JP2003335898A - Thermoplastic cellulose carbamate composition and fiber made from the same - Google Patents

Thermoplastic cellulose carbamate composition and fiber made from the same

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JP2003335898A
JP2003335898A JP2002142822A JP2002142822A JP2003335898A JP 2003335898 A JP2003335898 A JP 2003335898A JP 2002142822 A JP2002142822 A JP 2002142822A JP 2002142822 A JP2002142822 A JP 2002142822A JP 2003335898 A JP2003335898 A JP 2003335898A
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cellulose
carbamate
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cellulose carbamate
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JP2002142822A
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Inventor
Tomoko Ichikawa
智子 市川
Yoshitaka Aranishi
義高 荒西
Masatoshi Aoyama
雅俊 青山
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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  • Biological Depolymerization Polymers (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thermoplastic cellulose carbamate composition comprising an environmentally friendly component which essentially comprises cellulose carbamate which is a biomass material, and a thermoplastic cellulose carbamate composition fiber made from this which shows an excellent melt spinnability, strength and elongation and a highly uniform fineness. <P>SOLUTION: The composition comprises at least cellulose carbamate and a plasticizer. The fiber is made from this composition. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、セルロースカーバ
メートを主成分とする熱可塑化セルロースカーバメート
組成物およびそれらを溶融紡糸して得られる繊維に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermoplasticized cellulose carbamate composition containing cellulose carbamate as a main component and fibers obtained by melt spinning them.

【0002】[0002]

【従来の技術】セルロースは、地球上で最も大量に生産
されるバイオマス材料として、また、環境中にて生分解
可能な材料として昨今の大きな注目を集めつつある。
2. Description of the Related Art Cellulose has been receiving a great deal of attention recently as a biomass material produced in the largest amount on earth and as a material capable of biodegrading in the environment.

【0003】セルロースの繊維としての利用に関して
は、自然界中で産生する綿や麻などの短繊維をそのまま
紡績して使用することが古くから行われてきた。短繊維
ではなく、フィラメント材料を得るためには、レーヨ
ン、リヨセル等の様にセルロースを二硫化炭素等の特殊
な溶媒系で溶解させ湿式紡糸法での製糸を行うか、セル
ロースアセテートの様にセルロースを誘導体化して、塩
化メチレンやアセトン等の有機溶媒に溶解させた後、こ
の溶媒を蒸発させながら紡糸する乾式紡糸法での製糸を
行うしか方法がなかった。
Regarding the utilization of cellulose as a fiber, it has long been practiced to spin short fibers such as cotton and hemp produced in nature and use them as they are. To obtain filament materials instead of short fibers, cellulose is dissolved in a special solvent system such as carbon disulfide such as rayon, lyocell, etc., or spun by wet spinning, or cellulose like cellulose acetate is used. The only method was to derivatize the compound and dissolve it in an organic solvent such as methylene chloride or acetone, and then perform spinning by a dry spinning method in which the solvent is evaporated while performing spinning.

【0004】しかし、これらの湿式紡糸法あるいは乾式
紡糸法では、紡糸速度が遅いため生産性が低いという問
題があるだけでなく、使用する二硫化炭素、アセトン、
塩化メチレン等の有機溶剤が環境に対して悪影響を及ぼ
す懸念が強いため、環境との調和を考える場合には、決
して良好な製糸方法とは言えない。
However, the wet spinning method or the dry spinning method has a problem that productivity is low because of a slow spinning speed, and carbon disulfide, acetone, and
Since there is a strong concern that an organic solvent such as methylene chloride will have an adverse effect on the environment, it cannot be said to be a good yarn making method when considering harmony with the environment.

【0005】セルロースを誘導体化した化合物には、セ
ルロースアセテートのようなセルロースエステルのみで
はなく、セルロースカーバメートが知られている。現在
商業的に利用されているセルロースカーバメートの代表
例としては、特開昭60−108751号公報に示され
るように、セルロースフェニルカーバメート等が挙げら
れ、カラムの分離剤などの分野に利用されている。
As a compound obtained by derivatizing cellulose, not only cellulose ester such as cellulose acetate but also cellulose carbamate is known. As a typical example of the cellulose carbamate currently commercially used, as shown in JP-A-60-108751, there is cellulose phenyl carbamate and the like, which is used in the field of column separating agents and the like. .

【0006】また、セルロースカーバメートの繊維とし
ての利用の提案も見られる。例えば、特開昭60−12
3502号公報が挙げられるが、この例はアルカリ溶液
中で溶解するセルロースを得るためにセルロースに尿素
を作用させたセルロースカーバメートを用い、溶液から
紡糸するというものである。セルロースと反応するカー
バメート剤は尿素であるため本方法ではセルロースアル
キルカーバメートなどは含まれない。
There is also a proposal to use cellulose carbamate as a fiber. For example, JP-A-60-12
No. 3502 can be mentioned. In this example, cellulose carbamate in which urea is allowed to act on cellulose is used to obtain cellulose soluble in an alkaline solution, and spinning is performed from the solution. Since the carbamate that reacts with cellulose is urea, cellulose alkyl carbamate and the like are not included in this method.

【0007】一方、溶融紡糸法を用いるセルロースカー
バメート繊維については報告されていない。
On the other hand, no report has been made on cellulose carbamate fibers using the melt spinning method.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は上記の
ような問題点を克服し、バイオマス系材料であるセルロ
ースカーバメートを主成分とする環境負荷の少ない成分
からなる熱可塑性セルロースカーバメート組成物と、そ
れらからなる溶融紡糸性に優れ、強伸度特性のみならず
繊度の均一性にも優れた熱可塑性セルロースカーバメー
ト組成物繊維を提供することにある。
An object of the present invention is to overcome the above-mentioned problems and to provide a thermoplastic cellulose carbamate composition comprising a component having a low environmental load containing cellulose carbamate as a biomass-based material as a main component. Another object of the present invention is to provide a thermoplastic cellulose carbamate composition fiber which is excellent in melt spinnability and is excellent in not only strong elongation property but also uniformity of fineness.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上述した本発明の課題
は、セルロースカーバメート50〜95重量%と、可塑
剤5〜50重量%を少なくとも含んでなる熱可塑化セル
ロースカーバメート組成物によって解決することができ
る。
The above-mentioned object of the present invention can be solved by a thermoplasticized cellulose carbamate composition comprising at least 50 to 95% by weight of cellulose carbamate and 5 to 50% by weight of a plasticizer. it can.

【0010】また、本発明の別の課題は、上記熱可塑性
セルロース組成物からなり、強度が0.5〜4cN/d
tex、伸度が2〜50%、U%が0.1〜5%である
ことを特徴とする繊維によって解決することができる。
Another object of the present invention is to use the above thermoplastic cellulose composition, which has a strength of 0.5 to 4 cN / d.
It can be solved by a fiber characterized by having a tex, an elongation of 2 to 50% and a U% of 0.1 to 5%.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】本発明におけるセルロースカーバ
メートとは、セルロースの水酸基がカーバメート化剤で
あるイソシアネートによって封鎖されているものを言
う。具体的なセルロースカーバメートの種類としては、
セルロースフェニルカーバメート、セルロースアルキル
カーバメート等が挙げられる。本発明において用いるイ
ソシアネートは末端がイソシアネート基である脂肪族化
合物、フェニル化合物であり、脂肪族化合物の場合は炭
素数1〜20が好ましく、飽和でも不飽和でもよい。炭
素数20以下を選択することで液相に溶解しやすく、反
応性も高い。炭素数1〜15がさらに好ましい。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Cellulose carbamate in the present invention means that the hydroxyl groups of cellulose are blocked by isocyanate which is a carbamate-forming agent. Specific types of cellulose carbamate include:
Examples thereof include cellulose phenyl carbamate and cellulose alkyl carbamate. The isocyanate used in the present invention is an aliphatic compound having a terminal isocyanate group or a phenyl compound. In the case of an aliphatic compound, it preferably has 1 to 20 carbon atoms and may be saturated or unsaturated. By selecting a carbon number of 20 or less, it is easily dissolved in the liquid phase and has high reactivity. More preferably, it has 1 to 15 carbon atoms.

【0012】本発明において用いられるセルロースカー
バメートの製造方法に関しては、従来公知の方法にて行
えばよく、特に限定されない。例えば、セルロースカー
バメートの合成方法として、溶媒としてピリジンを用い
る方法が古くから知られており、特開昭60−1087
51号公報ではピリジン溶媒中セルロースとイソシアネ
ートを反応させる方法が用いられている。また、高分子
論文集(覚知ら、502(58)2001)には、超臨界二酸化炭
素中でピリジンあるいはジメチルホルムアミドを用いて
セルロースのカーバメート化を行う方法が報告されてい
る。
The method for producing the cellulose carbamate used in the present invention may be any conventionally known method and is not particularly limited. For example, a method of using pyridine as a solvent has long been known as a method for synthesizing cellulose carbamate, and is disclosed in JP-A-60-1087.
In JP 51, a method of reacting cellulose with isocyanate in a pyridine solvent is used. Moreover, a method of carbamate-forming cellulose by using pyridine or dimethylformamide in supercritical carbon dioxide is reported in a collection of high molecular weight articles (Kakuno, 502 (58) 2001).

【0013】セルロースカーバメートの置換度は、グル
コース単位あたり0.5〜2.9であることが好まし
い。また、良好な生分解性を得るためには、セルロース
カーバメートの置換度は比較的低置換度、例えば、0.
5〜2.2であることが好ましく、良好な流動性を得る
ためには、例えば2.2〜2.9であることが好ましい
ので、目的によって適宜決定することができる。
The degree of substitution of cellulose carbamate is preferably 0.5 to 2.9 per glucose unit. In order to obtain good biodegradability, the degree of substitution of cellulose carbamate is relatively low, for example, 0.
It is preferably 5 to 2.2, and in order to obtain good fluidity, it is preferably 2.2 to 2.9, for example, and can be appropriately determined depending on the purpose.

【0014】熱可塑化セルロースカーバメート組成物中
のセルロースカーバメートの含有量は50〜95重量%
である。含有量を95重量%以下にすることにより、可
塑剤を加えた熱可塑化効果が増し、溶融成型性が良好に
なる。含有量を50重量%以上にすることで、セルロー
スカーバメートの有する特徴である強度が増し、紡糸断
糸率が低下する。
The content of cellulose carbamate in the thermoplastic plasticized carbamate composition is 50 to 95% by weight.
Is. When the content is 95% by weight or less, the thermoplasticizing effect of adding the plasticizer is increased, and the melt moldability is improved. When the content is 50% by weight or more, the strength which is a characteristic of cellulose carbamate is increased, and the spinning breakage rate is decreased.

【0015】本発明に使用される可塑剤としては可塑剤
として公知の化合物を採用できるが、中でも分子鎖中に
アミド基を有する化合物が好ましい。これは、セルロー
スカーバメートのカーバメート結合と可塑剤のアミド結
合の相互作用が大きいため相溶性が向上し、可塑化効果
が大きくなるためである。また、分子鎖内にアミド基を
有する化合物の中でもセルロースカーバメートの側鎖に
導入されているアルキル基あるいはフェニル基と相互作
用の大きい、長鎖アルキル基を有するものが好ましい。
アルキル基の炭素数は5〜20が好ましく、8〜15が
さらに好ましい。また、溶融紡糸を行う際に可塑剤が溶
出しないため沸点が200℃以上であるのが好ましく、
250℃以上であるのがより好ましい。具体的には可塑
剤としてステアリン酸アミド、パルミチン酸アミドが好
ましいが、この限りではない。
As the plasticizer used in the present invention, compounds known as plasticizers can be adopted, but among them, compounds having an amide group in the molecular chain are preferable. This is because the interaction between the carbamate bond of the cellulose carbamate and the amide bond of the plasticizer is large, so that the compatibility is improved and the plasticizing effect is increased. Further, among the compounds having an amide group in the molecular chain, those having a long-chain alkyl group having a large interaction with the alkyl group or phenyl group introduced into the side chain of cellulose carbamate are preferable.
5-20 are preferable and, as for carbon number of an alkyl group, 8-15 are more preferable. Further, the boiling point is preferably 200 ° C. or higher because the plasticizer does not elute during melt spinning.
It is more preferably 250 ° C. or higher. Specifically, stearic acid amide and palmitic acid amide are preferable as the plasticizer, but not limited thereto.

【0016】可塑剤の配合量は、得られる熱可塑化セル
ロースカーバメートの合計重量当たり5〜50重量%で
ある。前記配合量を50重量%以下とすることにより、
溶融紡糸性の点から強度が高くなり紡糸断糸率が低下す
るので好ましい。一方、前記配合量を5重量%以上とす
ることにより、熱流動性の点から、紡糸温度を低くする
ことができ、組成物の熱分解が抑制されるため好まし
い。
The amount of the plasticizer compounded is 5 to 50% by weight based on the total weight of the obtained thermoplastic plasticized carbamate. By setting the blending amount to 50% by weight or less,
From the viewpoint of melt spinnability, the strength is increased and the spinning breakage rate is decreased, which is preferable. On the other hand, when the content is 5% by weight or more, from the viewpoint of heat fluidity, the spinning temperature can be lowered, and thermal decomposition of the composition is suppressed, which is preferable.

【0017】本発明においては必要に応じて要求される
性能を損なわない範囲内で、熱劣化防止用、着色防止用
の安定剤として、エポキシ化合物、弱有機酸、フォスフ
ェイト、チオフォスフェイト等を単独または2種類以上
混合して添加してもよい。また、その他有機酸系の生分
解促進剤、滑剤、帯電防止剤、染料、顔料、潤滑剤、艶
消剤等の添加剤を配合することは何らさしつかえない。
In the present invention, an epoxy compound, a weak organic acid, a phosphate, a thiophosphate, or the like is used as a stabilizer for preventing thermal deterioration and coloration, as long as it does not impair the required performance. You may add it individually or in mixture of 2 or more types. Further, other additives such as organic acid-based biodegradation accelerators, lubricants, antistatic agents, dyes, pigments, lubricants and matting agents may be blended.

【0018】本発明における熱可塑化セルロースカーバ
メート組成物は、180℃における加熱減量率が5重量
%以下であることが好ましい。ここで、加熱減量率とは
窒素下において室温から400℃まで、10℃/分の昇
温度速度で試料を昇温した時の、180℃における重量
減少率をいう。加熱減量率が5重量%以下の場合には、
低分子可塑剤を大量に含むなどによって溶融紡糸の際に
発煙が生じることなく、製糸性の良い、良好な物性を有
する繊維が得られるので好ましい。最も好ましくは3重
量%以下である。
The thermoplastic plasticized carbamate composition of the present invention preferably has a weight loss on heating at 180 ° C. of 5% by weight or less. Here, the heating weight loss rate means the weight loss rate at 180 ° C. when the sample is heated from room temperature to 400 ° C. at a heating rate of 10 ° C./min under nitrogen. If the heating loss is less than 5% by weight,
It is preferable because a large amount of the low molecular weight plasticizer is included, so that smoke is not generated during melt spinning and a fiber having good spinnability and good physical properties can be obtained. Most preferably, it is 3% by weight or less.

【0019】本発明における熱可塑化セルロースカーバ
メート組成物は、180℃、1000sec-1における
溶融粘度が50〜300Pa・secであることが好ま
しい。180℃、1000sec-1における溶融粘度が
50Pa・sec以上である場合には、紡出後の固化が
十分に進み、収束しても繊維同士が膠着することがない
ため好ましい。また、この場合、口金背面圧が十分に得
られるため、分配性が良好となり、繊度の均一性が担保
されるという利点も有している。一方、溶融粘度が30
0Pa・sec以下である場合には、紡出糸条の曳糸性
が良好であり、十分な配向が得られて機械特性の優れた
繊維となるため好ましい。また、配管圧力の異常な上昇
によるトラブルが生じることもない。
The thermoplastic cellulose carbamate composition in the present invention preferably has a melt viscosity at 180 ° C. and 1000 sec −1 of 50 to 300 Pa · sec. When the melt viscosity at 180 ° C. and 1000 sec −1 is 50 Pa · sec or more, the solidification after spinning is sufficiently advanced, and the fibers do not stick to each other even when converged, which is preferable. Further, in this case, since the back pressure of the die is sufficiently obtained, there is an advantage that the dispersibility becomes good and the uniformity of the fineness is secured. On the other hand, the melt viscosity is 30
When it is 0 Pa · sec or less, the spinnability of the spun yarn is good, sufficient orientation is obtained, and a fiber having excellent mechanical properties is obtained, which is preferable. Further, no trouble occurs due to an abnormal rise in pipe pressure.

【0020】良好な流動性の観点から、180℃、10
00sec-1における溶融粘度は70〜250Pa・s
ecであることが好ましく、80〜200Pa・sec
であることが最も好ましい。
From the viewpoint of good fluidity, 180 ° C., 10
Melt viscosity at 00 sec -1 is 70 to 250 Pa · s
ec is preferable, and 80 to 200 Pa · sec.
Is most preferable.

【0021】本発明における熱可塑化セルロースカーバ
メート組成物繊維の強度は、0.5〜4cN/dtex
であることが好ましい。強度が0.5cN/dtex以
上であれば、製織や製編時など高次加工工程の通過性が
良好であり、また最終製品の強力も不足することがない
ので好ましい。良好な強度特性の観点から、強度は0.
7〜3.8cN/dtexであることが好ましく、1.
0〜3.5cN/dtexであることが最も好ましい。
The strength of the thermoplastic plasticized carbamate composition fiber in the present invention is 0.5 to 4 cN / dtex.
Is preferred. When the strength is 0.5 cN / dtex or more, the passability in high-order processing steps such as weaving and knitting is good, and the strength of the final product is not insufficient, which is preferable. From the viewpoint of good strength characteristics, the strength is 0.
It is preferably 7 to 3.8 cN / dtex.
Most preferably, it is 0 to 3.5 cN / dtex.

【0022】本発明における熱可塑化セルロースカーバ
メート組成物繊維の伸度は、2〜50%であることが好
ましい。伸度が2%以上である場合には製織や製編時な
ど高次加工工程において糸切れが多発することがない。
また、50%以下の繊維は低い応力であれば変形するこ
とがなく、製織時の緯ひけなどにより最終製品の染色欠
点を生じることがないため好ましい。良好な伸度として
は、5〜45%であることがより好ましく、10〜40
%であることが最も好ましい。
The elongation of the fibers of the thermoplastic plasticized carbamate composition in the present invention is preferably 2 to 50%. When the elongation is 2% or more, yarn breakage does not occur frequently in higher-order processing steps such as weaving and knitting.
Further, fibers of 50% or less are not deformed if the stress is low, and dyeing defects of the final product do not occur due to weft shrinkage during weaving, which is preferable. The good elongation is more preferably from 5 to 45%, and from 10 to 40
% Is most preferred.

【0023】また、本発明における熱可塑化セルロース
カーバメート組成物繊維のU%は0.1〜5%であるこ
とが好ましい。U%が5%以下であると、繊度の均一性
に優れた繊維が得られる。良好なU%としては2%以下
が好ましく、最も好ましくは1%以下である。
The U% of the fibers of the thermoplastic plasticized carbamate composition in the present invention is preferably 0.1 to 5%. When U% is 5% or less, fibers having excellent fineness uniformity can be obtained. A good U% is preferably 2% or less, and most preferably 1% or less.

【0024】本発明で用いられるセルロースカーバメー
トと可塑剤の混合に際して、公知の共溶媒を用いるキャ
スト法を用いても良いし、ニーダー、ロールミル、バン
バリーミキサー等の通常使用されている公知の混合機を
特に制限無く用いても良い。なお、混合する場合には混
合を容易にするために粉砕機により予めセルロースカー
バメートの粒子を50メッシュ以上に細かく粉砕してお
いても良い。また、セルロースカーバメート合成時に可
塑剤を添加し、セルロースカーバメートの製造と同時に
可塑剤を含むセルロースカーバメートを得ても良い。ま
た、混合物は気泡の混入をできるだけ少なくするため
に、溶融紡糸機に供給する前にエクストルーダーを用い
てペレット化しておくか、エクストルーダーが配管によ
って溶融紡糸機と結合されていることが望ましい。ま
た、ペレット化した熱可塑性セルロースカーメート組成
物は溶融紡糸に先立ち、溶融時の加水分解や気泡の発生
を防止するために含水率を0.1重量%以下に乾燥する
ことが好ましい。
When the cellulose carbamate used in the present invention and the plasticizer are mixed, a casting method using a known cosolvent may be used, or a commonly used known mixer such as a kneader, roll mill or Banbury mixer may be used. It may be used without particular limitation. In the case of mixing, in order to facilitate the mixing, the particles of cellulose carbamate may be previously finely crushed into 50 mesh or more by a crusher. Further, a plasticizer may be added during the synthesis of cellulose carbamate to obtain the cellulose carbamate containing the plasticizer simultaneously with the production of the cellulose carbamate. Further, in order to reduce inclusion of air bubbles as much as possible, it is desirable that the mixture is pelletized by using an extruder before being supplied to the melt spinning machine, or the extruder is preferably connected to the melt spinning machine by piping. In addition, the pelletized thermoplastic cellulose carmate composition is preferably dried to a water content of 0.1% by weight or less prior to melt spinning in order to prevent hydrolysis during melting and generation of bubbles.

【0025】本発明で用いる溶融紡糸法は、前記した組
成物を公知の溶融紡糸機において、加熱溶融した後口金
から押出し、紡糸し、必要に応じて延伸し巻取ることが
できる。この際紡糸温度は160℃〜210℃が好まし
く、さらに好ましくは170℃〜190℃である。紡糸
温度を160℃以上とすることにより、溶融粘度が低く
なり溶融紡糸性が向上するので好ましい。また190℃
以下にすることにより、組成物の熱分解が抑制されるた
め、好ましい。
In the melt-spinning method used in the present invention, the above-described composition can be melted by heating in a known melt-spinning machine, then extruded from a spinneret, spun, and optionally stretched and wound. At this time, the spinning temperature is preferably 160 ° C to 210 ° C, more preferably 170 ° C to 190 ° C. When the spinning temperature is 160 ° C. or higher, the melt viscosity is lowered and the melt spinnability is improved, which is preferable. Also 190 ℃
The following is preferable because thermal decomposition of the composition is suppressed.

【0026】本発明によれば、得られるセルロースカー
バメート組成物から得られる繊維は、優れた機械的特性
および繊度の均一性を有し、生分解性に優れており、前
記繊維を製造する際に熱流動性が優れるため紡糸時の断
糸率が極めて少なく、生産性に優れている。また得られ
た長繊維は織物、編物等の繊維構造物や、メルトブロー
法、スパンボンド法による不織布として用いても良い。
According to the present invention, the fiber obtained from the obtained cellulose carbamate composition has excellent mechanical properties and uniformity of fineness, and is excellent in biodegradability. Due to its excellent heat fluidity, the yarn breakage rate during spinning is extremely low, resulting in excellent productivity. Further, the obtained long fibers may be used as a fiber structure such as a woven fabric or a knitted fabric, or as a non-woven fabric by a melt blow method or a spun bond method.

【0027】[0027]

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明するが、勿論本発明はこれらに限定されるものでは
ない。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but of course the present invention is not limited thereto.

【0028】なお、元素分析、溶融粘度、加熱減量率、
強伸度、U%および風合いは以下の方法で評価した。
Elemental analysis, melt viscosity, heating loss rate,
The strength and elongation, U%, and texture were evaluated by the following methods.

【0029】(1)元素分析 得られたセルロースカーバメートの炭素、水素、酸素、
窒素の元素分析値から算出した。なお、C,H,Nは全自動
元素分析装置varioEL(Elementar社)を用いて行った。
また、OはCHN-O RAPID全自動元素分析装置(Elementar
社)を用いた。
(1) Elemental analysis Carbon, hydrogen, oxygen of the obtained cellulose carbamate,
It was calculated from the elemental analysis value of nitrogen. In addition, C, H, and N were performed using a fully automatic elemental analyzer varioEL (Elementar).
In addition, O is a CHN-O RAPID fully automatic elemental analyzer (Elementar
Company) was used.

【0030】(2)溶融粘度 東洋精機(株)製キャピラリーレオメーター(商標:キ
ャピログラフ1B、L=10mm、D=1.0mmのダ
イ使用)を用い、測定温度180℃、シェアレート10
00sec-1で粘度を測定し、溶融粘度とした。
(2) Melt viscosity Using a capillary rheometer manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd. (trademark: Capirograph 1B, L = 10 mm, D = 1.0 mm die used), measurement temperature 180 ° C., shear rate 10
The viscosity was measured at 00 sec -1 , and the melt viscosity was obtained.

【0031】(3)加熱減量率 (株)マック・サイエンス社製TG−DTA2000S
を用い、窒素下において室温から400℃まで10℃/
分の昇温度速度で試料を加熱した時、180℃における
サンプル10mgの重量変化を加熱減量率とした。
(3) Heat loss rate TG-DTA2000S manufactured by Mac Science Co., Ltd.
At room temperature to 400 ° C under nitrogen at 10 ° C /
When the sample was heated at the temperature rising rate of min, the weight change of 10 mg of the sample at 180 ° C. was defined as the heating weight loss rate.

【0032】(4)強伸度 オリエンテック社製テンシロンUCT−100型を用
い、試料長20cm、引張速度20mm/minの条件
で引張試験を行って、最大荷重を示した点の応力を繊維
の強度(cN/dtex)とした。また、破断時の伸度
を繊維の伸度(%)とした。
(4) Strength and Elongation Tensileon UCT-100 type manufactured by Orientec Co., Ltd. was used to perform a tensile test under the conditions of a sample length of 20 cm and a pulling speed of 20 mm / min. The strength (cN / dtex) was used. The elongation at break was taken as the elongation (%) of the fiber.

【0033】(5)U% ツェルベガーウースター社製ウースターテスター4−C
Xにて給糸速度25m/minで1分間の測定を行い、
得られた値をU%とした。
(5) U% Worcester Tester 4-C manufactured by Zellbeger Worcester
At X, measure for 1 minute at a yarn feeding speed of 25 m / min
The obtained value was defined as U%.

【0034】(6)風合い 得られた繊維を用いて27ゲージの丸編みを作成し、官
能検査によって風合いを評価した。十分なドライ感のあ
る物を○、ドライ感のない物を△、著しいヌメリ感のあ
る物を×とした。
(6) Texture A 27-gauge circular knitting was prepared using the obtained fiber, and the texture was evaluated by a sensory test. Those having a sufficient dry feeling were marked with O, those having no dry feeling were marked with Δ, and those having a noticeable slimy feeling were marked with X.

【0035】合成例1 セルロース(日本製紙(株)製溶解パルプ)1gを乾燥
ピリジン50mlに分散させ、これにフェニルイソシア
ネート8mlを加え撹拌下110℃に保った。16時間
後反応物を1lのメタノールに注ぎ、生じた白色の固形
物を濾別し、室温で2時間、60℃で3時間減圧乾燥し
た。収量は1.45gであった。元素分析を行ったとこ
ろC60.30%、H5.01%、N7.13%、O2
7.55%であり、置換度が2.1となった。
Synthesis Example 1 1 g of cellulose (dissolving pulp manufactured by Nippon Paper Industries Co., Ltd.) was dispersed in 50 ml of dry pyridine, 8 ml of phenyl isocyanate was added thereto, and the mixture was kept at 110 ° C. with stirring. After 16 hours, the reaction product was poured into 1 L of methanol, a white solid formed was filtered off, and dried under reduced pressure at room temperature for 2 hours and at 60 ° C. for 3 hours. The yield was 1.45g. Elemental analysis showed C60.30%, H5.01%, N7.13%, O2
It was 7.55% and the degree of substitution was 2.1.

【0036】上記の方法によって、セルロースフェニル
カーバメートを得た。
Cellulose phenyl carbamate was obtained by the above method.

【0037】実施例1 セルロースフェニルカーバメート(置換度2.1)70
重量%と可塑剤としてのステアリン酸アミド30重量%
をニーダー中180℃で混合し、混合ポリマーを得た。
これを5mm角程度にカッティングし熱可塑性セルロー
スカーバメート組成物のペレットとした。このペレット
は80℃に加熱した熱風乾燥機中で10時間乾燥させた
後180℃、1000sec-1での溶融粘度を測定し
た。溶融粘度は142.2Pa・secであった。ま
た、加熱減量率は2.2%であった。
Example 1 Cellulose Phenyl Carbamate (Substitution Degree 2.1) 70
% By weight and 30% by weight of stearamide as a plasticizer
Were mixed in a kneader at 180 ° C. to obtain a mixed polymer.
This was cut into about 5 mm square to obtain pellets of the thermoplastic cellulose carbamate composition. The pellets were dried in a hot air dryer heated to 80 ° C. for 10 hours, and then the melt viscosity at 180 ° C. and 1000 sec −1 was measured. The melt viscosity was 142.2 Pa · sec. The heating weight loss rate was 2.2%.

【0038】得られたペレットを単軸エクストルーダー
式溶融紡糸機を用いて、溶融温度180℃、パック部温
度180℃にて溶融し、0.20mmφ−0.30mm
Lの口金孔を36ホール有する口金より紡出した。紡出
糸からは発煙は認められなかった。紡出糸は25℃のチ
ムニー風により冷却した後、500m/minの速度で
ゴデットローラーにより引き取り、ワインダーにて巻き
取った。曳糸性は良好であり、紡糸糸切れは認められな
かった。
The pellets thus obtained were melted at a melting temperature of 180 ° C. and a pack temperature of 180 ° C. using a single-screw extruder type melt spinning machine, and 0.20 mmφ-0.30 mm
It was spun from a die having 36 L hole holes. No smoke was observed from the spun yarn. The spun yarn was cooled by a chimney wind at 25 ° C., then taken up by a godet roller at a speed of 500 m / min and wound by a winder. The spinnability was good, and spun yarn breakage was not observed.

【0039】得られた繊維は、強度が1.1cN/dt
ex、伸度が18%であり、機械的特性に優れていた。
また、U%は0.9%であり、繊維長手方向における繊
度の均一性が優れたものであった。
The obtained fiber has a strength of 1.1 cN / dt.
The ex and elongation were 18%, and the mechanical properties were excellent.
Further, U% was 0.9%, and the uniformity of the fineness in the fiber longitudinal direction was excellent.

【0040】得られた繊維を用いて編み地を作成し、風
合いを評価したところ、ヌメリ感は全く認められず、ソ
フトかつドライな望ましい風合いを有するものであっ
た。
A knitted fabric was prepared using the obtained fiber and the texture was evaluated. As a result, no slimy feeling was observed at all, and the desired texture was soft and dry.

【0041】合成例2 フェニルイソシアネートの代わりにブチルイソシアネー
ト4ml用いた以外は合成例1と同様に反応してセルロ
ースブチルイソシアネートを得た。元素分析を行ったと
ころC39.33%、H5.75%、N5.10%、O
25.22%であり、置換度が1.5となった。
Synthesis Example 2 Cellulose butyl isocyanate was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1 except that 4 ml of butyl isocyanate was used instead of phenyl isocyanate. Elemental analysis showed that C39.33%, H5.75%, N5.10%, O
It was 25.22% and the degree of substitution was 1.5.

【0042】上記の方法によって、セルロースブチルカ
ーバメートを得た。
Cellulose butyl carbamate was obtained by the above method.

【0043】実施例2 セルロースブチルカーバメート(置換度1.5)90重
量%と可塑剤としてステアリン酸アミド10重量%を用
いる以外は実施例1と同様にして、ペレットを作成し、
溶融粘度および加熱減量率を測定した。溶融粘度は21
3.2Pa・sec、加熱減量率1.8%であった。
Example 2 Pellets were prepared in the same manner as in Example 1 except that 90% by weight of cellulose butyl carbamate (degree of substitution: 1.5) and 10% by weight of stearic acid amide were used as a plasticizer.
The melt viscosity and the weight loss on heating were measured. Melt viscosity is 21
It was 3.2 Pa · sec and the heating weight loss rate was 1.8%.

【0044】得られたペレットを実施例1と同様にして
紡糸したところ、紡出糸からの発煙は認められなかっ
た。曳糸性は良好であり、紡糸糸切れは認めらなかっ
た。
When the obtained pellets were spun in the same manner as in Example 1, no smoke was recognized from the spun yarn. The spinnability was good and no yarn breakage was observed.

【0045】得られた繊維は、強度が1.0cN/dt
ex、伸度が25%であり、機械的特性に優れていた。
また、U%は1.2%であり、繊度の均一性に優れてい
た。
The obtained fiber has a strength of 1.0 cN / dt.
The ex and elongation were 25% and the mechanical properties were excellent.
Moreover, U% was 1.2%, and the uniformity of fineness was excellent.

【0046】得られた繊維を用いて編み地を作成し、風
合いを評価したところ、ヌメリ感は全く認められず、ソ
フトかつドライな望ましい風合いを有するものであっ
た。
When a knitted fabric was prepared using the obtained fibers and the texture was evaluated, a slimy feeling was not recognized at all, and a soft and dry desirable texture was obtained.

【0047】合成例3 反応時間を22時間にした以外は合成例1と同様に反応
してセルロースフェニルイソシアネートを得た。元素分
析を行ったところC60.86%、H4.97%、N
7.39%、O26.78%であり、置換度が2.3と
なった。
Synthesis Example 3 Cellulose phenyl isocyanate was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1 except that the reaction time was 22 hours. Elemental analysis showed that C60.86%, H4.97%, N
7.39% and O26.78%, and the degree of substitution was 2.3.

【0048】上記の方法によって、セルロースフェニル
カーバメートを得た。
Cellulose phenyl carbamate was obtained by the above method.

【0049】実施例3 セルロースフェニルカーバメート(置換度2.3)60
重量%と可塑剤としてパルミチン酸アミド40重量%を
用いる以外は実施例1と同様にして、ペレットを作成
し、溶融粘度および加熱減量率を測定した。溶融粘度は
140.1Pa・sec、加熱減量率は4.2%であっ
た。
Example 3 Cellulose Phenyl Carbamate (Substitution Degree 2.3) 60
Pellets were prepared in the same manner as in Example 1 except that 40% by weight of palmitic acid amide was used as the plasticizer, and the melt viscosity and the weight loss on heating were measured. The melt viscosity was 140.1 Pa · sec, and the heating weight loss rate was 4.2%.

【0050】得られたペレットを実施例1と同様にして
紡糸したところ、紡出糸からの発煙は認められなかっ
た。曳糸性は良好であり、紡糸糸切れは認めらなかっ
た。
When the obtained pellets were spun in the same manner as in Example 1, no smoke was recognized from the spun yarn. The spinnability was good and no yarn breakage was observed.

【0051】得られた繊維は、強度が0.6cN/dt
ex、伸度が33%であり、機械的特性に優れていた。
また、U%は1.1%であり、繊度の均一性に優れてい
た。
The obtained fiber has a strength of 0.6 cN / dt.
The ex and elongation were 33% and the mechanical properties were excellent.
Moreover, U% was 1.1%, and the uniformity of fineness was excellent.

【0052】得られた繊維を用いて編み地を作成し、風
合いを評価したところ、ヌメリ感は若干感じられたもの
の、許容できる範囲のものであった。
When a knitted fabric was prepared using the obtained fibers and the texture was evaluated, a slight slimy feel was felt, but it was within an acceptable range.

【0053】比較例1 合成例1で合成したセルロースフェニルカーバメート
(置換度2.1)100重量%用いる以外は実施例1と
同様にして、ペレットを作成し、溶融粘度および加熱減
量率を測定した。溶融粘度は627.5Pa・secと
著しく高い値であった。加熱減量率は1.5%であっ
た。
Comparative Example 1 Pellets were prepared in the same manner as in Example 1 except that 100% by weight of cellulose phenylcarbamate (substitution degree 2.1) synthesized in Synthesis Example 1 was used, and the melt viscosity and the weight loss on heating were measured. . The melt viscosity was 627.5 Pa · sec, which was a remarkably high value. The heating weight loss rate was 1.5%.

【0054】得られたペレットを用いて実施例1と同様
に紡糸を試みたが、溶融粘度が高すぎて紡出糸の細化が
起こらず、引き取ることができなかった。
Using the obtained pellets, an attempt was made to spin in the same manner as in Example 1, but the melt viscosity was too high and the spun yarn was not thinned and could not be taken up.

【0055】比較例2 合成例1で合成したセルロースフェニルカーバメート
(置換度2.1)40重量%と可塑剤としてステアリン
酸アミドを60重量%用いた以外は実施例1と同様にし
て、ペレットを作成し、溶融粘度および加熱減量率を測
定した。溶融粘度は20.2Pa・secであった。加
熱減量率は28.2%と著しく高い値であった。
Comparative Example 2 Pellets were prepared in the same manner as in Example 1 except that 40% by weight of cellulose phenyl carbamate (substitution degree 2.1) synthesized in Synthesis Example 1 and 60% by weight of stearic acid amide were used as a plasticizer. It was prepared, and the melt viscosity and the weight loss on heating were measured. The melt viscosity was 20.2 Pa · sec. The heating weight loss rate was 28.2%, which was a remarkably high value.

【0056】得られたペレットを用いて実施例1と同様
に紡糸を試みたが、紡糸速度500m/minでは糸切
れが多発して引き取りができなかったため、紡糸速度を
200m/minと低速にして紡糸を行った。紡出糸か
らは激しい発煙が認められ、走行糸条は安定しなかっ
た。
Using the pellets thus obtained, spinning was attempted in the same manner as in Example 1. However, at a spinning speed of 500 m / min, yarn breakage occurred frequently and the yarn could not be taken off. Therefore, the spinning speed was reduced to 200 m / min. Spinning was performed. Heavy smoke was observed from the spun yarn, and the running yarn was not stable.

【0057】得られた繊維は強度が0.2cN/dte
xと低く、伸度は32%であった。また、U%は6.6
%と繊度の均一性に劣るものであった。
The obtained fiber has a strength of 0.2 cN / dte.
x was low and the elongation was 32%. Also, U% is 6.6.
% And the uniformity of fineness was inferior.

【0058】得られた繊維を用いて編み地を作成し、風
合いを評価したところ、非常にヌメリ感の強いものであ
り、布帛としての利用ができないものであった。
When a knitted fabric was prepared using the obtained fiber and the texture was evaluated, it was found to have a very slimy feel and could not be used as a cloth.

【0059】[0059]

【表1】 [Table 1]

【0060】[0060]

【発明の効果】本発明により、バイオマス系材料である
セルロースを由来とする熱可塑性セルロースカーバメー
ト組成物を得ることができる。本組成物からは、環境負
荷の小さい紡糸方法である溶融紡糸によって優れた特性
を有する繊維を提供することが可能となる。得られる組
成物および繊維は、生分解性を活かした分野、すなわ
ち、農業用資材、林業用資材、水産資材、土木資材、衛
生資材、日用品、衣料用繊維、産業用繊維、不織布など
として好適に用いることができる。
Industrial Applicability According to the present invention, a thermoplastic cellulose carbamate composition derived from cellulose, which is a biomass-based material, can be obtained. From this composition, it is possible to provide a fiber having excellent properties by melt spinning, which is a spinning method with a small environmental load. The composition and fiber obtained are suitable for fields utilizing biodegradability, that is, agricultural materials, forestry materials, marine products materials, civil engineering materials, sanitary materials, daily necessities, clothing fibers, industrial fibers, non-woven fabrics, etc. Can be used.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4J002 AB021 EP016 FD026 GK01 4L035 BB32 BB56 JJ20    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 4J002 AB021 EP016 FD026 GK01                 4L035 BB32 BB56 JJ20

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】セルロースカーバメート50〜95重量%
と、可塑剤5〜50重量%を少なくとも含んでなる熱可
塑化セルロースカーバメート組成物。
1. Cellulose carbamate 50 to 95% by weight
And a thermoplasticized cellulose carbamate composition comprising at least 5 to 50% by weight of a plasticizer.
【請求項2】180℃における加熱減量率が5重量%以
下であり、180℃、1000sec-1における溶融粘
度が50〜300Pa・secであることを特徴とする
請求項1記載の熱可塑化セルロースカーバメート組成
物。
2. Thermoplasticized cellulose according to claim 1, wherein the weight loss on heating at 180 ° C. is 5% by weight or less and the melt viscosity at 180 ° C. and 1000 sec −1 is 50 to 300 Pa · sec. Carbamate composition.
【請求項3】セルロースカーバメートが、セルロースフ
ェニルカーバメート、セルロースアルキルカーバメート
よりなる群より選ばれる少なくとも一種のセルロースカ
ーバメートであることを特徴とする請求項1または2記
載の熱可塑化セルロースカーバメート組成物。
3. The thermoplastic plasticized carbamate composition according to claim 1 or 2, wherein the cellulose carbamate is at least one cellulose carbamate selected from the group consisting of cellulose phenyl carbamate and cellulose alkyl carbamate.
【請求項4】可塑剤が分子鎖内にアミド基を有する化合
物であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1
項記載の熱可塑化セルロースカーバメート組成物。
4. The plasticizer is a compound having an amide group in the molecular chain, and the plasticizer is any one of claims 1 to 3.
The thermoplastic plasticized carbamate composition according to the item.
【請求項5】請求項1から4記載の熱可塑化セルロース
カーバメート組成物からなり、強度が0.5〜4cN/
dtex、伸度が2〜50%、U%が0.1〜5%であ
ることを特徴とする繊維。
5. The thermoplastic carbamate composition according to claim 1, which has a strength of 0.5 to 4 cN /.
A fiber having a dtex, an elongation of 2 to 50% and a U% of 0.1 to 5%.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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