses Bandes in Längen innerhalb eines Bereiches von 3 bis 50 mm mittels eines physikalischen Drucks fibrilliert werden, und mittels Zugabe eines wasserlöslichen Polymers, Schlagfibrillierung erleichtert wird.
Jedoch ist dieses Verfahren auf thermoplastische Harze anwendbar; dieses Verfahren kann nicht auf Polymere, wie etwa Cellulose, Celluloseacetat, Acrylnitrilpolymere und dergleichen angewendet werden, welche einen vergleichsweise hohen Schmelzpunkt besitzen, thermischer Deformierung unterzogen werden, und schwierig in einen geschmolzenen Zustand zu versetzen sind.
Lösungsspinnen wird als ein Herstellungsverfahren für fibrillierte Fasern von Polymeren verwendet, die schwierig in einen geschmolzenen Zustand zu versetzen sind. In der japanischen Patentanmeldung, erste Veröffentlichungsnummer Hei 3-130411, welche ein Verfahren zum Erhalten von Fasern eines Polymers in der Submikrongrößenordnung unter Verwendung dieses Lösungsspinnen ist, wird eine ultradünne Faser mit einem Durchmesser 2 Mikrometer oder weniger und einem Aspektverhältnis von 1000 oder mehr, welche ein Polymer umfasst, das aus 85 % oder mehr Acrylnitril besteht, offenbart. Das offenbarte Verfahren ist eines, in welchem eine gemischte Lösung aus Polymeren mit verschiedenen Löslichkeiten hergestellt wird, und mit dieser Lösung werden Fasern durch ein herkömmlich bekanntes Spinnverfahren hergestellt, und danach wird ein Polymer eluiert, um eine ultradünne Faser herzustellen.
Jedoch muss, wie in dem Fall der Faser vom Inseln-im-See-Typ, die vorstehend beschrieben wurde, ein Polymer durch Eluieren entfernt werden, so dass dies nicht ökonomisch ist, und angesichts der gegenwärtigen Umweltprobleme ist es notwendig, das Problem der Wiedergewinnung oder Entledigung der eluierten Polymerlösung derart zu lösen, dass dies nicht ein industriell vorteilhaftes Verfahren ist.
Ein Herstellungsverfahren für Pulpe vom Acrylnitriltyp wird in der japanischen Patentanmeldung, erste Veröffentlichungsnummer Hei 3-104915 offenbart in welcher eine Lösung, die 3 bis 10 Gew.% eines Polymers mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 300000 oder darüber enthält, die hauptsächlich aus Acrylnitril besteht, nassgesponnen wird, und in eine Faser mit einer großen Zahl von Poren gebildet wird und anschließend eine Acrylnitrilpulpe mit Fibrillen mit einem Durchmesser von 0,5 Mikrometer oder weniger durch Schlagen erhalten wird.
Jedoch wird in diesem Verfahren, sofort nach dem Schlagen, nur ein Teil zu Fasern mit einem Durchmesser von 0,5 Mikrometern oder weniger und die Hauptfasern verbleiben, so dass derartige Pulpe für Verwendungen, wie etwa Filter und dergleichen, unzureichend ist, welche eine hohe spezifische Oberfläche benötigen. Darüber hinaus besitzen, wenn für künstliches Leder und dergleichen verwendet, die Basisfasern einen unvorteilhaften Effekt auf die Haut, und dies ist nicht erwünscht.
Ein Verfahren zum Erhalten von Fasern mit einem Durchmesser in der Submikrongrößenordnung, die ein Cellulosesystempolymer umfassen, wird in "Seni to Kougyou," Band 48, Nr. 10 (1992) offenbart, in welchen Cellulosefasern in einer Hochdruck-Homogenisiervorrichtung geschlagen werden. Dieses Verfahren zieht einen Vorteil aus den hoch kristallinen Eigenschaften von Cellulose, und das Schlagen der Cellulosefasern, bei denen die Fibrillierung vorangeschritten ist, wird bis auf eine Mikrofibrillengrößenordnung fortgesetzt.
Jedoch benötigt dieses Verfahren die Verwendung einer speziellen Vorrichtung zum Schlagen, so dass dieses nicht breit anwendbar ist. Darüber hinaus kann das Verfahren auf Cellulose angewendet werden; jedoch ist es schwierig, das Verfahren auf Celluloseacetat oder Acrylnitrilsystempolymere anzuwenden, welche nützliche Makromoleküle sind, die nicht thermischem Schmelzen unterzogen sind.
EP-A-0 533 055 offenbart Fibrilsystemfasern mit einer Länge von weniger als ungefähr 1000 Mikron und Durchmessern, die von ungefähr 0,2 bis ungefähr 90 Mikron reichen, die aus Celluloseester hergestellt sind, die so wenigstens eine Art von makromolekularem Polymer mit einer Filmbildungsfähigkeit umfassen. Ferner offenbart EP-A-0 533 055 ein Herstellungsverfahren und eine Spinndüse, wie in der Präambel von Ansprüchen 10 und 20 jeweils dargestellt.
US-A-5 296 286 offenbart ein Verfahren zum Herstellen von Subdenierfasern, das gegebenenfalls Kontaktieren eines Koagulats beinhaltet, das aus einer Öffnung einer Spinndüse mit einem atomisierten Jet von koagulierendem Fluid aus Sprühjetdüsen verlässt, wobei der atomisierte Jet auf den Strahl, der aus der Öffnung kommt, bei einem Abstand von bis zu 10 cm unterhalb der Öffnung auftrifft.
Die vorliegende Erfindung stellt Fibrilsystemfasern bereit, die zur Verwendung in Filtern und künstlichen Ledern geeignet sind und stellt ein industriell vorteilhaftes Herstellungsverfahren für derartige Fibrilsystemfasern bereit. Mit anderen Worten, die vorliegende Erfindung stellt ein Herstellungsverfahren bereit, welches die Herstellung unter Niedrigtemperatur- und Niedrigdruckbedingungen ermöglicht, und darüber hinaus auf makromolekulare Polymere mit einer vergleichsweise hohen Glasübergangstemperatur anwendbar ist, welche nicht bei herkömmlichen Verfahren verwendet werden konnten, und auf makromolekulare Polymere, die Gegenstand einer thermischen Deformierung sind.
Darüber hinaus stellt die vorliegende Erfindung eine Spinndüse bereit, welche zur Verwendung bei der Herstellung von derartigen Fibrilsystemfasern optimal ist.
Die vorstehenden Aufgaben werden erreicht, indem Fibrilsystemfasern gemäß Anspruch 1, ein geformtes Produkt gemäß Anspruch 9, ein Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 10 und eine Spinndüse gemäß Anspruch 20 bereitgestellt wird. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen dargestellt.
Die Fibrilsystemfasern der vorliegenden Erfindung umfassen: Fibrilsystemfasern, die wenigstens eine Art von makromolekularem Polymer mit einer Filmbildungsfähigkeit umfassen, und eine Struktur besitzen, in welcher fibrillierte Fasern von Fibrillen mit einem Durchmesser von 10 Mikrometer oder weniger von Hauptfasern mit einer Breite innerhalb eines Bereichs von 0,1 Mikrometer, und einer Länge innerhalb eines Bereichs von 10 Mikrometern bis 10 cm abzweigen; oder Fibrilsystemfasern, in welchen Fibrillen mit einem Durchmesser von 2 Mikrometern oder weniger die Gesamtheit der Oberfläche von Hauptfasern entlang der Faseraxialrichtung der Hauptfasern bedecken; oder Fibrilsystemfasern, die Fibrillen mit einem Durchmesser von 2 Mikrometern oder weniger umfassen und gespaltene Fasern mit einem Durchmesser von 100 Mikrometern oder weniger, und eine Reihe von Dicken in einer nicht gestuften Weise, und einem Aspektverhältnis (l/d) von 1000 oder mehr; oder Fibrilsystemfasern mit einem Durchmesser von 2 Mikrometern oder weniger und einem Aspektverhältnis (l/d) von 1000 oder mehr, welche durch Schlagen von derartigen Fasern erhalten werden.
Ein Polymer kann verwendet werden, um derartige Fibrilsystemfasern zu erhalten, welches zusätzlich zu dem makromolekularen Polymer mit einer Filmbildungsfähigkeit wenigstens ein anderes Polymer enthält, welches in dem Lösungsmittel dieses Polymers löslich ist, oder ein Polymer kann verwendet werden, welches wenigstens 30 Gew.% eines Celluloseesters enthält, oder ein Polymer kann verwendet werden, welches wenigstens 10 Gew.% eines Acrylnitrilsystempolymers enthält, und ein Polymer enthält, das sich von dem Acrylnitrilsystempolymer unterscheidet, welches in dem Lösungsmittel des Acrylnitrilpolymers löslich ist.
In einem Herstellungsverfahren für derartige Fasern wird eine Polymerlösung, in welcher ein makromolekulares Polymer mit einer Filmbildungsfähigkeit in einem Lösungsmittel aufgelöst ist, durch eine Spinnöffnung geführt und in eine Mischzelle extrudiert, während ein Koagulierungsmittelfluid dieses makromolekularen Polymers gleichzeitig in einer Gasphase in die Mischzelle gesprüht wird, um so in die Errichtung der Entladung der Polymerlösung zu strömen, und das makromolekulare Polymer wird innerhalb der Mischzelle in einem Scherstrom koaguliert, wobei Fibrilsystemfasern gebildet werden, und diese Fasern werden dann aus der Mischzelle zusammen mit dem Lösungsmittel und dem Koagulierungsmittelfluid extrudiert.
Wenn darüber hinaus die makromolekulare Polymerlösung mit einer Filmbildungsfähigkeit aus der Spinnentladungsöffnung entladen wird, wird das Koagulierungsmittel dieses Polymers aus der Koagulierungsmittelfluid-Sprayöffnung bei einem Winkel gesprüht, der mehr als 0°, aber weniger als 90° zu der Richtung der Entladung der Spinnflüssigkeit beträgt, und das Polymer wird in einem Scherstrom koaguliert, und das Koagulum, welches gebildet wird, wird gewaschen; das Koagulierungsmittelfluid ist in einer Gasphase, oder ein gemischtes Fluid der gebildeten Fasern und ein Lösungsmittel und ein Koagulierungsmittelfluid können in einer Gasphase in ein Koagulierungsmittel gesprüht werden, oder ein Dampf kann als das Koagulierungsmittel verwendet werden; auf diese Weise gibt es eine Anzahl von effektiven Herstellungstechniken.
In der vorliegenden Erfindung kann eine Spinnflüssigkeit, in welcher ein Polymer, das wenigstens 30 Gew.% oder mehr eines Celluloseesters enthält, in einem tertiären Aminoxid aufgelöst ist, oder eine Spinnflüssigkeit, die zwei oder mehr verschiedene Arten von Polymerlösungen umfasst, in welchen wenigstens eine Art von löslichem Polymer in einem Acrylnitrilsystem-Polymerlösungsmittel und einem Acrylnitrilsystempolymer aufgelöst ist, können verwendet werden.
Eine Spinndüse zur Faserherstellung, welche ausgestattet ist mit: einem Polymerentladungsteil mit einer Polymerzuführungsöffnung, zu welcher eine Polymerlösung zugefügt wird, ein Polymerstromweg, welcher die Richtung der Entladung der Polymerlösung steuert, und eine Polymerentladungsöffnung, aus welcher die Polymerlösung entladen wird; und ein Koagulierungsmittel-Sprühteil, welches mit einer Koagulierungsmittel-Zuführungsöffnung ausgestattet ist, zu welcher Koagulierungsmittelfluid zugeführt wird, ein Koagulierungsmittel-Stromweg, welcher den Sprühwinkel des Koagulierungsmittelfluids steuert, und eine Koagulierungsmittel-Sprühöffnung, aus welcher das Koagulierungsmittelfluid besprüht wird; und in welcher ein Mischzellteil an der Mündung der Polymerentladungsöffnung und der Koagulierungsmittel-Sprühöffnung bereitgestellt wird, und wobei der Mischzellteil eine Länge von wenigstens 0,3 mm auf der stromabwärtigen Seite von dem Punkt der Kreuzung der Zentralachse des Polymerstromwegs und der Zentralachse des Koagulierungsmittel-Stromwegs besitzt, wird als die Spinndüse zur Herstellung einer Fibrilsystemfaser verwendet. Die vorstehend beschriebene Spinndüse beinhaltet Spinndüsen, in welchen der Mischzellteil eine Länge von wenigstens 10 mm auf der stromabwärtigen Seite von dem Punkt der Kreuzung der Zentralachse des Polymerstromwegs und der Zentralachse des Koagulierungsmittel-Stromwegs besitzt, Spinndüsen, in welchen die Polymerentladungsöffnung auf der stromaufwärtigen Seite von dem Punkt der Kreuzung der Zentralachse des Polymerstromwegs und des Koagulierungsmittel-Stromwegs positioniert ist, genauso wie die Düsen für Spinnfasern, die vorstehend beschrieben sind, in welchen der Winkel θ, der durch die Zentralachse des Polymerstromwegs und die Zentralachse des Koagulierungsmittel-Stromwegs gebildet wird, größer als 0° aber weniger als 90° im Hinblick auf die Richtung der Entladung des Polymers beträgt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Seitenansicht einer oberflächenfibrillierten Faser gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine Querschnittsansicht in einer Richtung, senkrecht zur Axialrichtung der oberflächenfibrillierten Fasern der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine Querschnittsansicht einer Spinndüse gemäß der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine Querschnittsansicht einer Spinndüse gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine Querschnittsansicht einer herkömmlichen Düse, die in einem Vergleichsbeispiel verwendet wird.
6 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel einer herkömmlichen Zwei-Fluiddüse zeigt.
7 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme (200fache Vergrößerung) von diskontinuierlich fibrillierten Fasern, die in Ausführungsform 1 erhalten wurden.
8 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme (200fache Vergrößerung) von diskontinuierlich fibrillierten Fasern, die in Ausführungsform 2-1 erhalten wurden.
9 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme (200fache Vergrößerung) von diskontinuierlich fibrillierten Fasern, die in Ausführungsform 2-2 erhalten wurden.
10 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme (200fache Vergrößerung) von diskontinuierlich fibrillierten Fasern, die in Ausführungsform 3 erhalten wurden.
11 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme (200fache Vergrößerung) von diskontinuierlich fibrillierten Fasern, die in Ausführungsform 4-1 erhalten wurden.
12 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme (200fache Vergrößerung) von diskontinuierlich fibrillierten Fasern, die in Ausführungsform 4-2 erhalten wurden.
13 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme (200fache Vergrößerung) von diskontinuierlich fibrillierten Fasern, die in Ausführungsform 4-3 erhalten wurden.
14 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme (200fache Vergrößerung) von diskontinuierlich fibrillierten Fasern, die in Ausführungsform 4-4 erhalten wurden.
15 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme (200fache Vergrößerung) von diskontinuierlich fibrillierten Fasern, die in Ausführungsform 4-5 erhalten wurden.
16 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme (200fache Vergrößerung) von diskontinuierlich fibrillierten Fasern, die in Ausführungsform 5 erhalten wurden.
17 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme (200fache Vergrößerung) von diskontinuierlich fibrillierten Fasern, die in Ausführungsform 6 erhalten wurden.
18 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme (2000fache Vergrößerung) von diskontinuierlich fibrillierten Fasern, die in Ausführungsform 27 erhalten wurden.
19 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme (500fache Vergrößerung) von diskontinuierlich fibrillierten Fasern, die in Ausführungsform 27 erhalten wurden.
20 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme (1000fache Vergrößerung), die ein anderes Beispiel einer Ausführungsform von diskontinuierlich fibrillierten Fasern zeigt, die in Ausführungsform 27 erhalten wurden.
21 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme (1000fache Vergrößerung), die ein anderes Beispiel einer Ausführungsform von diskontinuierlich fibrillierten Fasern zeigt, die in Ausführungsform 27 erhalten wurden.
22 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme (3.500fache Vergrößerung) von diskontinuierlich fibrillierten Fasern, die in Ausführungsform 28 erhalten wurden.
23 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme (1000fache Vergrößerung) von diskontinuierlich fibrillierten Fasern, die in Ausführungsform 36 erhalten wurden.
24 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme (1000fache Vergrößerung) von diskontinuierlich fibrillierten Fasern, die in Ausführungsform 40 erhalten wurden.
25 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme (2000fache Vergrößerung), die ein anderes Beispiel einer Ausführungsform von diskontinuierlich fibrillierten Fasern zeigt, die in Ausführungsform 40 erhalten wurden.
26 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme (1000fache Vergrößerung) von diskontinuierlich fibrillierten Fasern, die in Ausführungsform 41 erhalten wurden.
27 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme (500fache Vergrößerung) von diskontinuierlich fibrillierten Fasern, die in Ausführungsform 42 erhalten wurden.
28 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme (2000fache Vergrößerung), die ein anderes Beispiel einer Ausführungsform von diskontinuierlich fibrillierten Fasern zeigt, die in Ausführungsform 47 erhalten wurden.
29 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme (200fache Vergrößerung) von Fasern, die in Vergleichsbeispiel 1 erhalten wurden.
30 ist eine Querschnittsansicht der Polymerentladungsöffnung 2d einer Düse, die in Ausführungsformen 17 und 40 verwendet wurde.
31 ist eine Querschnittsansicht einer Polymerentladungsöffnung 2d einer Düse, die in Ausführungsform 18 erhalten wurde.
32 ist eine Querschnittsansicht einer Polymerlösungs-Entladungsöffnung 2d einer Düse, die in Ausführungsform 19 verwendet wurde.
Beste Ausführungsform zum Ausführen der Erfindung
Die Fibrilsystemfasern, auf die in der vorliegenden Erfindung Bezug genommen wird, sind durch deren Form in "diskontinuierlich fibrillierte Fasern", "oberflächenfibrillierte Fasern" und "gespaltene Fasern, die Fibrillen enthalten", eingeteilt.
Hierbei bedeutet "diskontinuierlich fibrillierte Fasern" Fasern und deren Aggregate mit einer Struktur, in welcher eine große Zahl von sehr dünnen Fasern (Fibrillen B), die eine Dicke in der Submikron-Größenordnung (ungefähr 0,01 Mikron) zur Mikrongrößenordnung (einige Mikron) umfassen, und welche zur Bildung einer dreidimensionalen netzförmigen Struktur dienen, von Hauptfasern A abzweigen. Obwohl keine besonderen Beschränkungen im Hinblick auf die Länge der Hauptfasern A gemacht werden, ist diese Länge innerhalb eines Bereichs von einigen Mikron (ungefähr 1 Mikron) bis einigen Zentimetern (ungefähr 10 cm). Diese Fibrillfasern stellen eine gute Form im Hinblick auf die Struktur bereit, die mittels der Standardverfahren für nicht gewebte Tuche und synthetisches Papier erhalten wurde.
Die "oberflächenfibrillierten Fasern" der vorliegenden Erfindung umfassen Hauptfasern A und Fibrillen B, wie in dem Fall der diskontinuierlich fibrillierten Fasern. Wie in 1 gezeigt, bedecken die Fibrillen B', welche von der Oberfläche der Hauptfaser A und/oder der Fibrillen B'' abzweigen, welche vollständig von der Oberfläche der Hauptfaser A separiert sind, die Oberfläche der Hauptfaser A. Darüber hinaus kann, wie in 1 gezeigt, in den oberflächenfibrillierten Fasern der vorliegenden Erfindung, das Endteil und/oder der Zentralteil der Hauptfaser A in eine fibrillenähnliche Gestalt geteilt sein.
Hierbei bedeutet die Tatsache, dass Fibrillen B mit einem Durchmesser von 2 Mikrometern oder weniger die Oberfläche der Hauptfaser entlang der axialen Richtung der Hauptfaser A bedecken, dass, wie in 2 gezeigt, in einem frei gewählten Querschnitt, der bei einem Winkel aufgenommen wurde, der senkrecht zur Achse der Hauptfaser ist, dass der Querschnitt der Fibrillen B außerhalb der Oberfläche der Hauptfaser beobachtet werden kann.
Es ist bevorzugt, dass das beobachtete Verhältnis des Fibrillenquerschnitts in einem frei ausgewählten Querschnitt, der bei einem Winkel aufgenommen wurde, der senkrecht zur Achse der Hauptfaser ist, 90 % oder mehr betragen kann.
Die Hauptfaser A besitzt einen Durchmesser innerhalb eines Bereichs von 1 Mikrometer bis 100 Mikrometer, während Fibrillen B vorzugsweise einen Durchmesser innerhalb eines Bereichs von 0,1 Mikrometer bis 2 Mikrometer besitzen; Fibrillen B sind auf eine gerade oder gekrümmte Weise auf der Oberfläche der Hauptfaser A und entlang von deren Achse beschichtet, um so die Oberfläche zu bedecken. Darüber hinaus besitzen die meisten dieser Fibrillen B selbst eine abzweigende Struktur.
Wenn derartige oberflächenfibrillierte Fasern mit dieser Struktur in ein nicht gewebtes Tuch gebildet werden, Wechselwirken die abzweigenden Fasern von weniger als 2 Mikrometern miteinander, und es ist so nicht nur möglich, dem nicht gewebten Tuch mechanische Festigkeit zu verleihen, sondern auch die spezifische Oberfläche zu vergrößern und starke Adsorptionseigenschaften zu verleihen. Darüber hinaus können die oberflächenfibrillierten Fasern zu einer vorgeschriebenen Länge geschnitten werden, soweit notwendig, und gesponnen werden, so dass diese als ein Faden verwendet werden können, der das besondere Empfinden der "Glattheit" besitzt.
Darüber hinaus kann diese oberflächenfibrillierte Faser als eine Vorläuferfaser für die fibrillhaltige gespaltene Faser verwendet werden. Mit anderen Worten, diese oberflächenfibrillierte Faser, die Vorläuferfaser, kann einer mechanischen Last mittels eines Koagulierungsverfahrens unterzogen werden oder kann einer Schlagbehandlung unterzogen werden, und es ist so bevorzugt, Fasern mit einer breiten Reihe von Durchmessern auf eine nicht gestufte Weise zu erhalten.
Mit anderen Worten, dies führt zu fibrillhaltigen gespaltenen Fasern, welche aus Fibrillen mit einem Durchmesser von 2 Mikrometer oder weniger hergestellt werden und gespaltenen Fasern mit einer breiten Reihe von Durchmessern von 100 Mikrometern oder weniger und mit einem Aspektverhältnis (l/d) von 1000 oder mehr. Hierbei zeigt 1 die Faserlänge an, während d den scheinbaren Durchmesser der Fasern angibt. Die fibrillhaltigen gespaltenen Fasern der vorliegenden Erfindung beinhalten auch oberflächenfibrillierte Fasern, in welchen die Faser gespalten wurde, um eine gespaltene Faser herzustellen, genauso wie diejenigen, in welchen der Durchmesser der gespaltenen Faser 2 Mikrometer oder weniger beträgt, und die gespaltene Faser selbst ist in einem fibrillenähnlichen Zustand. Wenn demgemäß die gespaltene Faser selbst einen fibrillenähnlichen Zustand erreicht, und ein Aggregat ausbildet, welches mit den Fibrillen einheitlich ist, beträgt der Durchmesser der Faser vorzugsweise 2 Mikrometer oder weniger, und es ist weiter bevorzugt, dass die Fibrillen und die Faser einen Durchmesser von 1 Mikrometer oder weniger besitzen.
In der vorliegenden Erfindung kann der Grad des Schlagens frei gesteuert werden, und die Vorläuferfasern können mit den geschlagenen Fasern vermengt werden, und deren Vermengungsverhältnis ist nicht beschränkt.
Mittels des Schlagens der Vorläuferfasern werden die Fasern einer weiteren Verzweigung unterzogen, und dies führt zu Fasern mit einer breiten Reihe von Durchmessern auf eine nicht gestufte Weise, in welchen ein Anteil der Fasern vollständig in der axialen Richtung gespalten ist, um fibrillierte Fasern mit einem Durchmesser von 2 Mikrometer zu bilden, während ein anderer Teil der Fasern nur teilweise gespalten ist, und ein weiterer Teil der Fasern Durchmesser besitzt, die denjenigen vor dem Schlagen entsprechen. Diese Fasern bilden ein Aggregat, in welchem ein Teil der Fasern miteinander verbunden sind, um kontinuierlich zu sein, während ein anderer Teil diskontinuierlich ist. Eine derartige Faserstruktur ist zur Verwendung als das Faserbasismaterial in nicht gewebten Tüchern und dergleichen bevorzugt.
Darüber hinaus entsteht, wenn das Schlagen fortgesetzt wird, schließlich ein Aggregat, das aus Fibrillen mit einem Durchmesser von 2 Mikrometer oder weniger (vorzugsweise 1 Mikrometer oder weniger) und fibrillhaltigen gespaltenen Fasern mit einer breiten Reihe von Durchmessern auf eine nicht gestufte Weise bei Durchmessern von 5 Mikrometern oder weniger (vorzugsweise 2 Mikrometer oder weniger) und einem Aspektverhältnis (l/d) von 1000 oder mehr. Darüber hinaus sind die Fasern alle gespalten, um so Durchmesser zu erreichen, die denjenigen der Fibrillen äquivalent sind, und fast alle der Fasern sind in einem fibrillenähnlichen Zustand und besitzen einen Durchmesser von 2 Mikrometern oder weniger.
Die Schlagbedingungen können geändert werden und Fasern mit einer gewünschten Gestalt können in Übereinstimmung mit dem Endzweck der Fasern ausgebildet werden.
Wenn z.B. ein blattförmiges Material, wie etwa ein nicht gewebtes Tuch oder dergleichen zur Verwendung in Luftfiltern hergestellt werden soll, ist eine Struktur erwünscht, in welcher ein Teil der Fasern fibrilliert sind, um den zweckmäßigen Grad der Festigkeit des Blattes bereitzustellen, während, wenn die Verwendung für künstliches Leder ist, Fibrillen erwünscht sind, welche eine Struktur besitzen, in welcher im Wesentlichen 100 der Fasern in einem fibrillenähnlichen Zustand sind, um das besondere Empfinden von Leder zu verleihen.
Darüber hinaus ist für die Verwendung als Fibrillen, die für Tabakfilter zweckmäßig sind, eine ausreichende spezifische Oberfläche notwendig, um das Nikotin und Teer zu adsorbieren/zu filtern, und es ist auch notwendig, dem Tabakfilter eine zweckmäßige Gestalt zu verleihen.
Demgemäß ist es möglich, Fibrilsystemfasern gemäß der vorliegenden Erfindung zu verwenden, welche als dessen Polymer vom Standpunkt des Geschmacks des Tabakrauchs Celluloseacetat als einen Tabakfilter verwenden, und deren spezifische Oberfläche, obwohl nicht beschränkt, sollte im Allgemeinen 2 m²/g oder mehr, weiter bevorzugt 5 m²/g oder mehr betragen, da dieses in Kombination mit anderen Elementen verwendet wird, wenn als Tabakfilter verwendet. Wenn die spezifische Oberfläche 2 m²/g oder weniger beträgt, gibt es eine unzureichende Adsorption/Filtration der Nikotin- und Teerfraktionen.
Es ist möglich, die Fibrilsystemfasern, die Celluloseacetat umfassen, in einen Tabakfilter auszubilden, in dem herkömmlich bekannte Techniken kombiniert werden. Zum Beispiel können, nach Formung in ein blattförmiges Material, wie etwa Papier oder ein nicht gewebtes Tuch, diese Materialien verwendet werden, um einen Tabakfilter unter Verwendung einer Stopfenwindemaschine herzustellen. Darüber hinaus können, einem Verfahren folgend, in welchem Aktivkohle in einem Celluloseacetatzug dispergiert wird, diese Celluloseacetat-Fibrilsystemfasern in einem Celluloseacetattowgarn dispergiert werden, und dieser kann in einen Tabakfilter unter Verwendung einer Stopfenwindemaschine verarbeitet werden.
In diesem Fall ist es in den Fibrilsystemfasern, die Celluloseacetat umfassen, wenn die Fasern kurz sind, schwierig, diese während dem Verarbeiten zu handhaben. Wenn z.B. die Papierherstellung kontinuierlich mittels eines Nassverfahrens durchgeführt wird, um ein Blattmaterial zu erhalten, ist die Fraktion, die aus dem Papierherstellungsnetz entweicht, groß, und dies führt zu einem Abfall der Ausbeute und einem Weißwerden des Abfallswassers, und dies ist nicht erwünscht. Wenn ein Blatt mittels eines Trockenverfahrens gebildet wird, nehmen die fibrillenähnlichen Fasern, die in dem Luftstrom aufschwimmen, zu, und es besteht die Möglichkeit, dass dies zur Umweltverschmutzung führt. Darüber hinaus nimmt, wenn kurze Fasern in großen Mengen in dem Blattmaterial vorhanden sind, die mechanische Festigkeit ab, und dies ist nicht erwünscht. Demgemäß ist es bevorzugt, dass die Länge der fibrillenähnlichen Fasern derart ist, dass der Anteil, der durch ein Sieb mit Maschenzahl 150 mesh in einem Siebtest (japanische Industriestandards (JIS) P-8207) tritt, 10 Gew.% oder weniger beträgt.
Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass die Freiheit dieses faserhaltigen Materials, gemessen mit einer Canadian Freeness Testvorrichtung (JIS P-8121), welche als ein Index für den Grad der Fibrillierung dient, 550 ml oder mehr beträgt. Wenn Fibrillen mit einer Freiheit von 550 ml oder weniger verwendet werden, um ein Blatt mittels eines Nasspapier-Herstellungsverfahrens auszubilden, wird ein feines Blatt vom Papiertyp gebildet, und die effektive spezifische Oberfläche zur Adsorption nimmt ab, und dies ist nicht erwünscht. Wenn darüber hinaus dieses feine Blatt verwendet wird, um einen Filter herzustellen, ist es schwierig, gleichförmiges Aufwinden durchzuführen. Folglich werden "Poren", welche in der Dichte des Querschnitts des Filters Unebenheiten besitzen, hergestellt, und dies führt zu einer ungewünschten Variation des Ventilierungswiderstands in der Längsrichtung und dies ist nicht erwünscht.
Demgemäß umfassen Fibrilsystemfasern, die Celluloseacetat umfassen, welche diese Bedingungen erfüllen, Celluloseacetat in einer fibrillenähnlichen oder einer Filmgestalt mit einer Breite innerhalb eines Bereichs von 0,1 Mikrometer bis 30 Mikrometer und einer Länge innerhalb eines Bereichs von 10 Mikrometer bis 10 mm, und es ist erwünscht, dass das Verhältnis von fibrillenähnlichem oder filmförmigem Material mit einer Länge von 1000 Mikrometer oder mehr 5 Gew.% oder mehr beträgt.
Das makromolekulare Polymer mit einer Filmbildungsfähigkeit, welches in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist nicht besonders beschränkt, soweit wie dieses ein Polymer ist, welches die Herstellung einer Polymerlösung unter Verwendung eines zweckmäßigen Lösungsmittels erlaubt.
Die möglichen Zustände von einer derartigen Polymerlösung beinhalten Zweiphasen-Separationslösungen, Flüssigkristalllösungen oder Lösungen vom Geltyp oder dergleichen, so dass der Ausdruck Lösung eine breite Bedeutung besitzt. Beispiele für ein derartiges makromolekulares Polymer beinhalten z.B. Homopolymere von Cellulose, Celluloseester, Polyacrylnitril, Polyolefin, Polyvinylchlorid, Polyurethan und Polyester, genauso wie deren Copolymer. Insbesondere makromolekulare Polymere mit einer vergleichsweise hohen Glasübergangstemperatur oder makromolekulare Polymere, welche sich leicht thermisch deformieren, wie etwa Cellulose, Celluloseacetat, Polyacrylnitril, Polyvinylchlorid und dergleichen, werden vorzugsweise im Vergleich zu dem herkömmlichen Verfahren verwendet.
Es gibt keine besondere Beschränkung im Hinblick auf das Lösungsmittel; Lösungsmittel mit einem niedrigen bis hohen Siedepunkt können verwendet werden, und Lösungsmittel, welche mit Wasser kompatibel sind, sind vom Standpunkt des effektiven Durchführens der Reinigung nach der Bildung der Fasern bevorzugt.
Darüber hinaus sind die Verwendung einer Mischung aus zwei oder mehreren Lösungsmitteln, die Verwendung eines mit zwei oder mehreren makromolekularen Polymeren vermengten Lösungsmittels, die gleichzeitige Verwendung von verschiedenen Zusatzstoffen oder die Zugabe eines Koagulierungsmittels im Vorhinein alle möglich.
Der Fall, in welchem Cellulose als das makromolekulare Polymer mit der Fähigkeit, einen Film der vorliegenden Erfindung zu bilden, verwendet wird, wird nachstehend im Detail erläutert. Das Cellulosematerial, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann aus aufgelöster Pulpe und Pulpeflocken und dergleichen ausgewählt sein. Hemicellulose, Lignin und dergleichen können in derartiger Pulpe enthalten sein. Es ist bevorzugt, dass die Pulpe, welche verwendet wird, 90 Gew.% oder mehr α-Cellulose enthält.
Entweder eine Blattform oder eine Pulverform ist für die Pulpe zweckmäßig, welche als das Cellulosematerial verwendet wird. Ein blattförmiges Material kann in einem Schredder oder dergleichen geschreddert werden, um Chips herzustellen. Darüber hinaus kann die Pulpe in eine granulare Form zerkleinert werden, solange wie die Menge an Cellulosemolekülen, die enthalten ist, nicht erheblich abnimmt.
Wenn Cellulose als das makromolekulare Polymer verwendet wird, das einen Film ausbilden kann, ist das in der vorliegenden Erfindung verwendete Lösungsmittel ein gemischtes Lösungsmittel aus N-Methylmorpholin-N-oxid und einem Lösungsmittel (nachstehend als Nicht-Lösungsmittel bezeichnet), welches Cellulose nicht auflösen kann, aber welches mit diesem N-Methylmorpholin-N-oxid gleichförmig vermischt werden kann. Hierbei wird Wasser vorzugsweise als das Nicht-Lösungsmittel verwendet.
Zudem ist es auch möglich, ein gemischtes Lösungsmittel aus Nitrodiendioxid (N₂O₄)/Dimethylformamid (DMF), ein gemischtes Lösungsmittel aus Paraformaldehyd (CH₂O)_x)/Dimethylsulfoxid (DMSO), oder ein gemischtes Lösungsmittel aus Lithiumchlorid (LiCl)/Dimethylacetamid (DMAC) als das Celluloselösungsmittel zu verwenden.
Das N-Methylmorpholin-N-oxid in dem gemischten Lösungsmittel wird als ein Lösungsmittel verwendet, welches Cellulose auflösen kann; jedoch ist es in einigen Fällen möglich, die anderen tertiären Aminoxide, die in der japanischen Patentanmeldung, zweite Veröffentlichungsnummer Sho 55-41691, japanischen Patentanmeldung, zweite Veröffentlichungsnummer Sho 55-46162, oder der japanischen Patentanmeldung, zweite Veröffentlichungsnummer 55-41693 (oder in dem entsprechenden US-Patent Nr. 4,211,574, US-Patent Nr. 4,142,913 und US-Patent Nr. 4,144,080) offenbart sind, zusammen mit dem N-Methylmorpholin-N-oxid zu verwenden. In diesem Fall beinhalten die vorzugsweise verwendeten anderen tertiären Aminoxide Ringmono-(N-methylamin-N-oxid)-Verbindungen, die zu N-Methylmorpholin-N-oxid ähnlich sind; z.B. N-Methylpiperidin-N-oxid, N-Methylpyrrolidon-N-oxid und dergleichen.
Darüber hinaus ist ein bevorzugtes Beispiel des Nicht-Lösungsmittels der Cellulose, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, Wasser; jedoch kann auch ein gemischtes Lösungsmittel aus Wasser und einem Alkohol, wie etwa Methanol, n-Propanol, Isopropanol und Butanol verwendet werden. Darüber hinaus kann ein frei ausgewähltes aprotisches organisches Lösungsmittel, z.B. Toluol, Xylol, Dimethylsulfoxid, Dimethylformamid, Dimethylacetamid und dergleichen als das Cellulose-nicht-Lösungsmittel verwendet werden, solange wie dieses mit N-Methylmorpholin-N-oxid oder Cellulose nicht chemisch reagiert.
Darüber hinaus ist es möglich, ein Stabilisierungsmittel zu dem gemischten Lösungsmittel hinzuzugeben. Das am meisten bevorzugte Stabilisierungsmittel ist Propylgallat; jedoch können auch die anderen Gallatester, die in der japanischen Patentanmeldung, zweite Veröffentlichungsnummer Hei 3-29819 (oder in dem entsprechenden US-Patent Nr. 4,426,228) offenbart sind, z.B. Methylgallat, Ethylgallat, Isopropylgallat und dergleichen verwendet werden. Darüber hinaus ist es auch möglich, Verbindungen mit einer chemischen Struktur zu verwenden, in welcher eine Doppelbindung an eine Carbonylgruppe anschließt, wie etwa Glycerinaldehyd, L-Ascorbinsäure, Isoascorbinsäure, Triosereduktion und Reduktinsäure, als Stabilisierungsmittel. Darüber hinaus kann auch Ethylendiamintetraessigsäure als ein Stabilisierungsmittel in der Cellulosebildungslösung der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Zudem können auch Calciumpyrophosphat oder das Calciumchlorid und Ammoniumchlorid, die in dem US-Patent Nr. 4,880,469 offenbart sind, als anorganische Verbindungen verwendet werden, die als Stabilisierungsmittel in der Cellulosebildungslösung der vorliegenden Erfindung funktionieren.
In der vorliegenden Erfindung kann die Cellulose-Polymerlösung kontinuierlich oder chargenweise hergestellt werden. Mit anderen Worten, kontinuierliche Auflösung und Herstellung können unter Verwendung eines Extruders vom Schraubentyp ausgeführt werden, oder es kann eine chargenweise Auflösung und Herstellung unter Verwendung einer Knetvorrichtung vom Behältertyp, welcher mit einem Heizmechanismus und einem Druckreduzierungs-Evakuierungsmechanismus ausgestattet ist, ausgeführt werden. Die Temperatur der Lösung der Cellulosezusammensetzung ist nicht besonders beschränkt; jedoch ist es bevorzugt, dass diese Temperatur innerhalb eines Bereiches von 90 bis 120°C ist. Wenn die Lösungstemperatur zu hoch ist, führt dies zu einer Verringerung des Grads an Polymerisation als Folge der Zersetzung der Cellulose und es tritt eine merkliche Zersetzung und Entfärbung des Lösungsmittels auf, und darüber hinaus, wenn die Temperatur zu gering ist, ist es schwierig, die Cellulose aufzulösen.
Es ist bevorzugt, dass die Gesamtkonzentration der Cellulosezusammensetzung in der Cellulose-Polymerlösung der vorliegenden Erfindung 30 Gew.% oder weniger beträgt und angesichts der Formungseigenschaften der Lösung für die Cellulosebildung und des Durchsatzes des geformten Produktes ist es bevorzugt, dass die Cellulose-Zusammensetzungskonzentration innerhalb eines Bereichs von 6 bis 25 Gew. ist. Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass das Verhältnis von N-Methylmorpholin-N-oxid und des Lösungsmittels, das mit dem N-Methylmorpholin-N-oxid kompatibel ist, welches als ein Nicht-Lösungsmittel der Cellulose dient, welches in dem gemischten Lösungsmittel enthalten ist, das in der Lösung zur Cellulosebildung verwendet wird, innerhalb eines Bereichs von 48 bis 90 Gew., und weiter bevorzugt innerhalb eines Bereichs von 5 bis 22 Gew. liegt. Wenn Wasser als das Nicht-Lösungsmittel der Cellulose verwendet wird, ist es bevorzugt, dass an der Stufe, bei welcher die Cellulose in dem gemischten Lösungsmittel platziert wird, das Verhältnis von Wasser hoch bei 20 bis 50 Gew.% eingestellt wird und danach, dass das Wasser entfernt wird, indem unter verringertem Druck erhitzt wird, so dass das Verhältnis von Wasser auf 5 bis 22 Gew.% eingestellt wird.
Als Nächstes wird der Fall diskutiert werden, in welchem Celluloseester als das makromolekulare Polymer mit einer Fähigkeit, einen Film der vorliegenden Erfindung zu bilden, verwendet wird.
Das Celluloseacetat, welches in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann Cellulosetriacetat mit einem Grad der Acetylierung innerhalb eines Bereichs von 56,2 % bis 62,5 % sein, oder kann Cellulosediacetat mit einem Grad der Acetylierung innerhalb eines Bereichs von 48,8 % bis 56,2 % sein.
Ein einzelnes Lösungsmittel, wie etwa Methylenchlorid, Aceton oder dergleichen, ein gemischtes Lösungsmittel aus z.B. Methylenchlorid und Methanol, oder ein tertiäres Aminoxid, welches ein Celluloselösungsmittel ist, kann als das Lösungsmittel für das Celluloseacetat verwendet werden.
Darüber hinaus kann nach dem Durchführen einer Acetylierungsreaktion mittels eines Lösungsmittelverfahrens unter Verwendung von Cellulose als das Basismaterial und Erhalten einer Celluloseacetatlösung, diese Celluloseacetatlösung, aus welcher das Lösungsmittel nicht effektiv entfernt worden ist, und welche dem Trocknen nicht unterzogen worden ist, als die Spinnflüssigkeit verwendet werden. In einem derartigen Fall werden keine Beschränkungen im Hinblick auf das Celluloseacetatlösungsmittel gemacht, solange wie dieses ein Lösungsmittel ist, welches verwendet werden kann, wenn eine Acetylierungsreaktion mittels eines Lösungsmittelverfahrens unter Verwendung von Cellulose als einem Rohmaterial durchgeführt wird; jedoch ist es bevorzugt, dass die Lösung Celluloseacetat ist, das in wässriger Essigsäure aufgelöst ist.
Herkömmlich bekannte chemische Mittel, wie etwa Essigsäure oder Methylenchlorid werden hauptsächlich als das Verdünnungsmittel in dem Herstellungsverfahren verwendet, in welchem die Cellulose acetyliert wird.
Es ist möglich, ein Lösungsmittel zu verwenden, zu welchem ein Ausfällungsmittel in einem derartigen Bereich zugegeben worden ist, um die Ausfällung des Celluloseacetats zu verursachen. Wasser wird gewöhnlich als das Ausfällungsmittel zu dieser Zeit verwendet; jedoch kann eine gemischte Flüssigkeit aus einem Alkohol, wie etwa Methanol oder Ethanol und Wasser verwendet werden.
Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass der Celluloseacetatlösung der vorliegenden Lösung, welche verwendet wird, ein Neutralisierungsmittel zugegeben wird, das dazu dient, den restlichen Säurekatalysator zu neutralisieren, welcher während der Acetylierung der Cellulose verwendet wird, um eine Verringerung des Molekulargewichts und eine Änderung über die Zeit in dem Grad der Acetylierung des erhaltenen Celluloseacetats zu vermeiden. Herkömmlich bekannte chemische Mittel, wie etwa Magnesiumacetat oder dergleichen können als das Neutralisierungsmittel verwendet werden.
Zusätzlich zu der hoch qualitativen Holzpulpe mit einem α-Cellulosegehalt von 95 % oder mehr, welche herkömmlicherweise verwendet wird, ist es auch möglich, Holzpulpe mit niedriger Qualität, die einen α-Cellulosegehalt von weniger als 95 % besitzt, als die Rohmaterialcellulose zu verwenden. Darüber hinaus ist es auch möglich, Nicht-Holzpulpe mit einem α-Cellulosegehalt von 90 % oder weniger als das Rohmaterial für acetylierte Cellulose zu verwenden. Wenn jedoch der α-Cellulosegehalt zu gering ist, nehmen die nicht acetylierten faserhaltigen Materialien und Gelmaterialien zu, und die Düse besitzt die Tendenz, zu verstopfen, wenn die Celluloseacetatlösung aus der Spinnflüssigkeits-Entladungsöffnung als eine Spinnflüssigkeit entladen wird, so dass es erwünscht ist, dass alle Lösungen einen α-Cellulosegehalt von 80 % oder mehr besitzen.
Die Verwendung eines tertiären Aminoxids ist effektiv, um die oberflächenfibrillierten Fasern, die fibrillenhaltigen gespaltenen Fasern oder die fibrillhaltigen gespaltenen Fasern, bei denen fast alle in dem fibrillenähnlichen Zustand sind, zu erhalten, die in der vorliegenden Erfindung diskutiert werden, oder alternativ ist es auch nützlich, zwei oder mehr verschiedene Arten von gemischten Lösungen zu verwenden, in welche wenigstens eine Art von Polymer vermischt werden, das sich von Celluloseacetat unterscheidet, welche in der Celluloseacetatlösung löslich ist. Beispiele für diese anderen Polymere beinhalten z.B. Cellulose, Polyacrylnitrilsystempolymer, Vinylchlorid, Polyestersystempolymer, Polysulfon und dergleichen, die Verwendung eines natürlichen Polymers, wie etwa Cellulose und Cellulosederivate, um den Abbau der Eigenschaften des Celluloseesters als ein natürliches Material zu vermeiden oder die Verwendung eines Polymers mit der Fähigkeit, einen Film auszubilden, wie etwa ein Acrylnitrilsystempolymer oder dergleichen, um die Abschwächung von dessen Eignung als ein faserhaltiges Material zu vermeiden.
Zum Beispiel kann die Kombination von Cellulose und Celluloseacetat als eine Basisfaser für künstliches Leder mit dem Empfinden eines natürlichen Materials, Zigarettenfilter mit überlegener Adsorption von Nikotin und Teer oder nicht gewebter Stoffe für Filter, welche bioabbaubar sind und überlegene Adsorptionseigenschaften besitzen, dienen.
Darüber hinaus kann die Kombination von Polyacrylnitril und Celluloseacetat als ein Material für künstliches Leder mit Hygroskopizität und überlegenen Färbungseigenschaften verwendet werden, und kann als eine Basisfaser für nicht gewebtes Tuch, das ein weiches Empfinden verleiht, verwendet werden.
Bei der Herstellung der Celluloseacetat-Polymerlösung werden Flocken aus Cellulosetriacetat oder Cellulosediacetat in einem einzelnen Lösungsmittel, wie etwa Methylenchlorid, Aceton, Dimethylacetamid oder dergleichen, oder in einem gewünschten Lösungsmittel aus z.B. Methylenchlorid und Methanol aufgelöst, und eine Spinnflüssigkeit mit einer Lösungskonzentration innerhalb eines Bereichs von 15 bis 30 Gew.% und vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 18 bis 27 Gew.%, wird hergestellt. Darüber hinaus, wenn ein tertiäres Aminoxid verwendet wird, kann dieses unter Verwendung des Verfahrens zum Herstellen von Celluloselösungen erreicht werden.
Wenn das makromolekulare Polymer mit der Fähigkeit, einen Film der vorliegenden Erfindung auszubilden, ein Polyacrylnitril-Systempolymer ist, werden keine besonderen Beschränkungen im Hinblick auf dieses Acrylnitril-Systempolymer gemacht, solange wie dieses ein Polymer ist, welches Standard-Acrylfasern ausbildet; jedoch ist die Verwendung eines Polymers, das 50 Gew.% oder mehr Acrylnitril als ein Monomer enthält, bevorzugt.
Die Copolymerkomponente des Acrylnitrils ist nicht besonders beschränkt, solange wie diese ein Copolymermonomer ist, das Standard-Acrylfasern herstellt; z.B. sind die folgenden Monomere Beispiele hierfür. Diese beinhalten z.B. Acrylatester, wie etwa Methylacrylat, Ethylacrylat, Isopropylacrylat, n-Butylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, 2-Hydroxyethylacrylat, Hydroxypropylacrylat und dergleichen; Methacrylatester, wie etwa Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Isopropylmethacrylat, n-Butylmethacrylat, Isobutylmethacrylat, t-Butylmethacrylat, n-Hexylmethacrylat, Cyclohexylacrylat, Laurylacrylat, 2-Hydroxyethylmethacrylat, Hydroxypropylmethacrylat, Diethylaminoethylmethacrylat und dergleichen; und ungesättigte Monomere, wie etwa Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Itaconsäure, Acrylamid, N-Methylolacrylamid, Diacetonacrylamid, Styrol, Vinyltoluol, Vinylacetat, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Vinylidenbromid, Vinylfluorid und Vinylidenfluorid und dergleichen. Darüber hinaus ist es, um die Färbung zu verbessern möglich, p-Sulfophenylmethacrylether, Methacrylsulfonsäure, Allylsulfonsäure, Styrolsulfonsäure, 2-Acrylamid-2-methylpropan-sulfonsäure und Alkalimetallsalze davon zu copolymerisieren.
Das Molekulargewicht des Acrylnitril-Systempolymers, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist nicht besonders beschränkt; jedoch ist es möglich, dass dieses Molekulargewicht 100000 oder mehr und 1 Million oder weniger beträgt. Wenn das Molekulargewicht weniger als 100000 beträgt, nimmt die Spinnqualität ab, und es besteht die Tendenz, dass sich die Qualität des Fadens verschlechtert. Wenn das Molekulargewicht mehr als 1 Million beträgt, wird die Polymerkonzentration, welche die optimale Viskosität für die Spinnflüssigkeit bereitstellt, niedrig, und es besteht die Tendenz, dass der Durchsatz abnimmt.
In der vorliegenden Erfindung ist es, indem ein Polymer, das sich von einem Acrylnitrilsystempolymer unterscheidet, welches in einem Lösungsmittel aufgelöst werden kann, welches Acrylnitrilsystempolymer auflöst, zusammen mit Acrylnitrilsystempolymer verwendet wird, ist es möglich, die oberflächenfibrillierten Fasern, fibrillenhaltigen gespaltenen Fasern und die fibrillenhaltigen gespaltenen Fasern, von denen fast alle in einem fibrillenähnlichen Zustand sind, der vorliegenden Erfindung herzustellen.
Beispiele von diesen anderen Polymeren beinhalten z.B. Polyethersulfon, Polyallylsulfon, Polyimid, Cellulose, Celluloseacetat, andere Cellulosederivate, Vinylchlorid, Polyester-Systempolymere, Polysulfon und dergleichen; vom Standpunkt der Vermeidung einer Verschlechterung der Anfassqualität des Fasermaterials sind Cellulose und Celluloseacetat bevorzugt und darüber hinaus ist die Verwendung von Polyethersulfon, Polyallylsulfon, Polyimid und Polyvinylidenfluorid bei industriellen Verwendungen effektiv, die Wärmewiderstand und Widerstand gegenüber Chemikalien benötigen. Die Mischverhältnisse der Polymere unterscheiden sich, abhängig von den gemischten Polymeren. Wenn z.B. Polyethersulfon als das Polymer verwendet wird, das sich von dem Acrylnitrilsystem unterscheidet, und eine oberflächenfibrillierte Faser hergestellt wird, ist das Mischverhältnis von Polyacrylnitril-Systempolymer/Polyethersulfon innerhalb eines Bereichs von 60/40 bis 5/95 Gew.% und vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 50/50 bis 10/90 Gew.%.
Es wird keine Probleme mit dem Zustand der Lösung geben, wenn ein Polymer, das sich von dem Acrylnitril-Systempolymer unterscheidet, verwendet wird, solange wie ein Zustand beibehalten wird, welcher keine wechselseitige Separierung der zwei makromolekularen Polymere verursacht; zudem können andere Polymere, feine Metallgranulen, Modifizierungsmittel oder Koagulierungsmittel oder dergleichen im Vorhinein zugegeben werden.
Im Hinblick auf das Lösungsmittel für das Acrylnitril-Systempolymer kann ein organisches Lösungsmittel, wie etwa Dimethylformamid, Dimethylacetamid, Dimethylsulfoxid oder dergleichen verwendet werden, und es ist auch möglich, Rhodanat, konzentrierte Salpetersäure, eine wässrige Lösung aus Zinkchlorid oder dergleichen zu verwenden; es werden keine besonderen Beschränkungen im Hinblick hierauf gemacht.
Die Acrylnitril-System-Polymerlösung kann leicht durch Auflösung in einem Lösungsmittel unter Verwendung eines Verfahrens, das gewöhnlich für Fasern verwendet wird, hergestellt werden.
Es ist auch möglich, Polyester als das makromolekulare Polymer mit der Fähigkeit, einen Film der vorliegenden Erfindung zu bilden, zu verwenden. In einem derartigen Fall wird ein Polyester, welches hauptsächlich Ethylenterephthalat als die Wiederholungseinheit verwendet, vorzugsweise verwendet. Ein gewöhnliches Polyester dieser Art verwendet Terephthalsäure oder ein Ester, das ein Derivat hiervon als die Dicarbonsäurekomponente verwendet, und Ethylenglykol oder ein Ester, das ein Derivat hiervon bildet, als die Glykolkomponente; jedoch kann ein Teil der Dicarbonsäurekomponente durch eine unterschiedliche Dicarbonsäurekomponente substituiert werden, und ein Teil der Glykolkomponente kann durch eine andere Glykolkomponente substituiert werden.
Beispiele für andere Dicarbonsäurekomponenten beinhalten z.B. Dicarbonsäuren, wie etwa Isophthalsäure, Monoalkalimetallsalze von 5-Sulfoisophthalsäure, Naphthalindicarbonsäure, Diphenyldicarbonsäure, Diphenylsulfondicarbonsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure, 1,4-Cyclohexandicarbonsäure und dergleichen und deren Ester, genauso wie Oxycarbonsäuren, wie etwa p-Oxybenzoat, p-β-Oxyethoxybenzoat und dergleichen und deren Ester.
Darüber hinaus beinhalten Beispiele für die anderen Glykolkomponenten z.B. 1,4-Butandiol, Alkylenglykole mit einer Anzahl von Kohlenstoffen innerhalb eines Bereichs von 2-10, 1,4-Cyclohexandimethanol, Neopentylglykol, 1,4-Bis-(β-oxyethoxy)-benzol, Bis-Glykolether von Bisphenol A, Polyalkylenglykol und dergleichen.
Darüber hinaus können Polycarbonsäuren, wie etwa Trimellitsäure und Pyromellitsäure und dergleichen, Polyole, wie etwa Pentaerythritol, Trimethylolpropan, Glycerin und dergleichen und Polymerisationsterminatoren, wie etwa einwertiges Polyalkylenoxid, Phenylacetat und dergleichen verwendet werden, solange das Polyester im Wesentlichen linear ist.
Derartige Polyester können mittels frei ausgewählter herkömmlich bekannter Verfahren synthetisiert werden. Zum Beispiel wird unter Verwendung von Polyethylenterephthalat als ein Beispiel ein Verfahren herkömmlich verwendet, in welchem ein Glykolester von Terephthalsäure und/oder ein niedrigeres Kondensationsprodukt davon synthetisiert werden kann, indem eine direkte Veresterungsreaktion zwischen Terephthalsäure und Ethylenglykol durchgeführt wird, oder eine Transveresterungsreaktion zwischen einem niedrigeren Alkylester von Terephthalsäure, wie etwa Dimethylterephthalat und Ethylenglykol durchgeführt wird, oder indem eine Additionsreaktion, in welcher Ethylenoxid zu Terephthalsäure zugegeben wird, durchgeführt wird; als Nächstes wird das Produkt davon einer Polykondensation mittels eines Standardverfahrens unterzogen. Darüber hinaus können während der Synthese des Polyesters in diese Erfindung zweckmäßige Zusatzstoffe, wie etwa herkömmlich bekannte Katalysatoren, Antioxidationsmittel, färbende Inhibitoren, Inhibitoren des Etherbindungsnebenproduktes, Flammen hemmende Mittel oder andere Zusatzstoffe verwendet werden.
Beispiele für das Lösungsmittel, das in dem Fall verwendet wird, in welchem Polyester verwendet wird, beinhalten z.B.: einzelne Lösungsmittel, wie m-Cresol, Trifluoressigsäure, O-Chlorphenol und dergleichen oder gemischte Lösungsmittel aus Trichlorphenol und Phenol oder aus Tetrachlorethan und Phenol oder dergleichen.
Auf die gleiche Weise können zusätzlich zu den vorstehenden Polyolefin-Systempolymeren, wie etwa Polyethylen, Polypropylen und deren Copolymere oder Vinyl-Systempolymere, wie etwa Polyvinylchlorid, Polyvinylfluorid und deren Copolymere und dergleichen als das makromolekulare Polymer mit der Fähigkeit, einen Film auszubilden, verwendet werden. In einem derartigen Fall ist es möglich, die folgenden Lösungsmittel einzusetzen: aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie etwa Pentan, Hexan, Heptan, Octan und dergleichen, alicyclische Kohlenwasserstoffe, wie etwa Cyclohexan und dergleichen, aromatische Kohlenwasserstoffe, wie etwa Benzol und Toluol und dergleichen, chlorierte Lösungsmittel, wie etwa Methylenchlorid oder Alkohole, Ketone, Ether, Ester oder deren gemischte Lösungsmittel.
Das Herstellungsverfahren für die Fibrilsystemfasern der vorliegenden Erfindung wird nun diskutiert werden. Die Fibrilsystemfasern der vorliegenden Erfindung werden erhalten, indem eine Polymerlösung, in welcher ein makromolekulares Polymer mit einer Filmbildungsfähigkeit in einem Lösungsmittel aufgelöst ist, in eine Mischzelle über eine Spinnöffnung extrudiert wird, während gleichzeitig ein Koagulierungsmittelfluid für dieses makromolekulare Polymer in die Mischzelle eingesprüht wird, um so in der Richtung der Entladung der Polymerlösung zu wandern, das makromolekulare Polymer koaguliert innerhalb der Mischzelle in einem Scherstrom, diskontinuierlich fibrillierte Fasern werden ausgebildet, und diese fibrillierten Fasern werden zusammen mit dem Lösungsmittel und dem Koagulierungsmittelfluid aus der Mischzelle extrudiert.
Hierbei ist es möglich, die Fasern effektiver zu erhalten, wenn die Lösung des makromolekularen Polymers mit der Filmbildungsfähigkeit aus der Spinnentladungsöffnung entladen wird, indem das Koagulierungsmittel für das Polymer aus der Koagulierungsmittelfluid-Sprayöffnung bei einem Winkel von mehr als 0°, aber weniger als 90° im Hinblick auf die Richtung der Entladung der Spinnflüssigkeit gesprüht wird, dieses Polymer in einem Scherstrom koaguliert wird, und das gebildete Koagulum gewaschen wird; indem das Koagulierungsmittelfluid in einer Gasphase verwendet wird, oder weiter bevorzugt, indem ein Dampf verwendet wird; oder indem in das Koagulierungsmittel ein gemischtes Fluid aus Polymer, Lösungsmittel und Koagulierungsmittelfluid entladen wird.
In der vorliegenden Erfindung ist es, um das Koagulierungsmittelfluid zu sprühen, so dass dieses Fluid in der Richtung der Entladung der Spinnflüssigkeit strömt, notwendig, dass der durch die Richtung des Koagulierungsmittelfluids und der Entladungsrichtung der Spinnflüssigkeit gebildete Winkel größer als 0°, aber weniger als 90° ist. Wenn der durch die Sprührichtung des Koagulierungsmittelfluids und der Entladungsrichtung der Spinnflüssigkeit gebildete Winkel innerhalb dieses Bereichs ist, wird es möglich, das gebildete Koagulum und die gemischte Flüssigkeit aus Lösungsmittel und Koagulierungsmittel aus dem Ausstoß der Mischzelle schnell auszustoßen.
Darüber hinaus ist der bevorzugte Winkel innerhalb eines Bereichs von 20° bis 80° und ein weiter bevorzugter Bereich beträgt von 30° bis 70°. Indem beide Flüssigkeiten in diesem Bereich entladen und gesprüht werden, werden die in die Mischzelle entladene Spinnflüssigkeit und das in die Mischzelle gesprühte Koagulierungsmittelfluid ausreichend gemischt, und die gemischte Flüssigkeit der Spinnflüssigkeit und des Koagulierungsmittelfluids wird schnell ein Scherstrom und das Polymer koaguliert, und es ist so möglich, die diskontinuierlich fibrillierten Fasern oder die oberflächenfibrillierten Fasern, die in der vorliegenden Erfindung beschrieben werden, zu erhalten.
Wenn die Sprührichtung des Koagulierungsmittelfluids und die Entladungsrichtung der Spinnflüssigkeit parallel sind, mit anderen Worten, wenn der gebildete Winkel 0° beträgt, ist das Mischen der Spinnflüssigkeit und des Koagulierungsmittelfluids unzureichend, und die erhaltenen oberflächenfibrillierten Fasern besitzen einen Querschnitt, welcher abgerundet, elliptisch oder rechteckig ist, und die Größe des Querschnitts ist zudem irregulär, und dies ist nicht erwünscht; jedoch ist es möglich, die Fasern der vorliegenden Erfindung durch die Zumischung von anderen Polymeren oder die Auswahl eines zweckmäßigen Lösungsmittels zu erhalten.
Wenn der Winkel andererseits mehr als 90° beträgt, mischen sich die Spinnflüssigkeit und das Koagulierungsmittelfluid ausreichend; jedoch besteht die Tendenz, dass die Spinnflüssigkeitsentladungsöffnung und die Koagulierungsmittel-Sprühöffnung und dergleichen durch das koagulierte Polymer verstopft werden.
Es ist notwendig, das Entladen und Sprühen derart auszuführen, dass die Spinnflüssigkeit und das Koagulierungsmittelfluid ausreichend gemischt werden, und es ist notwendig, den Winkel zwischen der Entladungsöffnung der Spinnflüssigkeit und der Sprührichtung des Koagulierungsmittelfluids, wie vorstehend beschrieben, zu regulieren, und zudem ist es bevorzugt, dass die Entladungsöffnung der Spinnflüssigkeit und die Sprühöffnung des Koagulierungsmittelfluids in den Düsen derart eingestellt wird, dass beide Flüssigkeiten miteinander in Kontakt kommen.
In der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass die Spinnflüssigkeit entladen wird, und das Koagulierungsmittelfluid in eine Mischzelle gesprüht wird, die an der Mündung der Spinnflüssigkeits-Entladungsöffnung und der Koagulierungsmittelfluid-Sprühöffnung bereitgestellt ist. Die in die Mischzelle entladene Spinnflüssigkeit wird mit dem Koagulierungsmittelfluid innerhalb der Mischzelle vermischt und die Koagulierung tritt als Folge des Koagulierungsmittels auf.
Was mit der Mischzelle der vorliegenden Erfindung gemeint ist, ist die Stelle, an welcher die Koagulierung und das Scheren des Polymers als Folge des Mischens der Spinnflüssigkeit und des Koagulierungsmittelfluids auftritt; konkret umfasst die Mischzelle einen Raum mit einer fixierten Länge, welche stromabwärts von der Position bereitgestellt ist, an welcher die Spinnflüssigkeit und das Koagulierungsmittelfluid in Kontakt kommen.
In der vorliegenden Erfindung bedeutet Koagulierung den Ersatz einer minimalen Menge von Lösungsmittel durch Koagulierungsmittel, wobei oberflächenfibrillierte Fasern aus der Polymerlösung gebildet werden; die koagulierten Fasern beinhalten einen Gelzustand, der das Lösungsmittel enthält.
Bei dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung, obwohl dies unklar ist, wird das koagulierte Polymer ferner der Koagulierung innerhalb der Mischzelle bei Scherstromgeschwindigkeiten unterzogen, und bildet ein Faseraggregat, in welchem diskontinuierlich fibrillierte Fasern, die verzweigende Fibrillen mit einem Durchmesser von 2 Mikrometer oder weniger besitzen, oder oberflächenfibrillierte Fasern, in welchen derartige Fasern die Oberfläche der Fasern bedecken, sind in dem Koagulierungsmittel oder Lösungsmittel geschwollen.
Das gemischte Fluid aus dem gebildeten Koagulum, dem Lösungsmittel und dem Koagulierungsmittelfluid wird aus dem Düsensystem ausgestoßen; jedoch kann im Hinblick auf die Ausstoßatmosphäre, die Koagulierungsmittelgasphase oder Flüssigkeitsphase, die durch das Koagulierungsmittel oder das gemischte Lösungsmittel aus Lösungsmittel und Koagulierungsmittel reguliert werden, zweckmäßig ausgewählt werden. Es gibt eine große Anzahl von Fällen, in welchen das ausgestoßene Koagulum in einem Zustand ist, in welchem dieses mit Lösungsmittel geschwollen ist, und wenn Schichten direkt durchgeführt wird, können die Koagula schmelzen, und es gibt Fälle, in welchen die Qualität der erhaltenen Fasern negativ beeinträchtigt wird. Aus diesem Grund ermöglicht der Ausstoß vorzugsweise in eine Gasphase, oder weiter bevorzugt in eine gemischte Flüssigkeit aus dem Lösungsmittel des Polymers und dem Koagulierungsmittel, dass die Koagulierung der Fasern in einem geschwollenen Zustand vervollständigt wird, und erlaubt die vorteilhafte Herstellung vom Gesichtspunkt des effizienten Durchführens der Nachverarbeitung, wie etwa Waschen oder dergleichen, der diskontinuierlich fibrillierten Fasern oder oberflächenfibrillierten Fasern, die in der vorliegenden Erfindung diskutiert werden.
Darüber hinaus, wenn das gebildete Koagulum direkt in das Koagulierungsmittel eingespritzt wird, ist es möglich, die oberflächenfibrillierten Fasern der vorliegenden Erfindung sogar ohne eine Mischzelle auszubilden.
In der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung, zusammen mit Celluloseester, eines Polymers, das sich vom Celluloseester unterscheidet, welches in Lösungsmittel löslich ist, welche Celluloseester auflösen, bevorzugt. Im Hinblick auf die Kombination von Celluloseester und einem anderen Polymer ist es notwendig, eine Kombination mit verschiedenen Koagulierungseigenschaften im Hinblick auf das Koagulierungsmittel auszuwählen. Der Grund hierfür ist unklar; jedoch wird angenommen, dass dies dazu dient, die Erzeugung von Fibrillen als Folge der unterschiedlichen Koagulierungsraten von jedem Polymer während der Koagulierung, in welcher die Spinnflüssigkeit, die aus dem Düsenmund entladen wird, innerhalb der Mischzelle unter Scherbedingungen mit dem Koagulierungsmittelfluid koaguliert wird, erleichtert.
Eine Kombination von Cellulosediacetat mit einem Grad der Acetylierung von 58 % oder weniger und Cellulose ist für die Verwendung als diese Kombination bevorzugt, und im Hinblick auf die in einem derartigen Fall verwendeten Lösungsmittel kann ein tertiäres Aminoxid, ein gemischtes Lösungsmittel aus Nitrodiendioxid (N₂O₄)/Dimethylformamid (DMF), ein gemischtes Lösungsmittel aus Lithiumchlorid (LiCl)/Dimethylacetamid (DMAC) oder dergleichen verwendet werden, während Wasserdampf als das Koagulierungsmittel verwendet werden kann.
Unter Verwendung von Polyacrylnitril-Systempolymer als das Polymer, das sich von dem Celluloseester unterscheidet, ist eine Kombination Celluloseacetat und einem Polyacrylnitril-Systempolymer bevorzugt, und es ist möglich, z.B. Dimethylformamid, Dimethylacetamid oder dergleichen als das Lösungsmittel in einem derartigen Fall zu verwenden.
In der vorliegenden Erfindung können die Vorläuferfasern der oberflächenfibrillierten Fasern, die auf diese Weise erhalten wurden, durch Schlagen extrem dünn gemacht werden.
Im Hinblick auf das Schlagverfahren kann die Lösung, die in Wasser dispergiert wurde, in einer Vorrichtung, wie etwa herkömmlich verwendete Mischvorrichtungen oder Schlagvorrichtungen oder dergleichen platziert werden, und ein Faseraggregat, in welchem das Verhältnis von Vorläuferfasern und fibrillhaltigen gespaltenen Fasern geändert wird, kann erhalten werden.
Es ist möglich, Verdickungsmittel oder Entschäumungsmittel gemäß den späteren Verfahren zuzugeben, in welchen eine Plattform hergestellt wird.
Nach dem Schneiden der Vorläuferfasern in eine zweckmäßige Länge kann deren wässrige Dispersion hergestellt werden, und nach der Herstellung einer Plattform mittels eines herkömmlich verwendeten Verfahrens kann Schlagen in einem Wasserstrom oder in einem Luftstrom durchgeführt werden.
Im Hinblick auf die Spinndüse zur Herstellung der Fibrilsystemfasern der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise eine Spinndüse zur Herstellung von Fasern verwendet, welche ausgestattet ist mit: einem Polymerentladungsteil, das eine Polymerzuführungsöffnung aufweist, zu welcher eine Polymerlösung zugeführt wird, einem Polymerstromweg, welcher die Entladungsrichtung der Polymerlösung steuert, und einer Polymerentladungsöffnung, aus welcher die Polymerlösung entladen wird; und einem Koagulierungsmittelsprühteil, welches mit einer Koagulierungsmittel-Zuführungsöffnung ausgestattet ist, zu welcher ein Koagulierungsmittelfluid zugeführt wird, einem Koagulierungsmittel-Stromweg, welcher den Sprühwinkel des Koagulierungsmittelfluids steuert und einer Koagulierungsmittel-Sprühöffnung, aus welcher das Koagulierungsfluid gesprüht wird; wobei die Düse mit einem Mischzellteil an der Mündung der Polymerentladungsöffnung und der Koagulierungsmittel-Sprühöffnung bereitgestellt wird, und der Mischzellteil eine Länge von wenigstens 0,3 mm auf der stromabwärtigen Seite von dem Punkt der Kreuzung zwischen der Zentralachse und dem Polymerstromweg und der Zentralachse des Koagulierungsmittel-Stromwegs besitzt. Darüber hinaus ist es möglich, als derartige Spinndüsen Spinndüsen zu verwenden, in welchen der Mischzellteil eine Länge von wenigstens 10 mm auf der stromabwärtigen Seite des Kreuzungspunktes der Zentralachse des Polymerstromwegs und der Zentralachse des Koagulierungsmittel-Stromwegs besitzt, oder Spinndüsen zu verwenden, in welchen die Polymerentladungsöffnung auf der stromaufwärtigen Seite von dem Kreuzungspunkt zwischen der Zentralachse des Polymerstromwegs und der Zentralachse des Koagulierungsmittelstromwegs positioniert ist, oder Spinndüsen zu verwenden, in welchen der Winkel θ, der durch die Zentralachse des Polymerstromwegs und der Zentralachse des Koagulierungsmittel-Stromwegs gebildet wird, größer als 0° und weniger als 90° im Hinblick auf die Entladungsrichtung des Polymers beträgt; es ist möglich, eine zweckmäßige Auswahl, basierend auf der Art des verwendeten Polymers, oder der Form der erhaltenen Fibrilsystemfasern durchzuführen.
3 zeigt ein schematisches Diagramm einer Spinndüse 1 gemäß einer repräsentativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Spinndüse 1 der vorliegenden Erfindung ist mit einem Entladungsteil 2 für Polymerlösung, einem Sprühteil 3 für Koagulierungsmittelfluid und einem Mischzellteil 4, in welchen die Polymerlösung und das Koagulierungsmittelfluid zusammenströmen, ausgestattet; der Mischzellteil 4 ist entlang einer geraden Linie entlang der stromabwärtigen Stromrichtung vom Polymerentladungsteil 2 angeordnet.
Der Polymerentladungsteil 2 ist mit einer Zuführungskammer 2b ausgestattet, welche mit der Zuführungsöffnung 2a der Polymerlösung und einem Polymerstromweg 2c, welcher die Entladungsrichtung der Polymerlösung steuert, gekoppelt ist. Die Zuführungskammer 2b besitzt eine zylindrische Gestalt, die sich in der vertikalen Richtung erstreckt, und deren unteres Ende verengt sich allmählich und ist auf geradlinige Weise mit einem kapillarförmigen Polymerstromweg 2c verbunden. Die Zuführungsöffnung 2a und die Zuführungskammer 2b können zweckmäßig in Übereinstimmung mit dem Polymer und dem in der Polymerlösung verwendeten Lösungsmittel, der Viskosität der Polymerlösung oder der entladenen Menge konzipiert sein. Der kapillarförmige Polymerstromweg 2c steht mit der oberen Wandoberfläche des Mischzellteils 4 in Verbindung und bildet eine Entladungsöffnung 2d für die Polymerlösung. Der Polymerstromweg 2c muss nur auf eine derartige Länge eingestellt werden, dass die Polymerlösung nicht auf diagonale Weise voranschreitet, wenn sie aus der Polymerentladungsöffnung 2d entladen wird und zusammen mit dem Koagulierungsmittelfluid strömt; dies kann leicht mit einem Aufbau erreicht werden, der gewöhnlich in Spinndüsenformen verwendet wird, die bei dem Spinnen von Fasern aus Polymerlösungen verwendet werden.
Darüber hinaus ist es, wie in 4 gezeigt, möglich, den Polymerstromweg 2c von der oberen Wand des Mischzellteils 4 vorragen zu lassen, um die Polymerentladungsöffnung 2d ungefähr im Zentrum des Mischzellteils 4 auszubilden. Um darüber hinaus die Entladungsrichtung der Polymerlösung zu steuern, ist es auch möglich, einen kegelförmigen, sich verengenden Teil in den stromabwärtigen Teil des Polymerstromwegs 2c auszubilden und den stromabwärtigen Teil des sich verengenden Teils in einer kapillarförmigen Gestalt auszubilden; die Form des Polymerstromwegs 2c kann zweckmäßig in Übereinstimmung mit der Polymerlösung ausgewählt werden. Die Größe der Polymerentladungsöffnung 2d kann zweckmäßig in Übereinstimmung mit der Viskosität der Polymerlösung oder der entladenen Menge ausgewählt werden; jedoch sollte der Durchmesser der Mündung der Düse, die beim Spinnen der Polymerlösung verwendet wird, vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von ungefähr einigen zehn Mikrometern bis einigen Millimetern sein.
Das Koagulierungsmittel-Sprühteil 3 wird mit einer Zuführungskammer 3b ausgestattet, in welcher eine Zuführungsöffnung 3a für das Koagulierungsmittelfluid gebildet ist, und einem Koagulierungsmittel-Stromweg 3c ausgestattet, welcher die Entladungsrichtung des Koagulierungsmittelfluids steuert; der Koagulierungsmittel-Stromweg 3c steht mit der oberen Wandoberfläche des Mischzellteils 4 in Verbindung und bildet eine kreisförmige Öffnung, die die Polymerentladungsöffnung 2d einschließt, eine Öffnung, welche die Sprühöffnung 3d des Koagulierungsmittelfluids ausbildet. Es ist auch möglich, den Koagulierungsmittel-Stromweg 3c derart auszubilden, dass dieser mit der Seitenwandoberfläche des Mischzellteils 4 in Verbindung steht.
Der Koagulierungsmittel-Stromweg 3c wird derart ausgebildet, dass der Winkel θ, der zwischen dessen Zentralachse und der Zentralachse des Polymerstromwegs 2c gebildet ist, innerhalb eines Bereichs von 0° < θ < 90° im Hinblick auf die Entladungsrichtung der Polymerlösung ist. Wenn der Winkel θ einen Wert von 0° besitzt, mit anderen Worten, wenn die Sprührichtung des Koagulierungsmittelfluids und die Entladungsrichtung der Polymerlösung identisch sind, bilden die Fasern einen Film auf eine unerwünschte Weise, und es gibt sehr wenige sich verzweigende fibrillierte Fasern, und es ist unmöglich, eine große Menge von fibrillierten Fasern zu erhalten. Wenn der Winkel andererseits mehr als 90° beträgt, ist es schwierig, die erzeugten diskontinuierlich fibrillierten Fasern und das gemischte Fluid aus Lösungsmittel und Koagulierungsmittel aus dem Mischzelleteil 4 glatt auszustoßen, und es besteht die Tendenz, dass Verstopfen sich innerhalb des Mischzellteils 4 entwickelt. Um den Grad der Fibrillierung zu vergrößern, und die optimale Form für Basisfasern für nicht gewebte Stoffe, die in Filtern und dergleichen verwendet werden, bereitzustellen, sollte der Koagulierungsmittel-Stromweg 3c derart eingestellt werden, dass der Winkel θ innerhalb eines Bereichs von 20° bis 80° ist und weiter bevorzugt innerhalb eines Bereichs von 30° bis 70°.
Der Koagulierungsmittel-Stromweg 3c ist derart ausgebildet, dass die Polymerentladungsöffnung 2d auf der stromaufwärtigen Seite des Punktes der Kreuzung P zwischen der Zentralachse des Koagulierungsmittel-Stromwegs 3c und der Zentralachse des Polymerstromwegs 2c angeordnet ist. Der Abstand L zwischen dem Punkt der Kreuzung P und der Polymerentladungsöffnung 2d ist vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 0 mm ≤ L ≤ 10 mm. Wenn die Polymerentladungsöffnung 2d auf der stromabwärtigen Seite von dem Punkt der Kreuzung P ist, werden die Polymerlösung und das Koagulierungsmittelfluid nicht ausreichend vermischt, und der Grad der Fibrillierung wird extrem klein, während die Form der Hauptfaser entweder elliptisch ist, oder ein Film ausgebildet wird, und dies ist nicht erwünscht. Wenn darüber hinaus die Entladungsöffnung zu weit stromaufwärts von dem Punkt der Kreuzung P ist, schreitet das Mischen der Polymerlösung und des Koagulierungsmittelfluids nicht glatt voran, Polymerlösung wird auf den Seitenwänden des Mischzellteils 4 abgeschieden, und dies führt zur Blockierung des Mischzellteils 4.
Darüber hinaus ist es bevorzugt, um den Grad der Fibrillierung zu erhöhen, dass die Polymerentladungsöffnung 2d und die Koagulierungsmittel-Sprühöffnung 3d so nahe wie möglich sind, unter Berücksichtigung der Beschränkungen, die durch die Herstellung der Düse vorgegeben sind.
Wenn darüber hinaus der Koagulierungsmittel-Stromweg 3c in einer kreisförmigen Schlitzgestalt, die die Polymerentladungsöffnung 2d einschließt, bereitgestellt wird, ist es dann möglich, das Koagulierungsmittelfluid gleichförmig an der Position der Polymerlösung zu sprühen, die aus der Polymerentladungsöffnung 2d entladen wird, und dies ist erwünscht.
Darüber hinaus ist es auch möglich, eine Mehrzahl von kapillarförmigen Stromwegen auf radiale Weise mit der Polymerentladungsöffnung 2d im Zentrum anzuordnen. Wenn der Koagulierungsmittel-Stromweg 3c schlitzförmig hergestellt wird, wird keine besondere Beschränkung im Hinblick auf die Öffnung des Schlitzes gemacht; jedoch ist es möglich, diese innerhalb eines Bereichs von ungefähr einigen zehn Mikrometern einzustellen. Es ist bevorzugt, dass die Menge des Koagulierungsmittelfluids, das in Übereinstimmung mit der Menge der Polymerlösung gesprüht wird, die entladen wird, so dass es möglich ist, die erwünschte diskontinuierliche fibrillierte Faserform zu erhalten. Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass das Koagulierungsmittelfluid in einem gasförmigen Zustand gesprüht wird; jedoch ist es bevorzugt, dass die Menge des Koagulierungsmittelfluids, das entladen wird, gesteuert wird, indem Drucksteuerung durchgeführt wird, statt die Öffnung des Schlitzes zu steuern. Darüber hinaus kann die Koagulierungsmittelfluid-Sprühöffnung auch im Zentrum der Polymerlösung bereitgestellt werden.
Der Mischzellteil 4 wird mit der Polymerentladungsöffnung 2d und der Koagulierungsmittel-Sprühöffnung 3d in deren oberen Wand bereitgestellt, und deren Bodenteil ist offen, wobei eine zylindrische Gestalt ausgebildet wird, die die Abgasöffnung 4a bildet; deren Durchmesser ist größer als 1 mm im Querschnitt aber weniger als 6 mm im Querschnitt. Das Mischzellteil 4 muss eine Länge von 0,3 mm oder mehr auf der stromabwärtigen Seite von dem Punkt der Kreuzung P zwischen der Zentralachse des Polymerstromwegs 2c und der Zentralachse des Koagulierungsmittel-Stromwegs 3c besitzen; dies kann zweckmäßig in Übereinstimmung mit der Menge der entladenen Polymerlösung, der Menge des gesprühten Koagulierungsmittelfluids oder der Form der erwünschten fibrillierten Fasern eingestellt werden. Für die Mischzelleinheit 4 wird eine Länge benötigt, welche ausreichend ist, um die Zeit zu garantieren, die notwendig ist, damit die Polymerlösung in einer fibrillenförmigen Gestalt koaguliert und sich verzweigte fibrillierte Fasern aus dem Polymer durch Scherwirkung ausbilden; damit sich die Länge der Fibrillen erhöht, ist es bevorzugt, dass eine Länge von 1 mm oder mehr auf der stromabwärtigen Seite von dem Punkt der Kreuzung P vorhanden ist, und eine Länge von 10 mm oder mehr ist weiter bevorzugt, während eine Länge von 30 mm oder mehr insbesondere bevorzugt ist.
Wenn die Länge des Mischzellteils 4 sich erhöht, verringert sich das durchschnittliche Denier der erhaltenen Fasern, und der Anteil der sich verzweigenden fibrillierten Fasern erhöht sich, und dies stellt eine überlegene Form für die Verwendung als ein faserhaltiges Basismaterial in nicht gewebtem Tuch bereit, welches für Filteranwendungen verwendet wird; wenn jedoch sich die Verstopfen als Folge der erzeugten Fasern auftritt. Wenn andererseits die Länge des Mischzellteils 4 verkürzt wird, erhöht sich das durchschnittliche Denier der Fasern, und die Anzahl an sich verzweigenden fibrillierten Fasern verringert sich, und diese sind zur Verwendung als Fasern in nicht gewebten Tüchern oder dergleichen unzureichend, welche die überlegenen Adsorptionseigenschaften von sehr fein fibrillierten Fasern verwenden.
Der Durchmesser des Mischzellteils 4 ist ein wichtiger Faktor beim Steuern der linearen Stromrate des Koagulierungsmittelfluids innerhalb des Mischzellteils 4, welches eine wichtige Bedingung zum Ausbilden der Fasern ist, welche der Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind; es ist notwendig, den Durchmesser auf eine Größe einzustellen, so dass eine ausreichend lineare Stromrate erhalten werden kann. Die Zelle ist nicht auf die vorstehend beschriebene zylindrische Gestalt begrenzt; es kann auch ein rechteckiger Schlitz verwendet werden, und in einem derartigen Fall ist es bevorzugt, dass die Breite des Querschnitts mehr als 1 mm, aber weniger als 6 mm beträgt. Wenn die Querschnittsfläche des Mischzellteils 4 verlängert wird, erhöht sich die lineare Stromrate; jedoch wird Verstopfen leicht durch die gebildeten Fasern erzeugt, und dies ist nicht erwünscht. Wenn andererseits die Querschnittsfläche des Mischzellteils 4 erhöht ist, verringert sich die lineare Stromrate des Koagulierungsmittelfluids und der Anteil an fibrillierten Fasern verringert sich. In dem Fall, in welchem das Koagulierungsmittelfluid in einem gasförmigen Zustand verwendet wird, wird eine Stromrate von 100 m/sek oder mehr benötigt, um die gewünschten Fasern auszubilden. Sogar, wenn die Querschnittsfläche des Mischzellteils 4 sich erhöht, ist es möglich, die notwendige lineare Stromrate zu garantieren, indem die Menge an strömendem Gas erhöht wird; jedoch erhöht die Zunahme der Menge an strömendem Gas die Last beim Nachverarbeiten, wie etwa Lösungsmittelwiedergewinnung und dergleichen und die ökonomischen Nachteile werden erheblich. Es ist möglich, die Aufgaben der vorliegenden Erfindung zu erreichen, sogar wenn die Gestalt des Mischzellteils 4 kreisförmig oder rechteckig oder dergleichen im Querschnitt ist, solange wie eine Querschnittsfläche beibehalten wird, welche ausreichend ist, um eine ausreichende Länge und die notwendige lineare Stromrate, wie vorstehend beschrieben, zu garantieren. Darüber hinaus ist es möglich, dem Mischzellteil 4 eine Gestalt zu verleihen, in welcher deren Querschnittsfläche in der Richtung der Abgasöffnung 4a allmählich abnimmt oder allmählich zunimmt, und es ist auch möglich, das Führungsende des Mischzellteils 4 abgerundet herzustellen und die Abgasöffnung 4a zu weiten.
Darüber hinaus ist es auch möglich, eine Mehrzahl von Polymerentladungsöffnungen 2d in dem Mischzellteil 4 bereitzustellen und Koagulierungsmittel-Sprühöffnungen 3d für jede der Mehrzahl der Polymerentladungsöffnung 2d anzuordnen und diese in einem einzigen Mischzellteil 4 bereitzustellen; es ist so möglich, eine Spinndüse mit einem hohen Durchsatz zu erhalten.
Hierbei wird eine Polymerlösung, die mittels einem herkömmlichen Verfahren hergestellt wurde, aus der Polymerzuführungsöffnung 2a zu dem Polymerentladungsteil 2 zugeführt, und ein Koagulierungsmittelfluid, das durch ein herkömmliches Verfahren hergestellt wurde, wird aus Koagulierungsmittel-Zuführungsöffnung 3a zu Koagulierungsmittel-Sprühteil 3 zugeführt. Die Polymerlösung tritt durch die Zuführungskammer 2b zu dem Polymerzuführungsteil 2 und die Richtung von deren Entladung wird durch den Polymerstromweg 2c bestimmt, und die Lösung wird aus der Polymerentladungsöffnung 2d in das Mischzellteil 4 entladen. Gleichzeitig tritt das Koagulierungsmittelfluid durch die Zuführungskammer 3b des Koagulierungsmittel-Sprühteils 3 und dessen Sprühwinkel wird durch den Koagulierungsmittel-Stromweg 3c bestimmt, und das Fluid wird aus der Koagulierungsmittel-Sprühöffnung 3d in dem Mischzellteil 4 in der Richtung der Polymerlösung gesprüht. Die Polymerlösung mischt sich mit dem Koagulierungsmittelfluid, welches gesprüht wurde, und die Lösung wird einer Koagulierung und Scherwirkung innerhalb des Mischzellteils 4 unterzogen, um diskontinuierlich fibrillierte Fasern herzustellen.
Die Spinndüse der vorliegenden Erfindung ist nicht notwendigerweise auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt; zweckmäßige Modifikationen davon sind möglich, solange wie die Bedingungen der vorliegenden Erfindung erfüllt werden.
Nachstehend werden Ausführungsformen, die unter Verwendung der Spinndüse der vorliegenden Erfindung gesponnen wurden, diskutiert werden. Die nachstehenden Ausführungsformen werden nur zum Zweck der Erläuterung dargestellt; der Umfang der vorliegenden Erfindung ist keinesfalls auf die nachstehend angegebenen Ausführungsformen begrenzt.
Die Düse 1, die in 3 gezeigt wird, wurde als die Spinndüse verwendet und die Polymerzuführungskammer 2b von Düse 1 besaß eine zylindrische Gestalt mit einer Länge von 96 mm und einem Durchmesser von 3 mmF, während der Polymerstromweg 2c eine kapillarförmige Gestalt besaß. Der Koagulierungsmittel-Stromweg 3c besaß eine schlitzförmige Gestalt, und der Winkel θ, der durch die Zentralachse des Polymerstromwegs 2c und die Zentralachse des Koagulierungsmittel-Stromwegs 3c gebildet wurde, betrug 60°. Zudem wurden im Hinblick auf die Länge des Polymerstromwegs 2c, des Durchmessers der Polymerentladungsöffnung 2d, der Schlitzöffnung des Koagulierungsmittel-Stromwegs 3c, des Abstands L zwischen der Polymerentladungsöffnung 2d und dem Punkt der Kreuzung P zwischen der Zentralachse des Polymerstromwegs 2c und der Zentralachse des Koagulierungsmittel-Stromwegs 3c, dem Durchmesser des Mischzellteils 4, und der Länge des Mischzellteils auf der stromabwärtigen Seite von dem Punkt der Kreuzung P, diese Werte alle unabhängig voneinander geändert, und deren Werte werden in Tabelle 1 gezeigt.
Ausführungsform 1
117 g Cellulose (hergestellt von P & G Cellulose, sich auflösende Pulpe V-60), 2000 g N-Methylmorpholin-N-oxid (hergestellt von Sun Technochemical Co., Ltd.), die ungefähr 41 Gew.% Wasser und 15 g Propylgallat enthielten, wurden in eine Mischvorrichtung mit einer angebrachten Vakuumentschäumungsvorrichtung (Modell ACM-5, hergestellt von Kodaira Seisakusyo Co., Ltd.) platziert und während für eine Dauer von ungefähr 2 Stunden gemischt wurde, während unter verringertem Druck erhitzt wurde, wurden 648 g Wasser entfernt, und eine gleichförmige Lösung von Cellulose wurde hergestellt. Während dem Auflösungsverfahren wurde die Temperatur des Ofens bei 100°C gehalten.
Als Nächstes, während die Temperatur der erhaltenen Lösung bei 100°C beibehalten wurde, wurde eine Extrusion unter Stickstoffdruck von 1,5 kg/cm² ausgeführt und eine Standardmenge davon wurde dem Düsenteil, das in 3 gezeigt wird, unter Verwendung einer Zahnradpumpe zugeführt. Die Menge an entladener Celluloselösung wurde durch die Rotationsgeschwindigkeit der Zahnradpumpe ermittelt. Ein Dampf wurde als das Koagulierungsmittelfluid verwendet, und die Menge an zugeführtem Dampf wurde gesteuert, indem der Zuführungsdruck unter Verwendung eines Druckreduzierungsventils eingestellt wurde. Die Menge an Dampf wurde gemessen, indem der Zuführungsdruck aus der in 3 gezeigten Düse geändert wurde und nur Dampf in Wasser gesprüht wurde und die Zunahme des Gewichts pro Einheitszeit erhalten.
Unter Verwendung einer Düse (Tabelle 1, Düse A), die derart hergestellt wurde, dass der Durchmesser der Polymerlösungs-Entladungsöffnung 2d 0,2 mm im Querschnitt betrug, der Durchmesser des Mischzellteils 4 2 mm im Querschnitt betrug, die Länge 54 mm betrug, die Schlitzöffnung des Koagulierungsmittel-Stromwegs 390 Mikrometer betrug, und der durch die Linie der Entladung der Polymerlösung und die Linie der Entladung des Dampfs gebildete Winkel 60° betrug, die Celluloselösung in Wasser mit einer Temperatur von 30°C bei einer Zuführungsrate von 6,0 ml/min und einem Dampfzuführungsdruck von 1,5 kg/cm² gesprüht. Die Menge an verbrauchtem Dampf zu dieser Zeit besaß ein Wasseräquivalent von 87 g/min und die lineare Stromrate des Dampfes innerhalb der Mischzelle wurde berechnet, um ungefähr 800 m/sek zu betragen.
Die Cellulosefasern, die in der koagulierenden Flüssigkeit auftrieben, wurden wiedergewonnen, und diese wurden für eine Dauer von einer Stunde in siedendem Wasser gewaschen und wurden dann bei Raumtemperatur getrocknet.
Unter Verwendung eines Abtast-Elektronenmikroskops wurde der Zustand der Oberfläche der erhaltenen Cellulosefasern beobachtet.
Darüber hinaus wurde die Form der Fasern in der Längsrichtung unter Verwendung eines stereoskopischen Mikroskops vom Projektionstyp (der Profilprojektor V-12, hergestellt von Nikon) beobachtet.
Die Form der erhaltenen Cellulose war ein Aggregat von diskontinuierlich fibrillierten Fasern; im Hinblick auf den Durchmesser besaßen diese eine breite Verteilung, von ungefähr 0,1 Mikrometer bis 50 Mikrometer, während im Hinblick auf die Länge der Fasern auch eine breite Verteilung beobachtet wurde, von einer Länge von ungefähr 5 mm bis zu einer Länge von ungefähr 5 cm. Darüber hinaus besaßen die Fasern eine verzweigte Struktur; eine Struktur wurde beobachtet, in welcher dünne Fasern von wenigen Mikrometer oder weniger sich von den Seitenoberflächen der Fasern von einigen zehn Mikrometern verzweigten.
Eine Mikrofotografie der erhaltenen Cellulosefaser wird in 7 gezeigt.
Ausführungsform 2
Eine Celluloselösung wurde auf eine Weise hergestellt, die derjenigen von Ausführungsform 1 identisch war und die Cellulosebildung wurde unter Verwendung einer Düse durchgeführt, die zu derjenigen von Ausführungsform 1 identisch war. Die Menge an Celluloselösung, die zugeführt wurde, wurde geändert, um 3,0 ml/min (in Ausführungsform 2-1) und 12,0 ml/min (in Ausführungsform 2-2) zu betragen und Cellulosespinnen wurde durchgeführt.
Elektronenmikroskopische Aufnahmen der erhaltenen Cellulosefasern werden in 8 und 9 gezeigt.
Wenn die Menge an entladener Lösung abnimmt, werden die Fasern im Durchschnitt dünner, und obwohl die Fibrillierung voranschreitet, wird die Länge der Fasern verkürzt. Wenn andererseits die Menge an entladener Lösung sich vergrößert, nimmt auch der durchschnittliche Durchmesser der Fasern zu, und der Grad an Fibrillierung nimmt ab.
Indem die Menge an entladener Lösung geändert wird, wurden die Änderungen des durchschnittlichen Faserdurchmessers und des Fibrillierungszustandes beobachtet.
Ausführungsform 3
Eine Celluloselösung wurde unter Verwendung eines Verfahrens hergestellt, das demjenigen von Ausführungsform 1 identisch war. Eine Düse, die zu derjenigen von Ausführungsform 1 identisch war, mit der Ausnahme, dass die Schlitzöffnung für das Koagulierungsmittelfluid auf 250 Mikrometer eingestellt wurde, wurde verwendet, und die Menge an Celluloselösung, die zugeführt wurde, wurde auf 6,0 ml/min eingestellt, während der Zuführungsdruck des Dampfes auf 2 kg/cm² eingestellt wurde. Die menge an Dampf, die zu dieser Zeit verbraucht wurde, besaß ein Wasseräquivalent von 82 g/min. Auf die gleiche Weise wie in Ausführungsform 1 wurden die Cellulosefasern, die in der koagulierenden Flüssigkeit aufschwammen, wiedergewonnen, diese wurden dann für eine Dauer von einer Stunde in siedendem Wasser gewaschen und bei Raumtemperatur getrocknet.
Eine elektronenmikroskopische Aufnahme der erhaltenen Fasern wird in 10 gezeigt.
Die erhaltene Celluloseform war ein Aggregat aus diskontinuierlich fibrillierten Fasern, wie in Ausführungsform 1 und eine Struktur, in welcher sich die dünnen Fasern, wie in Ausführungsform 1 und eine Struktur, in welcher sich dünne Fasern von einigen Mikrometern oder weniger von Seitenoberflächen von Fasern von einigen zehn Mikrometern verzweigten, wurde beobachtet.
Ausführungsformen 4-1, 4-2
Eine Celluloselösung wurde durch ein Verfahren hergestellt, das zu demjenigen von Ausführungsform 1 identisch war und unter Verwendung von Düse B von Tabelle 1 in Ausführungsform 4-1 und unter Verwendung von Düse C von Tabelle 1 in Ausführungsform 4-2 wurden Cellulosefasern unter Bedingungen gesponnen, die zu denjenigen von Ausführungsform 1, das vorstehend beschrieben wurde, identisch waren.
Eine elektronenmikroskopische Aufnahme der in Ausführungsform 4-1 erhaltenen Fasern wird in 11 gezeigt, während eine elektronenmikroskopische Aufnahme der in Ausführungsform 4-2 erhaltenen Fasern in 12 gezeigt wird.
Aus diesen Figuren kann ersehen werden, dass, wenn die Länge der Mischzelle zunimmt, die Fasern dünner werden, und sich verzweigte Fibrillen entwickeln.
Ausführungsform 4-3
Eine Celluloselösung wurde durch ein Verfahren hergestellt, das zu demjenigen von Ausführungsform 1 identisch war und unter Verwendung der Düse D von Tabelle 1 wurden Cellulosefasern unter Bedingungen gesponnen, die zu denjenigen von Ausführungsform 1 identisch waren.
Eine elektronenmikroskopische Aufnahme der erhaltenen Fasern wird in 13 gezeigt.
Die erhaltene Celluloseform war ein Aggregat aus diskontinuierlich fibrillierten Fasern und eine Struktur wurde beobachtet, in welcher dünne Fasern von einigen wenigen Mikrometern oder weniger sich aus den Seitenoberflächen von Fasern von einigen zehn Mikrometer verzweigten.
Ausführungsform 4-4
Eine Celluloselösung wurde durch ein Verfahren hergestellt, das demjenigen von Ausführungsform 1 identisch war und unter Verwendung der Düse E, die in Tabelle 1 gezeigt wird, wurden Cellulosefasern unter Bedingungen gesponnen, die zu denjenigen von Ausführungsform 1 identisch waren. Eine elektronenmikroskopische Aufnahme der erhaltenen Fasern wird in 14 gezeigt.
Die erhaltene Celluloseform war ein Aggregat aus diskontinuierlich fibrillierten Fasern und eine Struktur wurde beobachtet, in welcher dünne Fasern von wenigen Mikrometern oder weniger sich von den Seitenoberflächen von Fasern von einigen zehn Mikrometern verzweigten.
Ausführungsform 4-5
Eine Celluloselösung wurde durch ein Verfahren hergestellt, das zu demjenigen von Ausführungsform 1 identisch war und die Düse F von Tabelle 1 wurde verwendet. Wie in Ausführungsform 1 wurde die Celluloselösung bei einer Rate von 6 g/min zugeführt, und der Zuführungsdruck des Dampfes wurde auf 1,5/cm² eingestellt. Zu dieser Zeit besaß die Düse F eine Schlitzöffnung, welche sich von derjenigen der Düse A von Ausführungsform 1 unterschied, so dass die Dampfstromrate auf 70 g/min eingestellt wurde.
Eine elektronenmikroskopische Aufnahme der erhaltenen Fasern wird in 15 gezeigt.
Wenn die Form der erhaltenen Cellulosefasern beobachtet wurde, wurden Fasern beobachtet, welche einen großen Durchmesser besaßen und teilweise fibrilliert waren.
Tabelle 1 Düsen, die in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet wurden
Ausführungsform 5
Eine Celluloselösung wurde durch ein Verfahren hergestellt, das zu demjenigen von Ausführungsform 1 identisch war, und unter Verwendung einer Düse mit einer Gestalt mit Abmessungen, die zu denjenigen von Düse A von Ausführungsform 1 identisch waren, mit der Ausnahme, dass das stromabwärtige Endteil des Mischzellteils 4 sich in einer trompetenförmigen Gestalt in der Richtung der Abgasöffnung 4a weitete, wurden Cellulosefasern unter Bedingungen gebildet, die denjenigen von Ausführungsform 1 identisch waren.
Eine elektronenmikroskopische Aufnahme der erhaltenen Fasern wird in 16 gezeigt. Wie in Ausführungsform 1 war die erhaltene Celluloseform ein Aggregat von diskontinuierlich fibrillierten Fasern und eine Struktur wurde erhalten, in welcher dünne Fasern von einigen Mikrometern oder weniger sich von den Seitenoberflächen von Fasern von einigen zehn Mikrometern verzweigten.
Ausführungsform 6
Unter Verwendung der in Ausführungsform 1 verwendeten Polymerlösung wurde Spinnen unter Bedingungen ausgeführt, die zu denjenigen von Ausführungsform 1 identisch waren, mit der Ausnahme, dass eine Düse verwendet wurde, welche den in 4 gezeigten Aufbau besaß, wobei diese mit einer Mischzelle ausgestattet war, in welcher der Polymerstromweg 2c der in 3 gezeigten Düse 1,5 mm von der oberen Wand der Mischzelle vorragt, die Polymerlösungsentladungsöffnung 2d in dem Zentrum der Mischzelle ausgebildet wurde und welche einen Durchmesser von 2 mm im Querschnitt und eine Länge von 13 mm unterhalb des Entladungsteils 2d der Polymerlösung besaß.
Das gebildete Produkt, das aus der Polymerlösungsentladungsöffnung erhalten wurde, zeigte teilweise fibrillierte Fasern; jedoch variierte die Querschnittsgestalt der Fasern von elliptisch zu filmförmig.
Eine elektronenmikroskopische Aufnahme dieser Fasern wird in 17 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 1
Unter Verwendung der in Ausführungsform 1 verwendeten Polymerlösung wurde Spinnen unter Bedingungen ausgeführt, die zu denjenigen von Ausführungsform 1 identisch waren, mit der Ausnahme, dass eine Düse verwendet wurde, welche eine Struktur besaß, die in 5 gezeigt wurde, in welcher der Mischzellteil der Düse, wie in 4 gezeigt wurde, entfernt wurde.
Das erhaltene Produkt umfasste Fasern mit einem elliptischen Querschnitt oder Filmen und besaß keine verzweigte Struktur.
Eine elektronenmikroskopische Aufnahme der erhaltenen Fasern wird in 29 gezeigt.
Ausführungsform 7
230 g Cellulosediacetat (MBH, hergestellt von Daicel Chemical Industries Ltd.) wurden in 770 g Aceton aufgelöst und eine 23 Gew.%ige Cellulosediacetatlösung in Aceton wurde hergestellt.
Während die Temperatur der erhaltenen Lösung bei 40°C gehalten wurde, wurde die Lösung unter Stickstoffdruckanwendung von 1,5 kg/cm² extrudiert und unter Verwendung einer Zahnradpumpe wurde eine Standardmenge der Lösung dem Düsenteil, das in 3 abgebildet ist, zugeführt, während Wasserdampf gleichzeitig zugeführt wurde. Die Steuerung der Menge an zugeführtem Wasserdampf wurde durchgeführt, indem der Zuführungsdruck unter Verwendung eines reduzierenden Druckventils gesteuert wurde. Die Menge an Wasserdampf wurde gemessen, indem nur Wasserdampf aus der in 3 gezeigten Düse in die koagulierende Flüssigkeit eingespritzt wurde, und die Zunahme des Gewichts pro Einheitszeit erhalten wurde.
Unter Verwendung einer Düse, in welcher die Lösungsentladungsöffnung einen Durchmesser von 0,2 mm im Querschnitt besaß, besaß die Mischzelle einen Durchmesser von 2 mm im Querschnitt und eine Länge von 1,5 mm und war zylindrisch, in welcher der Wasserdampfstromweg eine Schlitzform mit einer Öffnung von 250 Mikrometern besaß, und in welcher der Winkel, der durch die Zentralachse des Lösungsstromwegs und die Zentralachse des Schlitzes gebildet wurde, 60° betrug, die Lösung aus Cellulosediacetat in Aceton in Wasser mit einer Temperatur von 30°C bei einer Zuführungsrate von 18 ml/min und einem Wasserdampfzuführungsdruck von 1,5 kg/cm² gesprüht wurde. Die Menge an zu dieser Zeit verbrauchtem Wasserdampf besaß ein Wasseräquivalent von 70 g/min und die lineare Stromrate des Wasserdampfes innerhalb der Mischzelle wurde auf ungefähr 630 m/sek berechnet.
Das Cellulosediacetatkoagulum, das in dem koagulierenden Fluid auftrieb, wurde wiedergewonnen, dieses wurde als Nächstes für eine Dauer von einer Stunde in siedendem Wasser gewaschen, und wurde in erhitzter Luft bei einer Temperatur von 80°C getrocknet.
Die Form der Oberflächen der Fasern in dem erhaltenen Koagulum wurde unter Verwendung eines Abtastelektronenmikroskops beobachtet.
Darüber hinaus wurde unter Verwendung eines stereoskopischen Mikroskops vom Projektionstyp (der Profilprojektor V-12, hergestellt von Nikon), die Form der Fasern in der Längsrichtung beobachtet. Das erhaltene Koagulum war ein Aggregat aus fibrillenähnlichem und filmförmigem Material mit einer Dicke innerhalb eines Bereichs von Submikrometern bis zu einigen zehn Mikrometern und einer Länge innerhalb eines Bereichs von einigen zehn Mikrometer bis zu einigen Metern; wenn die Länge dieses Koagulums in Übereinstimmung mit JAPAN TAPPI Nr. 52-89 gemessen wurde, stellte sich heraus, dass der Anteil der Fasern mit einer Länge von mehr als 1000 Mikrometern 20 % betrug und die Fibrillen eine verzweigte Struktur besaßen. Darüber hinaus betrug die spezifische Oberfläche, gemessen durch das BET-Verfahren, 9.7 m²/g.
Ausführungsform 8
Eine 23 Gew.%ige Cellulosediacetatlösung in Aceton wurde unter Verwendung eines Verfahrens hergestellt, das zu demjenigen von Ausführungsform 7 identisch war. Die Bildung des Cellulosediacetats wurde unter Verwendung eines Verfahrens durchgeführt, das zu demjenigen von Ausführungsform 7 identisch war, mit der Ausnahme, dass die Entladungsrate der Cellulosediacetatlösung auf 6 ml/min geändert wurde.
Ein Koagulum mit einer Form, das demjenigen des in Ausführungsform 7 erhaltenen Koagulums identisch war, wurde erhalten und die spezifische Oberfläche des Koagulums betrug 10,5 m².
Ausführungsform 9
Eine 23 Gew.%ige Lösung von Cellulosediacetat in Aceton wurde durch ein Verfahren hergestellt, das zu demjenigen von Ausführungsform 7 identisch war. Die Bildung des Cellulosediacetats wurde durch ein Verfahren durchgeführt, das zu demjenigen von Ausführungsform 7 identisch war, mit der Ausnahme, dass Extrusion aus dem Mischzellenausstoß in ein Koagulierungsbad, das eine 30 Gew.%ige Lösung von Aceton in Wasser umfasste, bei einer Temperatur von 30°C durchgeführt wurde und ein Koagulum mit einer spezifischen Oberfläche von 10,0 m²/g wurde erhalten.
Ausführungsform 10
230 g Cellulosediacetat (MBH, hergestellt von Daicel Chemical Industries Ltd.) wurde in 770 g Aceton aufgelöst und eine 23 Gew.%ige Lösung von Cellulosediacetat in Aceton wurde hergestellt.
Während die Temperatur der Lösung bei 40°C beibehalten wurde, wurde die Lösung unter Stickstoffdruck von 1,5 kg/cm² extrudiert, und unter Verwendung einer Zahnradpumpe wurde eine Standardmenge der Lösung dem in 3 abgebildeten Düsenteil zugeführt, während Wasserdampf gleichzeitig zugeführt wurde. Die Zuführungsrate der Menge an Wasserdampf wurde gesteuert, indem der Zuführungsdruck unter Verwendung eines reduzierenden Druckventils eingestellt wurde. Die Menge an Wasserdampf wurde gemessen, indem nur Wasserdampf aus der in 3 gezeigten Düse in die koagulierende Flüssigkeit eingespritzt wurde, und die Zunahme des Gewichts pro Einheitszeit bestimmt wurde.
Unter Verwendung einer Düse, in welcher die Polymerentladungsöffnung einen Durchmesser von 0,2 mm im Querschnitt besaß, die Mischzelle zylindrisch war und einen Durchmesser von 2 mm im Querschnitt und eine Länge von 1,5 mm besaß, der Wasserdampfstromweg eine Schlitzgestalt besaß und eine Öffnung von 390 Mikrometern besaß, und der Winkel, der durch die Zentralachse des Lösungsstromwegs und die Zentralachse des Schlitzes gebildet wurde, 60° betrug, wurde die Lösung von Cellulosediacetat in Aceton in Wasser mit einer Temperatur von 30°C bei einer Zuführungsrate von 4,5 ml/min und einem Wasserdampfzuführungsdruck von 1 kg/cm² gesprüht. Die Menge an zu dieser Zeit verbrauchtem Wasserdampf besaß ein Wasseräquivalent von 73 g/min und die lineare Stromrate des Wasserdampfes innerhalb der Mischzelle wurde auf ungefähr 660 m/sek berechnet.
Das Cellulosediacetatkoagulum, das in dem koagulierenden Fluid auftrieb, wurde wiedergewonnen, dieses wurde als Nächstes für eine Dauer von einer Stunde in siedendem Wasser gewaschen, und wurde in erhitzter Luft bei einer Temperatur von 80°C getrocknet.
Der Zustand der Oberflächen der Fasern in dem erhaltenen Koagulum wurde unter Verwendung eines Abtastelektronenmikroskops beobachtet.
Darüber hinaus wurde der Zustand der Fasern in der Längsrichtung unter Verwendung eines stereoskopischen Mikroskops vom Projektionstyp (der Profilprojektor V-12, hergestellt von Nikon) beobachtet.
Das erhaltene Koagulum war ein Aggregat, das fibrillenähnliche und filmförmige Materialien mit einer Dicke vom Submikronniveau bis 10 Mikron und mit einer Länge innerhalb eines Bereichs von einigen zehn Mikrometern bis einigen Metern zeigte, und die spezifische Oberfläche, gemessen durch das BET-Verfahren, betrug 19,2 m²/g.
Ausführungsform 11
Eine 23 Gew.%ige Lösung von Cellulosediacetat in Aceton wurde unter Verwendung eines Verfahrens hergestellt, das zu demjenigen von Ausführungsform 10 identisch war. Die Bildung des Cellulosediacetats wurde unter Verwendung eines Verfahrens durchgeführt, das zu demjenigen von Ausführungsform 10 identisch war, mit der Ausnahme, dass die Lösung aus dem Mischzellenausstoß in Luft extrudiert wurde, und das Koagulum wurde auf eine Glasplatte geschichtet und wiedergewonnen; es wurde festgestellt, dass die spezifische Oberfläche des Koagulums 6,7 m²/g betrug.
Ausführungsformen 12-1 bis 12-3
Die Bildung des Cellulosediacetats wurde durch ein Verfahren durchgeführt, das zu demjenigen von Ausführungsform 10 identisch war, mit der Ausnahme, dass die Länge der Mischzelle der Düse, wie in Tabelle 2 gezeigt, geändert wurde. Die spezifischen Oberflächen der erhaltenen Koagula werden in Tabelle 2 gezeigt.
Wenn die Länge der Mischzelle erhöht wurde, zeigte das Koagulum fibrillenähnliche Fasern, während andererseits, wenn die Länge der Mischzelle verringert wurde, sich Filmgestalten zeigten; jedoch besaßen die erhaltenen Koagula ausreichend zufrieden stellende spezifische Oberflächen.
Ausführungsform 13
Die Bildung des Cellulosediacetats wurde durch ein Verfahren durchgeführt, das zu demjenigen von Ausführungsform 10 identisch war, mit der Ausnahme, dass die Länge der Mischzelle auf 104 mm eingestellt wurde. Wie in Tabelle 2 gezeigt, war die spezifische Oberfläche des erhaltenen Koagulums zufrieden stellend; jedoch wurde die Zelle periodisch verstopft.
Tabelle 2
Ausführungsform 14
Die Bildung des Cellulosediacetats wurde durch ein Verfahren ausgeführt, das zu demjenigen von Ausführungsform 10 identisch war, mit der Ausnahme, dass die Dicke der Mischzelle auf 4,0 mm im Querschnitt eingestellt wurde. Die Menge an Wasserdampf, die zu dieser Zeit verbraucht wurde, wurde durch ein Verfahren gemessen, das zu demjenigen von Ausführungsform 1 identisch war und es wurde festgestellt, dass diese 73 g/min betrug, während die lineare Stromrate des Wassers innerhalb der Mischzelle auf ungefähr 160 m/sek berechnet wurde.
Die spezifische Oberfläche des Koagulums, das erhalten wurde, besaß einen ausreichenden Wert bei 13,0 m²/g; jedoch trat gelegentliches Verstopfen auf.
Ausführungsform 15
133 g Cellulosediacetat (MBH, hergestellt von Daicel Chemical Industries Ltd.) wurde in 862 g Aceton, das 1 Gew.% Wasser enthielt, aufgelöst und eine 13,3 Gew.%ige Lösung von Cellulosediacetat in Aceton wurde hergestellt.
Als Nächstes wurde, während die Temperatur der erhaltenen Lösung bei 40°C gehalten wurde, die Lösung unter einem Stickstoffdruck von 1,5 kg/cm² extrudiert und unter Verwendung einer Zahnradpumpe wurde eine Standardmenge der Lösung dem in 3 abgebildeten Düsenteil zugeführt, während Wasserdampf gleichzeitig zugeführt wurde. Die Zuführungsrate der Menge an Wasserdampf wurde gesteuert, indem der Zuführungsdruck unter Verwendung eines reduzierenden Druckventils eingestellt wurde. Die Menge an Wasserdampf wurde gemessen, indem nur Wasserdampf aus der in 3 gezeigten Düse in die Koagulierungsflüssigkeit eingespritzt wurde, und die Zunahme des Gewichts pro Einheitszeit erhalten wurde.
Unter Verwendung einer Düse, in welcher die Lösungsentladungsöffnung einen Durchmesser von 0,1 mm im Querschnitt besaß, war die Mischzelle zylindrisch und besaß einen Durchmesser von 2 mm im Querschnitt und eine Länge von 14 mm, der Wasserdampfstromweg besaß eine Schlitzgestalt und besaß eine Öffnung von 390 Mikrometern, und der Winkel, der durch die Zentralachse des Lösungsstromwegs und die Zentralachse des Schlitzes gebildet wurde, betrug 60°, die Lösung von Cellulosediacetat in Aceton wurde in Wasser mit einer Temperatur von 30°C bei einer Zuführungsrate von 19,0 ml/min und einem Wasserdampfzuführungsdruck von 1,5 kg/cm² gesprüht. Die Menge an zu dieser Zeit verbrauchtem Wasserdampf besaß ein Wasseräquivalent von 87 g/min, und die lineare Stromrate des Wasserdampfes innerhalb der Mischzelle wurde auf ungefähr 790 m/sek berechnet.
Das Cellulosediacetatkoagulum, das auf der Koagulierungsflüssigkeit trieb, wurde wiedergewonnen, und wurde als Nächstes für eine Dauer von einer Stunde in siedendem Wasser gewaschen, und wurde in erhitzter Luft bei einer Temperatur von 80°C getrocknet.
Der Zustand der Oberflächen der Fasern in dem erhaltenen Koagulum wurde unter Verwendung eines Abtastelektronenmikroskops beobachtet.
Darüber hinaus wurde der Zustand der Fasern in der Längsrichtung unter Verwendung eines stereoskopischen Mikroskops vom Projektionstyp (der Profilprojektor V-12, hergestellt von Nikon) beobachtet.
Das erhaltene Koagulum war ein Aggregat aus fibrillenähnlichen Fasern mit einer Dicke vom Submikronniveau bis 10 Mikron und einer Länge innerhalb eines Bereichs von einigen zehn Mikrometern bis einigen hundert Mikrometern; die spezifische Oberfläche, gemessen durch das BET-Verfahren, betrug 19,7 m²/g.
Vergleichsbeispiel 2
Während die Temperatur einer Diacetatacetonlösung, die durch ein Verfahren hergestellt wurde, das zu demjenigen von Ausführungsform 7 identisch war, bei 40°C gehalten wurde, wurde Wasserdampf bei einer Rate von 3,6 g/min aus einer Zwei-Flüssigkeitendüse (Setup Nr. E25A von Spraying Systems Co.) bei einem Druck von 2,0 kg/cm² in Wasser bei einer Temperatur von 30°C gesprüht. Die erhaltenen Fasern wurden auf eine Weise verarbeitet, die zu derjenigen von Ausführungsform 7 identisch war und deren Zustand wurde beobachtet, und ein dünnes filmförmiges Aggregat wurde als Folge gefunden.
Vergleichsbeispiel 3
Unter Verwendung einer Acetat-Aceton-Lösung, die durch ein Verfahren hergestellt wurde, das zu demjenigen von Ausführungsform 7 identisch war, wurde Spinnen durch unter Druck gesetzte Luft mit einem Druck von 2 kg/cm² anstelle des Dampfes aus der in Ausführungsform 1 verwendeten Düse durchgeführt; jedoch wurde ein klumpenähnliches Polymer kontinuierlich aus der Mischzelle ausgestoßen und fibrillenähnliche Fasern konnten nicht erhalten werden.
Vergleichsbeispiel 4
Unter Verwendung einer Acetat-Aceton-Lösung, die in einem Verfahren hergestellt wurde, das zu demjenigen von Ausführungsform 7 identisch war und unter Verwendung einer Zwei-Fluiddüse, wie etwa die in 6 (Setup Nr. 1A, hergestellt von Spraying System Co.) gezeigt wurde, anstelle der in Ausführungsform 7 verwendeten Düse, und Änderung der Entladungsrate der Lösung und des Wasserdampfdrucks, wie in Tabelle 3 (Experimente 1 bis 5) gezeigt, wurde Sprühen in Wasser bei 30°C durchgeführt und die Bildung von Cellulosediacetat wurde versucht; jedoch verstopfte unter allen Bedingungen die Düse nach einigen Minuten und eine stabile Bildung war unmöglich.
Tabelle 3
Vergleichsbeispiel 5
Die Bildung von Cellulosediacetat wurde auf eine Weise versucht, die zu derjenigen von Vergleichsbeispiel 4 identisch war, mit der Ausnahme, dass die Zwei-Fluiddüse durch Setup Nr. 22B, hergestellt von Spraying System Co., ersetzt wurde; jedoch verstopfte, wie in Vergleichsbeispiel 4, die Düse nach einigen Minuten, und eine stabile Bildung war unmöglich.
Ausführungsform 16
230 g Cellulosediacetat (MBH, hergestellt von Daicel Chemical Industries Ltd.) wurde in 770 g Aceton aufgelöst, das 5 Gew.% Wasser enthielt und ein 23 Gew.%ige Lösung von Cellulosediacetat in Acetone wurde hergestellt.
Als Nächstes wurde, während die Temperatur der erhaltenen Lösung bei 40°C beibehalten wurde, die Lösung unter Stickstoffdruck von 1,5 kg/cm² extrudiert und unter Verwendung einer Zahnradpumpe wurde eine Standardmenge der Lösung dem Düsenteil, das in 3 abgebildet ist, zugeführt und Wasserdampf wurde gleichzeitig zugeführt. Die Zuführungsrate der Menge an Wasserdampf wurde gesteuert, indem der Zuführungsdruck unter Verwendung eines reduzierenden Druckventils eingestellt wurde. Die Menge an Wasserdampf wurde gemessen, indem nur Wasserdampf aus der in 3 gezeigten Düse in die koagulierende Flüssigkeit eingespritzt wurde und die Zunahme des Gewichts pro Einheitszeit bestimmt wurde.
Unter Verwendung einer Düse, die derart hergestellt wurde, dass die Entladungsöffnung einen Durchmesser von 0,2 mm im Querschnitt besaß, die Mischzelle zylindrisch war und einen Durchmesser von 2 mm im Querschnitt und eine Länge von 1,5 mm besaß, der Wasserdampfstromweg eine Schlitzform besaß und eine Öffnung von 250 Mikrometern besaß, und der durch die Zentralachse des Lösungsstromwegs und die Zentralachse des Schlitzes gebildete Winkel 30° betrug, wurde die Lösung von Cellulosediacetat in Aceton in Wasser mit einer Temperatur von 30°C bei einer Zuführungsrate von 18 ml/min und bei einem Wasserdampfzuführungsdruck von 1,5 kg/cm² gesprüht. Die Menge an Wasserdampf, die zu dieser Zeit verbraucht wurde, besaß ein Wasseräquivalent von 70 g/min, und die lineare Stromrate des Wasserdampfes innerhalb der Mischzelle wurde auf ungefähr 630 m/sek berechnet.
Das Cellulosediacetatkoagulum, das auf der koagulierenden Flüssigkeit trieb, wurde wiedergewonnen, dieses wurde als Nächstes für eine Dauer von einer Stunde in siedendem Wasser gewaschen, und wurde in erhitzter Luft bei einer Temperatur von 80°C getrocknet.
Der Zustand der Oberflächen der Fasern in dem erhaltenen Koagulum wurde unter Verwendung eines Abtastelektronenmikroskops beobachtet.
Darüber hinaus wurde der Zustand der Fasern in der Längsrichtung unter Verwendung eines stereoskopischen Mikroskops vom Projektionstyp (der Profilprojektor V-12, hergestellt von Nikon) beobachtet.
Das erhaltene Koagulum war ein Aggregat, das fibrillenähnliche und filmförmige Materialien mit einer Dicke vom Submikronniveau bis zu einigen zehn Mikron, und einer Länge innerhalb eines Bereichs von einigen zehn Mikron bis einigen Metern zeigte; wenn die Länge des Koagulums in Übereinstimmung mit JAPAN TAPPI Nr. 52-89 gemessen wurde, wurde ermittelt, dass der Anteil an Materialien mit einer Länge von 1000 Mikrometer oder mehr ungefähr 20 % betrug und die Fibrillen eine verzweigte Struktur besaßen. Darüber hinaus betrug die spezifische Oberfläche, gemessen durch das BET-Verfahren, 8,0 m²/g.
Ausführungsform 17
280 g Cellulosediacetat (MBH, hergestellt von Daicel Chemical Industries Ltd.) wurde in 720 g Aceton, das 5 Gew.% Wasser enthielt, aufgelöst und eine 28 Gew.%ige Lösung aus Cellulosediacetat in Aceton wurde hergestellt.
Während die Temperatur der erhaltenen Lösung bei 40°C gehalten wurde, wurde die Lösung unter Stickstoffdruck von 1,5 kg/cm² extrudiert und unter Verwendung einer Zahnradpumpe wurde eine Standardmenge der Lösung dem in 3 abgebildeten Düsenteil zugeführt, während Wasserdampf gleichzeitig zugeführt wurde. Die Zuführungsrate der Menge an Wasserdampf wurde gesteuert, indem der Zuführungsdruck unter Verwendung eines reduzierenden Druckventils eingestellt wurde. Die Menge an Wasserdampf wurde gemessen, indem nur Wasserdampf aus der in 3 gezeigten Düse in die Koagulierungsflüssigkeit eingespritzt wurde, und die Zunahme des Gewichts pro Einheitszeit erhalten wurde.
Unter Verwendung einer Düse, die hergestellt wurde, um einen Lösungsentladungsteil mit einem Y-förmigen Querschnitt zu besitzen, wie etwa diejenige, die in 30 gezeigt wird, einer zylindrischen Mischzelle mit einem Durchmesser von 2 mm im Querschnitt und einer Länge von 1,5 mm, und einem Wasserdampfstromweg mit einer Schlitzform mit einer Öffnung von 390 Mikrometern, wobei der Winkel, der durch die Zentralachse des Lösungsstromwegs und die Zentralachse des Schlitzes gebildet wurde, 30° betrug, wurde die Lösung von Cellulosediacetat in Aceton in Wasser mit einer Temperatur von 30°C bei einer Zuführungsrate von 48,7 ml/min und einem Wasserdampfzuführungsdruck von 2,5 kg/cm² gesprüht. Die Menge an Wasserdampf besaß ein Wasseräquivalent von 150 g/min, und die lineare Stromrate des Wasserdampfes innerhalb der Mischzelle wurde auf ungefähr 1.350 m/sek berechnet.
Das Cellulosediacetatkoagulum, das in dem koagulierenden Fluid trieb, wurde wiedergewonnen, und eine Nachverarbeitung wurde durch ein Verfahren durchgeführt, das zu demjenigen von Ausführungsform 1 identisch war, Trocknen wurde durchgeführt, und ein Cellulosediacetatkoagulum wurde erhalten.
Der Zustand der Oberflächen der Fasern in dem erhaltenen Koagulum wurde unter Verwendung eines Abtastelektronenmikroskops beobachtet.
Darüber hinaus wurde der Zustand der Fasern in der Längsrichtung unter Verwendung eines stereoskopischen Mikroskops vom Projektionstyp (der Profilprojektor V-12, hergestellt von Nikon) beobachtet.
Das erhaltene Koagulum war ein Aggregat aus fibrillenähnlichen und filmförmigen Materialien mit einer Dicke vom Submikronniveau bis zu einigen hundert Mikron, und einer Länge innerhalb eines Bereichs von einigen zehn Mikrometern bis zu einigen Metern; wenn die Länge dieses Koagulums unter Verwendung eines Verfahrens gemessen wurde, das zu demjenigen von Ausführungsform 1 identisch war, wurde festgestellt, dass der Anteil der Materialien mit einer Länge von 1000 Mikrometern oder mehr ungefähr 40 % betrug und eine verzweigte Struktur, in welcher die Fibrillen verzweigt waren, war vorhanden.
Darüber hinaus wurde das gewaschene Koagulum einem Siebtest in Übereinstimmung mit JIS P-8207 unterzogen und der Anteil, der durch ein Sieb mit Maschenzahl 150 trat, wurde mit 3,9 Gew.% bestimmt.
Die spezifische Oberfläche der Fasern wurde gemessen und betrug 6,6 m²/g.
Ausführungsform 18
Unter Verwendung der in 3 abgebildeten Düse, wie in Ausführungsform 17, aber wobei die Spinnflüssigkeitsentladungsöffnung einen kreuzförmigen Querschnitt, wie in 31 gezeigt, besaß, wurde Spinnen mit der gleichen Spinnflüssigkeit und unter den gleichen Bedingungen, wie in Ausführungsform 17, durchgeführt.
Das erhaltene Koagulum besaß eine Form, welche zu derjenigen identisch war, die in Ausführungsform 17 erhalten wurde, und wenn ein Siebtest unter Verwendung eines Verfahrens durchgeführt wurde, das zu demjenigen von Ausführungsform 17 identisch war, wurde festgestellt, dass der Anteil, der durch ein Sieb mit Maschenzahl 150 trat, 9,5 Gew.% betrug. Darüber hinaus betrug die spezifische Oberfläche 5,6 m²/g.
Ausführungsform 19
Eine Basisflüssigkeit, die zu derjenigen von Ausführungsform 17 identisch war, wurde hergestellt.
Die erhaltene Spinnflüssigkeit wurde bei einer Temperatur von 40°C gehalten, und wurde unter Stickstoffdruck von 1,5 kg/cm² extrudiert, und unter Verwendung einer Zahnradpumpe wurde eine Standardmenge zu dem Düsenteil zugeführt, während gleichzeitig Wasserdampf zugeführt wurde. Die Menge an zugeführtem Wasserdampf wurde gesteuert, indem der Zuführungsdruck unter Verwendung eines reduzierenden Druckventils eingestellt wurde. Die Menge an Wasserdampf wurde gemessen, indem nur Wasserdampf aus der in 3 gezeigten Düse in die Koagulierungsflüssigkeit eingespritzt wurde, und die Zunahme des Gewichts pro Einheitszeit erhalten wurde.
Unter Verwendung einer Düse, die derart hergestellt wurde, dass die Lösungsentladungsöffnung eine rechteckige Querschnittsgestalt besaß, wie etwa die in 32 gezeigte, die Mischzelle zylindrisch war und einen Durchmesser von 2 mm im Querschnitt und eine Länge von 1,5 mm besaß, der Wasserdampfstromweg eine Schlitzgestalt mit einer Öffnung von 390 Mikrometern besaß und der Winkel, der durch die Zentralachse des Lösungsstromwegs und die Zentralachse des Schlitzes gebildet wurde, 30° betrug, wurde die Lösung von Cellulosediacetat in Aceton in Wasser mit einer Temperatur von 30°C bei einer Zuführungsrate von 18,3 ml/min und einem Wasserdampfzuführungsdruck von 2,5 kg/cm² gesprüht. Die Menge an verbrauchtem Wasserdampf besaß ein Wasseräquivalent von 150 g/min und die lineare Stromrate des Wasserdampfes innerhalb der Mischzelle wurde auf ungefähr 1.350 m/sek berechnet.
Das Cellulosediacetatkoagulum, das in der Koagulierungsflüssigkeit auftrieb, wurde wiedergewonnen, und wurde einer Nachbehandlung und Trocknung durch ein Verfahren unterzogen, das zu demjenigen von Ausführungsform 1 identisch war und ein Cellulosediacetatkoagulum wurde erhalten.
Der Zustand der Oberfläche der Fasern dieses Koagulums wurde unter Verwendung eines Abtastelektronenmikroskops beobachtet.
Darüber hinaus wurde der Zustand der Fasern in der Längsrichtung unter Verwendung eines stereoskopischen Mikroskops vom Projektionstyp (der Profilprojektor V-12, hergestellt von Nikon) beobachtet.
Das erhaltene Koagulum besaß eine Form, die zu derjenigen identisch war, die in Ausführungsform 16 erhalten wurde, und wenn ein Siebtest durch ein Verfahren durchgeführt wurde, was zu demjenigen von Ausführungsform 16 identisch war, wurde festgestellt, dass der Anteil, der durch ein Sieb der Maschenzahl 150 trat, 6,5 Gew.% betrug.
Die spezifische Oberfläche der Fasern wurde gemessen und mit 9,2 m²/g festgestellt.
Ausführungsform 20
Eine 28 Gew.%ige Lösung von Cellulosediacetat in Aceton wurde auf identische Weise wie diejenige von Ausführungsform 17 hergestellt.
Während die Temperatur der Lösung bei 40°C beibehalten wurde, wurde die Lösung unter Stickstoffdruckanwendung von 1,5 kg/cm² extrudiert, und unter Verwendung einer Zahnradpumpe wurde eine Standardmenge dem Düsenteil, das in 3 gezeigt ist, zugeführt, während Wasserdampf gleichzeitig zugeführt wurde. Die Zuführungsrate des Wasserdampfes wurde gesteuert, indem der Zuführungsdruck mittels eines Druckreduktionsventils eingestellt wurde. Die Menge an Wasserdampf wurde gemessen, indem nur Wasserdampf aus der Düse, die in 3 gezeigt wird, in die Koagulierungsflüssigkeit eingespritzt wurde, und die Zunahme des Gewichts pro Einheitszeit wurde erhalten.
Unter Verwendung einer Düse, die derart hergestellt war, dass die Lösungsentladungsöffnung einen Durchmesser von 0,2 mm im Querschnitt besaß, die Mischzelle zylindrisch war und einen Durchmesser von 2 mm im Querschnitt und eine Länge von 1,5 mm besaß, der Wasserdampfstromweg eine Schlitzform mit einer Öffnung von 390 Mikrometer besaß, wobei der Winkel, der durch die Zentralachse des Lösungsstromwegs und die Zentralachse des Schlitzes gebildet wurde, 30° betrug, die Lösung aus Cellulosediacetat in Aceton in Wasser mit einer Temperatur von 30°C bei einer Zuführungsrate von 18 ml/min gesprüht wurde, und bei einem Wasserdampfzuführungsdruck von 2,5 kg/cm². Die Menge an verbrauchtem Wasserdampf besaß ein Wasseräquivalent von 145 g/min, und die lineare Stromrate des Wasserdampfes innerhalb der Mischzelle wurde mit 1.300 m/sek berechnet.
Das Cellulosediacetatkoagulum, das in dem Koagulierungsfluid auftrieb, wurde wiedergewonnen, und wurde für eine Dauer von 1 Stunde oder mehr in siedendem Wasser gewaschen, und dieses wurde dann in erhitzter Luft bei einer Temperatur von 80° getrocknet.
Der Zustand der Oberflächen der Fasern in dem erhaltenen Koagulum wurde unter Verwendung eines Abtastelektronenmikroskops beobachtet.
Darüber hinaus wurde der Zustand der Fasern in der Längsrichtung unter Verwendung eines stereoskopischen Mikroskops vom Projektionstyp (der Profilprojektor V-12, hergestellt von Nikon) beobachtet und es wurde festgestellt, dass dieser zu demjenigen von Ausführungsform 17 identisch war. Wenn ein Siebtest auf die gleiche Weise wie in Ausführungsform 17 durchgeführt wurde, wurde festgestellt, dass der Anteil, der durch ein Sieb mit Maschenzahl 150 trat, 6,3 Gew.% betrug, so dass ein gutes Ergebnis erhalten wurde; jedoch war die spezifische Oberfläche unzureichend mit 2,9 m²/g.
Ausführungsform 21
Durch das Sulfitverfahren aufgelöste Pulpe (mit einem α-Cellulosegehalt von 96,5 %) wurde zerkleinert, und wurde dann getrocknet, so dass die Menge an enthaltendem Wasser 5 % betrug. 35 Gew.-Teile Eisessig wurden zu 100 Gew.-Teilen Pulpe, die 5 % Wasser enthielt, zugegeben und diese wurde einer Vorbehandlungsaktivierung für eine Dauer von 30 Minuten bei 40°C unterzogen. Eine Mischung aus 247 Gew.-Teilen Essigsäureanhydrid, die im vorhinein auf eine Temperatur von 40°C gebracht wurde, und 438 Gew.-Teile Eisessig wurden im vorhinein in einem ummantelten Glasreaktionsbehälter hergestellt, und die vorbehandelte aktivierte Cellulose wurde darin platziert, und diese wurde gerührt und vermischt. Der Druck innerhalb des Reaktionsbehälters wurde auf 76 hPa (57 Torr) reduziert.
Eine Katalysatorflüssigkeit, die aus 3,8 Gew.-Teilen Schwefelsäure bestand, die im vorhinein auf eine Temperatur von 40°C gebracht wurde, und 100 Gew.-Teile Eisessig wurden zu dem Reaktionsbehälter zugegeben und eine Acetylierungsreaktion wurde initiiert. Dies benötigte ungefähr 20 Minuten, und 231 Gew.-Teile Distillat (5 % Essigsäureanhydrid, wobei der Rest Essigsäure umfasste) wurde wiedergewonnen, und der Reaktionsbehälter wurde auf Standarddruck gebracht.
Die Reaktionstemperatur erreichte 55°C sofort nach der Zugabe der Schwefelsäure-Katalysatorflüssigkeit, und nach einer Dauer von 20 Minuten betrug die Temperatur ungefähr 51°C. 12 Minuten nach Zurückführen des Reaktionsbehälters auf Normaldruck erreichte die Reaktionstemperatur eine Peaktemperatur von 53°C. Danach wurden 16 Gew.-Teile 38%ige wässrige Lösung von Magnesiumacetat zugegeben, diese wurde vermischt, die Schwefelsäure innerhalb des Systems wurde vollständig neutralisiert, und Magnesiumsulfat war im Überschuss. 71 Gew.-Teile Wasser bei einer Temperatur von 60°C wurden dann zu dieser Reaktionsmischung zugegeben, welche vollständig neutralisiert worden war, und diese wurde vermischt und gerührt. Die Reaktionsmischung wurde dann in einen Autoklav gestellt und es wurde extern für eine Dauer von 90 Minuten erhitzt, um eine Temperatur von 150°C zu erreichen. Nach dem Beibehalten der Temperatur bei 150°C für eine Dauer von 30 Minuten wurde diese dann langsam abgekühlt und hydrolysiert, und sekundäres Celluloseacetat wurde erhalten.
Unter Verwendung der erhaltenen sekundären Celluloseacetat-Reaktionsmischung als eine Spinnflüssigkeit wurde diese in einen ummantelten Behälter, der bei einer Temperatur von 85°C gehalten wurde, übertragen und unter Stickstoffdruckanlegung von 1,5 kg/cm² extrudiert, und unter Verwendung einer Zahnradpumpe wurde eine Standardmenge der Lösung dem Düsenteil, das in 3 gezeigt wird, zugeführt, während gleichzeitig Wasserdampf als ein Koagulierungsmittel zugeführt wurde. Die Menge an zugeführtem Wasserdampf wurde gesteuert, indem der Zuführungsdruck unter Verwendung eines Reduktionsdruckventils eingestellt wurde. Die Menge an Wasserdampf wurde gemessen, indem nur Wasserdampf aus der in 3 gezeigten Düse in ein Koagulierungsfluid, das Wasser umfasste, eingespritzt wurde, und die Zunahme des Gewichts pro Einheitszeit wurde erhalten.
Unter Verwendung einer Düse, die derart hergestellt war, dass die Lösungsentladungsöffnung einen Durchmesser von 0,2 mm im Querschnitt besaß, der Mischzellteil zylindrisch war und einen Durchmesser von 2 mm im Querschnitt und eine Länge von 1,5 mm besaß, und der Wasserdampfstromweg eine Schlitzform mit einer Öffnung von 250 Mikrometer besaß, und der Winkel, der durch die Zentralachse des Lösungsstromwegs und die Zentralachse des Schlitzes gebildet wurde, 60° betrug, wurde die Celluloseacetatlösung in Wasser mit einer Temperatur von 30°C bei einer Zuführungsrate von 18 ml/min und bei einem Wasserdampfzuführungsdruck 1,5 kg/cm² gesprüht. Die Menge an verbrauchtem Wasserdampf besaß ein Wasseräquivalent von 70 g/min, und die lineare Stromrate des Wasserdampfes innerhalb der Mischzelle wurde mit ungefähr 630 m/sek berechnet.
Das Celluloseacetatkoagulum, das in der Koagulierungsflüssigkeit auftrieb, wurde wiedergewonnen, und dieses wurde dann für eine Dauer von 1 Stunde oder mehr in siedendem Wasser gewaschen. Das erhaltene Koagulum wurde gefiltert, und Celluloseacetatfibrillierte Fasern, die Wasser enthielten, wurden erhalten. das Gewicht der Feststoffkomponente dieses wasserhaltigen Materials betrug ungefähr 27 %.
Diese Celluloseacetat-fibrillierten Fasern, die Wasser enthielten, wurden wiederum in Wasser dispergiert, und ungefähr 0,5 Gew.% Dispersion von Fibrillen wurde hergestellt. Die Fibrilldispersion wurde verdünnt und deren Freiheit wurde gemessen. Die Messung der Freiheit wurde in Übereinstimmung mit JIS P-8121 unter Verwendung einer Canadian Freeness Testvorrichtung ausgeführt. Der Wert nach Korrektur auf eine Standardtemperatur von 20°C und eine Standardkonzentration von 0,30 % betrug 620 ml. Darüber hinaus wurde ein Siebtest in Übereinstimmung mit JIS P-8207 durchgeführt und der Anteil, der durch dien Sieb mit Maschenzahl 150 trat, wurde mit 8,3 festgestellt.
Als Nächstes wurden diese wasserhaltigen Celluloseacetatfibrillierten Fasern in erhitzter Luft bei einer Temperatur von 80°C getrocknet und der Zustand der Seitenoberflächen der Fasern in dem erhaltenen Koagulum wurde unter Verwendung eines Abtastelektronenmikroskops beobachtet. Darüber hinaus wurde der Zustand der Fasern in der Längsrichtung unter Verwendung eines stereoskopischen Mikroskops vom Projektionstyp (der Profilprojektor V-12, hergestellt von Nikon) beobachtet. Es wurde festgestellt, dass das erhaltene Koagulum ein Aggregat aus fibrillenähnlichen und filmförmigen Materialien mit einer Dicke vom Submikronniveau bis ungefähr 20 Mikrometern und einer Länge innerhalb eines Bereichs von einigen zehn Mikrometern bis einigen Millimetern war, und das Aggregat Teile besaß, welche eine verzweigende Struktur zeigten, und es wurde eine insgesamt baumförmige verzweigende Struktur beobachtet.
Die spezifische Oberfläche des Aggregats wurde unter Verwendung einer automatischen Messvorrichtung für die spezifische Oberfläche (ein Gemini 2375, hergestellt von Micromeritics Instrument Co.) gemessen und mit 7,2 m²/g festgestellt.
Ausführungsform 22
Eine Celluloseacetat-Reaktionsflüssigkeit wurde durch ein Verfahren hergestellt, das zu demjenigen von Ausführungsform 21 identisch war und es wurde eine Celluloseacetatbildung unter Verwendung eines Verfahrens durchgeführt, das zu demjenigen von Ausführungsform 21 identisch war, mit der Ausnahme, dass die Ausstoßrate der Lösung auf 6 ml/min geändert wurde.
Ein Koagulum mit einer Form, die zu derjenigen von Ausführungsform 21 identisch war, wurde erhalten. Die spezifische Oberfläche des Koagulumaggregats betrug 8,6 m²/g, während dessen Freiheit 590 ml betrug.
Ausführungsform 23
Nadelholz-Sulfitpulpe (mit einem α-Cellulosegehalt von 87 %) wurde zerkleinert, und dann getrocknet, so dass die Menge an Wasser, die enthalten war, 5 % betrug. 500 Teile Essigsäure wurden gleichförmig in 100 Gew.-Teilen dieser 5 % Wasser enthaltenden Pulpe verteilt, und diese wurde einer Vorbehandlungsaktivierung für eine Dauer von 90 Minuten bei 60°C unterzogen. Eine Mischung von 250 Gew.-Teilen Essigsäureanhydrid und 5 Gew.-Teilen Schwefelsäure, die bei einer Temperatur von 50°C im Vorhinein platziert wurden, wurden unter Verwendung eines ummantelten Glasreaktionsbehälters hergestellt, und die behandelte aktivierte Cellulose wurde darin platziert, und diese wurde gerührt und vermischt.
Nachdem die Schwefelsäure-Katalysatorflüssigkeit zugegeben wurde, stieg die Reaktionstemperatur schnell auf 55°C und nach 20 Minuten erreichte die Temperatur 51°C. 12 Minuten nachdem das Innere des Reaktionsbehälters auf Normaldruck zurückkehrte, erreichte die Reaktionstemperatur einen Peak von 53°C. Danach wurden 16 Gew.-Teile einer 38%igen wässrigen Lösung von Magnesiumacetat zugegeben und vermischt, so dass die Schwefelsäure in dem System vollständig neutralisiert war, und Magnesiumsulfat im Überschuss vorhanden war. 71 Gew.-Teile Wasser bei einer Temperatur von 60°C wurden dann zu der vollständig neutralisierten Reaktionsmischung zugegeben, und diese wurde vermischt und gerührt. Die Reaktionsmischung wurde dann vermischt und autoklaviert und für eine Dauer von 90 Minuten extern erhitzt, um eine Temperatur von 150°C zu erreichen. Nach Beibehalten der Temperatur bei 150°C für eine Dauer von 90 Minuten wurde langsames Abkühlen durchgeführt und Hydrolyse wurde durchgeführt, um ein sekundäres Celluloseacetat auszubilden.
Die sekundäre Celluloseacetat-Reaktionsmischung, die erhalten wurde, wurde als eine Spinnflüssigkeit verwendet und eine Bildung wurde durch ein Verfahren durchgeführt, das zu demjenigen von Ausführungsform 21 identisch war.
Unter Verwendung einer Düse, die so hergestellt war, dass die Lösungsentladungsöffnung einen Durchmesser von 0,2 mm im Querschnitt besaß, der Mischzellteil zylindrisch war und einen Durchmesser von 2 mm im Querschnitt und eine Länge von 1,5 mm besaß, und der Wasserdampfstromweg eine Schlitzform mit einer Öffnung von 250 Mikrometern besaß, wobei der Winkel, der durch die Zentralachse des Lösungsstromwegs und die Zentralachse des Schlitzes gebildet wurde, 60° betrug, wurde die Celluloseacetatlösung in Wasser mit einer Temperatur von 30°C bei einer Zuführungsrate von 18 ml/min und bei einem Wasserdampfzuführungsdruck von 1,5 kg/cm² gesprüht.
Das Celluloseacetatkoagulum, das in der Koagulierungsflüssigkeit trieb, die Wasser umfasste, wurde wiedergewonnen, und diese wurde dann für eine Dauer von einer Stunde oder mehr unter Verwendung von siedendem Wasser gewaschen. Das resultierende Koagulum wurde gefiltert, und wasserhaltige fibrillierte Celluloseacetat-Fasern wurden erhalten. Das Gewicht der Feststoffkomponente dieses wasserhaltigen Produkts betrug ungefähr 29 %. Die fibrilliertem Celluloseacetat-Fasern, die erhalten wurden, waren in der Form eines Aggregats aus fibrillenähnlichen und filmförmigen Materialien mit einer Dicke vom Submikronniveau bei 20 Mikrometer, und einer Länge innerhalb eines Bereichs von einigen zehn Mikrometern, bis einigen Millimetern Teile, die eine verzweigte Struktur zeigten, und insgesamt wurde eine baumförmige verzweigende Struktur beobachtet.
Die spezifische Oberfläche des Koagulumaggregats betrug 7,6 m²/g, während deren Freiheit 610 ml betrug.
Ausführungsform 24
Kommerziell erhältliches Ambarihanf-Schreibpapier wurde in einem Schredder geschreddert, und Chips mit einer Länge von ungefähr 10 mm und einer Breite von ungefähr 3 mm wurden erhalten. Unter Verwendung dieser geschredderten Chips als ein Rohmaterial wurde die Acetylierung der Ambarihanfpulpe mittels eines Verfahrens durchgeführt, das zu demjenigen von Ausführungsform 23 identisch war. Die erhaltene Reaktionsflüssigkeit wurde als eine Spinnflüssigkeit verwendet, und Bildung wurde mittels eines Verfahrens durchgeführt, das zu demjenigen von Ausführungsform 21 identisch war.
Unter Verwendung einer Düse, die derart hergestellt war, dass die Lösungsentladungsöffnung einen Durchmesser von 0,2 mm im Querschnitt besaß, der Mischzellteil zylindrisch war und einen Durchmesser von 2 mm im Querschnitt und eine Länge von 1,5 mm besaß, und der Wasserdampfstromweg eine Schlitzform mit einer Öffnung von 250 Mikrometer besaß, wobei der Winkel, der durch die Zentralachse des Lösungsstromwegs und die Zentralachse des Schlitzes gebildet wurde, 60° betrug, wurde die Reaktionslösung in Wasser mit einer Temperatur von 30°C bei einer Zuführungsrate von 18 ml/min und einem Wasserdampfzuführungsdruck von 1,5 kg/cm² gesprüht.
Das Celluloseacetatkoagulum, das in dem Wasser auftrieb, wurde wiedergewonnen, und dieses wurde dann für eine Dauer von einer Stunde oder mehr unter Verwendung von siedendem Wasser gewaschen. Das resultierende Koagulum wurde gefiltert und wasserhaltige fibrillierte Celluloseacetat-Fasern wurden erhalten. Das Gewicht der Feststoffkomponente dieses wasserhaltigen Materials betrug ungefähr 27 %.
Das erhaltene Koagulum umfasste ein Aggregat aus fibrillenähnlichen und filmförmigen Materialien mit einer Dicke vom Submikronniveau bis 20 Mikrometern und eine Länge innerhalb eines Bereichs von einigen zehn Mikrometern, bis einigen Millimetern Teile, welche eine verzweigte Struktur zeigten, und als ein Ganzes wurde eine baumförmige verzweigte Struktur beobachtet.
Die spezifische Oberfläche des Koagulumaggregats betrug 5,2 m²/g, während deren Freiheit 650 ml betrug.
Ausführungsform 25
Ein Leinenblatt zur Papierherstellung (mit einer Dicke von ungefähr 1 mm) wurde in einem Schredder geschreddert, und Chips mit einer Länge von ungefähr 10 mm und einer Breite von ungefähr 3 mm wurden erhalten. Unter Verwendung dieser geschredderten Chips als ein Rohmaterial wurde die Acetylierung der Leinenpulpe mittels eines Verfahrens durchgeführt, das zu demjenigen von Ausführungsform 3 identisch war.
Die erhaltene Reaktionsflüssigkeit besaß eine hohe Viskosität, und war schwierig in den ummantelten Behälter zu überführen, so dass die Reaktionsflüssigkeit durch die Zugabe von 50 Gew.-Teilen Wasser und 20 Gew.-Teilen Essigsäure bei 40°C verdünnt wurde.
Diese verdünnte Lösung wurde in den Behälter überführt, und die Bildung wurde durch ein Verfahren durchgeführt, das zu demjenigen von Ausführungsform 21 identisch war.
Unter Verwendung einer Düse, die derart hergestellt war, dass die Lösungsentladungsöffnung einen Durchmesser von 0,2 mm im Querschnitt besaß, der Mischzellteil zylindrisch war und einen Durchmesser von 2 mm im Querschnitt und eine Länge von 1,5 mm besaß, und der Wasserdampfstromweg eine Schlitzform mit einer Öffnung von 250 Mikrometern besaß, wobei der Winkel, der durch die Zentralachse des Lösungsstromwegs und die Zentralachse des Schlitzes gebildet wurde, 60° betrug, wurde die verdünnte Lösung in Wasser mit einer Temperatur von 30°C bei einer Zuführungsrate von 18 ml/min und einem Wasserdampfzuführungsdruck 1,5 kg/cm² gesprüht.
Das Celluloseacetatkoagulum, das in dem Wasser auftrieb, wurde wiedergewonnen, und dieses wurde dann für eine Dauer von ungefähr einer Stunde oder mehr unter Verwendung von siedendem Wasser gewaschen. Das resultierende Koagulum wurde gefiltert, und wasserhaltige fibrillierte Celluloseacetat-Fasern wurden erhalten. Das Gewicht der Feststoffkomponente dieses wasserhaltigen Materials betrug ungefähr 24 %.
Das erhaltene Koagulum umfasste ein Aggregat aus fibrillenähnlichen und filmförmigen Materialien mit einer Dicke vom Submikronniveau bis 20 Mikrometern und einer Länge innerhalb eines Bereichs von einigen zehn Mikrometern bis einigen Millimetern; dieses Aggregat besaß Teile, welche eine verzweigte Struktur besaßen, und als ein Ganzes wurde eine baumförmige verzweigte Struktur wurde beobachtet.
Die spezifische Oberfläche des Koagulumaggregats betrug 8,7 m²/g, während deren Freiheit 560 ml betrug.
Ausführungsform 26
Unter Verwendung von Ammoniumpersulfat und Natriumsulfit wurde mit Wasser als einem Medium, als ein Polymerisationskatalysator die Polymerisation von Acrylnitril durchgeführt, und nach Waschen und Ziehen wurde ein 100 Gew.%iges Polymer aus Acrylnitril mit einer spezifischen Viskosität von 0,18 (gemessen bei 25°C in einer 0,1 g/100 cc DMF-Lösung) erhalten.
200 g des erhaltenen Polymers wurde in 800 g DMF aufgelöst. Unter Verwendung einer Düse, die zu derjenigen in Ausführungsform 1 identisch war, wurde diese Polymerlösung in die Mischzelle bei einer Geschwindigkeit von 5,2 ml/min entladen, während diese bei einer Temperatur von 80°C gehalten wurde. Unter Verwendung von Dampf als das Koagulierungsfluid wurde dieses in die Mischzelle gesprüht, während ein Zuführungsdampfdruck von 1,5 kg/cm² beibehalten wurde. Die Dampfstromrate wurde auf die gleiche Weise wie in Ausführungsform 1 gemessen und wurde mit 80 g/min festgestellt.
Die erhaltenen Fasern wurden gewaschen und getrocknet, und der Zustand der Fasern wurde dann beobachtet.
Die erhaltenen Fasern waren in der Form eines Aggregats mit Dicken von Submikronniveau bis 10 Mikron und Längen innerhalb eines Bereichs von einigen zehn Mikrometern bis einigen hundert Mikrometern.
Ausführungsform 27
155 g Cellulosediacetat (MBH, hergestellt von Daicel Chemical Industries Ltd.), 75 g Cellulose (die Pulpe V-60, hergestellt von P & G Cellulose auflöste), 2000 g N-Methylmorpholin-N-oxid, das ungefähr 41 Gew.% Wasser enthielt (hergestellt von Sun Technochemical Co. Ltd.) und 15 g Propylgallat wurden in einer Mischvorrichtung platziert, die mit einer Vakuumentschäumungsvorrichtung (ACM-5), hergestellt von Kodaira Seisakusyo Co. Ltd. hergestellt wurde, und 670 g Wasser wurden davon entfernt, während für eine Dauer von zwei Stunden unter reduziertem Druck erhitzt wurde, und eine gleichförmige Lösung von Celluloseacetat/Cellulose wurde hergestellt. Die Ofentemperatur während der Auflösung wurde bei 100°C gehalten.
Während die erhaltene Lösung bei 100°C gehalten wurde, wurde die Lösung unter Stickstoffdruckanlegung von 1,5 kg/cm² und unter Verwendung einer Zahnradpumpe extrudiert, eine Standardmenge davon wurde dem Düsenteil, das in 3 gezeigt wird, zugeführt. Die Menge an Spinnflüssigkeit, die entladen wurde, wurde durch die Rotationsgeschwindigkeit der Zahnradpumpe ermittelt. Unter Verwendung von Wasserdampf als das Koagulierungsmittelfluid wurde die Menge an zugeführtem Wasserdampf gesteuert, indem der Zuführungsdruck unter Verwendung eines reduzierenden Druckventils eingestellt wurde. Die Menge an Wasserdampf wurde gemessen, indem nur Wasserdampf in das Wasser eingespritzt wurde, während der Zuführungsdruck aus der Düse geändert wurde, und die Zunahme des Gewichts pro Einheitszeit wurde erhalten.
Unter Verwendung einer Düse, die derart hergestellt war, dass die Spinnflüssigkeitsentladungsöffnung 2d einen Durchmesser von 0,2 mm besaß, der Mischzellteil 4 einen Durchmesser von 2 mm und eine Länge von 24 mm besaß, das Koagulierungsmittelfluid eine Schlitzform mit einer Öffnung von 390 Mikrometern besaß und der Winkel, der durch die Entladungslinie der Spinnflüssigkeit und die Entladungslinie des Wasserdampfs gebildet wurde, 60° betrug, wurde die Spinnflüssigkeit in Wasser mit einer Temperatur von 30° bei einer Zuführungsrate von 4,5 ml/min und einem Wasserdampfzuführungsdruck von 1,0 kg/cm² gesprüht. Die Menge an Wasserdampf, die verbraucht wurde, besaß ein Wasseräquivalent von 73 g/min, und die lineare Stromrate des Wasserdampfes innerhalb der Mischzelle wurde mit ungefähr 660 m/sek berechnet, und das Verhältnis Wasserdampf/Polymer betrug ungefähr 100.
Die Fasern, die in der Koagulierungsflüssigkeit auftrieben, wurden wiedergewonnen, und diese wurden für eine Dauer von einer Stunde oder mehr in siedendem Wasser gewaschen, und Lufttrocknen wurde dann bei Raumtemperatur durchgeführt.
Der Zustand des Querschnitts und der Seitenflächen der Fasern, die erhalten wurden, wurden unter Verwendung eines Abtastelektronenmikroskops beobachtet. Die erhaltenen Fasern waren oberflächenfibrillierte Fasern mit einem Durchmesser innerhalb eines Bereichs von 1 Mikrometer bis 100 Mikrometer und einer Länge innerhalb eines Bereichs von 1 bis 10 cm, mit einer Struktur, in welcher Fibrillen mit einem Durchmesser innerhalb eines Bereichs von 0,1 bis 1 Mikrometer auf der Oberfläche der Fasern entlang der axialen Richtung der Fasern geschichtet wurden. Elektronenmikroskopische Aufnahmen dieser Fasern werden in 18 (Seitenoberfläche der Fasern) und 19 (Querschnitt der Fasern) gezeigt.
Unter Verwendung der oberflächenfibrillierten Fasern, die als Vorläuferfasern erhalten wurden, wurden diese auf 5 m/m geschnitten, und 5 g dieser Fasern wurden in 1 l Wasser dispergiert, und Schlagbehandlung wurde für eine Dauer von 30 Sekunden in einer Küchenmischvorrichtung ausgeführt. Nach dem Schlagen wurden die Fasern luftgetrocknet, und dann wurde der Zustand der Seitenoberflächen der Fasern unter Verwendung eines Abtastelektronenmikroskops beobachtet. Ein Zustand wurde beobachtet, in welchem fibrillierte Fasern mit einem Durchmesser von 1 Mikrometer oder weniger sich von den Vorläuferfasern verzweigten und sich umeinander (die fibrillhaltigen gespaltenen Fasern) wickelten. Der Elektronenmikrograf davon wird in 20 gezeigt.
Wenn darüber hinaus die Schlagbehandlung für eine Dauer von 5 Minuten fortgesetzt wurde, und die erhaltenen Fasern hierdurch luftgetrocknet wurden, wurden die Seitenoberflächen davon unter Verwendung eines Abtastelektronenmikroskops beobachtet. Es wurde festgestellt, dass die Fasern ein Aggregat aus extrem dünnen Fasern mit einem Durchmesser von 1 Mikrometer oder weniger umfassen, so dass die Gestalt der Vorläuferfasern fast vollständig verschwand.
Eine elektronenmikroskopische Aufnahme hiervon wird in 21 gezeigt.
Wenn darüber hinaus die Schlagbehandlung für eine Dauer von 20 Minuten fortgesetzt wurde, und der Zustand der Fasern beobachtet wurde, wurde ein Zustand beobachtet, in welchem fibrillierte Fasern mit einem Durchmesser von 1 Mikrometer oder weniger verdrillt waren.
Ausführungsform 28
230 g Cellulosediacetat (MBH, hergestellt von Daicel Chemical Industries Ltd.), 2,000 g N-Methylmorpholin-N-oxid, das ungefähr 41 Gew.% Wasser enthielt, und 15 g Propylgallat wurden unter Verwendung einer Vorrichtung vermischt, die zu derjenigen von Ausführungsform 9 identisch war, während 700 g Wasser entfernt wurden, wobei so eine Cellulosediacetatlösung hergestellt wurde.
Als Nächstes wurde die erhaltene Lösung bei 90°C gehalten und wurde unter Stickstoffdruckanlegung von 1,5 kg/cm² extrudiert und unter Verwendung einer Zahnradpumpe wurde eine Standardmenge der Lösung einer Düse, die zu derjenigen in Ausführungsform 9 identisch war, bei einer Geschwindigkeit von 4,5 ml/min zugeführt. Darüber hinaus wurde auf die gleiche Weise wie in Ausführungsform 27 Wasserdampf als das Koagulierungsmittelfluid verwendet, und dieses wurde der Mischzelle zugeführt, während der Druck bei 1,0 kg/cm² unter Verwendung eines reduzierenden Druckventils gehalten wurde. Die Zuführungsrate des Wasserdampfes wurde durch ein Verfahren gemessen, das zu demjenigen von Ausführungsform 27 identisch war, und wurde mit 72 g/min festgestellt.
Es wurde eine Entladung in ein Koagulierungsfluid, das Wasser umfasste, auf die gleiche Weise wie in Ausführungsform 27 durchgeführt, und die Cellulosediacetat-Fasern, die darin auftrieben, wurden wiedergewonnen und ausreichend gewaschen und dann getrocknet. Die erhaltenen Fasern waren oberflächenfibrillierte Fasern, wie in dem Fall mit den Vorläuferfasern von Ausführungsform 9, in welcher Fibrillen mit einem Durchmesser innerhalb eines Bereichs von 0,1 bis 2 Mikrometern auf den Oberflächen entlang der Axialrichtung der Fasern geschichtet waren; deren Länge betrug ungefähr 1 bis 2 cm.
Die erhaltenen Vorläuferfasern wurden einer Schlagbehandlung für eine Dauer von 5 Minuten durch ein Verfahren unterzogen, das demjenigen von Ausführungsform 9 identisch war, und wie in 22 gezeigt, waren fast alle der Vorläuferfasern durch dieses Schlagen gespalten, und dies führte zu fibrillierten Fasern mit einem Durchmesser von 2 Mikrometer oder weniger.
Ausführungsform 29
Unter Verwendung einer Basisflüssigkeit, die durch ein Verfahren hergestellt wurde, das identisch zu demjenigen von Ausführungsform 27 war, wurde die Bildung von Cellulosediacetat/Cellulosepolymer durch ein Verfahren durchgeführt, das identisch zu demjenigen von Ausführungsform 27 war, mit der Ausnahme, dass eine Düse, die identisch zu derjenigen von Ausführungsform 1 war, verwendet wurde.
Die erhaltenen Fasern waren oberflächenfibrillierte Fasern mit einer Struktur, in welcher Fibrillen mit einem Durchmesser von 0,5 Mikrometern oder weniger auf der Oberfläche der Fasern geschichtet waren. Unter Verwendung dieser Fasern als Vorläuferfasern wurde Schlagen für eine Dauer von 5 Minuten durch ein Verfahren ausgeführt, das zu demjenigen von Ausführungsform 27 identisch war, und wie in Ausführungsform 27 wurde ein Aggregat aus fibrillierten Fasern erhalten, in welchen fast alle der Vorläuferfasern geschlagen waren.
Ausführungsform 30
Unter Verwendung einer Basisflüssigkeit, die durch ein Verfahren hergestellt wurde, das zu demjenigen von Ausführungsform 27 identisch war, wurde die Bildung eines Celluloseacetat/Cellulosepolymers durch ein Verfahren durchgeführt, das zu demjenigen von Ausführungsform 27 identisch war, mit der Ausnahme, dass die Düse B von Tabelle 1 verwendet wurde.
Die erhaltenen Fasern waren oberflächenfibrillierte Fasern mit einer Struktur, in welcher Fibrillen auf der Oberfläche der Fasern geschichtet waren; unter Verwendung dieser Fasern als Vorläuferfasern wurde Schlagen für eine Dauer von 5 Minuten durch ein Verfahren ausgeführt, das zu demjenigen von Ausführungsform 27 identisch war, und fibrillierte Fasern, die von dem Schlagen der Vorläuferfasern herrührten, wurden beobachtet.
Ausführungsformen 31-35
Unter Verwendung eines Polymers und eines Lösungsmittels, die identisch zu denjenigen in Ausführungsform 27 waren, wurden Lösungen durch ein Verfahren hergestellt, das zu demjenigen von Ausführungsform 27 identisch war, welche differierende Cellulosediacetat/Cellulosekomponente-Verhältnisse und Polymerkonzentrationen besaßen, und Spinnen wurde durch ein Verfahren ausgeführt, das zu demjenigen von Ausführungsform 27 identisch war, und eine ähnliche Behandlung wurde ausgeführt, und Vorläuferfasern aus oberflächenfibrillierten Fasern wurden so hergestellt.
Die Polymerverhältnisse und die Konzentration des Polymers in der Spinnflüssigkeit werden in Tabelle 4 gezeigt.
Wie in Ausführungsform 27 besaßen die oberflächenfibrillierten Fasern, die in Ausführungsformen 31 bis 34 erhalten wurden, eine Struktur, in welcher Fibrillen mit einem Durchmesser von 1 Mikrometer oder weniger auf der Oberfläche dieser oberflächenfibrillierten Fasern geschichtet waren.
Als Folge des Durchführens von Schlagen für eine Dauer von 5 Minuten durch ein Verfahren, das zu demjenigen von Ausführungsform 27 identisch war, nahmen Vorläuferfasern, die zu denjenigen von Ausführungsform 27 identisch waren, eine fibrillenähnliche Gestalt mit einem Durchmesser von 1 Mikrometer oder weniger als Folge des Spaltens an, und ein Zustand wurde beobachtet, in welchem diese fibrillierten Fasern verdrillt waren.
Die Oberflächen der Vorläuferfasern, die in Ausführungsform 35 erhalten wurden, besaßen Teile, in welchen Fibrillen innerhalb eines Bereichs von 0,1 bis 2 Mikrometern auf der Oberfläche entlang der axialen Richtung geschichtet waren, und Teile, in welchen ein netzförmiges Material geschichtet war; die Vorläuferfasern wurden zudem in einem teilweise verzweigten Zustand beobachtet.
Wenn Schlagen der Fasern von Ausführungsform 35 für eine Dauer von 5 Minuten unter Verwendung eines Verfahrens durchgeführt wurde, das zu demjenigen von Ausführungsform 27 identisch war, wurde ein Zustand beobachtet, in welchem fibrillierte Fasern, die sich von den Vorläuferfasern abspalteten, verdrillt waren; jedoch waren im Vergleich mit Ausführungsform 27 nicht gespaltene Vorläuferfasern in größeren Mengen vorhanden.
Tabelle 4
Ausführungsform 36
Unter Verwendung von Ammoniumpersulfat und Natriumsulfit mit Wasser als einem Medium als einem Polymerisationskatalysator wurde die Polymerisation von 115 g Cellulosediacetat, das in Ausführungsform 27 verwendet wurde, und Acrylnitril/Vinylacetat in einer Menge von 93/7 Gew.% ausgeführt, und Waschen und Trocknen wurden ausgeführt, und 115 g Acrylnitril-Systempolymer mit einer spezifischen Viskosität von 0,17 (gemessen bei 25°C und in einer 0,1 g/100 cc DMF-Lösung), welches erhalten wurde, wurde in 770 g Dimethylacetamid aufgelöst, und eine gemischte 23 Gew.%ige Lösung aus Cellulosediacetat/Acrylnitril-Systempolymer wurde erhalten.
Unter Verwendung einer Düse, die zu derjenigen in Ausführungsform 27 identisch war, und wobei diese gemischte Lösung als eine Spinnflüssigkeit verwendet wurde, wurde die Spinnflüssigkeit bei einer Temperatur von 50°C gehalten und wurde in die Mischzelle bei einer Rate von 9,0 ml/min entladen. Wasserdampf wurde als das Koagulierungsfluid verwendet, und dieses wurde in die Mischzelle gesprüht, während ein Zuführungsdampfdruck von 1,0 kg/cm² beibehalten wurde. Die Stromrate des Wasserdampfes wurde durch ein Verfahren gemessen, das zu demjenigen von Ausführungsform 1 identisch war, und wurde mit 75 g/min festgestellt.
Die erhaltenen Fasern wurden gewaschen und getrocknet, und der Zustand der Fasern wurde dann beobachtet.
Die erhaltenen Fasern besaßen eine Struktur, in welcher die Dicke von 1 Mikrometer bis 100 Mikrometer reichte, und Fibrillen mit einem Durchmesser von 2 Mikrometern oder weniger wurden auf der Oberfläche der Fasern entlang von deren axialer Richtung geschichtet. Die erhaltenen Fasern wurden Schlagen für 5 Minuten unter Verwendung eines Verfahrens unterzogen, das zu demjenigen von Ausführungsform 27 identisch war und eine resultierende Struktur wurde beobachtet, in welcher Fibrillen mit einem Durchmesser von 2 Mikrometer oder weniger geschichtet waren.
Die elektronenmikroskopische Aufnahme, die in diesem Fall erhalten wurde, wird in 23 gezeigt.
Ausführungsform 37
Unter Verwendung einer Lösung, die zu derjenigen von Ausführungsform 36 identisch war, wurde Spinnen unter Bedingungen ausgeführt, die zu denjenigen von Ausführungsform 36 identisch waren, mit der Ausnahme, dass die Länge des Mischzellteils 1,5 mm betrug.
Die erhaltenen Fasern wurden Schlagen für eine Dauer von 5 Minuten durch ein Verfahren unterzogen, das demjenigen von Ausführungsform 27 identisch war, und diese Fasern wurden dann unter Verwendung eines Abtastelektronenmikroskops beobachtet, und es wurde hieraus geschlossen, dass die Fasern im Wesentlichen zu denjenigen, die in Ausführungsform 36 erhalten wurden, identisch waren.
Ausführungsform 38
Unter Verwendung einer Lösung, die zu derjenigen von Ausführungsform 36 identisch war, wurde Spinnen unter Verwendung einer Düse mit der in 4 gezeigten Gestalt ausgeführt, in welcher die Entladungslinie der Lösung und die Sprühlinie des Koagulierungsmittels parallel waren.
In dieser Düse besaß die Spinnflüssigkeitsentladungsöffnung 2d einen Durchmesser von 2 mm im Querschnitt, der Koagulierungsmittelfluidstromweg besaß eine Öffnung von 250 Mikrometern, der Winkel, der durch die Zentralachse des Spinnfluids und die Zentralachse des Koagulierungsmittelfluidstromwegs gebildet wurde, betrug 60°, und eine Mischzelle mit einer Länge von 0,3 mm wurde bereitgestellt.
Die Temperatur der Spinnflüssigkeit wurde bei 50°C gehalten, wie in Ausführungsform 36, und diese wurde in die Mischzelle bei einer Rate von 9,0 ml/min entladen. Unter Verwendung von Wasserdampf als das Koagulierungsmittelfluid wurde der Wasserdampf in die Mischzelle gesprüht, während der Zuführungsdampfdruck bei 1,0 kg/cm² gehalten wurde. Die Stromrate des Wasserdampfes wurde durch ein Verfahren gemessen, das zu demjenigen von Ausführungsform 9 identisch war, und wurde mit 58 g/min festgestellt. Die lineare Stromrate des Wasserdampfes innerhalb der Mischzelle wurde mit ungefähr 530 m/sek berechnet.
Ausstoß wurde in Wasser mit einer Temperatur von 30°C ausgeführt, und nach dem Waschen und Trocknen der erhaltenen Fasern wurde der Zustand der Fasern beobachtet. Die erhaltenen Fasern waren oberflächenfibrillierte Fasern mit einer Dicke innerhalb eines Bereichs von 1 Mikrometer bis 100 Mikrometer, wobei Fibrillen mit einem Durchmesser von 2 Mikrometern oder weniger auf den Faseroberflächen geschichtet waren.
Unter Verwendung der oberflächenfibrillierten Fasern, die als Vorläuferfasern erhalten wurden, wurde Schlagen für eine Dauer von 5 Minuten durch ein Verfahren ausgeführt, das zu demjenigen von Ausführungsform 27 identisch war, und eine Struktur wurde beobachtet, in welcher Fibrillen mit einem Durchmesser von 21 Mikrometern oder weniger geschichtet waren; jedoch wurden auch teilweise nicht gespaltene Vorläuferfasern beobachtet.
Ausführungsform 39
Unter Verwendung einer Spinnflüssigkeit und Düse, die zu denjenigen von Ausführungsform 36 identisch waren, wurde Spinnen unter Bedingungen ausgeführt, die zu denjenigen von Ausführungsform 38 identisch waren, mit der Ausnahme, dass die Entladungsrate der Spinnflüssigkeit 18,0 ml/min betrug.
Wenn die erhaltenen Fasern beobachtet wurden, wurde festgestellt, dass die Fasern zu denjenigen von Ausführungsform 38 identisch waren.
Ausführungsform 40
Die Polymerisation von 100 Gew.% Acrylnitril wurde durchgeführt, Waschen und Trocknen wurden durchgeführt, und 130 g des resultierenden Acrylnitrilpolymers, zusammen mit 130 g Polyethersulfon (RADEL A-100, hergestellt von Teijin-Amoco) wurden in 740 g Dimethylformamid aufgelöst, und eine 26 Gew.%ige gemischte Lösung aus Acrylnitrilpolymer/Polyethersulfon in einem 50/50-Gewichtsverhältnis wurde erhalten.
Während die erhaltene Lösung bei einer Temperatur von 60°C gehalten wurde, wurde Extrusion unter einer Stickstoffdruckanlegung von 1,5 kg/cm² durchführt, und eine Standardmenge der Lösung wurde zu dem Düsenteil unter Verwendung einer Zahnradpumpe zugeführt.
Die Entladungsrate der Polymerlösung wurde unter Verwendung der Rotationsgeschwindigkeit der Zahnradpumpe standardisiert. Dampf wurde als das Koagulierungsmittelfluid verwendet und die Zuführungsrate des Dampfes wurde gesteuert, indem der Zuführungsdruck unter Verwendung eines reduzierenden Druckventils eingestellt wurde.
Die Menge an Dampf wurde gemessen, indem nur der Dampf in Wasser aus der Düse eingespritzt wurde und der Zuführungsdruck geändert wurde, und die Zunahme des Gewichts pro Einheitszeit wurde erhalten.
Unter Verwendung einer Düse, die so hergestellt war, dass die Polymerlösungsentladungsöffnung 2d einen Y-förmigen Querschnitt besaß, wie etwa derjenige, der in 30 gezeigt wird, besaß der gemischte Zellteil 4 einen Durchmesser von 2 mm im Querschnitt und eine Länge von 1,5 mm, die Schlitzöffnung des Koagulierungsmittelfluids betrug 390 Mikrometer, und der Winkel, der durch die Entladungsachse der Polymerlösung und die Entladungsachse des Dampfes gebildet wurde, betrug 30°, die Polymerlösung wurde in Wasser mit einer Temperatur von 30°C bei einer Zuführungsrate von 12,0 ml/min und bei einem Dampfzuführungsdruck von 1,5 kg/cm² gesprüht. Die Menge des Dampfes, die verbraucht wurde, besaß ein Wasseräquivalent von 70,5 g/min und die lineare Stromrate des Dampfes innerhalb der Mischzelle wurde mit ungefähr 560 m/sek berechnet. Die Fasern, die in der koagulierenden Flüssigkeit auftrieben, wurden wiedergewonnen, und wurden dann für eine Dauer von einer Stunde oder mehr in siedendem Wasser gewaschen, und Lufttrocknen wurde dann bei Raumtemperatur durchgeführt.
Der Querschnitt und die Seitenoberflächen der Fasern, die erhalten wurden, wurden unter Verwendung eines Elektronenabtastmikroskops beobachtet. Die erhaltenen Fasern waren oberflächenfibrillierte Fasern mit einem Durchmesser innerhalb eines Bereichs von 1 Mikron bis 100 Mikron und eine Länge innerhalb eines Bereichs von 0,1 cm bis einigen cm und besaßen eine Struktur, in welcher Fibrillenfasern innerhalb eines Bereichs von 0,1 bis 2 Mikrometern auf der Oberfläche der Fasern in deren axialer Richtung beschichtet waren. Eine elektronenmikroskopische Aufnahme dieser Fasern wird in 24 gezeigt.
Die oberflächenfibrillierten Fasern, die erhalten wurden, wurden als Vorläuferfasern verwendet und wurden auf 5 mm geschnitten und 5 g dieser Fasern wurden in 1 l Wasser dispergiert, und diese wurden Schlagen für eine Dauer von 30 Sekunden in einer Küchenmischvorrichtung unterzogen. Nach dem Schlagen wurden die Fasern getrocknet, und dann wurden die Seitenoberflächen der Fasern unter Verwendung eines Abtastelektronenmikroskops beobachtet. Ein Zustand wurde beobachtet, in welchem ein Teil der Fibrillfasern mit einem Durchmesser von weniger als 1 Mikrometer von den Vorläuferfasern separiert war.
Schlagen wurde dann ferner für eine Dauer von 10 Minuten fortgesetzt, und danach wurden die erhaltenen Fasern luftgetrocknet, deren Seitenoberflächen wurden unter Verwendung eines Abtastelektronenmikroskops beobachtet. Ein Zustand wurde beobachtet, in welchem eine große Zahl von Fibrillfasern mit einem Durchmesser von weniger als 1 Mikrometer sich von den Vorläuferfasern abzweigte.
Eine elektronenmikroskopische Aufnahme davon wird in 25 gezeigt.
Ausführungsform 41
Unter Verwendung einer Lösung, die zu derjenigen in Ausführungsform 40 identisch war, und unter Verwendung einer Düse B, die derart hergestellt war, dass die Polymerlösungsentladungsöffnung 2d einen Durchmesser von 0,2 mm im Querschnitt besaß, der Mischzellteil 4 einen Durchmesser von 2 mm im Querschnitt und eine Länge von 14 mm besaß, und der Winkel, der durch die Entladungsachse der Polymerlösung und den Dampf gebildet wurde, 60° betrug, wurde die Polymerlösung Spinnen unter Bedingungen unterzogen, die identisch zu denjenigen von Ausführungsform 40 waren, mit der Ausnahme, dass die Zuführungsrate 9,0 ml/min betrug.
Die erhaltenen Fasern wurden Schlagen für eine Dauer von 10 Minuten auf eine Weise unterzogen, die zu derjenigen von Ausführungsform 40 identisch war, und eine Beobachtung wurde unter Verwendung eines Abtastelektronenmikroskops durchgeführt; ein Zustand wurde beobachtet, in welchem eine große Anzahl von Fibrillfasern mit einem Durchmesser von weniger als 1 Mikrometer sich verzweigte, wie in dem Fall der Ausführungsform 40.
Eine elektronenmikroskopische Aufnahme der Fasern, die erhalten wurden, wird in 26 gezeigt.
Ausführungsform 42
Unter Verwendung einer Spinnflüssigkeit, die zu derjenigen von Ausführungsform 40 identisch war, und unter Verwendung einer Düse, die zu derjenigen von Ausführungsform 41 identisch war, mit der Ausnahme, dass die Länge des Mischzellteils auf 1,5 mm eingestellt wurde, wurde Spinnen unter den gleichen Bedingungen durchgeführt.
Die erhaltenen Fasern wurden Schlagen für eine Dauer von 10 Minuten unter Verwendung eines Verfahrens unterzogen, das zu demjenigen von Ausführungsform 40 identisch war, und wenn dieses unter Verwendung eines Abtastelektronenmikroskop beobachtet wurden, wurde ein Zustand beobachtet, in welchem Fibrillfasern mit einem Durchmesser von weniger als 1 Mikrometer sich verzweigten, wie das der Fall in Ausführungsform 41 war; jedoch war die Anzahl der Verzweigungen geringer als in Ausführungsform 41.
Ausführungsformen 43 bis 46
Unter Verwendung eines Polymers und Lösungsmittels, die zu denjenigen in der Ausführungsform 40 identisch waren, wurden Lösungen mit unterschiedlichen Acrylnitrilpolymer/Polyethersulfon-Komponenten-Verhältnissen und Polymerkonzentrationen unter Verwendung eines Verfahrens hergestellt, das zu demjenigen von Ausführungsform 42 identisch war, und Spinnen und Verarbeiten wurden durch ein Verfahren durchgeführt, das zu demjenigen von Ausführungsform 42 identisch war, um Vorläuferfasern herzustellen, welche oberflächenfibrillierte Fasern waren.
Die Polymerverhältnisse und Polymerkonzentrationen in der Spinnflüssigkeit werden in Tabelle 5 gezeigt.
Wie es in Ausführungsform 42 der Fall war, zeigten die oberflächenfibrillierten Fasern, die in Ausführungsformen 43 bis 46 erhalten wurden, Strukturen, in welchen Fibrillen mit einem Durchmesser von 1 Mikrometer oder weniger auf der Oberfläche der oberflächenfibrillierten Fasern geschichtet waren.
Schlagen dieser Fasern wurde für eine Dauer von 10 Minuten unter Verwendung eines Verfahrens durchgeführt, das zu demjenigen von Ausführungsform 40 identisch war, und folglich wurde eine Struktur erhalten, in welcher Fibrillen mit einem Durchmesser von 1 Mikrometer oder weniger sich teilweise von den Vorläuferfasern verzweigten, wie das der Fall in Ausführungsform 42 war.
Tabelle 5
Ausführungsform 47
Polymerisation von 93 Gew.% Acrylnitril und 7 Gew.% Vinylacetat wurde durchgeführt, Waschen und Trocknen wurde durchgeführt, und 130 g Acrylnitrilsystem-Copolymer, das erhalten wurde, wurde aufgelöst, zusammen mit 130 g Vinylidenpolyfluorid, in 740 g Dimethylacetamid und eine 26 Gew.%ige gemischte Lösung aus Acrylnitrilpolymer/Vinylidenpolyfluorid wurde erhalten. Die erhaltene Lösung wurde unter Bedingungen gesponnen, die zu denjenigen von Ausführungsform 41 identisch waren. Eine elektronenmikroskopische Aufnahme der Fasern, die erhalten wurden, wird in 27 gezeigt.
Schlagen der Fasern, die erhalten wurden, wurde für eine Dauer von 10 Minuten unter Verwendung eines Verfahrens durchgeführt, das zu demjenigen von Ausführungsform 40 identisch war, und die resultierenden Fasern wurden unter Verwendung eines Abtastelektronenmikroskops beobachtet; ein Zustand wurde beobachtet, in welchem Fibrillen sich von dem Vorläufer auf fast die gleiche Weise wie in Ausführungsform 40 verzweigten.
Eine elektronenmikroskopische Aufnahme der Fasern, die erhalten wurden, wird in 28 gezeigt.
Ausführungsform 48
Die Polymerisation von 93 Gew.% Acrylnitril und 7 Gew.% Acrylamid wurde durchgeführt, und Waschen und Trocknen wurde durchgeführt, und 120 g des Acrylnitrilpolymers, das erhalten wurde, wurde zusammen mit 120 g Polyimid in 760 g Dimethylformamid aufgelöst, und eine 24 Gew.%ige gemischte Lösung aus Acrylnitrilsystem-Copolymer/Polyimid wurde erhalten. Die erhaltene Lösung wurde unter Bedingungen gesponnen, die zu denjenigen in Ausführungsform 41 identisch waren.
Die erhaltenen Fasern wurden Schlagen für eine Dauer von 10 Minuten unter Verwendung eines Verfahrens unterzogen, das demjenigen von Ausführungsform 40 identisch war, und die Fasern wurden dann unter Verwendung eines Abtastelektronenmikroskops beobachtet; ein Zustand wurde beobachtet, in welchem sich Fibrillen von den Vorläuferfasern auf im Wesentlichen die gleiche Weise wie in Ausführungsform 41 verzweigten.
Industrielle Anwendbarkeit
Unter Verwendung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, effizient ein fibrilliertes Faseraggregat aus einer Lösung eines Polymers mit einer Filmbildungsfähigkeit herzustellen, und die auf diese Weise erhaltenen fibrillierten Fasern und Blattmaterialien, wie etwa nicht gewebtes Tuch oder dergleichen, das aus diesen Fasern hergestellt wurde, kann effektiv als fibrillierte Fasern mit einer hohen spezifischen Oberfläche auf Gebieten verwendet werden, die einen niedrigen Druckverlust und hohe Filterungsfähigkeit, wie etwa Luftfilter und dergleichen, benötigen.
In Übereinstimmung mit dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung ist es möglich, hoch fibrillierte diskontinuierliche fibrillierte Fasern unter Verwendung eines Verfahrens herzustellen, in welchem die vorstehend beschriebenen fibrillierten Fasern unter niedrigen Temperaturen und niedrigen Drucken verarbeitet wurden, und darüber hinaus wird die Herstellung von diskontinuierlich fibrillierten Fasern aus makromolekularen Polymeren mit vergleichsweise hohen Glasübergangstemperaturen möglich, welches mit herkömmlicher Technologie möglich war, oder aus makromolekularen Polymeren, die Gegenstand thermischer Deformierung sind, wird auf stabile Weise bei niedrigen Kosten möglich, und es kann erwartet werden, dass dies für die Industrie hohe Relevanz besitzt.
Darüber hinaus können die oberflächenfibrillierten Fasern der vorliegenden Erfindung effektiv in einem breiten Bereich von Gebieten, wie etwa in dem Gebiet von Rohmaterialfasern für Blattmaterialien, wie etwa nicht gewebtes Tuch oder dergleichen, verwendet werden, welche insbesondere niedrigen Druckverlust und hohe Filterungsfähigkeit benötigen, wie etwa Luftfilteranwendungen, oder als ein Rohmaterial für künstliches Leder, welches das Empfinden eines natürlichen Materials verleiht.

Claims

Fibrilsystemfasern, die wenigstens eine Art von makromolekularem Polymer mit einer Filmbildungsfähigkeit umfassen, wobei die Fibrilsystemfasern eine Struktur besitzen, die Hauptfasern mit einer Breite innerhalb eines Bereichs von 0,1 Mikrometern bis 500 Mikrometern und einer Länge innerhalb eines Bereichs von 10 Mikrometern bis 10 cm und von den Hauptfasern abzweigende Fibrillen mit einem Durchmesser von0 Mikrometern oder weniger umfasst.
Fibrilsystemfasern gemäß Anspruch 1, wobei fast die ganze Oberfläche der Hauptfasern in deren axialer Richtung durch die Fibrillen mit einem Durchmesser von 2 Mikrometer oder weniger bedeckt ist.
Fibrilsystemfasern gemäß Anspruch 2, die ferner gespaltene Fasern mit einem Durchmesser von 100 Mikrometer oder weniger, mit einer Reihe von Dicken auf eine nicht abgestufte Weise, und mit einem Aspektverhältnis (l/d) von 1000 oder mehr umfassen.
Fibrilsystemfasern gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei fast alle der Fasern ein Aspektverhältnis (l/d) von 1000 oder mehr besitzen.
Fibrilsystemfasern gemäß Anspruch 1, wobei wenigstens ein anderes Polymer, das in dem Polymerlösungsmittel löslich ist, zusätzlich zu dem makromolekularen Polymer mit einer Filmbildungsfähigkeit vorhanden ist.
Fibrilsystemfasern gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei Celluloseester in einer Menge von wenigstens 30 Gewichtsprozent enthalten ist.
Fibrilsystemfasern gemäß Anspruch 6, wobei die Fasern Celluloseester umfassen, eine spezifische Oberfläche von 5m²/g oder mehr besitzen, einen Anteil, der durch eine Maschenzahl 150 in einem Siebtest (japanischer Industriestandard (JIS) P-8207) tritt, von 10 Gewichtsprozent oder weniger besitzen, und darüber hinaus eine Freiheit, gemessen durch eine Canadian Freeness Testvorrichtung (JIS P 8121), von 550 ml oder mehr besitzen.
Fibrilsystemfasern gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei Acrylnitrilsystempolymer in einer Menge von wenigstens 10 Gewichtsprozent enthalten ist, und zudem ein Polymer, das sich von dem in dem Acrylnitrilsystempolymerlösungsmittel löslichem Acrylnitrilsystempolymer unterscheidet, enthalten ist.
Geformtes Produkt, das Celluloseester umfasst, und eine spezifische Oberfläche von 5m²/g oder mehr besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass das geformte Produkt wenigstens 5 Gewichtsprozent Fibrilsystemfasern gemäß Ansprüchen 1 bis 8 enthält.
Herstellungsverfahren für Fibrilsystemfasern gemäß Ansprüchen 1 bis 8, wobei eine Polymerlösung, in welcher ein makromolekulares Polymer mit einer Filmbildungsfähigkeit in einem Lösungsmittel aufgelöst ist, in eine Mischzelle (4) über eine Spinndüsenöffnung extrudiert wird, und gleichzeitig ein Koagulierungsmittelfluid für das makromolekulare Polymer in die Mischzelle (4) gesprüht wird, um so in der Richtung der Achse der Entladung der Polymerlösung zu strömen, das makromolekulare Polymer innerhalb der Mischzelle (4) in einem Scherstrom koaguliert, und Fibrilsystemfasern gebildet werden, und die Fasern aus der Mischzelle (4) zusammen mit dem Lösungsmittel und dem Koagulierungsmittelfluid extrudiert werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Koagulierungsmittel in einer Gasphase ist, wenn in die Mischzelle gesprüht.
Herstellungsverfahren für Fibrilsystemfasern gemäß Anspruch 10, wobei während der Entladung der makromolekularen Polymerlösung mit einer Filmbildungsfähigkeit aus einer Spinndüsenentladungsöffnung das Koagulierungsmittel des Polymers aus einer Koagulierungsmittelfluidsprühöffnung mit einem Winkel gesprüht wird, der mehr als 0° aber weniger als 90° im Hinblick auf die Richtung der Entladung der Spinnflüssigkeit beträgt, das Polymer in einem Scherstrom koaguliert wird, und das gebildete Koagulat gewaschen wird.
Herstellungsverfahren für Fibrilsystemfasern gemäß Anspruch 10, wobei ein gemischtes Fluid der gebildeten Fibrilsystemfasern, des Lösungsmittels, und des Koagulierungsmittelfluids in das Koagulierungsmittel entladen wird.
Herstellungsverfahren für Fibrilsystemfasern gemäß Anspruch 12, wobei das Koagulierungsmittelfluid ein Dampf ist.
Herstellungsverfahren für Fibrilsystemfasern gemäß Anspruch 10, wobei das makromolekulare Polymer mit einer Filmbildungsfähigkeit ein Polymer ist, das 30 Gewichtsprozent oder mehr Celluloseester enthält, und das Lösungsmittel ein tertiäres Aminoxid ist.
Herstellungsverfahren für Fibrilsystemfasern gemäß Anspruch 10, wobei das makromolekulare Polymer mit einer Filmbildungsfähigkeit Celluloseacetat ist, und Aceton als das Lösungsmittel verwendet wird.
Herstellungsverfahren für Fibrilsystemfasern gemäß Anspruch 10, wobei eine Acetilierungsreaktion durch ein Lösungsmittelverfahren unter Verwendung von Cellulose als ein Rohmaterial ausgeführt wird, und eine Celluloseacetatlösung erhalten wird, und danach diese nicht einer Entfernung des Lösungsmittels und Trocknens auf eine kontinuierliche Weise unterzogen wird und die Celluloseacetatlösung als eine Spinnflüssigkeit verwendet wird.
Herstellungsverfahren für Fibrilsystemfasern gemäß Anspruch 17, wobei eine wässrige Lösung von Essigsäure, in welcher Celluloseacetat aufgelöst ist, verwendet wird.
Herstellungsverfahren für Fibrilsystemfasern gemäß einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei das makromolekulare Polymer mit einer Filmbildungsfähigkeit eine Mischung aus zwei oder mehreren Polymeren ist: wenigstens ein Polymer, das in Acrylnitrilsystempolymerlösungsmittel löslich ist, und Acrylnitrilsystempolymer.
Herstellungsverfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 18, das ferner Schlagen umfasst.
Spinndüse zum Herstellen von Fibrilsystemfasern gemäß den Ansprüchen 1 bis 8, die eine Spinndüse zum Herstellen von Fasern umfasst, welche ausgestattet ist mit:. einer Polymerentladungsöffnung (2) mit einer Polymerzuführungsöffnung (2a), zu welcher Polymerlösung zugeführt wird, einem Polymerstromweg (2c), welcher die Entladungsrichtung der Polymerlösung steuert, und einer Polymerentladungsöffnung (2d), aus welcher die Polymerlösung entladen wird; und einem Koagulierungsmittelsprühteil (3) mit einer Koagulierungsmittelzuführungsöffnung (3a), zu welcher ein Koagulierungsmittelfluid zugeführt wird, einem Koagulierungsmittelstromweg (3c), welcher den Sprühwinkel des Koagulierungsmittelfluids steuert, und einer Koagulierungsmittelsprühöffnung, aus welcher das Koagulierungsmittelfluid gesprüht wird; wobei ein Mischzellteil (4) an der Mündung der Polymerentladungsöffnung (2d) und dem Koagulierungsmittelsprühteil (3) bereitgestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischteil (4) eine Länge von wenigstens 0,3 mm auf der stromabwärtigen Seite von dem Punkt der Kreuzung zwischen der Zentralachse des Polymerstromwegs (2c) und der Zentralachse des Koagulierungsmittelstromwegs (3c) besitzt.
Spinndüse zum Herstellen von Fibrilsystemfasern gemäß Anspruch 20, wobei der Mischzellteil eine Länge von wenigstens 10 mm auf der stromabwärtigen Seite von dem Punkt der Kreuzung zwischen der Zentralachse des Polymerstromwegs und der Zentralachse des Koagulierungsmittelstromwegs besitzt.
Spinndüse zum Herstellen von Fibrilsystemfasern gemäß Anspruch 20, wobei die Polymerentladungsöffnung auf der stromaufwärtigen Seite von dem Punkt der Kreuzung zwischen der Zentralachse des Polymerstromwegs und der Zentralachse des Koagulierungsmittelstromwegs positioniert ist.
Spinndüse zum Herstellen von Fibrilsystemfasern gemäß einem der Ansprüche 20 bis 22, wobei der Winkel θ, der durch die Zentralachse des Polymerstromwegs und der Zentralachse des Koagulierungsmittelstromwegs definiert ist, größer als 0° aber weniger als 90° im Hinblick auf die Richtung der Entladung des Polymers beträgt.