JP2003055832A - 溶剤紡糸セルロース繊維の製造方法 - Google Patents

溶剤紡糸セルロース繊維の製造方法

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JP2003055832A
JP2003055832A JP2001248265A JP2001248265A JP2003055832A JP 2003055832 A JP2003055832 A JP 2003055832A JP 2001248265 A JP2001248265 A JP 2001248265A JP 2001248265 A JP2001248265 A JP 2001248265A JP 2003055832 A JP2003055832 A JP 2003055832A
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cellulose
spinning
spinning dope
solvent
mass
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Muneatsu Nakamura
宗敦 中村
Yasuo Ota
康雄 大田
Yoshihiko Teramoto
喜彦 寺本
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Toyobo Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】三級アミンオキシドを溶剤とするセルロース紡
糸原液の粘度を低減させ、安定で、かつ工業的に製造が
可能な溶剤紡糸セルロース繊維の製造方法を提供する。 【解決手段】 セルロースの三級アミンオキシド溶液に
Li化合物を含有させた紡糸原液を紡糸することを特徴
とする溶剤紡糸セルロース繊維の製造方法であり、好ま
しくは前記紡糸原液に含まれるセルロースの濃度が10
質量%以上であり、さらには、前記セルロースの重合度
が600以上であり、得られたセルロース繊維の重合度
が350以上である溶剤紡糸セルロース繊維の製造方法
である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は溶剤紡糸セルロース
繊維の製造方法に関し、さらに詳しくは、セルロース原
料を三級アミンオキシド溶液とし繊維状に成形する技術
に関する。
【0002】
【従来の技術】ビスコース法に代わり、セルロースをN
−メチルモルホリン−N−オキシド(以下、NMMO)
水和物を溶媒として成形する方法は工業的に利用されて
おり、その代表としてセルロース繊維リオセル(Lyo
cell)がよく知られている。NMMOは三級アミン
オキシドの1種であり有機溶媒である。セルロースをN
MMO水和物を溶媒として用いたセルロース繊維の製造
方法については特公昭60−28848号公報に開示さ
れており、環境負荷の軽いこと、物性に優れることから
近年さらに注目を集めている。
【0003】NMMOにセルロースを溶解することで得
られる紡糸原液の粘度は比較的高く、紡糸口金より紡糸
原液を吐出する際の安定吐出が困難である。そのため、
紡糸原液のセルロース濃度を低下させる、または紡糸時
の温度を上げ紡糸原液の粘度を下げなければならない。
しかしながら、セルロース濃度を低下させることは生産
能力が低下し、また溶剤を回収する際のコストが増加し
好ましくない。一方、紡糸温度を高くすると、セルロー
ス重合度が熱により分解され大幅に減衰し、製品の強度
が低下し好ましくない。これらはこの製造法において克
服すべき技術問題である。
【0004】これらの問題を克服する為に、第二溶媒と
してN−メチロールカプロラクタムをNMMO中に30
%程度混合することで紡糸原液の溶融粘度を低下させる
技術が特開平11−323655号公報に開示されてい
る。しかしながら、この方法では、第二溶媒としてのN
−メチロールカプロラクタムの使用量が多すぎること
や、N−メチロールカプロラクタムを工業的に入手する
ことが困難であるため、工業的な製造方法ではない。
【0005】セルロースの直接溶解が可能である溶液系
の1つとして、ジメチルアセトアミド(DMAc)とL
iClの混合溶液系が公知である。しかしながら、この
溶液系においては多量のLiClを添加しなければセル
ロースが溶解しないという問題がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、N
MMOなどの三級アミンオキシドを溶媒として用いたセ
ルロース紡糸原液の粘度を低減させ、安定して、かつ工
業的に製造が可能な溶剤紡糸セルロース繊維の製造方法
を提供しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、以下に示す手
段により、NMMOなどの三級アミンオキシドを溶剤と
するセルロースの紡糸原液の粘度低減が可能である。
【0008】即ち、第一の発明は、セルロースの三級ア
ミンオキシドの溶液に、Li(リチウム)原子を有する
化合物を含有させた紡糸原液を紡糸することを特徴とす
る溶剤紡糸セルロース繊維の製造方法である。第二の発
明は、紡糸原液に含まれるセルロースの濃度が10質量
%以上であることを特徴とする第一の発明に記載の溶剤
紡糸セルロース繊維の製造方法である。
【0009】さらに、第三の発明原料セルロースの重合
度が600以上であり、紡糸原液を紡糸することにより
製造されたセルロース繊維の重合度が350以上である
ことを特徴とする第一または第二の発明に記載の溶剤紡
糸セルロース繊維の製造方法である。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳述する。本発明
は、NMMOを溶媒として用いたセルロース紡糸原液の
粘度をLi化合物を紡糸原液中に含有させることによ
り、紡糸原液の粘度を低減するものである。本発明にお
けるLi化合物の一例としては、LiCl、CH3CO
OLi、C25COOLi等が挙げられるが、本発明は
これらの化合物に限定されるものではない。すなわち、
カルボン酸Li塩およびスルホン酸Li塩等多種の化合
物においてもこの発明の効果は発揮される。
【0011】紡糸原液を調合する際において、Li化合
物の添加量は、セルロース質量に対して0.1〜2.0
質量%である。Li化合物の添加量がこの範囲であれば
セルロースの溶解性には影響せず、均一溶解が可能であ
る。0.1質量%未満では効果が小さく十分な粘度低減
は起こらず、生産性の向上はない。また、添加量が増加
するに従い、紡糸原液の粘度は低減するが、2.0質量
%を超えて添加しても、紡糸原液の粘度低減効果はあま
り増大せず、製造コストが高くなり好ましくない。
【0012】Li化合物を添加することで紡糸原液の粘
度が低下するメカニズムについては明確なことはわかっ
ていないが、セルロースは多数のOH基を有しており、
紡糸原液を調合する際にLi化合物を添加することで、
セルロースのOH基のH原子とLi原子の置換が起こ
り、そのため水素結合数の低下が起こることが推測され
る。
【0013】本発明において、繊維を構成するセルロー
スの重合度は特に制限されないが、セルロースの平均重
合度が600〜1700程度であることが望ましい。な
お、高重合度のセルロースと低重合度のセルロースを混
合した場合でも、粘度が低減された紡糸原液の調整は可
能である。セルロースをNMMO水和物に溶解させる
際、同時に本発明の、上述したいずれかのLi化合物を
添加する。
【0014】本発明の上述したいずれかのLi化合物を
添加することにより、セルロースの溶解を妨げることは
なく、均一溶解が可能である。また、セルロースの溶解
に際し、セルロース重合度の低下や、NMMOの分解を
防ぐ目的でさらに酸化防止剤を0.1〜2.0質量%添
加するのが望ましい。セルロースを溶解させる際の温度
は90〜135℃が好ましい。また、セルロース濃度は
5〜35質量%に調整すると均一に溶解させ易いので好
ましく、15〜25質量%にするのがより好ましい。
【0015】調整された紡糸原液は紡糸ヘッドへ送ら
れ、ギヤポンプで計量されスピンパックへ供給される。
温度は90〜135℃が好ましい。90℃未満では紡糸
原液の粘度が高く、実質的に吐出困難であり、135℃
を超えると、酸化防止剤を添加した紡糸原液においても
セルロース重合度は著しく低下し好ましくない。紡糸原
液中の異物を取り除くためにフィルトレーションを行う
ことは有効であり、スピンパック中にサンドを用いた
り、メッシュの金属フィルター等でのろ過が望ましい。
【0016】紡糸口金から吐出された紡糸原液は紡糸口
金と凝固液面の隙間(エアーギャップ)で引き伸ばされ
る。エアーギャップは10〜500mm程度に設定すれ
ば良く、また高紡糸速度時はクエンチチャンバー等を用
いて吐出糸条を積極的に冷却する方式を採用することが
好ましい。凝固浴としてはNMMO濃度が10〜30質
量%程度の水溶液を使用するのが好ましく、凝固浴温度
は室温程度が好ましい。凝固浴を通過した糸条は、引き
続いて水洗及び乾燥が行われ、その後ワインダーで糸条
として巻き上げられる。
【0017】得られたセルロース繊維は、長繊維もしく
は短繊維形状で綿や繊維布帛に利用することができる。
繊維布帛とは、溶剤紡糸セルロース繊維を単独で用いた
又はポリエステル、ナイロン、アクリル等の他素材を2
種類以上混用した織物、編物、不織布等の布帛である。
混用方法は、具体的には、混綿、混紡、交撚、交織、交
編等の方法をあげることができ、繊維の混用率は限定さ
れない。
【0018】
【実施例】以下、本発明を実施例によって説明するが、
本発明は、何らこれらに限定されるものではない。な
お、実施例における紡糸原液の組成及びセルロース平均
重合度の確認を下記に示した方法で行った。
【0019】<セルロース重合度の評価方法>セルロー
スの重合度は、キュウブリ・エチレンジアミン法で測定
した。試料を0.0075〜0.0085g秤量し、キ
ュウブリ・エチレンジアミン溶液中に投入する。室温で
約30分攪拌し、完全に試料を溶解させた後、25℃の
一定温度に保持して測定を行った。
【0020】<ドープ組成の評価方法>紡糸原液中の水
分率は、微量水分測定装置(平沼産業株式会社製、型式
AQ−7)にて測定した。試験片を約5g秤量し、無水
エタノール(99.5質量%)を約20ml加え、室温
で一晩静置した後、測定を行った。紡糸原液中のセルロ
ース濃度は、紡糸原液の質量を測定した後、紡糸原液を
良く水洗しセルロースを析出させた。そして60℃で一
昼夜乾燥した後の質量を測定した。紡糸原液の質量と良
く水洗しセルロースを析出させ、60℃で一昼夜乾燥し
た後の質量の差でセルロース濃度を算出した。
【0021】なお、紡糸原液の調整法及び紡糸方法は以
下のとおりである。 <紡糸原液の調整法>溶剤セルロース繊維を製造するた
めに、各重合度の木材精製パルプを原料として使用し
た。セルロースを日本乳化社製のNMMO水和物に溶解
させる場合、減圧下でミキシングをおこなうことで各セ
ルロース濃度となるよう原料を投入した。また、紡糸原
液の粘度を低下させるべくLi化合物を添加した。ま
た、酸化防止剤として没食子酸n−プロピルをセルロー
ス質量に対し0.25質量%添加した。温度110℃、
減圧下で3時間程度攪拌することで紡糸原液を得た。調
整された紡糸原液は紡糸ヘッドへ送られ、ギヤポンプで
計量されスピンパックへ供給され、本発明の紡糸口金を
用いて吐出させた。吐出時の温度は110℃一定に保持
した。なお、紡糸原液中の異物を取り除くためにメッシ
ュの金属フィルターを用いて紡糸口金直前のろ過を行っ
た。
【0022】<紡糸方法>孔径が0.2mmで孔数が4
0個ある紡糸口金から吐出された紡糸原液は40mmの
エアーギャップ中で引き伸ばした。また、クエンチチャ
ンバー用いて吐出糸条を温度23℃、風速0.85m/
secにて冷却を行った。凝固浴は温度13℃でNMM
O濃度が18質量%の水溶液を使用した。その後、18
℃で十分水洗を行った後82℃で乾燥した。
【0023】<実施例1>重合度が800である日本製
紙社製の精製パルプを用いて上記の方法で紡糸原液を調
整した。その際、粘度低減添加剤としてはLiClをセ
ルロース質量に対して0.2質量%添加させて紡糸原液
の調整を実施した。紡糸原液を調整後、セルロース濃度
を確認した結果、21.3質量%であった。得られた紡
糸原液を上記の方法で12.5g/分で吐出させ、紡糸
速度300m/分で紡糸を実施したところ、糸切れは発
生せず、紡糸状態は安定であった。各評価結果、紡糸
性、繊維物性などを表1にまとめた。
【0024】<実施例2>重合度が1180であるBu
ckeye製の精製パルプを用いて上記の方法で紡糸原
液を調整した。その際、粘度低減添加剤としてはLiC
lをセルロース質量に対して0.2質量%添加させて紡
糸原液の調整を実施した。紡糸原液を調整後、セルロー
ス濃度を確認した結果、20.1質量%であった。得ら
れた紡糸原液を上記の方法で10.6g/分で吐出さ
せ、紡糸速度240m/分で紡糸を実施したところ、糸
切れは1回/日発生したが、紡糸状態は安定であった。
各評価結果、紡糸性、繊維物性などを表1にまとめた。
【0025】<比較例1>重合度が1180であるBu
ckeye社製の精製パルプを用いて上記の方法で紡糸
原液を調整した。その際、粘度低減添加剤は添加しなか
った。紡糸原液を調整後、セルロース濃度を確認した結
果、20.6質量%であった。得られた紡糸原液を上記
の方法で10.5g/分で吐出させ、紡糸速度100m
/分で紡糸を実施した。吐出された紡糸原液は紡糸口金
の吐出部で孔曲がりが発生し、安定吐出はできなかっ
た。紡糸原液の粘度が高いためにメルトフラクチャーが
発生したと判断した。また、紡糸速度100m/分では
巻き取り機で糸を得ることは非常に困難であり、紡糸は
不可能であった。各評価結果、紡糸性、繊維物性などを
表1にまとめた。
【0026】<実施例4>重合度が1620であるBu
ckeye社製の精製パルプを用いて上記の方法で紡糸
原液を調整した。その際、粘度低減添加剤としてはLi
Clをセルロース質量に対して0.2質量%添加させて
紡糸原液の調整を実施した。紡糸原液を調整後、セルロ
ース濃度を確認した結果、15.0質量%であった。得
られた紡糸原液を上記の方法で19.3g/分で吐出さ
せ、紡糸速度325m/分で紡糸を実施したところ、糸
切れは2回/日発生したが、紡糸状態は安定であった。
【0027】
【表1】
【0028】表1に示すように、粘度低減剤を紡糸原液
に添加することで、高セルロース濃度の紡糸原液におい
ても高吐出が可能であり、また高紡糸速度においても紡
糸安定性に優れ、生産性が向上するのがわかる。また、
高重合度原料の紡糸原液においても高吐出が可能であ
り、また高紡糸速度においても紡糸安定性に優れ、生産
性が向上するのがわかる。また、高重合度原料を使用す
ることで、繊維がは向上することがわかる。
【0029】<実施例5>重合度が800である日本製
紙社製の精製パルプを用いて上記の方法で紡糸原液を調
整した。その際、粘度低減添加剤としてはLiClをセ
ルロースに対して0.2質量%添加させて紡糸原液の調
整を実施した。紡糸原液を調整後、セルロース濃度を確
認した結果、15.4質量%であった。得られた紡糸原
液を上記の方法で23.0g/分で吐出させ、紡糸速度
400m/分で紡糸して得られた繊維の重合度は523
であり、強度は3.8cN/dtex、伸度は8.2%
であった。各評価結果、繊維物性などを表2にまとめ
た。
【0030】<実施例6>重合度が520である日本製
紙社製の精製パルプを用いて上記の方法で紡糸原液を調
整した。その際、粘度低減添加剤としてはLiClをセ
ルロースに対して0.2質量%添加させて紡糸原液の調
整を実施した。紡糸原液を調整後、セルロース濃度を確
認した結果、14.9質量%であった。得られた紡糸原
液を上記の方法で23.0g/分で吐出させ、紡糸速度
400m/分で紡糸して得られた繊維の重合度は317
であり、強度は2.3cN/dtex、伸度は9.9%
であった。各評価結果、繊維物性などを表2にまとめ
た。
【0031】
【表2】
【0032】表2に示すように、原料重合度が600以
上で、得られた繊維の重合度が350以上であると、特
に繊維物性が優れているのがわかる。
【0033】
【発明の効果】本発明によれば、高重合度原料を利用
し、高セルロース濃度の紡糸原液の粘度を低減させるこ
とが可能であるので、高紡糸速度においても紡糸安定性
が悪化すること無く大幅な生産性向上が可能となった。
フロントページの続き Fターム(参考) 4L035 AA04 BB04 BB06 BB11 BB15 BB17 BB22 EE20 HH10 JJ06 KK05 KK08

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】セルロースの三級アミンオキシド溶液にL
    i化合物を含有させた紡糸原液を紡糸することを特徴と
    する溶剤紡糸セルロース繊維の製造方法。
  2. 【請求項2】紡糸原液に含まれるセルロースの濃度が1
    0質量%以上であることを特徴とする請求項1に記載の
    溶剤紡糸セルロース繊維の製造方法。
  3. 【請求項3】セルロースの重合度が600以上であり、
    得られたセルロース繊維の重合度が350以上であるこ
    とを特徴とする請求項1または2に記載の溶剤紡糸セル
    ロース繊維の製造方法。
JP2001248265A 2001-08-17 2001-08-17 溶剤紡糸セルロース繊維の製造方法 Pending JP2003055832A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009506137A (ja) * 2005-08-26 2009-02-12 レンチング アクチエンゲゼルシャフト セルロース成形体およびその製造方法、並びに、その利用
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