JP2004501296A

JP2004501296A - Method for producing cellulosic fiber

Info

Publication number: JP2004501296A
Application number: JP2002506280A
Authority: JP
Inventors: ルーフ，ハルトムート; シュレムプフ，クリストフ
Original assignee: Lenzing AG
Current assignee: Lenzing AG
Priority date: 2000-06-29
Filing date: 2001-06-28
Publication date: 2004-01-15
Also published as: US20030173700A1; EP1299583B1; TW534932B; DE50102613D1; AT408355B; EP1299583A1; WO2002000975A1; CN1180142C; CA2413706A1; AU6712701A; BR0112036A; CN1439065A; ATA11212000A; TR200401926T4; NO20026186L; AU2001267127B2; NO20026186D0

Abstract

本発明は、セルロース系繊維を生成するための方法に関する。上記方法によると、第三アミンオキシド溶剤にセルロースを注入した溶液を、スピナレットのスピニングホールから圧出し、圧出により生じたフィラメントは、エアギャップを経由して引っ張られている間に、沈殿溶液に入れられる。上記フィラメントは、エアギャップにて流動するガスに曝されている。本発明は、フィラメントと接触する前のガスの温度（Ｔ）は、式：６０℃＜Ｔ＜９０℃によって示されることを特徴とする。The present invention relates to a method for producing cellulosic fibers. According to the above method, a solution obtained by injecting cellulose into a tertiary amine oxide solvent is extruded from a spinning hole of a spinneret, and a filament generated by the extrusion is formed into a precipitation solution while being pulled through an air gap. Can be put in. The filament is exposed to a flowing gas in an air gap. The invention is characterized in that the temperature (T) of the gas before contacting the filament is represented by the formula: 60 ° C <T <90 ° C.

Description

本発明は、請求項１の前提に基づく方法に関する。
【０００１】
そのようなセルソース系繊維の生成方法は、「アミンオキシドプロセス（Ａｍｉｎｏｘｉｄｖｅｒｆａｈｒｅｎ）」または「リオセルプロセス（Ｌｙｏｃｅｌｌｖｅｒｆａｈｒｅｎ）」の名前で知られる。
【０００２】
「リオセル」は、誘導体を形成せず、溶液から繊維を圧出することなく、有機溶剤にセルロースを溶解させることによって生成されるセルロース系繊維に与えられてきた、ＢＩＳＦＡ（化学繊維の標準化のための国際事務局）に基づく属名である。「有機溶剤」とは、その中は、有機化合物と水との混合であると理解される。そのような繊維は、「溶剤−紡績繊維（ｌｏｅｓｕｎｇｓｍｉｔｔｅｌｇｅｓｐｏｎｎｅｎｅＦａｓｅｒｎ）」という語にてまた知れられる。有機溶剤に関しては、Ｎ−メチル−モルフォリノ−Ｎ−オキシド（以下ＮＭＭＯと称する）が、工業規模において今日用いられている。
【０００３】
紡績方法の安定性のみならずリオセル繊維の特性もまた、スピニングノズルと沈殿−溶液表面との間のいわゆるエアギャップにおいて広がっている状態によって、実質的には影響を受けることが知られている。
【０００４】
例えば、流動するガスによって紡糸した後、直ぐに圧出されたフィラメントを冷却することについては、ＰＣＴ−ＷＯ９３／１９２３０にて公知になっている。下記においては、流動するガスは、「冷却用空気」として適用される。ＰＣＴ−ＷＯ９３／１９２３０の例では、冷却用空気の温度は、−６℃から２４℃である。
【０００５】
ＰＣＴ−ＷＯ９４／２８２１８では、ＰＣＴ−ＷＯ９３／１９２３０と類似の方法が記されている。その文献では、冷却用空気の温度は５０℃以下に維持されている。
【０００６】
ＰＣＴ−ＷＯ９５／０２０８２では、スピニング穴の直径、穴について出力するスピニング質量、個々のフィラメントの番手、エアギャップの幅、およびエアギャップ中の空気の湿度は、数式により規定されたある範囲に維持されており、それらに基づく方法が公知となっている。ＰＣＴ−ＷＯ９５／０２０８２の例においては、冷却用空気の温度についての情報は何も与えられていない。上記の明細書には、一般的に１０℃と６０℃との間の温度、好ましくは２０℃と４０℃との間の温度であると示されてある。
【０００７】
ＰＣＴ−ＷＯ９６／１７１１８では、冷却用空気の湿度について扱っている。その文献で示唆された最も高い冷却用空気の温度は、およそ４０℃である。
【０００８】
ＰＣＴ−ＷＯ９６／２１７５８によると、冷却用空気の温度は、０℃から４０℃である。ＰＣＴ−ＷＯ９７／３８１５３では、冷却用空気の温度は、−１０℃から５０℃であるように示されている。
【０００９】
ＰＣＴ−ＷＯ９８／５８１０３は、圧出されたフィラメントが大量である場合、すなわち、多数のスピニング穴を備えるスピニングノズルが用いられた場合は、結果としてエアギャップ中は非常な湿潤傾向となる。それらの状態の下でもまたスピニングプロセスの安定性を確保するために、ＰＣＴ−ＷＯ９８／５８１０３では、スピニング直前に紡糸液は、セルロースおよび／またはより高い分子量を有する他のポリマーを特定の割合にて含有するということを提案している。
【００１０】
ＮＭＭＯの溶剤にセルロースを注入した溶液から紡績する際に問題なのは、上記溶液が高い粘性を有する場合は、温度を上昇させて紡糸液を紡がなければならないことである。従って、紡糸液の高い粘性は、例えば、上記溶液中のセルロースの濃度が高い場合に生じ、このことは当然、経済的な観点から所望されることとなる。また、高分子セルロースを高い割合で有するパルプを用いる場合にも、高い粘性が生じる。
【００１１】
しかしながら、紡糸液の温度は、例えば１ｄｔｅｘ未満のより小さな番手を有する繊維が紡がれるような場合もまた、高い温度を維持されなければならない。上記したような繊維の場合、エアギャップ中のフィラメントは、特に高い度合で伸ばされねばならない。紡糸液の温度を上昇させないならば、ここでは上記紡糸液の粘性もまたこの伸張のために非常に高くなる。
【００１２】
たいてい、紡績している間は、紡糸液の温度は、８０℃から１２０℃、特には１００℃から１２０℃である。しかしながら、ＮＭＭＯ溶剤にセルロースを注入した溶液（以下、セルロース溶液と称する）は、熱的に不安定で、熱分解反応を起こしがちであるため、上記したセルロース溶液の温度上昇は所望されない。
【００１３】
本発明は、上記属名に基づく方法を提供することをその目的とし、それによって、高い粘性を有するセルロース溶液がより良く紡がれ、小さな番手を有する繊維がより良く生成され得る。
【００１４】
上記の目的は、フィラメントとの接触前の冷却用空気の温度（Ｔ）を６０℃＜Ｔ＜９０℃に調整するということで達成できる。
【００１５】
はからずも、請求項１の範囲において、より高い温度を有する冷却用空気を用いる場合、紡糸液の温度を上昇することなく、より高い粘性のセルロース溶液もまた、うまく紡ぐことができるということを示してきた。また、小さい番手、例えば０．９ｄｔｅｘを有する上記繊維は、紡糸液の温度を増加させることなく、うまく紡がれ得る。
【００１６】
さらにまた、より高い温度を伴う冷却用空気を用いて生成された繊維は、紡糸液が同じ温度のままにて、より低い温度の冷却用空気を用いて生成された繊維よりも高い強度を備える。
【００１７】
好ましくは、冷却用空気は、空気１ｋｇあたりＨ_２Ｏが４ｇから１５ｇまでの湿気を有する。
【００１８】
特には、本発明に基づく方法は、１ｄｔｅｘ未満の番手を有する繊維の生成に適する。
【００１９】
（例１：）
重量比１５％のセルロース（パルプ：セルニーヤ（Ｃｅｌｌｕｎｉｅｒ）Ｆ、製品：レーヨニーア（Ｒａｙｏｎｎｉｅｒ））、重量比１０％の水、および重量比７５％のＮＭＭＯを有する紡糸液は、異なる温度の冷却用空気を用いながら繊維へと紡がれた。
【００２０】
各繊維の得られる番手の最小値が、測定された：このため、繊維の取り出す速さ（ｍ／ｍｉｎ）の最大値は、繊維破損に至るまで上記取り出す速さを増加させることにより測定される。この速さは、記され、ＰＣＴ−ＷＯ９８／５８１０３にて述べられた計算方法に基づき上記番手を計算するために利用される。
【００２１】
また、乾湿調整された状態にて、紡がれた繊維の強度がそれぞれ測定された。
【００２２】
【表１】

【００２３】
上記表より、冷却用空気の温度が６０℃以上の時、得られる番手の最小値は、かなり低減することが明らかである。また、繊維の強度もかなり増加する。
【００２４】
（例２：）
重量比１４．６％のセルロース（パルプ：ボレッガッド（Ｂｏｒｒｅｇａａｄ）ＬＶＵ）、重量比９．５％の水、および重量比７５．９％のＮＭＭＯを有する紡糸液は、連続的な実験プラントにて、１．３ｄｔｅｘの番手の繊維へと紡がれた。用いられる冷却用空気の異なる温度にて、上記の番手の繊維を撹乱しないで生成できるようにするために必要とする、塊を紡ぐ温度が、測定された。
【００２５】
【表２】

【００２６】
上記表から６５℃の温度の冷却用空気を用いる場合は、かなり低い紡糸液の温度にて、繊維を生成できることは明らかである。
【００２７】
（例３：）
重量比１５％のセルロース（パルプ：アリセル（Ａｌｉｃｅｌｌ）ＶＬＶ、製品：ウェスタンパルプ（ＷｅｓｔｅｒｎＰｕｌｐ））、重量比１０％の水、および重量比７５％のＮＭＭＯを有する紡糸液は、異なる温度の冷却用空気を用いながら繊維へと紡がれた。例１にて述べたように、乾湿調整された状態にて紡がれた繊維の強度と同様に、得られた繊維の番手の最小値は、測定された。：
【００２８】
【表３】

【００２９】
上記表より、より高い温度の冷却用空気を用いた場合、１ｄｔｅｘ未満の番手を有する繊維をうまく生成できることが明らかである。The invention relates to a method based on the premise of claim 1.
[0001]
Methods for producing such cell source-based fibers are known by the name "Aminoxidverfahren" or "Lyocellverfahren".
[0002]
"Riocell" is a BISFA (for the standardization of chemical fibers) that has been given to cellulosic fibers produced by dissolving cellulose in an organic solvent without forming derivatives and extruding the fibers from solution. International Bureau). An “organic solvent” is understood as being a mixture of an organic compound and water. Such fibers are also known under the term "solvent-smittelgesponne fiber". With respect to organic solvents, N-methyl-morpholino-N-oxide (hereinafter referred to as NMMO) is used today on an industrial scale.
[0003]
It is known that not only the stability of the spinning process but also the properties of the lyocel fibers are substantially influenced by the widening in the so-called air gap between the spinning nozzle and the sediment-solution surface.
[0004]
For example, cooling of immediately extruded filaments after spinning with flowing gas is known from PCT-WO 93/19230. In the following, the flowing gas is applied as "cooling air". In the example of PCT-WO93 / 19230, the temperature of the cooling air is from -6C to 24C.
[0005]
PCT-WO94 / 28218 describes a method similar to PCT-WO93 / 19230. In that document, the temperature of the cooling air is kept below 50 ° C.
[0006]
In PCT-WO 95/02082, the diameter of the spinning hole, the spinning mass output for the hole, the count of the individual filaments, the width of the air gap, and the humidity of the air in the air gap are maintained within a range defined by a mathematical formula. And methods based on them are known. In the example of PCT-WO 95/02082 no information is given about the temperature of the cooling air. The above specification states that the temperature is generally between 10 ° C. and 60 ° C., preferably between 20 ° C. and 40 ° C.
[0007]
PCT-WO96 / 17118 deals with the humidity of the cooling air. The highest cooling air temperature suggested in that document is around 40 ° C.
[0008]
According to PCT-WO 96/21758, the temperature of the cooling air is between 0 ° C and 40 ° C. In PCT-WO 97/38153, the temperature of the cooling air is shown to be between -10C and 50C.
[0009]
PCT-WO 98/58103 results in a very wet tendency in the air gap when the extruded filament is large, ie when a spinning nozzle with a large number of spinning holes is used. In order to ensure the stability of the spinning process even under those conditions, in PCT-WO 98/58103, immediately before spinning, the spinning solution contains cellulose and / or other polymers with higher molecular weight in a certain proportion. It is proposed to contain.
[0010]
A problem when spinning from a solution in which cellulose is injected into a solvent of NMMO is that when the solution has a high viscosity, the spinning solution must be spun at an increased temperature. Thus, a high viscosity of the spinning solution occurs, for example, when the concentration of cellulose in the solution is high, which is naturally desirable from an economic point of view. High viscosity also occurs when using pulp having a high proportion of high molecular cellulose.
[0011]
However, the temperature of the spinning solution must also be kept high, such as when fibers having a lower count, for example less than 1 dtex, are spun. In the case of fibers as described above, the filaments in the air gap have to be stretched to a particularly high degree. If the temperature of the spinning solution is not increased, the viscosity of the spinning solution here is also very high due to this stretching.
[0012]
Usually, during spinning, the temperature of the spinning solution is from 80 ° C to 120 ° C, especially from 100 ° C to 120 ° C. However, a solution obtained by injecting cellulose into an NMMO solvent (hereinafter, referred to as a cellulose solution) is thermally unstable and tends to cause a thermal decomposition reaction. Therefore, the above-mentioned temperature rise of the cellulose solution is not desired.
[0013]
The object of the present invention is to provide a method based on the above-mentioned genus, whereby cellulose solutions with high viscosity can be better spun and fibers with small counts can be produced better.
[0014]
The above object can be achieved by adjusting the temperature (T) of the cooling air before contact with the filament so that 60 ° C <T <90 ° C.
[0015]
Indeed, it has been shown in the scope of claim 1 that when using cooling air having a higher temperature, a higher viscosity cellulose solution can also be successfully spun without increasing the temperature of the spinning solution. Was. Also, the fibers having a low count, eg, 0.9 dtex, can be successfully spun without increasing the temperature of the spinning solution.
[0016]
Furthermore, fibers produced using cooling air with higher temperatures have higher strength than fibers produced using lower temperature cooling air, while the spinning solution remains at the same temperature. .
[0017]
Preferably, the cooling air has a humidity of from 4 g to 15 g of H ₂ O per kg of air.
[0018]
In particular, the method according to the invention is suitable for producing fibers having a count of less than 1 dtex.
[0019]
(Example 1 :)
A spinning solution with 15% by weight cellulose (pulp: Cellunier F, product: Rayonnier), 10% by weight water, and 75% by weight NMMO produces cooling air at different temperatures. Spun into fibers while using.
[0020]
The minimum value of the resulting count of each fiber was measured: for this reason, the maximum value of the fiber removal speed (m / min) is measured by increasing the removal speed until fiber breakage. . This speed is used to calculate the number based on the calculation method described and described in PCT-WO 98/58103.
[0021]
In addition, the strength of the spun fibers was measured in a state where the wet and dry conditions were adjusted.
[0022]
[Table 1]

[0023]
It is clear from the above table that when the temperature of the cooling air is 60 ° C. or higher, the minimum value of the obtained number is considerably reduced. Also, the fiber strength is significantly increased.
[0024]
(Example 2 :)
A spinning solution having 14.6% by weight cellulose (pulp: Borregaad LVU), 9.5% by weight water, and 75.9% by weight NMMO was produced in a continuous experimental plant. It was spun into a 1.3 dtex count fiber. At different temperatures of the cooling air used, the mass spinning temperatures required to allow the above-mentioned fiber counts to be produced without disturbance were measured.
[0025]
[Table 2]

[0026]
It is clear from the above table that if cooling air at a temperature of 65 ° C. is used, fibers can be produced at a much lower spinning solution temperature.
[0027]
(Example 3 :)
Spinning solution with 15% w / w cellulose (pulp: Alicell VLV, product: Western Pulp), 10% w / w water, and 75% w / w NMMO are used for cooling at different temperatures Spun into fibers using air. As described in Example 1, the minimum value of the fiber count of the obtained fiber was measured, as well as the strength of the fiber spun in a dry-wet condition. :
[0028]
[Table 3]

[0029]
It is clear from the above table that higher temperature cooling air can be successfully used to produce fibers having a count of less than 1 dtex.

Claims

スピニングノズルのスピニングホールから第三アミンオキシド溶剤にセルロースを注入した溶液を圧出し、圧出により生じたフィラメントを、引っ張りながらエアギャップを経由して沈殿溶液へと導くセルロース系繊維の生成方法において、
エアギャップ中の上記フィラメントは、流動するガスに曝されており、
フィラメントと接触する前のガスの温度（Ｔ）を、６０℃＜Ｔ＜９０℃に調整することを特徴とする生成方法。In a method for producing a cellulosic fiber in which a solution obtained by injecting cellulose into a tertiary amine oxide solvent from a spinning hole of a spinning nozzle is extruded, and a filament generated by the extrusion is led to a precipitation solution via an air gap while being pulled,
The filament in the air gap is exposed to a flowing gas,
A production method characterized in that the temperature (T) of the gas before contact with the filament is adjusted to 60 ° C <T <90 ° C.

上記ガスは、空気であることを特徴とする請求項１に記載の生成方法。The method according to claim 1, wherein the gas is air.

流動する上記空気は、空気１ｋｇあたりのＨ_２Ｏが４ｇから１５ｇまでの湿度を有することを特徴とする請求項２に記載の生成方法。The air flowing generation method according to claim 2 of H _{2 O} per air 1kg is characterized by having a humidity from 4g up to 15 g.

１ｄｔｅｘ未満の番手を有するフィラメントが生成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の生成方法。The method according to any one of claims 1 to 3, wherein a filament having a count of less than 1 dtex is generated.