JP2000509771A - 強化繊維集成体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、繊維集成体をN-メチルモルホリン-N-オキシド（NMMO）の水性溶液に高温で接触させて、次に繊維集成体を洗浄することによりセルロースかセルロースIIの結晶構造で存在するセルロース繊維を含有する強化繊維集成体を製造する方法において、接触が、次の関係：−947＋0.30×log₍₁₀₎t＋0.046×T−3.53×C＋645×log₍₁₀₎C（上記関係において、tは繊維集成体がNMMO水溶液と接触している時間（分）を示し、TはNMMO水溶液の温度（℃）を示し、そしてCはNMMO水溶液を基礎にしたNMMO濃度（質量%）である。）が、温度Tは130℃よりも低く、濃度Cは70〜84質量%である条件で、０.30〜1.70の範囲の数が得られるように実施されることを特徴とする方法に関する。

Description

【発明の詳細な説明】強化繊維集成体の製造方法 本発明は、セルロースがセルロースIIの結晶構造で存在するセルロース繊維を 含有する強化繊維集成体を、繊維集成体をN-メチルモルホリン-N-オキシド（NMM O）の水性溶液と高温で接触させて、次に繊維集成体を洗浄することにより製造 する方法に関する。 本記載および添付された請求の範囲の目的のために、「繊維集成体」との表現 はいかなる種類の織物、非織物またはランダムウエブを意味するものとする。 過去数年において、誘導体を形成することなしにセルロースを有機溶媒、有機 溶媒と無機塩との組合せ、または塩水溶液に溶解する多くの方法がビスコース法 の代用法として記載されてきた。そうした溶液から作られるセルロース繊維はBI SFA（The International Bureau for the Standardisation of Man-Made Fibres （人造繊維標準化国際事務局））によりリオセル（lyocell）との一般名が付け られた。このBISFAの定義によれば、リオセルは紡糸法を用いて有機溶媒から得 られるセルロース繊維である。「有機溶媒」とは、有機薬品と水との混合物とし てBISFAにより解釈されている。 しかし、現在までのところ、リオセルタイプのセルロース繊維製造の僅かに唯 一の方法、すなわちアミンオキシド法か大規模実現段階まで受け入れられるよう になっている。この方法において、N-メチルモルホリン-N-オキシド（MMNO）が 溶媒として好適に用いられる。本明細書の目的のために、「第三アミンオキシド 」との用語は代用的に「NMMO」の略号によって示すが、NMMOはさらに現在好まれ ているN-メチルモルホリン-N-オキシドも表す。 第三アミンオキシドはセルロース用の代用溶媒として長く知られている。すな わち、例えば米国特許第2,179,181号から、第三アミンオキシドは誘導体を形成 することなく高品質化学パルプを溶解することができること、および繊維等のセ ルロース成形体がそのような溶液から析出により得られることが知られている。 米国特許第3,447,939号、同第3,447,956号および同第3,508,941号は、さらに、 好適な溶媒として用いられる環状アミンオキシドを用いるセルロース溶液の製造 方法を記載する。これらの方法のすべてにおいて、セルロースは高温で物理的に 溶解される。 本出願人によるEP-A-0 356 419において、第三アミンオキシド水溶液中の微粉 砕パルプの懸濁液を薄層の形で広げ、該薄層の表面を真空におきながら加熱表面 上を輸送する、薄層処理装置で好適に実施される方法が記載されている。加熱表 面上の懸濁液の輸送中に水は蒸発し、紡糸可能なセルロース溶液が薄層処理装置 から排出されるようにセルロースを溶解することができる。 セルロース溶液を紡糸するための方法と配置が、例えば本出願人によるWO 93/ 19230から公知である。そこでは、紡糸溶液が熱い状態で紡糸され、得られたフ ィラメントは析出浴に導入されてそこに含まれているセルロースを析出させ、こ の方法で該フィラメントは該析出浴に導入される前に冷却される。冷却は成形直 後に行われ、好ましくはセルロース成形体への平行空気吹込による。 ドイツ特許第902427号は、5〜15%のNaOHを含有するアルカリ液浴を用いること によるセルロース繊維フリースの強化を記載する。セルロース繊維はアルカリ液 浴で膨潤させることにより強化される。 第三アミンオキシドを含有する、微粉砕セルロース材料の水性懸濁液が機械的 に処理され、次にシート形成操作に供される紙の製造方法は本出願人によるWO 9 5／07386から公知である。この方法は高強度の紙の生産を可能とする。 繊維材料の強化方法はUS-A-3,447,956から公知である。強化は、繊維材料がア ミンオキシドに浸され、アミンオキシドが該繊維材料を強化できる温度まで加熱 されることで行われる。提案された繊維材料は、木材パルプ、綿、麻等の天然セ ルロース繊維だけではなく、レーヨン（ビスコース繊維）等の合成繊維を含む織 物及び非織物である。特に好ましいのはアミンオキシドによる紙の処理である。 そうする際に、NMMOは明らかに一水和物として溶解または液体状態で、または蒸 発可能な揮発性溶媒に溶解させて用いられる。 WO 96／37653から、セルロースの被膜、含浸または外装が設けられた繊維集成 体は公知である。これらの繊維集成体は繊維集成体の一側面を水性NMMO中のセル ロース溶液で被覆して作られ、この際にその層か水浴中で凝集される。 US-A-4,196,282は、三成分系のNMMO／H₂O／セルロースおよび所謂「溶解組 成」、すなわちセルロースが水性NMMOに溶解する条件を記載している。 さらに、セルロース繊維はNMMOにより膨潤されることが公知である（Chancyら 、「アミンオキシド／水系におけるセルロースの膨潤と溶解」；J．App．Pol．S ci: Appl．Pol．Symp．37，239-259(1983)）。 本発明は、その目的として、揮発性溶媒の面倒な蒸発なしに、かつNMMO-水和 物の使用又は蒸発による調製を必要することなく繊維集成体を強化することので きるはじめに定義した種類の方法を提供することである。 繊維集成体をN-メチルモルホリン-N-オキシド（NMMO）の水性溶液に高温で接 触させて、次に繊維集成体を洗浄することによりセルロースがセルロースIの結 晶構造で存在するセルロース繊維を含有する強化繊維集成体を製造する本発明の 方法は、接触が、次の関係： −947＋0.30×log₍₁₀₎t＋0.046×T−3.53×C＋645×log₍₁₀₎C （上記関係において、tは繊維集成体がNMMO水溶液と接触している時間（分）を 示し、TはNMMO水溶液の温度（℃）を示し、そしてCはNMMO水溶液を基礎にしたNM MO濃度（質量%）である。）が、温度Tは130℃よりも低く、濃度Cは70〜84質量% である条件で、0.30〜1.70の範囲、好ましくは0.5〜1.5の範囲、および特に好ま しい方法では0.8〜1.2の範囲の数が得られるように実施されることを特徴とする 。 本発明は、セルロース繊維の集成体（例えば非織物）強化のためには、上記の 3パラメーター、すなわちNMMO溶液の濃度、その温度および含浸の時間が明らか に必須で十分であり、さらにそれらは上記の関係が満たされるように選択しなけ ればならないとの発見に基づく。対照的に、これらのパラメーターが、0.30より も低い値が該関係から得られるよう選ばれた場合は、集成体の強化は得られない だろう。一方、該パラメーターが、1.70を超える値が該関係から得られるように 選ばれた場合、NMMO溶液における繊維集成体の溶解が観察される。 本発明による方法において、温度Tは、好ましくは100℃よりも低い。 本発明による方法の特別な実施態様は、繊維集成体が洗浄前に加圧されること を特徴とする。加圧は単純な方法、例えば繊維集成体に圧力をかける二つのロー ラー間に非織物を導くことにより実施してよい。 アミンオキシド法またはビスコース法にしたがって少なくとも部分的に作られ た繊維を含有する繊維集成体の使用が本発明の方法で特に成功することが証明さ れている。 本発明を下記の実施例によりさらに詳細に説明する。一般的な作業指示 12×16cmの大きさおよび単位領域あたり約70g／cm²の重量を有し、わずかに針 孔を開けたビスコース非織物を二枚の篩の間でNMMO水溶液に浸して含浸させ、そ の後含浸された非織物を実験室用プレスを用いてプレスした（プレス圧：3バール ；12cmの非織物の幅で12.6N／mmのライン圧力に対応）。この後、プレスされた 非織物を水道水で15分間洗浄した。実施例 上記の作業指示にしたがって、幾つかの試験を実施し、本発明にしたがって設 定されるパラメーター、すなわち、各NMMO溶液の濃度（溶液の全質量に基準とし た質量%）、その温度（℃）および含浸時間（分）を下記の表1に示されたように 選択した。すべての実施例が上記定義の関係に従う。各パラメーターを用いて得 られた値も表から明らかである。表1 実施例 NMMO濃度 温度 時間 値 1 84.0 80 0.08 0.95 2 82.0 80 0.08 1.30 3 82.0 70 0.17 0.94 4 80.6 70 0.50 1.20 5 80.6 80 0.08 1.42 6 80.6 80 0.50 1.66 7 78.2 70 1.00 1.29 8 76.2 70 0.50 1.00 9 76.2 80 0.17 1.32 10 73.9 70 4.00 0.81 11 74.2 80 0.50 1.07 12 74.2 90 0.17 1.39 13 71.9 90 2.00 1.02 14 71.9 100 0.17 1.16 15 70.0 100 0.50 0.49 NMMO濃度、温度および含浸の時間により上記関係から得られる値は、本発明に より定義される範囲内にあるので、実施例1〜15は本発明の範囲内にある。すべ ての非織物は本発明により処理された後に強化されることがわかった。 同様に、良好な結果がアミンオキド法により作られた繊維からなる非織物を用 いて得られる。比較例 比較のため、補足的な試験を上記の一般的な作業指示にしたがって行ったが、 該関係が満たされないようにパラメーターを選択した。これらの例を表2に要約 する。表2 例 NMMO濃度 温度 時間 値 16 82.0 90 0.17 1.86 17 80.6 80 1.00 1.75 18 80.6 90 0.08 1.88 19 78.2 80 2.00 1.84 20 78.2 90 0.08 1.88 21 76.2 90 0.50 1.92 22 76.2 100 0.08 2.14 23 74.2 100 0.08 1.75 24 72.2 70 4.00 0.29 25 72.2 120 4.00 2.59 26 70.0 80 12.0 −0.10 27 70.0 90 2.00 0.21 28 70.0 100 0.08 0.25 パラメーターが1.70を超える値を与えた例16〜23および25の場合では、非織物 はNMMO溶液に溶解した。 パラメーターが0.30よりも低い値を与えた例24および26〜28の場合では、非織 物の強化が得られなかった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，Ｍ Ｗ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，Ｅ Ｓ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ，ＩＤ ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，Ｍ Ｇ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ， ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，Ｖ Ｎ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 アンブロシュ、ズィークフリート オーストリア国 アー―4840 フェークラ ブルック ハトシェクシュトラーセ 12 (72)発明者 シュロススニクル、クリスティアン オーストリア国 アー―4840 フェークラ ブルック オーバーシュタットグリース ５ (72)発明者 ユルコーヴィク、ライムント オーストリア国 アー―4860 レンツィン グ ハオプトシュトラーセ 27

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1.繊維集成体をN-メチルモルホリン-N-オキシド（NMMO）の水性溶液に高温で接 触させて、次に繊維集成体を洗浄することによりセルロースがセルロースIIの結 晶構造で存在するセルロース繊維を含有する強化繊維集成体を製造する方法にお いて、接触が、次の関係： −947＋0.30×log₍₁₀₎t＋0.046×T−3.53×C＋645×log₍₁₀₎C （上記関係において、tは繊維集成体がNMMO水溶液と接触している時間（分）を 示し、TはNMMO水溶液の温度（℃）を示し、そしてCはNMMO水溶液を基礎にしたNM MO濃度（質量%）である。）が、温度Tは130℃よりも低く、濃度Cは70〜84質量% である条件で、0.30〜1.70の範囲の数が得られるように実施されることを特徴と する方法。 2．t、TおよびCのパラメーターが、0.5〜1.5の範囲の数が該関係から得られるよ うに選択されることを特徴とする請求項1に記載の方法。 3．t、TおよびCのパラメーターが、0.8〜1.2の範囲の数が該関係から得られるよ うに選択されることを特徴とする請求項2に記載の方法。 4.温度Tが100℃よりも低いことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の 方法。 5.繊維集成体が洗浄前に加圧されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項 に記載の方法。 6.繊維が少なくとも部分的にアミンオキシド法により作られている繊維集成体が 強化のために用いられることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の方 法。 7.繊維が少なくとも部分的にビスコース法により作られている繊維集成体が強化 のために用いられることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。